機械設備設計流程

趙雪 劉柱軍

摘 要：文章就機械設計的流程以及設計中應注意的若干問題進行了說明，并對設計人員在處理這些問題時提出了具體要求。

關鍵詞：機械設備；設計；流程

引言

現今，隨著國家經濟的發展，科技水平的提高，原來的一些機械設備已經不能達到加工生產的需要了，這就需要我們開發新的機械設備。機械設備無論是在加工制造行業，或是科研生產都是十分重要的，因此新的機械設備的設計開發工作十分重要，文章將就設備研發中的一些問題進行闡述。

1 計劃階段

在計劃階段中，應對所設計的機器需求情況做充分的調查研究和分析，通過分析，進一步明確機器所應具有的功能，并提出所具有的約束條件，明確設計任務的全面要求和細節，做出設計任務書。設計任務書大體上應該包括：機器的功能，經濟性及環保性的估計，制造要求方面的大致估計，基本使用要求，以及完成設計任務的預計期限等。

2 方案設計階段

這一階段對設計的成敗其關鍵的作用。首先要進行機器功能的分析，就是要對設計任務書提出的機器功能中必須達到的要求、最低要求及希望達到的要求進行綜合分析，即這些功能能否實現、功能之間是否有矛盾，相互間能否替代等。最后確定出功能參數，作為進一步設計的依據。確定出功能參數后，即可提出可能的解決辦法，亦即提出可能采用的方案。尋求方案時，常用的辦法是先從執行部分開始討論。討論設備的執行部分時，首先是關于工作原理的選擇問題（必須不斷研究和發展新的工作原理）。根據不同的工作原理，可以擬定多種不同的執行機構的具體方案。原動機部分的方案當然也可以有多種選擇。現在大部分的機械都優先選用電動機作為原動機。傳動部分的方案就復雜多樣了，在如此眾多的方案中，技術上可行的僅用幾個，對這幾個可行的方案，要從技術方面和經濟環保等方面進行綜合評價，從經濟性進行評價時，既要考慮到設計及制造時的經濟性，也要考慮到使用時的經濟性。進行機器評價時，還必須對設備的可靠性進行分析，要把可靠性作為一項評價的指標。從可靠性的觀點來看，盲目的追求復雜的結構往往是不明智的，設備越復雜，發生故障的可能性就越高。環境保護也是設計中必須認真考慮的重要方面。通過方案評價，最后進行決策，確定一個據以進行下步技術設計的原理圖或機構運動簡圖。在方案設計階段，要正確處理好借鑒和創新的關系。同類機器成功的先例應當借鑒，原先薄弱的環節及不符合現用任務要求的部分應當加以改進或根本改變。應當把握好積極創新和對原先合理經驗的平衡。

3 技術設計階段

技術設計階段的目標是產生總裝配草圖及部件裝配草圖。通過草圖設計確定出各部件及零件的外形和基本尺寸，包括各部件之間的連接，零部件的外形及基本尺寸。最后繪制零件的工作圖，部件裝配圖和總裝圖。

為了確定主要零件的基本尺寸，必須做以下工作：

（1）設備的運動學設計。根據確定的結構方案，確定原動件的參數（功率、轉速、線速度等）。然后做運動學計算，從而確定個運動構件的運動參數（轉速、速度、加速度等）。

（2）設備的動力學設計，結合各部分的結構及運動參數，計算各組要零件所受載荷的大小及特性。

（3）零件的工作能力設計。已知主要零件所受的公稱載荷的大小和特性，即可做零部件的初步設計。設計所依據的工作能力準則，須參照零部件的一般失效情況、工作特性、環境條件等合理的擬定，一般有強度、剛度、壽命準則等。通過計算或類比，即可決定零部件的基本尺寸。

（4）部件裝配草圖及總裝配草圖的設計。根據已定出的主要零部件的基本尺寸，設計出部件裝配草圖及總裝配草圖。草圖上需對所有的零件的外形及尺寸進行結構化設計。

（5）主要零件的校核。有一些零件在上述第（3）步中由于具體的結構未定，難于進行詳細的工作能力計算，所以只能做初步計算及設計。在繪出部件裝配草圖及總裝配草圖后，所有零件的結構及尺寸均為已知，相互鄰接的零件之間的冠以也為已知。只有在此時，才可以較為精確定出作用在零件上的載荷，決定影響零件工作能力的各個細節因素。只有在此條下，才有可能并且必須對一些重要的外形及受力情況復雜的零件進行精確的校核計算。并根據校核結果反復修改零件的結構及尺寸。知道滿意為止。

4 加工、安裝和調試

當技術設計階段完成后，就進入了零件的加工制造環節，在進入加工前，要與加工企業做技術交底，對一些存在的問題進行討論，確保加工制造要按照設計意圖來執行，加工出合適的零部件。

4.1 零件加工

在將設計圖紙送交給加工企業并就圖紙進行了技術交底后，設計人員要經常與加工企業進行保持聯系，就加工進度保持關注同時注意解決加工中出現的一些問題，同時對這些問題做好詳細記錄，以備以后使用。

4.2 設備組裝調試

在零部件加工完成后，就計入了組裝環節，設計人員應到現場指導按照，使其能夠按照設計的意圖安裝，保證安裝環節不出現問題。安裝完成后，就進入了調試階段，調試是看設備安裝是否到位，看機器是否正常運轉，同時對機器進行最優化調整，使其能夠在穩定、高效的狀態下工作。

4.3 機械設備的驗收

在機器設備安裝調試完成后，應組織相關人員對機器進行驗收，看機械設備是否能達到設計的設計性能。

4.4 設備的試生產

在機械設備安裝、調試完成后，應該及時組織人員進行試生產，看看功能和產量是否能夠達到設計預期，如果達到了預期，就可以投入使用，如果未達到預期，應該原因進行查找，找到原因后，找出解決辦法，同時就設計不合理的地方進行調整，調整后繼續進行試生產，指導設備能夠滿足要求。

4.5 設備投入使用

設備經過試生產合格后，設計人員就設備的械設備操作、工藝、維護的相關資料和圖紙整理成冊，而后將其交付給使用部門，同時應對設備的操作人員進行必要的培訓，使其能夠按照使用手冊來規范的操作設備，此后，機械設備方能投入使用。

5 對設計研發過程中需要注意的問題進行分析

5.1 研制階段需要注意的問題

在這個階段，設備加工制造的好壞，直接關系到設備的性能是否達到設計的預期。在這個階段，設計者應時常與加工單位進行溝通，確定合理的加工工藝，保證能夠按照圖紙設計要求來加工制造，同時要與加工人員進行討論，取得加工單位的加工能力，有了問題及時調整，確保加工順利進行。

5.2 安裝調試階段需要注意的問題

在前期設計、加工制造完成后，設備的安裝調試是影響設備性能的最后環節，這個階段的好與壞也是十分重要的。在這個階段，設計人員要來到現場對設備的安裝進行指導，對于安裝過程中出現的問題及時解決，同時及時記錄這些問題進行分析，從中查找改進的方法，確保下回設計中不會出現類似的問題。在安裝、調試階段完成后，將進行試生產，看看功能和產量是否能夠達到設計預期，如果達到了預期，就可以投入使用，如果未達到預期，應該原因進行查找，找到原因后，找出解決辦法，同時就設計不合理的地方進行調整，調整后繼續進行試生產，指導設備能夠滿足要求。設備經過試生產合格后，設計人員就設備的械設備操作、工藝、維護的相關資料和圖紙整理成冊，而后將其交付給使用部門，同時應對設備的操作人員進行必要的培訓，使其能夠按照使用手冊來規范的操作設備，此后，機械設備方能投入使用。

6 結束語

文章機械設備設計研發的流程進行了說明，并就整個流程中應該注意的一些問題進行了闡述。設計過程中應注意這些問題，設計出更好的機械設備。

參考文獻

[1]濮良貴.機械設計[M].高等教育出版社，2010.