機(jī)械零部件設(shè)計(jì)創(chuàng)新理念關(guān)鍵思路分析

李雪誼

(山西工程職業(yè)學(xué)院，太原 030009)

1 機(jī)械零部件設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析

機(jī)械零部件在以往設(shè)計(jì)中有很多不足，主要體現(xiàn)在對(duì)機(jī)械零部件設(shè)計(jì)方面有很大的局限性，設(shè)計(jì)中的局限性最終都會(huì)體現(xiàn)在零部件使用過(guò)程中，這些都會(huì)導(dǎo)致在機(jī)械零部件制造行業(yè)上的缺陷。機(jī)械零部件在設(shè)計(jì)與制造方面缺少科學(xué)完整的設(shè)計(jì)方案，導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來(lái)的零部件在使用中會(huì)出現(xiàn)破損和斷裂的現(xiàn)象，生產(chǎn)制造不夠科學(xué)就會(huì)阻礙我國(guó)機(jī)械零部件行業(yè)的發(fā)展。同時(shí)我國(guó)機(jī)械零部件在設(shè)計(jì)方面?zhèn)鹘y(tǒng)、單一，設(shè)計(jì)出來(lái)的零部件只能對(duì)應(yīng)一種型號(hào)使用，無(wú)法做到靈活多變，這樣在使用中就需要分別設(shè)計(jì)不同型號(hào)的機(jī)械零部件，但是這些不同型號(hào)的零部件在設(shè)計(jì)完成后，通常只能夠使用一次，造成很嚴(yán)重的浪費(fèi)。針對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械零部件中產(chǎn)生的局限性問(wèn)題，我國(guó)機(jī)械零部件行業(yè)發(fā)展創(chuàng)新是當(dāng)下最為重要的事情。

目前，我國(guó)的機(jī)械零部件設(shè)計(jì)主要是在原有機(jī)械零部件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行再制造，另一個(gè)制造方法就是通過(guò)力學(xué)、物理學(xué)或者一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行制造。這是現(xiàn)階段我國(guó)在機(jī)械零部件制造上面最為常見的兩種制造方法，雖然這兩種方法制造出大量機(jī)械零部件，但是在真正投入使用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，比如在使用中磨損比較嚴(yán)重，有的零部件甚至在使用中很容易發(fā)生斷裂的情況，這種方式設(shè)計(jì)出來(lái)的零部件無(wú)法達(dá)到機(jī)械制造業(yè)的合格標(biāo)準(zhǔn)[1]。另外單一的設(shè)計(jì)模式和使用過(guò)程中的單一作用，一旦出現(xiàn)高難度機(jī)械設(shè)計(jì)的作業(yè)，傳統(tǒng)機(jī)械零部件設(shè)計(jì)制造將很難完成這部分作業(yè)。

2 機(jī)械零部件設(shè)計(jì)核心思想創(chuàng)新

2.1 充分運(yùn)用創(chuàng)造理念

傳統(tǒng)機(jī)械零部件在設(shè)計(jì)中有很多制約因素，比如試驗(yàn)計(jì)算過(guò)程比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)工作繁瑣，并且機(jī)械零部件設(shè)計(jì)工作量大，這些問(wèn)題一定程度上都限制了機(jī)械零部件設(shè)計(jì)。想要切實(shí)解決這一問(wèn)題，首先就要進(jìn)行創(chuàng)新，運(yùn)用創(chuàng)造理念，對(duì)機(jī)械零部件進(jìn)行創(chuàng)新。機(jī)械零部件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員的個(gè)人能力以及設(shè)計(jì)理念，它是設(shè)計(jì)人員的想象力、思維能力、創(chuàng)新理念等方面的綜合展現(xiàn)。創(chuàng)造理念是推動(dòng)社會(huì)前進(jìn)、促進(jìn)科技進(jìn)步的主要?jiǎng)恿Γ铌P(guān)鍵是想象力和思維能力，作為創(chuàng)造能力的關(guān)鍵，思維能力和想象力是將自己從外部獲取的信息和記憶進(jìn)行深加工，從而設(shè)計(jì)符合當(dāng)下的新產(chǎn)品。需要注意的是，在創(chuàng)造設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員如果把設(shè)計(jì)工作只是作為必須要完成的任務(wù)，設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品并不一定會(huì)適用于當(dāng)下的生產(chǎn)要求，對(duì)于機(jī)械零部件創(chuàng)新設(shè)計(jì)，一定要有一種強(qiáng)烈的創(chuàng)新欲望，才能夠創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，不斷開發(fā)創(chuàng)造力[2]。

2.2 發(fā)散思維理念

在零部件設(shè)計(jì)過(guò)程中，要跳出常規(guī)思維方式，運(yùn)用發(fā)散思維理念，使自己思維不局限于一個(gè)模式，從多角度、多方面去探索和解決問(wèn)題。設(shè)計(jì)一個(gè)零部件，要提出不同解決問(wèn)題的方案，再?gòu)倪@些方案中選擇最佳的設(shè)計(jì)。在機(jī)械零部件設(shè)計(jì)中，想要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)零部件聯(lián)結(jié)在一起，一般來(lái)說(shuō)常見方法就是將這兩種零部件進(jìn)行焊接、鉚接或者螺栓連接。這些常規(guī)方法很難對(duì)零部件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，但是在發(fā)散思維下，就可以設(shè)計(jì)出利用摩擦力、電磁力、抽真空和冷凍這些創(chuàng)新的制造方式，發(fā)散思維理念可以幫助設(shè)計(jì)人員在機(jī)械零部件設(shè)計(jì)中創(chuàng)造出更好的設(shè)計(jì)方法。發(fā)散思維在對(duì)零部件技術(shù)創(chuàng)新和方案設(shè)計(jì)上有著非常重要的作用和意義。

2.3 創(chuàng)新思維理念

在對(duì)機(jī)械零部件創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，創(chuàng)新思維是基礎(chǔ)。人的大腦在感受到外界對(duì)其刺激后，會(huì)將各類所感知到的信息進(jìn)行重新整合，并產(chǎn)生新結(jié)果，這個(gè)過(guò)程就是思維創(chuàng)新。機(jī)械零部件設(shè)計(jì)過(guò)程可以將其看成是思維創(chuàng)新過(guò)程，在這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，要打破以往傳統(tǒng)零部件設(shè)計(jì)的束縛，尋找新功能原理，設(shè)計(jì)新技術(shù)方案，從結(jié)構(gòu)方式、材料選取和工藝設(shè)計(jì)等方面去進(jìn)行突破和創(chuàng)新設(shè)計(jì)制造。

2.4 嚴(yán)格規(guī)范設(shè)計(jì)制造

在機(jī)械制造行業(yè)中，機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的發(fā)展對(duì)于整個(gè)行業(yè)的發(fā)展起著決定性作用，這就要求在對(duì)機(jī)械零部件設(shè)計(jì)上要有一個(gè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品是由不同零部件進(jìn)行組裝的，這其中只要有一個(gè)零部件出現(xiàn)問(wèn)題，那么整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品都會(huì)受到影響，導(dǎo)致產(chǎn)品在使用中出現(xiàn)故障，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致事故危及到工作人員的人身安全。在機(jī)械零部件設(shè)計(jì)制造中要有制造工藝規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)人員要嚴(yán)格按照制造標(biāo)準(zhǔn)去執(zhí)行，在機(jī)械零部件生產(chǎn)設(shè)計(jì)中一定要做到認(rèn)真仔細(xì)，對(duì)于任何一個(gè)細(xì)小的零部件加工都要一絲不茍。零部件選材要從硬度、密度、導(dǎo)熱性等方面綜合考慮，根據(jù)材質(zhì)屬性在使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的情況以及造成的影響都要做好充分考慮。另外就是從制造工藝上，零部件的參數(shù)、性能一定要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，只有按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)去執(zhí)行，設(shè)計(jì)制造出來(lái)的機(jī)械零部件質(zhì)量才能符合要求。在設(shè)計(jì)完成后還要進(jìn)行質(zhì)檢，只有通過(guò)質(zhì)檢的零部件才能夠投入使用[3]。在生產(chǎn)制作上面，不能因?yàn)槌杀竞徒?jīng)費(fèi)問(wèn)題降低對(duì)零部件的制造要求。

3 對(duì)機(jī)械零部件進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 機(jī)械零部件設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

作為機(jī)械設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分和基礎(chǔ)，機(jī)械零部件在機(jī)械總體設(shè)計(jì)中是非常重要的，在一個(gè)機(jī)械設(shè)備中，其結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)功能都是通過(guò)機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)和加工制造，并將其和其他零部件進(jìn)行組合才得以實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)功能。按照機(jī)械設(shè)備方案和總體設(shè)計(jì)要求，確定零部件的性能與參數(shù)，對(duì)零部件進(jìn)行失效分析和工作能力計(jì)算，繪制出零部件圖紙。在機(jī)械設(shè)備中，零部件在強(qiáng)度、硬度、耐熱性、振動(dòng)穩(wěn)定性、精度、裝配工藝性等方面都應(yīng)該符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)還要滿足噪聲控制、防腐性能和環(huán)保要求。

3.2 分析機(jī)械零部件的失效形式

機(jī)械零部件的失效形式有斷裂、變形、過(guò)熱和磨損，如果零部件出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備不能正常運(yùn)行和工作。所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要對(duì)零部件失效形式事先進(jìn)行分析，以便在出現(xiàn)問(wèn)題后可以及時(shí)采取有效應(yīng)對(duì)措施。普遍計(jì)算準(zhǔn)則為強(qiáng)度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則、耐熱性準(zhǔn)則、耐磨性準(zhǔn)則。強(qiáng)度準(zhǔn)則是機(jī)械零部件在抵抗外部產(chǎn)生斷裂、表面損壞和變形的失效能力。剛度準(zhǔn)則是零部件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則是在高速運(yùn)動(dòng)中，或者出現(xiàn)剛度較小的機(jī)械情況下，避免工作時(shí)產(chǎn)生共振。耐熱性準(zhǔn)則是在考慮到零部件在溫度過(guò)高時(shí)，要對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)以及選擇耐熱材料，同時(shí)在有需要的情況下要采取降溫措施。耐磨性準(zhǔn)則就是在零部件工作時(shí)，兩種或兩種以上零部件在工作期間產(chǎn)生接觸后表面抵抗磨損的能力。

3.3 機(jī)械零部件表面粗糙度

機(jī)械零部件表面粗糙度是真正反映其表面微觀幾何形狀誤差的標(biāo)準(zhǔn)，是檢驗(yàn)一個(gè)機(jī)械零部件表面質(zhì)量是否合格的重要依據(jù)，這對(duì)于零部件的質(zhì)量和使用壽命有著非常重要的意義。機(jī)械零部件設(shè)計(jì)制造中，針對(duì)表面粗糙度設(shè)計(jì)最普遍的方法就是類比法，最為常用的是與公差等級(jí)相適應(yīng)的表面粗糙度。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)在當(dāng)下機(jī)械制造行業(yè)里正面臨著巨大挑戰(zhàn)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，對(duì)機(jī)械零部件不斷進(jìn)行創(chuàng)新，這樣才能夠促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)快速發(fā)展，為社會(huì)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

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