現(xiàn)代設(shè)計理論和方法在煤礦機械設(shè)計中的應(yīng)用

1、TECHNOLOGYWINDTECHNOLOGYWIND[摘要]現(xiàn)代設(shè)計理論方法與傳統(tǒng)設(shè)計理論方法相比，更具有科學(xué)性、先進性和可靠性等多項優(yōu)點，為此將現(xiàn)代設(shè)計理論和方法有效的應(yīng)用于煤礦機械的設(shè)計中具有重要意義。本文在簡略闡述現(xiàn)代設(shè)計理論方法與特點的同時，對計算機輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、有限元法設(shè)計、創(chuàng)新環(huán)保設(shè)計、智能化設(shè)計和可靠化設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計理論方法在煤礦機械設(shè)計中的應(yīng)用進行了相關(guān)的分析與探討。[關(guān)鍵詞]現(xiàn)代設(shè)計；方法；煤礦；機械設(shè)計；應(yīng)

2、用現(xiàn)代設(shè)計理論和方法在煤礦機械設(shè)計中的應(yīng)用劉毅（江蘇省第一工業(yè)設(shè)計院有限責(zé)任公司，江蘇徐州221006）我國是煤炭生產(chǎn)大國，而煤礦機械是煤炭開采、挖掘的專用機械，因此煤礦機械的設(shè)計對我國的煤炭產(chǎn)業(yè)具有重要意義。近年來，隨著社會的進步、科學(xué)的發(fā)展，具有一定時代代表性的現(xiàn)代設(shè)計理論與方法被提上煤礦機械設(shè)計的重要日程?，F(xiàn)代設(shè)計理論與方法涵蓋了自然學(xué)、經(jīng)濟學(xué)和社會學(xué)等諸多元素，同時廣泛地運用了計算機輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、有限元法設(shè)計、創(chuàng)新環(huán)保設(shè)計

3、、智能化設(shè)計和可靠化設(shè)計等多種設(shè)計方法，所以將現(xiàn)代設(shè)計理論方法應(yīng)用于煤礦機械的設(shè)計中，可有效地提升煤礦機械的科學(xué)含量、增加煤礦機械的可靠穩(wěn)定性，同時促進我國煤炭產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。1現(xiàn)代設(shè)計理論和方法概述1）現(xiàn)代設(shè)計理論方法與傳統(tǒng)設(shè)計方法比較?，F(xiàn)代設(shè)計理論與方法涵蓋了自然學(xué)、經(jīng)濟學(xué)和社會學(xué)等諸多元素，是科學(xué)發(fā)展和社會進步的結(jié)晶。在當(dāng)今這個飛速發(fā)展的高科技時代，設(shè)計顯得越來越重要，對于煤礦機械設(shè)計者來說，掌握新的設(shè)計思想、采用新的設(shè)計輔助工具

4、、應(yīng)用新的設(shè)計理論方法和技術(shù)有著非常重要的意義。通常來說，傳統(tǒng)的設(shè)計更依賴于以往的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，從直覺上和經(jīng)驗上進行設(shè)計的，因此傳統(tǒng)的設(shè)計方法較現(xiàn)代的設(shè)計理論和方法來說，缺乏一定的科學(xué)性、準(zhǔn)確性、系統(tǒng)性和穩(wěn)定性。由此，設(shè)計者應(yīng)適時摒棄傳統(tǒng)設(shè)計方法，將現(xiàn)代設(shè)計理論和方法融入設(shè)計之中，才能確保機械設(shè)計良好性能和質(zhì)量。2）現(xiàn)代設(shè)計理論與方法的特點?，F(xiàn)代設(shè)計理論和方法是社會、科學(xué)進步的結(jié)晶，融入了多種學(xué)科智慧的結(jié)合體。系統(tǒng)地講，基于機械的現(xiàn)代設(shè)計

5、理論與方法特點可歸納為科學(xué)化、數(shù)字化、信息化、智能化和一體化。2現(xiàn)代設(shè)計理論和方法在煤礦機械設(shè)計中的應(yīng)用2.1計算機輔助設(shè)計的應(yīng)用計算機輔助設(shè)計，簡稱CAD，是一種運用計算機軟件系統(tǒng)來輔助設(shè)計人員對煤礦機械進行設(shè)計的方法。到目前為止，我國煤礦機械產(chǎn)品已經(jīng)進入一個穩(wěn)步發(fā)展的階段，將計算機輔助設(shè)計方法應(yīng)用于煤礦機械設(shè)計中，不但可以另設(shè)計更方便、更簡捷，同時也全面的實現(xiàn)了煤礦機械的模塊化設(shè)計、系統(tǒng)化設(shè)計和并行設(shè)計，從而提高了煤礦機械設(shè)計與生產(chǎn)

6、的一體化。1）模塊化設(shè)計。煤礦機械設(shè)備的設(shè)計，涉及面廣、內(nèi)容繁冗，對此可進行分模塊式設(shè)計。通常講，設(shè)計者是按著機械的具體功能來劃分模塊的，然后利用計算機軟件對機械進行模塊化的分區(qū)設(shè)計，同時將較為穩(wěn)定、不常變動的模塊設(shè)計存儲。如此在有效地時間內(nèi)，不但可以提高工作效率，而且能夠有效提高機械設(shè)計的精確度、減少技術(shù)失誤，從而增強機械設(shè)備結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)性和互換性，確保機械設(shè)備的準(zhǔn)確性和維修性。2）系統(tǒng)化設(shè)計。將現(xiàn)代設(shè)計理論和方法應(yīng)用于煤礦機械設(shè)計，即

7、建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，然后運用計算機技術(shù)作為輔助設(shè)計，在以往實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用先進的科學(xué)計算方法對煤礦機械系統(tǒng)在預(yù)期工作中的情況進行分析設(shè)計。對煤礦機械設(shè)備進行系統(tǒng)化的分析設(shè)計，可真實的反應(yīng)出機械設(shè)備在真實工作時的受力情況、運作情況，從而提高了所設(shè)計機械設(shè)備投入運作的有效性和穩(wěn)定性。3）并行設(shè)計。計算機輔助設(shè)計的應(yīng)用，實現(xiàn)了將產(chǎn)品設(shè)計與具體運行使用一體化的效果，從而切實的避免了設(shè)計效果與實際效果不相符現(xiàn)象的發(fā)生。目前，多數(shù)煤礦機械設(shè)備

8、上都安裝有故障監(jiān)測器，但是故障監(jiān)測器只能在機械設(shè)計生產(chǎn)、試驗后才能發(fā)現(xiàn)故障，而運用計算機輔助實現(xiàn)并行設(shè)計，可以將機械設(shè)備的設(shè)計和生產(chǎn)過程進行系統(tǒng)化的設(shè)計，進而實現(xiàn)機械設(shè)計的有效性。2.2優(yōu)化設(shè)計的應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計是現(xiàn)代設(shè)計理論與方法的經(jīng)濟之本，優(yōu)化設(shè)計一方面可以確保機械設(shè)備的良好性能和質(zhì)量，另一方面可適當(dāng)?shù)乜s小產(chǎn)品體積，降低生產(chǎn)成本，因此優(yōu)化設(shè)計是礦山機械設(shè)備設(shè)計所必須使用的方法。據(jù)相關(guān)資料表明，在煤礦機械減速器的設(shè)計過程中有效運用優(yōu)化設(shè)計

9、方法，可使其體積減小13%，質(zhì)量減少12%，由此證實了優(yōu)化設(shè)計對于降低機械設(shè)備生產(chǎn)成本有著重要作用。2.3有限元法設(shè)計的應(yīng)用從狹義上講，有限元法就是通過對有限個單元作分片插值求解各種力學(xué)、物理問題的一種數(shù)值方法，而鑒于煤礦機械的工作性質(zhì)，正適合用有限元法對其受理進行有效的分析。通常，煤礦機械設(shè)備受力情況較為復(fù)雜，例如煤礦挖掘用的電動挖掘機，對于挖掘機的斗桿和動臂，受力較為復(fù)雜，用正常的力學(xué)知識根本起不到作用，為此將有限元法應(yīng)用于機械設(shè)計

10、中，能夠很好的解決機械設(shè)備中的受力問題。2.4創(chuàng)新環(huán)保設(shè)計的應(yīng)用創(chuàng)新、環(huán)保是當(dāng)今社會發(fā)展的兩大重要元素，是現(xiàn)代設(shè)計理論與方法的組成部分。創(chuàng)新設(shè)計，即要求設(shè)計人員在已知和可行事物的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維，構(gòu)想、設(shè)計出以前未有過的技術(shù)過程。創(chuàng)新設(shè)計，不但可對原有設(shè)計的欠缺處進行改善，同時能夠促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展你與進步。環(huán)保設(shè)計在煤礦機械設(shè)計的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在延長機械使用壽命、提高機械使用效率和降低環(huán)境污染三個方面。2.5智能化設(shè)計的應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)

11、計理論與方法中的智能化設(shè)計，也可理解為智能工程，即通過使用不同種類傳感器、控制器和執(zhí)行器等多種高科技產(chǎn)品，實現(xiàn)機械運作、自檢的自動化工作模式。煤礦開采挖掘具有一定的危險性，所以將智能化設(shè)計應(yīng)用于機械設(shè)計，可確保煤礦正常生產(chǎn)的有效運行，例如目前已廣泛應(yīng)用于煤礦勘探、開采等工作中的機器人技術(shù)和紅外技術(shù)，都是智能化設(shè)計的成果。2.6可靠化設(shè)計的應(yīng)用一般來說，機械設(shè)備的可靠性大部分決定于設(shè)計階段，因此設(shè)計的好壞將直接影響到機械設(shè)備的可靠性，而現(xiàn)

12、代設(shè)計理論與方法則剛好包含了機械設(shè)備的可靠化設(shè)計。在煤礦機械設(shè)備中，機械的可靠性設(shè)計，一方面應(yīng)明確機械所要求的定量指標(biāo)，另一方面收集相應(yīng)的零部件數(shù)據(jù)，然后建立正確的模型，從而對其進行定量計算、反復(fù)分析，來評價設(shè)備的可靠與否。由上文所述，現(xiàn)代設(shè)計理論與方法具有一定的科學(xué)性、先進性和時代性，將其有效的應(yīng)用于煤礦機械設(shè)計中，可大大提高機械設(shè)計的可靠性、穩(wěn)定性和有效性。與此同時，社會和科學(xué)的不斷發(fā)展與進步，要求機械設(shè)計人員保持不斷創(chuàng)新、不斷進取

13、的設(shè)計理念，從而在某種程度上推動我國煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。［參考文獻］[1]王明強.現(xiàn)代機械設(shè)計理論與應(yīng)用.國防工業(yè)出版社2011.[2]許藝萍.現(xiàn)代設(shè)計理論方法在機械系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用.機械研究與應(yīng)用2010.[3]趙中敏.煤礦機械的現(xiàn)代設(shè)計方法.煤礦機械2006.[4]李剛朱華.現(xiàn)代設(shè)計方法在機械系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用.礦山機械2005.[5]謝友柏.現(xiàn)代設(shè)計理論和方法的研究.機械工程學(xué)報2004.應(yīng)用科技75TECHNOLOGYWINDTECH

14、NOLOGYWIND[摘要]現(xiàn)代設(shè)計理論方法與傳統(tǒng)設(shè)計理論方法相比，更具有科學(xué)性、先進性和可靠性等多項優(yōu)點，為此將現(xiàn)代設(shè)計理論和方法有效的應(yīng)用于煤礦機械的設(shè)計中具有重要意義。本文在簡略闡述現(xiàn)代設(shè)計理論方法與特點的同時，對計算機輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、有限元法設(shè)計、創(chuàng)新環(huán)保設(shè)計、智能化設(shè)計和可靠化設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計理論方法在煤礦機械設(shè)計中的應(yīng)用進行了相關(guān)的分析與探討。[關(guān)鍵詞]現(xiàn)代設(shè)計；方法；煤礦；機械設(shè)計；應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計理論和方法在煤礦機械設(shè)計中

15、的應(yīng)用劉毅（江蘇省第一工業(yè)設(shè)計院有限責(zé)任公司，江蘇徐州221006）我國是煤炭生產(chǎn)大國，而煤礦機械是煤炭開采、挖掘的專用機械，因此煤礦機械的設(shè)計對我國的煤炭產(chǎn)業(yè)具有重要意義。近年來，隨著社會的進步、科學(xué)的發(fā)展，具有一定時代代表性的現(xiàn)代設(shè)計理論與方法被提上煤礦機械設(shè)計的重要日程?，F(xiàn)代設(shè)計理論與方法涵蓋了自然學(xué)、經(jīng)濟學(xué)和社會學(xué)等諸多元素，同時廣泛地運用了計算機輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、有限元法設(shè)計、創(chuàng)新環(huán)保設(shè)計、智能化設(shè)計和可靠化設(shè)計等多種設(shè)計方

16、法，所以將現(xiàn)代設(shè)計理論方法應(yīng)用于煤礦機械的設(shè)計中，可有效地提升煤礦機械的科學(xué)含量、增加煤礦機械的可靠穩(wěn)定性，同時促進我國煤炭產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。1現(xiàn)代設(shè)計理論和方法概述1）現(xiàn)代設(shè)計理論方法與傳統(tǒng)設(shè)計方法比較?，F(xiàn)代設(shè)計理論與方法涵蓋了自然學(xué)、經(jīng)濟學(xué)和社會學(xué)等諸多元素，是科學(xué)發(fā)展和社會進步的結(jié)晶。在當(dāng)今這個飛速發(fā)展的高科技時代，設(shè)計顯得越來越重要，對于煤礦機械設(shè)計者來說，掌握新的設(shè)計思想、采用新的設(shè)計輔助工具、應(yīng)用新的設(shè)計理論方法和技術(shù)有著非常

17、重要的意義。通常來說，傳統(tǒng)的設(shè)計更依賴于以往的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，從直覺上和經(jīng)驗上進行設(shè)計的，因此傳統(tǒng)的設(shè)計方法較現(xiàn)代的設(shè)計理論和方法來說，缺乏一定的科學(xué)性、準(zhǔn)確性、系統(tǒng)性和穩(wěn)定性。由此，設(shè)計者應(yīng)適時摒棄傳統(tǒng)設(shè)計方法，將現(xiàn)代設(shè)計理論和方法融入設(shè)計之中，才能確保機械設(shè)計良好性能和質(zhì)量。2）現(xiàn)代設(shè)計理論與方法的特點?，F(xiàn)代設(shè)計理論和方法是社會、科學(xué)進步的結(jié)晶，融入了多種學(xué)科智慧的結(jié)合體。系統(tǒng)地講，基于機械的現(xiàn)代設(shè)計理論與方法特點可歸納為科學(xué)化、數(shù)字化

18、、信息化、智能化和一體化。2現(xiàn)代設(shè)計理論和方法在煤礦機械設(shè)計中的應(yīng)用2.1計算機輔助設(shè)計的應(yīng)用計算機輔助設(shè)計，簡稱CAD，是一種運用計算機軟件系統(tǒng)來輔助設(shè)計人員對煤礦機械進行設(shè)計的方法。到目前為止，我國煤礦機械產(chǎn)品已經(jīng)進入一個穩(wěn)步發(fā)展的階段，將計算機輔助設(shè)計方法應(yīng)用于煤礦機械設(shè)計中，不但可以另設(shè)計更方便、更簡捷，同時也全面的實現(xiàn)了煤礦機械的模塊化設(shè)計、系統(tǒng)化設(shè)計和并行設(shè)計，從而提高了煤礦機械設(shè)計與生產(chǎn)的一體化。1）模塊化設(shè)計。煤礦機械設(shè)

19、備的設(shè)計，涉及面廣、內(nèi)容繁冗，對此可進行分模塊式設(shè)計。通常講，設(shè)計者是按著機械的具體功能來劃分模塊的，然后利用計算機軟件對機械進行模塊化的分區(qū)設(shè)計，同時將較為穩(wěn)定、不常變動的模塊設(shè)計存儲。如此在有效地時間內(nèi)，不但可以提高工作效率，而且能夠有效提高機械設(shè)計的精確度、減少技術(shù)失誤，從而增強機械設(shè)備結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)性和互換性，確保機械設(shè)備的準(zhǔn)確性和維修性。2）系統(tǒng)化設(shè)計。將現(xiàn)代設(shè)計理論和方法應(yīng)用于煤礦機械設(shè)計，即建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，然后運用計算機技

20、術(shù)作為輔助設(shè)計，在以往實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用先進的科學(xué)計算方法對煤礦機械系統(tǒng)在預(yù)期工作中的情況進行分析設(shè)計。對煤礦機械設(shè)備進行系統(tǒng)化的分析設(shè)計，可真實的反應(yīng)出機械設(shè)備在真實工作時的受力情況、運作情況，從而提高了所設(shè)計機械設(shè)備投入運作的有效性和穩(wěn)定性。3）并行設(shè)計。計算機輔助設(shè)計的應(yīng)用，實現(xiàn)了將產(chǎn)品設(shè)計與具體運行使用一體化的效果，從而切實的避免了設(shè)計效果與實際效果不相符現(xiàn)象的發(fā)生。目前，多數(shù)煤礦機械設(shè)備上都安裝有故障監(jiān)測器，但是故障監(jiān)測器

21、只能在機械設(shè)計生產(chǎn)、試驗后才能發(fā)現(xiàn)故障，而運用計算機輔助實現(xiàn)并行設(shè)計，可以將機械設(shè)備的設(shè)計和生產(chǎn)過程進行系統(tǒng)化的設(shè)計，進而實現(xiàn)機械設(shè)計的有效性。2.2優(yōu)化設(shè)計的應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計是現(xiàn)代設(shè)計理論與方法的經(jīng)濟之本，優(yōu)化設(shè)計一方面可以確保機械設(shè)備的良好性能和質(zhì)量，另一方面可適當(dāng)?shù)乜s小產(chǎn)品體積，降低生產(chǎn)成本，因此優(yōu)化設(shè)計是礦山機械設(shè)備設(shè)計所必須使用的方法。據(jù)相關(guān)資料表明，在煤礦機械減速器的設(shè)計過程中有效運用優(yōu)化設(shè)計方法，可使其體積減小13%，質(zhì)量減少

22、12%，由此證實了優(yōu)化設(shè)計對于降低機械設(shè)備生產(chǎn)成本有著重要作用。2.3有限元法設(shè)計的應(yīng)用從狹義上講，有限元法就是通過對有限個單元作分片插值求解各種力學(xué)、物理問題的一種數(shù)值方法，而鑒于煤礦機械的工作性質(zhì)，正適合用有限元法對其受理進行有效的分析。通常，煤礦機械設(shè)備受力情況較為復(fù)雜，例如煤礦挖掘用的電動挖掘機，對于挖掘機的斗桿和動臂，受力較為復(fù)雜，用正常的力學(xué)知識根本起不到作用，為此將有限元法應(yīng)用于機械設(shè)計中，能夠很好的解決機械設(shè)備中的受力問

23、題。2.4創(chuàng)新環(huán)保設(shè)計的應(yīng)用創(chuàng)新、環(huán)保是當(dāng)今社會發(fā)展的兩大重要元素，是現(xiàn)代設(shè)計理論與方法的組成部分。創(chuàng)新設(shè)計，即要求設(shè)計人員在已知和可行事物的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維，構(gòu)想、設(shè)計出以前未有過的技術(shù)過程。創(chuàng)新設(shè)計，不但可對原有設(shè)計的欠缺處進行改善，同時能夠促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展你與進步。環(huán)保設(shè)計在煤礦機械設(shè)計的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在延長機械使用壽命、提高機械使用效率和降低環(huán)境污染三個方面。2.5智能化設(shè)計的應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計理論與方法中的智能化設(shè)計，也可理解

24、為智能工程，即通過使用不同種類傳感器、控制器和執(zhí)行器等多種高科技產(chǎn)品，實現(xiàn)機械運作、自檢的自動化工作模式。煤礦開采挖掘具有一定的危險性，所以將智能化設(shè)計應(yīng)用于機械設(shè)計，可確保煤礦正常生產(chǎn)的有效運行，例如目前已廣泛應(yīng)用于煤礦勘探、開采等工作中的機器人技術(shù)和紅外技術(shù)，都是智能化設(shè)計的成果。2.6可靠化設(shè)計的應(yīng)用一般來說，機械設(shè)備的可靠性大部分決定于設(shè)計階段，因此設(shè)計的好壞將直接影響到機械設(shè)備的可靠性，而現(xiàn)代設(shè)計理論與方法則剛好包含了機械設(shè)備

25、的可靠化設(shè)計。在煤礦機械設(shè)備中，機械的可靠性設(shè)計，一方面應(yīng)明確機械所要求的定量指標(biāo)，另一方面收集相應(yīng)的零部件數(shù)據(jù)，然后建立正確的模型，從而對其進行定量計算、反復(fù)分析，來評價設(shè)備的可靠與否。由上文所述，現(xiàn)代設(shè)計理論與方法具有一定的科學(xué)性、先進性和時代性，將其有效的應(yīng)用于煤礦機械設(shè)計中，可大大提高機械設(shè)計的可靠性、穩(wěn)定性和有效性。與此同時，社會和科學(xué)的不斷發(fā)展與進步，要求機械設(shè)計人員保持不斷創(chuàng)新、不斷進取的設(shè)計理念，從而在某種程度上推動我國