机械机构的可靠性设计

机械机构的可靠性设计

胡洋

中山长虹电器有限公司广东中山528427

摘要：近年来，我国对机械机构越来越重视了，很多高校也加强了机械机构设计的相关工作，在这样的背景下，我国机械机构设计工作取得了很好的成果，我国现代机械正在向着更加高效、更加实用的方向发展。在各种比赛当中，机械机构设计是所有工作的重中之重，只有保证了设计工作的质量，才可以为以后的所有工作打好基础。本文首先论述了什么是机械机构设计，然后讨论了机械机构设计过程中的常用方法及在机械机构设计过程中所应该遵循的一些原则。

关键词：机械机构；设计；方法；遵循的原则

前言

现如今，我国在经济、科技等各个方面都取得了很大进步，经济和科技的进步也促进了一些行业的发展，比如说，机械行业。可是，我们应该意识到，机械行业在取得进步的同时，也给我们带来了很多的问题，同时也对机械机构的设计提出了新的要求。可以这么说，机械机构的设计是机械行业发展之本，所以，我们要解决我们所遇到的这些问题，首先应该从设计方面入手，只有这样，我们才可以在解决问题的同时促进机械好行业发展。在机械机构设计过程中，创新尤为重要，只有学会创新，才可以全方位提高构件的性能、精度、工作效率等，也才可以达到节能减排的目的，促进整个行业的发展。

1.论什么是机械机构设计

对于任何一台机器来说，机械机构是机器最主要的部分，只有拥有一个科学合理的机械机构，才可以保证机械的正常工作，而要提高机器的工作效率，则必须要从机械机构设计当中入手。目前，在世界各国在生产机械产品的过程中，一般都会先确定机械的尺寸和原理，其后进行一些结构的分析工作和性能的探讨工作，在上述的所有工作当中，它们都和设计过程中的基本方法与理论息息相关。而对于机械设计来说，随着时代的发展，设计就是一种创新，在创新的过程中，是要在符合条件情况下进行新机构的设计。在对机械机构进行创新设计的过程中，最主要是要打破传统设计的瓶颈（整个最主要体现在总体方案当中），在符合条件的情况下，确定机构构型，然后进行机构设计。通过上述分析，我们不难发现，机械机构创新较为抽象，它的过程也是相对较为复杂的，只有从实际生活、实际需求出发，才有可能设计出来一种新的、实用的机械机构。所以说，在机械机构设计的过程中，如果要进行创新，再生设计是一个非常实用的方法，也就是在实际的过程中，我们要对以前的一些设计进行借鉴与参考，运用创造性的思维和方法，通过类型创新得到新的机械机构。

2.进行机械机构设计过程中的基本方法

2.1设计过程中的组合原理

在机械机构的设计过程中，组合原理是最为常见，我们知道，一个系统要实现正常工作，离不开各个部件、各个部分的协调工作，对于一台机器来说也是一样的道理。我们在进行机械机构设计时，一些较为简单的机构往往很难完成较为复杂的工作，要使得机器可以实现一些较为复杂的结构我们可以把这些简单机构进行组合，以这些各个部分协调工作来实现那些较为复杂的工作。比如说，棘轮机构运动时运动特性较差，可是它却可以实现间歇性运动；齿轮机构运动的原理和形式都特别简单，可是运动特性、动力特性却无可挑剔；凸轮机构虽然说没有可调性，但是却可以实现多种运动方式（也就是运动过程中较为任意）；连杆机构虽然说在运动过程中不能实现一些较为特殊的运动，可是连杆机构的运动说相对简单的，用起来也较为方便。通过上述分析，我们可以发现，每一种机构有着不同的特点，它们的优点与缺点也是各不相同，所以，在进行机构设计时，使用一种机构会使得机器在使用的过程中存在一定缺陷，为了对各种单一机构的不足之处进行弥补，在进行机械机构构型的设计时，通常会把两种或者两种以上的机构组合起来，从而使得它们特有的性能都可以被有效的使用到，充分的发挥出它们自身所具备的优势，进而设计出可以达到规定要求的新机构。

2.2设计过程中的变异原理

在机械机构设计过程中，除了使用组合原理之外，变异原理也经常会被用到。“变异原理”，顾名思义，要进行变异首先应该有一个进行变异的对象，也就是对原来的机构进行一定的改变、创新、改进，使得它拥有比之前的机构更加科学、更加合理的性能。在使用变异原理对机械机构进行设计时，我们首先应该确定一个目标，整个目标就是我们所要进行变异的对象，也就是和设计目标有着相同功用的机构（这个过程中要注意目标的选取，要注意实现功能的统一性，切不可使得变异目标与所设计的机构功能大相径庭）。在选取了我们所要变异的目标之后，我们就可以对变异目标进行分析（主要时对变异目标的功能、结构、组合等情况进行分析），在完成初步分析工作之后，我们就可以把变异目标的机构运动简图进行转化（一般都是转化为一条能够实现相同功能的特殊运动链），在完成运动链的转化之后，可以使用排列组合的方法对运动链接进行排列，然后分析出各种不同的结构形式。最后再根据原始机构构型的功能所给予的约束条件，变化成为更多的与之相对应的新机构和再生运动链。

3.在机械机构设计过程中所应该遵循的一些原则

3.1选择原动机时要科学

随着科技的进步，人们对能源的利用也有了新高度，我们再生活中可以看到越来越多的能源利用形式。在工业领域，人们当初只是对重力势能（比如水力发电）和热能（火力发电和各种化石能源的利用）进行简单的利用。但是，如今，人们对核能、风力、太阳能和潮汐能进行了更加充分的利用。在机械行业，我们所说的原动机就是用来产生动力的，说白了就是发动机，随着能源利用越来越广，我们对原动机的选择越来越多，而利用不同能源产生电力的原动机与机械机构与机器的工作状况息息相关，我们要保证机器的正常运转，我们就要根据机器的工作特征选择不同原动机，在设计时，为了确保动力的充足，可以在机械机构当中设计多个原动机，以此来保证机械可以处于一个正常运行的工作状态。

3.2选择运动副要恰当

我们知道，一台机器是由大大小小的、不同的构件所组成，那，我们在连接两个构件时就要保证两个构件可以进行运动（即我们常说的运动副原则）。在对两个构件进行连接时，它们之间的运动会存在某种限制，这个时候就会用到高副和低副原则，这两个原则各有特点，高副较容易磨损。这就要求我们在对机械机构设计时对高副和低副两种原则的不同进行详细对比、对差异进行区分，要根据实际的设计需求，选择出适合的运动副原则，进而使得运动副的优势充分发挥出来，起到扬长避短的效果。

3.3选择运动链时尽量缩短

对于机械机构的运动链来说也是这个道理，如果说运动链太长的话，就会增加机器自身的震动，随着震动量的增加，机械机构往往就会出现一些不同程度的误差，而机器工作的时间越久，就会导致这种误差的积累，当然了，如果运动链太差，我们在生产的过程中就会使用更多材料，这样既造成了资源的浪费，而且也在无形之中增加了生产成本。所以，为了降低积累误差、降低振动量、减少机械设计的投入成本，在机械机构构型的设计过程中要尽可能的使运动链的长度变短。

4.结语

目前，我国的工业在不断发展与进步，机械行业是工业发展中的主要组成部分，发展好机械行业是实现工业繁荣的基础，在这一过程中，机械机构设计的作用至关重要，只有做好机构设计，掌握住机械机构设计的方法，才可以促进机械行业发展。

参考文献：

[1]徐涛，义厚.基于机构创新设计的机构再生设计的探讨[J].机械研究与应用，2007（5）：20-24

[2]胡健.浅谈机械机构构型的创新设计[J].科技风，2011（7）.