淺談機械設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題

1、<p>　　淺談機械設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題</p><p>　　【摘要】本文分析了機械設(shè)計常見問題，并對提高機械設(shè)計水平的措施方法進行探討，以供參考。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計；問題；措施 </p><p>　　中圖分類號：TH122文獻標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　一、前言 </b>

2、;</p><p>　　機械設(shè)計具有較強的專業(yè)性和技術(shù)性，面對當(dāng)前激烈的市場競爭，做好機械設(shè)計就必須要通過對設(shè)計中存在的問題進行分析，并采取措施提高設(shè)計水平。 </p><p>　　二、機械設(shè)計加工中經(jīng)常出現(xiàn)的問題與原因分析 </p><p>　　1、零件強度設(shè)計不合理 </p><p>　?。?）零件材料的選取 </p>&l

3、t;p>　　在機械零件的設(shè)計與制造的過程中，機械零件的材料選擇對零件的的整體性能和使用壽命有著重要的影響。在實際的機械零件制造的過程中，很多機械工程師常常辦把機械零件的選材看成一項比較簡單的任務(wù)。在零件選材的時候往往根據(jù)以往的經(jīng)驗和相關(guān)的選材標(biāo)準(zhǔn)進行選擇使用的材料，對材料的性能、質(zhì)量和成本沒有進行充分的考慮，材料過差不能滿足使用要求；過好會增加成本。 </p><p>　?。?）零件強度安全系數(shù)選擇 <

4、;/p><p>　　在進行零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，要根據(jù)零件的使用部位、使用時間和使用要求對零件的結(jié)構(gòu)尺寸進行計算，要根據(jù)計算結(jié)果選擇適當(dāng)?shù)膹姸劝踩禂?shù)。若不經(jīng)過認真的計算，選用過高的強度安全系數(shù)會增大零部件體積和重量，不僅增加了零件的成本，還會影響零件的使用壽命；選用過低的強度安全系數(shù)在零件使用的過程中會過早損壞，不能滿足使用的要求。 </p><p>　　2、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理 </

5、p><p>　?。?）零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計的要便于加工。 </p><p>　　在對機械零件設(shè)計的過程中要進行多方面的考慮，首先要從機械零件的加工方面進行考慮，在設(shè)計的過程中盡量減少加工的程序和復(fù)雜性，這樣能保證機械零件在加工過程中提高精度。若設(shè)計的零件不能很順利的加工，不僅會增加零件的加工成本，零件的加工精度也會降低。 </p><p>　　（2）零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計的要便于

6、安裝 </p><p>　　機械零件的便于安裝也是機械零件在設(shè)計過程中一個需要考慮的方面，設(shè)計完成的零件在機械設(shè)備安裝的過程中要便于安裝，一方面避免機械零件在安裝的過程中出現(xiàn)損壞，另一個方面還能保證零件在安裝過程中的精度，提高零件的使用壽命。 </p><p>　　3、產(chǎn)品性價比不是最高 </p><p>　　由于在機械設(shè)計加工過程中沒有綜合考慮各方面的影響因素而導(dǎo)

7、致產(chǎn)品的各項成本過高，性價比不能保證最優(yōu)，從而使所生產(chǎn)的產(chǎn)品在激烈的市場競爭中不具備絕對優(yōu)勢，進而不能及時搶占市場機遇。 </p><p>　　三、提高機械設(shè)計產(chǎn)品水平的措施 </p><p>　　1、科學(xué)選擇機械零件材料 </p><p>　?。?）機械零件材料要保證滿足設(shè)計要求。確定為機械零件加工材料應(yīng)當(dāng)滿足使用性能、工藝性能以及經(jīng)濟性能要求。在使用性能方面，要

8、依據(jù)零件使用要求選擇材料，依據(jù)零件對強度、耐磨性等方面性能指數(shù)進行研究，確定與此相吻合的性能材料；在工藝性能方面，要結(jié)合加工工藝需求，采用熱加工工藝的材料要具有符合標(biāo)準(zhǔn)的鑄造、鍛造、焊接以及熱處理方面的性能，符合加工條件，運用切削加工工藝的材料要具有較好的切削性；在經(jīng)濟性能方面，要盡可能在保障質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低采購成本，發(fā)揮可利用率高的材料作用，以普通、性能相似的材料取代稀缺或者進口材料，提高生產(chǎn)經(jīng)濟性。 </p><

9、p>　　（2）機械零件材料選擇的主要方法。機械零件材料的選擇對于產(chǎn)品周期成本方面影響較大，有些產(chǎn)品零件在選擇材料時候，保證性能的前提下選用相對廉價的材料，但是使用周期縮短，有些材料成本較高，但是質(zhì)量更優(yōu)，使用周期長、維修費用低、節(jié)能效果更好，經(jīng)濟性反而提高。因此，在材料的選擇上要結(jié)合具體情況綜合考慮，選取性價比最高的材料，壓降成本。在機械零件材料選擇方面，還要兼顧到制造與生產(chǎn)工藝，結(jié)合加工生產(chǎn)方式進行綜合考慮，既要核算不同材料加工

10、成本，還要考慮到與此相關(guān)聯(lián)的全部工序成本，選取最為科學(xué)的材料。 </p><p>　　2、有效提高機械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化水平 </p><p>　　在機械設(shè)計加工中，標(biāo)準(zhǔn)化是當(dāng)前發(fā)展的重要趨勢，標(biāo)準(zhǔn)化主要通過設(shè)置共同標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范機械零件尺寸、性能與結(jié)構(gòu)等，為提高生產(chǎn)質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本奠定基礎(chǔ)。要從設(shè)計環(huán)節(jié)就著手提高標(biāo)準(zhǔn)化水平，運用標(biāo)準(zhǔn)化手段把好產(chǎn)品設(shè)計關(guān)口，對使用較多的零件實施標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，生產(chǎn)中對性

11、能指標(biāo)以及原材料等方面進行統(tǒng)一規(guī)范，所生產(chǎn)的零部件要在尺寸、結(jié)構(gòu)等方面進行規(guī)范，進一步簡化設(shè)計與生產(chǎn)，降低成本，提高質(zhì)量，提升機械產(chǎn)品的綜合競爭力。 </p><p>　　3.設(shè)計要符合人機工程 </p><p>　　機械設(shè)計中所講的人機工程主要是指設(shè)計的產(chǎn)品要便于操作、使用安全可靠。使人的作業(yè)在效率、安全、健康、舒適等幾個方面的特性得以提高。人機工程的核心就是以人為本。在做機械設(shè)計的時候

12、，必須要對使用人群做一下研究，不同的人群有不同的習(xí)慣、不同的體質(zhì)、甚至不同的審美觀，由此設(shè)計產(chǎn)品也要相應(yīng)的改變。所以設(shè)計時要考慮人機工程的目的就是，讓設(shè)計出的產(chǎn)品易于操作，提高效率，且考慮美觀。 </p><p>　　四、設(shè)計時注重新技術(shù)的運用 </p><p>　　1、注重新的設(shè)計方法 </p><p>　　現(xiàn)代設(shè)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

13、來越多,較為常用的是solidworks,Pro/e,uG,CAD等,這樣設(shè)計的模型,我們可以直觀的看出設(shè)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(shè)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(chǔ)?，F(xiàn)如今,計算機進行數(shù)值分析的運用在機械設(shè)計方面發(fā)揮了重要作用。MATLAB在現(xiàn)代設(shè)計方法中得到了較大的運用,尤其是在優(yōu)化設(shè)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

14、工程(CAE)在機械設(shè)計中的運用較廣,比如ANSYS的機械結(jié)構(gòu)分析,對設(shè)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(shè)計的時候進行額外的考慮。有對動力學(xué)進行分析的Adams仿真,分析整體機構(gòu)的動力學(xué)分析。同樣還有一些反求設(shè)計,柔性設(shè)計等先進的設(shè)計方法。 </p><p>　　2、注重新科技的應(yīng)用 </p><p>　　多年來，以數(shù)控機床為加工載體，發(fā)展了快刀伺服技術(shù)、慢刀伺服技

15、術(shù)、飛刀加工技術(shù)、超精密拋光技術(shù)等。然而，無論哪種加工技術(shù)對自由曲面加工機床的精度都有著很高的要求。這就需要提高機床自身的精度。曾經(jīng)通過使用高質(zhì)量的部件、高性能的潤滑隔振系統(tǒng)、高標(biāo)準(zhǔn)的廠房來提高機床精度，但這些措施經(jīng)濟性差、工程性弱。制造工程的先驅(qū)和大師、已故密歇根大學(xué)機械工程系教授吳賢銘提出了“不用精密設(shè)備的精密加工”的理念，該理念利用計算機技術(shù)和測試技術(shù)對生產(chǎn)過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)進行在線測量、系統(tǒng)建模，從而進行實時監(jiān)控與補償，降低了生產(chǎn)

16、成本，提高了制造精度，為現(xiàn)代工業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益。同樣，在光學(xué)自由曲面加工領(lǐng)域，對機床實施誤差補償已成為提高光學(xué)自由曲面制造精度的重要手段。所以，在機械設(shè)計時，要時時關(guān)注新的設(shè)計理念，不斷的學(xué)習(xí)，并緊跟時代步伐，更新自己的設(shè)計理念。 </p><p>　　目前，線導(dǎo)軌已廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代數(shù)控機床，圍繞其動態(tài)參數(shù)建模，國內(nèi)外學(xué)者已做了大量的有益工作，其研究方法概括起來有三種。 </p><p&

17、gt;　?。ㄒ唬┰囼灉y試法。該方法主要通過錘擊試驗分別測定導(dǎo)軌豎直方向和 </p><p>　　水平方向的傳遞函數(shù)，再根據(jù)模態(tài)理論識別出兩個方向的剛度、阻尼系數(shù)，從而獲得直線導(dǎo)軌結(jié)合部的動力學(xué)參數(shù)。也有學(xué)者將直線導(dǎo)軌整體結(jié)構(gòu)離散為若干個子結(jié)構(gòu)或子系統(tǒng)，通過試驗測試的方法得到各個子系統(tǒng)的剛度矩陣和阻尼矩陣，再將各個子結(jié)構(gòu)的運動方程綜合起來，從而得到整個系統(tǒng)的運動方程和動力學(xué)特性。 </p><p

18、>　?。ǘ├碚撚嬎惴?。該方法主要以結(jié)合部的基本特性參數(shù)為基礎(chǔ)，簡化結(jié)合部模型，求得結(jié)合部各處的剛度和阻尼，或者通過有限元分析方法，得到導(dǎo)軌結(jié)合部的特性參數(shù)。 </p><p>　?。ㄈ┰囼灉y試與理論計算相結(jié)合方法。該方法首先通過試驗方法測試導(dǎo)軌結(jié)合部的動力學(xué)參數(shù)，然后再用有限元方法求解，為機床的動態(tài)設(shè)計提供一種有效的方法。 </p><p>　　對于這類逐漸成熟的新技術(shù)，在做機械

19、設(shè)計時要大膽利用，勇于嘗試，這樣可以簡化設(shè)計，提高工作效率。 </p><p><b>　　五、結(jié)束語 </b></p><p>　　綜上所述，提高機械設(shè)計水平，就要通過有效措施對設(shè)計中存在的問題進行解決，不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，勇于嘗試，不斷創(chuàng)新。較高的設(shè)計水平才能保證設(shè)計的準(zhǔn)確性，并為機械質(zhì)量提供保障。 </p><p><b>　　參考

20、文獻 </b></p><p>　　[1]李敏，機械加工設(shè)計常見問題分析[J]機械管理與技術(shù)，2011 </p><p>　　[2]王艷化，談機械加工的技術(shù)應(yīng)用[J]現(xiàn)代科技，2013 </p><p>　　[3] 索春英,馮哲.淺析如何提高機械設(shè)計的自動化程度[J]. 價值工程. 2011(06) </p><p>　　[4]