机械零部件设计

摘 要：传统机械零部件设计特点是以长期经验积累为基础,通过力学、数学建模及试验等所形成的经验公式、图标、标准及规范为依据,运用条件性计算或类比等方法进行设计.过程中存在试验计算过程复杂、设计工作显得繁琐、工作量较大等问题.为了解决这一问题,运用机械零部件创新思维和办法,更理想创新设计零部件结构.

关 键 词：机械零部件；创新思维；创新方向；创新办法

1机械零部件设计状态

机械零部件设计是人类实现某种预期目标进行的一种创造性活动.传统机械零部件设计特点是以长期经验积累为基础,通过力学、数学建模及试验等所形成的经验公式、图标、标准及规范为依据,运用条件性计算或类比等方法进行设计.与现代机械零部件设计方法相比较而言,设计中存在试验计算过程复杂、设计工作显得繁琐、工作量较大等问题.为了解决这一问题,我们要开动脑筋,进行大胆创新.

2机械零部件的创新思维

2.1类比思维设计零部件

类比思维就是基于某一相同点,将外观、性质、用途不完全相同甚至完全不相同的事物进行比较分析,从中找出能达到目的的最佳方案.如由于飞鸟、蜻蜓等飞行动物的存在,成功的研制出飞机,运用蜻蜓羽翅高频率舞动成功的研制出减震装置.比照人类的功能,成功研制出机械人.根据蚊子翅膀高频率震动,以其结构与相关的零部件进行比较,帮助人类解决零部件疲劳损坏的问题.

2.2发散思维创造新方案

发散思维又称辐射思维或求异思维.是以欲解决问题为中心,思维者打破常规,从不同方向,多角度、多层次、多方位的考虑问题,求出多种答案的思维方式.例如：两个零件组合问题,常规采用螺栓、焊接、胶粘、铆接等,运用发散思维思考,可得到用电磁力、摩擦力、压力差、真空、冷冻等方法.围绕问题中心映射出更多有益的方案,发散思维是创造的主要形式之一,在技术创新和方案设计中具有重大意义.

2.3逆向思维走出全新捷径

逆向思维也叫求异思维,它是对司空见惯的似乎已成定论的事物或观点反过来思考的一种思维方式.敢于“反其道而思之”,让思维向对立面的方向发展,从问题的相反面深入地进行探索,树立新思想,创立新形象.当大家都朝着一个固定的思维方向思考问题时,而你却独自朝相反的方向思索,这样的思维方式就叫逆向思维.人们习惯于沿着事物发展的正方向去思考问题并寻求解决办法.其实,对于某些问题,尤其是一些特殊问题,从结论往回推,倒过来思考,从求解回到已知条件,反过去想或许会使问题简单化.

比如在设计发电机时,你为转子达不到所要求的转速而苦恼时,是不是可以运用逆向思维,让定子也转呢,我国发明家苏卫星正是运用了这一逆向思维发明了“两向旋转发电机”定子也转动,发电效率比普通发电机提高了四倍.苏卫星说,我来个逆向思维,让定子也“旋转起来”.这是他得以发明的思维基础,也是他对创造发明思想的一大贡献.

3机械零部件创新方向

3.1性能更好,缺陷更少

对于零部件在使用过程中表现出来的缺陷,应用创新思维,采取针对性的改进措施来克服,从而提高其性能,是机械零部件创新的方向之一.这样做,一来能够提升整机的使用性能,二来也能提高机器运行中的安全性.比如汽车的刹车制动装置,现有的汽车在刹车时通常是刹车片从里向外扩张从而抵住轮毂以达到制动目的,这经常导致制动效果不够理想,对此,我们是否可以试着设计从内和外双向同时压紧制动的刹车模式呢?!又比如,某些场合的大皮带轮,往往在采用辐条式结构之后重量仍然过大,对此,我们完全可以采用同样能够满足强度要求的新型轻型复合材料,而不是一味只知道用铸铁或钢来制造.

3.2维护方便,更宜人

很多机械零部件在使用和维护过程中经常会出现拆后重装失准的问题,导致零部件更换过于频繁,造成了不必要的浪费；设计不够人性化也是常遇到的问题.分析发现,前者大多出现在过盈配合以及硬度差别较大的场合,后者大多出现在需要经常与人体接触的零部件上.对于前者,我想我们有必要尝试着以间隙配合并辅以其他联结方式（比如螺栓联结等）来代替一些过盈配合,对需要可能拆卸的零件配对时尽量使其接触表面硬度接近；对于后者,我们的机械设计人员应当多从宜人的角度,来对某些零部件作一些必要的改进,比如将直接与人手接触的零部件表面的粗糙度降低一些.

3.3制造更简单,更高效,成本更低

加工费时和废料过多也是当代机械零部件制造过程中经常存在的问题,要解决这个问题我们必须进行创新设计.首先,要想缩短时间,我们可以试着缩短加工工艺路线,比如将引孔——检验——钻孔——扩孔——倒角——铰孔——检验改为引孔——钻孔——倒角——铰孔——检验,只要采用较大一点直径的钻头,则既可满足要求,又可缩短加工时间.要节约材料减少废料,我们就要在材料切割时合理的布局,在同一块材料上大小零件搭配布置,并且尽量将有相似边的用料布局在一起.这样一来,制造更简单,更高效,成本也降低了.

4机械零部件的创新方法

要充分运用机械学理论和方法,包括机构学、机械动力学、摩擦学、机械结构强度学、传动机械学等及计算机辅助分析的不断发展,对设计的关键技术问题能作出很好的处理,一系列新型的设计准则和方法正在形成.计算机辅助设计是把计算机技术引入设计过程,利用计算机完成选型、计算、绘图及其他作业的现代设计方法.计算机技术促成机械零部件设计发生巨大的变化,并成为现代机械设计的重要组成部分.目前,计算机技术向更深更广的方向发展,主要表现为基于专家系统的智能软件；计算机系统集成化,动态三维造型技术.

5总结和展望

如果我们在今后的机械零部件设计领域,能够抛弃旧的思维过时的旧方法,很好地运用类比、发散和逆向等创新思维,加上计算机辅助、多学科结合等现代创新方法,针对试验计算过程复杂、设计工作显得繁琐、工作量较大等问题加以更换思维方法,巩固个人基础能力,丰富头脑想象力,相信机械零部件设计领域将会迎来新的美好明天.