自动化设备机械设计方法的探讨

王家炜

摘要：随着我国经济、科技的不断发展以及生活水平的不断提高，自动化设备广泛地应用在工业、农业、科技以及生活等各方面，如机械手、自动收割机、检测装置及自动售货机等。自动化设备的广泛应用，能大幅提高生产效率、创造能力及产品质量，并能减少生产过程中材料、能源的浪费以及工作人员的劳动负担。降低企业生产成本等。寻求好的自动化设备机械设计方法，能提高自动化设备研发人员工作效率、提升自主研发自动化设备的产品质量水平、增强产品的功能及市场竞争力。

关键词：自动化设备；机械设；方法

自动化设备在我国有着广泛的应用，它是由机械传动机构、执行部件、检测单元及控制系统组成，通过设定控制程序。能实现装配、检测和生产等一系列特定动作、功能的机械装置。随着我国经济、科技的不断发展以及生活水平的不断提高，自动化设备广泛地应用在工业、农业、科技以及生活等各方面，如机械手、自动收割机、检测装置及自动售货机等。自动化设备的广泛应用，能大幅提高生产效率、创造能力及产品质量，并能减少生产过程中材料、能源的浪费以及工作人员的劳动负担，降低企业生产成本等。在我国，机械设计是机械设备的重要因素，机械设计水平能直观体现自动化设备的整体水平。寻求好的自动化设备机械设计方法，能提高自动化设备研发人员工作效率、提升自主研发自动化设备的产品质量水平、增强产品的功能及市场竞争力。本文对自动化设备机械设计的方法进行了探讨。

1 我国自动化设备的应用现状和发展趋势

自动化设备被大量应用在我国各行各业，有效地代替大量劳动力，提高生产效率，为我国经济、科技的发展提供强大的支持。目前，我国自主研发的自动化设备相比进口自动化设备，具有功能近似、成本低等优势，因此被应用得越来越多，占据我国较大部份的自动化市场份额，已然成为各行业选择自动化设备的重要考虑对象。但是，我国自动化设备相比进口设备还存在着设计复杂、创新技术少、操作不方便、智能化水平低等不足，因此我国自动化设备还有较大改进和发展空间。

我国自动化设备的发展将以简约设计、具有自主核心创新技术、操作简便以及应用先进计算机技术实现高智能化为趋势，我国自动化设备设计人员应以此作为首要的设计因素。

2 自动化设备机械设计中应具备的条件

2.1 能夠对自动化设备应该具有的功能有所满足

研发人员在自动化设备的机械设计过程中，首先应明确将要设计的设备所须具备的功能，如检测、传送、印刷、自动装配等。在一台自动化设备中，往往同时具备多种功能，如自动印刷设备就同时具备检测、印刷甚至清洁及包装功能，因此要求自动化设备人员在进行设计工作前，应对该设备的使用场合、作用对象以及运行环境有足够深入的认识，并能熟悉各种功能的实现方法，在进行机械设计中，合理选择实现该功能的原理机构，以最简约、经济的方式实现自动化功能。

2.2 掌握机械原理机构和先进技术的应用

我国自动化设备目前存在的设计复杂和成本高的不足，原因是没有使用最合适的机械原理机构和先进技术。选择合适的机械原理机构，可以节约设备的传动空间，减少传动零件，从而降低成本，如某设备的传送方式是曲柄滑块传送，因市场需求，需要增大传送行程，由于设备空间的制约，无法直接增加曲柄长度来增大传送行程，此时可以采用曲柄齿轮齿条机构放大传送行程。随着科技的发展。先进技术越来越多的进入自动化设备领域。设计人员在设计中可以选择使用新型材料代替传统零件，如使用免油耐磨的塑料轴承代替成本较高传统轴承，用3D打印技术“创造”传统生产技术难以加工的零件，使用计算机三维配合缺陷分析和仿真模拟等进行优化设计。

采用合适的机械原理机构和先进技术进行自动化设备设计，不仅可以简化设备的复杂程度，还降低成本、提高设备的产品质量和可靠性。

3 自动化设备机械设计方法的探讨

3.1 参考成熟的产品机械设计

无论是大型设备还是小型玩具，其成熟产品已经过市场考验并认可，自动化设备的机械设计人员可以参考其优秀的机械设计，变换应用在自己的设计中或在其基础上改进。

3.2 阅读机械设计论文和发明专利

阅读机械设计论文和发明专利可以夯实设计人员的基础机械设计知识和开阔视野，设计不停留在一点上或一种方式实现上，多方向考虑。在阅读中思考和收集灵感，从而改进自己的设计。不断使自己的设计方法丰富灵活。

3.3 利用计算机设计手段

现代的机械设计人员，要求必需能熟悉至少一种计算机辅助设计工具，如AutoCAD、PRO-E、Solidworks等，设计人员要经常地练习使用工作环境中提供的设计工具，使用设计工俱的熟练程度越高，设计和修改的效率就越高。

设计人员更可以学习利用有限元分析、仿真模拟、装配分析等计算机手段对自己的设计进行分析，提高自己的设计水平和设计可靠性。

3.4 运用TRIZ理论求解设计问题

TRIZ理论是俄国人Altshuller在1946年创立的，是通过系统分析世界近250万份高水平的发明专利后总结出的创造性地发现问题和解决问题的系统理论和方法工具。

设计人员在研发过程中发现问题时。可利用TRIZ理论进行解答并寻找解决方法。在求解问题前，设计人员首先需要把设计中发现的问题表达成为TRIZ问题，然后利用TRlz理论中的工具，如发明原理、标准解等，求解出该TRIZ问题的普适解或称模拟解，最后设计人员根据所求得的解转化成设计相关的内容以实现问题的解决。

3.5 树立科技创新的机械设计理念，培养机械创新设计思维

创新是一个民族和国家发展的重要源泉，创新具有独创性、实用性、突破性和联动性创造性思维。李克强总理在2014年全球研究理事会北京大会上表示让创新成为实现中国经济升级的强大动力。

作为一个机械设备设计者，必需具备创新的能力，丰富自己设计手段，从而使自己在激励的市场竞争中胜出。要在传统模式的基础上进行创新，首先就需要机械设计人员有很强的创新意识并把这种意识用到实践中，在实践中创新，勇于打破原有的思维模式，应用创新的理念思考问题。一个合格的机械设备设计者必须每时每刻想着创新，使用不一样的思维来对问题进行考虑和创新，以本身具有的专业知识为基础来对设计进行创新。

在整个机械设计期间，创新思维方式的培养非常重要。这是因为机械创新设计是极具创造性的工作，作为设计人员，在提高自身知识水平和能力的同时，应培养具有创新精神的思维方式。对于机械设计工作应以全新的视角来看待，突破传统的设计方法和思维模式，广开新思路，探索新方法、新技巧，运用先进设计手段，使原有的设计更加完善或者创造出全新的设计作品。发散性的思维方式也是进行创新设计的必不可少的要素，从多角度、多方面人手，善于联想，从其他事物或者不同领域获取设计灵感。从而使得设计更加优化和完善。

4 结语

自动化设备的优化发展，能更大幅提高生产效率，降低生产成本，带来巨大的经济和社会利益。整理适用于自己的好的机械设计方法，设计人员在进行自动化设备的机械设计时效率更高、理论依据更强、创新的设计方案更多，设计出来的自动化产品将更加优秀、合理、可靠。