机械零部件设计的新思路

摘 要：机械零部件设计是人类为了实现某种预期目标而进行的一种创造性活动,是人们以长期经验积累为基础,通过力学、数学建模及试验等所形成的经验公式、图表、标准及规范作为依据运用条件性计算或类比等方法进行设计.传统设计有很多局限性,因此笔者提出了机械零部件设计的新思路.

关 键 词：机械；零部件；设计；新思路

机械零部件设计的传统模式是采用手工计算及绘图,虽然现在已有不少设计人员使用了计算机绘图但基本上还停留在计算机绘图的初级阶段段有将计算机在机械零部件设计的优化方面的优势充分发挥出来,就使设计的准确性较差池因为设计思路的老套化,使在生产过程中不断地出现问题设计不断地修改、修正就使其效率更低.

1.设计核心思想――创新思维

1.1运用创造思维

设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现,包括观察力、记忆力、想象力、思维力、表达力、自控力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素.它是社会前进、科技进步的基本动力之一,其中想象力和思维力是创造力的核心,它是将观察、记忆所得信息有控制地进行加工变换,创造表达出新成果的整个创造活动的中心.设计者不是把设计工作当成例行公事,而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动,掌握必要创新方法,加强学习和锻炼启觉开发创造力,成为一个符合现代设计需要的创新人才.创造力的开发可从培养设计人员的创新意识、提高创新能力、士曾加创新实践等方面进行.

1.2运用发散思维

发散思维又称辐射思维,是以欲解决的问题为中心,思维者打破常规,从不同方向,多角度、多层次地考虑问题.通过提出各种不同的解决问题的途径求出多种不同的答案,才从中选出最优解决方案的思维方式.例如若提出“将两个零部件联结在一起”的问题,常规的办法有焊接、胶接、铆接、捆绑、螺栓连接等各种各样的常规方式.但运用发散思维思考以后,就可得到利用电磁力、摩擦力、压合力、抽真空、冷冻等等方法.利用发散思维可能会找到更好的更优化的解决问题的方法.发散思维是创造性思维的主要形式之一在技术创新和方案设计中具有重要的意义.

1.3运用创新思维

创新思维是建立在各类常规思维基础上的.人脑在外界信息激励下,将各种信息重新综合集成产生新的结果的思维活动过程就是创新思维.机械零部件设计的过程是创新的过程.设计者应打破常规思维的惯例追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等在求异和突破中体现创新.

2.科学地进行机械零部件设计

2.1把握机械零部件设计的主要内容

机械零部件设计是机械设计的重要组成部分,是机械总体设计的基础.机械设备中的各种机构和构件及它的各种运动功能,都是通过机械零部件的精心设计、绘制出零部件的加工制造图和各部件的装配图再通过机械制造过程中的精细加工及各合格零部件的组合装配得以实现了机械设备的设计功能.

机械零部件设计的主要内容包括：根据机械设备方案设计和总体设计的要求阴确零部件的工作要求、性能、参数等,选择零部件的构形、材料、精度等,进行失效分析和工作能力计算,画出零部件图和部件装配图.机械产品整机应满足由零部件设计所决定的机械零部件的综合质量对强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性、精度、加工及装配工艺性、维修、生产成本等方面的要求,还要满足噪声控制、防腐性能、不污染环境等环境保护要求和安全要求等.

2.2严格计算机械零部件的失效形式

机械零部件由于各种原因不能正常工作而失效,其失效形式主要有断裂、表面压碎、表面点蚀、塑性变形、过度弹性变形、共振、过热及过度磨损等.故在设计零部件时应首先进行零部件的失效分析预估失效的可能性采取相应措施,其中包括理论计算及计算准则.

常用的计算准则如下：一是强度准则.强度是机械零部件抵抗断裂、表面疲劳破坏或过大塑性变形等失效的能力；二是刚度准则.刚度是指零部件在载荷的作用下,抵抗弹性变形的能力；三是振动稳定性准则.对于高速运动或刚度较小的机械,在工作时应避免发生共振；四是耐热性准则.为了保证零部件在高温下正常工作,应合理设计其结构及合理选择材料,必要时须采用有效的降温措施；五是耐磨性准则.耐磨性是指相互接触并运动零部件的工作表面抵抗磨损的能力.当零部件过度磨损后,将会导致零部件失效报废.只有综合考虑才能最大可能地避免零部件的失效.

2.3正确选择机械零部件表面粗糙度

表面粗糙度是反映零部件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标,是检验零部件表面质量的主要依据；其选择的合理与否,直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本.在机械零部件设计工作中表面粗糙度的选择应用最广的是类比法,此法简便、迅速、有效.最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度.

在实际应用中,对于不同类型的机器,其零部件在相同尺寸公差的条件下对表面粗糙度的要求是有差别的.这就是配合的稳定性问题.对于不同类型的机器,其零部件的配合稳定性和互换性的要求是不同的.故在设计工作中,表面粗糙度的选择归根到底还是必须从实际出发,全面衡量零部件的表面功能和工艺经济性才能作出合理的选择.

2.4全面优化机械零部件设计方法

要充分运用机械学理论和方法包括机构学、机械动力学、摩擦学、机械结构强度学、传动机械学等及计算机辅助分析的不断发展,对设计的关键技术问题能作出很好的处理,一系列新型的设计准则和方法正在形成.计算机辅助设计（CAD）是把计算机技术引入设计过程环节,用计算机完成选型、计算、绘图及其他作业的现代设计方法.CAD技术促成机械零部件设计发生巨大的变化并成为现代机械设计的重要组成部分.目前,CAD技术向更深更广的方向发展,主要表现为：基于专家系统的智能CAD；CAD系统集成化,CAD与CAM（计算机辅助制造）的集成系统（CAD/CAM）；动态三维造型技术；基于并行工程面向制造的设计技术（DFM）；分布式网络CAD系统.