关于港口装卸机械现代设计方法的应用分析

摘 要：本文对新中国港口装卸机械生产制造的发展过程进行了总结，并结合当前港口装卸机械设计的发展方向對港口机械的设计方法进行了阐述。

关键词：港口装卸机械；现代设计方法

我国港口装卸机槭设备的设计制造经历了从无到有、从小到大、从小范围生产到大规模制造的过程，并且逐步拥有了自主生产的能力，设计技术逐渐成熟。上海在1949年解放之后，传统的人力肩扛方式逐渐被装卸机械所取代，极大缓解了人员的劳动负担，经过时代的发展和变迁，装卸机械生产商数量与日俱增，技术手段日益精进。随着国家经济的迅速发展，现代科技水平得到了快速提高，港口装卸机械在现代化生产过程中的重要性越来越突出，而港口事业的发展对港口装卸机械的要求也日益严苛，所以装卸机械的设计方法和技术手段需要不断的提高和完善，让装卸机械设备更加符合港口作业的发展，不断提高装卸机械设备的可靠性、经济性。

港口装卸机械的设计方法在很长一段时间内都是使用了古典力学和效学为基础的半理论、半经验设计法，设计周期非常长且复杂程度较高，而且所设计的设备精准度不高。目前，随着科学技术的进步以及信息化的发展，我国的电子计算机技术和系统工程得到了广泛的应用，其中包括：仿生制造工程、可靠性工程、虚拟制造工程以及人机工程等，促进了各个学科以及各个领域之间技术的结合，在这种大环境下，也促使了港口装卸机械设计迈入了新的阶段。本文对当前港口装卸机械的现代设计方法进行了分析和阐述。

一、极限状态设计方法

港口装卸机械钢结构在很长一段时间内都选择了许用应力设计法。将所有的材料当做是均匀的弹性体，将JH载荷假定为恒定的定值，但是实际上所设计的过程中会出现很多变量，比如应力、材料强度和机械的承受载荷大小、方向等，这些都是随机变化的，具有很大的不确定性，因此，产品的可靠程度并不能简单的通过安全系数反映出来。在设计的具体过程中因为不能准确的确定产品的载荷，导致所设计的机械存在一定的风险，因此，尽可能的将这些风险控制在人们可接受的范围之内，是机械设计最重要的原理。国外学者为了确定风险出现的可接受程度，在港口装卸机械的设计中引入了概率论、数学统计、可靠性理论等学科，从而产生了以概率统计法作为基础的港口装卸机械极限状态设计法。将载荷、材料的性质、构件的实际尺寸等都看作是一种基于某种概率分布的统计量，经过多次试验得到大致变量的分布范围以及各项参数，接着利用概率论中的可靠性知识来计算风险出现的概率，从而估算出港口机械钢结构的安全程度，港口装卸机械设计由许用应力设计方法过渡到极限状态设计法是理论设计方法的重要表现。

二、可靠性设计方法

当前我国的港口事业得到了巨大的发展，而港口工业技术也得到了发展，港口装卸机械的重要性也越来越突出，功能也逐渐完善，但是装卸机械设备的使用受环境影响非常大，造成设备出现故障的次数也越来越多，所以，加强设备的可靠性在当前是非常重要的，也是国际竞争力的重要表现之一。在设计产品的时候就要时刻关注产品的可靠性，倘若在设计的时候就埋下不可靠的隐患，那么想要在产品制造完成之后进行弥补已经为时晚矣。保证产品的安全性和经济性是可靠性设计最需要关注的两个方面。要尽量避免出现产品失效，要设计出具有可靠性的产品。可靠性设计主要包括：确定可靠性指标、进行失效分析、可靠性分析、可靠性验证等。从20世纪80年代开始，美国、日本等国家在设计港口装卸机械的时候逐渐引入了可靠性设计理论和方法，目前我国有很多的大企业都制定了可靠性的内控标准，而我国对产品可靠性的研究主要有可靠性试验、可靠性指标评估和失散分析等。

三、有限元分析设计方法

通过使用变分原理来对数学物理问题进行计算的一种方法就是有限元法，此方法在计算机的发展下得到了广泛的应用。传统的设计方法在计算方面具有很大的局限性，只能简化进行粗略的分析，关于载荷工况只有有限的几种，不能进行有效的组合，且通常只能用来分析静力。而有限元法则拥有较多的优点，可以对其进行整体、动态、线性或者非线性的分析，可以有效分析复杂结构或者多自由度系统。有限元法可以有针对性的分析计算港口机械实际使用的结构边界条件，为之后的设计提供理论和数据支持，并且拥有丰富的动态图形显示功能。有限元法非常适合用于大型港口机械以及特殊、关键零部件的设计计算和局部应力分析。

四、工业艺术造型设计方法

大众对美的需要不断提高，因此大众对港口机械产品的外形、质量和舒适程度的要求越来越高。由工程技术和美学艺术结合在一起的新型学科就是工业艺术造型设计。在设计产品造型的过程中，除了要考虑产品外观形象还要考虑产品的功能、结构、生产工艺材料等，有效结合起来工程技术和美学艺术，对产品的款式进行美化和塑造。在设计港口装卸机械的时候要综合考虑产品的强度、刚度、以及稳定性，由于任何产品都是人来掌控和使用的，所以也要考虑产品所附带的生理学、心理学、卫生学，将港口机械作为一种“人机系统”。经过大量实践可以明确，大方、美观的外形设计可以让使用者心情愉悦，可以降低操作失误，提升工作的效率。所设计的产品造型不是简单的完工之后进行美化而是在设计制造过程中对其进行美化，渗透在产品设计和制造的全过程。

结语

综上所述，港口装卸机槭设备的设计制造经历了漫长的过程，并随着时代的发展而逐步完善和改观，而随着科学技术的进步以及信息化的发展，我国的电子计算机技术和系统工程得到了广泛的应用，也促进了各个学科以及各个领域之间技术的结合，在这种大环境下，也促使了港口装卸机械设计迈入了信息化、智能化、高技术的新阶段。

参考文献：

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[2]黄国庆，韦树宝.港口装卸机械节能评价体系研究[J].中国水运（下半月）.2014（05）.

[3]郭谆钦，王承文.现代设计方法在机械优化设计中的应用[J].机电产品开发与创新.2007（02）.

作者简介：

姓名：何海丰出生年月：1989.07.16性别：男民族：汉籍贯：江苏省连云港市当前职务：工具队技术员学历：本科研究方向：设备制造及管理