機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)精選(九篇)

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第1篇：機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：機(jī)械產(chǎn)品；方案設(shè)計(jì)方法；發(fā)展趨勢(shì)

引　言

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品功能要求的日益增多，復(fù)雜性增加，壽命期縮短，更新?lián)Q代速度加快。然而，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，尤其是機(jī)械產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)手段，則顯得力不從心，跟不上時(shí)展的需要。目前，計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的設(shè)計(jì)繪圖、設(shè)計(jì)計(jì)算、加工制造、生產(chǎn)規(guī)劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見成效，而產(chǎn)品開發(fā)初期方案的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)的需要。為此，作者在閱讀了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，概括總結(jié)了國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)采用的方法，并討論了各種方法之間的有機(jī)聯(lián)系和機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的 發(fā)展趨勢(shì)。

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)所用方法的主要特征，可以將方案的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法概括為下述四大類型。

1、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：將設(shè)計(jì)看成由若干個(gè)設(shè)計(jì)要素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性，各個(gè)要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想于70年代由德國(guó)學(xué)者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，制訂了設(shè)計(jì)的一般模式，倡導(dǎo)設(shè)計(jì)工作應(yīng)具備條理性。德國(guó)工程師協(xié)會(huì)在這一設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上，制訂出標(biāo)準(zhǔn)VDI2221“技術(shù)系統(tǒng)和產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)方法。

制定的機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)進(jìn)程模式，基本上沿用了德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)VDI2221的設(shè)計(jì)方式。除此之外，我國(guó)許多設(shè)計(jì)學(xué)者在進(jìn)行產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)時(shí)還借鑒和引用了其他發(fā)達(dá)國(guó)家的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想，其中具有代表性的是：

(1)將用戶需求作為產(chǎn)品功能特征構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎(chǔ)，從產(chǎn)品開發(fā)的宏觀過程出發(fā)，利用質(zhì)量功能布置方法，系統(tǒng)地將用戶需求信息合理而有效地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品開發(fā)各階段的技術(shù)目標(biāo)和作業(yè)控制規(guī)程的方法。

(2)將產(chǎn)品看作有機(jī)體層次上的生命系統(tǒng)，并借助于生命系統(tǒng)理論，把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程劃分成功能需求層次、實(shí)現(xiàn)功能要求的概念層次和產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)層次。同時(shí)采用了生命系統(tǒng)圖符抽象地表達(dá)產(chǎn)品的功能要求，形成產(chǎn)品功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

(3)將機(jī)械設(shè)計(jì)中系統(tǒng)科學(xué)的應(yīng)用歸納為兩個(gè)基本問題：一是把要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品作為一個(gè)系統(tǒng)處理，最佳地確定其組成部分(單元)及其相互關(guān)系；二是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程看成一個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，正確、合理地確定設(shè)計(jì)中各個(gè)方面的工作和各個(gè)不同的設(shè)計(jì)階段 。

由于每個(gè)設(shè)計(jì)者研究問題的角度以及考慮問題的側(cè)重點(diǎn)不同，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法。

1.1　設(shè)計(jì)元素法

用五個(gè)設(shè)計(jì)元素(功能、效應(yīng)、效應(yīng)載體、形狀元素和表面參數(shù))描述“產(chǎn)品解”，認(rèn)為一個(gè)產(chǎn)品的五個(gè)設(shè)計(jì)元素值確定之后，產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。我國(guó)亦有設(shè)計(jì)學(xué)者采用了類似方法描述產(chǎn)品的原理解。

1.2　圖形建模法

研制的“設(shè)計(jì)分析和引導(dǎo)系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的抽象信息，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接 。

將設(shè)計(jì)劃分成輔助方法和信息交換兩個(gè)方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號(hào)、具有內(nèi)容豐富的語義模型結(jié)構(gòu)、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實(shí)現(xiàn)關(guān)系間的任意結(jié)合等特點(diǎn)，將設(shè)計(jì)方法解與信息技術(shù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過程中不同抽象層間信息關(guān)系的圖形化建模。

文獻(xiàn)［11］將語義設(shè)計(jì)網(wǎng)作為設(shè)計(jì)工具，在其開發(fā)的活性語義設(shè)計(jì)網(wǎng)ASK中，采用結(jié)點(diǎn)和線條組成的網(wǎng)絡(luò)描述設(shè)計(jì)，結(jié)點(diǎn)表示元件化的單元(如設(shè)計(jì)任務(wù)、功能、構(gòu)件或加工設(shè)備等)，線條用以調(diào)整和定義結(jié)點(diǎn)間不同的語義關(guān)系，由此為設(shè)計(jì)過程中的所有活動(dòng)和結(jié)果預(yù)先建立模型，使早期設(shè)計(jì)要求的定義到每一個(gè)結(jié)構(gòu)的具體描述均可由關(guān)系間的定義表達(dá)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過程由抽象到具體的飛躍。

1.3　“構(gòu)思”—“設(shè)計(jì)”法

將產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)分成“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”兩個(gè)階段?！皹?gòu)思”階段的任務(wù)是尋求、選擇和組合滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解?！霸O(shè)計(jì)”階段的工作則是具體實(shí)現(xiàn)構(gòu)思階段的原理解。

將方案的“構(gòu)思”具體描述為：根據(jù)合適的功能結(jié)構(gòu)，尋求滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。即功能結(jié)構(gòu)中的分功能由“結(jié)構(gòu)元素”實(shí)現(xiàn)，并將“結(jié)構(gòu)元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖)。方案的“設(shè)計(jì)”是根據(jù)功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”，再定量地描述所有“結(jié)構(gòu)元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結(jié)構(gòu)示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設(shè)計(jì)單元(GE)”、“結(jié)構(gòu)元素(KE)”、“功能結(jié)構(gòu)元素(FKE)”、“聯(lián)接結(jié)構(gòu)元素(VKE)”、“結(jié)構(gòu)零件(KT)”、“結(jié)構(gòu)元素零件(KET)”等概念，以及描述結(jié)構(gòu)元素尺寸、位置和傳動(dòng)參數(shù)間相互關(guān)系的若干種簡(jiǎn)圖，把設(shè)計(jì)專家憑直覺設(shè)計(jì)的方法做了形式化的描述，形成了有效地應(yīng)用現(xiàn)有知識(shí)的方法，并將其應(yīng)用于“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”階段。

從設(shè)計(jì)方法學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，將明確了設(shè)計(jì)任務(wù)后的設(shè)計(jì)工作分為三步：1) 獲取功能和功能結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱為“功能”)；2) 尋找效應(yīng)(簡(jiǎn)稱為“效應(yīng)”)；3) 尋找結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱為“構(gòu)形規(guī)則”)。并用下述四種策略描述機(jī)械產(chǎn)品構(gòu)思階段的工作流程：策略1：分別考慮“功能”、“效應(yīng)”和“構(gòu)形規(guī)則”。因此，可以在各個(gè)工作步驟中分別創(chuàng)建變型方案，由此產(chǎn)生廣泛的原理解譜。策略2：“效應(yīng)”與“構(gòu)形規(guī)則”(包括設(shè)計(jì)者創(chuàng)建的規(guī)則)關(guān)聯(lián)，單獨(dú)考慮功能(通常與設(shè)計(jì)任務(wù)相關(guān))。此時(shí)，辨別典型的構(gòu)形規(guī)則及其所屬效應(yīng)需要有豐富的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生的方案譜遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于策略1的方案譜。策略3：“功能”、“效應(yīng)”、“構(gòu)形規(guī)則”三者密切相關(guān)。適用于功能、效應(yīng)和構(gòu)形規(guī)則間沒有選擇余地、具有特殊要求的領(lǐng)域，如超小型機(jī)械、特大型機(jī)械、價(jià)值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4：針對(duì)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)化求解。該策略從已有的零件出發(fā)，通過零件間不同的排序和連接，獲得預(yù)期功能 。

1.4　矩陣設(shè)計(jì)法

在方案設(shè)計(jì)過程中采用“要求—功能”邏輯樹(“與或”樹)描述要求、功能之間的相互關(guān)系，得到滿足要求的功能設(shè)計(jì)解集，形成不同的設(shè)計(jì)方案。再根據(jù)“要求—功能”邏輯樹建立“要求—功能”關(guān)聯(lián)矩陣，以描述滿足要求所需功能之間的復(fù)雜關(guān)系，表示出要求與功能間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

Kotaetal將矩陣作為機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，把機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)空間分解為功能子空間，每個(gè)子空間只表示方案設(shè)計(jì)的一個(gè)模塊，在抽象階段的高層，每個(gè)設(shè)計(jì)模塊用運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換矩陣和一個(gè)可進(jìn)行操作的約束矢量表示；在抽象階段的低層，每個(gè)設(shè)計(jì)模塊被表示為參數(shù)矩陣和一個(gè)運(yùn)動(dòng)方程。

1.5　鍵合圖法

將組成系統(tǒng)元件的功能分成產(chǎn)生能量、消耗能量、轉(zhuǎn)變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達(dá)元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的自動(dòng)生成和功能結(jié)構(gòu)與鍵合圖之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，尋求由鍵合圖產(chǎn)生多個(gè)設(shè)計(jì)方案的方 法。

2、結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法

從規(guī)劃產(chǎn)品的角度提出：定義設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)以功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，引用已有的產(chǎn)品解(如通用零件部件等)描述設(shè)計(jì)任務(wù)，即分解任務(wù)時(shí)就考慮每個(gè)分任務(wù)是否存在對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品解，這樣，能夠在產(chǎn)品規(guī)劃階段就消除設(shè)計(jì)任務(wù)中可能存在的矛盾，早期預(yù)測(cè)生產(chǎn)能力、費(fèi)用，以及開發(fā)設(shè)計(jì)過程中計(jì)劃的可調(diào)整性，由此提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)的可靠性，同時(shí)也降低新產(chǎn)品的成本。Feldmann將描述設(shè)計(jì)任務(wù)的功能化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分為四層，(1)產(chǎn)品(2)功能組成(3)主要功能組件(4)功能元件。并采用面向應(yīng)用的結(jié)構(gòu)化特征目錄，對(duì)功能元件進(jìn)行更為具體的定性和定量描述。同時(shí)研制出適合于產(chǎn)品開發(fā)早期和設(shè)計(jì)初期使用的工具軟件STRAT。

認(rèn)為專用機(jī)械中多數(shù)功能可以采用已有的產(chǎn)品解，而具有新型解的專用功能只是少數(shù)，因此，在專用機(jī)械設(shè)計(jì)中采用功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對(duì)于評(píng)價(jià)專用機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造風(fēng) 險(xiǎn)十分有利。

提倡在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個(gè)或幾個(gè)模塊化的基本結(jié)構(gòu)，通過選擇和組合這些模塊化基本結(jié)構(gòu)組建成不同的產(chǎn)品。這些基本結(jié)構(gòu)可以是零件、部件，甚至是一個(gè)系統(tǒng)。理想的模塊化基本結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有標(biāo)準(zhǔn)化的接口(聯(lián)接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經(jīng)濟(jì)化，具有互換性、相容性和相關(guān)性。我國(guó)結(jié)合軟件構(gòu)件技術(shù)和CAD技術(shù)，將變形設(shè)計(jì)與組合設(shè)計(jì)相結(jié)合，根據(jù)分級(jí)模塊化原理，將加工中心機(jī)床由大到小分為產(chǎn)品級(jí)、部件級(jí)、組件級(jí)和元件級(jí)，并利用專家知識(shí)和CAD技術(shù)將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。

以設(shè)計(jì)為目錄作為選擇變異機(jī)械結(jié)構(gòu)的工具，提出將設(shè)計(jì)的解元素進(jìn)行完整的、結(jié)構(gòu)化的編排，形成解集設(shè)計(jì)目錄。并在解集設(shè)計(jì)目錄中列出評(píng)論每一個(gè)解的附加信息，非常有利于設(shè)計(jì)工程師選擇解元素。

根據(jù)機(jī)械零部件的聯(lián)接特征，將其歸納成四種類型：1)元件間直接定位，并具 有自調(diào)整性的部件；2) 結(jié)構(gòu)上具有共性的組合件；3)具有嵌套式結(jié)構(gòu)及嵌套式元件的聯(lián)接 ；4)具有模塊化結(jié)構(gòu)和模塊化元件的聯(lián)接。并采用準(zhǔn)符號(hào)表示典型元件和元件間的連接規(guī)則，由此實(shí)現(xiàn)元件間聯(lián)接的算法化和概念的可視化。

在進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)中，用“功能建立”模塊對(duì)功能進(jìn)行分解，并規(guī)定功能分解的最佳“粒化”程度是功能與機(jī)構(gòu)型式的一一對(duì)應(yīng)?！敖Y(jié)構(gòu)建立”模塊則作為功能解的選擇對(duì)象以便于實(shí)現(xiàn)映射算法。

3、基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法

基于產(chǎn)品特征知識(shí)設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，建立相應(yīng)的知識(shí)庫及推理機(jī)，再利用已存儲(chǔ)的領(lǐng)域知識(shí)和建立的推理機(jī)制實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。

機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推量和決策，完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實(shí)現(xiàn)這一階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，必須研究知識(shí)的自動(dòng)獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。為此，國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者針對(duì)機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)知識(shí)的自動(dòng)化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。

3.1　編碼法

根據(jù)“運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換”功能(簡(jiǎn)稱功能元)將機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類，并利用代碼描述功能元和機(jī)構(gòu)類別，由此建立起“機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)”知識(shí)庫。在此基礎(chǔ)上，將二元邏輯推理與模糊綜合評(píng)判原理相結(jié)合，建立了該“專家系統(tǒng)”的推理機(jī)制，并用于四工位專用機(jī)床的方案設(shè)計(jì)中。

利用生物進(jìn)化理論，通過自然選擇和有性繁殖使生物體得以演化的原理，在機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)圖論方法將機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)表達(dá)為拓?fù)鋱D，再通過編碼技術(shù)，把機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和性能轉(zhuǎn)化為個(gè)體染色體的二進(jìn)制數(shù)串，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求編制適應(yīng)值，運(yùn)用生物進(jìn)化理論控制繁殖機(jī)制，通過選擇、交叉、突然變異等手段，淘汰適應(yīng)值低的不適應(yīng)個(gè)體，以極快的進(jìn)化過程得到適應(yīng)性最優(yōu)的個(gè)體，即最符合設(shè)計(jì)要求的機(jī)構(gòu)方案。

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3.2　知識(shí)的混合型表達(dá)法

針對(duì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，采用混合型的知識(shí)表達(dá)方式描述設(shè)計(jì)中的各類知識(shí)尤為適合，這一點(diǎn)已得到我國(guó)許多設(shè)計(jì)學(xué)者的共識(shí)。

在研制復(fù)雜產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)智能決策支持系統(tǒng)DMDSS中，將規(guī)則、框架、過程和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等知識(shí)表示方法有機(jī)地結(jié)合在一起，以適應(yīng)設(shè)計(jì)中不同類型知識(shí)的描述。將多種單一的知識(shí)表達(dá)方法(規(guī)則、框架和過程)，按面向?qū)ο蟮木幊淘瓌t，用框架的槽表示對(duì)象的屬性，用規(guī)則表示對(duì)象的動(dòng)態(tài)特征，用過程表示知識(shí)的處理，組成一種混合型的知識(shí)表達(dá)型式，并成功地研制出“面向?qū)ο蟮臄?shù)控龍門銑床變速箱方案設(shè)計(jì)智能系統(tǒng)GBCDIS”和“變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)GBSDES”。

3.3　利用基于知識(shí)的開發(fā)工具

在聯(lián)軸器的CAD系統(tǒng)中，利用基于知識(shí)的開發(fā)工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向?qū)ο蟮姆椒?，?chuàng)建了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法數(shù)據(jù)庫，為設(shè)計(jì)者進(jìn)行聯(lián)軸器的方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了廣泛且可靠的設(shè)計(jì)方法譜。則利用NEXPERT描述直線導(dǎo)軌設(shè)計(jì)中需要基于知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)的內(nèi)容，由此尋求出基于知識(shí)的解，并開發(fā)出直線導(dǎo)軌設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)。

3.4　設(shè)計(jì)目錄法

構(gòu)造了“功能模塊”、“功能元解”和“機(jī)構(gòu)組”三級(jí)遞進(jìn)式設(shè)計(jì)目錄，并將這三級(jí)遞進(jìn)式設(shè)計(jì)目錄作為機(jī)械傳動(dòng)原理方案智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的知識(shí)庫和開發(fā)設(shè)計(jì)的輔助工具。

3.5　基于實(shí)例的方法

在研制設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)的知識(shí)庫中，采用基本謂詞描述設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)條件和選取的方案，用框架結(jié)構(gòu)描述“工程實(shí)例”和各種“概念實(shí)體”，通過基于實(shí)例的推理技術(shù)產(chǎn)生候選解來配匹產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。

4、智能化設(shè)計(jì)方法

智能化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：根據(jù)設(shè)計(jì)方法學(xué)理論，借助于三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以及多媒體、超媒體工具進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)、表達(dá)產(chǎn)品的構(gòu)思、描述 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。

在利用數(shù)學(xué)系統(tǒng)理論的同時(shí)，考慮了系統(tǒng)工程理論、產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)和系統(tǒng)開發(fā)方法學(xué)VDI2221，研制出適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期使用的多媒體開發(fā)系統(tǒng)軟件MUSE。

在進(jìn)行自動(dòng)取款機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，把產(chǎn)品的整個(gè)開發(fā)過程概括為“產(chǎn)品規(guī)劃”、“開發(fā)”和“生產(chǎn)規(guī)劃”三個(gè)階段，并且充分利用了現(xiàn)有的CAD尖端技術(shù)——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。1) 產(chǎn)品規(guī)劃—構(gòu)思產(chǎn)品。其任務(wù)是確定產(chǎn)品的外部特性，如色彩、形狀、表面質(zhì)量、人機(jī)工程等等，并將最初的設(shè)想用CAD立體模型表示出，建立能夠體現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品外形的簡(jiǎn)單模型，該模型可以在虛擬環(huán)境中建立，借助于數(shù)據(jù)帽和三維鼠標(biāo)，用戶還可在一定程度上參與到這一環(huán)境中，并且能夠迅速地生成不同的造型和色彩。立體模型是檢測(cè)外部形狀效果的依據(jù)，也是幾何圖形顯示設(shè)計(jì)變量的依據(jù)，同時(shí)還是開發(fā)過程中各類分析的基礎(chǔ)。 2) 開發(fā)—設(shè)計(jì)產(chǎn)品。該階段主要根據(jù)“系統(tǒng)合成”原理，在立體模型上配置和集成解元素，解元素根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)的不同有不同的含義：可以是基本元素，如螺栓、軸或輪轂聯(lián)接等；也可以是復(fù)合元素，如機(jī)、電、電子部件、控制技術(shù)或軟件組成的傳動(dòng)系統(tǒng)；還可以是要求、特性、形狀等等。將實(shí)現(xiàn)功能的關(guān)鍵性解元素配置到立體模型上之后，即可對(duì)產(chǎn)品的配置(設(shè)計(jì)模型中解元素間的關(guān)系)進(jìn)行分析，產(chǎn)品配置分析是綜合“產(chǎn)品規(guī)劃”和“開發(fā)”結(jié)果的重要手段。3) 生產(chǎn)規(guī)劃—加工和裝配產(chǎn)品。在這一階段中，主要論述了裝配過程中CAD技術(shù)的應(yīng)用，提出用計(jì)算機(jī)圖像顯示解元素在相應(yīng)位置的裝配過程，即通過虛擬裝配模型揭示造形和裝配間的關(guān)系，由此發(fā)現(xiàn)難點(diǎn)和問題，并找出解決問題的方法，并認(rèn)為將CAD技術(shù)綜合應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)的三個(gè)階段，可以使設(shè)計(jì)過程的綜合與分析在“產(chǎn)品規(guī)劃”、“開發(fā)”和“生產(chǎn)規(guī)劃”中連續(xù)地交替進(jìn)行。因此，可以較早地發(fā)現(xiàn)各個(gè)階段中存在的問題，使產(chǎn)品在開發(fā)進(jìn)程中不斷地細(xì)化和完善。

我國(guó)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)還處于剛剛起步階段。利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，重點(diǎn)研究了按時(shí)序合成的機(jī)構(gòu)組合方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)，并借助于具有高性能圖形和交換處理能力的OpenGL技術(shù)，在三維環(huán)境中從各個(gè)角度對(duì)專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)出的方案進(jìn)行觀察，如運(yùn)動(dòng)中機(jī)構(gòu)間的銜接狀況是否產(chǎn)生沖突等等。

將構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)模塊、產(chǎn)品整體構(gòu)造及其制造工藝和使用說明的擬訂(見圖1)稱之為快速成型技術(shù)。建議在產(chǎn)品開發(fā)過程中將快速成型技術(shù)、多媒體技術(shù)以及虛擬表達(dá)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(應(yīng)用于各個(gè)階段求解過程需要的場(chǎng)合)結(jié)合應(yīng)用。指出隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件的不斷完善，應(yīng)盡可能地將多媒體圖形處理技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)中，例如三維圖形(立體模型)代替裝配、拆卸和設(shè)計(jì)聯(lián)接件時(shí)所需的立體結(jié)構(gòu)想象力等等。

利用智能型CAD系統(tǒng)SIGRAPH-DESIGN作為開發(fā)平臺(tái)，將產(chǎn)品的開發(fā)過程分為概念設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)，并以變量設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)，建立了膠印機(jī)凸輪連桿機(jī)構(gòu)的概念模型。從文獻(xiàn)介紹的研究工作看，其概念模型是在確定了機(jī)構(gòu)型、數(shù)綜合的基礎(chǔ)上，借助于軟件SIGRAPH-DESIGN提供的變量設(shè)計(jì)功能，使原理圖隨著機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化而變化，并將概念模型的參數(shù)傳遞給下一級(jí)的裝配模型、零件設(shè)計(jì)。

5、各類設(shè)計(jì)方法評(píng)述及發(fā)展趨勢(shì)

綜上所述，系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法將設(shè)計(jì)任務(wù)由抽象到具體(由設(shè)計(jì)的任務(wù)要求到實(shí)現(xiàn)該任務(wù)的方案或結(jié)構(gòu))進(jìn)行層次劃分，擬定出每一層欲實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和方法，由淺入深、由抽象至具體地將各層有機(jī)地聯(lián)系在一起，使整個(gè)設(shè)計(jì)過程系統(tǒng)化，使設(shè)計(jì)有規(guī)律可循，有方法可依，易于設(shè)計(jì)過程的計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)。

結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法視具有某種功能的實(shí)現(xiàn)為一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊，通過結(jié)構(gòu)模塊的組合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。對(duì)于特定種類的機(jī)械產(chǎn)品，由于其組成部分的功能較為明確且相對(duì)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)模塊的劃分比較容易，因此，采用結(jié)構(gòu)模塊化方法進(jìn)行方案設(shè)計(jì)較為合適。由于實(shí)體與功能之間并非是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，一個(gè)實(shí)體通常可以實(shí)現(xiàn)若干種功能，一個(gè)功能往往又可通過若干種實(shí)體予以實(shí)現(xiàn)。因此，若將結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法用于一般意義的產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)模塊的劃分和選用都比較困難，而且要求設(shè)計(jì)人員具有相當(dāng)豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和廣博的多學(xué)科 領(lǐng)域知識(shí)。

機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)通常無法采用純數(shù)學(xué)演算的方法進(jìn)行，也難以用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行完整的描述，而需根據(jù)產(chǎn)品特征進(jìn)行形式化的描述，借助于設(shè)計(jì)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和決策。因此，欲實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)，必須解決計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和運(yùn)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)和專家設(shè)計(jì)決策等有關(guān)方面的問題，由此形成基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法。

目前，智能化設(shè)計(jì)方法主要是利用三維圖形軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，直觀性較好，開發(fā)初期用戶可以在一定程度上直接參與到設(shè)計(jì)中，但系統(tǒng)性較差，且零部件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、位置的合理確定，要求軟件具有較高的智能化程度，或者有豐富經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者參與。

值得一提的是：上述各種方法并不是完全孤立的，各類方法之間都存在一定程度上的聯(lián)系，如結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法中，劃分結(jié)構(gòu)模塊時(shí)就蘊(yùn)含有系統(tǒng)化思想，建立產(chǎn)品特征及設(shè)計(jì)方法知識(shí)庫和推理機(jī)時(shí)，通常也需運(yùn)用系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)模塊化方法，此外，基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)同時(shí)又是方案智能化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之一。在機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)中，視能夠?qū)崿F(xiàn)特定功能的通用零件、部件或常用機(jī)構(gòu)為結(jié)構(gòu)模塊，并將其應(yīng)用到系統(tǒng)化設(shè)計(jì)有關(guān)層次的具體設(shè)計(jì)中，即將結(jié)構(gòu)模塊化方法融于系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法中，不僅可以保證設(shè)計(jì)的規(guī)范化，而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過程，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)成本。

第2篇：機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)范文

引言

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，使產(chǎn)品功能的要求日益增多、復(fù)雜性增加、壽命期縮短、更新?lián)Q代速度加快。然而產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，尤其是機(jī)械產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)手段則顯得力不從心，跟不上時(shí)展的需求。在經(jīng)濟(jì)全球化的環(huán)境下，機(jī)械制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)質(zhì)上是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的競(jìng)爭(zhēng)。如何快速地進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)是提高制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的一個(gè)關(guān)鍵問題，進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法和應(yīng)用技術(shù)的研究是十分重要的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。

目前計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的設(shè)計(jì)繪圖、計(jì)算、加工制造、生產(chǎn)規(guī)劃已得到廣泛深入地研究，并初見成效，而產(chǎn)品開發(fā)初期方案的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)需要。為此本文概括總結(jié)了國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)采取的方法，并討論了各種方法間的有機(jī)聯(lián)系和機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的發(fā)展趨勢(shì)。

機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)方法概括為以下四大類型：

1.系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：將設(shè)計(jì)看成有若干設(shè)計(jì)要素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性，各個(gè)要素間存在著有機(jī)聯(lián)系，并具有層次性，所有要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。下面介紹一些具有代表性的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法。

1.1.設(shè)計(jì)元素法

用五個(gè)設(shè)計(jì)元素（功能、效應(yīng)、效應(yīng)載體、形狀元素和表面參數(shù)）描述“產(chǎn)品解”，認(rèn)為一個(gè)產(chǎn)品的五個(gè)設(shè)計(jì)元素值確定之后，產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。

1.2.圖形建模法

研制出設(shè)計(jì)分析和引導(dǎo)系統(tǒng)，用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的抽象信息，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系的圖形化建模，以及功能層之間的鏈接。

1.3.“構(gòu)思”一“設(shè)計(jì)”法

將產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)分為“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”兩個(gè)階段?！皹?gòu)思”階段的任務(wù)是尋求、選擇和組合滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。“設(shè)計(jì)”階段的工作則是具體實(shí)現(xiàn)構(gòu)思階段的原理解。

1.4.矩陣設(shè)計(jì)法

在方案設(shè)計(jì)過程中采用“要求一功能”邏輯樹描述要求與功能之間的相互關(guān)系，得到滿足要求的功能設(shè)計(jì)解集，形成不同的設(shè)計(jì)方案。再根據(jù)“要求一功能”邏輯樹建立“要求一功能”關(guān)聯(lián)矩陣，以描述滿足要求所需功能之間的復(fù)雜關(guān)系，表示出要求與功能間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

1.5.鍵合圖法

將組成系統(tǒng)元件的功能分成產(chǎn)生能量、消耗能量、轉(zhuǎn)變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達(dá)元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的自動(dòng)生成和功能結(jié)構(gòu)與鍵合圖之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，尋求由鍵合圖產(chǎn)生多個(gè)設(shè)計(jì)方案的方法。

2.結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法

從規(guī)劃產(chǎn)品的角度提出：定義設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)以功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，引用已有的產(chǎn)品解（如通用零部件等）描述設(shè)計(jì)任務(wù)，即分解任務(wù)時(shí)就考慮每個(gè)分任務(wù)是否存在對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品解。這樣能夠在產(chǎn)品規(guī)劃階段就消除設(shè)計(jì)任務(wù)中可能存在的矛盾，早期預(yù)測(cè)生產(chǎn)能力、費(fèi)用，以及開發(fā)設(shè)計(jì)過程中計(jì)劃的可調(diào)整。由此提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)的可靠性，同時(shí)降低新產(chǎn)品的成本。

3.基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法

基于產(chǎn)品特征知識(shí)設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，建立相應(yīng)的知識(shí)庫及推理機(jī)，再利用已儲(chǔ)存的領(lǐng)域知識(shí)和建立的推理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。

機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推量和決策，完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。想要實(shí)現(xiàn)這一階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，必須研究知識(shí)的自動(dòng)獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。

4.智能化設(shè)計(jì)方法

智能化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：根據(jù)設(shè)計(jì)方法學(xué)理論，借助于三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以及多媒體、超媒體工具進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)、表達(dá)產(chǎn)品的構(gòu)思、描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。

在進(jìn)行機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，把產(chǎn)品的整個(gè)開發(fā)過程概括為“產(chǎn)品規(guī)劃”、“開發(fā)”和“生產(chǎn)規(guī)劃”三個(gè)階段。

4.1.產(chǎn)品規(guī)劃一構(gòu)思產(chǎn)品。任務(wù)是確定產(chǎn)品的外部特征，如色彩、形狀、表面質(zhì)量、人機(jī)工程等，并將最初的設(shè)想用CAD立體模型表示出來，建立能夠體現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品外形的簡(jiǎn)單模型。立體模型是檢驗(yàn)外部形狀效果的依據(jù)，也是幾何圖形顯示設(shè)計(jì)變量的依據(jù)，同時(shí)還是開發(fā)過程中各類分析的基礎(chǔ)。

4.2.開發(fā)一設(shè)計(jì)產(chǎn)品。該階段主要依據(jù)“系統(tǒng)合成”原理，在立體模型上配置和集成解元素。將實(shí)現(xiàn)功能的關(guān)鍵性解元素配置到立體模型之后，即可對(duì)產(chǎn)品的配置進(jìn)行分析。

4.3.產(chǎn)品規(guī)劃一加工和裝配產(chǎn)品。該階段主要是裝配過程中CAD技術(shù)的應(yīng)用，提出用計(jì)算機(jī)圖形顯示解元素在相應(yīng)位置的裝配過程，即通過虛擬裝配模型揭示造型和裝配間的關(guān)系，由此發(fā)現(xiàn)難點(diǎn)和問題，并找出解決問題的方法

5.總結(jié)

值得一提的是，上述各種設(shè)計(jì)方法并不是完全孤立的，各種方法之間都存在一定程度上的聯(lián)系。如結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法中，劃分結(jié)構(gòu)模塊時(shí)就蘊(yùn)含有系統(tǒng)化思想；建立產(chǎn)品特征及設(shè)計(jì)方法知識(shí)庫和推理機(jī)時(shí)，通常也需運(yùn)用系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)模塊化方法；此外，基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)同時(shí)又是方案智能化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，使得異地協(xié)同設(shè)計(jì)與制造，以及從用戶對(duì)產(chǎn)品的功能需求一設(shè)計(jì)一加工一裝配一成品這一并行工程的實(shí)現(xiàn)成為可能。但是，達(dá)到這些目標(biāo)的重要前提條件之一，就是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)效果的三維可視化。為此，不僅三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件愈來愈多地應(yīng)用于產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及多媒體、超媒體工具也在產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)中初露鋒芒。

機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)正朝著計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)、智能化設(shè)計(jì)和滿足異地協(xié)同設(shè)計(jì)制造的需求方向邁進(jìn)。綜合運(yùn)用文中的四種類型設(shè)計(jì)方法是達(dá)到這一目標(biāo)的有效途徑。國(guó)外在這方面的研究已初見成效，我國(guó)的設(shè)計(jì)學(xué)者應(yīng)該意識(shí)到與國(guó)際交流合作的重要性，并采取積極的措施。

參考文獻(xiàn)：

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第3篇：機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)范文

一般而言，在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其主要就是對(duì)產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)、各部分的配置以及產(chǎn)品的外形進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般由于客戶對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的功能會(huì)有不同的要求，因此對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)也不盡相同。對(duì)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其根本要求就是要能設(shè)計(jì)出不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的產(chǎn)品，從而設(shè)計(jì)出新型的機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀[2]。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品功能以及結(jié)構(gòu)需求有了更高的要求，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也隨之提高，因此設(shè)計(jì)人員必須要滿足客戶的使用功能以及安裝，要能充分利用有限的空間，盡量將機(jī)械產(chǎn)品的功能進(jìn)行集中設(shè)計(jì)。如傳統(tǒng)的辦公室，其環(huán)境無法有效改善的原因就是不同類型的復(fù)印機(jī)、掃描設(shè)備以及打印機(jī)等，無法對(duì)文檔設(shè)備進(jìn)行一體化處理。為了滿足人們的需求，辦公廠家開始改進(jìn)和設(shè)計(jì)辦公機(jī)械設(shè)備，采用綜合和離散的創(chuàng)新思維模式，在有效保證產(chǎn)品的基本形狀和構(gòu)造的前提下，設(shè)計(jì)并制造出多功能一體機(jī)，將復(fù)印、掃描以及打印等文檔處理功能集中于一體，使辦公環(huán)境得到有效改善。

2機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)

對(duì)機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須要以客戶對(duì)產(chǎn)品功能的需求為依據(jù)，從機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的原理出發(fā)，構(gòu)思和設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品功能原理。運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，主要包括原動(dòng)機(jī)、執(zhí)行部件以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等設(shè)計(jì)，從而來有效滿足機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能的運(yùn)動(dòng)性能，其能有效解決機(jī)械產(chǎn)品在實(shí)際過程中存在的問題[3]。一般來說，機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的好壞對(duì)產(chǎn)品的使用性能、工藝、成本以及結(jié)構(gòu)等方面的能力有著直接的影響，運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)是對(duì)產(chǎn)品的社會(huì)效益、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)性、性能以及整體質(zhì)量的確定，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程使用過程以及后續(xù)產(chǎn)品制造的基礎(chǔ)就是運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)。就機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來說，可以采用不同的運(yùn)動(dòng)方案來實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的具體功能，當(dāng)然不同的功能需要不同的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，因此機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)工作的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)人員必須要從產(chǎn)品功能的實(shí)際需求進(jìn)行具體分析，充分利用創(chuàng)新思維，從而來優(yōu)化設(shè)計(jì)產(chǎn)品的活動(dòng)架構(gòu)，使產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)方案更具可行性。如對(duì)汽車前驅(qū)和后驅(qū)的運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般傳統(tǒng)的后驅(qū)運(yùn)動(dòng)方案由于存在動(dòng)力效率較低、牽引力不足、車內(nèi)空間小、安裝復(fù)雜、驅(qū)動(dòng)部件多以及較高的生產(chǎn)制造成本等問題，已經(jīng)無法適應(yīng)時(shí)展的需求。汽車生產(chǎn)廠商為了滿足人們對(duì)汽車機(jī)動(dòng)性以及舒適性的要求，不斷對(duì)汽車的運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，采用逆反和移植的創(chuàng)新思維方式，前置發(fā)動(dòng)機(jī)，促使汽車前輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸直接相連，從而驅(qū)動(dòng)汽車前輪的運(yùn)動(dòng)。這樣的驅(qū)動(dòng)方式雖在一定程度上增加了前輪的負(fù)載，使得輪胎的磨損量加大，但是能明顯簡(jiǎn)化汽車的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，減少零部件數(shù)量，有效降低汽車的造價(jià)，且能有效下降汽車整車的重量，有效改善汽車的加速性能，縮短剎車的距離，降低油耗；另外將發(fā)動(dòng)起前置，能使車內(nèi)的空間得到大量釋放，提高汽車的舒適性。

3機(jī)械產(chǎn)品動(dòng)力能源創(chuàng)新設(shè)計(jì)

隨著能源應(yīng)用技術(shù)、材料加工技術(shù)以及制造技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，設(shè)計(jì)人員在選擇機(jī)械產(chǎn)品動(dòng)力能源的過程中，一般選擇不同的能源，包括太陽能、電能、天然氣以及石油等能源。在設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員可以將自身的創(chuàng)造性思維進(jìn)行充分有效的發(fā)揮，改進(jìn)或者重新設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的各個(gè)系統(tǒng)，在機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)力能源中應(yīng)用更多更好的清潔能源[4]。如以汽車為例，現(xiàn)今公共交通工具中應(yīng)用較為廣泛的就是電動(dòng)汽車，電動(dòng)汽車主要使用的就是電能，其相較于傳統(tǒng)的燃油汽車，電動(dòng)汽車不會(huì)排放有害氣體造成大氣污染，在單位電能生產(chǎn)過程中，電動(dòng)汽車所排放的污染物與傳統(tǒng)燃油汽車相比較，電動(dòng)汽車造成的污染也能得到明顯控制。電動(dòng)汽車的有效使用，能降低大氣污染的程度，且其能充分利用晚間用電低谷時(shí)出現(xiàn)的富余電力，有效提高發(fā)電設(shè)備使用效率，降低能耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的，提高其經(jīng)濟(jì)效益。電動(dòng)汽車的應(yīng)用是創(chuàng)新思維在機(jī)械產(chǎn)品動(dòng)力能源設(shè)計(jì)中的具體體現(xiàn)。

4結(jié)束語

第4篇：機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)范文

在產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的今天，產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力已不再由技術(shù)性因素唯一確定，品牌、外形及設(shè)計(jì)風(fēng)格等工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域考慮的因素已成為影響購(gòu)買行為的重要因素[1]。在一般機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品在美學(xué)上的主觀感受往往是影響用戶滿意度的關(guān)鍵因素，蘋果的iMac電腦就預(yù)示著一場(chǎng)“計(jì)算機(jī)的美學(xué)革命”[2]。工業(yè)設(shè)計(jì)的思想與方法已成為小型機(jī)電產(chǎn)品提高附加價(jià)值與競(jìng)爭(zhēng)力的主要手段，在這些產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中扮演著舉足輕重的作用。隨著技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，近年來在大型軌道交通工具的設(shè)計(jì)與制造中，工業(yè)設(shè)計(jì)也逐漸進(jìn)入技術(shù)人員的視野，并越來越體現(xiàn)出其意義與價(jià)值。在高速列車的設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)幾家主要企業(yè)都先后成立了專門的工業(yè)設(shè)計(jì)部門，著力培養(yǎng)工業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，科研院校也已展開針對(duì)列車內(nèi)室的情感化設(shè)計(jì)等軟性技術(shù)的研究[3]。然而，在大型鐵路養(yǎng)護(hù)機(jī)械軌道車的設(shè)計(jì)中，基于技術(shù)的工程設(shè)計(jì)仍然是其重心所在，基本沒有出于工業(yè)設(shè)計(jì)的考慮，在此背景下本文以國(guó)內(nèi)某軌道車制造企業(yè)為研究對(duì)象，探討工業(yè)設(shè)計(jì)的思想與方法在大型工程機(jī)械制造企業(yè)的應(yīng)用問題。

1某軌道車制造企業(yè)的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析

JY重型工程機(jī)械有限公司是國(guó)有鐵路控股公司，目前已成為軌道車輛、電氣化鐵路施工維修檢測(cè)車輛、大中型養(yǎng)路機(jī)械及輕軌地鐵維修車輛四大產(chǎn)品系列的專業(yè)生產(chǎn)廠家，是我國(guó)在軌道車制造行業(yè)的龍頭企業(yè)。JY公司沿用了我國(guó)制造業(yè)傳統(tǒng)的“串行設(shè)計(jì)”[4]工作模式，其軌道車設(shè)計(jì)流程如圖1所示。設(shè)計(jì)工作從產(chǎn)品規(guī)劃開始，在決定了產(chǎn)品功能與技術(shù)要求之后就進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行加工工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)與制造工作，與此同時(shí)進(jìn)行車輛電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，檢測(cè)合格之后就進(jìn)行產(chǎn)品試制，如果滿足要求就進(jìn)入量產(chǎn)環(huán)節(jié)。上述產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程是基于JY公司的一系列職能部門的，分別是工程機(jī)械研究所、技術(shù)應(yīng)用部、信息技術(shù)部及試驗(yàn)檢測(cè)中心等，這些部門中集中了鐵道車輛、鐵道電氣化、工程機(jī)械、流體力學(xué)、自動(dòng)控制、技術(shù)經(jīng)濟(jì)等專業(yè)的技術(shù)人員，把開發(fā)智能化、高科技含量的新產(chǎn)品作為公司的宗旨。從JY公司的設(shè)計(jì)模式可以發(fā)現(xiàn)，其工作重心是技術(shù)創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃及電氣設(shè)計(jì)，而這些都是技術(shù)導(dǎo)向的工作，從設(shè)計(jì)思想上進(jìn)行考察，即是典型的“機(jī)器中心論”[5]設(shè)計(jì)思想。這種設(shè)計(jì)思想與工業(yè)設(shè)計(jì)“以人為本”的設(shè)計(jì)思想完全相反，在設(shè)計(jì)中以機(jī)器系統(tǒng)的有效性和運(yùn)行效率為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)往往變成機(jī)械設(shè)備的簡(jiǎn)單堆砌，沒有整體的考慮與規(guī)劃，需要什么功能就增添什么設(shè)備，經(jīng)常導(dǎo)致設(shè)計(jì)的反復(fù)。另外，由于各職能部門相互之間的獨(dú)立性，很容易造成“信息孤島”而使信息流通不暢，使產(chǎn)品開發(fā)周期延長(zhǎng)、開發(fā)成本居高不下。近年來，JY公司注意到顧客需求多樣化的傾向，采用了CAD輔助設(shè)計(jì)手段，初步建立了公司的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM），以此提高產(chǎn)品開發(fā)的效率。然而，這些措施仍然是基于技術(shù)的考慮，設(shè)計(jì)思想沒有發(fā)生根本的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致產(chǎn)品在很多細(xì)節(jié)方面都顯得粗糙與缺乏設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品的綜合競(jìng)爭(zhēng)力大打折扣，這就凸顯出工業(yè)設(shè)計(jì)的重要性。

2工業(yè)設(shè)計(jì)思想的引入與實(shí)現(xiàn)

簡(jiǎn)單的說工業(yè)設(shè)計(jì)的思想就是“以人為本”，把用戶需求作為產(chǎn)品開發(fā)的原動(dòng)力，通過設(shè)計(jì)解決用戶碰到的問題，使產(chǎn)品更有用、更好用和更高效率。人和機(jī)器有著本質(zhì)的區(qū)別，人有著生理與心理的種種限制，人的注意資源有限，人有情緒的干擾，人不可能像機(jī)器一樣長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)多個(gè)信息源而不出差錯(cuò)，反復(fù)的機(jī)械勞動(dòng)往往造成人注意力的減退。以人為本的設(shè)計(jì)思想正是基于此的考慮，在設(shè)計(jì)中要求根據(jù)人的生理限制合理地設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)的尺寸，同時(shí)要考慮人的認(rèn)知與行為特性進(jìn)行控制器、顯示器的布局與分組設(shè)計(jì)，另外車輛的色彩與室內(nèi)的照明設(shè)計(jì)也要考慮人的心理感受。工業(yè)設(shè)計(jì)的引入，可以在很大程度上改變JY公司的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，工業(yè)設(shè)計(jì)的思想在軌道車的造型設(shè)計(jì)、涂裝設(shè)計(jì)、作業(yè)空間設(shè)計(jì)、操作界面設(shè)計(jì)、內(nèi)室環(huán)境設(shè)計(jì)等方面（見圖2）得以實(shí)施，并從整體上提高JY公司產(chǎn)品設(shè)計(jì)的品質(zhì)。通過工業(yè)設(shè)計(jì)可以改變軌道車造型設(shè)計(jì)一成不變的局面。在高速列車及地鐵、輕軌的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，富有時(shí)代象征意義及體現(xiàn)本地傳統(tǒng)文化特色的車輛造型層出不窮，給人們帶來了很多驚奇，而鐵路養(yǎng)護(hù)軌道車的造型則沒有什么大的變化，在這方面工業(yè)設(shè)計(jì)將有更大的發(fā)揮空間；車輛涂裝是軌道車外形設(shè)計(jì)的重要部分，多年來我國(guó)軌道車的涂裝設(shè)計(jì)一直保持著大型機(jī)械常見的黃色，車輛色彩不僅具有警示作用，而且對(duì)人具有很強(qiáng)的心理暗示，在涂裝設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮色彩的工效學(xué)與心理作用兩方面的影響，好的涂裝設(shè)計(jì)可以提升車輛的整體設(shè)計(jì)水準(zhǔn)；同時(shí)，軌道車是鐵路養(yǎng)護(hù)工人工作的場(chǎng)所，其操作界面設(shè)計(jì)有著特殊的重要地位，而目前的設(shè)計(jì)對(duì)于控制器和顯示器的功能布局、編碼形式、交互方式、顯示方式、信息分組等問題幾乎沒有考慮，這不但降低了操作界面的工效學(xué)效果，而且不利于操作人員的職業(yè)健康，如目前JY公司生產(chǎn)的軌道車扶梯一般都設(shè)計(jì)成垂直的，不但不便于使用，而且有一定的安全隱患，而這正是工業(yè)設(shè)計(jì)要解決的問題；另外，內(nèi)室環(huán)境與作業(yè)空間的設(shè)計(jì)都屬于軌道車的內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)問題，利用工業(yè)設(shè)計(jì)的方法可以從人體測(cè)量數(shù)據(jù)、人的認(rèn)知與行為特性入手進(jìn)行分析，保證設(shè)計(jì)不但符合功能的要求，而且滿足人的心理與情感需求。

3基于工業(yè)設(shè)計(jì)的軌道車設(shè)計(jì)程序與方法

工業(yè)設(shè)計(jì)的大部分工作在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的前期進(jìn)行，即產(chǎn)品規(guī)劃階段，從用戶需求研究開始到貫穿產(chǎn)品開發(fā)的全過程，基于工業(yè)設(shè)計(jì)的軌道車設(shè)計(jì)程序如圖3所示。整個(gè)軌道車的設(shè)計(jì)程序可以分為四個(gè)階段，分別是用戶需求研究、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)及檢測(cè)和試制。用戶需求研究和方案設(shè)計(jì)階段是軌道車工業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。用戶需求的研究整體上可分為兩種方式，一種是從無到有的研究，就是順向工程。在研究中，可采用現(xiàn)場(chǎng)觀察用戶操作、設(shè)計(jì)調(diào)查及實(shí)驗(yàn)研究的方法，找到用戶需求的關(guān)鍵點(diǎn)；另一種是從有到無的研究，就是逆向工程，對(duì)已有的設(shè)計(jì)進(jìn)行模型重建工作，然后在人機(jī)關(guān)系計(jì)算機(jī)仿真分析系統(tǒng)（如Jack軟件）中進(jìn)行模擬分析，從中找到現(xiàn)有設(shè)計(jì)不符合人機(jī)工程學(xué)要求的所在。其中，設(shè)計(jì)調(diào)查主要采用問卷調(diào)查的方式，目的是調(diào)查用戶潛在的價(jià)值觀念、思維方式、行為方式、情感訴求等內(nèi)容；實(shí)驗(yàn)研究主要是對(duì)用戶視覺特性的研究，因?yàn)槿祟惖囊曈X可以反映其大部分思維活動(dòng)，因此用對(duì)用戶視覺特性的研究來反映其思維與認(rèn)知特性，常用的實(shí)驗(yàn)器材是眼動(dòng)儀及行為分析工具。通過對(duì)用戶操作的觀察、設(shè)計(jì)調(diào)查及實(shí)驗(yàn)研究，可以建立用戶模型，并提出符合用戶需求的設(shè)計(jì)建議。在用戶研究與人機(jī)關(guān)系仿真分析的基礎(chǔ)上，可以明確定義設(shè)計(jì)定位，用于指導(dǎo)后續(xù)的方案設(shè)計(jì)工作。方案設(shè)計(jì)階段主要完成軌道車造型、涂裝、人機(jī)界面、內(nèi)室環(huán)境及作業(yè)空間的創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作，采用工業(yè)設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行方案構(gòu)思，并從眾多方案中擇優(yōu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。詳細(xì)設(shè)計(jì)的工作與JY公司目前的設(shè)計(jì)模式的差別主要是，方案設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)是并行設(shè)計(jì)的關(guān)系，詳細(xì)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)及模具設(shè)計(jì)也是并行設(shè)計(jì)的關(guān)系，改變了以往一個(gè)部門設(shè)計(jì)完成之后轉(zhuǎn)給另一個(gè)部門的工作方式，圖3中用雙向箭頭進(jìn)行表示。

4面向工業(yè)設(shè)計(jì)的工程機(jī)械制造企業(yè)流程再造

為了實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的并行工作，在原有職能部門的基礎(chǔ)上需要對(duì)JY公司進(jìn)行流程再造，設(shè)置專門的設(shè)計(jì)部門，其與其他職能部門級(jí)別一樣，隸屬于公司董事會(huì)，在具體的產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目中以設(shè)計(jì)部門組織的設(shè)計(jì)專案組形式進(jìn)行運(yùn)作。設(shè)計(jì)專案組的成員可以流動(dòng)，隨著設(shè)計(jì)進(jìn)程的發(fā)展，可以靈活安排各專業(yè)的人員進(jìn)入專案組，也可以針對(duì)具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容去掉某些專業(yè)的人員，如圖4所示。在用戶研究階段，可以將市場(chǎng)營(yíng)銷人員納入設(shè)計(jì)專案組，協(xié)同工業(yè)設(shè)計(jì)人員、用戶研究人員及人機(jī)工程專家共同研究用戶需求；在方案設(shè)計(jì)階段，去掉營(yíng)銷人員，將機(jī)械設(shè)計(jì)與工程設(shè)計(jì)人員納入專案組，這樣可以在產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)時(shí)就綜合考慮技術(shù)的可實(shí)施性，減少設(shè)計(jì)的反復(fù)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期；在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，去掉專門的用戶研究人員，而納入工藝設(shè)計(jì)人員，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)與電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并行進(jìn)行，符合并行設(shè)計(jì)的要求；在檢測(cè)與試制階段，可以去掉人機(jī)工程專家，加入模具設(shè)計(jì)與檢測(cè)人員。產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目完成之后，設(shè)計(jì)專案組可以臨時(shí)解散，技術(shù)人員回到原來的職能部門，待下一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目開展時(shí)重新組建。需要注意的是，在整個(gè)軌道車的開發(fā)過程中，工業(yè)設(shè)計(jì)人員始終參與設(shè)計(jì)專案組，確保工業(yè)設(shè)計(jì)的思想在產(chǎn)品開發(fā)的每個(gè)環(huán)節(jié)都得以貫徹落實(shí)，把設(shè)計(jì)作為一種企業(yè)資源來利用，用工業(yè)設(shè)計(jì)的手段創(chuàng)造產(chǎn)品的附加價(jià)值，進(jìn)而提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。這種形式有利于開發(fā)系列化的產(chǎn)品，用工業(yè)設(shè)計(jì)保留優(yōu)秀的產(chǎn)品基因，最終形成JY公司的品牌形象。

第5篇：機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)范文

    機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)通常無法采用純數(shù)學(xué)演算的方法進(jìn)行,也難以用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行完整的描述,而需根據(jù)產(chǎn)品特征進(jìn)行形式化的描述,借助于設(shè)計(jì)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和決策。因此,欲實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì),必須解決計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和運(yùn)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)和專家設(shè)計(jì)決策等有關(guān)方面的問題,由此形成基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法。

    目前,智能化設(shè)計(jì)方法主要是利用三維圖形軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),直觀性較好,開發(fā)初期用戶可以在一定程度上直接參與到設(shè)計(jì)中,但系統(tǒng)性較差,且零部件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、位置的合理確定,要求軟件具有較高的智能化程度,或者有豐富經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者參與。

    附錄B 外文文獻(xiàn)

    THE PROGRAMMES OF MODERN MECHANICAL DESIGN

第6篇：機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)范文

（廣西科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，廣西 柳州 545006）

摘 要：通過一例大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)案例和指導(dǎo)教學(xué)方案，分析了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)中存在的問題，提出了相應(yīng)的指導(dǎo)策略；指出指導(dǎo)教師應(yīng)圍繞能力培養(yǎng)這個(gè)根本目標(biāo)，按照教學(xué)規(guī)范來實(shí)施學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作。

關(guān)鍵詞 ：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)；存在問題；能力培養(yǎng)；指導(dǎo)方案

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-260X（2015）03-0233-03

基金項(xiàng)目：新世紀(jì)廣西高等教育教學(xué)改革工程立項(xiàng)項(xiàng)目——機(jī)械類專業(yè)應(yīng)用型本科機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程的教學(xué)改革與實(shí)踐（2012JGB181）

1 引言

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)的體現(xiàn)，是高等工程技術(shù)人才培養(yǎng)的目標(biāo)之一。隨著對(duì)創(chuàng)新能力重視程度的提高和各類學(xué)科競(jìng)賽的蓬勃開展，越來越多的大學(xué)生參與到機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)之中。然而，以學(xué)科競(jìng)賽為導(dǎo)向的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使學(xué)生的目標(biāo)過份傾向于作品成果本身，而沒有從中有意識(shí)地學(xué)習(xí)到創(chuàng)新的思維和系統(tǒng)的工作方法。如何培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力是我國(guó)當(dāng)今高等教育研究的重要課題[1，2]，專門針對(duì)大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽指導(dǎo)的研究也是一個(gè)重要內(nèi)容[3]。雖然機(jī)械類專業(yè)系列課程都強(qiáng)調(diào)機(jī)械創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，但多數(shù)學(xué)生實(shí)際上是從參加學(xué)科競(jìng)賽開始接觸機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的。盡管許多學(xué)生在各類學(xué)科競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)，但是最后卻依然沒有養(yǎng)成系統(tǒng)的工程素質(zhì)，更不用說較強(qiáng)的創(chuàng)新能力。本文總結(jié)了在指導(dǎo)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)中獲得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的行為特點(diǎn)進(jìn)行了分析和歸納，提出相應(yīng)的指導(dǎo)策略，目的是讓機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)能夠充分發(fā)揮其培養(yǎng)創(chuàng)新能力的作用。

2 大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)存在的問題

目前我國(guó)絕大多數(shù)高校并沒有開設(shè)專門的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)相當(dāng)于課外科技興趣小組行為，通常是圍繞競(jìng)賽主題進(jìn)行某一機(jī)械作品的設(shè)計(jì)制作，以參賽獲獎(jiǎng)為目標(biāo)所進(jìn)行的一種暫時(shí)性的活動(dòng)。在這樣的背景之下，很多學(xué)生的創(chuàng)新項(xiàng)目具有自發(fā)性特征，缺乏科學(xué)嚴(yán)密性和規(guī)范性。在指導(dǎo)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中，發(fā)現(xiàn)存在下述比較突出的問題：

2.1 選題的科學(xué)性不強(qiáng)

學(xué)生自己擬定機(jī)械創(chuàng)新課題時(shí)通常只注意作品的功能性，容易出現(xiàn)兩個(gè)極端：一是基于樸素的常識(shí)而缺乏學(xué)術(shù)內(nèi)涵，如很多學(xué)生把著眼點(diǎn)放在自行車、健身器材等司空見慣的產(chǎn)品上——第五屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽期間，在校內(nèi)評(píng)選準(zhǔn)備參賽的作品時(shí)發(fā)現(xiàn)，24件參選作品中涉及自行車的有8件，其中6件以折疊功能為創(chuàng)新點(diǎn)；涉及健身器材的4件，均以多功能為創(chuàng)新點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上只是把現(xiàn)有的健身器材簡(jiǎn)單的組合在一起；這些作品由于不能在產(chǎn)品的工作原理和主要功能方面做出明顯的改進(jìn)，因此不能算是一個(gè)合適的創(chuàng)新課題，大多數(shù)在評(píng)審中被淘汰了。二是僅憑在傳媒中撲捉到的某些科技信息，動(dòng)輒納米航天，超越自己的能力甚至目前的科技水平，提出一些技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)的構(gòu)思，最后也只能草草收?qǐng)觥?/p>

2.2 開發(fā)過程不規(guī)范

機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)過程要經(jīng)歷概念開發(fā)和產(chǎn)品規(guī)劃、詳細(xì)設(shè)計(jì)、樣機(jī)制作、批量生產(chǎn)等階段，設(shè)計(jì)階段還包括方案設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)。由于沒有經(jīng)過系統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)訓(xùn)練，學(xué)生在設(shè)計(jì)自己的機(jī)械創(chuàng)新作品時(shí)，很難嚴(yán)格遵循上述規(guī)范，缺少產(chǎn)品的規(guī)劃和定位，開發(fā)過程中走一步看一步，不能區(qū)分方案設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)的作用，更不能按照階段任務(wù)去執(zhí)行；沒有階段性目標(biāo)和完整的技術(shù)文件；容易把目光聚集在某些主要功能上，把這些功能的實(shí)現(xiàn)過程當(dāng)成整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)過程，忽略整機(jī)功能和系統(tǒng)的協(xié)調(diào)。

2.3 計(jì)算分析能力不強(qiáng)

據(jù)調(diào)查，專業(yè)知識(shí)欠缺是學(xué)生完成機(jī)械創(chuàng)新的最大障礙[4]。由于專業(yè)知識(shí)不足導(dǎo)致不知道如何開始設(shè)計(jì)，或是了解設(shè)計(jì)步驟但不會(huì)運(yùn)用設(shè)計(jì)理論來解決設(shè)計(jì)中遇到的問題，是學(xué)生在創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中遇到的最大技術(shù)難題。在上述評(píng)選作品中，幾乎沒有看到一份完整的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，很多設(shè)計(jì)甚至沒有機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；尺度綜合、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析均存在錯(cuò)誤，有的作品沒有考慮連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的死點(diǎn)，有的甚至不能在靜止?fàn)顟B(tài)下保持平衡。相對(duì)而言，學(xué)生針對(duì)齒輪、軸、軸承等通用機(jī)構(gòu)和零件所進(jìn)行的設(shè)計(jì)計(jì)算完成得較好，而對(duì)于那些超越課堂學(xué)習(xí)范圍的專業(yè)機(jī)械以及動(dòng)力學(xué)問題的分析計(jì)算則力不從心。

3 大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)的指導(dǎo)策略

顧名思義，在大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)中，指導(dǎo)教師的作用是“導(dǎo)”和“教”——“導(dǎo)”意味著教師不應(yīng)參與具體的技術(shù)工作，而是恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)學(xué)生自己完成創(chuàng)新設(shè)計(jì)；“教”即把創(chuàng)新設(shè)計(jì)當(dāng)作一個(gè)教學(xué)過程，為人才培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)。有的國(guó)內(nèi)專家建議安排一定的創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程學(xué)時(shí)，分配到《機(jī)械原理》和《機(jī)械設(shè)計(jì)》等相關(guān)課程當(dāng)中[5]。因此，無論是從傳授理論知識(shí)還是培養(yǎng)專業(yè)技能的角度，都應(yīng)當(dāng)把指導(dǎo)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)當(dāng)作一次教學(xué)活動(dòng)，按照教學(xué)規(guī)范來實(shí)施。

3.1 做好教學(xué)規(guī)劃

指導(dǎo)教師應(yīng)根據(jù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的主題，制定相應(yīng)的教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，學(xué)習(xí)必要的分析計(jì)算技能，完成一定的工程訓(xùn)練，讓學(xué)生的工程素質(zhì)得到全面提升。

3.2 引導(dǎo)學(xué)生正確選題

引導(dǎo)學(xué)生圍繞創(chuàng)新設(shè)計(jì)主題開展調(diào)研，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出科學(xué)問題，結(jié)合學(xué)生自身的興趣和知識(shí)水平擬定合適的創(chuàng)新設(shè)計(jì)題目。

3.3 規(guī)范學(xué)生設(shè)計(jì)過程

以項(xiàng)目的形式要求學(xué)生按照技術(shù)規(guī)范做好創(chuàng)新設(shè)計(jì)規(guī)劃，提出項(xiàng)目實(shí)施的技術(shù)路線，合理安排項(xiàng)目進(jìn)度。指導(dǎo)教師做好技術(shù)審查、進(jìn)度監(jiān)督工作。

3.4 指導(dǎo)學(xué)生分析計(jì)算

分析計(jì)算能力是專業(yè)知識(shí)的核心內(nèi)容。對(duì)于剛剛進(jìn)入專業(yè)理論學(xué)習(xí)階段的大學(xué)生來說，要求他們具備很強(qiáng)的分析計(jì)算能力是不切實(shí)際的。因此指導(dǎo)教師要根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，明確提出關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算項(xiàng)目，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相應(yīng)的計(jì)算理論和方法步驟，完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的分析計(jì)算工作。

需要指出的是：學(xué)生容易把作品的完成當(dāng)作創(chuàng)新活動(dòng)的終點(diǎn)，這不利于充分發(fā)揮創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)在人才培養(yǎng)方面的作用。因此指導(dǎo)教師應(yīng)與學(xué)生一起做好項(xiàng)目的總結(jié)歸納工作。一方面，歸納項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)和價(jià)值，形成技術(shù)成果，讓學(xué)生在創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)獲得實(shí)際利益；另一方面，總結(jié)工作有助于幫助學(xué)生學(xué)習(xí)體會(huì)工作方法，形成工程能力。

4 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)指導(dǎo)案例與分析

第五屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽內(nèi)容為“休閑娛樂機(jī)械和家庭用機(jī)械的設(shè)計(jì)和制作”。自行車作為最常見的機(jī)械產(chǎn)品，以其為基礎(chǔ)的改造設(shè)計(jì)自然成為了很多準(zhǔn)備參賽學(xué)生的首選題目。在這些學(xué)生自發(fā)擬定的題目中，以折疊和變形為創(chuàng)新點(diǎn)的占絕大多數(shù)，與市場(chǎng)上已經(jīng)存在的產(chǎn)品功能重疊，實(shí)現(xiàn)方案基本雷同，因此都不適合作為創(chuàng)新設(shè)計(jì)題目。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，指導(dǎo)老師與學(xué)生一起分析了自行車的功能與大賽的主題，以及可能的創(chuàng)新思路。有一組學(xué)生依據(jù)“仿生法”[6]提出了一種“模擬騎馬運(yùn)動(dòng)的娛樂型自行車”的作品構(gòu)思，獲得了指導(dǎo)教師的肯定。

評(píng)選出學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)題目之后，指導(dǎo)教師根據(jù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容擬定了相應(yīng)的指導(dǎo)教學(xué)方案（表1）。

該方案中，指導(dǎo)教師幫助學(xué)生按照工程項(xiàng)目的形式制定了設(shè)計(jì)任務(wù)書，包括明確設(shè)計(jì)目標(biāo)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)路線、關(guān)鍵問題、進(jìn)度安排等內(nèi)容的修訂，讓學(xué)生學(xué)會(huì)了如何開始和規(guī)劃一個(gè)研究課題。

在設(shè)計(jì)階段，要求學(xué)生按照方案設(shè)計(jì)——技術(shù)設(shè)計(jì)的循序，設(shè)計(jì)組成員合理分工協(xié)作，分階段完成相應(yīng)的任務(wù)，按照預(yù)定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)定時(shí)匯總更新設(shè)計(jì)成果，明確下一階段目標(biāo)。

在創(chuàng)新設(shè)計(jì)期間，指導(dǎo)教師不直接參與具體的技術(shù)工作，只是起到了引導(dǎo)思考和質(zhì)量把關(guān)兩個(gè)方面的作用，讓學(xué)生通過查閱資料和分析評(píng)價(jià)，自己完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和計(jì)算工作。學(xué)生面對(duì)“模擬騎馬運(yùn)動(dòng)的自行車”這個(gè)課題，一開始并不知道從哪里開始入手。指導(dǎo)老師把設(shè)計(jì)內(nèi)容分解為一個(gè)個(gè)具體的問題，首先讓學(xué)生觀察和分析騎馬時(shí)人體的動(dòng)作要點(diǎn)——身體的起伏、腿和手臂的屈伸、動(dòng)作的協(xié)調(diào)關(guān)系等；然后考慮這些動(dòng)作應(yīng)該如何分解？采用哪種機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)這些分解動(dòng)作？以及機(jī)構(gòu)的時(shí)序和協(xié)調(diào)，人機(jī)工程學(xué)等方面的問題。學(xué)生通過解決這些問題，提出和多個(gè)解決方案。指導(dǎo)教師再利用對(duì)各方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，讓學(xué)生自己選出了方案設(shè)計(jì)的最終結(jié)果。

“模擬騎馬運(yùn)動(dòng)的娛樂型自行車”參加了第五屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽并在賽區(qū)獲獎(jiǎng)，還獲得國(guó)家專利局授予的實(shí)用新型專利。參加本項(xiàng)目的學(xué)生后來繼續(xù)開展科學(xué)研究，獲得了學(xué)校大學(xué)生科技項(xiàng)目和廣西大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目的資助。

5 結(jié)語

由于大學(xué)生參加機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)多是被各種科技競(jìng)賽活動(dòng)所吸引，因此在指導(dǎo)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)，在指導(dǎo)思想上除了看到這些競(jìng)賽活動(dòng)對(duì)機(jī)械創(chuàng)新教育的積極促進(jìn)作用的同時(shí)，也要清楚地意識(shí)到學(xué)生參加機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)的功利性。功利性目標(biāo)使得一些學(xué)生甚至指導(dǎo)教師只看重結(jié)果不重過程，從而大大削弱創(chuàng)新設(shè)計(jì)的人才培養(yǎng)作用。這對(duì)這種現(xiàn)象，本文分析了大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)中容易出現(xiàn)的失誤和不足，從人才培養(yǎng)的角度提出了相應(yīng)的指導(dǎo)策略，希望能為提高機(jī)械專業(yè)大學(xué)生的工程能力有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

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（3）任愛華，孫傳瓊。大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽指導(dǎo)初探[J]。中國(guó)電力教育，2011（6）。

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第7篇：機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)范文

    一、課程設(shè)計(jì)中融入創(chuàng)新設(shè)計(jì)的提出

    《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)是學(xué)生進(jìn)行的第一次較全面的、綜合性的、理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)踐性環(huán)節(jié)。即按照一個(gè)簡(jiǎn)單機(jī)械系統(tǒng)的給定功能要求,擬定機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)方案、結(jié)構(gòu)方案,并結(jié)合生產(chǎn)和使用條件(如選用材料,考慮制造及裝配工藝等),對(duì)其中的某些機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì),完成機(jī)器零部件的設(shè)計(jì)。其中總體方案設(shè)計(jì)及零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,最具創(chuàng)造性,它直接決定產(chǎn)品的性能、質(zhì)量及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,因此課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上。通過培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)能力、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力、運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段繪圖和工程設(shè)計(jì)計(jì)算能力,使學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思想,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神,從而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。

    二、課程設(shè)計(jì)中創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)施

    《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生對(duì)總體方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),首先課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的編排、題目的設(shè)置上應(yīng)具有一定的系統(tǒng)性、綜合性和開放性;其次,授課安排上采取先分散再集中的教學(xué)方式,解決設(shè)計(jì)內(nèi)容多而時(shí)間緊的矛盾?；谶@樣的思想,我們制定了一套具體的實(shí)施方法。

    (一)創(chuàng)新設(shè)計(jì)選題創(chuàng)新設(shè)計(jì)題目要具有一定的系統(tǒng)性和綜合性,滿足《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)要求,既包含機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),即按照機(jī)械預(yù)期功能和主要性能指標(biāo),確定機(jī)械工作原理、運(yùn)動(dòng)形式的變換,又包含了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(如凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等)、傳動(dòng)設(shè)計(jì)(如帶傳動(dòng)、齒輪減速器等)。以生產(chǎn)線上的步進(jìn)式工件輸送機(jī)為例(圖1)。電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置、工作機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滑架往復(fù)移動(dòng),工作行程時(shí)滑架上的推爪推動(dòng)工件前移一個(gè)步長(zhǎng)S,當(dāng)滑架返回時(shí),由于推爪與軸間裝有扭簧,推爪能從工件底面滑過,工件保持不動(dòng)。當(dāng)滑架再次向前推時(shí),推爪已復(fù)位,并推動(dòng)新的工件前移,前方推爪也推動(dòng)前一工位的工件前移。其傳動(dòng)裝置常由減速器和一級(jí)開式齒輪傳動(dòng)組成。輸送時(shí)滑架受到的阻力F視為常數(shù),滑架寬度為250mm,高度H為800~1000mm,使用折舊期5年,每天二班制工作,載荷有中等沖擊,工作環(huán)境為室內(nèi)、較清潔,三相交流電源,工作機(jī)構(gòu)效率為0.95,按一般機(jī)械廠制造,小批量生產(chǎn)。該題目是機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)綜合的課程設(shè)計(jì)題,符合創(chuàng)新設(shè)計(jì)的要求。該題工作機(jī)構(gòu)除了用曲柄搖桿系統(tǒng)外,也可以采用其他機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)輸送,如凸輪連桿(加返回彈簧)用于小行程快速推進(jìn)輸送等,鼓勵(lì)學(xué)生多角度思考,培養(yǎng)他們創(chuàng)造性思維方式。

    (二)授課方法和時(shí)間安排從不同角度、多個(gè)方面探索對(duì)一個(gè)問題有盡可能多的答案的創(chuàng)造性思維形式,是創(chuàng)造性思維的核心。在教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的一條有效途徑是多方向練習(xí)、多角度思考、多層次變化。但這勢(shì)必造成內(nèi)容多時(shí)間緊的矛盾,我們將課程設(shè)計(jì)內(nèi)容貫穿于《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中,采取先分散后集中的教學(xué)方式有效地化解了矛盾。如將執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容融入到《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中,連桿機(jī)構(gòu)內(nèi)容教完后就將課程設(shè)計(jì)題目布置給學(xué)生,要求學(xué)生用連桿機(jī)構(gòu)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分設(shè)計(jì)出來;以后每講完一種機(jī)構(gòu),學(xué)生就可以在原有機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)和創(chuàng)新。最后,當(dāng)其他常用機(jī)構(gòu)講完后,學(xué)生通過查閱資料、教師輔導(dǎo)和討論等方法,可以設(shè)計(jì)出多種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案,然后對(duì)各種方案進(jìn)行分析和比較,選出最佳方案。當(dāng)帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)講完后,就讓學(xué)生進(jìn)行傳動(dòng)方案的擬定,并對(duì)傳動(dòng)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算;當(dāng)軸系零、部件講完后,要求學(xué)生完成軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),同時(shí)選擇電動(dòng)機(jī),進(jìn)行傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算。這樣,既可以使學(xué)生在集中教學(xué)時(shí)間內(nèi)完成減速器設(shè)計(jì),又可以提高《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)質(zhì)量,使基本設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)循序漸進(jìn),還避免了理論與實(shí)際的脫離。在課程設(shè)計(jì)集中教學(xué)的2周時(shí)間內(nèi),主要讓學(xué)生完成以下內(nèi)容:第1周,完成優(yōu)選的執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制,減速器箱體、及附件的設(shè)計(jì),并手繪完成裝配圖。在這期間,教師在現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)指導(dǎo),有問題及時(shí)解答,使學(xué)生的設(shè)計(jì)能力及技能得以提高。裝配圖手工繪制,方便教師對(duì)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo),設(shè)計(jì)內(nèi)容的多樣性和獨(dú)立性限制了相互之間的抄襲,較好地反映學(xué)生的真實(shí)水平。第2周,用計(jì)算機(jī)繪制完成軸、齒輪、箱體等典型零件的圖紙,完成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。在這期間,各位學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計(jì)的裝配圖拆分零件圖。學(xué)生在此基礎(chǔ)上最后完成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書,不僅增進(jìn)了對(duì)知識(shí)的掌握,也提高了獨(dú)立工作的能力,可以收到較好的教學(xué)效果。最后答辯。

    (三)輔以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,我們將現(xiàn)代三維設(shè)計(jì)、分析與制造的理論及實(shí)踐全面引入《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)的教學(xué)全過程。要求學(xué)生采用三維設(shè)計(jì)軟件(如UG)進(jìn)行三維實(shí)體造型設(shè)計(jì),完成零件與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。先建立三維模型,再形成二維投影,有利于學(xué)生設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

第8篇：機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)范文

1現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)

1.1主要特點(diǎn)

（1）傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)中，通常需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)機(jī)械的主觀判斷進(jìn)行設(shè)計(jì)，這對(duì)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)水平要求更高。當(dāng)今社會(huì)，很多先進(jìn)的技術(shù)廣泛的運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)人員能更快、更好的完成機(jī)械的設(shè)計(jì)，舊時(shí)代的設(shè)計(jì)模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)人員的需求。所以，在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，為了能減少工作誤差，提高工作效率，設(shè)計(jì)人員應(yīng)運(yùn)用新的設(shè)計(jì)技術(shù)。（2）傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，都是依據(jù)總目標(biāo)完成設(shè)計(jì)。在不同的流程上所采用的設(shè)計(jì)方案也不同，只有完成上一個(gè)流程的方案才能展開下一步的工作，導(dǎo)致對(duì)完成產(chǎn)品的效率低下，浪費(fèi)了很多時(shí)間。在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中，制定方案的同時(shí)就避免了時(shí)間的過度浪費(fèi)，直接將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和方案導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中，然后打印出立體圖形，針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，確立最后的設(shè)計(jì)方案，使機(jī)械設(shè)計(jì)更具科學(xué)性和準(zhǔn)確性[1]。

1.2機(jī)械設(shè)計(jì)的原則

在制定設(shè)計(jì)方案時(shí)，就要對(duì)產(chǎn)品的性能進(jìn)行確定，采用最好的設(shè)計(jì)方式，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。將使用價(jià)值最低的機(jī)械部件找出進(jìn)行分析，找出和整體設(shè)計(jì)中存在的問題，盡量減少改動(dòng)來解決問題，降低對(duì)時(shí)間和材料的損耗。機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，需要不斷的去聯(lián)想，對(duì)相同的事物進(jìn)行研究和總結(jié)，判斷聯(lián)想得出的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方案的結(jié)果是否有關(guān)聯(lián)性，如果有關(guān)聯(lián)性，那么在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，加入創(chuàng)新思維是很重要的。

2機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展

2.1傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)

在機(jī)械設(shè)計(jì)初期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，沒有創(chuàng)新能力，過度的依附以往的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)人員的水平低下和設(shè)計(jì)設(shè)備不完善，無法擺脫傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的束縛。導(dǎo)致我國(guó)在機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展比較遲緩，經(jīng)濟(jì)效益有限。通過工作人員用各種方法了解客戶對(duì)產(chǎn)品的要求，對(duì)市場(chǎng)情況進(jìn)行初步的了解，分析產(chǎn)品在投入市場(chǎng)時(shí)會(huì)遇到的各種問題并找出解決措施[2]。

2.2現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)是最能體現(xiàn)人的能動(dòng)性和創(chuàng)新性的活動(dòng)。隨著社會(huì)的進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)的提升，對(duì)人的技術(shù)能力水平的重視程度也加大，顯現(xiàn)出人的價(jià)值性和創(chuàng)造性。在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員作為主力軍，需要通過科技成果來不斷的開發(fā)創(chuàng)新思維和潛能，并且運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)中去，加快機(jī)械設(shè)計(jì)的工作進(jìn)度，減少對(duì)材料的使用。減輕機(jī)械工程設(shè)計(jì)工作的枯燥，激發(fā)設(shè)計(jì)人員的工作熱情，更易于制定完整的設(shè)計(jì)方案，研制出性能更大的產(chǎn)品，使產(chǎn)品具備安全性和可行性，降低生產(chǎn)成本。通過創(chuàng)新思維，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)朝智能化和自動(dòng)化發(fā)展[3]。

3在機(jī)械設(shè)計(jì)中創(chuàng)新思維的體現(xiàn)

創(chuàng)新是社會(huì)發(fā)展的源泉和動(dòng)力，目的在于激發(fā)人們的思維創(chuàng)造性和活躍性。要具備敢于創(chuàng)新和研究的精神才能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，制定完整的設(shè)計(jì)方案，不斷的對(duì)方案進(jìn)行充實(shí)，突破傳統(tǒng)模式的束縛，尋求新的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方式。

3.1外觀造型在機(jī)械產(chǎn)品的體現(xiàn)

在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，不僅要考慮性能，還要注重美觀。應(yīng)用美學(xué)基本原理對(duì)產(chǎn)品的裝飾、外形設(shè)計(jì)和色彩搭配進(jìn)行研究并使用到產(chǎn)品中去，符合藝術(shù)造型的審美規(guī)律。在機(jī)械產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)上，不僅要達(dá)到功能的標(biāo)準(zhǔn)要求，還要把創(chuàng)新思維融入到選材過程中，考慮外形設(shè)計(jì)的實(shí)用性和可行性，利用工藝手段和材料來展現(xiàn)外觀的材質(zhì)美、色彩美、形體美和線型美，通過視覺效果的呈現(xiàn)給予人美的享受。發(fā)揮機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力，優(yōu)化機(jī)械產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)。

3.2動(dòng)力能源設(shè)計(jì)在機(jī)械產(chǎn)品的體現(xiàn)

隨著工業(yè)的發(fā)展，新型的能源技術(shù)、制造技術(shù)和材料加工技術(shù)日益凸顯。在進(jìn)行產(chǎn)品動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，機(jī)械設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品的動(dòng)力能源選擇性更強(qiáng)，可以采用太陽能、電能、石油和天然氣，比較節(jié)能環(huán)保。設(shè)計(jì)者要發(fā)揮自主創(chuàng)新能力，找尋新的方式方法，對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)，把新型的能源加入到機(jī)械產(chǎn)品中，作為動(dòng)力能源來使用。除此之外，還可以根據(jù)用戶的需求，設(shè)計(jì)出更節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品[4]。比如，在我國(guó)的公共交通工具中，使用更廣的是電動(dòng)公車，通過電能來保證汽車的安全行駛。新型的電動(dòng)公車和燃油公車對(duì)比，在排放污染氣體方面對(duì)環(huán)境的保護(hù)更有利。新型的電動(dòng)公車在電能產(chǎn)生過程中仍然會(huì)排放氣體，但對(duì)空氣并不會(huì)造成污染，控制了氣體的排放量。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市，使用電動(dòng)公車能減少污染氣體的排放，還能提高電能的使用效率，順應(yīng)了國(guó)家節(jié)能減排的措施，提升了經(jīng)濟(jì)效益[5]。因此，應(yīng)該廣泛地推廣電動(dòng)公車（如圖1）的使用。

3.3運(yùn)動(dòng)方案在機(jī)械產(chǎn)品的體現(xiàn)

根據(jù)用戶對(duì)產(chǎn)品性能的需求，設(shè)計(jì)人員開展機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)，尋找最佳方法去解決問題，為機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。在進(jìn)行整個(gè)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，主要從系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、原動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)整個(gè)框架來進(jìn)行設(shè)計(jì)，是一種對(duì)運(yùn)動(dòng)性能要求極高的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品的后期維護(hù)、性能、結(jié)構(gòu)、成本和工藝都有影響。運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的重要部分，設(shè)計(jì)人員通過創(chuàng)新思維設(shè)計(jì)并調(diào)整最佳的運(yùn)動(dòng)方案。例如在汽車的運(yùn)動(dòng)方案中，大多采用了逆反和移植的創(chuàng)新思維。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案中，會(huì)出現(xiàn)動(dòng)力效率低、制造成本高、汽車空間狹窄、牽引力不足等問題。在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)能力提高的背景下，汽車廠商通過發(fā)動(dòng)機(jī)前置的方式把汽車前輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸線連接（見圖2），這樣可以簡(jiǎn)化汽車的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，減少對(duì)部件的使用，降低生產(chǎn)制造成本；提升了汽車的加速性能，減少了油量的損耗，縮短了剎車的距離；加大的汽車的車內(nèi)空間，提高了汽車的舒適程度。

3.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在機(jī)械產(chǎn)品的體現(xiàn)

機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括了產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)、外形的設(shè)計(jì)以及對(duì)各個(gè)部分的合理配置。不同的用戶對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的功能都有不同的需求，要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形態(tài)去設(shè)計(jì)方案并且設(shè)計(jì)出新型的產(chǎn)品。目前來說，人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能的要求更高，需要設(shè)計(jì)者在有限的空間里加入更多的功能，滿足人們的需求。比如在辦公室里，各種掃描儀器、打印機(jī)和復(fù)印機(jī)占據(jù)了很多空間，影響了辦公的環(huán)境和員工的工作效率。人們迫切的需要集齊了多種功能的工作設(shè)備。一些機(jī)械制造企業(yè)在了解到人們的需求之后，開始研究、設(shè)計(jì)功能一體化的辦公設(shè)備，其能夠有效的改善辦公室環(huán)境。

4結(jié)語

創(chuàng)新推動(dòng)了人類文明進(jìn)步，推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)械工程體系中最重要的一部分，決定了機(jī)械產(chǎn)品的性能。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，不論是變型設(shè)計(jì)還是繼承設(shè)計(jì)都離不開創(chuàng)新思維的運(yùn)用。在創(chuàng)新思維的推動(dòng)下，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)工程朝著算法化，程序化的方向發(fā)展。提高創(chuàng)新思維能力對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)工程的穩(wěn)定發(fā)展有著重要的作用。

作者:丁舒園 單位:安徽東風(fēng)機(jī)電科技股份有限公司

參考文獻(xiàn):

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第9篇：機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】 機(jī)械 設(shè)計(jì) 發(fā)展

Abstract :There are many deficiencies in the traditional mechanical design. This paper anlyses theinnovative design of mechanical.

1.機(jī)械設(shè)計(jì)存在的問題

傳統(tǒng)機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)帶來了運(yùn)用中出現(xiàn)的許多問題:零部件容易腐蝕損壞;零部件容易疲勞損壞,斷裂、表面剝落等;零部件容易摩擦損壞等等。這些問題的出現(xiàn),都是機(jī)械零部件傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)局限性所產(chǎn)生的。機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計(jì)是人類為了實(shí)現(xiàn)某種預(yù)期的目標(biāo)而進(jìn)行的一種創(chuàng)造性活動(dòng)。傳統(tǒng)機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是以長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)積累為基礎(chǔ),通過力學(xué)、數(shù)學(xué)建模及試驗(yàn)等所形成的經(jīng)驗(yàn)公式、圖表、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范作為依據(jù),運(yùn)用條件性計(jì)算或類比等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在長(zhǎng)期運(yùn)用中得到不斷的完善和提高,目前在大多數(shù)情況下仍然是有效的設(shè)計(jì)方法,但是它有很多局限:在方案設(shè)計(jì)時(shí)憑借設(shè)計(jì)者有限的直接經(jīng)驗(yàn)或間接經(jīng)驗(yàn),通過計(jì)算、類比分析等,以收斂思維方式,過早地確定方案。這種方案設(shè)計(jì)既不充分又不系統(tǒng),不強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新,因此很難得到最優(yōu)方案;在機(jī)械零部件設(shè)計(jì)中,僅對(duì)重要的零部件根據(jù)簡(jiǎn)化的力學(xué)模型或經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行靜態(tài)的或近似的設(shè)計(jì)計(jì)算,其他零部件只作類比設(shè)計(jì),與實(shí)際工況有時(shí)相差較遠(yuǎn),難免造成失誤;傳統(tǒng)設(shè)計(jì)偏重于考慮產(chǎn)品自身的功能的實(shí)現(xiàn),忽略人機(jī)環(huán)境之間關(guān)系的重要性;傳統(tǒng)設(shè)計(jì)采用手工計(jì)算、繪圖,設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性差、工作周期長(zhǎng)、效率低。

2.機(jī)械設(shè)計(jì)要有新理念

機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的本質(zhì)是創(chuàng)造和革新?，F(xiàn)代機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計(jì),要求在設(shè)計(jì)中更充分地發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力,利用最新科技成果,在現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法的指導(dǎo)下,設(shè)計(jì)出更具有生命力的產(chǎn)品。

2.1要有創(chuàng)造力

設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力是多種能力、個(gè)性和心理特征的綜合表現(xiàn),它包括觀察能力、記憶能力、想象能力、思維能力、表達(dá)能力、自控能力、文化修養(yǎng)、理想信念、意志性格、興趣愛好等因素。其中想象能力和思維能力是創(chuàng)造力的核心,它是將觀察、記憶所得信息有控制地進(jìn)行加工變換,創(chuàng)造表達(dá)出新成果的整個(gè)創(chuàng)造活動(dòng)的中心。創(chuàng)造力的開發(fā)可以從培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、提高創(chuàng)新能力和素質(zhì)、加強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐等方面著手。設(shè)計(jì)者不是把設(shè)計(jì)工作當(dāng)成例行公事,而是時(shí)刻保持強(qiáng)烈的創(chuàng)新愿望和沖動(dòng),掌握必要?jiǎng)?chuàng)新方法,加強(qiáng)學(xué)習(xí)和鍛煉,自覺開發(fā)創(chuàng)造力,成為一個(gè)符合現(xiàn)代設(shè)計(jì)需要的創(chuàng)新人才。

2.2思路要開闊

發(fā)散思維又稱輻射思維或求異思維等。它是以欲解決的問題為中心,思維者打破常規(guī),從不同方向,多角度、多層次地考慮問題,求出多種答案的思維方式。例如,若提出“將兩零部件聯(lián)結(jié)在一起”的問題,常規(guī)的辦法有螺紋聯(lián)結(jié)、焊接、膠接、鉚接等,但運(yùn)用發(fā)散思維思考,可以得到利用電磁力、摩擦力、壓差或真空、綁縛、冷凍等方法。發(fā)散思維是創(chuàng)造性思維的主要形式之一,在技術(shù)創(chuàng)新和方案設(shè)計(jì)中具有重要的意義。

2.3有創(chuàng)新意識(shí)

創(chuàng)造力的核心是創(chuàng)新思維。創(chuàng)新思維是一種最高層次的思維活動(dòng),它是建立在各類常規(guī)思維基礎(chǔ)上的。人腦在外界信息激勵(lì)下,將各種信息重新綜合集成,產(chǎn)生新的結(jié)果的思維活動(dòng)過程就是創(chuàng)新思維。機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的過程是創(chuàng)新的過程。設(shè)計(jì)者應(yīng)打破常規(guī)思維的慣例,追求新的功能原理、新方案、新結(jié)構(gòu)、新造型、新材料、新工藝等,在求異和突破中體現(xiàn)創(chuàng)新。

3.機(jī)械零部件設(shè)計(jì)技術(shù)探析

3.1機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的要求

機(jī)械零部件設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的重要組成部分,機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案中的機(jī)構(gòu)和構(gòu)件只有通過零部件設(shè)計(jì)才能得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖,同時(shí)它也是機(jī)械總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括:根據(jù)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和總體設(shè)計(jì)的要求,明確零部件的工作要求、性能、參數(shù)等,選擇零部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)形、材料、精度等,進(jìn)行失效分析和工作能力計(jì)算,畫出零部件圖和部件裝配圖。機(jī)械產(chǎn)品整機(jī)應(yīng)滿足的要求是由零部件設(shè)計(jì)所決定的,機(jī)械零部件設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求為:在工作能力上要求具體有強(qiáng)度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動(dòng)穩(wěn)定性及精度等;在工藝性上要求加工、裝配具有良好的工藝性及維修方便;在經(jīng)濟(jì)性上的要求主要指生產(chǎn)成本要低。此外,還要滿足噪聲控制、防腐性能、不污染環(huán)境等環(huán)境保護(hù)要求和安全要求等。這些要求往往互相牽制,需全面綜合考慮。

3.2正確選擇機(jī)械零部件表面粗糙度

表面粗糙度是反映零部件表面微觀幾何形狀誤差的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo),是檢驗(yàn)零部件表面質(zhì)量的主要依據(jù);它選擇的合理與否,直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和生產(chǎn)成本。機(jī)械零部件表面粗糙度的選擇方法有3種,即計(jì)算法、試驗(yàn)法和類比法。在機(jī)械零部件設(shè)計(jì)工作中,應(yīng)用最普通的是類比法,此法簡(jiǎn)便、迅速、有效。應(yīng)用類比法需要有充足的參考資料,現(xiàn)有的各種機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中都提供了較全面的資料和文獻(xiàn)。最常用的是與公差等級(jí)相適應(yīng)的表面粗糙度。在通常情況下,機(jī)械零部件尺寸公差要求越小,機(jī)械零部件的表面粗糙度值也越小,但是它們之間又不存在固定的函數(shù)關(guān)系。在實(shí)際工作中,對(duì)于不同類型的機(jī)器,其零部件在相同尺寸公差的條件下,對(duì)表面粗糙度的要求是有差別的。這就是配合的穩(wěn)定性問題。在機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)和制造過程中,對(duì)于不同類型的機(jī)器,其零部件的配合穩(wěn)定性和互換性的要求是不同的。在設(shè)計(jì)工作中,表面粗糙度的選擇歸根到底還是必須從實(shí)際出發(fā),全面衡量零部件的表面功能和工藝經(jīng)濟(jì)性,才能作出合理的選擇。

3.3搞好機(jī)械零部件的失效形式預(yù)測(cè)

機(jī)械零部件由于各種原因不能正常工作而失效,其失效形式很多,主要有斷裂、表面壓碎、表面點(diǎn)蝕、塑性變形、過度彈性變形、共振、過熱及過度磨損等。為了保證零部件能正常工作,在設(shè)計(jì)零部件時(shí)應(yīng)首先進(jìn)行零部件的失效分析,預(yù)估失效的可能性,采取相應(yīng)措施,其中包括理論計(jì)算,計(jì)算所依據(jù)的條件稱為計(jì)算準(zhǔn)則,常用的計(jì)算準(zhǔn)則有:一是強(qiáng)度準(zhǔn)則。強(qiáng)度是機(jī)械零部件抵抗斷裂、表面疲勞破壞或過大塑性變形等失效的能力。強(qiáng)度要求是保證機(jī)械零部件能正常工作的基本要求。二是剛度準(zhǔn)則。剛度是指零部件在載荷的作用下,抵抗彈性變形的能力。剛度準(zhǔn)則要求零部件在載荷作用下的彈性變形在許用的極限值之內(nèi)。三是振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則。對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)或剛度較小的機(jī)械,在工作時(shí)應(yīng)避免發(fā)生共振。振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則要求所設(shè)計(jì)的零部件的固有頻率與其工作時(shí)所受激振源的頻率錯(cuò)開。四是耐熱性準(zhǔn)則。機(jī)械零部件在高溫工作條件下,由于過度受熱,會(huì)引起油失效、氧化、膠合、熱變形、硬度降低等問題,使零部件失效或機(jī)械精度降低。因此,為了保證零部件在高溫下正常工作,應(yīng)合理設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)及合理選擇材料,必要時(shí)須采用水冷或氣冷等降溫措施。五是耐磨性準(zhǔn)則。耐磨性是指相互接觸并運(yùn)動(dòng)零部件的工作表面抵抗磨損的能力。當(dāng)零部件過度磨損后,將改變其結(jié)構(gòu)形狀和尺寸,削弱其強(qiáng)度,降低機(jī)械精度和效率,以致零部件失效報(bào)廢。因此,機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取措施,力求提高零部件的耐磨性。

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