「机械设计」基本要求和一般流程

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机械设计是指规划和设计实现预期功能的新机械或改进原有机械的性能。


  设计机械应满足的基本要求是:

  (1)良好的使用性能 实现预期功能,满足使用要求。操作容易,保养简单,维修方便。不必追求“多功能”,因为“多功能”会增加成本,降低可靠性。

  (2)安全 许多重大事故出自机械故障。密封件泄露导致“挑战者号”航天飞机失事,起落架故障引发空难,刹车失灵酿成车祸,频繁出现的汽车“召回”更暴露机械设计不良造成的安全隐患。机械设计必须以人为本。凡关系到人身安全或重大设备事故的零、部件都必须进行认真、严格的设计计算或校核计算,不能凭经验或以“类比”代替。计算说明书应妥善保留,以备核查。暴露的运动构件要配以防护网。易造成人身伤害的部位必须有安全连锁装置或实施远距离操纵。电气元件、导线的规格和安装必须符合安全标准。初次之外,为了保护设备,还应设置保险销、安全阀等过载保护装置以及红灯、警铃等警示装置。

  (3)可靠、耐用 在预定的使用期限内不发生或极少发生故障。大修或更换易损件的周期不宜太短,以免经常停机影响生产。但是,也不宜过分强调“耐用”。现代化生产推行定期更新和预期强制报废,个别零、部件的“长寿”对整机并无实际意义。因追逐“耐用”而滥用贵重材料突然增加成本。

  (4)经济 设计中应尽可能多选用标准件和成套组件,它们不仅可靠、廉价,而且能大大节省设计工作量。可以说,设计中使用标准件的多少是评价设计水平的重要标志。要重视节约贵重原材料,降低成本。零件设计必须关注加工工艺性,力求减少加工费用。良好的经济性不仅体现在制造成本低廉,更应体现在机器使用中的高效率、低效能。

  (5)符合环保要求 机器噪声不超标。不采用石棉等禁用的原材料。确保机械使用过程中不会泄漏水、油、粉尘和烟雾。生产中的废水、废气必须经过治理,达标排放。

  除此之外,欲使产品具有市场竞争力,机械设计师还应与工艺美术人员密切配合,力求产品造型美观。

  在明确设计要求后,机械设计包括以下主要内容:确定机械的工作原理,选择合宜的机构;拟定设计方案;进行运动分析和动力分析,计算作用在各构件上的载荷;进行零部件工作能力计算、总体设计和结构设计。本书第一至八章着重介绍选择机构和拟定设计方案的有关知识,第九至十八章着重论述应力分析、零部件工作能力计算和设计的有关内容。

  一部机器的诞生,从感到某种需要、萌生设计的念头、明确设计要求开始,经过设计、制造、鉴定直到产品定型,是一个复杂细致的过程。

  设计人员要善于把设计构思、设计方案,用语言、文字、图形方式传递给主管人和协作者,以获得支持。除技术问题之外,设计人员还要论证下列问题:(1)此设计是否确实为人们所需要?(2)有哪些特色?能否与同类产品竞争?(3)制造上是否经济?(4)维修是否方便?(5)是否有市场?(6)社会效益与经济效益如何?

  设计人员要富有创造精神,又要从实际出发;要善于调查研究,广泛听取用户和工艺人员的意见,在设计、加工、安装、调试过程中及时发现问题,反复修改,以期取得最佳的成果,并从中积累设计经验。


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