机械设备设计流程

赵雪 刘柱军

摘 要：文章就机械设计的流程以及设计中应注意的若干问题进行了说明，并对设计人员在处理这些问题时提出了具体要求。

关键词：机械设备；设计；流程

引言

现今，随着国家经济的发展，科技水平的提高，原来的一些机械设备已经不能达到加工生产的需要了，这就需要我们开发新的机械设备。机械设备无论是在加工制造行业，或是科研生产都是十分重要的，因此新的机械设备的设计开发工作十分重要，文章将就设备研发中的一些问题进行阐述。

1 计划阶段

在计划阶段中，应对所设计的机器需求情况做充分的调查研究和分析，通过分析，进一步明确机器所应具有的功能，并提出所具有的约束条件，明确设计任务的全面要求和细节，做出设计任务书。设计任务书大体上应该包括：机器的功能，经济性及环保性的估计，制造要求方面的大致估计，基本使用要求，以及完成设计任务的预计期限等。

2 方案设计阶段

这一阶段对设计的成败其关键的作用。首先要进行机器功能的分析，就是要对设计任务书提出的机器功能中必须达到的要求、最低要求及希望达到的要求进行综合分析，即这些功能能否实现、功能之间是否有矛盾，相互间能否替代等。最后确定出功能参数，作为进一步设计的依据。确定出功能参数后，即可提出可能的解决办法，亦即提出可能采用的方案。寻求方案时，常用的办法是先从执行部分开始讨论。讨论设备的执行部分时，首先是关于工作原理的选择问题（必须不断研究和发展新的工作原理）。根据不同的工作原理，可以拟定多种不同的执行机构的具体方案。原动机部分的方案当然也可以有多种选择。现在大部分的机械都优先选用电动机作为原动机。传动部分的方案就复杂多样了，在如此众多的方案中，技术上可行的仅用几个，对这几个可行的方案，要从技术方面和经济环保等方面进行综合评价，从经济性进行评价时，既要考虑到设计及制造时的经济性，也要考虑到使用时的经济性。进行机器评价时，还必须对设备的可靠性进行分析，要把可靠性作为一项评价的指标。从可靠性的观点来看，盲目的追求复杂的结构往往是不明智的，设备越复杂，发生故障的可能性就越高。环境保护也是设计中必须认真考虑的重要方面。通过方案评价，最后进行决策，确定一个据以进行下步技术设计的原理图或机构运动简图。在方案设计阶段，要正确处理好借鉴和创新的关系。同类机器成功的先例应当借鉴，原先薄弱的环节及不符合现用任务要求的部分应当加以改进或根本改变。应当把握好积极创新和对原先合理经验的平衡。

3 技术设计阶段

技术设计阶段的目标是产生总装配草图及部件装配草图。通过草图设计确定出各部件及零件的外形和基本尺寸，包括各部件之间的连接，零部件的外形及基本尺寸。最后绘制零件的工作图，部件装配图和总装图。

为了确定主要零件的基本尺寸，必须做以下工作：

（1）设备的运动学设计。根据确定的结构方案，确定原动件的参数（功率、转速、线速度等）。然后做运动学计算，从而确定个运动构件的运动参数（转速、速度、加速度等）。

（2）设备的动力学设计，结合各部分的结构及运动参数，计算各组要零件所受载荷的大小及特性。

（3）零件的工作能力設计。已知主要零件所受的公称载荷的大小和特性，即可做零部件的初步设计。设计所依据的工作能力准则，须参照零部件的一般失效情况、工作特性、环境条件等合理的拟定，一般有强度、刚度、寿命准则等。通过计算或类比，即可决定零部件的基本尺寸。

（4）部件装配草图及总装配草图的设计。根据已定出的主要零部件的基本尺寸，设计出部件装配草图及总装配草图。草图上需对所有的零件的外形及尺寸进行结构化设计。

（5）主要零件的校核。有一些零件在上述第（3）步中由于具体的结构未定，难于进行详细的工作能力计算，所以只能做初步计算及设计。在绘出部件装配草图及总装配草图后，所有零件的结构及尺寸均为已知，相互邻接的零件之间的冠以也为已知。只有在此时，才可以较为精确定出作用在零件上的载荷，决定影响零件工作能力的各个细节因素。只有在此条下，才有可能并且必须对一些重要的外形及受力情况复杂的零件进行精确的校核计算。并根据校核结果反复修改零件的结构及尺寸。知道满意为止。

4 加工、安装和调试

当技术设计阶段完成后，就进入了零件的加工制造环节，在进入加工前，要与加工企业做技术交底，对一些存在的问题进行讨论，确保加工制造要按照设计意图来执行，加工出合适的零部件。

4.1 零件加工

在将设计图纸送交给加工企业并就图纸进行了技术交底后，设计人员要经常与加工企业进行保持联系，就加工进度保持关注同时注意解决加工中出现的一些问题，同时对这些问题做好详细记录，以备以后使用。

4.2 设备组装调试

在零部件加工完成后，就计入了组装环节，设计人员应到现场指导按照，使其能够按照设计的意图安装，保证安装环节不出现问题。安装完成后，就进入了调试阶段，调试是看设备安装是否到位，看机器是否正常运转，同时对机器进行最优化调整，使其能够在稳定、高效的状态下工作。

4.3 机械设备的验收

在机器设备安装调试完成后，应组织相关人员对机器进行验收，看机械设备是否能达到设计的设计性能。

4.4 设备的试生产

在机械设备安装、调试完成后，应该及时组织人员进行试生产，看看功能和产量是否能够达到设计预期，如果达到了预期，就可以投入使用，如果未达到预期，应该原因进行查找，找到原因后，找出解决办法，同时就设计不合理的地方进行调整，调整后继续进行试生产，指导设备能够满足要求。

4.5 设备投入使用

设备经过试生产合格后，设计人员就设备的械设备操作、工艺、维护的相关资料和图纸整理成册，而后将其交付给使用部门，同时应对设备的操作人员进行必要的培训，使其能够按照使用手册来规范的操作设备，此后，机械设备方能投入使用。

5 对设计研发过程中需要注意的问题进行分析

5.1 研制阶段需要注意的问题

在这个阶段，设备加工制造的好坏，直接关系到设备的性能是否达到设计的预期。在这个阶段，设计者应时常与加工单位进行沟通，确定合理的加工工艺，保证能够按照图纸设计要求来加工制造，同时要与加工人员进行讨论，取得加工单位的加工能力，有了问题及时调整，确保加工顺利进行。

5.2 安装调试阶段需要注意的问题

在前期设计、加工制造完成后，设备的安装调试是影响设备性能的最后环节，这个阶段的好与坏也是十分重要的。在这个阶段，设计人员要来到现场对设备的安装进行指导，对于安装过程中出现的问题及时解决，同时及时记录这些问题进行分析，从中查找改进的方法，确保下回设计中不会出现类似的问题。在安装、调试阶段完成后，将进行试生产，看看功能和产量是否能够达到设计预期，如果达到了预期，就可以投入使用，如果未达到预期，应该原因进行查找，找到原因后，找出解决办法，同时就设计不合理的地方进行调整，调整后继续进行试生产，指导设备能够满足要求。设备经过试生产合格后，设计人员就设备的械设备操作、工艺、维护的相关资料和图纸整理成册，而后将其交付给使用部门，同时应对设备的操作人员进行必要的培训，使其能够按照使用手册来规范的操作设备，此后，机械设备方能投入使用。

6 结束语

文章机械设备设计研发的流程进行了说明，并就整个流程中应该注意的一些问题进行了阐述。设计过程中应注意这些问题，设计出更好的机械设备。

参考文献

[1]濮良贵.机械设计[M].高等教育出版社，2010.