浅谈现代设计技术方法在矿山机械设计中应用

朱艳敏

摘 要：近年来，我国矿山行业取得了较快的发展，在矿产资源开发过程中，矿山机械设计具有十分重要的意义，其不仅直接与矿产开采的安全息息相关，同时还直接关乎矿山开采的效率。所以需要努力提高矿山机械设计的水平，为矿山开采设计出更好的机械设备，以便于能够更好的推动矿山行业的发展进程。文章从现代设计方法入手，对现代设计方法在矿山机械设计中的应用进行了分析，并进一步对矿山机械设计过程中应注意的几个方面进行了具体的阐述。

关键词：现代设计方法；矿山机械设计；CAD技术；有限元法

前言

随着我国工业发展速度的加快，矿产资源的消耗量不断增加，这就对矿山机械设备提出了更高的要求。在矿山开采过程中，机械设备具有极为重要的作用，不仅与矿产开采的安全息息相关，而且直接关系到矿山开采的效率，因此矿山机械的设计至关重要。在当前矿产资源消耗量不断增加的情况下，更应该充分的利用现代化的设计方法，在确保安全的基础上，努力提高设计质量，加快对老旧矿山机械的改造，遵循低碳环保的理念，降低设计成本，以最小的投入，确保设计出来的矿山机械设备性能的最优化。

1 现代设计方法概述

从传统设计方法与现代设计方法相比较来讲，传统设计方法更注重于直觉和大量实践经验，而现代设计方法则是以现代理论和相应的逻辑分析等学科知识为主，实现了充分的利用计算机等先进技术来进行具体的规划和设计，确保所设计出来的产品具有较好的质量和经济性，能够更好的满足社会和经济发展的需求。目前设计方法在科学技术及学科理论、技术等不断发展的基础上得以不断优化。随着计算机技术的发展，在设计中充分的利用计算机技术，不仅设计效率得以大幅度的提升，而且设计技术和设计质量也得以提升。同时在当前多门学科理论的融合下，无论是设计技术、设计方法等都取得了较快的发展，使设计方法更具有现代化的特点，其不仅具有先进性和智能性的特点，而且还开始向动态性、系统性和综合性的方向发展，已开始逐渐取代传统的设计方法，这些现代化设计方法的应用，有效的提高了矿山机械设计的水平，确保了矿山机械设备水平的提升，对加快推动矿山行业的发展发挥了极为关键的作用。

2 现代设计方法在矿山机械设计中的应用

2.1 可靠性设计

在进行矿山机械设计时，衡量产品质量的最重要一项指标是可靠性。要想做到可靠性设计，则需要通过试验及统计分析对矿山机械的载荷、工况、长度及材料机械性能等数据进行计算，并作为可靠性的重要依据。根据具体的分析和计算，建立可靠性模型，确定设备的使用寿命，对其可靠性进行全面的掌握，对于一些可靠性较为薄弱的环节则可以加以进一步改进，以便于更好的提高矿山机械设备的质量，提升设备的安全可靠性，以便于确保矿山机械设备在生产过程中的安全能够得到较好的保障。

2.2 CAD技术

目前在设计人员进行矿山机械设计时，必不可少的会使用到CAD技术。这是充分的利用计算机软、硬件来实现对产品进行设计的一种技术，利用CAD技术可以实现进行设计、工程分析、绘画及文档制作，为设计带来了很大的便利。不仅可以确保模块和一体化设计的实现，而且直接导入计算机内的产品模型，在加工中心直接利用传入的加工代码进行机械的加工。应用CAD技术，有效的将设计和制造两个环节更好的衔接起来，对矿山机械产品的设计效率和加工效率都有较明显的改善。

2.3 有限元法

矿山作业时环境较为复杂，机械作业时受力情况也无法进行准确的计算和分析，在结构和载荷上都具有复杂性。在传统设计中通常都是通过几个截面来进行简化计算，这不仅无论确保计算结果的准确性，而且仅仅通过对几个截面的设计校核，无法对每个部件的应力分布情况进行准确的确定。所以在现代设计方法，往往利用有限元法，通过计算机来对每个部件的应力情况及薄弱点进行分析，这样能够更好的对设计产品进行改进，确保设计出来的产品质量能够更好的满足矿山开采的要求。

2.4 优化设计

目前数学专业也随着时代前进而向前发展，比如最优化设计数学模型。矿山机械设计中的优化设计就是将设计中遇到的问题转化为数学模型，然后应用数学优化技术和计算机计算技术，从可行域中找出最优解。在设计过程中，设计问题越复杂，越能体现出优化设计对产品设计的优势，它大大减轻了设计工作者的负担。优化设计技术在推进计算机辅助设计、改进产品质量和提高产品设计水平等方面都具有重要作用。

2.5 绿色设计

随着当今世界对环境保护的重视，大家也开始呼唤设计界的绿色环保。绿色设计，不仅是指在设计过程中整个机械设备要经济环保，做到可回收、可维护、可拆卸、可重复利用等，而且在机械施工过程中，要做到减少噪声污染，提高工作效率，最大限度地节约能源。在满足使用性能和安全性能的同时，设计的产品也要具有良好的环境属性，这是现代设计中必要的一个环节。

2.6 人机工程设计技术

矿山机械运行的环境比较恶劣，操作机器人员需要集中精神进行细心操作，一个简单的失误有可能造成安全事故。所以在设计中有了人机工程设计技术，它的目标就在考虑施工环境的前提下，怎么样将机械产品最合乎人的操作习惯，尽量满足人的舒适度，减少人的劳动强度，保证生产安全。比如合理的档位高度和位置设计可以减少操作人员的强度以及避免操作失误，保证操作人员的安全。

3 矿山机械设计过程中应注意的几个方面

首先，要强调以人为本的设计理念。以人为本是现代机械设计理念中很重要的一个方面。以人为本涉及到很多方面，例如噪音的消除、机械形态的柔和型、操作控制系统的安全性和操作起来的简便性和舒适度。消除噪音是一个非常重要的方面，工作人员在一个充满噪声的环境里，不可能保持一個良好的工作状态。操作工人极易出现错误操作而导致事故发生。因此在机械设计过程中，必须找到最合适的工作频率，降低噪声对工作人员的影响。除此之外，我国机械设计自动化程度比较低，很多都需要人工操作，因此有一个方便舒适的的操作系统很重要。

其次，现代机械设计方法集先进性、智能性、系统性、动态性和综合性等特点于一身。矿山机械的设计人员一定要清楚的掌握几个数据，例如人体的一些生理指标，各个部位的尺寸等，还要了解矿山的一些基本知识等情况，设计出来的工作界面要简洁大方，让工作人员很好的操作，又能保持一种良好的情绪和工作状态。

4 结束语

随着科学技术的快速发展，现代设计方法层出不穷，其种类越来越多，这就需要矿山机械设计中，设计人员需要根据企业的实际生产情况，充分的应用适宜的现代设计方法来进行矿山机械的设计，确保设计出来的产品性能上的最优化，具有良好的经济性，这对于矿山企业生产效率提高及企业竞争力的提升都具有极为重要的意义，也必将对矿山企业的可持续发展奠定良好的基础。

参考文献

[1]钟志华，周彦伟.现代设计方法[M].武汉：武汉理工大学出版社，2001.

[2]翟纯红.浅谈煤矿机械的人性化设计[J].科技经济市场，2006（4）：167.

[3]王启广，叶平.现代设计理论[M].徐州：中国矿业大学出版社，2002.