基于機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用與趨勢(shì)研究

戴嬌 金瑞 茆華軍

摘? 要：我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，人們生活水平的提高，使得我國提前進(jìn)入現(xiàn)代化發(fā)展階段。隨著我國利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)信息處理技術(shù)的飛速進(jìn)步與發(fā)展，全球世界范圍內(nèi)的產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越來越激烈，產(chǎn)品的技術(shù)品種不斷更新?lián)Q代變化速度不斷加快，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度不斷得到提高。生產(chǎn)正在逐漸以小批量、多生產(chǎn)品種的專業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營模式逐漸取代以前單一或多個(gè)生產(chǎn)品種的大批量生產(chǎn)。在這樣一種產(chǎn)品采用的是小批量規(guī)模生產(chǎn)的銷售方式下，必須盡量地縮短相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)周期，降低相關(guān)產(chǎn)品的銷售價(jià)格和生產(chǎn)成本，才能真正進(jìn)一步提高其所在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力和所需要占有的份比。

關(guān)鍵詞：機(jī)械結(jié)構(gòu);優(yōu)化設(shè)計(jì);應(yīng)用與趨勢(shì)

引言：時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展加速我國各行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，推動(dòng)我國整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展步伐。隨著我國現(xiàn)代化程度不斷提高、人工成本不斷增加，機(jī)器代人成為一種發(fā)展趨勢(shì)。設(shè)備若想穩(wěn)定運(yùn)行離不開高質(zhì)量的維護(hù)，維護(hù)意味著人工和物料成本的投入。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中，不僅要能夠?qū)崿F(xiàn)所需功能，還得考慮設(shè)計(jì)的設(shè)備，在后期的維護(hù)成本能夠最低。

一、齒輪設(shè)計(jì)

在各類機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組成中，齒輪是重要的構(gòu)成要素，也是目前機(jī)械設(shè)計(jì)制造活動(dòng)組織開展要重點(diǎn)研究的部分。在過去傳統(tǒng)化的設(shè)計(jì)制造模式運(yùn)用中，存有齒輪設(shè)計(jì)成果不理想、參數(shù)設(shè)定不規(guī)范等現(xiàn)狀。當(dāng)前，通過仿真技術(shù)應(yīng)用展開齒輪設(shè)計(jì)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員能規(guī)范化選取相應(yīng)的斷面齒形，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建相應(yīng)的仿真模型。還能對(duì)各類系統(tǒng)數(shù)值進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，這樣便于對(duì)仿真模型展開有效修改，實(shí)現(xiàn)仿真結(jié)果持續(xù)性輸出。再通過傳動(dòng)仿真試驗(yàn)操作開展，能更直觀立體地展示出齒輪設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)成效。通過此項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用，便于對(duì)各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)展開全面預(yù)算，確定最優(yōu)數(shù)值。比如，在圓弧針齒行星設(shè)計(jì)中，通過此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用，能有效判定正交面齒輪傳動(dòng)接觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的模數(shù)，分析齒輪比相關(guān)參數(shù)值，促使設(shè)計(jì)成效有效提升。

二、優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)

優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的整體動(dòng)態(tài)控制性能將嚴(yán)重地直接影響機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)際使用壽命與勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)最終需要優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的一個(gè)根本途徑就是還需要不斷提高經(jīng)過優(yōu)化后的機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的整體動(dòng)態(tài)控制性能。分析這些結(jié)構(gòu)的后期動(dòng)態(tài)應(yīng)用性能雖然往往屬于一個(gè)復(fù)雜的研究過程，特別是需要引起注意，尤其是對(duì)于一些性能比較大型的原始結(jié)構(gòu)而言，但是，在研究分析這些結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能結(jié)構(gòu)的過程同時(shí)也往往會(huì)力求使其性能具有一定的應(yīng)用價(jià)值，以便于全面地分析搜集與其性能相關(guān)的原始結(jié)構(gòu)材料，影響并達(dá)到該類結(jié)構(gòu)產(chǎn)品后期技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用的實(shí)際效果。

三、軟接觸磨損件表面采用陶瓷材料能夠延長(zhǎng)耐磨周期

設(shè)備實(shí)際使用過程部分零件會(huì)直接與原材料產(chǎn)生摩擦（滑動(dòng)摩擦），比如分線板，過線孔等工作時(shí)一直會(huì)與線狀原材料（簡(jiǎn)稱線材）之間產(chǎn)生摩擦。雖然，分線板采用金屬材料制作，而線材為塑料。線材硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于分線板的硬度，但是日積月累的情況下，分線板還是會(huì)出現(xiàn)磨損。而磨損就意味著需要進(jìn)行更換，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致線材與磨損的凹痕卡死造成的質(zhì)量事故。其實(shí)硬度和韌性之間一直都站在一個(gè)“對(duì)立面”，要求高硬度意味著要犧牲其韌性，反之亦然。通過反復(fù)試驗(yàn)綜合考量成本的基礎(chǔ)上，分線板主體部分采用鋁合金加工，然后在其過線孔處鑲嵌99陶瓷孔，成為最優(yōu)方案。通過方案處理后，分線板這一配件的耐磨性將極大的提升，瓷孔使用2年基本上都看不到磨損痕跡。即使出現(xiàn)磨損，也只需要有針對(duì)性的對(duì)單個(gè)陶瓷孔進(jìn)行更換。

四、提高零件加工精度

我國在加工工藝方面還存在較多的不足，因此，可以引進(jìn)國外的創(chuàng)新型的加工工藝方法不斷提高零件的加工精確度，例如：引進(jìn)精細(xì)加工、微細(xì)加工、納米加工、激光加工等。除此之外，提高工藝流程中相關(guān)人員的操作技術(shù)，在具體的操作過程中重視細(xì)節(jié)，不斷改進(jìn)傳統(tǒng)的加工方式，使損耗降低，不斷提高相關(guān)工作人員的基本素養(yǎng)，在具體的操作過程中能夠嚴(yán)格按照說明進(jìn)行操作，降低設(shè)備的損耗，使零件精度不斷提高，產(chǎn)品質(zhì)量得到提高。

五、仿人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)

由于機(jī)械臂靈活性能好，在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)與人工智能的發(fā)展，機(jī)械臂的各方面性能得到了進(jìn)一步的提升.仿人機(jī)械臂是以人臂為參照，與人臂具有較高的相似度，其運(yùn)動(dòng)性能更加優(yōu)越，是當(dāng)前機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).對(duì)自由度的仿人機(jī)械臂同步控制進(jìn)行了研究，提高機(jī)械臂的控制精度.構(gòu)建了仿人雙機(jī)械臂的協(xié)同模型，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)規(guī)劃進(jìn)行了研究，使其能高效且無碰撞地完成相關(guān)任務(wù).基于人體工程學(xué)分析了仿人機(jī)械臂的構(gòu)型.提出了一種自尋優(yōu)方法對(duì)7R仿人機(jī)械臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了優(yōu)化.

六、數(shù)控技術(shù)提升了生產(chǎn)精確性

數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不但給當(dāng)代我國傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)及其發(fā)展模式帶來了一場(chǎng)革命性的工業(yè)變化，且機(jī)械制造也的生產(chǎn)精準(zhǔn)性也大大提高，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)推出的設(shè)備產(chǎn)品，能夠在較大程度上充分滿足現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，是我國傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展成為我國現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)化的一個(gè)重要象征，生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化水平也得到了大幅度的提高，數(shù)控設(shè)備產(chǎn)品更加人性化、高效化，大大節(jié)省了加工和生產(chǎn)時(shí)間，優(yōu)化生產(chǎn)的人力資源。因此，在一定程度上，要繼續(xù)致力于科學(xué)研究，引進(jìn)、開發(fā)和應(yīng)用高效的數(shù)控技術(shù)，繼續(xù)大力支持?jǐn)?shù)控技術(shù)的研發(fā)和自主創(chuàng)新，支持?jǐn)?shù)控制造設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)中國數(shù)控裝備制造業(yè)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康快速發(fā)展，提高當(dāng)前階段我國數(shù)控工業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展中的綜合技術(shù)實(shí)力、產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新發(fā)展能力水平和促進(jìn)裝備數(shù)控制造業(yè)的海內(nèi)國際化和市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

七、結(jié)語

在當(dāng)代的社會(huì)，機(jī)械設(shè)計(jì)和技術(shù)的關(guān)系影響整個(gè)機(jī)械和裝備制造業(yè)的生存和發(fā)展，因此，這一問題值得進(jìn)行深入的研究，發(fā)現(xiàn)它的發(fā)展目標(biāo)和現(xiàn)狀，并且對(duì)它的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行推測(cè)，從而正確地把握良好的機(jī)械設(shè)計(jì)和技術(shù)的未來發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]段蘭蘭，諶瑋.校企協(xié)同共建機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)人才培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐[J].科學(xué)家，2016（11）.

[2]楊帥，焦禹萃.機(jī)械工程學(xué)科的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].科技資訊，2014（28）.

[3]劉樹春，張敬佩，李初曄.機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011，（8）.

[4]房燦.機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用與趨勢(shì)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（18）：137.