机械设计中模块化设计研究探讨

机械设计中模块化设计研究探讨

司译

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摘要：在机械产品的开发过程中，模块化技术是提高机械产品开发效率的一种有效途径。然而，在现实的设计和使用过程中，仍然有很多不足之处。而且，伴随着科学技术的发展，模块化的设计方法也一定会伴随着科学技术的发展而持续地进行革新。因此，深入开展模块化技术的理论与实践，探索其在产品结构中的运用，是非常有必要的。

关键词：机械；设计方法；模块化

引言

模块化的设计方法是我国现代机械设计中规模化生产产品的重要保证，它不仅可以提升自己的工作效率，还可以减少机械设计的资金费用，而且在品质上具有明显的优势。而模块化的设计方式在很大程度上符合了机构的需求，而且在机构的实际操作中也取得了很好的成效。这不仅是一种减少设计周期的主要原因，也是一种有益于创建机械设备的依据，提升国内机械设备的设计水准。

一、模块化设计的分类原理

（一）在模块化设计方面取得的进展

模块化设计是一种通过组件的结合与选取形态来创造出不同的新产品的一种设计思想，为了跟上潮流，把模块化设计这一原理运用在机械设计中，从而满足市场生产的需要。关于模块化设计的发展，它的发展可以追溯到20世纪中期，从那个时候开始，模块化设计就被某些发达国家所接受，并被运用到了机械设计中，通过改造现有的机械，制造出一套具有不同性能的全新的机械模块，来满足市场的发展需求。采用模块式设备进行设备优化，不但可以提高设备性能，而且还可以节约设备的开发成本，提高产品的经济效益。此外，将模块化的设计思想引入到机械设计中，可以让机械更适合于现代社会的发展，从而提高我们的机械制造产业的工作水平。

（二）模块化设计的划分原理

在模块化设计的基础划分原理中，其划分的首要依据是以最低限度的模块数目，对其进行筛选和组合，最后得到具有相同类型和不同性能的新产品。通过模块化设计重新组合而成的新产品，无论从各方面来说，其表现都是最完善的，在增加总产值的同时，也为公司节约了大量的设计投资。因为模块化的好处实在太多了，因此在应用之初，就必须对其进行详细的分类。但是，从当前国内模块化设计在国内的发展状况来看，国内对于机械模块化的分类，是按照其在制造工作中所占据的比例来进行的。当前，在机械设计中，模块化的划分的标准尚未得到清晰的界定，这就造成了国内对机械模块化的分类缺少了规范。通常来说，模块化指的是一种可以对整体展开单独的结构划分的形式，它在对机械特性进行全面的认识之后，再以机械各结构之间的相互关系为依据，展开对机械结构的划分与重组，最终构成新的生产方式的机械。所以，我们可以根据如下的原理来合理地进行机械的分类：1.机械的各个组件之间是相互独立的；2.保证各个机械组件界面之间的高效隔离；3.为了避免当某个组件发生错误时，会波及其他组件，在进行分区时，也必须保证各个组件没有相互联系。

二、模块化设计技术在机械设计中的应用

（一）明确机械设计的要求和思想

在进行机械设计和模块设计的时候，要先对产品的定位和客户的主要需求进行全面的确定，为产品的设计打下了良好的基础。设计人员要与使用者对这类机械产品的形态需求、功能期待以及结构联动方法等相结合，展开对其进行最优的选择。比如说，在针对内燃机的曲柄连杆结构展开机械设计时，必须要先将曲柄连杆结构的形式、应用材料及所需的物理性质进行决定，然后再将产品的整体功能进行确定，从而对在后期应用的过程中所需要的维护与保养需求进行明确，同时还要做好成本预算，这样不仅可以让机械产品的质量标准得到充分的保证，同时还可以提高机械设计的科学性和可行性。

（二）对各功能模块进行适当的规划

因为在模块化设计方法中，最关键的是各个模块的实际功能以及它们之间的联系，所以在确定了设计概念以后，就必须根据产品的定位和种类的功能的要求，来更好地进行各种功能模块的选取，这不仅要保证原来的产品的要求，而且还可以用功能模块来完成，还要从相同的类型模块中进行高效地联系，这样才能保证整个产品的功能性都得到了充分的体现，而且不同的模块还可以相互兼容。在模块功能型号选择完毕后，采用横向模块设计方法，保证了对原有机械产品内部结构空间的充分利用，要坚持以产品的主体功能为核心，对各模块的实际功能进行优化，也可以从物理空间和功能空间两个维度进行模块设计。应该指出的是，在这段时间内，要为将来的产品升级预留出一些提升的余地，保证可以随时跟随着机械产品的市场环境，不仅可以对产品的特征和功能进行充分的满足，还可以在目前的基础上，对其进行性能的优化和提升。

（三）对模块空间位置进行全面的规划

许多机械产品都有比较多的功能模块，因此，在对不同的模块展开空间安排与规划的时候，可以应用编码形式来展开空间位置的统筹工作。设计人员要事先对这些模块的实际作用有一个清晰的认识，在确定了具体的连接方式后，根据性价比、成本应用需求等因素，在能够满足后续维修与保养的前提下，对这些产品模块进行统一的编码。在通常的环境中，许多机械设备的要求是比较复杂的，相应的实现原理也比较丰富，同时，其内部的功能模块以及各种零件的集成化程度也比较高，所以，在最大限度上，要确保各个模块之间的密切关系以及各个位置之间的相互配合与协调安排。采用代码标记的形式，可以在设计层级上直接标明不同空间结构所需要的模块及零部件的具体型号、作用及具体连接方式，然后基于设计方案进行实物产品空间布置。

（四）机械设备装配操作

在对前期模块化设计方案进行了明确之后，还需要展开实地装配与操作，对前期功能模块的不同连接方式和空间所处位置的合理性进行进一步的验证，为后续产品生产提供了装配基础和操作基础。在组装的过程中，要着重对各个模块的功能性和既定功能的实现效果进行检查，特别是要对模块部件的作用发挥情况进行清晰的认识，进而对故障发生概率和故障发生主要点位进行仿真，对部件的使用寿命进行规划。有许多的基础模块都有电路板，所以，设计人员就必须采用分层设计及排布的方式，来对机械产品的实际工作环境进行仿真，从而对这些电路板和基础模块能否正常地运转，并在特定的运行环境下，会不会发生故障问题进行判定。在实际装配过程中，若发现各模块精密度不达标、集成度不佳、装配成本过高等问题，应立即加以纠正和优化，并对试验产品进行稳定性和功能检查，在完全合格的情况下，方可投入机械生产。

结语

总而言之，模块化设计在机械设计中的运用有着非常强大的优点，可以使结构交换方便，批量生产标准化，功能扩展多样化。在具体的设计方法中，要明确机械设计需求及理念，对功能模块进行合理规划，对模块空间位置进行统筹规划，对机械产品进行装配操作，对机械产品进行性能测试。期望通过本项目的实施，为国内设备制造行业的整体层次提升提供重要的理论依据。

参考文献

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• [2]徐立华.机械设计中的模块化设计思路[J].化学工程与装备,2020(11):183-184.
• [3]邱洪辉.模块化设计方式在机械设计中的应用[J].南方农机,2020,51(10):132.