现代设计理论和方法在矿用机械设计中的应用

摘 要：文章从分析矿用机械设计的重要意义出发，详细探讨了矿用机械设计的重要性和重要地位。深入分析了现代机械设计方法的优势所在，并就矿用机械设计中的要点做了系统的论述分析。最后，结合自身多年工作研究经验，作用对现代机械设计方法在矿用机械设计中的应用问题做了观点性和理论性的论述分析。

关键词：机械设计；矿用机械；要点

1 矿用机械设计的重要意义

众所周知，在煤矿生产过程和其他类型矿产资源的开采过程中环节是十分复杂的。而在这其中矿用机械设计的作用就显得尤为重要，更关系到矿业的安全生产运行。矿用机械设备是矿业整个开采过程的中坚力量，因此我们必须重视对矿用机械的设计研究。特别值得一提的是矿用机械设计的优劣还关系到整个生产过程的安全、效率和产出矿石质量。现阶段，我国经济飞速发展，科学水平也在不断提高，如何将日新月异的科技应用于矿用机械设计体系当中，是今后机械设计人员所要面对的一大重要课题。

2 现代机械设计方法的优势所在

当前的科学技术创新可以说是日新月异，而传统的机械设计理念中一些旧的、保守的设计思想占据了主流位置。相较于以往的生产需求层次，传统的机械设计方法已经无法满足现代矿业的生产需求。现代设计理念秉承着生态、智能、绿色的原则，相对于传统设计方法有了长足的进步，与传统的机械设计方法相比现代机械设计方法有以下三个特点：高效、安全、智能性。

3 矿用机械设计中的要点分析

3.1 以人为本

任何一种机械设计理念中，必须要强调人的特殊作用。在整个以人为本的设计理念里还包括其他多方面内容，比如矿用机械由于其体型和功能的要求一般都会存在噪音大的问题。如何尽量削减噪音对人体构成的伤害，依然是现阶段人们研究的首要课题。相关专家研究表明，人长期处于噪音当中，整个身体机能都会出现问题，其最容易看到的外在表现就是经常发生呕吐和眩晕现象。相关数据显示，一旦外在环境的音量超过八十五分贝，人体的整个大脑皮层就会处于兴奋和难以抑制的状态。这时，矿用机械的操作者因为这种噪音环境的影响就很容易发生事故。因此，在矿用机械设计中要以操作者即以人为本，尽可能的进行降噪系统的设计，尽量运用科学技术来进行合理降噪合理除噪。特别值得一提的是，现阶段我国矿用机械设计上的自动化程度还很不够，现在矿用机械设计要点应当放在方便舒适的操作系统上。尽量人性化设计好整个工作台的构造，再比如说操作台的位置，针对人体眼睛的最佳角度来设计操作台的角度。人的眼睛最佳视角是左右在六十度、上下三十度左右，尽量满足这个原则就可以有效的减轻操作者的疲劳感。

3.2 高效性、安全性、智能性

现代机械设计的高效性、安全性、智能性的特点，要求我们矿用机械设计人员一定要把握好这些，综合设计好人体的基本数据和生理指标，然后综合这些具体的数据和指标再结合实际需要来进行设计。这样，我们设计出来的方案才是完善的、符合人性化需求和现代生产需求的。

4 现代设计方法在矿用机械设计中的具体应用

4.1 仿生学设计技术在矿用机械设计中的具体应用

我们可以这么理解，一件工业产品的具体设计会同时作用于技术、经济、艺术三个特定行业。因此，整个工业设计的基本理念应该满足这三方面的需求。下面让我们就这三方面的内容具体谈一下关于工业设计中仿生设计的具体应用。

4.1.1 关于形态的仿生设计

在这方面作用想要探讨的核心思想是形态仿生设计的来源都是大自然。大自然形形色色的生物为仿生设计提供了无穷无尽的素材。现代的优秀设计师就是从大自然中提取灵感，以生物的形态来对矿用机械进行系统的分析和设计，用生物的自然形态来获得更好的生产力来源。这点毋容置疑，物竞天择的自然生态法则决定了在自然界中存在的生物都有其适合生态环境的特殊能力。现阶段，形态仿生设计的理念越来越被现代矿用机械设计者所重视，通过系统化的分析和数据提取，更多的设计者完成了对矿用机械的生态外形改造，并应用于具体的矿用机械制造当中。

4.1.2 关于功能的仿生设计

所谓的功能仿生设计理念是通过对整个自然界的生物本身构造和功能进行系统的分析后提取数据，再根据矿用机械设计的具体需求加以功能性融合。功能仿生设计源于自然生物的本身，自然生物本身所具有的功能是我们值得借鉴和模仿的，并且可以最大限度的应用于当前矿用机械设计的需求当中。当这些自然功能和实际功能能够完美的融合之后就会衍生出现代矿用机械的新时期功能。这对于整个矿用机械设计技术而言具有的优势是无法估计的，也是今后矿用机械设计发展的方向之一。

4.2 关于绿色设计理念在整个矿用机械设计体系中的具体应用问题

4.2.1 关于设计方法分析

矿用机械在运行中会产生很多有害物质，对自然环境产生直接的影响，比如矿用机械的配套动力设备大多都是柴油机，因为柴油机在工作中会出现较大的噪声以及排放较多的颗粒物，尤其是那种大缸径的柴油机，其产生的噪声以及颗粒物等都会对环境产生较严重的影响。所以对于矿用机械的绿色设计就是基于环保技术的设计。

从整体系统的角度出发，绿色设计就是整个系统的核心所在，在矿用机械设计中就是针对其结构的设计，比如可拆卸的设计，以及对于选择材料方面、环境设计方面、包装设计方面的创新。其中的关键环节就是对于环境的影响评价，这一点是要贯穿在整个系统全过程中，主要用于企业矿用机械设备的战略性开发以及设计和制作过程。

评价指标体系的建立，主要可以从生态平衡以及废弃处理等几个方面。其中对于美观以及使用的舒适度、矿用机械的零部件和废弃部件的回收都是要贯穿在设计、制造以及使用和回收全过程中。因为对于矿用机械的设计以及开发中，在各个阶段其工作都是交叉进行的，所以就必须要建立一个完善的环境来让内部可以交叉运用。一方面，要把各类信息进行筛选后及时传达给决策者，另一方面就是有利于反复使用。

4.2.2 关于矿用机械绿色设计中的技术分析

经过一段时期发展之后，在矿用机械的绿色设计中，最为核心的技术主要有以下几点：第一就是针对数据管理的技术，第二就是针对建模以及仿真技术，第三就是针对评价方面的技术。关于数据管理技术，这里我们会提到一个术语，那就是Pdm，也就是数据管理技术是在对矿用机械进行绿色设计中一个关键的技术，也是在矿用机械整个生命周期中每个环节都需要的一种对于大量数据和信息，包括了绿色资源以及工程规范和技术文档等进行管理的技术，可以按照要求把数据或者信息传递给指定位置的指定工作人员。另一方面关于建模数字化仿真技术，为了可以达到在矿用机械中进行绿色设计的目的，可以通过大量收集和整理设计、运行中的数据和信息来建立矿用机械的生命周期模型。在建模的基础上可以实现在不同部门之间的协同合作，利用这种仿真技术来对矿用机械的开发和设计、制作和测试以及后期回收和二次处理等进行全方位的仿真，这样可以更好的发现其中的问题以便解决问题。再者就是绿色度的评价，对于矿用机械的绿色度的评价，除了有操作性的指标以及保养性指标之外，还有经济性的指标以及环保性的指标，在评价的过程中应该重点强调机械对于环境的负面影响，其中对于操作性的指标就是对传统的对于功能合理性以及安全性指标的综合；保养性指标就是对其可靠性的延伸；经济性指标中，包含了因为考虑矿用机械的绿色设计而有可能会增加的成本，比如说对于废弃物的处理等；环保性的指标就是在绿色设计中特有的评价体系，要对于矿用机械生命周期内的所有过程都进行全面的评价。

5 结束语

矿用机械设计在整个矿业开采工程中起到的作用是十分巨大的。作为新时代的矿用机械设计者，我们一定要与时代同行，积极学习先进的科学技术和现代矿用机械设计理念，努力打造，智能化、精密化、人性化的新时代矿用机械。同时，我们矿用机械设计人员还应当努力提高自身素质和修养，提升历史使命感和社会责任感，为我国社会主义现代化建设增砖添瓦。

参考文献

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作者简介：武建伟（1983，1-），男，河南省郑州市人，硕士，工程师，研究方向：机械工程。