用現(xiàn)代設計方法樹立機械設計新理念探討

1、《科技傳播》2013?4（下）103理論研究TheeticalResearch用現(xiàn)代設計方法樹立機械設計新理念吳紹鋒天津工業(yè)大學，天津300387摘要隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機械產(chǎn)品的設計更加強調(diào)創(chuàng)造性，在注重整體功能的基礎上用現(xiàn)代設計方法和計算機技術(shù)，提高產(chǎn)品設計的質(zhì)量、效率和精度，滿足對產(chǎn)品的適用性，經(jīng)濟性、可靠性、美觀性的統(tǒng)一要求。與傳統(tǒng)設計相比，運用現(xiàn)代設計方法有明顯的優(yōu)勢。本文首先對傳統(tǒng)設計與現(xiàn)代設計進行對比分析，了解先進

2、的現(xiàn)代設計方法和技術(shù)，并樹立機械設計新理念。關鍵詞傳統(tǒng)設計；現(xiàn)代設計方法；機械設計；創(chuàng)新理念中圖分類號TH122文獻標識碼A文章編號16746708（2013）890103020引言在很長的一段時間，大多數(shù)學生對機械專業(yè)認識不夠。至少在本科階段，所知道的只是簡單認為機械是一個容易找到工作的專業(yè)，太枯燥，沒有什么發(fā)展前景。尤其是對于機械設計，多數(shù)學生認為就是坐在電腦前繪制工程圖，用一些基本滿足使用條件的零件進行堆積裝配。這些錯誤的認為對多

3、數(shù)的學生造成了影響，對機械設計不感興趣，更對這個專業(yè)沒有信心。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的機械行業(yè)得到了飛速發(fā)展，先進的制造技術(shù)代替了原有的設計方式，制造設備也有較大改變。原有的設計多數(shù)只是滿足使用性這一重要目的，而現(xiàn)代設計的產(chǎn)品在滿足使用的前提下，更趨于精密、微小、可靠、美觀、機電一體化等。要實現(xiàn)這樣的目標，傳統(tǒng)制造設備是很難做到的，必須借助先進的制造設備和先進的設計方法才能實現(xiàn)此目的?，F(xiàn)階段對機械設計提出了更高的要求，這也需要我們對

4、高等院校的機械專業(yè)課程進行變革。要借助于現(xiàn)代設計方法樹立全新機械設計的新思路，新理念，把新思維的設計理念注入當代學生的頭腦中，這對我們新技術(shù)的革新設計有較大的推動作用。1傳統(tǒng)設計與現(xiàn)代設計對比分析機械設計是一門很古老的學科。它是設計者根據(jù)產(chǎn)品使用的要求對機械的結(jié)構(gòu)、工作方式、控制要求、維護保養(yǎng)等進行思考、分析和設計的過程，最后經(jīng)過機械制造進行生產(chǎn)。因此機械設計對一個機械產(chǎn)品的誕生起到了至關重要的基礎作用，設計的優(yōu)良直接影響產(chǎn)品最終的質(zhì)量

5、。傳統(tǒng)的機械設計多數(shù)依靠設計者的經(jīng)驗和直覺，經(jīng)驗在傳統(tǒng)設計上占的比重較大。因此一個具有幾十年設計經(jīng)驗的產(chǎn)品設計者依靠經(jīng)驗也可以設計出很好的產(chǎn)品，但是對于直覺，因人而異。這也可以理解為傳統(tǒng)機械設計的部分創(chuàng)新，直覺讓每個人設計出的東西略有不同，但傳統(tǒng)設計的本質(zhì)還是經(jīng)驗基礎，一成不變。因此傳統(tǒng)機械設計，對設計的問題考慮不夠全面，只是滿足了最基本的使用要求，很少考慮到設計的成本減少和結(jié)構(gòu)的性能可靠，更不會考慮設計的藝術(shù)美觀。但是傳統(tǒng)機械設計周期

6、較短，使用要求基本可以大大滿足。對于產(chǎn)品的安全性，一般考慮較為充裕，因此傳統(tǒng)機械較為笨重，難以實現(xiàn)精密微小特點。傳統(tǒng)機械設計如圖1所示?，F(xiàn)代設計方法多數(shù)利用計算機技術(shù)，在滿足使用條件的基礎上，在其他方面有較多的考慮，尤其是現(xiàn)在的產(chǎn)品傾向于機電一體化，美觀設計等。比如分析設計產(chǎn)品的壽命周期、實現(xiàn)產(chǎn)品的微小精密、考慮合適的安全系數(shù)、分析產(chǎn)品特殊部位的負載影響以便進行優(yōu)化設計等。這些不是設計者的經(jīng)驗和盲目考慮可以解決的，而是利用強大的理論知識

7、和分析軟件計算出來的，因此這樣的設計更具有科學性和說服力，設計流程如圖2所示。2現(xiàn)代設計方法創(chuàng)新研究現(xiàn)代設計方法的運用離不開強大的計算機技術(shù)。三維造型軟件越來越多，較為常用的是Solidwks，Proe，UG，CAD等，這樣設計的模型，我們可以直觀的看出設計的優(yōu)劣，并且整體的模型裝配可以在三維軟件中模擬完成，能及時修改因為設計考慮不周引起的裝配干涉等因素，這也為后續(xù)的分析提供基礎?，F(xiàn)如今，計算機進行數(shù)值分析的運用在機械設計方面發(fā)揮了重要

8、作用。MATLAB在現(xiàn)代設計方法中得到了較大的運用，尤其是在優(yōu)化設計中。通過遺傳算法，最優(yōu)求解等求得最合適的參數(shù)，運算過程快而且可靠。現(xiàn)在的計算機輔助工程（CAE）在機械設計中的運用較廣，比如ANSYS的機械結(jié)構(gòu)分析，對設計的機械進行模擬仿真可以得出局部的容易受損的部位，在尺寸設計的時候進行額外的考慮。有對動力學進行分析的Adams仿真，分析整體機構(gòu)的動力學分析。同樣還有一些反求設計，柔性設計等先進的設計方法。對產(chǎn)品的可靠性設計利用了概

9、率論的知識，這是兩學科的交叉運用。這些學科的理論知識為現(xiàn)代設計注入了新的活力，創(chuàng)新研究變得有理有據(jù)，對機械設計的全面發(fā)展有較大的推動作用。（下轉(zhuǎn)第95頁）4月下_v4.indd103201342516:35:33《科技傳播》2013?4（下）95理論研究TheeticalResearch不合理的軸上零件的結(jié)構(gòu)會增加軸的負擔，需要對其改進以優(yōu)化軸系結(jié)構(gòu)。如圖2中所示起重卷筒的兩種安裝方式。圖a中，因為把卷筒和大齒輪連接在一塊了，轉(zhuǎn)矩的傳遞

10、可以不經(jīng)過軸而直接經(jīng)大齒輪傳給卷筒，使得卷筒軸只受彎矩而不受扭矩，減輕了卷筒軸的負擔；圖b中是大齒輪將轉(zhuǎn)矩通過軸傳到卷筒，因而卷筒軸既受彎矩又受扭矩。在同樣的載荷F下，圖2（a）中軸的直徑顯然可以比圖2（b）中的小。（a）（b）圖2起重卷筒的兩種安裝方案3）改進軸的結(jié)構(gòu)以減小應力集中容易產(chǎn)生應力集中的常見地方有：軸肩處；軸與輪轂為過盈配合的邊緣處；用鍵槽銑刀加工的鍵槽的過渡處。相應的改進措施有：把過渡圓角的半徑適當放大以減小軸肩處的應力

11、集中；增加配合直徑或者在輪轂和軸上開減載槽；用盤銑刀代替鍵槽銑刀來加工鍵槽。4）改進軸的表面質(zhì)量當軸的表面粗糙度比較大時，會降低軸的疲勞強度。應合理減小軸的表面粗糙度，以及選取適當?shù)谋砻鎻娀幚矸椒?。可以采取的強化方法有：表面滲碳、氰化等化學熱處理；表面高頻淬火等熱處理；碾壓、噴丸等強化處理。2結(jié)論軸系結(jié)構(gòu)設計的好壞決定著整個設備的運行是否成功可靠。所以我們要重視軸系結(jié)構(gòu)的設計，在掌握一般設計方案的同時，要不斷的探索新的、順應時代的更高

12、效的設計方法，從而優(yōu)化軸系的結(jié)構(gòu)。參考文獻[1]楊彩鳳.軸系零件結(jié)構(gòu)參數(shù)化設計與開發(fā).四川大學，2004.[2]龔桂乙，潘沛霖，等.機械設計課程設計圖冊二高等教育出版社，2000.[3]吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].北京：高等教育出版社，2005.[4]何澤軍.機械設計中軸系結(jié)構(gòu)方案的設計與研究[J].長春理工大學學報，2010(9)：9798.3機械設計新理念機械設計講究的是創(chuàng)新，沒有創(chuàng)新的東西只能被淘汰。這對我們新一屆

13、機械專業(yè)的學生是一大考驗，不能再簡單的認為機械設計就是繪制工程圖，不是繪制三維圖，也不是簡單的考慮使用要求，更不是各種零件的簡單組合和裝配。因此對現(xiàn)在的機械設計新理念應該植入我們每個設計者的頭腦中。改變傳統(tǒng)的設計方式，進行現(xiàn)代設計方法的全新教育模式對提高機械設計成效有較大的幫助。運用現(xiàn)代設計方法進行機械設計是對每個設計者的較高要求，在進行簡單的三維造型之后，要根據(jù)機械產(chǎn)品的使用條件進行仿真模擬，判斷產(chǎn)品的失效位置和可能發(fā)生的故障等。對提

14、倡的節(jié)能制造，綠色制造更應該過多考慮，如今的產(chǎn)品設計成本較高，在滿足使用條件的前提下進行材料使用的減少也是機械設計中的重要目標。4結(jié)論根據(jù)現(xiàn)代設計方法的設計要求，很多課程比如數(shù)值分析，計算機仿真，軟件工程等多學科對機械設計都有較大的幫助，因此有必要加大設計者的各科知識的學習，對專業(yè)課程設計、前沿技術(shù)進行專門培訓，樹立設計者現(xiàn)代機械設計的新理念。對現(xiàn)代的設計理論和最新設計成果進行展示，激發(fā)設計者更加的創(chuàng)新能力。只有這樣，我們的機械專業(yè)人才

15、才能設計出有創(chuàng)新的機械產(chǎn)品。參考文獻[1]李才運.現(xiàn)代設計和傳統(tǒng)機械設計的比較[J].工業(yè)技術(shù)，2012，10：97.[2]楊海榮.現(xiàn)代機械設計的創(chuàng)新方法研究[J].設計與分析，2011，18：161162.[3]張乃龍，喬愛科，趙京.用現(xiàn)代設計方法樹立機械設計新理念[J].中國電力教育，2010，15：109110.（上接第103頁）在總結(jié)企業(yè)事故頻發(fā)、生產(chǎn)由此下滑、效益相應發(fā)上降低的經(jīng)驗教訓之后得出的。時間證明，安全第一的思想意識成

16、為今天的安全生產(chǎn)方針的原則和基礎。雖然各個企業(yè)管理的最高目標是使經(jīng)濟效益得到最大化和最優(yōu)化，畢竟提高經(jīng)濟效益是企業(yè)生存的前提而后保證，但是各個企業(yè)也應該去承擔其社會責任和義務，否則，企業(yè)的長遠發(fā)展就得不到保障。3.3滿足社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展的重要需求從大的層面來說，我國的黨中央等各部門也對安全做出了要求，如江澤民總書記關于安全生產(chǎn)工作的重要批示以及黨的十五屆五中全會和中央經(jīng)濟工作會議中的相關規(guī)定和要求，都提到了安全生產(chǎn)的重要性。可見，安全

17、生產(chǎn)是關系國家、人民、個人的大事，是關系民生的大事，具有重要政治意義。每一次重大事故的發(fā)生，都會在國內(nèi)和國際上造成重大的負面影響，如果處理不當，還會演變成嚴重的政治性問題，給一些居心叵測的人帶來可勝之機，嚴重打亂正常的生產(chǎn)秩序而后造成人心不穩(wěn)定等嚴重后果。參考文獻[1]燕東.淺析如何加強煤礦安全管理[J].科學之友，2011(18).[2]高平，宋煥虎.煤礦事故致因及其防治措施[J].河北理工大學學報：自然科學版，2009(3).[3]