機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)及應(yīng)用方法探究

陳信機(jī)

摘 要：在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入變?cè)ǎ軌蜉^好的提高機(jī)械設(shè)計(jì)的效果。變?cè)ㄖ械男螤钭冊(cè)?、位置變?cè)?、尺寸變?cè)?、?shù)量變?cè)筒牧献冊(cè)榷紝?duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中元器件的設(shè)計(jì)起到了非常重要的作用。然而，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)來說，創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法研究的道路仍需要不斷的探索。

關(guān)鍵詞：機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；創(chuàng)新設(shè)計(jì)；應(yīng)用方法

1導(dǎo)言

機(jī)械結(jié)構(gòu)要在總體設(shè)計(jì)完成的情況下才能夠進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，整體的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成之后才能夠進(jìn)行接卸結(jié)構(gòu)的調(diào)整。要想得到比較精細(xì)化的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理圖，就是要將總體設(shè)計(jì)進(jìn)行完善，然后將機(jī)械結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整之后，這樣才能夠體現(xiàn)出機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理圖的作用及功能。在進(jìn)行實(shí)際的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要將其中的零件的參數(shù)進(jìn)行標(biāo)注，這樣一來有助于零部件進(jìn)行組裝。在將零部件進(jìn)行參數(shù)的標(biāo)注時(shí)，還要對(duì)零部件的精準(zhǔn)度進(jìn)行詳細(xì)的檢查，保證每一個(gè)零部件的精準(zhǔn)度都符合標(biāo)準(zhǔn)。變?cè)ㄆ鹪从诘聡鳛橐环N創(chuàng)新方法，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用變?cè)〞r(shí)，要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的研究，在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的基本框架有了深入的了解之后才能夠?qū)C(jī)械的零部件進(jìn)行合理的調(diào)整和完善。變?cè)ㄖ匾獌?nèi)容有兩方面，一是將機(jī)械零部件中的一些部件進(jìn)行注釋說明，對(duì)零部件中的主要含義進(jìn)行解釋，對(duì)于零部件的數(shù)量、位置、尺寸、形狀、連接和工藝這些內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)的研究和分析。二是在對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的零部件檢查和調(diào)整之后，研究其創(chuàng)新設(shè)計(jì)，改善原來的方案，從而使機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加完美，更適應(yīng)機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展。

2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的

實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有兩個(gè)目的：一是深化理解機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)，熟悉基本桿組概念，奠定好創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論基石；二是利用各類相關(guān)聯(lián)的桿組，拼接對(duì)應(yīng)的平面機(jī)構(gòu)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維，培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能。

2.2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建

根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)，擬定實(shí)驗(yàn)所需的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸、運(yùn)動(dòng)方案，利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)所提供的各類桿組零件，依照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容搭建機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳遞順序。實(shí)驗(yàn)時(shí)，一是區(qū)分各類機(jī)構(gòu)件所運(yùn)動(dòng)的區(qū)域范圍，避免發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉；二是按照預(yù)定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案搭接或拼接，需注意，拼接的參考面和構(gòu)件運(yùn)動(dòng)平面達(dá)到外伸的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)層面數(shù)愈小，其運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)度愈好。因此，在實(shí)驗(yàn)時(shí)將機(jī)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)層面采用交錯(cuò)排列方式進(jìn)行拼接，可使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。所使用的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由五根沿 X 方向可移動(dòng)的鉛垂立柱和在立柱上有若干可沿 Y 方向移動(dòng)的滑塊組成，如圖 1 所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，以面對(duì)操作者的鉛垂面為機(jī)構(gòu)拼接的參考面，操作者先雙手扶穩(wěn)立柱，輕推立柱左右移動(dòng)，到達(dá)預(yù)定位置后將立柱兩端的螺栓擰緊鎖住立柱；然后，輕推滑塊上下移動(dòng)，到達(dá)預(yù)定位置后將滑塊螺栓擰緊鎖定在立柱上。通過此類操作方式，人們可在 X、Y 平面內(nèi)確定活動(dòng)構(gòu)件相對(duì)機(jī)架的連接位置。

圖 1 實(shí)驗(yàn)臺(tái) 機(jī)架

2.3典型機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

可實(shí)驗(yàn)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案均具有基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的特性，每個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案都可根據(jù)運(yùn)動(dòng)示意圖推算出機(jī)構(gòu)件的尺寸或相對(duì)位置，再進(jìn)行機(jī)構(gòu)桿組的拼接拆分完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。能完成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的有：蒸汽機(jī)機(jī)構(gòu)、插床的插削機(jī)構(gòu)、刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的組合等 16 種機(jī)構(gòu)。因此，可要求學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新思維和實(shí)踐動(dòng)手能力來進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

3材料變?cè)?/p>

機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中具有多種類型的原材料，每一種原材料都具有不盡相同的作用，因此在面對(duì)不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)各自要求對(duì)原材料進(jìn)行不同方式的選擇。這時(shí)，不同原材料的作用和功能就能夠較好地體現(xiàn)出來。將原材料進(jìn)行不同方式的加工之后就能夠運(yùn)用到機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，進(jìn)行新型設(shè)計(jì)方法的研究。通過運(yùn)用變?cè)?，能夠較好地實(shí)現(xiàn)新方案研發(fā)。變?cè)ㄔ趯?shí)際的運(yùn)用中就是將機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的各種變量進(jìn)行改變沒然后得到的結(jié)果不會(huì)改變的情況下，來實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)中的接卸設(shè)計(jì)。

4數(shù)量變?cè)?/p>

變?cè)ㄖ械牧悴考慕Y(jié)構(gòu)原理包含兩個(gè)基本元素，加工面和工作面。除此以外，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)原理中還包含對(duì)零部件整體和零部件自身等一些元素。這些元素決定了產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，因此，通過將這些基本元素進(jìn)行調(diào)整之后就能夠得到想要的產(chǎn)品。例如，對(duì)于一些設(shè)計(jì)相對(duì)較為簡(jiǎn)單的產(chǎn)品來說，通常都是采用直線形狀，比如螺絲的設(shè)計(jì)主要因素就是防止松動(dòng)脫落，因此，在進(jìn)行螺絲的設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到用什么方法降低螺絲的松動(dòng)率?？梢岳脧椈蓧|，能夠使彈簧起到有效的緩沖作用。這樣一來能夠有效的提高機(jī)械設(shè)計(jì)的工作效率，減少施工量。

5位置變?cè)?/p>

位置變?cè)?，從表面意思上看是將機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的每一個(gè)零部件進(jìn)行位置的變化，來實(shí)現(xiàn)位置變?cè)?，從而達(dá)到理想的結(jié)果。例如，在進(jìn)行一些零部件的焊接時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量將零部件的位置進(jìn)行合理的調(diào)整，使其焊接的位置盡量靠中間，這種焊接方法能夠有效的降低零部件發(fā)生變形，防止元器件發(fā)生不規(guī)則扭曲的現(xiàn)象。通過位置變?cè)?，還能夠?qū)⒄w的部件結(jié)構(gòu)空間降低，提高了空間的使用率。

6尺寸變?cè)?/p>

尺寸變?cè)囊馑季褪菍⒘悴考M(jìn)行尺寸上的調(diào)整，然后使零部件得到最好的優(yōu)化。尺寸變?cè)趯?shí)際的機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中是將零部件進(jìn)行形狀上的改變，也就是說對(duì)零部件的形狀進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。這一點(diǎn)可以通過改變零部件的長、寬、高和各方面的尺寸參數(shù)，將零部件進(jìn)行優(yōu)化完善。例如，在進(jìn)行冷沖壓彎曲設(shè)計(jì)時(shí)，就需要將材料的適當(dāng)?shù)淖兓螅玫倪M(jìn)行冷沖壓彎曲設(shè)計(jì)。通過將草料進(jìn)行冷沖之后還能夠進(jìn)行一定的角度改變，使零部件的角度更加完美。同時(shí)，如果要對(duì)零部件進(jìn)行尺寸的變化，在此之前要將零部件的彎曲角度進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量和計(jì)算，保證零部件變換之后不會(huì)影響材料整體的質(zhì)量。

7形狀變?cè)?/p>

形狀變?cè)褪菍⒃骷M(jìn)行形狀的調(diào)整之后得到機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所需要的形狀。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中將零部件進(jìn)行形狀變?cè)菫榱烁玫倪_(dá)到機(jī)械設(shè)計(jì)的目的。例如，在進(jìn)行彈簧的安裝時(shí)，由于彈簧具有很多不同的種類，因此，通過應(yīng)用彈簧進(jìn)行安裝的元器件也就有多種不同的類型。在實(shí)際的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用彈簧時(shí)，要根據(jù)彈簧不同的物理特點(diǎn)，不能夠?qū)椈蛇^分的進(jìn)行壓緊，這樣會(huì)導(dǎo)致彈簧失去了彈性作用。

8結(jié)語

創(chuàng)新是行業(yè)發(fā)展的靈魂，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的源泉，有利于企業(yè)獲得更大的上升空間，以滿足社會(huì)的發(fā)展需求?，F(xiàn)階段，市場(chǎng)需求開始呈多元化趨勢(shì)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念使企業(yè)的發(fā)展受到了限制，無法發(fā)揮其實(shí)際作用。對(duì)此，應(yīng)強(qiáng)化創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]胡臣勇.研究創(chuàng)新設(shè)計(jì)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（25）：40.

[2]杜春艷.創(chuàng)新設(shè)計(jì)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2017（15）：49-50.

[3]喬棟，郭鵬.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā)，2016，31（08）：5-6+9.

[4]王峰.工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016（08）：79.

（作者單位：東莞鈿威電子科技有限公司）