關(guān)于港口裝卸機械現(xiàn)代設(shè)計方法的應(yīng)用分析

摘 要：本文對新中國港口裝卸機械生產(chǎn)制造的發(fā)展過程進行了總結(jié)，并結(jié)合當(dāng)前港口裝卸機械設(shè)計的發(fā)展方向?qū)Ω劭跈C械的設(shè)計方法進行了闡述。

關(guān)鍵詞：港口裝卸機械；現(xiàn)代設(shè)計方法

我國港口裝卸機槭設(shè)備的設(shè)計制造經(jīng)歷了從無到有、從小到大、從小范圍生產(chǎn)到大規(guī)模制造的過程，并且逐步擁有了自主生產(chǎn)的能力，設(shè)計技術(shù)逐漸成熟。上海在1949年解放之后，傳統(tǒng)的人力肩扛方式逐漸被裝卸機械所取代，極大緩解了人員的勞動負擔(dān)，經(jīng)過時代的發(fā)展和變遷，裝卸機械生產(chǎn)商數(shù)量與日俱增，技術(shù)手段日益精進。隨著國家經(jīng)濟的迅速發(fā)展，現(xiàn)代科技水平得到了快速提高，港口裝卸機械在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中的重要性越來越突出，而港口事業(yè)的發(fā)展對港口裝卸機械的要求也日益嚴(yán)苛，所以裝卸機械的設(shè)計方法和技術(shù)手段需要不斷的提高和完善，讓裝卸機械設(shè)備更加符合港口作業(yè)的發(fā)展，不斷提高裝卸機械設(shè)備的可靠性、經(jīng)濟性。

港口裝卸機械的設(shè)計方法在很長一段時間內(nèi)都是使用了古典力學(xué)和效學(xué)為基礎(chǔ)的半理論、半經(jīng)驗設(shè)計法，設(shè)計周期非常長且復(fù)雜程度較高，而且所設(shè)計的設(shè)備精準(zhǔn)度不高。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的進步以及信息化的發(fā)展，我國的電子計算機技術(shù)和系統(tǒng)工程得到了廣泛的應(yīng)用，其中包括：仿生制造工程、可靠性工程、虛擬制造工程以及人機工程等，促進了各個學(xué)科以及各個領(lǐng)域之間技術(shù)的結(jié)合，在這種大環(huán)境下，也促使了港口裝卸機械設(shè)計邁入了新的階段。本文對當(dāng)前港口裝卸機械的現(xiàn)代設(shè)計方法進行了分析和闡述。

一、極限狀態(tài)設(shè)計方法

港口裝卸機械鋼結(jié)構(gòu)在很長一段時間內(nèi)都選擇了許用應(yīng)力設(shè)計法。將所有的材料當(dāng)做是均勻的彈性體，將JH載荷假定為恒定的定值，但是實際上所設(shè)計的過程中會出現(xiàn)很多變量，比如應(yīng)力、材料強度和機械的承受載荷大小、方向等，這些都是隨機變化的，具有很大的不確定性，因此，產(chǎn)品的可靠程度并不能簡單的通過安全系數(shù)反映出來。在設(shè)計的具體過程中因為不能準(zhǔn)確的確定產(chǎn)品的載荷，導(dǎo)致所設(shè)計的機械存在一定的風(fēng)險，因此，盡可能的將這些風(fēng)險控制在人們可接受的范圍之內(nèi)，是機械設(shè)計最重要的原理。國外學(xué)者為了確定風(fēng)險出現(xiàn)的可接受程度，在港口裝卸機械的設(shè)計中引入了概率論、數(shù)學(xué)統(tǒng)計、可靠性理論等學(xué)科，從而產(chǎn)生了以概率統(tǒng)計法作為基礎(chǔ)的港口裝卸機械極限狀態(tài)設(shè)計法。將載荷、材料的性質(zhì)、構(gòu)件的實際尺寸等都看作是一種基于某種概率分布的統(tǒng)計量，經(jīng)過多次試驗得到大致變量的分布范圍以及各項參數(shù)，接著利用概率論中的可靠性知識來計算風(fēng)險出現(xiàn)的概率，從而估算出港口機械鋼結(jié)構(gòu)的安全程度，港口裝卸機械設(shè)計由許用應(yīng)力設(shè)計方法過渡到極限狀態(tài)設(shè)計法是理論設(shè)計方法的重要表現(xiàn)。

二、可靠性設(shè)計方法

當(dāng)前我國的港口事業(yè)得到了巨大的發(fā)展，而港口工業(yè)技術(shù)也得到了發(fā)展，港口裝卸機械的重要性也越來越突出，功能也逐漸完善，但是裝卸機械設(shè)備的使用受環(huán)境影響非常大，造成設(shè)備出現(xiàn)故障的次數(shù)也越來越多，所以，加強設(shè)備的可靠性在當(dāng)前是非常重要的，也是國際競爭力的重要表現(xiàn)之一。在設(shè)計產(chǎn)品的時候就要時刻關(guān)注產(chǎn)品的可靠性，倘若在設(shè)計的時候就埋下不可靠的隱患，那么想要在產(chǎn)品制造完成之后進行彌補已經(jīng)為時晚矣。保證產(chǎn)品的安全性和經(jīng)濟性是可靠性設(shè)計最需要關(guān)注的兩個方面。要盡量避免出現(xiàn)產(chǎn)品失效，要設(shè)計出具有可靠性的產(chǎn)品?？煽啃栽O(shè)計主要包括：確定可靠性指標(biāo)、進行失效分析、可靠性分析、可靠性驗證等。從20世紀(jì)80年代開始，美國、日本等國家在設(shè)計港口裝卸機械的時候逐漸引入了可靠性設(shè)計理論和方法，目前我國有很多的大企業(yè)都制定了可靠性的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，而我國對產(chǎn)品可靠性的研究主要有可靠性試驗、可靠性指標(biāo)評估和失散分析等。

三、有限元分析設(shè)計方法

通過使用變分原理來對數(shù)學(xué)物理問題進行計算的一種方法就是有限元法，此方法在計算機的發(fā)展下得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的設(shè)計方法在計算方面具有很大的局限性，只能簡化進行粗略的分析，關(guān)于載荷工況只有有限的幾種，不能進行有效的組合，且通常只能用來分析靜力。而有限元法則擁有較多的優(yōu)點，可以對其進行整體、動態(tài)、線性或者非線性的分析，可以有效分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)或者多自由度系統(tǒng)。有限元法可以有針對性的分析計算港口機械實際使用的結(jié)構(gòu)邊界條件，為之后的設(shè)計提供理論和數(shù)據(jù)支持，并且擁有豐富的動態(tài)圖形顯示功能。有限元法非常適合用于大型港口機械以及特殊、關(guān)鍵零部件的設(shè)計計算和局部應(yīng)力分析。

四、工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計方法

大眾對美的需要不斷提高，因此大眾對港口機械產(chǎn)品的外形、質(zhì)量和舒適程度的要求越來越高。由工程技術(shù)和美學(xué)藝術(shù)結(jié)合在一起的新型學(xué)科就是工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計。在設(shè)計產(chǎn)品造型的過程中，除了要考慮產(chǎn)品外觀形象還要考慮產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝材料等，有效結(jié)合起來工程技術(shù)和美學(xué)藝術(shù)，對產(chǎn)品的款式進行美化和塑造。在設(shè)計港口裝卸機械的時候要綜合考慮產(chǎn)品的強度、剛度、以及穩(wěn)定性，由于任何產(chǎn)品都是人來掌控和使用的，所以也要考慮產(chǎn)品所附帶的生理學(xué)、心理學(xué)、衛(wèi)生學(xué)，將港口機械作為一種“人機系統(tǒng)”。經(jīng)過大量實踐可以明確，大方、美觀的外形設(shè)計可以讓使用者心情愉悅，可以降低操作失誤，提升工作的效率。所設(shè)計的產(chǎn)品造型不是簡單的完工之后進行美化而是在設(shè)計制造過程中對其進行美化，滲透在產(chǎn)品設(shè)計和制造的全過程。

結(jié)語

綜上所述，港口裝卸機槭設(shè)備的設(shè)計制造經(jīng)歷了漫長的過程，并隨著時代的發(fā)展而逐步完善和改觀，而隨著科學(xué)技術(shù)的進步以及信息化的發(fā)展，我國的電子計算機技術(shù)和系統(tǒng)工程得到了廣泛的應(yīng)用，也促進了各個學(xué)科以及各個領(lǐng)域之間技術(shù)的結(jié)合，在這種大環(huán)境下，也促使了港口裝卸機械設(shè)計邁入了信息化、智能化、高技術(shù)的新階段。

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作者簡介：

姓名：何海豐出生年月：1989.07.16性別：男民族：漢籍貫：江蘇省連云港市當(dāng)前職務(wù)：工具隊技術(shù)員學(xué)歷：本科研究方向：設(shè)備制造及管理