现代机械零部件设计革新探究论文
现代机械零部件设计革新探究论文 关键词：机械制造零部件设计现代思想科学发展 摘要：文章针对传统机械零部件的设计局限性，提出了现代设计思想和方法。一、机械零部件传统的设计局限 传统机械零部件的设计带来了运用中出现的许多问题：零部件容易腐蚀损 坏；
零部件容易疲劳损坏，断裂、表面剥落等；
零部件容易摩擦损坏等等。这些 问题的出现，都是机械零部件传统的设计局限性所产生的。机械机械零部件设计 是人类为了实现某种预期的目标而进行的一种创造性活动。传统机械机械零部件 设计的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。
传统设计在长期运用中得到不断的完善和提高，目前在大多数情况下仍然是有效 的设计方法，但是它有很多局限：在方案设计时凭借设计者有限的直接经验或间 接经验，通过计算、类比分析等，以收敛思维方式，过早地确定方案。这种方案 设计既不充分又不系统，不强调创新，因此很难得到最优方案；
在机械零部件设 计中，仅对重要的零部件根据简化的力学模型或经验公式进行静态的或近似的设 计计算，其他零部件只作类比设计，与实际工况有时相差较远，难免造成失误；
传统设计偏重于考虑产品自身的功能的实现，忽略人D机D环境之间关系的重要 性；
传统设计采用手工计算、绘图，设计的准确性差、工作周期长、效率低。
二、创新思维机械零部件的设计思想 机械零部件设计的本质是创造和革新。现代机械机械零部件设计强调创新 设计，要求在设计中更充分地发挥设计者的创造力，利用最新科技成果，在现代 设计理论和方法的指导下，设计出更具有生命力的产品。
（一）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，它包括观察能 力、记忆能力、想象能力、思维能力、表达能力、自控能力、文化修养、理想信 念、意志性格、兴趣爱好等因素。其中想象能力和思维能力是创造力的核心，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。创造力的开发可以从培养创新意识、提高创新能力和素质、加强创新实践等方面着手。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，自觉开发创造力，成为 一个符合现代设计需要的创新人才。
（二）运用发散思维 发散思维又称辐射思维或求异思维等。它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，求出多种答案的思维方 式。例如，若提出“将两零部件联结在一起”的问题，常规的办法有螺纹联结、焊 接、胶接、铆接等，但运用发散思维思考，可以得到利用电磁力、摩擦力、压差 或真空、绑缚、冷冻等方法。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。
（三）运用创新思维 创造力的核心是创新思维。创新思维是一种最高层次的思维活动，它是建 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。
三、科学的进行机械零部件设计 （一）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，机械运动方案中的机构和构 件只有通过零部件设计才能得到用于加工的零部件工作图和部件装配图，同时它 也是机械总体设计的基础。机械零部件设计的主要内容包括：根据运动方案设计 和总体设计的要求，明确零部件的工作要求、性能、参数等，选择零部件的结构 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的要求是由零部件设计所决定的，机械零部件设计应满 足的要求为：在工作能力上要求具体有强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振 动稳定性及精度等；
在工艺性上要求加工、装配具有良好的工艺性及维修方便；
在经济性上的要求主要指生产成本要低。此外，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。这些要求往往互相牵制，需全面综合 考虑。（二）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，其失效形式很多，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。为了保证零部件能正常工作，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，计算所依据的条件称为 计算准则，常用的计算准则有：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。强度要求是保证机械零部件能正常工 作的基本要求。二是刚度准则。刚度是指零部件在载荷（下转第57页）（上接第 58页）的作用下，抵抗弹性变形的能力。刚度准则要求零部件在载荷作用下的弹 性变形在许用的极限值之内。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。振动稳定性准则要求所设计的零部件的固有频 率与其工作时所受激振源的频率错开。四是耐热性准则。机械零部件在高温工作 条件下，由于过度受热，会引起润滑油失效、氧化、胶合、热变形、硬度降低等 问题，使零部件失效或机械精度降低。因此，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，必要时须采用水冷或气冷等降温措施。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，将改变其结构形状和尺寸，削弱其强度，降低机械精度和效 率，以致零部件失效报废。因此，机械设计时应采取措施，力求提高零部件的耐 磨性。
（三）正确选择机械零部件表面粗糙度 （四）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，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。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 现为以下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。