機械產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)問題研究

【摘 要】從機械產(chǎn)品總體設(shè)計的一般過程出發(fā)，分析了機械產(chǎn)品設(shè)計的原則，并且結(jié)合當(dāng)前市場經(jīng)濟對產(chǎn)品總體設(shè)計的要求，將經(jīng)濟性、創(chuàng)新性和技術(shù)性貫穿于整個設(shè)計的始終。試圖通過本文的分析為當(dāng)前機械設(shè)計領(lǐng)域的研究提供一定的理論借鑒。

【關(guān)鍵詞】機械產(chǎn)品 設(shè)計 研究 應(yīng)用

現(xiàn)有的機械產(chǎn)品零部件設(shè)計方法很多，設(shè)計軟件系統(tǒng)也發(fā)展得比較成熟，但是相關(guān)的總體設(shè)計方面的研究還是比較稀少，因此本文的研究具有一定的創(chuàng)新性。在市場競爭時代，簡單地關(guān)注機械設(shè)計的技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)不足以立足，必須要在這個基礎(chǔ)上，立足于經(jīng)濟性和創(chuàng)新性，甚至采用個性化的設(shè)計理念，因此本文的研究對于機械設(shè)計和對于我國的機械制造業(yè)都有著巨大的現(xiàn)實意義。

一、設(shè)計的原則

基本原則。設(shè)計的基本原則主要包括：功能原則，機械產(chǎn)品的功能是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，是否滿足要求，是否處于領(lǐng)先；需求原則，產(chǎn)品是否滿足市場需求，是否過剩或者浪費；系統(tǒng)原則，機械產(chǎn)品的設(shè)計要和周圍的環(huán)境相匹配，滿足系統(tǒng)性；安全原則；產(chǎn)品必須具有安全性在設(shè)計中避免工業(yè)環(huán)境中的各種危險來源（電源、輻射、有害材料等）和危險操作，并采取一定的保護技術(shù)，例如，飛機設(shè)計中的救生系統(tǒng)，電梯停電時的保護和自救裝置等；經(jīng)濟原則，在滿足機械產(chǎn)品的功能前提下，一定要保證產(chǎn)品的低成本，周期短，投入市場迅速；工藝性原則，產(chǎn)品設(shè)計加工具有合理的結(jié)構(gòu)工藝性，根據(jù)其成本、產(chǎn)量、加工條件等因素確定合理的工藝結(jié)構(gòu)，從而便于加工和裝配。簡潔性原則，原理、結(jié)構(gòu)、外觀造型、甚至使用方式都應(yīng)當(dāng)使用方便，便于操作，人機關(guān)系應(yīng)該簡化。盡量避免由于人和機械裝置的不適應(yīng)而產(chǎn)生誤操作造成事故。

二、設(shè)計的要求和特點

（一）設(shè)計的要求。機械產(chǎn)品進行設(shè)計時，必須要首先滿足產(chǎn)品的功能，并且盡可能做到簡潔設(shè)計，同時還要滿足產(chǎn)品的運動形式、運動協(xié)調(diào)性和運動精度，系統(tǒng)的動力參數(shù)也要滿足機械的工作需求，具有傳動效率高，平衡精度高，速度波動小，沖擊振動小等良好的動力特性。產(chǎn)品設(shè)計為了投入市場具有競爭力，必須要重點考慮產(chǎn)品的成本，考慮到產(chǎn)品的經(jīng)濟性，保證容易加工制造，便于運輸、使用及維修，合理選材，減少材料費用和加工費用。

（二）設(shè)計的特點。創(chuàng)新性，這一階段是檢驗設(shè)計人員智慧和創(chuàng)造力的階段，機械產(chǎn)品有沒有巨大的突破和創(chuàng)新完全取決于這一階段?？傮w設(shè)計方案就有反復(fù)性的特點，同時整個系統(tǒng)和各個子系統(tǒng)之間還存在著特定關(guān)系，一般情況包括動力源、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和輔助控制系統(tǒng)。機械產(chǎn)品總體設(shè)計的階段，還要充分考慮到環(huán)境的相關(guān)性，就是外部環(huán)境對于機械系統(tǒng)的作用和影響。同時，也是由于總體設(shè)計既有創(chuàng)新性，這階段的設(shè)計具有模糊性的特征，并不像后期設(shè)計那樣精確。

三、設(shè)計過程

（一）布局設(shè)計。布局設(shè)計階段要本著簡單、合理、經(jīng)濟的原則，努力實現(xiàn)：功能表達(dá)合理；結(jié)構(gòu)緊湊、層次清楚；比例協(xié)調(diào)、外形美觀；經(jīng)濟實用；傳動線路簡潔直接等要求。比如，把電動機或傳動裝置安裝在支撐大件的內(nèi)部以節(jié)省空間，或者將機械改裝為站立式甚至是折疊式來節(jié)省地面空間。在選擇產(chǎn)品的布局類型時，也要充分考慮到各種相關(guān)因素，我們以輪式裝載機的總體布置為例，以車架上平面作為各部件上下位置的基準(zhǔn)，也是作為部件垂直方向安裝尺寸的基準(zhǔn)；以通過后橋中心線并與車架平面垂直的平面作為前后位置的基準(zhǔn)，也是部件縱向安裝尺寸的基準(zhǔn)；以裝載機的縱向?qū)ΨQ面作為左右位置的基準(zhǔn)。

（二）人機系統(tǒng)的設(shè)計。在設(shè)計過程中，要盡量避免人的過多的復(fù)雜操作，獲得操作的順暢性和一致性，減少傳統(tǒng)機械工程和加工人的疲勞，確保操作人員在較短時間內(nèi)熟練操作。在設(shè)計中還要充分考慮到考慮人的信息處理能力、感知特性等方面的內(nèi)容，將信息準(zhǔn)確、及時地傳遞給操作者。對于數(shù)控機床和自動化裝置而言，要盡量做到簡潔設(shè)計。

（三）工作環(huán)境的設(shè)計因素。機械產(chǎn)品的運行和環(huán)境密不可分，在保障操作人員的健康和安全的前提下，設(shè)計還要考慮到常規(guī)的防塵、防腐、防爆等設(shè)計，除此之外，還要考慮到特殊工作環(huán)境的設(shè)計，比如煤礦井下的機械，就要具有獨立的防爆電氣設(shè)備，避免發(fā)動機啟動或者制動時產(chǎn)生火花，還要考慮到尾氣的處理。同時，考慮到坑道的特殊環(huán)境，還要減小工作體積和空間，保持良好的通風(fēng)環(huán)境。還要考慮降低對環(huán)境的污染，比如在機床加工中的廢料和潤滑液等都要妥善處理。

（四）造型設(shè)計。造型設(shè)計是針對客戶來考慮的，傳統(tǒng)丑陋的機器時代已經(jīng)一去不返了，在考慮造型美觀、個性、吸引人的同時，當(dāng)然也要考慮到工藝技術(shù)對于機器造型的影響，比如，電氣控制柜的造型及加工，在結(jié)構(gòu)方式一樣，且采用相同鋼板材料的條件下，用手工方法折板成型很難達(dá)到預(yù)期效果，而采用機器彎板成型工藝方法就便于成型，這就是通用模具的優(yōu)勢所在。

（五）系統(tǒng)設(shè)計。系統(tǒng)設(shè)計要分別從動力源、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和控制與輔助系統(tǒng)等幾個子系統(tǒng)來進行設(shè)計，選擇原動機的時候，其機械特性和性能指標(biāo)應(yīng)與機械系統(tǒng)的負(fù)載特性（包括功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等）相匹配。同時要選擇合理的執(zhí)行系統(tǒng)方案，最好選擇出備選方案，以備使用。傳動系統(tǒng)的設(shè)計要根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)所需的運動和動力條件及原動機的類型和性能參數(shù)，來進行傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計。設(shè)計機械控制系統(tǒng)時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計具體要求對其穩(wěn)定性、響應(yīng)速度和控制精度進行權(quán)衡，最終得到合理的設(shè)計方案。

市場經(jīng)濟時代和大機器生產(chǎn)時代的不同點就在于在市場經(jīng)濟時代，機械產(chǎn)品面臨著市場的競爭和消費者的選擇，機械產(chǎn)品首先要在競爭中立足，才能夠大量推廣。因此，機械產(chǎn)品總體設(shè)計階段就顯得尤為重要，因為這一階段的設(shè)計決定了機械產(chǎn)品在市場上的生存和競爭力。相信，在未來實際設(shè)計應(yīng)用不斷完善的時候，機械產(chǎn)品的總體設(shè)計還會進一步發(fā)展。

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