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機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)
機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具體是指機(jī)械工程師完成機(jī)械產(chǎn)品構(gòu)思之后，按照設(shè)計(jì)方案的要求，再進(jìn)行機(jī)械工程圖紙的繪制，并且將設(shè)計(jì)思路通過機(jī)械圖紙具體反映出來。通俗來講，機(jī)械設(shè)計(jì)的最終目的是將機(jī)械師在腦海中形成的抽象設(shè)計(jì)思路，變成具體的、直觀的圖紙。機(jī)械設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，還要根據(jù)機(jī)械原理、材料力學(xué)等相關(guān)知識(shí)，下面是小編整理的機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)，歡迎閱讀參考！
機(jī)械結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)是基于完成了總體設(shè)計(jì)的前提下，只有把整體的設(shè)計(jì)完成了才能夠?qū)崿F(xiàn)接卸結(jié)構(gòu)的調(diào)整。那么這樣做的原因主要是要確定好原有的原理圖方案，這樣才能夠得到一些較為細(xì)致的原理結(jié)構(gòu)圖，只有這樣才能體現(xiàn)出原理圖具體的作用和其功能；要進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的主要原因是為了把原來的理論原理變化成為實(shí)際中的一些零件或者工具，那么在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)就要把零件的參數(shù)標(biāo)示出來等等，這樣才能夠最后在組裝時(shí)得到想要的整體部件。本篇文章主要就針對于機(jī)械設(shè)計(jì)中變元法的運(yùn)用進(jìn)行了一些說明和簡單的介紹。
一、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要性
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我們機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展也極為迅速，而且，機(jī)械制造是我國重大生產(chǎn)行業(yè)之一，對推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著極大的作用。但是，我國作為一個(gè)機(jī)械制造大國，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上卻欠缺太多，很多機(jī)械制造都是模仿其他發(fā)達(dá)國家的機(jī)械設(shè)計(jì)工藝來進(jìn)行生產(chǎn)的，雖然一些機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也發(fā)生了改變，而從本質(zhì)上卻依然沒有太大的變動(dòng)，缺乏自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)，一直引用技術(shù)會(huì)造成我國的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)隨著發(fā)達(dá)國家的后面走，無法將其真正的超越，而且，很多機(jī)械企業(yè)認(rèn)為創(chuàng)建機(jī)械研發(fā)中心較為奢侈，這樣的思想很難為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技發(fā)展帶來更大的推動(dòng)作用。我國作為一個(gè)經(jīng)濟(jì)大國、機(jī)械制造大國，不能僅將目光停留在機(jī)械的生產(chǎn)制造中，更應(yīng)將目光放在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新上，同時(shí)，還要注重機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，這才是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新發(fā)展的根本。
二、簡要介紹機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的七種變元?jiǎng)?chuàng)新
（一）材料變元
現(xiàn)實(shí)生活中很多種材料都可以用來設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，不一樣的材料要求的加工方法和手段不一樣、適用的結(jié)構(gòu)類別不一樣、零件需要的大小也不一樣。材料的變元可以變化出不一樣的結(jié)構(gòu)模式。比如說：在進(jìn)行鋼材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，零件的截面面積越大，材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度就越大、越硬；在鐵材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了使結(jié)構(gòu)變強(qiáng)變硬，人們通常使用加強(qiáng)筋和隔板的方法；在塑料材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，塑料件的筋板和壁厚應(yīng)該無差而別且對稱均勻。
（二）數(shù)量變元
機(jī)械產(chǎn)品數(shù)量變元，是指考慮到把機(jī)械產(chǎn)品整個(gè)零件或者零件的每一個(gè)輪廓、工作和加工的面、線均視為結(jié)構(gòu)基本元素，通過改變調(diào)整這些基本元素的數(shù)量，來達(dá)到對機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)改變的實(shí)現(xiàn)目的。比如：為達(dá)到力求簡單的目標(biāo)，我們盡量對鑄件結(jié)構(gòu)的形狀，采用直線形輪廓的設(shè)計(jì)。又如：為防止螺釘松脫，我們將螺紋連接結(jié)構(gòu)的螺釘、墊圈等設(shè)計(jì)成一體化，這樣在減少零件數(shù)量下，實(shí)現(xiàn)了防松措施的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
（三）形狀變元
根據(jù)形狀變元可以看出這一變元法主要就是對于元器件的整體進(jìn)行調(diào)整變形以后得到一些需要的元器件，這樣就可以達(dá)到機(jī)械設(shè)計(jì)的目的要求以及想要的元器件的參數(shù)。來達(dá)到最好的優(yōu)化效果。舉個(gè)例子：充分利用彈簧的彈簧彈性來進(jìn)行元器件的安裝，那么在進(jìn)行安裝時(shí)彈簧有很多種類型，那么相應(yīng)的通過彈簧安裝的元器件也就會(huì)有很多種不同的形狀，就好像有圓柱型，平面型等等。那么我們可以充分利用這些元器件的形狀來進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化作用。那么彈簧要考慮它的物理特性不能不起作用也不能過于壓緊，因?yàn)榍罢卟荒苤v彈簧的特性發(fā)揮出來，而后者將會(huì)使彈簧在以后的使用中失去它的彈性作用。那么彈簧一定要保持穩(wěn)定不能夠輕易的松動(dòng)，彈簧的特性我們可以充分的利用，因?yàn)閺椈刹粌H體積小而且便于和各個(gè)元器件相互進(jìn)行結(jié)合。
（四）工藝的變元
加工工藝技術(shù)對機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新有著極大的作用，機(jī)械的任何結(jié)構(gòu)在完成理想設(shè)計(jì)之前，都必須有著可靠的加工工藝作為支持，這樣才能有效的提高機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的效果。變元法中所提到的工藝變元主要是根據(jù)工藝技術(shù)選擇的不同，來實(shí)現(xiàn)對各個(gè)元器件產(chǎn)生相應(yīng)的作用，從而實(shí)現(xiàn)對機(jī)械整個(gè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用。工藝手段與結(jié)構(gòu)尺寸、材料性能等變元有著很大的差異性，工藝手段選取和使用的合理性，直接影響到機(jī)械結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和性能，因此，機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)必須對工藝手段進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，利用新穎的工藝手段來確保機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性。
（五）尺寸的變元
高質(zhì)量的產(chǎn)品，不僅需要好的產(chǎn)品性能，而且還需要滿足用戶對產(chǎn)品外觀、安裝方式、外形尺寸等要求。 這就需要機(jī)械設(shè)計(jì)師，利用科學(xué)的方法對機(jī)械零件進(jìn)行推算，找出對零件最佳的設(shè)計(jì)方案，并通過對零件外形的修正與優(yōu)化，使零件在機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn)中達(dá)到最好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 我們對液浮式陀螺羅經(jīng)的內(nèi)部零件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在滿足強(qiáng)度的同時(shí)縮小了部分零件的尺寸，并采用模塊的結(jié)構(gòu)方式，使液浮式陀螺羅經(jīng)內(nèi)部零件得到更好協(xié)調(diào)，從而大大縮小了產(chǎn)品的外形尺寸，減輕產(chǎn)品的重量。
（六）位置變元
在實(shí)際操作過程中，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的元素之間的位置是可以進(jìn)行調(diào)換的，這樣可以無形中使結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計(jì)更加完善。比如，零件的焊縫位置應(yīng)該對應(yīng)中性軸或者至少需要靠近中性軸，這樣便于將收縮力減少或者能夠避免產(chǎn)品的變形。
（七）聯(lián)接變元
機(jī)械產(chǎn)品的聯(lián)接變元?jiǎng)?chuàng)新，我們需要考慮應(yīng)元素的兩層含義：一層是需考慮到對元素連接方式的變化，比如說日常用的鉚接、膠接、焊接、螺紋接等；二是需要考慮到對每一種連接方法不同聯(lián)接結(jié)構(gòu)的元素創(chuàng)新，從而獲得多種結(jié)構(gòu)類型方案。
（八）對機(jī)械結(jié)構(gòu)變元?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)的優(yōu)化評(píng)測
對變元?jiǎng)?chuàng)新后的各類機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，往往我們要給一個(gè)綜合評(píng)測，通常情況下，采用綜合考慮到設(shè)計(jì)中的七個(gè)變元因素，對新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行模糊評(píng)測。在評(píng)測過程中，我們要先在腦海中形成一套基本的設(shè)計(jì)方案，然后通過建立起一些數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)者對每一種結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行綜合分析，并憑借自己掌握的經(jīng)驗(yàn)及知識(shí)能力進(jìn)行綜合評(píng)判。其中，要考慮到一些指標(biāo)，具體細(xì)化為社會(huì)效益，工藝性及可操作性、維修性、安全性等方面，同時(shí)借助推理、模擬等邏輯方法，最終從多種備用的不同結(jié)構(gòu)方案中，選取一個(gè)具有創(chuàng)造性的作為最后優(yōu)化的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。對已確定的結(jié)構(gòu)方案，也可在采用上述評(píng)價(jià)變元因素基礎(chǔ)上，在變元之間聯(lián)動(dòng)配合修改，達(dá)到更加優(yōu)化的設(shè)計(jì)目的。
機(jī)械創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對于機(jī)械行業(yè)的發(fā)展而言具有舉足輕重的作用，它不僅能夠更好地滿足當(dāng)前社會(huì)對機(jī)械設(shè)備不斷升高的要求，實(shí)現(xiàn)各類機(jī)械零件的最佳組合，同時(shí)還可以推動(dòng)機(jī)械行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此各機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)理應(yīng)在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)過程中充分采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，尋找最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以設(shè)計(jì)出更多的結(jié)構(gòu)方案，推動(dòng)企業(yè)自身的發(fā)展，最終促進(jìn)社會(huì)的良性發(fā)展。
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