自動化設備機械設計方法的探討

王家煒

摘要：隨著我國經濟、科技的不斷發展以及生活水平的不斷提高，自動化設備廣泛地應用在工業、農業、科技以及生活等各方面，如機械手、自動收割機、檢測裝置及自動售貨機等。自動化設備的廣泛應用，能大幅提高生產效率、創造能力及產品質量，并能減少生產過程中材料、能源的浪費以及工作人員的勞動負擔。降低企業生產成本等。尋求好的自動化設備機械設計方法，能提高自動化設備研發人員工作效率、提升自主研發自動化設備的產品質量水平、增強產品的功能及市場競爭力。

關鍵詞：自動化設備；機械設；方法

自動化設備在我國有著廣泛的應用，它是由機械傳動機構、執行部件、檢測單元及控制系統組成，通過設定控制程序。能實現裝配、檢測和生產等一系列特定動作、功能的機械裝置。隨著我國經濟、科技的不斷發展以及生活水平的不斷提高，自動化設備廣泛地應用在工業、農業、科技以及生活等各方面，如機械手、自動收割機、檢測裝置及自動售貨機等。自動化設備的廣泛應用，能大幅提高生產效率、創造能力及產品質量，并能減少生產過程中材料、能源的浪費以及工作人員的勞動負擔，降低企業生產成本等。在我國，機械設計是機械設備的重要因素，機械設計水平能直觀體現自動化設備的整體水平。尋求好的自動化設備機械設計方法，能提高自動化設備研發人員工作效率、提升自主研發自動化設備的產品質量水平、增強產品的功能及市場競爭力。本文對自動化設備機械設計的方法進行了探討。

1 我國自動化設備的應用現狀和發展趨勢

自動化設備被大量應用在我國各行各業，有效地代替大量勞動力，提高生產效率，為我國經濟、科技的發展提供強大的支持。目前，我國自主研發的自動化設備相比進口自動化設備，具有功能近似、成本低等優勢，因此被應用得越來越多，占據我國較大部份的自動化市場份額，已然成為各行業選擇自動化設備的重要考慮對象。但是，我國自動化設備相比進口設備還存在著設計復雜、創新技術少、操作不方便、智能化水平低等不足，因此我國自動化設備還有較大改進和發展空間。

我國自動化設備的發展將以簡約設計、具有自主核心創新技術、操作簡便以及應用先進計算機技術實現高智能化為趨勢，我國自動化設備設計人員應以此作為首要的設計因素。

2 自動化設備機械設計中應具備的條件

2.1 能夠對自動化設備應該具有的功能有所滿足

研發人員在自動化設備的機械設計過程中，首先應明確將要設計的設備所須具備的功能，如檢測、傳送、印刷、自動裝配等。在一臺自動化設備中，往往同時具備多種功能，如自動印刷設備就同時具備檢測、印刷甚至清潔及包裝功能，因此要求自動化設備人員在進行設計工作前，應對該設備的使用場合、作用對象以及運行環境有足夠深入的認識，并能熟悉各種功能的實現方法，在進行機械設計中，合理選擇實現該功能的原理機構，以最簡約、經濟的方式實現自動化功能。

2.2 掌握機械原理機構和先進技術的應用

我國自動化設備目前存在的設計復雜和成本高的不足，原因是沒有使用最合適的機械原理機構和先進技術。選擇合適的機械原理機構，可以節約設備的傳動空間，減少傳動零件，從而降低成本，如某設備的傳送方式是曲柄滑塊傳送，因市場需求，需要增大傳送行程，由于設備空間的制約，無法直接增加曲柄長度來增大傳送行程，此時可以采用曲柄齒輪齒條機構放大傳送行程。隨著科技的發展。先進技術越來越多的進入自動化設備領域。設計人員在設計中可以選擇使用新型材料代替傳統零件，如使用免油耐磨的塑料軸承代替成本較高傳統軸承，用3D打印技術“創造”傳統生產技術難以加工的零件，使用計算機三維配合缺陷分析和仿真模擬等進行優化設計。

采用合適的機械原理機構和先進技術進行自動化設備設計，不僅可以簡化設備的復雜程度，還降低成本、提高設備的產品質量和可靠性。

3 自動化設備機械設計方法的探討

3.1 參考成熟的產品機械設計

無論是大型設備還是小型玩具，其成熟產品已經過市場考驗并認可，自動化設備的機械設計人員可以參考其優秀的機械設計，變換應用在自己的設計中或在其基礎上改進。

3.2 閱讀機械設計論文和發明專利

閱讀機械設計論文和發明專利可以夯實設計人員的基礎機械設計知識和開闊視野，設計不停留在一點上或一種方式實現上，多方向考慮。在閱讀中思考和收集靈感，從而改進自己的設計。不斷使自己的設計方法豐富靈活。

3.3 利用計算機設計手段

現代的機械設計人員，要求必需能熟悉至少一種計算機輔助設計工具，如AutoCAD、PRO-E、Solidworks等，設計人員要經常地練習使用工作環境中提供的設計工具，使用設計工俱的熟練程度越高，設計和修改的效率就越高。

設計人員更可以學習利用有限元分析、仿真模擬、裝配分析等計算機手段對自己的設計進行分析，提高自己的設計水平和設計可靠性。

3.4 運用TRIZ理論求解設計問題

TRIZ理論是俄國人Altshuller在1946年創立的，是通過系統分析世界近250萬份高水平的發明專利后總結出的創造性地發現問題和解決問題的系統理論和方法工具。

設計人員在研發過程中發現問題時。可利用TRIZ理論進行解答并尋找解決方法。在求解問題前，設計人員首先需要把設計中發現的問題表達成為TRIZ問題，然后利用TRlz理論中的工具，如發明原理、標準解等，求解出該TRIZ問題的普適解或稱模擬解，最后設計人員根據所求得的解轉化成設計相關的內容以實現問題的解決。

3.5 樹立科技創新的機械設計理念，培養機械創新設計思維

創新是一個民族和國家發展的重要源泉，創新具有獨創性、實用性、突破性和聯動性創造性思維。李克強總理在2014年全球研究理事會北京大會上表示讓創新成為實現中國經濟升級的強大動力。

作為一個機械設備設計者，必需具備創新的能力，豐富自己設計手段，從而使自己在激勵的市場競爭中勝出。要在傳統模式的基礎上進行創新，首先就需要機械設計人員有很強的創新意識并把這種意識用到實踐中，在實踐中創新，勇于打破原有的思維模式，應用創新的理念思考問題。一個合格的機械設備設計者必須每時每刻想著創新，使用不一樣的思維來對問題進行考慮和創新，以本身具有的專業知識為基礎來對設計進行創新。

在整個機械設計期間，創新思維方式的培養非常重要。這是因為機械創新設計是極具創造性的工作，作為設計人員，在提高自身知識水平和能力的同時，應培養具有創新精神的思維方式。對于機械設計工作應以全新的視角來看待，突破傳統的設計方法和思維模式，廣開新思路，探索新方法、新技巧，運用先進設計手段，使原有的設計更加完善或者創造出全新的設計作品。發散性的思維方式也是進行創新設計的必不可少的要素，從多角度、多方面人手，善于聯想，從其他事物或者不同領域獲取設計靈感。從而使得設計更加優化和完善。

4 結語

自動化設備的優化發展，能更大幅提高生產效率，降低生產成本，帶來巨大的經濟和社會利益。整理適用于自己的好的機械設計方法，設計人員在進行自動化設備的機械設計時效率更高、理論依據更強、創新的設計方案更多，設計出來的自動化產品將更加優秀、合理、可靠。