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機械設(shè)計方法范文第1篇

1.1計算機輔助機械設(shè)計方法

首先，軟件系統(tǒng)可以分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件以及應(yīng)用軟件三個層面。原有的軟件系統(tǒng)比較單一，而且在應(yīng)用的過程中，效率和效果不可兼得。當(dāng)我們分為三個層次來運作的時候，就可以實現(xiàn)高效工作。其次，計算機輔助機械設(shè)計方法的過程比較緊湊，一般情況是通過四個步驟來完成。分別是建立數(shù)學(xué)模型——設(shè)計程序框圖——用高級語言編制程序——程序調(diào)試。這四個步驟是一氣呵成的，在很多方面都能夠獲得一個較大的提升，并且在滿足工作需求的同時，降低耗費的時間和工作強度。從以上的表述來看，計算機輔助機械設(shè)計對現(xiàn)代機械設(shè)計產(chǎn)生了很大的積極作用，為國家的發(fā)展和社會的進步實現(xiàn)了全面的提升。

1.2系統(tǒng)化機械設(shè)計方法

系統(tǒng)化機械設(shè)計方法具有以下優(yōu)點：首先，運用系統(tǒng)設(shè)計方法會將機械設(shè)計看成由若干個設(shè)計要素組成的一個系統(tǒng)，這樣在進行設(shè)計的時候，客觀上實現(xiàn)了從總體的情況出發(fā)，機械設(shè)計具有前瞻性，在以后投入生產(chǎn)使用的時候，連貫性較強；其次，每個設(shè)計要素具有獨立性。在固有的設(shè)計方法中，只有很少的一部分設(shè)計實現(xiàn)了設(shè)計要素獨立，而且還是在犧牲其他功能的基礎(chǔ)之上。系統(tǒng)機械設(shè)計方法經(jīng)過不斷研究和優(yōu)化，運用的技術(shù)和方案有所不同，它可以讓設(shè)計要素獨立，也可以讓設(shè)計要素成為一個整體，不會影響設(shè)計要素的功能和性質(zhì)；第三，各個要素間存在著有機的聯(lián)系，并具有層次性。這個特點是一個非常強大的優(yōu)勢。由于廠家和企業(yè)之間存在一定的差異，要想在工作當(dāng)中完全統(tǒng)一是不可能的，我們通過層次上的分明和建立要素的有機聯(lián)系，實現(xiàn)了設(shè)計的進步，并且?guī)訖C械設(shè)備全面發(fā)展。

2對現(xiàn)代機械設(shè)計方法的思考

2.1根據(jù)市場的變化而變化

機械設(shè)備的最終目的就是投入市場，被廣泛的需求者購置應(yīng)用。所以，現(xiàn)代機械設(shè)計方法應(yīng)該根據(jù)市場的變化而變化。首先，對市場的數(shù)據(jù)和資料進行分析，了解機械設(shè)備的訴求方向，分明機械設(shè)計的觀賞性、實用性等性能，保證機械設(shè)計方法能夠切實的創(chuàng)造經(jīng)濟效益；其次，對市場進行定期調(diào)查，根據(jù)不同群體的反饋來更新機械設(shè)計方法，我們要保證現(xiàn)代機械設(shè)計方法能夠及時的設(shè)計出人們滿意的產(chǎn)品，在便利生活和工作的同時，實現(xiàn)設(shè)計的提升。目前，市場才是最重要的主導(dǎo)，從市場出發(fā)是一種非?？扇〉姆绞?。

2.2建立良性循環(huán)

現(xiàn)代設(shè)計方法并不是獨立存在的，在設(shè)計方法之前有設(shè)計材料，之后有具體的生產(chǎn)加工設(shè)備。無論是應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法還是優(yōu)化現(xiàn)代設(shè)計方法，都要在一定程度上考慮前后關(guān)系，保證現(xiàn)代設(shè)計方法在整個鏈條中實現(xiàn)良性循環(huán)。另一方面，我國現(xiàn)在正處于一個非常重要的上升階段，機械設(shè)計方法對機械行業(yè)的發(fā)展具有非常重要的作用，絕對不能出現(xiàn)任何的問題。相對來說，良性循環(huán)并不能在短時間內(nèi)建設(shè)成功，所以要根據(jù)各個階段的實際需求來建設(shè)，這樣既可以在取得階段性的成果，同時可以最大限度的解決資金、時間等一系列的問題。相信在以后的工作當(dāng)中，良性循環(huán)會符合現(xiàn)階段的發(fā)展節(jié)奏，取得更大的經(jīng)濟效益。

3總結(jié)

機械設(shè)計方法范文第2篇

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)機械設(shè)計；預(yù)期功能；智能化；計算機輔助

中圖分類號：TH122文獻標(biāo)識碼： A

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，中國的科學(xué)取得了長足的進步，現(xiàn)代機械也發(fā)生了飛躍性的發(fā)展?，F(xiàn)代機械在繼承了傳統(tǒng)設(shè)計的原則、步驟、造型設(shè)計標(biāo)注、類比設(shè)計等基礎(chǔ)上，將迅速發(fā)展的計算機技術(shù)、電子學(xué)技術(shù)、測試分析等多種技術(shù)融入到機械設(shè)計中，同時在機械系統(tǒng)中引入新材料、新工藝，實現(xiàn)了同一種技術(shù)功能所具有的載體功能和技術(shù)手段的多樣性。現(xiàn)代社會對機械系統(tǒng)提出了更高的要求，為了使產(chǎn)品能夠立足于市場，機械系統(tǒng)不僅需要能夠在實現(xiàn)預(yù)期功能的基礎(chǔ)上，還需要設(shè)計的機械系統(tǒng)滿足物美價廉、操作方便、安全性能高、污染小等特點。因此現(xiàn)代機械系統(tǒng)對機械設(shè)計這提出了更高的要求，只有通曉機電、液壓技術(shù)、計算機技術(shù)等才能夠設(shè)計出性價比高的優(yōu)良現(xiàn)代機械系統(tǒng)。

1 現(xiàn)代機械設(shè)計的特點

機械設(shè)計是實現(xiàn)某一種功能，同時綜合制造產(chǎn)品的經(jīng)濟性、制造可能性等，從而構(gòu)思的一種具有創(chuàng)新性機械產(chǎn)品過程。與傳統(tǒng)機械設(shè)計相比，現(xiàn)代機械設(shè)計有著其自身獨有的特點，為了使得設(shè)計的產(chǎn)品具有更大的市場競爭力，現(xiàn)代機械在設(shè)計時不僅僅需要對系統(tǒng)的機械工作原理、運動形式、力量的傳遞方式、零部件結(jié)構(gòu)尺寸、外部阻力、摩擦力、各零部件間的耦合方式等等進行考慮，還需要綜合融入多門新的科學(xué)知識，比如計算機學(xué)、機械電子、控制理論、仿生學(xué)、美術(shù)學(xué)等等，是一種融入多門科學(xué)知識的綜合性設(shè)計過程。隨著社會的發(fā)展以及科技的進步，現(xiàn)代機械的種類越來越多，機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度也是逐年的增加。但是從系統(tǒng)功能角度上來說，機械系統(tǒng)可以分為動力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、動力傳輸系統(tǒng)等等，如果再進行細分，每個系統(tǒng)在原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上仍可進行劃分。

2 計算機輔助機械設(shè)計方法

計算機輔助技術(shù)簡稱CAD技術(shù)，它屬于計算機技術(shù)，是電子信息技術(shù)的重要組成部分之一。作為當(dāng)代機械設(shè)計過程中最具靈活的技術(shù)手段之一，CAD技術(shù)這一新興的學(xué)科顛覆了傳統(tǒng)手工設(shè)計效率低下的方式，充分利用計算機所具有的運算快、記憶力強、邏輯判斷高、計算精度高、繪圖能力強等特殊功能，并結(jié)合設(shè)計人員的經(jīng)驗、智慧以及創(chuàng)造力來計產(chǎn)品，極大的降低了產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高了產(chǎn)品設(shè)計精度，減輕了設(shè)計人員的勞動強度，提高了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，使得設(shè)計人員的創(chuàng)造性以及個人能力得到延伸。

CAD系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，硬件系統(tǒng)是支撐計算機輔助系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而軟件系統(tǒng)決定了CAD系統(tǒng)所具有的功能，它是系統(tǒng)的核心技術(shù)，軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)聯(lián)合在一起共同組成了計算機輔助系統(tǒng)。從軟件的功能上來劃分的話，系統(tǒng)軟件可以分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件三部分。其中，系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等，它是整個軟件的核心內(nèi)層，能夠自動管理和控制計算機資源；支撐軟件亦成為開發(fā)軟件，它能夠幫助設(shè)計人員更高效率的開發(fā)其他應(yīng)用軟件；應(yīng)用軟件是在系統(tǒng)軟件和支撐軟件的基礎(chǔ)上，設(shè)計人員進行自行編制用于解決實際問題的程序。

利用計算機輔助技術(shù)進行機械設(shè)計的步驟主要包含以下幾部分，首先就是建立數(shù)學(xué)模型，在cad系統(tǒng)中常規(guī)的機械零部件都具有自己的數(shù)學(xué)模型，如果設(shè)計的模型在系統(tǒng)中不存在，則需要重新建立正確的數(shù)學(xué)模型；其次是設(shè)計程序流程圖，根據(jù)機械系統(tǒng)的工作原理對零部件的控制步驟進行設(shè)計；后根據(jù)程序流程圖的工作步驟，利用計算機語言進行程序的編制；最后在相關(guān)開發(fā)軟件系統(tǒng)下進行程序的調(diào)試，并檢查程序是否能夠正確運行，如果不能，則需要發(fā)現(xiàn)錯誤并進行程序修改。

3 系統(tǒng)化機械設(shè)計方法

伴隨著科技的迅速發(fā)展，人們對產(chǎn)品的功能需求也是日益的增多，產(chǎn)品的設(shè)計復(fù)雜性也隨之增加?，F(xiàn)代產(chǎn)品具有壽命周期短，更新速度快等特點，利用傳統(tǒng)的機械設(shè)計手段來設(shè)計現(xiàn)代機械產(chǎn)品則顯得有點力不從心，傳統(tǒng)機械設(shè)計手段已跟不上現(xiàn)代產(chǎn)品發(fā)展的步伐?；趥鹘y(tǒng)機械設(shè)計的缺點，現(xiàn)代機械在繼承前者的基礎(chǔ)上發(fā)展而來?，F(xiàn)代機械設(shè)計突破傳統(tǒng)只注重實現(xiàn)產(chǎn)品預(yù)期功能的需求，并結(jié)合現(xiàn)代先進的計算機等其他綜合技術(shù)，使得現(xiàn)代機械設(shè)計向信息化、系統(tǒng)話、柔性化和智能化方向發(fā)展。由于現(xiàn)代機械產(chǎn)品設(shè)計融入了多種綜合性技術(shù)，當(dāng)代的設(shè)計技術(shù)使得原有的機械產(chǎn)品機構(gòu)發(fā)生重大變化，將機械產(chǎn)品性能、功能及其制造技術(shù)提高到了一個嶄新的水平，帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。機械產(chǎn)品的系統(tǒng)化設(shè)計和多種控制技術(shù)的運用是未來機械行業(yè)發(fā)展的趨勢。

目前，計算機輔助技術(shù)已經(jīng)在產(chǎn)品的設(shè)計繪圖、加工制造、生產(chǎn)規(guī)劃等環(huán)節(jié)得到了廣泛而深入的研究，并且也取得了一定的成果。但是其在產(chǎn)品開發(fā)初期設(shè)計環(huán)節(jié)上運用的相對較少，遠遠不能夠滿足現(xiàn)代設(shè)計需求，而系統(tǒng)化設(shè)計能夠解決該問題。系統(tǒng)化設(shè)計能夠?qū)⑷蝿?wù)實現(xiàn)由具體到抽象的層次劃分，并能夠擬出實現(xiàn)該方案的目標(biāo)方法，由淺入深、由抽象到具體的將各層次緊密的聯(lián)系在一起，最終是產(chǎn)品設(shè)計規(guī)劃化、系統(tǒng)化，易于實現(xiàn)計算機輔助技術(shù)在整個機械產(chǎn)品的設(shè)計。在系統(tǒng)化設(shè)計中，將產(chǎn)品的設(shè)計系統(tǒng)看作由多個設(shè)計要素組成，并且每個設(shè)計要素具有一定的獨立性，各個要素具有層次性，每個要素之間存在著一定的聯(lián)系，當(dāng)所有的要素設(shè)計完成后，將他們有機的整合在一起即實現(xiàn)所需的機械系統(tǒng)。為了更加

科學(xué)合理化的進行機械系統(tǒng)設(shè)計，在系統(tǒng)化設(shè)計過程中，常常將一個機械系統(tǒng)分解為許許多多比較簡單的系統(tǒng)，從而使得機械設(shè)計變得更加的簡單、方便。有時候，為了需要，可能將劃分后的系統(tǒng)進行劃分為更加簡單的更小子系統(tǒng)，直至能夠進行適宜的設(shè)計和分析。

但是在系統(tǒng)設(shè)計時需要注意以下問題：

（1） 系統(tǒng)分解數(shù)和層次數(shù)應(yīng)適宜。如果分解的子系統(tǒng)數(shù)目太少，則子系統(tǒng)復(fù)雜度稍高，不便于產(chǎn)品的模型化，同時也給設(shè)計工作增加難度；如果分解數(shù)和層次數(shù)過多，則容易造成系統(tǒng)臃腫，給最終的系統(tǒng)整合帶來難度。

（2）避免過分的復(fù)雜面。在系統(tǒng)設(shè)計時，盡量選擇要素間聯(lián)系數(shù)較少和作用較弱的地方。

（3）使得系統(tǒng)中能量流、信息流、物料流的合理的流動。在機械系統(tǒng)中，一般包含能量流、信息流、物料流，并且該三部分間可實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換。他們在系統(tǒng)的輸入到系統(tǒng)的輸出工作過程中，按一定的方向和途徑不間斷的流動著。即使在劃分的各個子系統(tǒng)中，他們的流動途徑也是不變的。

（4）系統(tǒng)分解與功能分解的不同。在系統(tǒng)分解中，存在子系統(tǒng)分解和功能分解，這兩者間的分解是不相同的。雖然系統(tǒng)被分解為各個子系統(tǒng)，但是每個子系統(tǒng)仍是一個單獨的系統(tǒng)，子系統(tǒng)雖然相對簡單，但是可能具有多項功能，并且每個子系統(tǒng)間仍是具有緊密聯(lián)系的。功能分解不一樣，系統(tǒng)按照功能逐一分解，直至不能夠再次分解系統(tǒng)功能。

4 結(jié)束語

伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及異地的協(xié)同設(shè)計制造，使得產(chǎn)品的功能需求、設(shè)計、加工、裝配并行工程具有一定的可行性。但是產(chǎn)品設(shè)計方案的三維可視化是實現(xiàn)這一目標(biāo)的前提條件，因此，近些年來，智能化軟件設(shè)計、三維圖形設(shè)計、虛擬技術(shù)等等越來越多的被應(yīng)用到現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計中。目前，機械產(chǎn)品的設(shè)計正朝著智能化設(shè)計、計算機輔助實現(xiàn)以及能夠滿足異地系統(tǒng)設(shè)計的方向發(fā)展，并且隨著人們對產(chǎn)品功能性越來越高的要求，人工智能理論、系統(tǒng)工程理論、計算機軟硬件工程等多技術(shù)融合技術(shù)也是未來機械產(chǎn)品設(shè)計的發(fā)展方向。

參考文獻

機械設(shè)計方法范文第3篇

關(guān)鍵詞：虛擬樣機技術(shù) 機械設(shè)計 方法研究

隨著經(jīng)濟全球化趨勢的不斷深化，國內(nèi)外的競爭越來越激烈，為了在激烈的國際和國內(nèi)競爭中占據(jù)一席之地，獲取長遠的發(fā)展，各個企業(yè)都在積極采取有效措施來提高自身的核心競爭力。對機械制造企業(yè)而言，如何在短時間內(nèi)設(shè)計出質(zhì)量高性能好的機械設(shè)備成為企業(yè)制勝的關(guān)鍵。由于虛擬樣機技術(shù)大大減少了機械設(shè)計所需的時間，因此高效利用虛擬樣機技術(shù)提高企業(yè)機械設(shè)計的效率和效果成為機械企業(yè)設(shè)計工作的重點。

一、對虛擬樣機技術(shù)的基本認識

1. 虛擬樣機技術(shù)的含義

當(dāng)前世界范圍內(nèi)對于虛擬樣機技術(shù)還沒有一個統(tǒng)一的概念，總的來講虛擬樣機技術(shù)就是以依靠計算機技術(shù)而產(chǎn)生的數(shù)字模型來代替物理機械產(chǎn)品的一種新型技術(shù)。它可以如具體的物理模型那樣，對機械產(chǎn)品的設(shè)計、制造、使用等全過程進行比較準(zhǔn)確的分析和測試，從而對其中存在的不足及時修正，達到機械設(shè)計的最終目的。

2. 虛擬樣機技術(shù)的出現(xiàn)

經(jīng)濟全球化的快速發(fā)展和生活水平的不斷提高，使得人們對產(chǎn)品的需求越來越多，對產(chǎn)品的性能和質(zhì)量也有了更高的要求。但是在產(chǎn)品設(shè)計中，為了設(shè)計出成功的產(chǎn)品需要多次的實驗，而物理樣機制造所需的時間較長，這就直接延長了產(chǎn)品的開發(fā)周期。在二十世紀(jì)九十年代，計算機技術(shù)的發(fā)展使虛擬樣機技術(shù)成為可能，逐漸彌補了這一缺陷。

3. 虛擬樣機技術(shù)的作用

在機械設(shè)計中，傳統(tǒng)的物理樣機制造不僅消耗較多的人力、物力和財力，而且對于其中存在的問題也需要花費較多的時間來進行修復(fù)。而虛擬樣機的制造成本較低、周期較多、且問題修復(fù)較為簡便，對于節(jié)約設(shè)計成本、提高設(shè)計質(zhì)量、縮短機械產(chǎn)品的研發(fā)周期具有積極的作用，有利于提高企業(yè)的核心競爭力，促進企業(yè)的健康長遠發(fā)展。

二、基于虛擬樣機的機械設(shè)計方法研究

1. 建模技術(shù)

虛擬樣機建模技術(shù)一般分為三個步驟：首先，要建立三維模型。建立三維實體模型是虛擬樣機技術(shù)得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)和前提，任何仿真技術(shù)都要從三維模型開始。在建立三維模型的過程中，一般會遇到兩個難題，一是齒輪、扇葉等機械零件的外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，二是約束關(guān)系較為復(fù)雜，這就要求設(shè)計虛擬樣機需要依靠專業(yè)的三維CAD軟件。其次，要為三維模型添加約束。建立三維模型后，需要依靠約束副把它們相互連接起來，從而定義物體間的相對運動。目前比較常用的CAD軟件一般都有動力或運動學(xué)插件，以實現(xiàn)約束關(guān)系與裝配關(guān)系的映射。此外，還要為三維模型施加驅(qū)動。施加驅(qū)動的目的是為了讓虛擬樣機能夠按照一定的運動規(guī)律來進行運動。

2. 協(xié)同仿真技術(shù)

仿真技術(shù)指的是在缺乏實際系統(tǒng)的情況下，實現(xiàn)活動或系統(tǒng)本質(zhì)的一種技術(shù)，是一種以模型為基礎(chǔ)的活動，它的基本框架是先建模，然后進行實驗，最后再進行分析。而協(xié)同仿真技術(shù)就是指在復(fù)雜產(chǎn)品的仿真過程中，采用多種仿真軟件來建立不同的模型，通過各種通訊方法來實現(xiàn)信息的交流，并利用求解器來進行求解，最終完成整個系統(tǒng)的仿真。

當(dāng)前的仿真技術(shù)一般側(cè)重于電子、機械或控制等的單個領(lǐng)域，相互間的聯(lián)系非常少甚至是根本沒有聯(lián)系，這就很難滿足機械設(shè)計的要求?，F(xiàn)今大多數(shù)的機械研發(fā)過程需要涉及到機械、電子、液壓、控制、以及計算機軟件或硬件等多種學(xué)科領(lǐng)域，再加上產(chǎn)品本身是由多個子系統(tǒng)和零部件組合而成的，相互之間有著或多或少的聯(lián)系，單一的仿真技術(shù)不能實現(xiàn)對復(fù)雜產(chǎn)品的準(zhǔn)確完整分析，因此必須采用協(xié)同仿真技術(shù)來實現(xiàn)對機械設(shè)計全過程的分析和評估。

3. 協(xié)同設(shè)計技術(shù)

協(xié)同設(shè)計技術(shù)是設(shè)計領(lǐng)域的一項新型設(shè)計技術(shù)，是指在計算機技術(shù)的支持和輔助下，所有設(shè)計成員對同一個設(shè)計項目，各自承擔(dān)一部分設(shè)計任務(wù)，并交互進行設(shè)計工作，從而得到一個最為符合設(shè)計要求的設(shè)計方法。協(xié)同工作的主要目標(biāo)就是盡可能地縮短機械產(chǎn)品的研發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟和社會效益，增強企業(yè)的競爭力，促進企業(yè)實現(xiàn)更好的發(fā)展。協(xié)同設(shè)計一般需要做到以下幾點：首先，需要認知同步，建立共享的知識和語義；其次，要共同協(xié)商設(shè)計方法和策略，一般協(xié)同策略分為提案型、層次型、型、以及對等伙伴型四種類型；最后還要規(guī)劃設(shè)計的任務(wù)和方法。

4. 有限元分析

有限元是一種現(xiàn)代化的設(shè)計方法，可以比較準(zhǔn)確地分析機械結(jié)構(gòu)件的強度和動態(tài)特征。它的主要優(yōu)點是通用性，可以求解邊界條件和結(jié)構(gòu)形狀都較為隨意的有關(guān)力學(xué)的問題，是一種比較值得信賴的計算方法，特別是對于虛擬樣機而言，是一種必不可少的工具。當(dāng)前市場上有限元分析的軟件多種多樣，比較簡單方便的例如Cosmos/Works軟件。

總結(jié)：

在激烈的市場競爭中，企業(yè)要想繼續(xù)生存和發(fā)展就必須要不斷進行創(chuàng)新，提高生產(chǎn)效率。對于機械制造企業(yè)來說，機械設(shè)計是非常重要的一個部分，設(shè)計工作的好壞直接影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此在計算機技術(shù)高速發(fā)展的今天，進行機械設(shè)計時需要充分利用虛擬樣機技術(shù)，以適應(yīng)時代和社會發(fā)展的需要，促進企業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]王建軍,張洪.虛擬樣機技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 大眾科技. 2009(03)

[2]趙志平,李新勇.虛擬樣機技術(shù)及其應(yīng)用和發(fā)展[J]. 機械研究與應(yīng)用. 2006(01)

機械設(shè)計方法范文第4篇

關(guān)鍵詞：一次性機械；設(shè)計方法；對比

1一次性機械設(shè)計方法的主導(dǎo)思想

機械零件的失效方式主要有表面損傷失效、斷裂失效、破壞正常工作條件失效和變形失效等。所以，機械零件的失效除了非正常的原因外，大多是由于工作時間較長引起的。常規(guī)機械零件的設(shè)計都會留有余量來延緩疲勞和磨損等失效形式的發(fā)生，但一次性機械的使用壽命較短，一些失效形式不會發(fā)生在一次性機械中。在一次性機械零件的設(shè)計中，不用預(yù)防疲勞，只要保證其在使用中不會受力破壞即可。一次性機械的設(shè)計一般只考慮靜力破壞，即一次最大載荷作用下的破壞。另外，一次性機械的設(shè)計還應(yīng)考慮將體積和重量最小化，去掉余量，保證靜應(yīng)力小于強度極限或者屈服極限即可。一次性機械是一類特殊機械，其設(shè)計方法的相關(guān)研究也是一個新的方向。就一次性機械設(shè)計的現(xiàn)代化方法而言，和優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計和有限壽命設(shè)計等方法有所不同，下文是具體的分析。

2一次性機械設(shè)計方法和可靠性設(shè)計方法與有限壽命設(shè)計方法的對比

可靠性工程的起步較早，距今已有半個多世紀(jì)的歷史。但是其相關(guān)的發(fā)展是以電子產(chǎn)品為主導(dǎo)的，在機械產(chǎn)品的相關(guān)發(fā)展起步較晚。再者，因為機械產(chǎn)品在應(yīng)用中的情況比較復(fù)雜，其載荷分布和強度分布的數(shù)據(jù)不能細致的分析，所以，在機械產(chǎn)品方面的可靠性應(yīng)用不夠廣泛?？煽啃怨こ淌且环N研究設(shè)計參數(shù)和其影響因素的隨機性特性的專門學(xué)科，機械產(chǎn)品卻在實際工程應(yīng)用中受環(huán)境的影響，機械所受的力和其應(yīng)有的強度是離散的隨機變量。所以，一次性機械的設(shè)計方法是在傳統(tǒng)的可靠性設(shè)計上再引入數(shù)理統(tǒng)計和概率論的相關(guān)知識。也可以說，一次性機械的設(shè)計方法是升華后的可靠性設(shè)計，兩者有一定的相關(guān)性，卻有著設(shè)計內(nèi)容上的差異。機械結(jié)構(gòu)有限壽命設(shè)計方法是用壽命指標(biāo)和產(chǎn)品可靠工作時間代替了經(jīng)驗設(shè)計中的保險系數(shù)，以此來增加機械結(jié)構(gòu)的可靠性。隨著機械使用時間的增加，其性能會因疲勞磨損而劣化或者喪失。有限壽命設(shè)計要求機械在其使用壽命期間，不會因為疲勞磨損而產(chǎn)生失效的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的有限壽命設(shè)計法是考慮機械在最大載荷和最危險的情況下不會失效，現(xiàn)代的有限壽命設(shè)計方法融合了材料力學(xué)、計算力學(xué)。實驗力學(xué)和斷裂力學(xué)等多種學(xué)科，通過測試工程機械的實際受力狀態(tài)，利用計算機進行受力分析，最終得出科學(xué)的壽命設(shè)計。一次性機械的使用壽命較短，一些失效形式不會發(fā)生在一次性機械中。所以，一次性機械和有限壽命設(shè)計方法與可靠性設(shè)計方法的區(qū)別主要有以下兩點：（1）設(shè)計對象不同。一次性機械設(shè)計方法針對的是使用壽命較短，且在工作中不承受交變載荷或者短時間承受交變載荷的機械，這要求機械在壽命內(nèi)完成任務(wù)即可。有限壽命設(shè)計方法和可靠性設(shè)計方法針對的都是長期使用的機械，這些機械的失效都是由疲勞磨損引起的。（2）主導(dǎo)思想不同。一次性機械在達到疲勞點之前就會達到使用壽命，所以在設(shè)計中不用留下磨損余量，只需要根據(jù)靜應(yīng)力強度設(shè)計體積最小和質(zhì)量最輕的結(jié)構(gòu)就可以。可靠性設(shè)計卻需要根據(jù)應(yīng)力計算概率分布，使設(shè)計的零件有可預(yù)測的壽命和失效率。有限壽命設(shè)計需要根據(jù)各種理論估算零件的壽命，最大化估計失效時間。

3一次性機械設(shè)計方法和與其他現(xiàn)代化方法的對比

機械設(shè)計的方法除了上述的有限壽命設(shè)計方法和可靠性設(shè)計方法外還有優(yōu)化設(shè)計，這種方法是在一系列的限制條件滿足后，求最優(yōu)的設(shè)計參數(shù)。這種設(shè)計方法的計算量相當(dāng)大，需要分析多種參數(shù)對設(shè)計的影響。但是在計算機廣泛的應(yīng)用在機械設(shè)計領(lǐng)域后，該方法有了長足的發(fā)展。依托計算機的發(fā)展而興起的設(shè)計方法除了優(yōu)化設(shè)計外，還有有限單元設(shè)計方法等。與現(xiàn)代化的設(shè)計方法相比，一次性機械設(shè)計的對象、設(shè)計思想和設(shè)計目的都有不同。不同的設(shè)計方法完善了機械設(shè)計的整個領(lǐng)域。

4結(jié)語

一次性機械的設(shè)計是較新的設(shè)計方法，它的設(shè)計思想、設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計目的與其他幾種方法有一定的差異。而且一次性機械的適用范圍也較廣，在很多領(lǐng)域都是必不可少的。所以，關(guān)于一次性機械設(shè)計方法的研究還需要更進一步，使之逐步完善，更好的應(yīng)用在實際的機械工程中。

作者:康杰 單位:西華大學(xué)

參考文獻：

[1]李躍峰.典型一次性機械零件設(shè)計及其應(yīng)用研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.

[2]薛紅彥.一次性機械的設(shè)計方法的研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2006.

機械設(shè)計方法范文第5篇

關(guān)鍵詞:機械設(shè)計;節(jié)能設(shè)計;基本原理與方法

引言

當(dāng)前，我國一直倡導(dǎo)經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展，在機械制造業(yè)中因機械設(shè)計不夠科學(xué)合理，造成了大量的能源資源被浪費，違背了可持續(xù)發(fā)展觀的理念。因而研究分析機械設(shè)計中節(jié)能設(shè)計的基本原理與應(yīng)用方法，對我國機械制造業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1機械設(shè)計中節(jié)能設(shè)計的基本原理

機械設(shè)計中的節(jié)能設(shè)計主要以平衡理念為基本指導(dǎo)思想，平衡節(jié)能原理即是機械設(shè)計中節(jié)能設(shè)計的基本原理。功率匹配節(jié)能、減小摩擦、動力源改進是機械節(jié)能設(shè)計的三個主要方面。結(jié)合實際情況，在設(shè)計前，對機械在操作運行過程之中可能產(chǎn)生的能源消耗與浪費的情況進行充分考慮，從設(shè)計中每一環(huán)節(jié)的細節(jié)著手，才能從根本上實現(xiàn)節(jié)能的目的。

1．1動力源的節(jié)能設(shè)計原理

通常情況下一臺機械設(shè)備的發(fā)動機就是其最主要的動力源。節(jié)能設(shè)計的動力源原理即是，在最大限度增加發(fā)動機輸出功率的同時，最大限度減少發(fā)動機的輸入功率。簡單來說就是在機械設(shè)備運行過程中盡可能地提升電能與熱能、動能、勢能等的轉(zhuǎn)化率。在實際節(jié)能設(shè)計過程中，通常是從設(shè)備的啟動與減速停止這兩方面體現(xiàn)動力源的節(jié)能設(shè)計原理。例如，在設(shè)備的啟停過程中，慣性會讓準(zhǔn)備停止的設(shè)備繼續(xù)運行，而通過合理的設(shè)計將這部分動能存儲起來，用于設(shè)備啟動時的動力能源。

1．2減小摩擦的節(jié)能設(shè)計原理

在機械設(shè)備運行過程中，各設(shè)備之間會互相發(fā)生摩擦，造成動力源輸出動力的損耗。在設(shè)備運行過程中最大限度減少動力傳送帶、動力傳送柱、齒輪等部件之間的摩擦，是節(jié)能設(shè)計中的一個重要原理。在節(jié)能設(shè)計中，通常利用表面光滑的構(gòu)件組成設(shè)備的各連接部分，或是使用油、劑減少設(shè)備在運行過程中摩擦帶來的能源消耗問題。

1．3功率匹配的節(jié)能設(shè)計原理

機械設(shè)備的節(jié)能設(shè)計需遵循功率匹配的原理，即根據(jù)設(shè)備具體使用環(huán)境與情況設(shè)計與之相匹配的運行功率。例如，設(shè)計裝卸工廠傳送帶的運行功率必然會遠大于設(shè)計食品加工傳送帶的運行功率，同時在節(jié)能設(shè)計中，對設(shè)備進行功率檔位的設(shè)計，也體現(xiàn)了功率匹配的節(jié)能原理。

2當(dāng)前機械設(shè)計中造成能源浪費的原因

2．1節(jié)能設(shè)計理念缺乏

當(dāng)前我國機械設(shè)計理念依然停留在如何最大限度提升和保證機械設(shè)備的生產(chǎn)效益和生產(chǎn)能力上，機械設(shè)備的運轉(zhuǎn)速度、負載能力、運行強度等是設(shè)計人員在機械設(shè)計過程優(yōu)先考慮的因素，其次才是設(shè)備運行的安全性與穩(wěn)定性，而節(jié)能設(shè)計被完全忽略。甚至為滿足設(shè)備性能的最大化，將設(shè)備能耗設(shè)計到匪夷所思的地步。

2．2設(shè)計人員專業(yè)素質(zhì)低

設(shè)計人員自身專業(yè)素質(zhì)的高低直接決定機械設(shè)備質(zhì)量的優(yōu)劣。當(dāng)前，部分設(shè)計人員的設(shè)計理念滯后，專業(yè)知識水平不高，又對新的設(shè)計理念與設(shè)計知識抱有抵觸心理，這使得機械設(shè)備的節(jié)能設(shè)計難以深入開展。同時，設(shè)計與實際脫節(jié)的現(xiàn)象也普遍存在，這是由于大多數(shù)設(shè)計人員在設(shè)計前沒有充分地考慮及考察設(shè)備在具體環(huán)境下的使用情況。

2．3技術(shù)水平偏低

當(dāng)前我國機械制造業(yè)技術(shù)水平偏低的現(xiàn)實，制約了節(jié)能設(shè)計理念與思想的實現(xiàn)。即便企業(yè)引進國外的先進機械生產(chǎn)加工技術(shù)勉強實現(xiàn)設(shè)計中的節(jié)能構(gòu)想或是直接引進國外節(jié)能機械設(shè)備，但這無疑大大增加了企業(yè)的投入成本。因而許多企業(yè)寧愿繼續(xù)使用高耗能的機械設(shè)備，也不愿花費額外成本引進節(jié)能技術(shù)或節(jié)能設(shè)備。

3實現(xiàn)我國機械設(shè)計中節(jié)能設(shè)計的方法

3．1選擇綠色材料和環(huán)保型動力源

在設(shè)計過程中，對機械設(shè)備的選材應(yīng)優(yōu)先考慮無污染、可回收、易處理的綠色環(huán)保材料。在動力源的選擇尤其是發(fā)動機選擇上，盡量選擇污染排放小或無污染的環(huán)保型動力源。如今各種新型能源、可再生能源、潔凈能源被不斷地開發(fā)利用，設(shè)計過程中，在不影響機械設(shè)備運行效率的情況下，設(shè)計工作者應(yīng)盡量選擇環(huán)保型能源(如太陽能、風(fēng)能、煤層氣)作為設(shè)備的動力源。選用發(fā)動機可考慮環(huán)保型水冷增壓發(fā)動機或是電控節(jié)能型發(fā)動機。

3．2電子控制系統(tǒng)

利用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計算機技術(shù)組成的電子控制系統(tǒng)，對機械運行進行精確控制，實現(xiàn)節(jié)能的目的。在設(shè)計過程中，加入電子控制系統(tǒng)，對機械設(shè)備的實際運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，智能終端根據(jù)設(shè)備運行的數(shù)據(jù)信息，控制設(shè)備在每個節(jié)點和時間段的功率輸出，達到最佳的節(jié)能效果。

3．3新技術(shù)的開發(fā)與引進

節(jié)能設(shè)計方案的實施離不開節(jié)能技術(shù)的支撐，我國應(yīng)加大對節(jié)能技術(shù)開發(fā)的投入力度，并學(xué)習(xí)和引進國外先進的節(jié)能技術(shù)。不能讓技術(shù)發(fā)展水平限制了節(jié)能設(shè)計的發(fā)展。同時，設(shè)計工作者也應(yīng)在設(shè)計方案中嘗試引入更多的新型節(jié)能技術(shù)，激勵和引導(dǎo)我國節(jié)能技術(shù)進步與發(fā)展。

4結(jié)語

除了學(xué)習(xí)和掌握現(xiàn)有的機械節(jié)能設(shè)計方法，還需不斷地改進和創(chuàng)新機械節(jié)能技術(shù)。同時我國機械節(jié)能設(shè)計技術(shù)與方法需與時俱進，順應(yīng)時展的潮流，以促進我國機械制造業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。

參考文獻:

［1］車勝創(chuàng)．機械設(shè)計節(jié)能基本原理的分析與應(yīng)用［J］．長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2011(3):95－101．