關(guān)于機(jī)械工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)的探析

張平 周斌

三一汽車制造有限公司 湖南長沙 410100

隨著中國被譽(yù)為制造大國的誕生，目前“中國制造”的品牌美譽(yù)度和國際影響力顯著提升，中國工業(yè)品出口占全球的1/7，我國是全球最大的工業(yè)品出口國。人們目前還僅僅停留于模仿他國的先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品階段，如何從制造大國到創(chuàng)造大國，對于相關(guān)設(shè)計(jì)工作的優(yōu)化設(shè)計(jì)要求迫在眉睫。我們國家目前還有很多的高等學(xué)府職業(yè)院校以及相關(guān)企業(yè)并未真正的意識到優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的重要性，缺失了此類關(guān)鍵人才的塑造和培養(yǎng)，直接導(dǎo)致了社會人才缺失的局面。優(yōu)化設(shè)計(jì)這一要素在社會快速發(fā)展的今天變得尤為重要。

1 對機(jī)械工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性

1.1 產(chǎn)品更加多樣化

從當(dāng)前的社會發(fā)展形勢來看，人們的生活質(zhì)量得到了大幅度提升，科學(xué)技術(shù)得到了日益發(fā)展，在某種程度上也推動了機(jī)械技術(shù)朝著更加成熟的方向發(fā)展。起重機(jī)俗稱吊車，是指在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運(yùn)重物的多種動作起重機(jī)械，目前已有汽車起重機(jī)、隨車起重機(jī)、越野起重機(jī)、全地面起重機(jī)、履帶起重機(jī)等多種類型的起重機(jī)械，均已經(jīng)演變成為一門獨(dú)立的專業(yè)學(xué)科，適合各種實(shí)際工況，滿足人們不同的生產(chǎn)生活的需要。

1.2 能夠符合市場發(fā)展的實(shí)際需要

當(dāng)前，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)水平的提高，各種形式標(biāo)新立異的機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，并且人們對其質(zhì)量提出了愈來愈多的要求，不但對其外觀設(shè)計(jì)要求賞心悅目還要綜合人機(jī)工程，而且也要對其可靠的使用性能做好嚴(yán)格的把關(guān)。所以，相關(guān)企業(yè)想要得到長遠(yuǎn)的發(fā)展，就需要對其可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)引起高度重視，這樣才可以最大程度提升機(jī)械產(chǎn)品的性能，進(jìn)而不會被客戶所拋棄，并緊跟時代的潮流。

2 機(jī)械工程優(yōu)化設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

國家在安全、環(huán)保、節(jié)能等方面出臺很多的法規(guī)，同時在執(zhí)行環(huán)節(jié)有更嚴(yán)格的趨勢。這些法規(guī)的制定及執(zhí)行力的加大，將會導(dǎo)致機(jī)械工程行業(yè)產(chǎn)品技術(shù)要求提高，同時產(chǎn)品成本都會進(jìn)一步提高。想要進(jìn)一步推動機(jī)械工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展，還需要對現(xiàn)存的不足進(jìn)行研究，采取措施進(jìn)行調(diào)整，為持續(xù)發(fā)展打好基礎(chǔ)。一方面，我國僅存在少數(shù)高校設(shè)置了相關(guān)課程，對專業(yè)人才的培養(yǎng)投入力度還比較??；另一方面，較多企業(yè)還未正確認(rèn)識到優(yōu)化設(shè)計(jì)在機(jī)械制造行業(yè)內(nèi)的重要性，無法在短時間內(nèi)縮小與發(fā)達(dá)國家之間的差距，我國制造企業(yè)勢必會在市場競爭中受到影響。由此可知，雖然機(jī)械工程行業(yè)正在逐漸轉(zhuǎn)變對研究的態(tài)度，但實(shí)際投入力度還比較小，專業(yè)系統(tǒng)研究機(jī)構(gòu)總體偏少，需要對其進(jìn)行改善，保證能夠?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、使用以及售后可靠性提供支持，提高企業(yè)機(jī)械產(chǎn)品市場競爭力，促使企業(yè)在行業(yè)內(nèi)健康持續(xù)發(fā)展。

3 機(jī)械工程優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

進(jìn)行機(jī)械工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)時，一般分為兩大類，分別是裝配總體設(shè)計(jì)與零部件組裝設(shè)計(jì)。

當(dāng)使用優(yōu)化設(shè)計(jì)時，可以把它看成一個整體，在方法上主要有兩種，其一為：自頂向下的設(shè)計(jì)方法，首先對其完整系統(tǒng)有一個統(tǒng)籌概念和初步的把握，將總體分割成大小不一的各個子模塊，對客戶的要求和產(chǎn)品使用的環(huán)境要求有一個明確的指標(biāo)，再對組成整體的零部件也就是組成總體的各個子模塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，分解總體指標(biāo)層層分解層層剖析，最后將基層零部件建立起的整體結(jié)構(gòu)與開始設(shè)定的指標(biāo)進(jìn)行對接，重量成本以及性能要求為優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)；第二種方法就是：自下而上的設(shè)計(jì)方法，將分解指標(biāo)落實(shí)到各個相關(guān)的零部件上，同時要使得零部件都要符合相關(guān)指標(biāo)要求；一般會使用的理論基礎(chǔ)的分配方法為：再分配、等分配、比例分配及綜合評分的分配方法。國標(biāo)件是指結(jié)構(gòu)、尺寸、畫法、標(biāo)記等各個方面已經(jīng)完全標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)廠生產(chǎn)的常用的零部件，如螺紋件、鍵、銷、滾動軸承等等。包括標(biāo)準(zhǔn)化的緊固件、連結(jié)件、傳動件、密封件、液壓元件、氣動元件、軸承、彈簧等機(jī)械零件。國標(biāo)件是有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求，并經(jīng)過市場的檢驗(yàn)質(zhì)量有一定的保證，其能夠大量生產(chǎn)可以隨時進(jìn)行替換。之后，使用不一樣的設(shè)計(jì)方法對不同的部件實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)，這里部件的不同一般指的是重要性方面的不同。如果要設(shè)計(jì)一個核心部件，那么必須在優(yōu)化設(shè)計(jì)階段就要進(jìn)行反復(fù)的仿真模擬試驗(yàn)以及實(shí)體樣機(jī)試驗(yàn)。此外，該設(shè)計(jì)思想還要貫穿整個產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)者需要對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的進(jìn)行反復(fù)的復(fù)核檢驗(yàn)，一直到產(chǎn)品能夠符合既定的所有要求和標(biāo)準(zhǔn)。在一個機(jī)械工程的設(shè)計(jì)中，人機(jī)系統(tǒng)也占據(jù)著十分重要的位置，這個就更加偏向于人性化設(shè)計(jì)，比如進(jìn)行操作時的適應(yīng)性以及舒適性。

4 結(jié)語

由于我國工程機(jī)械行業(yè)競爭十分激烈，特別是國際工程機(jī)械巨頭大舉進(jìn)入我國市場，例如小松、卡特、利勃海爾等。與國外競爭對手相比，我國企業(yè)在產(chǎn)品種類、研發(fā)實(shí)力、技術(shù)水平、資本規(guī)模及品牌影響力等方面還有較大差距。在以往機(jī)械工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，很少將產(chǎn)品的六性，可靠性、安全性、維修性、測試性、保障性、環(huán)境適應(yīng)性以及電磁兼容性等方面的指標(biāo)考慮進(jìn)去，因此設(shè)計(jì)生產(chǎn)出的機(jī)械工程產(chǎn)品不能達(dá)到較高的客戶期望值；產(chǎn)品六性首當(dāng)其沖的是可靠性，在可靠性的設(shè)計(jì)方法中產(chǎn)品的重量、體積及成本等方面的指標(biāo)在性能指標(biāo)考慮之后。而在很多機(jī)械工程的設(shè)計(jì)方案中，只考慮進(jìn)行可靠性方面的設(shè)計(jì)或只考慮結(jié)構(gòu)，質(zhì)量，成本等方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，就很難達(dá)到理想設(shè)計(jì)的效果。因此，只有在機(jī)械工程的設(shè)計(jì)中綜合考慮可靠性與優(yōu)化設(shè)計(jì)，并將兩者的優(yōu)勢有機(jī)結(jié)合在一起，方能取得理想的設(shè)計(jì)效果。隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)建設(shè)的步伐不斷加快，機(jī)械工程制造業(yè)的發(fā)展也在日趨繁榮，且正朝著更具深度、更為復(fù)雜的方向邁進(jìn)。