設計機械應滿足的基本要求是:
(1)良好的使用性能 實現(xiàn)預期功能,滿足使用要求。操作容易,保養(yǎng)簡單,維修方便。不必追求“多功能”,因為“多功能”會增加成本,降低可靠性。
(2) 許多重大事故出自機械故障。密封件泄露導致“挑戰(zhàn)者號”航天飛機失事,起落架故障引發(fā)空難,剎車失靈釀成車禍,頻繁出現(xiàn)的汽車“召回”更暴露機械設計不良造成的隱患。機械設計必須以人為本。凡關系到人身或重大設備事故的零、部件都必須進行認真、嚴格的設計計算或校核計算,不能憑經(jīng)驗或以“類比”代替。
計算說明書應妥善保留,以備核查。暴露的運動構件要配以防護網(wǎng)。易造成人身傷害的部位必須有連鎖裝置或實施遠距離操縱。電氣元件、導線的規(guī)格和安裝必須符合標準。初次之外,為了保護設備,還應設置保險銷、閥等過載保護裝置以及紅燈、警鈴等警示裝置。
(3)可靠、耐用 在預定的使用期限內不發(fā)生或極少發(fā)生故障。大修或更換易損件的周期不宜太短,以免經(jīng)常停機影響生產(chǎn)。但是,也不宜過分強調“耐用”?,F(xiàn)代化生產(chǎn)推行定期更新和預期強制報廢,個別零、部件的“長壽”對整機并無實際意義。因追逐“耐用”而濫用貴重材料突然增加成本。
(4)經(jīng)濟 設計中應盡可能多選用標準件和成套組件,它們不僅可靠、廉價,而且能大大節(jié)省設計工作量??梢哉f,設計中使用標準件的多少是評價設計水平的重要標志。要重視節(jié)約貴重原材料,降低成本。零件設計必須關注加工工藝性,力求減少加工費用。良好的經(jīng)濟性不僅體現(xiàn)在制造成本低廉,更應體現(xiàn)在機器使用中的率、低效能。
(5)符合環(huán)保要求 機器噪聲不超標。不采用石棉等禁用的原材料。確保機械使用過程中不會泄漏水、油、粉塵和煙霧。生產(chǎn)中的廢水、廢氣必須經(jīng)過治理,達標排放。
機械設計優(yōu)化要求:優(yōu)化設計需要綜合地考慮許多要求,一般有:工作性能、制造成本、小尺寸和重量、使用中可靠性、消耗和少環(huán)境污染。這些要求常是互相矛盾的,而且它們之間的相對重要性因機械種類和用途的不同而異。設計者的任務是按具體情況權衡輕重,統(tǒng)籌兼顧,使設計的機械有的綜合技術經(jīng)濟效果。
過去,設計的優(yōu)化主要依靠設計者的知識、經(jīng)驗和遠見。隨著機械工程基礎理論和價值工程、系統(tǒng)分析等新學科的發(fā)展,制造和使用的技術經(jīng)濟數(shù)據(jù)資料的積累,以及計算機的推廣應用,優(yōu)化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學計算。各產(chǎn)業(yè)機械的設計,特別是整體和整系統(tǒng)的機械設計,須依附于各有關的產(chǎn)業(yè)技術而難于形成獨立的學科。
機械設計(machine design),根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思、分析和計算并將其轉化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。
機械設計是機械工程的重要組成部分,是機械生產(chǎn)的步,是決定機械性能的主要的因素。機械設計的努力目標是:在各種限定的條件(如材料、加工能力、理論知識和計算手段等)下設計出的機械,即做出優(yōu)化設計。
機械設計步驟
1、根據(jù)用戶訂貨、市場需要和新科研成果制定設計任務。
2、初步設計。包括確定機械的工作原理和基本結構形式,進行運動設計、結構設計并繪制初步總圖以及初步審查。
3、技術設計。包括修改設計(根據(jù)初審意見)、繪制全部零部件和新的總圖以及第二次審查。
4、工作圖設計。包括后的修改(根據(jù)二審意見)、繪制全部工作圖(如零件圖、部件裝配圖和總裝配圖等)、制定全部技術文件(如零件表、易損件清單、使用說明等)。
5、定型設計。用于成批或大量生產(chǎn)的機械。對于某些設計任務比較簡單(如簡單機械的新型設計、一般機械的繼承設計或變型設計等)的機械設計可省去初步設計程序。