機械零部件創(chuàng)新設(shè)計探析

機械零部件創(chuàng)新設(shè)計探析【內(nèi)容內(nèi)容摘要】文章針對傳統(tǒng)機械零部件的設(shè)計局限性，提出了現(xiàn)代設(shè)計思想和方法。【本文本文關(guān)鍵詞語語】機械制作；零部件設(shè)計；現(xiàn)代思想；科學(xué)發(fā)展【中圖分類號】U225.4【文獻標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158〔2012〕09-0183-01張紅燕一、機械零部件傳統(tǒng)的設(shè)計局限傳統(tǒng)機械零部件的設(shè)計帶來了運用中出現(xiàn)的很多問題：零部件容易腐蝕損壞；零部件容易疲憊損壞，斷裂、外表剝落等；零部件容易摩擦損壞等等。這些問題的出現(xiàn)，都是機械零部件傳統(tǒng)的設(shè)計局限性所產(chǎn)生的。機械機械零部件設(shè)計是人類為了實現(xiàn)某種預(yù)期的目的而進行的一種創(chuàng)造性活動。傳統(tǒng)機械機械零部件設(shè)計的特點是以長期經(jīng)歷體驗積累為基礎(chǔ)，通過力學(xué)、數(shù)學(xué)建模及試驗等所構(gòu)成的經(jīng)歷體驗公式、圖表、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范作為根據(jù)，運用條件性計算或類比等方法進行設(shè)計。傳統(tǒng)設(shè)計在長期運用中得到不斷的完善和提升，當(dāng)下在大多數(shù)情況下仍然是有效的設(shè)計方法，但是它有許多局限：在方案設(shè)計時憑仗設(shè)計者有限的直接經(jīng)歷體驗或間接經(jīng)歷體驗，通過計算、類比分析等，以收斂思維方式，過早地確定方案。這種方案設(shè)計既不充足又不系統(tǒng)，不強調(diào)創(chuàng)新，因而很難得到最優(yōu)方案；在機械零部件設(shè)計中，僅對主要的零部件根據(jù)簡化的力學(xué)模型或經(jīng)歷體驗公式進行靜態(tài)的或近似的設(shè)計計算，其他零部件只作類比設(shè)計，與實際工況有時相差較遠，難免造成失誤；傳統(tǒng)設(shè)計側(cè)重于考慮產(chǎn)品本身的功能的實現(xiàn)，忽略人一機一環(huán)境之間關(guān)系的主要性；傳統(tǒng)設(shè)計采取手工計算、繪圖，設(shè)計的精確性差、工作周期長、效率低。二、創(chuàng)新思維機械零部件的設(shè)計思想機械零部件設(shè)計的實質(zhì)是創(chuàng)造和革新?，F(xiàn)代機械機械零部件設(shè)計強調(diào)創(chuàng)新設(shè)計，要求在設(shè)計中更充足地發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力，利用最新科技結(jié)果，在現(xiàn)代設(shè)計理論和方法的指點下，設(shè)計出更具有生命力的產(chǎn)品?！惨弧尺\用創(chuàng)造思維設(shè)計者的創(chuàng)造力是多種能力、個性和心理特征的綜合表現(xiàn)，它包含觀察能力、記憶能力、想象能力、思維能力、表達能力、自控能力、文化涵養(yǎng)、理想信念、意志性格、興趣喜好等因素。其中想象能力和思維能力是創(chuàng)造力的核心，它是將觀察、記憶所得信息有控制地進行加工變換，創(chuàng)造表達出新結(jié)果的整個創(chuàng)造活動的中心。創(chuàng)造力的開發(fā)能夠從培養(yǎng)創(chuàng)新意識、提升創(chuàng)新能力和素質(zhì)、加強創(chuàng)新理論等方面著手。設(shè)計者不是把設(shè)計工作當(dāng)成例行公事，而是時刻堅持強烈的創(chuàng)新愿望和激動，把握需要創(chuàng)新方法，加強學(xué)習(xí)和鍛煉，自發(fā)開發(fā)創(chuàng)造力，成為+符合現(xiàn)代設(shè)計需要的創(chuàng)新人才?！捕尺\用發(fā)散思維發(fā)散思維又稱輻射思維或求異思維等。它是以欲解決的問題為中心，思維者打破慣例，從不同方向，多角度、多條理地考慮問題，求出多種答案::的思維方式?！踩尺\用創(chuàng)新思維創(chuàng)造力的核心是創(chuàng)新思維。創(chuàng)新思維是一種最高條理的思維活動，它是建立在各類慣例思維基礎(chǔ)上的。人腦在外界信息鼓勵下，將各種信息從新綜合集成，產(chǎn)生新的結(jié)果的思維活動經(jīng)過就是創(chuàng)新思維。機械機械零部件設(shè)計的經(jīng)過是創(chuàng)新的經(jīng)過。設(shè)計者應(yīng)打破慣例思維的慣例，尋求新的功能原理、新方案、新構(gòu)造、新造型、新材料、新工藝等，在求異和突破中具體表現(xiàn)出創(chuàng)新。三、科學(xué)的進行機械零部件設(shè)計〔一〕把握機械零部件設(shè)計的重要內(nèi)容機械零部件設(shè)計是機械設(shè)計的主要構(gòu)成部分，機械運動方案中的機構(gòu)和構(gòu)件只要通過零部件設(shè)計能力得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖，同時它也是機械總體設(shè)計的基礎(chǔ)。機械零部件設(shè)計的重要內(nèi)容包含：根據(jù)運動方案設(shè)計和總體設(shè)計的要求，明確零部件的工作要求、性能、參數(shù)等，選擇零部件的構(gòu)造構(gòu)形、材料、精度等，進行失效分析和工作能力計算，畫出零部件圖和部件裝配圖。機械產(chǎn)品整機應(yīng)知足的要求是由零部件設(shè)計所決定的，機械零部件設(shè)計應(yīng)知足的要求為：在工作能力上要求詳細有強度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動穩(wěn)定性及精度等；在工藝性上要求加工、裝配具有良好的工藝性及維修方便；在經(jīng)濟性上的要求重要指生產(chǎn)成本要低。除此之外，還要知足噪聲控制、防腐性能、不污染環(huán)境等環(huán)境保衛(wèi)要求和安全要求等。這些要求往往相互牽制，需全面綜合考慮?！捕硣?yán)格計算機械零部件的失效形式機械零部件由于各種原因不能正常工作而失效，其失效形式許多，重要有斷裂、外表壓碎、外表點蝕、塑性變形、過度彈性變形、共振、過熱及過度磨損等。為了保證零部件能正常工作，在設(shè)計零部件時應(yīng)首先進行零部件的失效分析，預(yù)估失效的可能性，采用相應(yīng)辦法，其中包含理論計算，計算所根據(jù)的條件稱為計算原則，常用的計算原則有：一是強度原則。強度是機械零部件抵抗斷裂、外表疲憊毀壞或過大塑性變形等失效的能力。強度要求是保證機械零部件能正常工作的基本要求。二是剛度原則。剛度是指零部件在載荷的作用下，抵抗彈性變形的能力。剛度原則要求零部件在載荷作用下的彈性變形在許用的極限值之內(nèi)。三是振動穩(wěn)定性原則。對于高NN_動或剛度較小的機械，在工作時應(yīng)避免發(fā)生共振。振動穩(wěn)定性原則要求所設(shè)計的零部件的固有頻率與其工作時所受激振源的頻率錯開。四是耐熱性原則。機械零部件在高溫工作條件下，由于過度受熱，會引起潤滑油失效、氧化、膠合、熱變形、硬度降低等問題，使零部件失效或機械精度降低。因而，為了保證零部件在高溫下正常工作，應(yīng)合理設(shè)計其構(gòu)造及合理選擇材料，需要時須采取水冷或氣冷等降溫辦法。五是耐磨性原則。耐磨性是指互相接觸并運動零部件的工作外表抵抗磨損的能力。當(dāng)零部件過度磨損后，將改變其構(gòu)造形狀和尺寸，削弱其強度，降低機械精度和效率，以致零部件失效報廢。因而，機械設(shè)計時應(yīng)采用辦法，力求提升零部件的耐磨性?！踩痴_選擇機械零部件外表粗糙度外表粗糙度是反映零部件外表微觀幾何形狀誤差的一個主要技術(shù)指標(biāo)，是檢驗零部件外表質(zhì)量的重要根據(jù)；它選擇的合理與否，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和生產(chǎn)成本。機械零部件外表粗糙度的選擇方法有3種，即計算法、試驗法和類比法。在機械零部件設(shè)計工作中，應(yīng)用最普通的是類比法，此法簡便、迅速、有效。應(yīng)用類比法需要有充分的參考資料，現(xiàn)有的各種機械設(shè)計手冊中都提供了較全面的資料和文獻。最常用的是與公差等級相適應(yīng)的外表粗糙度。在通常情況下，機械零部件尺寸公差要求越小，機械零部件的外表粗糙度值也越小，但是它們之間又不存在固定的函數(shù)關(guān)系。在實際工作中，對于不同類型的機器，其零部件在一樣尺寸公差的條件下，對外表粗糙度的要求是有差異不同的。這就是配合的穩(wěn)定性問題。在機械零部件的設(shè)計和制作經(jīng)過中，對于不同類型的機器，其零部件的配合穩(wěn)定性和互換性的要求是不同的。在設(shè)計工作中，外表粗糙度的選擇歸根到底還是必需從實際出發(fā)，全面衡量零部件的外表功能和工藝經(jīng)濟性，能力作出合理的選擇?！菜摹橙鎯?yōu)化機械零部件設(shè)計方法要充足運用機械學(xué)理論和方法，包含機構(gòu)學(xué)、機械動力學(xué)、摩擦學(xué)、機械構(gòu)造強度學(xué)、傳動機械學(xué)