浅谈机械零部件设计的新思路

浅谈机械零部件设计的新思路

张猛

张猛

博智林机器人有限公司

摘要：机械零部件的设计是为能够完成人类所期望目标的工作而进行的，设计人员根据自身经过长期时间所积累的经验作为基础，并结合数学及力学的建模和试验等多方面，所形成的公式图表等作为依据和标准，从而对此进行设计。在针对机械零部件的传统设计中存在很多的局限性，已无法满足当前社会发展的需求，因此，本文对机械零部件设计的新思路展开了探究。

关键词：机械零部件；设计；新思路

1、传统机械零部件设计的局限性

传统模式下的机械零部件设工作计在实施运用中出现了各个方面的问题，这些问题的产生，大多都是由机械零部件的传统设计方式中所存在的局限性导致的。传统的设计模式在长期运用中，没有得到重视和发展，虽然在大多数情况下，仍然是常用且有效地设计方面，但存在着很多方面局限性。在进行方案的事先设计时，设计者凭借自身的设计经验，通过简单的计算和比对后，以收敛思维的方式，很快就确定了设计方案，这种方案的设计不够充分，且没有系统性，对创新思维的强调程度不够，因此，很难得到最适合需求的设计方案。在进行机械零部件的设计时，根据简单画的力学模型或经验公式，仅仅只对重要的零部件进行设计运算，而对其他零部件采取类比设计，会造成实际施工情况与需求不符，造成一定的失误与问题。传统的设计模式过于注重所设计出的产品自身功能性，往往会忽视人与机械间的关系。此外，传统的设计通常采用的是手工运算和绘图，会产生一定程度的偏差，导致施工工期增加，工作效率低。

2、创新思维机械零部件的设计思想

机械零部件设计工作的本质就是进行创造与革新。在现代发展的情势下，对于机械零部件设的计强调的是创新，这就要求在进行设计时，设计者要充分发挥自身的创造力，并积极引用最新型的科技设备，在现代化的设计理论指导下，设计出更具有生命力的产品。

2.1运用创造思维

设计者自身的创造力包括有观察能力、记忆能力、想象能力、思维能力等多个方面的综合表现。其中，想象能力和思维能力是创造力的核心内容，它能够将设计者所看到听到的信息进行收集后加工并变换，是整个创造活动的关键。

2.2运用发散思维

发散思维是要以需解决的问题作为中心，并能够从不同的方向、不同的角度来进行对问题的多层次考虑，从而得出多种答案的一种思维方式。例如，如果提出"将两零部件联结在一起"的问题，一般情况下，方法通常有对螺纹进行联结、焊接、胶接、等，但如果运用发散思维进行思考，就会考虑到可以通过利用电磁力、摩擦力、压差或真空、冷冻等方法来解决。

2.3运用创新思维

创新思维是整个思维活动中最为高层的活动，人的大脑在外界的信息激励之下，会将各种信息进行重新地排列并集成，从而产生新的结果，这种思维活动的全过程就被称为创新思维。设计者在谨慎思考时，应该敢于打破常规的思维惯例，追求新的思维理念，并能够积极运用当前发展下新的方案、新结的构、新的材料、新的工艺技术等，不断进行创新。

3、针对机械零部件设计的新思路

3.1把握机械零部件设计的核心

机械零部件的设计工作是整个机械设计中必不可少的一部分，机械部件运作方案中的各种构件只有通过对零部件的设计，才能够得到可以用于加工零部件的工作图及装配图，同时，它也是机械总体设计的基础工作。机械零部件的设计内容主要包括有：根据运作方案的设计的要求，明确各个零部件的工作需求、性能、参数等，通过比对，对零部件自身的结构、材料、精度等进行分析，并计算出各个零部件自身的工作效能，通过绘图的方式，得出零部件的装配图。机械零部件的设计应满足当前社会发展的需要，并且，在工作能力方面，所设计的机械零部件需要具备一定的使用强度、且使用寿命周期较长，并具有耐磨性和耐热性等，以此能够保障设计后的机械运作安全稳定。此外，还需要在工艺技术上要求具备良好的工艺性，并便于日后对机械部件的维修养护工作。在经济上，设计还需控制合理的生产成本，尽最大程度促进企业自身的经济效益发展。

3.2严格计算机械零部件的失效形式

机械零部件会因为各种影响因素导致其不能够正常运转而失效，失效的主要表现形式包括有表面断裂、点蚀、塑性发生变形、形变、过热和过度磨损等多个方面。为了能够保证零部件可以正常稳定地运行，在进行机械零部件的设计时，就需要重视起对零部件的失效分析，实现对失效的可能性进行预判，并针对可能存在的问题采取相应措施来解决，其中，包括有理论性的计算，通过依据的条件进行计算的工作成为计算准则，一般情况下，常用的计算准则首先包括有强度的准则。强度是指机械的零部件在发生断裂、形变、以及损坏后所失效的能力，其次是刚度准则，刚度是指机械的零部件超过载荷的情况下，对弹性变形抵抗的能力。其三是振动相关的稳定性准则，对于一些运转速度高或是刚度较小的机械，在工作运转时，应考虑到避免共振产生。其四是耐热性准则，机械的零部件处在高温的情况下运转时，由于机械会过度受热，直接会造成机械中的润滑油效果失效、出现氧化、受热变形、硬度降低等各种问题，使得机械零部件精准度降低甚至失效。最后是耐磨性准则，耐磨性是指机械零部件发生相互的接触之后，部件的工作表面能够抵抗磨损的能力。

3.3正确选择机械零部件表面粗糙度

机械零部件表面的粗糙程度能够直接反映出零部件表面微观形状的偏差数值，是进行针对零部件表面的质量问题检验的主要依据。对于机械零部件的选择是否合理，将会直接关系到产品自身的质量水平。对机械零部件表面粗糙程度的选择方法主要包括有计算法、试验法和类比法这三种。在进行对机械零部件的设计工作时，应用最为普遍和广泛的方法是类比法，类比法具有简单且迅速的特点，但在应用类比法时，需要参考充足的知识材料。一般情况下，机械零部件在对尺寸公差方面所要求的数值越小，机械零部件的表面粗糙程度的数值也就越小，但两者之间不存在固定的公式关系。并且，在实际施工过程中，对于不同类型的机器而言，机械零部件在相同尺寸公差的条件下，针对表面粗糙程度的要求也是不同的。由此可以看出，在进行机械零部件设计与制造过程中，针对不同类型的机器而言，机械零部件之间的配合稳定性和互换性的要求是不同的。在进行机械零部件的设计工作中，对部件表面粗糙程度的选择还是要根据实际情况来进行，通过对部件功能和经济性的合理比对，才能选择出最为合适的零部件。

4、结语

如果在将来所发展的机械零部件设计领域中能够及时抛弃传统思维、传统的旧方法，并可以很好地运用类比、发散和逆向等创新思维，以及计算机的相关辅助，通过对多个学科的相互学习与结合，引进现代创新的设计方法，并能够在针对试验计算过程过于复杂、设计工作繁琐、工作量较大等问题方面更换思维观念，并不断巩固自身的基础能力，丰富思维与想象力，相信在机械零部件的设计领域将会取得更好的发展成绩。

参考文献

[1]赵烨菊.机械零部件设计的创新理念关键要点[J].山东工业技术,2019(03):20.

[2]宫立忠.机械零部件设计的新思路[J].科学技术创新,2018(16):195-196.

[3]张以良,张以理.机械零部件设计的新构思探索[J].南方农机,2018,49(06):42.