机械零部件的创新设计

　　【摘要】产品的设计是机械制造业的灵魂，机械产品的结构、质量、功能以及可制造型、可维修性等一系列问题与产品的设计具有重要的关联，产品设计起着决定性的作用，产品创新设计在机械制造业中以及全球化竞争中占据首位。因此现代的机械零部件强调创新设计，并且要求设计中充分发挥设计者的创造能力和创新能力，在设计理论以及设计方法的基础上，根据最新科技成果，设计出具有生命力的作品。

　　【关键词】机械零部件；创新设计；机械制造

　　作者：何雷，沙明星

　　引言

　　传统机械零部件的设计主要是根据设计经验积累，通过采用工程力学、数学建模以及实验等方式形成的图标、标准、经验公式以及规范等作为设计的依据，然后采用类比或者条件性的计算等进行机械零部件的设计，这种设计方法不仅不系统，而且设计的零部件与实际需要相差很远，难免设计中存在的误差，因此应对机械零部件进行创新设计。

　　一、机械零部件创新设计的思想

　　（1）创造思维创造能力是设计者的个性特点、心理特征以及各种能力的综合体现，不仅包括记忆能力、想象能力、思维能力、表达能力、观察能力，而且还包括设计者的文化修养、兴趣爱好、意志性格以及理想信念等各种因素，其中创造能力和想象能力是创造力的核心，他将记忆以及日日常观察得到信息进行加工转换，从而创造出新的成果[1]。

　　（2）发散思维发散思维又称为求异思维和辐射思维，发散思维主要是从不同的角度、方向以及层次进行考虑问题，以求出多种答案思维方式，如在设计的过程中如果说“将两种零部件联接联接起来，常用的联接方法有焊接、铆接、铰接、胶接以及螺纹联接等多种方式，如果采用发散思维进行思考，则可以采用摩擦力、电磁力、真空以及压差、绑缚等方法。发散思维是创造性思维的重要的形式之一，在机械设计方案创新以及技术创新中具有重要的意义。

　　二、机械零部件科学的创新方法

　　（1）严格控制机械零部件的失效形式机械零部件由于各种原因导致不能正常工作而出现失效，机械零部件的失效形式有很多种，常见的失效形式有塑性变形、断裂、表面点蚀、弹性变形、磨损等。因此在设计的过程中首先应该对机械零部件的失效形式进行综合性分析，根据工作情况以及工作地点进行评估失效形式，并采用相应的措施进行控制[2]。对机械零部件常用的计算准则主要有刚度准则、强度准则、振动稳定性准则以及耐热性准则、耐磨性准则等机械设计相关准则，并且在设计的过程中针对不同的情况采用相应的措施，从而减少机械零部件的失效形式，提高零部件的使用寿命。

　　（2）全面选择机械零部件设计方法在机械设计的过程中首先应该充分采用机械学理论以及机械方法，其中包括机械动力学、机构学、摩擦学、传动机械学以及机械结构强度学等学科，并且还应充分利用计算机辅助分析，这对关键技术的问题具有非常强大的处理方法，计算机辅助设计主要是把计算机技术引进机械设计中，利用计算机技术完成计算、选型以及绘图等其他作业要求，计算机辅助设计技术的引进是机械设计的变化的重要的因素，是目前机械零部件设计中重要的部分。随着科学技术以及计算机的快速发展，计算机辅助设计正向更广、更深的方向发展[3]。

　　三、机械零部件创新设计实例分析

　　随着我国经济快速发展，全国各个行业对煤炭的需要增加，为了满足社会的需要，煤炭的产量也在不断上升，因此矿车的运输量和使用量也随之增加，因此采用创新设计对机械矿车改进。在设计的过程中为了降低生产成本、能够充分利用原有的设备，设计人员通过对矿车的使用情况进行分析，设计人员根据矿车的尺寸，采用计算机技术进行放样尺寸，将矿车的两侧各开设一道侧门，并设计出五种方案：900×250mm、1000×250mm、1000×360mm、1200×360mm以及1200×400mm；然后通过对这五种设计方案以及进行试验发现，侧门的尺寸设计为120×400mm时，这种设计方法比其他四种方案卸载物料的时间要短，但是这种设计方案将会受到车轮的严重影响，在装卸物料的过程中极不方便，因此排除这种设计方案，并且从图1中可以看出，如果将侧门的尺寸设计为1200×360mm，装卸物料所需的时间是最少的。

　　通过分析这种设计方案也可以有效保证矿车的强度，车门与车轮之间不会出现干涉的现象，并在设计的过程中为了使车门的强度得到增加，在侧门的四周焊接一边框，边框的厚度为12mm，宽度为60mm，并且在中间加宽100mm，其中设计的厚度与车厢侧面的形状相同的钢板为支撑部分，然后在车厢的里面增加两块钢板[4]。并且在车厢的端面进行观察，两侧比较低，中间比较高，并且与水平面的夹角在30°，这样可以使物料能够顺利卸下，从而可以减少卸载时间。

　　在设计完成之后，我们首先生产出50台进行试验，通过试验发现，对该设计的产品效果很好，然后根据使用中存在的不足之处进行分析改进，有追加生产出100台机器，设计的这种车辆不仅机动灵活、不受卸车地点的限制，并且卸载物料方便等特点，为企业创造巨大的社会效益和经济效益。

　　三、总结

　　随着我国国民经济快速的发展，科学技术的不断进步，推动了不同学科的交叉与渗透，工程领域的技术的改革，机械设计是一项创造性很强的活动，其机械设计的思维过程是抽象思维和形象思维结合的标准，并且随着计算机辅助设计发展，极大的解决了机械零件设计在绘图以及计算中的难度，因此现代的机械零部件强调创新设计，并且要求设计中充分发挥设计者的创造能力和创新能力，在设计理论以及设计方法的基础上，根据最新科技成果，设计出具有生命力的作品，从而使设计出的零件不断满足社会的需要，为社会以及企业创造更大的效益。