机械设计可靠性的探索

机械设计可靠性的探索

黄国涛

（齐齐哈尔工程学院.机电工程系齐齐哈尔161000）

摘要：机械制造领域，机械设计占据重要地位，设计人员除了具有必备的设计能力之外，还需具有严谨的做事态度。机械设计并不是一件容易的事，设计人员应将自己的经验阅历与科学技术相结合，遵循一定的设计程序和准则，善于总结、结合实际、学会创新与继承，这样设计出的产品才能得到用户的青睐。

关键词：机械设计；可靠性；分类；准则

1、我国机械工业的发展现状分析

随着改革开放步伐的加快，为了适应国内外市场和国民经济发展的需要，我国的机械工业充分借鉴国外的先进技术经验，利用国内的技术资源，有计划地对企业的技术进行了改造。历经30多年的不懈努力，我国机械工业的生产技术水平、工艺水平和产品质量都得到了显著提高，有力地推动了本土经济的发展、国内市场的繁荣、进出口贸易的发展。据有关统计显示，目前在全球所有销售或使用的工业产品中，小到玩具、服装，大到电器、飞机和轮船，都会出现中国制造的标志，这充分显示了迅猛发展的中国机械工业在世界的地位，因为如果没有高度发展的机械工业，上述各类消费产品就没有生产它们的最基本的工具。但是，我国的机械工业也还存在一定的问题，主要表现在：一是机械工业结构不合理。在产品结构方面，生产的中低端产品大大超出市场需求，而生产的高端产品却远远不能满足市场需求；在机械工业结构分布方面，主要集中在东部和南部地区，而中西部地区则发展落后；在人力资源方面，具有丰富的一般性的制造加工人力资源，而严重缺乏创新型的高科技人才和杰出的企业家；在组织结构方面，主要表现为竞争力弱，缺少具有鲜明特色的企业；在形态结构方面，多为传统的制造加工业，而现代制造服务业严重不足。二是机械工业的自主创新能力不强。虽然在世界范围内，中国是机械工业大国，但是其高端装备仍然要依靠进口。究其原因，根本在于我国机械工业不具备较强的自主创新能力，产品升级得不到有力的支撑。再加上政府和企业往往把目光盯在眼前的经济效益上，长远发展眼光不足；强调工业生产的重要性，却不注重科学研究；先进技术依赖引进，但是不重视消化吸收。

2、机械设计的分类

2.1新型设计

新型设计是指将试验验证可行的技术或者成熟的设计技术应用在新型产品上。

2.2继承设计；

继承设计是指为了提高现有机械的工作性能以及工作效率，大大减少生产成本，机械设计人员根据自己的丰富经验和现有的设计技术对已有机械进行重新设计、改造。

2.3变型设计

变型设计是指为满足用户新的使用需求，设计人员对现有的机械设计图进行部分改变（如添加或删改），进而设计出不同于原有的机械。

以上三种机械设计的相同点都是对机械进行科学、合理的设计与创新。不同之处在于三者的侧重点不一样，新型设计更注重创新，设计新的产品；继承设计是在原有的机械上修改，注重的是经济性；而变型设计则是对落后的机械进行重改，使其更能满足现代社会发展所需。

3、机械设计的准则

“无规矩不成方圆”，同样在机械设计领域中也会存在许多“规矩”，机械设计人员进行设计时，除了要遵循主要程序之外，设计准则也是其必须遵守的约束条件。

3.1技术性能准则

技术性能除了包含机械性能之外，还包括机械在制造和使用过程中所涉及的所有性能，技术性能既包含静态性能，又包含动态性能。技术性能准则是指相关的技术性能必须达到规定的要求。3.2标准化准则任何行业都有自己的标准化规范，而机械制造中与设计相关的主要标准有：概念标准化，所谓概念标准化即是指在机械设计过程中所提到的专业术语、字母符号等其他专业性表述应符合行业标准；实物形态标准化，设计过程中应按统一规定选取零部件、原材料、设备等的结构形式、尺寸等；方法标准化，在机械设计中涉及的操作、测量或者试验方法应按照规定进行。

3.3可靠性准则

可靠性是指机械在正常工作情况下，在预期使用寿命内能完成既定功能的可能性有多大。所谓可靠性准则，即设计的产品应该能满足既定的可靠性要求。

3.4安全性准则

机械设计要考虑机械制造过程中的安全问题，其准则有：生产安全性，在进行机械设计时，应考虑操作人员生产时的安全性等；零件安全性，确保机械制造中使用的全部零件在额定的外负载条件下，不会发生严重变形、断裂以及重度磨损等情况；整机安全性，确保机械在正常操作下不发生故障，能实现机械的所有功能；环境安全性，设计人员设计的机械应能保证不对机器周围的环境和人造成污染和危害。

3、加强机械设计可靠性的措施

3.1择优选好机械零件材料

选好材料，这是从源头上解决材料性能不高、产品质量不优、加工成本过高的重要措施。因此，在采购机械零件材料时，务必要紧密结合实际运行的生产方式、加工工艺，对材料的性能、价格以及加工零件表面物理力学性能等进行综合考量，择优选定性价比较高的机械零件材料。当然，也可以采用标准化生产模式，对加工零件材料进行统一规范，包括在尺寸、结构、性能、原材料等方面，都要进行统一的标准，推行简易化的设计和加工。

3.2优化机械加工工艺流程

加工时间的长短，直接决定着机械加工质量的好坏。这是因为加工时间越长，零件表面质量就越变得更粗糙，产品的性能就会受到影响，整个加工的成本就难以有效控制，最后导致加工出来的产品性价比上不去，影响产品的市场竞争力。这就需要设计加工企业对加工工艺流程进行必要的优化升级，以最为简化的流程将加工时间压缩最短。同时，对加工工序的方法也是非常重要的，这是应为零件表面残留的应力也会直接影响零件的性能，这就需要对零件加工工序进行合理化选择和改进。

3.3合理设定加工切削参数

机械设计加工过程中，切削用量是一个比较难以把握的技术因素。由于切削的速度、深度把握不好，导致零件表面质量难以保证的现象，是实际加工中时有发生。这就需要对切削参数进行科学合理的设定。一般来讲，切削深度和速度要根据零件材料及其特性来把握，同时可以切削液的合理适量使用，也是非常有利于降低切削产生的力度、温度以及积屑瘤等。

3.4科学正确使用加工工具

机械设计加工过程中，加工工具的使用是非常重要的。从大的原则来讲，工具的使用都是根据实际加工需要而选择确定的。比如刀具的选择，就要根据零件表面镀硬度的不同要求、对粗糙度的不同要求，合理的选择刀具。再如，对润滑剂的选择和使用，要根据加工需要科学选择润滑剂的类型和品牌，将加工的流程、精确度，金属材料的类型以及零件的相关性能考虑进去，择优确定用什么润滑剂。

4、总结

机械设计在不同阶段的可靠性研究，有不同的侧重点，我们把握住每一个侧重点，才有可能使机械设计完成整体的高质量与高标准管理，最终实现产品对市场的最优化衡量。而每一侧重点把握，是需要我们在技术研究与产品开发等多方面进行综合考虑的。

参考文献

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[2]关仁杰,赵静，华章.浅谈加强机械设计的途径及其重要性[J].

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[3]王新刚.机械零部件时变可靠性稳健优化设计若干问题的研究[D].东北大学:机械设计及理论,2009.