浅谈机械零部件设计的新思路
摘要：机械零部件设计是人类为了实现某种预期目标而进行的一种创造性活动，是人们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、图表、标准及规范作为依据运用条件性计算或类比等方法进行设计。传统设计有很多局限性，因此笔者提出了机械零部件设计的新思路。
关键词：机械；零部件；设计；新思路
机械零部件设计的传统模式是采用手工计算及绘图，虽然现在已有不少设计人员使用了计算机绘图但基本上还停留在计算机绘图的初级阶段段有将计算机在机械零部件设计的优化方面的优势充分发挥出来，就使设计的准确性较差池因为设计思路的老套化，使在生产过程中不断地出现问题设计不断地修改、修正就使其效率更低。
1、设计核心思想――创新思维
1.1运用创造思维
设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现，包括观察力、记忆力、想象力、思维力、表达
力、自控力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。它是社会前进、科技进步的基本动力之一，其中想象力和思维力是创造力的核心，它是将观察、记忆所得信息有控制地进行加工变换，创造表达出新成果的整个创造活动的中心。设计者不是把设计工作当成例行公事，而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动，掌握必要创新方法，加强学习和锻炼启觉开发创造力，成为一个符合现代设计需要的创新人才。创造力的开发可从培养设计人员的创新意识、提高创新能力、士曾加创新实践等方面进行。
1.2运用发散思维
发散思维又称辐射思维，是以欲解决的问题为中心，思维者打破常规，从不同方向，多角度、多层次地考虑问题。通过提出各种不同的解决问题的途径求出多种不同的答案，才从中选出最优解决方案的思维方式。例如若提出“将两个零部件联结在一起”的问题，常规的办法有焊接、胶接、铆接、捆绑、螺栓连接等各种各样的常规方式。但运用发散思维思考以后，就可得到利用电磁力、摩擦力、压合力、抽真空、冷冻等等方法。利用发散思维可能会到更好的更优化的解决问题的方法。发散思维是创造性思维的主要形式之一在技术创新和方案设计中具有重要的意义。
1.3运用创新思维
创新思维是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下，将各种信息重新综合集成产生新的结果的思维活动过程就是创新思维。机械零部件设计的过程是创新的过
程。设计者应打破常规思维的惯例追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等在求异和突破中体现创新。
2、科学地进行机械零部件设计
2.1把握机械零部件设计的主要内容
机械零部件设计是机械设计的重要组成部分，是机械总体设计的基础。机械设备中的
各种机构和构件及它的各种运动功能，都是通过机械零部件的精心设计、绘制出零部件的
加工制造图和各部件的装配图再通过机械制造过程中的精细加工及各合格零部件的组合装
配得以实现了机械设备的设计功能。
机械零部件设计的主要内容包括：根据机械设备方案设计和总体设计的要求阴确零部
件的工作要求、性能、参数等，选择零部件的构形、材料、精度等，进行失效分析和工作
能力计算，画出零部件图和部件装配图。机械产品整机应满足由零部件设计所决定的机械
零部件的综合质量对强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性、精度、加工及装
配工艺性、维修、生产成本等方面的要求，还要满足噪声控制、防腐性能、不污染环境等
环境保护要求和安全要求等。
2.2严格计算机械零部件的失效形式
机械零部件由于各种原因不能正常工作而失效，其失效形式主要有断裂、表面压碎、
表面点蚀、塑性变形、过度弹性变形、共振、过热及过度磨损等。故在设计零部件时应首
先进行零部件的失效分析预估失效的可能性采取相应措施，其中包括理论计算及计算准则。
常用的计算准则如下：一是强度准则。强度是机械零部件抵抗断裂、表面疲劳破坏或
过大塑性变形等失效的能力；二是刚度准则。刚度是指零部件在载荷的作用下，抵抗弹性
变形的能力；三是振动稳定性准则。对于高速运动或刚度较小的机械，在工作时应避免发
生共振；四是耐热性准则。为了保证零部件在高温下正常工作，应合理设计其结构及合理
选择材料，必要时须采用有效的降温措施；五是耐磨性准则。耐磨性是指相互接触并运动
零部件的工作表面抵抗磨损的能力。当零部件过度磨损后，将会导致零部件失效报废。只
有综合考虑才能最大可能地避免零部件的失效。
2.3正确选择机械零部件表面粗糙度
表面粗糙度是反映零部件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是检验零部件
表面质量的主要依据；其选择的合理与否，直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。在机械零部件设计工作中表面粗糙度的选择应用最广的是类比法，此法简便、迅速、有效。最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。
在实际应用中，对于不同类型的机器，其零部件在相同尺寸公差的条件下对表面粗糙
度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。对于不同类型的机器，其零部件的配合
稳定性和互换性的要求是不同的。故在设计工作中，表面粗糙度的选择归根到底还是必须
从实际出发，全面衡量零部件的表面功能和工艺经济性才能作出合理的选择。
2.4全面优化机械零部件设计方法
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CAD是把计算机技术引入设计过
程环节，用计算机完成选型、计算、绘图及其他作业的现代设计方法。
CAD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，CAD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CAD;CAD系统
集成化，CAD与CAM计算机辅助制造的集成系统CAD/CAM；动态三维造型技术；基于并行工
程面向制造的设计技术DFM；分布式网络CAD系统。
参考文献：
[1]王月强：《现代机械产品的零部件设计创新研究》[J]交通世界建养.机械，202106
[2]谢志坤/路平/史科科/刘伯聪：《轻量化技术在机床设计中的应用》[J]制造技术
与机床，202112
机械设计制造自动化探讨
摘要：本文对机械自动化与传统的机械制造技术进行了比较分析，指出了智能化的机
械设计制造成为发展趋势。机械自动化在机械制造上具有低成本、高效率和多功能的有点，能够满足人民生活和生产的多元化需求。本文中论述了机械自动化的设计的原理、优点与
效益以及发展方向。
关键词：机械制造自动化原则发展方向
1 机械制造自动化符合设计的原则
1.1 满足对机器的功能要求。
任何一种产品的开发都是为了满足人们某种需求为目的的，不同的产品具有不同的性能。任何机械设计都要能够对输入的物质、能量和信息进行处理，输出需要的物质、信息
和能量。机械自动化系统也应该具有这种功能，能够对物质、信息和能量进行处理。机械
自动化系统包括和机电一体化产品和机电一体化技术的内容，作为产品，又包含着设计、制造和特定的功能以满足使用要求，而功能是由其内部有机联系的结构所决定的。
1.2利用先进技术不断创新。
根据产品或系统的功能不同，可对产品或系统进行分类。以物料搬运、加工为主，输
入物质、能量和信息，经过加工处理，主要输出改变了位置和形态的物质系统称为加工机。以能量转换为主，输入能量和信息，输出不同能量的系统，称为动力机，其中输出机械能
的为原动机。以信息处理为主，输入信息和能量，主要输出某种信息。
机械自动化系统除了具备上述必须的主功能外，还应具备其它内部功能，即控制功能、动力功能、检测功能、构造功能。基于上述的功能构成原理，既有利于设计或分析各
种机械自动化的产品，又有利于开拓思路，便于创造发明和创新。
2 机械自动化系统的优点与效益
2.1生产能力和工作质量提高。
机械自动化产品具有信息自动控制和自动处理的功能，其检测的精度和灵敏度有很大
的提高，通过自动化控制系统能够保证机械的能按照计划完成动作，使制造过程不受操作
者主观因素的影响，保证最佳的工作质量和较高的产品合格率。同时，由于机械自动化产
品实现了工作自动化，所以生产力大大提高。
机械论文2.2使用安全性和可靠性提高。
机械自动化系统都有报警、监视、诊断和保护等功能。如果在工作中遇到过流、过压、过载、短路等电力故障时，能够自动停止工作，保护机械设备的完好，避免或减少人身事故，提高了设备的安全性。机械自动化产品由于采用电子元器件，减少了机械产品中的可
动构件和磨损部件，从而使其具有较高的灵敏度和可靠性，故障率降低，寿命得到了延长。
2.3调整和维修方便，使用性能改善。
机械自动化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应
不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机械
自动化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件和零件。对于具有存储功能的
机械自动化产品，可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，给定
一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。机械自动化产品的自动化检验
和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。
2.4改善劳动条件，有利于自动化生产。
机械自动化产品自动化程度高，是知识密集型和技术密集型产品，是将人们从繁重的
体力劳动中解放出来的重要途径，可以加速工厂自动化、办公自动化、农业自动化、交通
自动化甚至是家庭自动化，从而可促进我国四个现代化的实现。
3机械设计制造及其自动化的发展方向
3 .1智能化。
智能化是21 世纪机械自动化技术发展的一个重要发展方向。这里所说的“智能化”
是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模
糊数学、心理学、生理学和混饨动力学等新思想、新方法。模拟人类智能，使它具有判断
推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得更高的控制目标。诚然，使机械自动化产品具
有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。
3.2模块化。
模块化是一项重要而又艰巨的工程。由于机械自动化产品种类和生产厂家繁多，研
制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机械自动化产品单元是一
项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能减速、电动机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新的产品，同时也可扩大生产规模。
3.3网络化。
网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们日常
生活带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一体，企业间的竞争也趋于全球化。机械自动化的新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快会畅销全球。
由于网络化的普及，基于网络的各种远程控制和监测技术方兴未艾，而远程控制的终端设
备本身就是机械自动化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势。
3.4微型化。
微型化指的是机械自动化向微观领域发展的趋势。国外将其称为微电子机械系统，或
微机械自动化系统，泛指几何尺寸不超过1 cm3的机械自动化产品，并向微米、纳米级发展。微机械自动化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具
有不可比拟的优势。微机械自动化发展的瓶颈在于微机械技术，微机械自动化产品的加工
采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
4结论
现代机械自动化在设计和制造上具有多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义，所
以机械的设计、制造都是围绕着机械自动化来进行的。机械自动化技术所面临的共性关键
技术是传感检测技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动化控制技术、接口技术、精密
机械技术及系统总体技术等。设计人员不能只热衷于技术引进，不能仅仅安心于作为新技
术的传播者，而应该作为新技术产业化的创造者，为机电一体化技术发展开辟广阔的天地。
参考文献：
[1]吴俊松.机械设计制造及其自动化的发展方向[J].黑龙江科技信息，202111：45-46.
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