机械零部件的创新设计研究

韦志安

摘  要：机械零部件是构成机械产品的重要结构，机械产品部件的设计情况直接决定了机械的质量、功能等特性，因此机械零部件设计是机械制造业的灵魂。随着我国机械制造业的迅速发展，现代机械零部件设计已逐渐向国际化过渡，在新时期的机械产品零部件的设计中需要着重强调创新设计，零部件设计者应充分发挥机械的创造力、想象力，在科学的设计理念的基础上，利用先进的设计思想与方法进行产品零部件的创新设计。文章首先对机械零部件的创新设计思想与创新方法进行了论述，然后通过一个机械零部件创新的实例进行了详细的分析，充分展示了创新零件设计带来的巨大社会效益与经济效益。

关键词：机械零部件;创新设计;机械制造

随着我国国民经济的快速发展与科学技术的不断进步，工程领域技术变革不断推进，人们对机械设计的要求日益提高，机械零部件设计作为综合性的创造作业需要不同学科知识的交叉与渗透，要求机械设计具备较高的科学思维素养。近年来，计算机辅助设计的发展解决了机械零件设计绘图与计算中的一系列难题，而目前存在的问题是传统设计方式与先进科学技术之间的矛盾，传统机械零部件设计一般是利用标准以及设计规范通过数学建模、工程力学等方式进行类比计算从而设计出零部件的模式，但是这种方法在实践中暴露出一些问题，设计出的机械存在较大误差，往往达不到零件的实际需要，因此对机械零部件进行创新设计是现阶段设计师需要进行探索的内容。

1 机械零部件创新设计的思想与理念

机械设计师对机械零部件进行创新设计的前提是拥有良好的创造性思维，创造性思维等创造能力是受设计者个性、心理等综合特征与能力决定的，包涵的内容很广泛，比如创造能力、想象能力、记忆能力、观察能力、表达能力，还受到设计者的兴趣爱好、思想信念等影响，机械设计师的能力突显并非一朝一夕，需要通过长期的日常观察、思想与总结得到，通过对有效设计信息的加工转换对机械零部件进行创新设计。

机械设计师的发散思维也是很重要的设计思想与能力，发散思维指的是从不同的角度、方面、层次对问题进行全面的考虑，通过得到的多种答案启发设计的灵感，也称作辐射思维。比如在机械零部件创新设计过程中，设计师需要将两种零部件通过焊接、胶接、铰接等联接方法联接起来，这时可以利用发散思维进行思考，拓展出采用摩擦力、电磁力、压差等其他不常用的方法。发散思维可以为机械设计提供新的设计理念，对机械技术与方案创新提供了重要的途径。

2 机械零部件科学的创新方法

2.1 控制机械零部件的失效形式

机械零部件的失效形式有很多种，常见的塑性变形、点蚀、断裂、弹性变形、磨损等失效形式，一旦机械零部件出现失效现象就不能正常工作。在对机械零部件进行设计过程中，设计师需要预先对机械零部件的失效形式进行综合评估与分析，结合机械实际的运行地点与工作情况进行全面的评估，只有对失效形式进行全面掌握与了解才能采用有效的措施对失效情况进行控制。机械评估过程中需要利用刚度与强度准则、机械振动稳定性准则、耐热与耐磨性准则等计算准则进行机械设计分析，及时采用相应的措施减少机械零部件的失效机率，延长机械零部件的使用寿命，提高机械使用地稳定性。

2.2 全面选择机械零部件设计方法

设计师在机械设计的过程中首先全面掌握的机械学理论，熟知各种机械方法，扩展自身相关领域的知识面例如动力学与结构力学、摩擦学、结构强度学等，还需要学习计算机辅助技术，提高自身计算机运用能力，结合计算机技术与机械设计，借助计算机技术提高机械绘图与计算的效率，为机械零部件设计奠定基础。计算机辅助设计已成为机械零部件设计的重要部分，推动着机械科学技术的进步与发展。

3 机械零部件创新设计的实例与分析

随着我国科技与经济的发展，煤炭行业的规模处于日益扩大的态势，对煤炭需求的增加促进了煤炭产量的上升，对矿车运输量与使用性能的要求进一步提高，因此对机械矿车进行创新与改进成为必然趋势。相关设计人员在对机械矿车进行创新设计过程中主要是对零部件进行相关的改进，目的是提高原有礦车设备的使用效率，在降低生产成本的前提下增加矿车使用量与运输量。首先，需要对机械矿车的具体情况进行分析，测量矿车尺寸，在矿车两侧设计门卡，利用计算机辅助技术进行放样，一共设计出四种方案，侧门尺寸如下：900×240mm、1000×350mm、1200×360mm、1200×400mm;方案设计完毕后对这四种设计方式进行测试，结果发现，当侧门尺寸为1200×400mm时，在矿车运行中卸载物料的时间最短，但是缺点是这种方案会受到车轮运行的影响，给物料装卸过程带来不便，因此需要对这种方案进行创新与改进。而当侧门尺寸设计为1200×360mm时，装卸物料时间也相对较短，而这种设计方案还能保证矿车运行中与车轮互不干扰，有效地保证了矿车的强度、卸载物料与运行的效率，当采用这种方式进行侧门设计时可以在侧门四周进行金属边框焊接，边框的厚度与车厢侧面的形状切合，厚度设计为10mm左右，能有效为矿车的钢板提供支撑;另外在车厢内部设置钢板能够提高物料卸载的速度，在设计中应保证钢板两侧低、中间高，并与水平面呈35°的夹角，有效地减少了物料的卸载时间。在对矿车侧门与车厢内部进行创新设计，通过反复试验后发现该矿山设计基本符合实际运行效果，对其中存在的一些微小不足进行改进后，将该方案投入实际的矿车机器生产，第一批出厂的200台运行效果很好，这批机器机动灵活，不受卸车地点的限制，有效减少了物料卸载的时间，为企业创造巨大的社会效益和经济效益。

4 结束语

我国国民经济快速的发展与科学技术的进步推动了工程领域尤其是机械制造技术的变革。机械零部件设计是具有很强创造性的设计活动，直接决定着其机械设计的性能与效果。随着计算机辅助设计发展，机械零件设计过程的难度降低，而面对日益加速技术变革，我国机械设计师需要对机械零部件强调创新设计，使我国的机械设计面向现代化、国际化，充分满足经济发展效益与社会效益。因此设计师需充分发挥自身创造能力，基于科学的设计理论与方法研发出最实用、最科学的机械科技成果，设计出满足社会需要的机械零部件，推动我国机械零部件的创新设计，为机械行业的创新与发展奠定基础。

参考文献

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