基于機械結構優化設計應用與趨勢研究

戴嬌 金瑞 茆華軍

摘? 要：我國經濟建設的快速發展，人們生活水平的提高，使得我國提前進入現代化發展階段。隨著我國利用現代科學技術信息處理技術的飛速進步與發展，全球世界范圍內的產品市場競爭也越來越激烈，產品的技術品種不斷更新換代變化速度不斷加快，其結構復雜程度不斷得到提高。生產正在逐漸以小批量、多生產品種的專業生產經營模式逐漸取代以前單一或多個生產品種的大批量生產。在這樣一種產品采用的是小批量規模生產的銷售方式下，必須盡量地縮短相關產品的設計制造生產周期，降低相關產品的銷售價格和生產成本，才能真正進一步提高其所在市場上的競爭力和所需要占有的份比。

關鍵詞：機械結構;優化設計;應用與趨勢

引言：時代的進步，科技的發展加速我國各行業的發展進程，推動我國整體經濟建設的發展步伐。隨著我國現代化程度不斷提高、人工成本不斷增加，機器代人成為一種發展趨勢。設備若想穩定運行離不開高質量的維護，維護意味著人工和物料成本的投入。因此，機械設計人員在設計的過程中，不僅要能夠實現所需功能，還得考慮設計的設備，在后期的維護成本能夠最低。

一、齒輪設計

在各類機械產品結構組成中，齒輪是重要的構成要素，也是目前機械設計制造活動組織開展要重點研究的部分。在過去傳統化的設計制造模式運用中，存有齒輪設計成果不理想、參數設定不規范等現狀。當前，通過仿真技術應用展開齒輪設計，相關設計人員能規范化選取相應的斷面齒形，在此基礎上構建相應的仿真模型。還能對各類系統數值進行調整優化，這樣便于對仿真模型展開有效修改，實現仿真結果持續性輸出。再通過傳動仿真試驗操作開展，能更直觀立體地展示出齒輪設計過程、設計成效。通過此項技術運用，便于對各項設計參數展開全面預算，確定最優數值。比如，在圓弧針齒行星設計中，通過此項技術應用，能有效判定正交面齒輪傳動接觸點對應的模數，分析齒輪比相關參數值，促使設計成效有效提升。

二、優化設計機械系統結構動態

優化機械設計產品的整體動態控制性能將嚴重地直接影響機械設計的實際使用壽命與勞動強度，實現最終需要優化機械設計產品結構的一個根本途徑就是還需要不斷提高經過優化后的機械產品結構的整體動態控制性能。分析這些結構的后期動態應用性能雖然往往屬于一個復雜的研究過程，特別是需要引起注意，尤其是對于一些性能比較大型的原始結構而言，但是，在研究分析這些結構動態性能結構的過程同時也往往會力求使其性能具有一定的應用價值，以便于全面地分析搜集與其性能相關的原始結構材料，影響并達到該類結構產品后期技術研發和生產應用的實際效果。

三、軟接觸磨損件表面采用陶瓷材料能夠延長耐磨周期

設備實際使用過程部分零件會直接與原材料產生摩擦（滑動摩擦），比如分線板，過線孔等工作時一直會與線狀原材料（簡稱線材）之間產生摩擦。雖然，分線板采用金屬材料制作，而線材為塑料。線材硬度遠遠小于分線板的硬度，但是日積月累的情況下，分線板還是會出現磨損。而磨損就意味著需要進行更換，嚴重的會導致線材與磨損的凹痕卡死造成的質量事故。其實硬度和韌性之間一直都站在一個“對立面”，要求高硬度意味著要犧牲其韌性，反之亦然。通過反復試驗綜合考量成本的基礎上，分線板主體部分采用鋁合金加工，然后在其過線孔處鑲嵌99陶瓷孔，成為最優方案。通過方案處理后，分線板這一配件的耐磨性將極大的提升，瓷孔使用2年基本上都看不到磨損痕跡。即使出現磨損，也只需要有針對性的對單個陶瓷孔進行更換。

四、提高零件加工精度

我國在加工工藝方面還存在較多的不足，因此，可以引進國外的創新型的加工工藝方法不斷提高零件的加工精確度，例如：引進精細加工、微細加工、納米加工、激光加工等。除此之外，提高工藝流程中相關人員的操作技術，在具體的操作過程中重視細節，不斷改進傳統的加工方式，使損耗降低，不斷提高相關工作人員的基本素養，在具體的操作過程中能夠嚴格按照說明進行操作，降低設備的損耗，使零件精度不斷提高，產品質量得到提高。

五、仿人機械臂的設計

由于機械臂靈活性能好，在各個領域中得到了廣泛的應用，隨著計算機科學技術與人工智能的發展，機械臂的各方面性能得到了進一步的提升.仿人機械臂是以人臂為參照，與人臂具有較高的相似度，其運動性能更加優越，是當前機器人領域的研究熱點.對自由度的仿人機械臂同步控制進行了研究，提高機械臂的控制精度.構建了仿人雙機械臂的協同模型，并對其運動規劃進行了研究，使其能高效且無碰撞地完成相關任務.基于人體工程學分析了仿人機械臂的構型.提出了一種自尋優方法對7R仿人機械臂的逆運動學進行了優化.

六、數控技術提升了生產精確性

數控技術的廣泛應用，不但給當代我國傳統機械制造業及其發展模式帶來了一場革命性的工業變化，且機械制造也的生產精準性也大大提高，設計和生產推出的設備產品，能夠在較大程度上充分滿足現代社會經濟的發展需求，是我國傳統機械制造業發展成為我國現代機械工業化的一個重要象征，生產設備自動化水平也得到了大幅度的提高，數控設備產品更加人性化、高效化，大大節省了加工和生產時間，優化生產的人力資源。因此，在一定程度上，要繼續致力于科學研究，引進、開發和應用高效的數控技術，繼續大力支持數控技術的研發和自主創新，支持數控制造設備的研發和應用，實現中國數控裝備制造業經濟持續健康快速發展，提高當前階段我國數控工業在技術創新發展中的綜合技術實力、產業化創新發展能力水平和促進裝備數控制造業的海內國際化和市場核心競爭力。

七、結語

在當代的社會，機械設計和技術的關系影響整個機械和裝備制造業的生存和發展，因此，這一問題值得進行深入的研究，發現它的發展目標和現狀，并且對它的發展趨勢進行推測，從而正確地把握良好的機械設計和技術的未來發展。

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