現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)與方法探討

肖仁強

摘 要：近年來，社會發(fā)展迅速，機械生產(chǎn)行業(yè)對機械設(shè)計質(zhì)量要求越來越嚴格，鑒于此，本對現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)與方法進行探討，為提高現(xiàn)代機械設(shè)計水平，生產(chǎn)更多優(yōu)質(zhì)的機械產(chǎn)品提供參考。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機械設(shè)計；技術(shù)；方法；探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.192

0 引言

機械設(shè)計是機械制造的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，對提高機械生產(chǎn)質(zhì)量及效率意義重大，尤其隨著新設(shè)計技術(shù)的不斷出現(xiàn)，給現(xiàn)代機械設(shè)計工作的發(fā)展指明了方向，有關(guān)現(xiàn)代機械設(shè)計及與方法的研究，也因此受到業(yè)內(nèi)人士的高度重視。

1 現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)

現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)較多，如計算機輔助設(shè)計技術(shù)、節(jié)能環(huán)保設(shè)計技術(shù)、系統(tǒng)化機械設(shè)計技術(shù)等，一定程度上推動了機械制造行業(yè)的蓬勃發(fā)展，因此，加強這些技術(shù)的分析，能夠為其實際應用提供指導。

1.1 計算機輔助設(shè)計技術(shù)

計算機輔助設(shè)計技術(shù)主要借助專業(yè)軟件強大的運算及圖形設(shè)計功能實現(xiàn)，現(xiàn)代機械設(shè)計主要應用CAD軟件。實踐表明，使用CAD軟件進行現(xiàn)代機械的設(shè)計，不僅設(shè)計效率高，而且能從不同視圖觀察機械設(shè)計狀況，修改方便，因此，是現(xiàn)代機械設(shè)計應用較高的軟件。使用CAD軟件進行現(xiàn)代機械設(shè)計時應遵循以下步驟：首先，確定數(shù)學模型。數(shù)學模型是現(xiàn)代機械設(shè)計的基礎(chǔ)，一般情況下有現(xiàn)成的機械數(shù)學模型可供運用，但對于沒有數(shù)學模型的機械零件設(shè)計，應在充分分析機械各項參數(shù)的基礎(chǔ)上建立正確的數(shù)學模型；其次，設(shè)計合理的程序框圖，計算各部件的性能、參數(shù)，為實際的設(shè)計工作的開展提供指導。再次，使用專門語言進行程序的編制。最后，加強對編制程序的細節(jié)檢查，并輸入相關(guān)參數(shù)進行模擬，以及時發(fā)現(xiàn)機械零件存在的瑕疵，通過認真調(diào)試，使其更好的符合設(shè)計要求。

1.2 節(jié)能環(huán)保設(shè)計技術(shù)

隨著人們環(huán)保意識的提高，現(xiàn)代機械設(shè)計中越來越注重環(huán)保節(jié)能方面的考慮。當前，節(jié)能性能是衡量機械設(shè)備或零件性能的重要指標之一，因此，現(xiàn)代機械設(shè)計中一方面先應從材料選擇、使用性、加工工藝、結(jié)構(gòu)布局等方面注重節(jié)能方面的考慮，以提高能源利用率、實現(xiàn)節(jié)能目標。另一方面，在滿足設(shè)計質(zhì)量要求的前提下，注分析是否有可回收利用的資源，降低污染物的排放。

1.3 系統(tǒng)化機械設(shè)計技術(shù)

系統(tǒng)化機械設(shè)計技術(shù)指將設(shè)計工作逐層進行劃分，確定每層所用的設(shè)計技術(shù)及方法，最后將各層有機的整合完成整個設(shè)計工作。采用系統(tǒng)化機械設(shè)計技術(shù)能明顯提高設(shè)計質(zhì)量及效率，是滿足現(xiàn)代機械制造行業(yè)要求。系統(tǒng)化設(shè)計技術(shù)應用時應確保設(shè)計工作分解的合理性。首先，確定最佳的分解層次，為模型化及優(yōu)化工作的開展提供便利。其次，分界面應簡單，應選擇在要素結(jié)合聯(lián)系較為簡單的位置。最后，正確處理功能分解與系統(tǒng)分解間的關(guān)系，尤其應將關(guān)系密切的要素結(jié)合在一起。

2 現(xiàn)代機械設(shè)計方法

現(xiàn)代機械設(shè)計工作開展中為提高工作效率，減少不良狀況的發(fā)生，設(shè)計人員除熟練掌握專業(yè)的設(shè)計技術(shù)外，還應掌握一定的設(shè)計方法，以達到事半功倍的設(shè)計目的，結(jié)合實踐經(jīng)驗得知，設(shè)計人員尤其應注重以下內(nèi)容的認真落實：

（1）明確步驟及功能要求。為提高機械設(shè)計效率，現(xiàn)代機械設(shè)計時應做好以下兩方面工作：一方面，明確設(shè)計步驟。機械設(shè)備或零件千差萬別，設(shè)計時除存在細小的差別外，大部分步驟相似。首先，充分分析機械設(shè)計需求，明確機械設(shè)計的約束條件，制定詳細的設(shè)計任務(wù)書。其次，在對機械功能認真分析的基礎(chǔ)上，確定相關(guān)參數(shù)，并提出多套設(shè)計方案，進行對比分析。最后，確定最佳的設(shè)計方案，使用專門的設(shè)計工具，依據(jù)相關(guān)規(guī)范進行設(shè)計，尤其應準確把握設(shè)計細節(jié)，如機械尺寸、特性等。另一方面，明確功能要求是機械設(shè)計考慮的重點內(nèi)容，是確保設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，現(xiàn)代機械設(shè)計時應加強機械耐磨性、穩(wěn)定性、壽命、剛度、強度等方面的要求。同時，還應兼顧經(jīng)濟性、結(jié)構(gòu)工藝性方面的考慮。

（2）注重相關(guān)參數(shù)的計算。現(xiàn)代機械設(shè)計中相關(guān)參數(shù)計算的準確與否往往給機械制造質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，因此，設(shè)計中應對機械運行情況進行模擬，掌握機械運行規(guī)律，在對其受力情況深入分析的基礎(chǔ)上，計算相關(guān)參數(shù)，期間尤其應注重機械零件強度參數(shù)研究。機械零件強度由變應力強度與靜應力強度之分，而變應力包括對稱循環(huán)變應力、脈動循環(huán)變應力、非對稱循環(huán)變應力，設(shè)計過程中設(shè)計人員應結(jié)合機械設(shè)計需求，加強各種類型變應力變化規(guī)律的分析，確保機械設(shè)計強度滿足實際要求。另外，機械運行中不可避免的受到摩擦力影響，為延長其使用壽命，提高機械的抗摩擦能力，設(shè)計時應注重關(guān)鍵位置的潤滑設(shè)計。

（3）選擇合適機械的材料。現(xiàn)代機械設(shè)計中使用的材料會影響機械質(zhì)量及性能的充分發(fā)揮與否，因此，設(shè)計過程中應注重把握以下內(nèi)容：一方面，選擇合適的機械材料。現(xiàn)代機械材料類型比較多，如金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復合材料，其中金融材料具有較好的力學性能，能很好的滿足機械零件用途與性能要求；高分子材料具有良好的耐腐蝕性，在冷凍、化工設(shè)備中較為常用；陶瓷材料熔點高、耐腐蝕性強、硬度高，一般用于切削刀具制造中；復合材料具有較好的彈性模量及強度，主要應用與制造航天、航空設(shè)備。因此，現(xiàn)代機械設(shè)計中應機械的性能要求選擇對應的材料。另一方面，還應綜合考慮一些細節(jié)問題。如機械零件的應力、荷載性質(zhì)及大小；機械零件所處的環(huán)境、溫度等；材料的供應狀況，尤其應考慮所用材料的價格等，保證在滿足設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，最大限度的減少制造成本開支。

3 結(jié)論

現(xiàn)代機械設(shè)計是支撐機械制造行業(yè)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)，因此，加強相關(guān)設(shè)計技術(shù)及方法的研究意義重大。本文通過對現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)及方法的研究得出以下結(jié)論：

（1）現(xiàn)代機械設(shè)計應用的技術(shù)較多，設(shè)計人員應在綜合考慮機械設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合機械設(shè)備或零件工作實際，采取針對性設(shè)計技術(shù)，確保設(shè)計工作質(zhì)量。

（2）為提高設(shè)計工作效率，設(shè)計人員應掌握現(xiàn)代機械設(shè)計的方法，并結(jié)合自身工作實際加以總結(jié)與反思，不斷優(yōu)化設(shè)計工作中的問題，提高現(xiàn)代機械設(shè)計工作水平，為設(shè)計出更多優(yōu)質(zhì)的機械產(chǎn)品做好鋪墊。

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