2020年機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)及其優(yōu)化分析論文.doc

機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)及其優(yōu)化分析論文 1結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)新方法變元法 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為機(jī)械設(shè)計(jì)過程中至關(guān)重要的組成部分，所完成的工作是按照的機(jī)械原理進(jìn)行機(jī)械圖紙的設(shè)計(jì)。變元法是由德國科學(xué)家發(fā)明的方法，主要應(yīng)用于機(jī)械相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖紙的設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)是具有創(chuàng)新性。本文針對變元法作出了一定的修改和完善，目的是讓這種方法更容易被應(yīng)用和理解。變元法在機(jī)械行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域有較為廣泛的應(yīng)用。我們在使用變元法的完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，是以完成這種產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)為前提，再進(jìn)行其他新型設(shè)計(jì)思路的研發(fā)。變元法的含義主要包含兩個(gè)方面：一方面，機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，這方面的變元法主要包括七個(gè)種類；另一方面，針對這部分的變元進(jìn)行改變，創(chuàng)新性的實(shí)現(xiàn)不同種類的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。以下是對7個(gè)變元的闡述： 1.1數(shù)量變元 數(shù)量變元指的是研究機(jī)械設(shè)備的所有的零部件或構(gòu)件的全部的外形、工作面以及生產(chǎn)的點(diǎn)、線、面等都看做是構(gòu)成零部件的基本元素，對這些基本元素的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，完成針對機(jī)械設(shè)備構(gòu)件的優(yōu)化的目標(biāo)。例如：為了實(shí)現(xiàn)簡化的目的，在設(shè)計(jì)鑄件零件的外形時(shí)，多使用直線設(shè)計(jì)的外形輪廓。 1.2形狀變元 形狀變元指的是從機(jī)械的形狀方面對機(jī)械結(jié)構(gòu)的外形和重要輪廓、加工表面以及所使用零部件的種類和尺寸進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)而得出多種結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，從而對整個(gè)機(jī)械進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。機(jī)械設(shè)計(jì)過程中這類因素的創(chuàng)新是把機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行原理轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)圖紙的過程。例如，火力發(fā)電廠的冷渣機(jī)，為了能夠把高溫爐渣以最快的速度降低溫度，技術(shù)人員采用了形狀變元的方法對冷渣機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，改變原有的單腔體為多腔體，提高了降低溫度速率這一難題。 1.3材料變元 零部件選取多種類型的材料一般會改變這種零件的尺寸，進(jìn)而生產(chǎn)工藝也會相應(yīng)的變化，以至于改變了整體機(jī)械的外形和構(gòu)造。我們可以針對材料的改變而設(shè)計(jì)出多種類型的構(gòu)造方案。 1.4位置變元 位置變元指的是按照機(jī)械設(shè)備的構(gòu)造位置的改變，實(shí)現(xiàn)多種類型設(shè)計(jì)方案的形成。例如，在針對焊縫零部件的焊接方法時(shí)，選擇焊縫的位置非常重要，當(dāng)我們選擇在中心軸附近時(shí)，避免了零件由于收縮造成的彎曲變形。 1.5聯(lián)接變元 聯(lián)接變元指的是在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意元素的兩個(gè)方面：一方面，我們需要確定元素聯(lián)接方法的改變。例如，工作中常見的焊接、熱熔連接等；另一方面，我們需要研究針對任意一種聯(lián)接方式的不同類型的聯(lián)接結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，進(jìn)而得到不同類型的方案。例如，兒童玩具在設(shè)計(jì)過程中要盡量做到安全聯(lián)接，我們可以設(shè)計(jì)成卡扣聯(lián)接方式，這樣不容易出現(xiàn)小孩誤食螺絲的現(xiàn)象。 1.6尺寸變元 尺寸變元指的是高度、寬度、直線度、彎曲度等方面的內(nèi)容。技術(shù)人員在針對這些元素進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)，一般側(cè)重于改變零件的尺寸。完成對機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)件完善的目的。例如，技術(shù)人員想提升粉碎機(jī)的物料目數(shù)，針對動力副在整體機(jī)構(gòu)上的相對位置做出了改變，進(jìn)而完成了粉碎目數(shù)的提升，效果是原來的2倍。 1.7工藝變元 設(shè)計(jì)和工藝的關(guān)系是相互銜接和相輔相成的。每種零部件的加工方法和制造工藝各不相同，各類零部件與設(shè)備的加工和制造質(zhì)量、生產(chǎn)周期、成本和使用年限也千差萬別，進(jìn)而制約著設(shè)備產(chǎn)品的構(gòu)造。按照相應(yīng)產(chǎn)品的工藝特性，結(jié)合使用以上7類變元，按照進(jìn)行根據(jù)所設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的特點(diǎn),靈活地運(yùn)用上述7個(gè)變元,同時(shí)設(shè)計(jì)者依據(jù)所具備的知識、經(jīng)驗(yàn),運(yùn)用創(chuàng)造性思維方法,如類比、推理、歸納、模擬、想象、直覺及靈感等,可構(gòu)思出很多種結(jié)構(gòu)方案。 2精密儀器與精密機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的必要性 當(dāng)今社會是科技高速發(fā)展的時(shí)代，測量設(shè)備和機(jī)械構(gòu)造的設(shè)計(jì)理念和方式都進(jìn)行著完善和提升。如何讓青年人可以快速的適應(yīng)企業(yè)對適應(yīng)性和才能的要求，成為我們大家亟待思考的問題。因此，在進(jìn)行實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)的課程教學(xué)過程中，引入前沿的、適應(yīng)企業(yè)需求的人才培養(yǎng)方法和相應(yīng)的實(shí)習(xí)方式和裝備變成了必須考慮的問題。所有的測量設(shè)備或控制裝置都具有相應(yīng)的適應(yīng)所在系統(tǒng)需求的系統(tǒng)或構(gòu)造，那么在測量設(shè)備、控制裝置確定的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求的基礎(chǔ)上，如何使用先進(jìn)的設(shè)計(jì)思路和多種類型的機(jī)械構(gòu)造構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化整合，建造適應(yīng)系統(tǒng)需求的高端機(jī)械構(gòu)件，是我們當(dāng)前工程設(shè)計(jì)的重要方法。根據(jù)企業(yè)對人員的需求，按照建造機(jī)械系統(tǒng)和構(gòu)造的整個(gè)階段，依據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，側(cè)重對機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)內(nèi)容、方式、理念的研究；注重對系統(tǒng)構(gòu)造的探索；注重研究、分析問題的方式方法和創(chuàng)新水平的提升。建立一整套面向企業(yè)所需求的能夠操作精密設(shè)備和高科技儀器人才的培養(yǎng)方式非常重要。 3結(jié)構(gòu)方案的評價(jià)與優(yōu)化 為了得到最優(yōu)化的方案，我們針對所有的方案都進(jìn)行了全面的分析研究，按照模糊綜合評價(jià)的方法實(shí)現(xiàn)所有方案的評判。首先選定的評判指標(biāo)是在構(gòu)造方案的性能標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)效益、可實(shí)現(xiàn)性、保養(yǎng)維修以及技術(shù)性能等方面進(jìn)行選取。通過這種全面的評價(jià)方式在所有方案中選擇出最適合的方案。其次是在完成上述評價(jià)之后，針對整個(gè)系統(tǒng)中主要的零件和構(gòu)件建立模型，通過對數(shù)學(xué)模型的的計(jì)算完成模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在建立數(shù)學(xué)模型的過程中，完善數(shù)學(xué)模型以達(dá)到盡量復(fù)合機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特征，這樣的數(shù)學(xué)模型得到的數(shù)據(jù)結(jié)果能夠?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)的研究分析和產(chǎn)品優(yōu)化提供更為真實(shí)準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。數(shù)學(xué)模型可以表達(dá)機(jī)械構(gòu)造中的各類變元，但是也有一些變化是不能夠或者較難描述。當(dāng)我們在優(yōu)化設(shè)計(jì)中過度的依靠數(shù)學(xué)模型的數(shù)據(jù)，那么我們就被模型所局限而不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的完善合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)也很難被應(yīng)用在實(shí)踐當(dāng)中。另