機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探究

何平

【摘 要】機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計對機械設(shè)備類的產(chǎn)品具有優(yōu)化作用，是在產(chǎn)品設(shè)計中較為重要的環(huán)節(jié)，其主要內(nèi)容是對產(chǎn)品的外形、內(nèi)部整體構(gòu)造等方面進行設(shè)計?；诖?，本文提出了創(chuàng)新設(shè)計、保證產(chǎn)品質(zhì)量、流程分析、簡化產(chǎn)品維修操作四種機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，推動行業(yè)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】機械產(chǎn)品；設(shè)結(jié)構(gòu)計要點；創(chuàng)新方案

機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計對于實現(xiàn)產(chǎn)品的各個功能具有重要作用，是機械的工作原理變成技術(shù)圖紙的關(guān)鍵過程，需要設(shè)計人員根據(jù)具體情況，確定結(jié)構(gòu)件的材料、形狀等內(nèi)容，工作人員應(yīng)深入了解機械結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，優(yōu)化傳統(tǒng)機械設(shè)計的弊端，從而促進機械制造業(yè)的長遠發(fā)展。

一、機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要素

機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目的是，設(shè)計人員根據(jù)總體設(shè)計的規(guī)定，確定、繪制能夠反映產(chǎn)品所需功能的結(jié)構(gòu)方案，在設(shè)計過程中，工作人員需要確定產(chǎn)品所使用的材料、產(chǎn)品大小等內(nèi)容。工作人員在設(shè)計時，應(yīng)了解以下機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基本要素：第一，幾何要素。產(chǎn)品的幾何圖形以及組裝模式對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)具有決定性的作用，所以設(shè)計師需要對產(chǎn)品的幾何參數(shù)進行分析，避免出現(xiàn)尺寸的誤差。第二，零件銜接。部件組裝在機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中，是設(shè)計人員需要考慮的一項重要因素，在進行設(shè)計過程中，不僅需要考慮產(chǎn)品的美觀性，還需對產(chǎn)品性能進行充分的分析，保證零件銜接的位置，不影響產(chǎn)品的性能與外觀。第三，結(jié)構(gòu)件的材料。在進行機械設(shè)計的過程中，工作人員可以選擇的材料眾多，其中不同材料的性質(zhì)之間具有差異性，需要設(shè)計人員結(jié)合功能要求，選擇合適的材料，并且根據(jù)材料，確定加工工藝的需求[1]。

二、機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

（一）創(chuàng)新設(shè)計

在機械產(chǎn)品設(shè)計過程中，創(chuàng)新是其中的特定因素，設(shè)計人員在確定機械產(chǎn)品的性能后，在技術(shù)、材料等方面對設(shè)計結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，從而使其滿足各種要求，提升性價比。其中變元法是機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計具有創(chuàng)造性的一種新方法，需要設(shè)計人員注意一下幾點：第一，保證結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可行性。變元法的主要方式是，設(shè)計人員通過改變、調(diào)整機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的要素，得到新的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，在運用此種方法的過程中，設(shè)計人員需要充分考慮產(chǎn)品在應(yīng)用中的實際需求，從而改變機械產(chǎn)品的性能。第二，機械產(chǎn)品的經(jīng)濟性。企業(yè)運用機械產(chǎn)品的主要目的是，產(chǎn)品能夠為公司帶來利益。所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，工作人員應(yīng)根據(jù)企業(yè)需求，運用變元法，選擇性價比較高的材料，充分考慮用戶的實際需求和企業(yè)發(fā)展情況[2]。

（二）保證產(chǎn)品質(zhì)量

在設(shè)計師進機械產(chǎn)品設(shè)計的過程中，應(yīng)充分考慮產(chǎn)品的質(zhì)量。首先，設(shè)計師需要注意減少產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的局部壓力傳播，避免產(chǎn)品出現(xiàn)部件變形的情況，影響其穩(wěn)定性。其次，保證零件截面尺寸的變化應(yīng)與其內(nèi)應(yīng)力變化相適應(yīng)，使各截面的強度相等，并且按等強度原理設(shè)計的結(jié)構(gòu)，使材料得到充分的利用，降低成本。再次，裝配是產(chǎn)品制造過程中的重要工序，零部件的結(jié)構(gòu)對裝配的質(zhì)量、成本有直接的影響，在進行接卸產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中，工作人員應(yīng)充分考慮裝配的設(shè)計，保證零件準確的定位、避免雙重配合。另外，在進行機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計時，工作人員需要保證整機應(yīng)能分解成若干可單獨裝配的單元，從而縮短裝配周期，便于逐級技術(shù)檢驗和維修。最后，考慮加工工藝的設(shè)計。為保證產(chǎn)品功能的實現(xiàn)，使其達到要求的性能，設(shè)計人員需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，保證產(chǎn)品有良好的加工工藝性，主要方法是確保零部件的結(jié)構(gòu)易于加工制造。工作人員需要充分考慮造型、精度、熱處理等方面可能對零部件結(jié)構(gòu)的工藝性有制約作用的內(nèi)容。

（三）流程分析

機械結(jié)構(gòu)設(shè)計對于設(shè)計師來說是一個從整體到局部細化的過程，需要充分考慮客戶的需求，確定產(chǎn)品材質(zhì)，包括其硬度、耐磨性、韌性等方面，同時工作人員需要考慮采取何種工藝或方法來成型。其中流程的分析對于結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體時間成本以及水平的提升都有一定的保障，所以工作人員應(yīng)根據(jù)客戶要求、產(chǎn)品性能特點等方面，制定設(shè)計流程。第一，設(shè)計人員需要對相關(guān)產(chǎn)品進行可行性分析并對有關(guān)技術(shù)資料進行研究，在此基礎(chǔ)上，確定設(shè)計對象的主要性能指標和主要設(shè)計參數(shù)，編制設(shè)計任務(wù)書。第二，根據(jù)設(shè)計對象的工作原理和機構(gòu)運動簡圖，進行構(gòu)件的運動學(xué)分析和動力學(xué)分析，計算其運動參效和動力參數(shù)。

（四）簡化產(chǎn)品維修操作

設(shè)計師在進行接卸產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，應(yīng)對產(chǎn)品功能進行分析權(quán)衡，合并相同或相似功能，消除不必要的功能，以簡化產(chǎn)品和維修操作，并盡可能減少產(chǎn)品層次和組成單元的數(shù)量，同時簡化零件的形狀，從而降低對維修人員技能水平的要求和工作量。以鄆城廢舊鋼筋下料機中的下料手結(jié)構(gòu)設(shè)計為例。工作人員在了解其使用特點后，使用PLC或者繼電器控制，能讓機械手的控制方式得以強化。PLC控制多是以PLC為依托，將計算機、自動控制和通信技術(shù)三者融為一體。由于自動控制系統(tǒng)之間要相互通用，所以結(jié)構(gòu)就偏于簡單，編程過程也耗時較短。現(xiàn)在繼電控制由于故障率偏大，所以消耗的功率也很大，在控制方式略顯死板的情況下，傳統(tǒng)的繼電器控制方式已經(jīng)被淘汰。目前只能推行優(yōu)勢化控制，微機控制使用的比較多，這就使整個控制出現(xiàn)抗干擾能力差的局面，后期維修困難，所以采用PLC控制的多為高新技術(shù)或者電子行業(yè)了，簡化維修操作過程。

三、結(jié)語

綜上所述，機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計在機械制造業(yè)中具有重要作用，設(shè)計人員應(yīng)通過各種方式，提高自身能力水平，并熟練掌握設(shè)計要點，在此基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新設(shè)計，簡化產(chǎn)品的后續(xù)維修工作，從而優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)，推動機械制造行業(yè)的發(fā)展。

【參考文獻】

[1]張興晨，姚王奇.機械類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要素設(shè)計要點淺談[J].內(nèi)燃機與配件，2019（07）：87-88.

[2]曾大開.創(chuàng)新設(shè)計在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué)，2018，9（16）：58-59.