基于机械结构优化设计应用与趋势研究

戴娇 金瑞 茆华军

摘  要：我国经济建设的快速发展，人们生活水平的提高，使得我国提前进入现代化发展阶段。随着我国利用现代科学技术信息处理技术的飞速进步与发展，全球世界范围内的产品市场竞争也越来越激烈，产品的技术品种不断更新换代变化速度不断加快，其结构复杂程度不断得到提高。生产正在逐渐以小批量、多生产品种的专业生产经营模式逐渐取代以前单一或多个生产品种的大批量生产。在这样一种产品采用的是小批量规模生产的销售方式下，必须尽量地缩短相关产品的设计制造生产周期，降低相关产品的销售价格和生产成本，才能真正进一步提高其所在市场上的竞争力和所需要占有的份比。

关键词：机械结构;优化设计;应用与趋势

引言：时代的进步，科技的发展加速我国各行业的发展进程，推动我国整体经济建设的发展步伐。随着我国现代化程度不断提高、人工成本不断增加，机器代人成为一种发展趋势。设备若想稳定运行离不开高质量的维护，维护意味着人工和物料成本的投入。因此，机械设计人员在设计的过程中，不仅要能够实现所需功能，还得考虑设计的设备，在后期的维护成本能够最低。

一、齿轮设计

在各类机械产品结构组成中，齿轮是重要的构成要素，也是目前机械设计制造活动组织开展要重点研究的部分。在过去传统化的设计制造模式运用中，存有齿轮设计成果不理想、参数设定不规范等现状。当前，通过仿真技术应用展开齿轮设计，相关设计人员能规范化选取相应的断面齿形，在此基础上构建相应的仿真模型。还能对各类系统数值进行调整优化，这样便于对仿真模型展开有效修改，实现仿真结果持续性输出。再通过传动仿真试验操作开展，能更直观立体地展示出齿轮设计过程、设计成效。通过此项技术运用，便于对各项设计参数展开全面预算，确定最优数值。比如，在圆弧针齿行星设计中，通过此项技术应用，能有效判定正交面齿轮传动接触点对应的模数，分析齿轮比相关参数值，促使设计成效有效提升。

二、优化设计机械系统结构动态

优化机械设计产品的整体动态控制性能将严重地直接影响机械设计的实际使用寿命与劳动强度，实现最终需要优化机械设计产品结构的一个根本途径就是还需要不断提高经过优化后的机械产品结构的整体动态控制性能。分析这些结构的后期动态应用性能虽然往往属于一个复杂的研究过程，特别是需要引起注意，尤其是对于一些性能比较大型的原始结构而言，但是，在研究分析这些结构动态性能结构的过程同时也往往会力求使其性能具有一定的应用价值，以便于全面地分析搜集与其性能相关的原始结构材料，影响并达到该类结构产品后期技术研发和生产应用的实际效果。

三、软接触磨损件表面采用陶瓷材料能够延长耐磨周期

设备实际使用过程部分零件会直接与原材料产生摩擦（滑动摩擦），比如分线板，过线孔等工作时一直会与线状原材料（简称线材）之间产生摩擦。虽然，分线板采用金属材料制作，而线材为塑料。线材硬度远远小于分线板的硬度，但是日积月累的情况下，分线板还是会出现磨损。而磨损就意味着需要进行更换，严重的会导致线材与磨损的凹痕卡死造成的质量事故。其实硬度和韧性之间一直都站在一个“对立面”，要求高硬度意味着要牺牲其韧性，反之亦然。通过反复试验综合考量成本的基础上，分线板主体部分采用铝合金加工，然后在其过线孔处镶嵌99陶瓷孔，成为最优方案。通过方案处理后，分线板这一配件的耐磨性将极大的提升，瓷孔使用2年基本上都看不到磨损痕迹。即使出现磨损，也只需要有针对性的对单个陶瓷孔进行更换。

四、提高零件加工精度

我国在加工工艺方面还存在较多的不足，因此，可以引进国外的创新型的加工工艺方法不断提高零件的加工精确度，例如：引进精细加工、微细加工、纳米加工、激光加工等。除此之外，提高工艺流程中相关人员的操作技术，在具体的操作过程中重视细节，不断改进传统的加工方式，使损耗降低，不断提高相关工作人员的基本素养，在具体的操作过程中能够严格按照说明进行操作，降低设备的损耗，使零件精度不断提高，产品质量得到提高。

五、仿人机械臂的设计

由于机械臂灵活性能好，在各个领域中得到了广泛的应用，随着计算机科学技术与人工智能的发展，机械臂的各方面性能得到了进一步的提升.仿人机械臂是以人臂为参照，与人臂具有较高的相似度，其运动性能更加优越，是当前机器人领域的研究热点.对自由度的仿人机械臂同步控制进行了研究，提高机械臂的控制精度.构建了仿人双机械臂的协同模型，并对其运动规划进行了研究，使其能高效且无碰撞地完成相关任务.基于人体工程学分析了仿人机械臂的构型.提出了一种自寻优方法对7R仿人机械臂的逆运动学进行了优化.

六、数控技术提升了生产精确性

数控技术的广泛应用，不但给当代我国传统机械制造业及其发展模式带来了一场革命性的工业变化，且机械制造也的生产精准性也大大提高，设计和生产推出的设备产品，能够在较大程度上充分满足现代社会经济的发展需求，是我国传统机械制造业发展成为我国现代机械工业化的一个重要象征，生产设备自动化水平也得到了大幅度的提高，数控设备产品更加人性化、高效化，大大节省了加工和生产时间，优化生产的人力资源。因此，在一定程度上，要繼续致力于科学研究，引进、开发和应用高效的数控技术，继续大力支持数控技术的研发和自主创新，支持数控制造设备的研发和应用，实现中国数控装备制造业经济持续健康快速发展，提高当前阶段我国数控工业在技术创新发展中的综合技术实力、产业化创新发展能力水平和促进装备数控制造业的海内国际化和市场核心竞争力。

七、结语

在当代的社会，机械设计和技术的关系影响整个机械和装备制造业的生存和发展，因此，这一问题值得进行深入的研究，发现它的发展目标和现状，并且对它的发展趋势进行推测，从而正确地把握良好的机械设计和技术的未来发展。

参考文献：

[1]段兰兰，谌玮.校企协同共建机械设计与制造专业人才培养模式的研究与实践[J].科学家，2016（11）.

[2]杨帅，焦禹萃.机械工程学科的研究现状及进展[J].科技资讯，2014（28）.

[3]刘树春，张敬佩，李初晔.机械产品设计的结构优化技术应用[J].机械设计与制造，2011，（8）.

[4]房灿.机械结构优化设计应用与趋势研究[J].科技创新与应用，2016（18）：137.