机械零部件设计创新理念关键思路分析

2021-11-27李雪谊

农机使用与维修 2021年9期

李雪谊

(山西工程职业学院，太原 030009)

1 机械零部件设计现状分析

机械零部件在以往设计中有很多不足，主要体现在对机械零部件设计方面有很大的局限性，设计中的局限性最终都会体现在零部件使用过程中，这些都会导致在机械零部件制造行业上的缺陷。机械零部件在设计与制造方面缺少科学完整的设计方案，导致设计出来的零部件在使用中会出现破损和断裂的现象，生产制造不够科学就会阻碍我国机械零部件行业的发展。同时我国机械零部件在设计方面传统、单一，设计出来的零部件只能对应一种型号使用，无法做到灵活多变，这样在使用中就需要分别设计不同型号的机械零部件，但是这些不同型号的零部件在设计完成后，通常只能够使用一次，造成很严重的浪费。针对传统机械零部件中产生的局限性问题，我国机械零部件行业发展创新是当下最为重要的事情。

目前，我国的机械零部件设计主要是在原有机械零部件设计基础上进行再制造，另一个制造方法就是通过力学、物理学或者一些实验数据来对其进行制造。这是现阶段我国在机械零部件制造上面最为常见的两种制造方法，虽然这两种方法制造出大量机械零部件，但是在真正投入使用中经常会出现各种各样的问题，比如在使用中磨损比较严重，有的零部件甚至在使用中很容易发生断裂的情况，这种方式设计出来的零部件无法达到机械制造业的合格标准[1]。另外单一的设计模式和使用过程中的单一作用，一旦出现高难度机械设计的作业，传统机械零部件设计制造将很难完成这部分作业。

2 机械零部件设计核心思想创新

2.1 充分运用创造理念

传统机械零部件在设计中有很多制约因素，比如试验计算过程比较复杂，设计工作繁琐，并且机械零部件设计工作量大，这些问题一定程度上都限制了机械零部件设计。想要切实解决这一问题，首先就要进行创新，运用创造理念，对机械零部件进行创新。机械零部件的创新设计，体现了设计人员的个人能力以及设计理念，它是设计人员的想象力、思维能力、创新理念等方面的综合展现。创造理念是推动社会前进、促进科技进步的主要动力，最关键是想象力和思维能力，作为创造能力的关键，思维能力和想象力是将自己从外部获取的信息和记忆进行深加工，从而设计符合当下的新产品。需要注意的是，在创造设计过程中，设计人员如果把设计工作只是作为必须要完成的任务，设计出来的产品并不一定会适用于当下的生产要求，对于机械零部件创新设计，一定要有一种强烈的创新欲望，才能够创新设计方法，不断开发创造力[2]。

2.2 发散思维理念

在零部件设计过程中，要跳出常规思维方式，运用发散思维理念，使自己思维不局限于一个模式，从多角度、多方面去探索和解决问题。设计一个零部件，要提出不同解决问题的方案，再从这些方案中选择最佳的设计。在机械零部件设计中，想要实现两个零部件联结在一起，一般来说常见方法就是将这两种零部件进行焊接、铆接或者螺栓连接。这些常规方法很难对零部件进行创新设计，但是在发散思维下，就可以设计出利用摩擦力、电磁力、抽真空和冷冻这些创新的制造方式，发散思维理念可以帮助设计人员在机械零部件设计中创造出更好的设计方法。发散思维在对零部件技术创新和方案设计上有着非常重要的作用和意义。

2.3 创新思维理念

在对机械零部件创新设计中，创新思维是基础。人的大脑在感受到外界对其刺激后，会将各类所感知到的信息进行重新整合，并产生新结果，这个过程就是思维创新。机械零部件设计过程可以将其看成是思维创新过程，在这一创新设计中，要打破以往传统零部件设计的束缚，寻找新功能原理，设计新技术方案，从结构方式、材料选取和工艺设计等方面去进行突破和创新设计制造。

2.4 严格规范设计制造

在机械制造行业中，机械零部件设计的发展对于整个行业的发展起着决定性作用，这就要求在对机械零部件设计上要有一个执行标准。一个机械产品是由不同零部件进行组装的，这其中只要有一个零部件出现问题，那么整个机械产品都会受到影响，导致产品在使用中出现故障，严重的会导致事故危及到工作人员的人身安全。在机械零部件设计制造中要有制造工艺规范标准，生产人员要严格按照制造标准去执行，在机械零部件生产设计中一定要做到认真仔细，对于任何一个细小的零部件加工都要一丝不苟。零部件选材要从硬度、密度、导热性等方面综合考虑，根据材质属性在使用过程中可能出现的情况以及造成的影响都要做好充分考虑。另外就是从制造工艺上，零部件的参数、性能一定要符合国家标准，只有按照国家标准去执行，设计制造出来的机械零部件质量才能符合要求。在设计完成后还要进行质检，只有通过质检的零部件才能够投入使用[3]。在生产制作上面，不能因为成本和经费问题降低对零部件的制造要求。

3 对机械零部件进行科学设计

3.1 机械零部件设计主要内容

作为机械设计的关键部分和基础，机械零部件在机械总体设计中是非常重要的，在一个机械设备中，其结构和运动功能都是通过机械零部件的设计和加工制造，并将其和其他零部件进行组合才得以实现机械设备的设计功能。按照机械设备方案和总体设计要求，确定零部件的性能与参数，对零部件进行失效分析和工作能力计算，绘制出零部件图纸。在机械设备中，零部件在强度、硬度、耐热性、振动稳定性、精度、装配工艺性等方面都应该符合设计要求，同时还要满足噪声控制、防腐性能和环保要求。

3.2 分析机械零部件的失效形式

机械零部件的失效形式有断裂、变形、过热和磨损，如果零部件出现问题，都会导致机械设备不能正常运行和工作。所以在设计过程中，要对零部件失效形式事先进行分析，以便在出现问题后可以及时采取有效应对措施。普遍计算准则为强度准则、刚度准则、振动稳定性准则、耐热性准则、耐磨性准则。强度准则是机械零部件在抵抗外部产生断裂、表面损坏和变形的失效能力。刚度准则是零部件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。振动稳定性准则是在高速运动中，或者出现刚度较小的机械情况下，避免工作时产生共振。耐热性准则是在考虑到零部件在温度过高时，要对其进行合理设计以及选择耐热材料，同时在有需要的情况下要采取降温措施。耐磨性准则就是在零部件工作时，两种或两种以上零部件在工作期间产生接触后表面抵抗磨损的能力。