机械设计研究范文1篇1

关键词：机械设计；计算机技术；应用研究

【分类号】：TH122

1机械设计的作用

机械设计是进行机械生产的第一步，是决定机械性能的关键因素，可以说如果没有机械设计，就没有机械制造业的繁荣发展。机械设计人员应按客户的使用需求，对机械构造进行分析与设计，制造出一部完整可用的机器。机器的好坏直接反映了设计者的设计水平，而机械设计的好坏则直接决定了机械的性能优点。因此，机械设计在机械制造中占有重要地位，起到奠基石的作用。

2当代机械发展对设计方法的要求

以往的机械设计由于受到设备条件及设计技术水平等很多因素的影响，导致了机械设计过程中只能进行一些简易的计算工作，并且平常的机械设计工作都是在忽略了所有的影响因素的前提下进行的，在这种状况下所进行的机械设计工作大都会受到设计人员个人经验的影响，同时在设计时也会出现很大的随意性，这样设计出来的机械设备会存在着很多不合理的情况，设备在高效性和准确性方面也是会存在着一定的缺陷。现代设计是对传统设计的一种深化，同时在一定程度上也是一种丰富，现代设计的主要工具就是要利用计算机技术，因此，计算机技术的发展对机械设计带来了很大的影响。

现代机械设计在设计方面具备其独有的特点，在大型机械的制造过程中，通常要求设计能够进行更好的分析，同时也能更好的进行分解和综合，在这个过程中包含着创造性的智能活动，因此，现代机械设计具有智能化的特点。在进行现代机械设计时能够更好的体现经济性，这也是市场竞争和用户需求的必然要求。在现代机械设计中，应用了很多的高端技术，这样就形成了人机一体化发展的情况，在进行设计时形成了集成化发展。现代机械设计通常都是非常复杂的，同时在综合性要求方面也是非常多，因此，在设计时对设计的精确性有很高的要求，这也是现代计算机技术和分析技术相结合的成果。在进行机械产品设计时要从动态的角度来进行设计，这样才能更好的保证设计的成果，同时也能更好的保证机械设备在以后中的使用效果。

3计算机技术在机械设计中的地位

在机械设计过程中，计算机技术的引进及迅速发展均对机械设计起到了重要作用，在这种前提下，以往的机械设计方法正在向CAD技术靠拢，并且逐渐演变成了自动化设计的模式，这样在很大程度上提高了设计工作的效率，由于计算机技术不断发展，设计出的产品也由二维模式转变为三维模式，比呢切能够更加形象的描绘产品的外形及大小，更加细致的分析设计数据。在进行设计时设计的方法是非常的多，这样就使得在设计过程中更加无法离开计算机技术。

4机械设计中的CAD技术

在计算机软件和硬件技术以及相关的技术都得到发展的情况下，CAD技术慢慢成为了综合性的应用技术，这种技术的运用，能够更好的将计算机辅助工艺设计和数控自动编程技术进行连接，这样在机械设计中有了更好的应用。在传统机械设计中，通常是要进行手工绘图的，但是在应用CAD技术以后逐渐形成了二维绘画，这样能够更加直观地对设计进行了解。CAD技术能够对复杂的图形进行分解，形成更加简单的图形和符号，同时在需要使用的时候能够从数据库中进行查找，对调出的图形在另外一张图形中也是能够更好的使用的。在传统的标准化设计中，机械零件的结构都是存在着一定的相似性的，这样就需要在设计过程中对尺寸要进行必要的调整，在应用计算机技术以后，在对尺寸进行调整的时候是非常的方便和快捷的。在对零件结构进行设计的时候在整体造型设计方面可以利用三维图像来进行呈现，这样能够使设计人员更好的对设计情况进行掌握。在机械设计过程中是可以进行运动仿真测试，这样能够对存在的干涉情况进行掌握。

4机械设计中CAD技术优点

在机械设计中运用CAD技术能够更好的使设计师对产品进行设计和表现，利用CAD技术能够得到更加生动的三维立体图形，这样能够将设计人员的注意力更好的集中在产品设计方面，同时也能更好的在设计过程中进行深人，这样能够更好对外进行展示和交流。在对机械进行设计时利用CAD技术能够更好的节省工作量，同时也能更好的缩短设计时间。CAD技术在进行新机械设计的时候，已经对一些零件的设计信息进行了继承，因此，在设计中工作人员只要将一些个别零件的数据进行补充即可，这样系统就会自动得到设计的方案，因此，在时间方面是非常节省的，同时在工作效率方面也得到了提高。

装配环境中实现对零件的设计和修改。在装配环境中，可以运用CAD技术进行新零件的设计，而且可以参照相邻零件进行新零件的设计，这样可以保证新零件和相邻零件在配合上的精确性，避免因为在设计新零件时由于误差而导致与相邻零件的无法匹配，比如可以在装配环境中，根据箱体的形状等相关数据设计出与之相配的箱盖。同时，在零件环境中还可以运用资源查找器，当零件设计完成时，在资源查找器里，会列出零件在设计时的每一个步骤，还可以通过进行零件回访，观看整个制造过程。修改零件时，可以在资源查找器中找到零件步骤，直接修改，而且在装配环境下，要进行对零件的修改，只需要点击零件就能进人零件环境来对其进行修改。

5机械设计中CAD技术发展走向

集成化，人们将CAD和CAM两个规程相互结合实现一体化，在数控仿真和生成数控加工程序中运用CAD结果，这就是集成化的一个进步，能更好地提高工作效率。而在未来的发展中，将CAD，CAE，CAPP，CAM进行集成是未来产品设计开发的主要模式。但是，其与快速原型结合而成的集成，可以在并行工程的条件下，快速的分析、修改设计方法，提高自身的竞争力。在未来的发展过程中，CAD系统将能够完成人工智能技术，运用数据库中的相关资料分析研究得出结论，促进CAD技术的不断发展。

6结束语

在进行机械设计的时候利用计算机技术，不但能够提高设计的精度，同时也能更好的节省设计的时间，提高设计的效率，因此，在进行机械产品设计的时候要对传统的设计方面进行摒弃，这样才能更好的保证设计的质量。

机械设计研究范文

关键词：高速插秧机；设计制造；插秧性能

本文所涉及的农业机械设备均为水稻插秧机，水稻在我国具有悠久的种植历史，机械插秧机的插秧秧苗行距与株距均匀、通风和透光性比较好，尤其是机械插秧种植的增产效果比较明显。目前发达国家都已经开始了高速插秧机的广泛应用，我国对于高速插秧机的研究起始于上个世纪八十年代，目前高速插秧主要是以国外引进为主，国内关于高速插秧机设备的设计制造工艺还处在初级的阶段，还需要很多的时间去研究。本文通过对相关参考文献的分析，结合作者多年的农业设备设计制造经验，对高速插秧机的设计制造目前存在的问题进行了相关分析，提出了相关的解决对策。

1.高速插秧机底盘的变速方式

现在市场上车辆的变速方式大多数采用的都是机械式变速方式，变速器主要由齿轮、轴以及相关的传动装置组成。

1.1.高速插秧机采用的机械式变速器主要是三轴式变速器，齿轮副的传动效率超过了90%。机械式变速器对于环境的变化并不敏感，不会因为油的不同导致机械传动性能的下降。但是使用中有关行距、株距调节范围的设计使得底盘变速器的体积比较庞大，导致安装比较麻烦。

1.2.液压无级变速装置，这种变速器操纵比较简单，能够与不同类型的发动机之间实现良好的匹配。液压无级变速装置的核心部件只有泵与马达，传动效率较低，通常变速器的传动效率只有80%；

1.3.液压机械无级变速器：这种变速器的传动效率达到85%左右，介于上述两种变速器之间，但是制造结构比较复杂，成本较高，不宜大规模在高速插秧机的制造过程中应用。

2.高速插秧机变速箱传动系统的设计

在变速箱传动系统设计的过程中，缩小齿轮的设计尺寸，减小变速箱的重量，对传动的齿轮进行结构化的合理选择，具体的设计过程主要包括以下几个方面：

2.1.变速器设计变量的确定：高速插秧机变速器涉及的零部件比较多，本文对高速插秧机主变速箱进行机构方面的优化，主要的优化参数有变速齿轮和传动齿轮的模数、齿宽以及齿数等30个设计变量作为齿轮的结构参数；

2.2.设计目标的建立：对于高速插秧机变速箱的传动齿轮而言，优化设计的主要目标就是在保证使用条件的前提下，如何将齿轮的体积达到最小，重量最轻是本文优化设计的最终目标函数；

2.3.齿轮约束条件的选择：一般来说高速插秧机的齿轮变速箱齿轮的选择原则是为了降低传动过程中所产生的噪音，降低转速以及减小齿轮宽度；由于齿宽较大，则会很容易造成齿轮轴向载荷的不均匀，降低齿轮的使用寿命，所以要在保证齿轮强度的情况下，尽量选择较小的齿宽；在齿数的限制方面，12≤z≤17，为了防止发生根切的现象，通常采用正变位齿轮。

3.高速插秧机的齿轮变速器的机械加工工艺及关键技术研究

高速齿轮的加工按照图纸来进行，为了齿轮与轴之间加工装配的方便，通常采用焊接的方式进行连接，但是要保证在焊接过程中产生的热变形要在设计所允许的跳动范围之内。本文所设计的高速插秧机的变速系统主要由五个传动轴组成，I轴的连接套和轴之间主要采用焊接工艺进行连接，大幅度降低了I号齿轮轴的加工难度，提高了生产效率；II轴与III轴均采用花键联接的方式进行，这样保证连接强度的同时还可以保证安全性。IV的主要作用是实现插秧速度的变化的输入轴，受到的作用力较少，齿轮与轴采取焊接的方式进行。其次对于主变速箱的装配工艺而言，首先应该将齿轮、轴、拨叉以及轴承和一些相关的转向零部件装入箱体之中，然后再将变速箱的中分连接面涂上密封胶，使得上下箱体能够很好的使用罗栓连接起来。

4.高速插秧机的插秧性能测试

高速插秧机变速器使用以来，经过在田间长时间的测试，发现齿轮箱内部并没有发生脆性断裂的现象，也没有出现齿轮与轴之间的疲劳失效的现象，说明上述对变速器及齿轮箱结构的设计和制造工艺是正确的，其中也间接说明了齿轮与轴的选择和设计是比较合理的，达到了设计的具体要求。在插秧性能测试方面，更换IV轴齿轮上的齿数，分别为22，、24、28、32，在苗床上进行插秧测试，然后进行株距的相关测试。每轮插秧结束以后，随机选取10个株距，得到如图1的实验结果。

图1插秧次数与实测株距之间的关系

图1的实验结果表明，输入轴的齿轮的齿数分为22，24，28，32时，能够满足插秧株距的要求。

5.小结

随着我国农业经济社会的不断发展，有关农业机械设备的研究也在逐渐的开展起来。本文以高速插秧机为研究对象，探讨了插秧机变速器的设计以及制造工艺，并对高速插秧机的插秧性能进行了相关的研究分析，结果指出：高速插秧机的变速方式一般为机械变速，变速器的设计主要包括设计目标以及相关传动齿轮与轴的具体参数选择，最终目标是要实现变速器的轻量化；最后分析所设计插秧机的插秧性能，能够基本满足秧苗的插秧精度要求。

参考文献：

机械设计研究范文篇3

绿色设计一直以来所奉行的设计理念是节约资源，保护环境。首先在材料择取方面，应当重点选择环保性能高、可再生利用并且具有回收价值的产品材料。其次，构建环境负担数据库及专家系统，即全面整合研究当前拥有的材料，对其所产生的环境协调性表现给予一定的信息支撑，从而做出与之相对应的评价。另外，构建研究产品材料生命周期的评价手段。研究材料生命周期评价是指，对原材料产品到成品、成品到废品过程中的资源、环保、成本问题进行分析，研究出材料的绿色性评价方法。

2煤矿机械绿色设计的内容

2.1可拆卸性设计

可拆卸性设计是使完成产品得以有效回收的一项极为重要的策略，同样，也只有拆卸才可以真正意义上实现全部的材料的回收再利用。根据大量实践得知，是否具备可拆性设计，是直接决定机械设备应用生命周期长短的重要因素。可拆卸性设计是在煤矿机械产品的设计初始阶段就必须考虑的问题，只有这样，才能实现煤矿产品的高效回收。煤矿机械产品相较于其他产品，体积更大，加工工艺更复杂，所需要的原材料更多，因此在对其进行绿色设计时，一定要考虑可拆卸设计。可拆卸设计主要包括拆卸产品设计、拆卸工艺设计和拆卸系统设计，其设计原则为:易于拆卸，易于分离，减少拆卸工作量，减少零部件的多样性以及可预测产品的结构。

2.2可回收性设计

煤矿机械绿色设计中的可回收设计是在产品设计过程中，最大化权衡机械产品零部件及产品材料的回收性、回收价值、回收手段以及回收处理结构工艺性等一系列问题，从而实现产品零部件及产品材料资源的高效再利用，最大化减少对生态环境的污染。可回收性设计涵盖的内容有：产品结构工艺性与经济性分析。可回收性设计在整体绿色设计的周期工程中扮演着极其重要的角色，科学合理地实现回收再生利用，能够使产品本身最大化地发挥出提高经济效益的作用。

2.3安全保护设计

由于煤矿机械设备绝大多数都在井下工作，因此，机械设计必须要全面考虑保护设计。根据统计显示，近些年来，我国发生的大部分矿井事故都是由机械设备的故障导致的，而且一旦出现事故，就极有可能产生人员伤亡。煤矿机械绿色设计应以“以人为本”为设计理念，保证机械产品的安全性。

3基于煤矿机械绿色设计的加工途径

3.1网络化机械加工

通过企业内部的局域网将处于分散状态的加工中心、数控设备等串联起来，从而使机械加工控制中心有效地对全部加工进程实施全面监督控制。与此同时，还可以和煤矿企业中的工程设计及管理信息系统等集成，以实施最佳的优化决策。

3.2信息化机械加工

绿色机械信息化加工的目的是在不影响加工质量的基础上，完成整体的最优化加工。从系统的视角出发，全方位衡量煤矿企业与整个社会的综合成本，综合研究不同的材料、零部件、设备等对加工的影响。信息化加工途径是实施绿色机械加工的重要技术手段。为了使整体设计达到最优化加工，必然要构建加工设备、切削刀具、切削液等相关资料的数据库，利用有限元法、神经网络、人工智能等先进技术对方法进行验证。

4结语

机械设计研究范文篇4

关键词:步行机器人机械机构设计仿真

中图分类号:TP24文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)06(a)-0041-01

步行机器人的研究对理论和实践具有重要的理论价值和现实意义。它不仅可以丰富机器人研究的相关理论。还可以推动人工智能技术、仿生学、计算机图形学、通信技术等相关学科的发展。随着机器人逐渐被运用到越来越多的领域中,机器人的工作环境发生了变化,工作任务进一步复杂化,这就对机器人性能提出了更高的要求。由于步行机器人具有体积小、对环境的适应性强、能耗小、避障碍能力强,移动盲区小等特征和优点,因而它具有广泛的实际运用领域,也吸引人们的普遍关注。

由于该机器人的设计要求实现步行和身体摆动等较为复杂的运动,设计的结构也相对较为复杂,对设计尺寸也有相关对严格的规定,同时还要求采用单电机进行驱动。为了满足这些要求,文章设计了一种结构紧凑、易于控制的机械机构。

1传动机构设计

由于是步行机械机构的设计,因而双足行走的驱动机构需要作重复的非完整圆周旋转运动。而传达机构的作用就是将电机的连续旋转运动转变为重复的非完整圆周旋转运动。一般情况下,为了实现这一转化,我们在设计中可以采用曲柄摇杆机构。一般来说,中间构件会比较长,这使得传递的线路也会比较长,容易产生误差。而线路长又会积累误差,这样一来,在传递过程中比较容易产生较大的误差积累。与此同时,机构运动经过中间构件进行传递还会增加能耗,降低机械的使用效率。除了会出现这些问题之外,死点的存在也会在很大程度上限制连杆机构的运用。

鉴于曲柄摇杆机构存在的缺陷,在这种步行机器人的机械机构的设计中,我们考虑采用齿轮传动。齿轮传动是机械传动中比较常用的一种方式,它具有其它传动不可比拟的特点和优势,比如传动结构紧凑、传递比较稳定、传动工作可靠、传动效率高、传动装置使用寿命长等。在一般的锥齿轮传动中,从动齿轮只能随着主动锥齿轮做旋转运动。如果我们延长主动锥齿轮的轴,在从动锥齿轮的另一边再安装第二个锥齿轮和从动锥齿轮齿合。由于在旋转方向上,第二个和第一个的旋转方向相反,所以该机构就自动被锁住了,无法运行。

在设计工作的实际中,如果我们只运用第一个主动锥齿轮的一半齿,去掉另一半齿,同时还去掉两个主动锥齿轮被削齿对面的一半,通过这样对齿轮的设计和调整,去掉一部分齿轮,就能够将电机的连续旋转运动转变为重复的非完整圆周旋转运动。

2步行机构设计

如图1所示,秆d所指的是大腿,杆e所指的是小腿,杆f所示的是脚板。在秆a和杆f之间采取相应的措施,使得他们之间相对固定。轮b所指的是驱动轮,并且,它的驱动杆是杆a。通过一点相应的连接措施,使杆a铰接在轮c上。这样的结构方式使得杆a的运动形式为平动,这是由轮b和轮C所确定的。在实际运动中,首先由杆a和杆f一起作平动,与此同时,他们的平动会同时带动杆e进行运动,而杆e进行运动又会带动杆d进行运动。这样一来,看似杆d、e、f一起在作步行运动,而事实上是轮b、轮C和杆a在发挥着作用,杆d和杆e并不发挥主动的作用,他们只是作为从动件在整个机构设计中发挥作用。在这个步行机构设计中,只要作为脚板f的面积足够大,能够承受住杆件的重量和运动时带来的压力,使得地面上的投影始终不超越支撑多边形的范围,这样一来,该机械机构就可以实现双足步行,而不需要步行稳定控制器的的支持就可以(如图1)。

3步行机器人仿真研究

为了验证该步行机器人机械机构设计的效果,我们进行了仿真研究。通过详细的设计机构参数,我们的得出了具体的单腿运动参数。这些运动参数是以下一个情况。由1位置开始运动,杆a从这里顺时针旋转10°便到达2位置,与此同时,杆b由1位置逆时针旋转至2位置;杆a反向逆时针旋转40°至3位置,与此同时,杆b继续逆时针旋转40°至3位置;杆a继续逆时针旋转10°至4位置,与此同时,杆b反向顺时针旋转10°至4位置;杆a反向顺时针旋转40°返回1位置,与此同时,杆b继续顺时针返回1位置,通过这样的旋转运动从而使一个步行周期得以完成。

4结语

科学技术的进步必将推动机器人设计的进一步发展和进步。随着整个社会对机器人要求的进一步提高,机器人的功能将进一步增强。而机械机构设计在机器人的设计中占有重要的地位和作用,直接影响机器人整体功能的发挥。文章主要探讨分析了一种步行机器人的机械机构的设计问题,这种机器人便于控制,采用单相电机进行驱动,运用齿轮传达机构和步行机构使其实现稳定的静态步行。通过对该机器人的仿真研究,结果表明该步行机器人能够实现设计时所期望的运动轨迹。总的来说,该机器人的机械机构的设计是正确的,结构紧凑,传动效率高,因此,在实践中,值得推广和应用该种机器人的机械机构设计方案。

参考文献

[1]祁乐,闫继宏,朱延河.小型双足步行机器人的研制[J].机械工程师,2006(11).

[2]余联庆,赵毅,杜利珍,等.小型双足步行机器人机械机构设计[J].中国水运(理论版),2007(7).

机械设计研究范文1篇5

【关键词】：纺织机械；绿色设计；研究

【引言】：我国的纺织机械行业在不断的发展，纺织机械是我国十分重要的制造行业，但是我国的纺织机械在设计的过程中还存在着诸多的问题，环境问题就是其中之一，在设计的过程中并没有融入绿色环保的理念，忽视了环境保护。现代纺织机械制造必须要融入绿色设计理念，在设计的过程中融入绿色环保的内容，使纺织机械行业能够可持续发展。

1、绿色理念设计的基本概念及内容

绿色理念所追求的是一种绿色、可持续的发展理念。对于社会的发展来说，机械制造的出现无疑是一个极大的福音，不仅大大的解放了人类的生产力，而且极大的提高了产品的生产率，对于社会的发展有着极大的促进作用。机械生产的第一步是机械设计，机械设计的水平也直接对机械的性能造成了决定性的影响，其主要是根据需求对产品进行设计，使其满足消费者的需求。绿色设计理念贯穿整个机械设计制造的全过程，其主要是在整个生命周期中，不仅仅需要考虑产品的性能、质量及成本等情况，还需要坚持可持续的原则，将眼光放在未来的可持续发展上，充分考虑设计出来的产品对整个环境的影响，以产品的可循环使用为导向对产品设计的各个方面进行优化。

2、纺织机械绿色设计的内容和关键技术

2.1纺织机械设计中绿色材料的选择

纺织机械在制造的过程中，使用的材料与绿色程度是有着紧密的联系的，绿色材料的选择对整个绿色设计的过程还有最终获得的产品有着重要的影响，因此必须要选择正确的绿色材料，这样绿色设计才能够在源头是哪个满足设计的基本要求。绿色材料的特点主要包括能耗低、成本少、污染小的特点，而且材料在加工的过程中是有着较少的污染的，有些材料在使用的过程中甚至可以进行回收利用。在实际的设计中，纺织机械需要使用防腐外壳，这样能够在一定程度上提高纺织机械的使用寿命，因此会尽量的使用不锈钢材料，如果使用电镀材料，那么电镀的过程中必须要减少对于环境的污染，否则就违背了整个纺织机械绿色设计的基本理念，可以使用镍磷镀，除此之外，纺织机械的传动部分在设计的过程中，主要就是使用高分子材料，其中主要是以耐磨性的材料为主，由于纺织机械在运转的过程中，各种部件的摩擦性比较强，要想提升机械的使用寿命，就必须要使用耐磨性的材料。绿色材料在选择的过程中，也要满足重量小和强度高的要求，必须要符合安全设计的基本要求，这是进行相关设计的基本前提，在纺织机械运行的过程中，就能够大大的降低能耗，尤其是在满足刚度和强度的前提下，必须要选择合适的金属材料和非金属材料，这样就能够在一定程度上减少机械运行带来的振动和噪音，从而降低生产中可能会产生的成本。

2.2建立纺织机械产品的绿色设计数据信息库

建立绿色产品信息库对绿色设计有着重要意义，设计者可以综合材料的不同信息，将环境、使用条件等技术信息录入数据库进行整理和分析，这样有利于针

对不同的环境要求进行材料选择、生产成本分析等。在建立绿色设计数据库时应当包含如下信息：材料选型、材料回收、降解周期等，还要包含绿色生产规范标准和相关法律法规规定。

2.3纺织机械产品设计中基于绿色理念的配套设施

要将绿色理念真正的应用在实际的纺织机械设计制造过程中，仅仅凭借所有的认知和技术是不够的，还需要国家层面上出台相关的政策，对纺织机械设计过程中配套的设施进行完善，为产品的设计能够得到落实做出一个保障。因此，在纺织机械设计制造和绿色理念的融合过程中，不仅仅企业要出力，国家方面也需要给予足够的支持，使其两者能够很好的融合。

2.4提升技术方面

首先，需要优化的技术，就是降低纺织机械产品的振动以及噪音。纺织机械的振动和噪音是整个绿色环保设计的重中之重，一直受到各设计者的关注，而降低噪音，体现的不仅仅是环保，也更符合人性化的设计。比方说，在主机的系统设计过程中驱动就可以使用液压马达，液压马达完全可以替换传统使用的驱动冷风扇，这样不仅可以降低噪音，同事还可以降低液压油泵的振动承载以及油管振动的声音。又比方说，在设计装载装置的时候，可以使用双向减震悬挂系统，此系统可以同时客服设备的动力传动和车架间的共振及动力两个系统造成的损害。

其次，就是对液压系统的清洁以及对防漏系统进行改进。对于整个机械工程来说，保持液压系统的清洁尤为重要。在液压系统设计的初始就必须要特别精心，先进的国内外科学技术不精可以完美的解决油液中的垃圾问题，还可以降低机械零部件之间的磨损，更可以延长设备的使用寿命。比方说，增压液压油箱，可以同时防止灰尘等颗粒物质和水分的渗入，还以在一定作用上祈祷液压清洁的作用。因此，选择耐腐蚀和具有优良性能的液压管道，在结合精心的设计，才能够更好的防止因为渗漏造成的污染，才能有效的结合液压系统清洁的问题。

2.5绿色包装设计

对于纺织机械的绿色包装设计而言，它主要包括以下内容：包装材料选择、包装结构优化以及包装废弃物的回收利用。在对这一部分进行设计时，产品的包装结构应该尽量简单化，从而减少包装材料的使用量。此外，大多数包装材料对环境有着极大的影响，所以在选择包装材料时应该尽量选择那些对环境污染较小的、便于回收利用的材料。上述这种设计不仅可以有效地降低资源的使用量，还能够最大化地减少环境污染。

结语

随着我国纺织机械自动化的发展，设计人员在设计理念上得以创新，促使我国的纺织机械行业迅猛发展。本n题主要研究绿色环保纺织机械的设计，从人性化的视野全面分析，并结合环保理念促进新时期纺织机械工程的进步，因此，需要我们坚持以人为本，坚持可持续的发展道路，更好的适应环境。

【参考文献】：

机械设计研究范文篇6

随着社会经济的快速发展，对于能源的利用和消耗逐渐增大，导致环境恶化问题日益严重，对于自然生态和人们日常生活的影响越来越严重。由于中国在改革开放初期一直注重工业化的发展，没有对环境问题给予相当程度的重视，造成环境问题被破坏的现象越来越严重。因此，需要关注环境问题的发展和保护。

1.1机械设计节能的背景

我国在1972年就提出了“可持续发展”的战略，注重经济增长处于长期发展的模式中，但是由于这一时期，我国还没有开始改革开放，经济发展和社会效益比较落后，工业化发展比较落后，国家的生态环境还比较好，但是在1978年，改革开放之后，国家在初期一直大力发展重工业，为了提高经济效益的发展，对我国的资源和能源进行过度开采，导致我国的环境破坏现象越来越严重。因此，我国在2003年提出“科学发展观”的政策，促进人与自然和谐发展，合理有效的保护生态环境，增强生态资源和能源的使用效率，减少工业废水和污染物的排放，是我国发展的当务之急。机器设备的能源消耗和尾气排放是我国环境污染和破坏的重要原因之一，为了对环境进行合理有效的保护和治理，就需要开展节能减排促使，进行机械设计节能的开展，对环境进行有效的治理，提高经济效益。

1.2机械设计节能的基本原理

机械设计是按照使用要求对机械的工作原理、组成部分、运行模式、能量传送、各部件的形态等进行规划、分析、研究和计算，以及将其从理论的规划转变为实际制作基础的工作流程。机械设计是机械工程主要的构成成分，也是决定机械效能的重要因素。为了减少机械类机器对环境的污染和破坏，就需要开展机械设计节能，其基本原理为：对实际机械体系的效能、动力能量、运行的使用效力以及机械体系的耗能速率等进行整合，然后运用相关的数学函数进行分析计算，通过一系列的设计计算和合理分析最终有效归纳合成，形成机械设计节能的工作原理，减少能源的消耗，促进可持续发展政策的进行。

2机械设计节能基本原理的应用

开展机械设计节能，对于环境保护而言，有非常重要的作用。在机械设计节能中，为了减少能源的浪费，就需要对动力效能进行深入研究，包括：机械体系的动力势能、机械运行时效以及运行速率等进行调整，增强机械使用的时效性和有效性，在一定程度上降低机械使用能源的功率，优化机械体系动力势能的变化速率和实际机械运行功率相结合，为了实现有效的节能减排，将机械体系中的动力势能用多个周期函数进行表示，合理计算动能的结合，从而提高机械的使用效率，以及降低机械的能源消耗，从而起到保护环境的目的。由于机械设计节能基本原理，能够有效的减少能源的消耗，因此，机械设计节能基本原理被广泛的应用在实际生活和发展中，由于机械设计节能的基本原理是利用质点系动能定理所研究出来的，质点系动能定理即在静止参考系中，系统由多个质点组成，对每一质点用动能定理，然后求和后得到质点组动能定理，，即质点组动能的变化等于质点组受的外力和内力做功之和（动能定理），也被称为系统动能定理。因此机械设计节能的实用性和有效性也非常明显。

2.1将机械设计节能原理应用在升降机械的设计中

升降机械是利用也太压力容器或者链条促使升降设备进行移动，主要进行高空作业或者高空维修。由于升降设备主要是进行高空作业，就需要很大的动力能量才能将设备送至一定的高度，进行实际施工作，因此，升降机械的能源消耗量是比较大的，就需要对其进行改进。从升降机械实际工作的流程中，可以发现其在升降这一环节中消耗的能源比较大，产生的功率比较高，由此，将机械设计节能的工作原理应用在升降机械设计中，依据电梯的设计标准进行合理的机构优化和设计，降低升降机械的耗能量，升降物品的质量。将机械设计节能基本原理应用在升降机械设计中，能够有效地降低升降过程中的能源消耗和浪费。

2.2将机械设计节能基本原理应用在机械加工设备的设计中

机械加工是指一种机械设备对需要加工对象实现外观形状或者实际效能方面改变的流程，在实际生活中，很多的日常设备都是经过机械加工形成的，比如：衣柜、电脑桌等。由于现在生产经营讲究效率和质量，一直采用电脑自动机械化进行生产，因此，在进行机械加工设备中，就避免不了使用冲压、焊接等机器，就利用焊接工具而言，对加工对象进行加工按照图纸改造时，需要电力给予支持，势必会在整个加工流程中，浪费一定的能源。

3结束语

机械设计研究范文篇7

关键词：约束；超变量设计；设计自动化

现代的CAD技术在很多因素的影响下出现了很大的改善,在传统CAD技术基础之上发展起来的新技术也逐渐的得到了应用,设计工作的自动化水平在这一过程中也得到了非常显著的提升。工程设计是一个逐渐改善的过程,在设计的过程中需要根据相关的要求进行灵活的修改,所以也在这一过程中改善了设计的效率和水平,在设计自动化的过程中,一个非常重要的环节就是要创建一个完善的设计机制。但是在当前的设计工作中还存在着比较大的困扰,我们需要对其加以改进。

1基于约束设计的研究

1.1基于约束设计的原理

约束网络由几何元素、几何约束、尺寸值和工程约束组成。约束管理处理约束的确认,约束自由度的分析,和过约束的检测,以确保约束网络的有效性。约束分解将系统分解为小的可有效求解的子系统。约束求解负责处理奇异、病态、多解、大扰动问题,以求解整个系统。

1.2约束求解方法

近年来,基于约束的设计一直是CAD研究的热点。先后出现了纯参数法,数值或变量几何法,基于图论的结点-边图分解法,基于机构分析的刚体自由度分析法,基于人工智能几何推理的约束传递法,以及基于刚体分裂的约束分解法等。

1.3基于历史的设计

现在主流的MDA系统都基于顺序的历史过程。图1是一个零件及其设计历史树的示意。图1零件设计历史树图2VGX约束求解原理图这种设计方式主要是借助有先后顺序零件数量的变化而产生装配零件或者是装配体的,如果参数出现了明显的变化,零件或者是装配体就可以借助设计历史树对其进行及时的调整和更新。但是它也存在着一定的不足,特征之间的一来关系不具有双向性,后生成的特征会受到一个或者是几个因素的影响,如果要改变这种状况,必须要重新建模。

2基于VGX技术的MDA系统

2.1VGX约束求解原理

VGX技术约束求解的原理如图2所示。它将混合求解策略当成一个重要的内容,建立了一个安全性和可靠性相对较强的3D约束求解系统,这样也就可以充分的满足,MDA系统运行的基本要求。VGX技术在应用的过程中可以很好的体现出数值法和代数法的优势,同时在这一过程中也可以保证其运行测状态。在该系统当中,设计者要可以将大量的时间放在设计方案的制定和选择上,也不需要关心软件中相关机制和设计规则的限制,这也能很好的展现出工程师们创造性思维的基本规律。

2.2超越历史的设计

为了更好的保证历史设计的效果,必须要对装配体进行几何展示和描述,在VGX技术的前提下还需要使用MDA系统对零件以及装配体作为半空间体。约束系统在运行的过程中可以用一组非线性方程进行描述:在这个式子当中矢量q是Rn空间的广义坐标,这个方程组和时间并没有非常密切的联系。零件当中的特征或者是装配体当中的零件可以被声明为固定的形式,同时它也可以被当做是变量。只要能够保证各个成分之间的关联定义有充分的正确性,求解器就会借助方程组的求解来确定模型中具体的几何参数,这样也就能够对整个设计进行更新处理。超越历史的设计中,设计人员可以对3D的实体特征加以控制和处理,这样也就不需要回到对应的2D框线草图当中。

2.3拖放造型技术

VGX技术具有非常好的性能,同时其还有非常好的智能求解能力,同时在欠约束的情况下更加直接的执行设计者的具体意图,这样也就为拖放造型创造了非常好的条件。拖放造型也可以为设计模型提供一个动态互性比较强,操作比较便捷的界面。拖放造型的原理如图3所示:图3拖放技术示意图在使用的过程中用户可以先使用光标选中一个实体,之后将光标移动在一个相对比较合理的位置,同时,系统还要将检测光标的位置进行固定,此外在这一过程中还要对VGX求解器进行激发处理。求解器在这一过程中也可以为用户提供一个更加有效的反馈。用拖动的方式对3D模型进行修改的时候,拖动过程中会显示出不同的设计方案,用户可以在这一过程中更加直观的对模型的改变方向进行有效的控制。被拖动的实体也可以在这一过程中借助一定的约束来对实体进行捕捉。在拖放造型当中还可以使用多媒体技术对用户和约束的方式加以识别。拖放造型技术的使用也给3D模型的设计工作和调整过程带来了非常大的便利。

2.4VGX技术在设计分析中的应用

设计分析,如应力分析、公差分析和机构分析等,在产品设计中有重要的地位,对产品质量和成本都有着直接的影响。而常规的MDA系统由于缺乏完全的数学描述,不能用普通的模型进行这些分析,而需要专门为分析重建特殊的模型。模型的重建既花费时间,又容易引起错误。基于VGX技术的MDA系统则不同,它不需为工程分析单独建模,从而大大提高了产品开发的效率。例如在3D公差分析中,由于VGX用尺寸变量、约束变量及其方程式来描述设计模型,因而任何被分析的尺寸d都可以看成是设计模型中其他约束或尺寸(Ci)的函数,即d=f(C1,C2,…,Cn)这样,该尺寸的公差Td的统计值就可以用其他尺寸Ci的公差值Ti和函数f(Ci)的偏导数来表示在变量设计中,这些偏导数是变量求解过程的副产品。因此公差分析也就变得非常容易了。

3结论

基于VGX技术的MDA系统在运行的过程中可以对设计说明书的确定、概念设计和详细的设计等过程进行全面的控制。这一系统在应用的过程中有非常大的优势,其约束求解的过程和结果具有非常高的可靠性和准确性,此外,其3D模型在设计修改的过程中也相对比较方便面,数学分析过程中也不需要独立建模就可以非常顺利的完成。

作者:李明魏长玲单位:黑龙江建龙钢铁有限公司

参考文献

机械设计研究范文篇8

【关键词】机械优化设计理论方法

中图分类号：S611文献标识码：A

引言：近年来，随着我国经济的发展，我国机械工程规模开始加大，机械工程速度也开始变得迅猛，人对于机械行业来说，机械设计是一项复杂系统的工作，机械设计的治疗关系到工程质量的好坏，因此，对于机械设计人员而言，做出最优的设计，符合实际的实际是设计人员应尽的责任。

一、机械优化设计理论概述

1、机械优化设计的概念

机械优化设计是指最优化技术在机械设计领域的移植和应用，是以最低成本获得最高效益。其根据机械设计理论、方法与标准规范等建立能够正确反映实际工程设计的数学模型，利用数学手段和计算技术，在众多的方法中快速找出最优方案。机械优化设计通过把机械问题转化为数学问题，加以计算机辅助设计，优选设计参数，在满足众多设计目的和约束条件的情况下，获得最令人满意、经济效益最高的方案。目前，机械优化设计已成为解决机械设计问题的有效方法。

2、机械优化设计研究的内容

机械优化设计主要研究的是其建模和求解两部分内容。如何选择设计变量、列出约束条件、确定目标函数。其中，设计变量是指在设计过程中经过逐步调整，最后达到最优值的独立参数。设计变量的数目确定优化设计的维数，维数越大，优化设计工作越复杂，但效益越高，所以选取适当的设计变量显得尤为重要。约束条件即是对约束变量的限制条件，起着降低设计变量自由度的作用。目标函数即是指各个设计变量的函数表达式，工程中的优化过程即是指找出目标函数的最小值（最大值）的过程。一般而言，目标函数的确定相对容易，但约束条件的选取显得比较困难。

二、机械优化设计理论主要方法

1准则优化法

准则优法主要是通过力学以及物理或者是其他原则构造评优准则所应用的，然后在进行寻优。这个项方式的主要优点就是有着直观的概念以及简单的计算方式，同时能够对于优化效率约束能很好地降低，在工程方面广泛的使用；有弊就有利，这项方式只是考虑了很少的方面或者是一个点，使得优化效率大大的降低，甚至是没有约束。

2线性规划法

线性规划法主要是通过数学极值原理所对于目标函数为设计变量线性优化所设计的，可以说是机械优化设计中最为常用的一个方式。有单纯形法和序列线性规划法。

3神经网络法

神经网络可以说是一个大型的自适应非线性动力能够，所具备的有点为联想、概括、类比，同时要是局部出现问题对于整个系统却没有很大的影响。最早发现神经网络优化能力人员是美国物理学家Hopfield，根据动力系统以及统计学原理，将系统稳定性以及最优化对策，同时系统能量函数和目标函数优化相互之间对应，优化设计变量以及神经网络参数相对应，在整个系统逐渐演变的过程中，在1986Tank首次提出了求解线性优化问题的造型化神经网络。神经网络稳定平衡点是这项方式的主要点，对于整个网络能量函数极小点所进行的优化设计，通过较为强大的计算方式以及近似分析、非线性建模能量将计算效率进行优化，所进行这个过程的关键点就是神经网络构造，一般都是使用在求解组合优化、约束优化以及复杂优化。

4、多目标优化法

机械设计所追求的最终目的就是优化功能、强度以及经济性，但是在实际工作中机械优化设计都是优化目标设计方式。在实施目标优化的过程中还是存在着很多的困难，对于研究人员有着一定的挑战性，但是这些理论方式还是不够完善的，将其划分为两种：一种是将多目标优化转化为一个或者是一系列的目标优化方式，将所得优化结果当做目标优化的解，第二种是直接求非劣解，在这中间要选择最好的作为最优解。

三、现代机械优化设计理论与方法

1、利用现代计算机软硬件技术的设计方法。

在产品开发初期借助于设计方法学，利用多媒体工具进行系统的开发。根据这一指导思想，利用数学系统理论，同时考虑系统工程理论产品设计技术和系统开发方法学，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件。根据这一设计方法，往往把产品的整个开发过程概括为产品规划、开发和生产规划三个阶段，并且充分利用了现有的CAD尖端技术D虚拟现实技术。（1）、产品规划D构思产品。其任务是确定产品的外部特征，如色彩、形状、表面质量、人机工程等，并将最初的设想用CAD立体模型表现出来，建立能够体现整个产品外形的简装模型。（2）、开发D设计产品。该阶段主要根据系统合成原理，在立体模型上配置和集成解元素，把实现功能的关键性解元素配置到立体模型上之后，即可对产品的配置进行分析。产品配置分析是综合产品规划和开发结果的重要手段。（3）、生产规划D加工和装配产品。在这一阶段中运用CAD技术，用计算机图案显示解元素在相应位置的装配过程，即通过虚拟装配模型揭示造型和装配间的关系，由此发现难点问题，并找出解决问题的方法。借助于现代计算机软硬件技术，通过三维图形软件、多媒体和超媒体技术及虚拟现实技术进行设计。

2、积极开发发展绿色设计、制造。

（1）、绿色设计制造时现代设计制造的可持续发展模式。人们已经认识到环境与发展是密不可分的。要从根本上解决环境问题，必须转变发展模式和消费模式，即为资源型发展模式逐步转变为技术型发展模式，依靠技术进步，节约资源和能源，提高效益，减少废物排放，实施清洁生产和文明消费，建立资源和环境相联系的新的发展模式。这是人类探索了几个世纪终于领悟到的发展观D可持续发展。（2）、发展绿色设计制造将为企业发展带来新的机遇。开发绿色设计制造是人类可持续发展战略的重要组成部分，是每个企业家必须考虑的企业行为，但是不少企业认为绿色制造投入大见效慢经济效益不如直接抓成本、抓质量、抓品种等见效快，因而无视对环境的污染，甚至宁愿被罚款，也不愿意采取措施。实际上，环境全面改善，一方面可改善员工的健康状况和提高工作安全性，减少不必要的开支；另一方面在绿色制造环境下工作的员工心情舒畅，有助于提高员工的主观能动性和工作效率，以创造出最大的利润，使企业具有更好的社会形象，为企业增加无形资产。（3）、发展绿色制造将推行新一轮技术创新。在全球性竞争激烈的背景下，利用高新技术和现代化管理来提高生产率，节约自然资源投入，以及节约劳动和各种形式的资本，是促进经济增长与发展的主要源泉。

四、机械优化设计的前景

机械优化设计是最优化理论、电子计算机技术和机械工程相结合的一门学科，包括机械优化设计、机械零部件优化设计、机械结构参数和形状优化设计等。近年来，随着数学规划理论与计算机技术的飞速发展及广泛应用，许多新兴优化算法，如遗传算法、神经网络法等相继被提出，机械优化设计广泛地被应用到建筑结构、化工、航天航空等诸多领域并取得飞速发展。机械优化设计具有广阔的发展前景。

机械优化设计给机械工程界带来的巨大经济效益是显而易见的，但其工程效应比起预期远远小得多。归结其原因，主要有以下两点：（1）建模难度大。（2）最优方法的选取难度大。虽然有以上不足之处，但是机械优化设计的发现前景仍是非常广大的，且各领域也在积极做出相关的研究探索，并已取得一定的成就。

结语

纵观几十年来机械优化设计的发展历程，其发展是非常迅速且令人可喜的，虽然仍存在建模困难、优化方法选取等等方面的一些挑战，但是其前景仍旧是非常广阔的。研究机械优化设计的理论与方法无论是学术领域还是实际经济效益方面都具有研究意义。

参考文献：

【参考文献】

[1]白新理.结构优化设计[M].河南：黄河水利出版社，2008.

[2]王玉新.复杂机械系统快速创新设计[M].北京：科学出版社，2006.

[3]秦东晨，陈江义，胡滨生，等.机械结构优化设计的综述与展望[J].中国科技信息，2005（9）：90D91.

机械设计研究范文

界,构造了用户能与之进行各个层次交互处理的虚拟信息空间。

1.3多媒体仿真技术

它是在科学计算机可视化和可视仿真技术基础上发展起来的,它用不同媒体形态描述不同性质的模型信息,将系统行为和形态、数学模型和物理模型以及它们的时空表现模式,有机统一地建模和求解。这种特点更适合于科学研究和工程设计的需要,因而受到工程界的普遍重视。

2计算机辅助设计的发展及重要性

机械设计是机械工程的重要组成部分,是机器生产的前提,同时也是决定机械性能的最主要因素,一部机器的质量及工作性能的好坏很大程度上取决于设计质量,狭义的机械设计仅指技术性的设计过程,广义的机械设计是指设计者根据使用要求和现有的条件,对机械的工作原理、结构、刚度和强度、各个零部件的材料和形状尺寸、以及润滑方法、力和能量的传递方式等进行分析、构思和计算,并将其形成具体的描述以作为机械制造依据的工作过程。这不仅是一个创造性的工作,同时也是建立在丰富的成功经验基础上的工作,只有将两者结合起来,才能设计出高质量的机器。

机械设计的所有步骤几乎都需要计算机的帮助。图形的编辑、修改,大量数据的计算和比较,对零部件动力、强度等方面的精确测试,都需要相应的计算机软件的支持。除了这些繁琐的工作可由计算机替代外,设计者还可以利用计算机进行虚拟样机的构建,也就是根据图纸,在计算机上制造一个模拟样机,对它的工作性能、受力情况、热度等各方面进行验证,根据出现的状况修改原设计,从而达到完善的程度。随着计算机技术的发展,计算机正在越来越广泛地应用于机械设计的各个方面以及各种各样的机械设计中,它在提高机械设计的质量和转化为实际制造的效率方面,发挥着重要作用。计算机辅助设计便是伴随着计算机技术的发展而出现,并广泛应用于多种学科的一种方法。计算机辅助设计又被称作“CAD”,是由计算机帮助设计人员完成机械设计中的计算、制图、模拟等工作,并在不断修改和反复验证的基础上,输出满意的设计结果和最后的产品图纸的一门技术。

20世纪60年代初,麻省理工学院的一名研究生发表了题为《人机对话图形通信系统》的论文,首次提出了交互技术及计算机和图形符号的存储采用分层的思想,为CAD技术的确立提供了理论支撑。随着这一理论的不断完善,众多行业的领军人物开始认识到计算机辅助技术的重大作用,并投入重金研发。美国的IBM公司开发了以大型机为基础的CAD系统,该系统具有绘图、数控编制等功能,之后有关计算机辅助设计的研制与开发接踵而至,通用汽车公司研制出了用于汽车设计的DAC-1系统,洛克希飞机公司研发的CADAM系统,适用于不同阶段的飞机设计。这时的计算机辅助设计系统都是在大型机或超级小型机的基础上开发的,购买这套系统通常需要上百万美元,因而这一系统只在经济实力比较雄厚、规模较大的航空、汽车、轮船、石油等行业应用。

在20世纪70年代初出现了柔性制造系统FMS“,柔性”意为在使用计算机制造产品的过程中,制造系统会根据所编程序中指令的变换而改变加工过程,这种适应性以及加工的灵活性被称为“柔性”。我国对FMS的定义为:柔性制造系统是由数控加工设备、物料储运装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统,包括多个柔性制造单元,能根据制造任务或生产环境的变化迅速调整,适用于多品种、中小批量的生产。随着计算机技术、通讯技术等的发展,CAD技术也日益走向完善,比如80年代出现的由超大规模集成电路制成的微处理器和存储器件,使得CAD技术在中小企业逐渐普及,从飞机、汽车到服装、建筑、出版等行业都开始采用CAD技术。如今,计算机辅助设计技术已在机械制造业得到广泛应用,而且现在的CAD应用系统可以将机械设计中的绘图、分析、数据处理、仿真、加工修改等一系列环节集于一身,大大缩短了设计时间,提高了设计效率和质量,降低了生产成本与制造周期。CAD的常用软件有很多,但由ParametricTechnology公司推出的Pro/Engineer产品,在目前三维造型软件领域中占有重要地位,引领着CAD技术的新潮流。

3逆向工程中CAD的应用

逆向工程是一种消化、吸收先进设计的重要手段。技术的自主研发固然重要,但研发成本却是相当高昂的,而且研发过程还受到科技人员的素质、国家财政的投入、现有条件等各方面因素的影响,因而一项新技术的产生通常需要几年甚至十几年的时间,这对于技术条件及设备相对落后的发展中国家而言是不可想象的。因而,充分利用他国的科技成果,在消化、吸收的基础上再进行创新不失为一种加

快科技发展的重要手段。日本在二战结束后的重新崛起,很大程度上是因为他大规模引进美国、英国等欧洲发达国家的先进技术,并做了很好地消化吸收,从而转化为本国生产力的一部分。逆向工程就是在只有产品或实物模型的条件下,在了解产品原设计的基础上,逆向重构产品零部件的CAD模型,已达到设计创新的目的。以前的“逆向工程”技术的研究和应用都集中在实物方面,即在拆解原有产品的过程中,重建产品实物模型,以实现新产品的制造。随着现在机械制造技术的发展,可以通过坐标测量设备、通用的CAD软件等方法,把实物样件转化为CAD模型,综合利用CAM(计算机辅助制造)、CIMS(计算机集成制造系统)等技术对其进行处理和再设计。Pro/Engineer软件中SCAN-TOOLS是一个专用的逆向设计模块,可以通过数据点构造网格曲线,并对点云进行拟合,以得到光滑、连续的曲面,再对曲面进行交互修改,从而得到与实物一致的CAD模型。SCAN-TOOLS与Pro/SURFACE配合使用,可以在曲面生成后,通过切割、裁剪、延伸等工作,将曲面转换为实体,再利用Pro/Engineer软件基于特征的参数化设计功能,完成模型的二次设计,实现CAD模型的重建。

结语

计算机辅助设计技术在确保机械设计的精度、处理机械设计中的大量数据、绘制复杂图形等方面发挥着重要作用,但这些计算机辅助设计的技术大都产自欧美等发达国家,我国自主研发的较少,加之对引进他国的技术没有完全消化,致使我国的机械制造业水平同国外相比,还存在较大差距,仅以目前的矿山机械设备为例,我国的输送机特性研究只有理论,还没有成熟的安全设计方法。因而,应加强计算机辅助设计的自主研发能力,为我国的机械设计提供必要的技术支撑,从而提高我国的机械装备水平。

参考文献

机械设计研究范文篇10

关键词：液压驱动；机械；仿真设计

随着科学技术的进一步发展，液压驱动机械在生产活动中发挥着越来越重要的作用。机械可以代替人类从事危险、繁重、重复的工作，大大提高了工作效率和精度。液压驱动机械设计及其仿真的深入研究可以更加有效地发挥机械的作用，减少人类的工作负担。在设计研究阶段，需要将多方面的内容考虑在内，计算机技术、仿真技术、工作原理等多个板块内容整合在一起。本文研究的内容重点在机械的具体设计和如何在SolidWorks软件中实现对机械部件的仿真模拟。

一、机械设计研究的必要性

复杂的液压机械是在计算机程序的操控下进行一系列自动化操作，完成预定指令和预定任务。机械设计是机械性能好坏的关键，合理的设计可以大大简化机器人的工作程序，加快速度，减少资源和能源的浪费。机器的思维方式是程序，是起初的设计方案。出色的设计可以减少生产周期，提高产品的整体质量，增加收益，反之，得不到预计效果，影响整体发展水平。现代社会正处于快速发展阶段，各国制造行业得到了快速地发展，不同领域的技术和设备都展开了长期竞赛，使得简单、粗糙的成品地位不断下降。我国机械发展得到了空前提高，计算机技术获得快速发展，国内技术设计者也可以创造出世界一流水平的产品。为了更加快速地整个发展领域的实力，必须加大对机械设计的研究力度，从多个技术层面和空间发展机械动力，使得液压驱动机械在实际生产生活中发挥更加突出的作用。机械设计研究的意义在于提高精准性，实现简易化操作。国内机械设计的过程中主要考虑到机械设计、实体建模以及计算机技术的综合运用。机械设计阶段需要根据自身的工作需要以及机械给实际工作来的便利来思考如何进行设计。机械的不同部位也需要进行不断改进性的探索，尤其是是运动路线和传递路线。总之，机械设计的目的是简化机械运动的步骤，方便操作者的生产使用。具体的机械设计还会有具体的设计细则规定，必须按照规定合理性设计，否则就可能走弯路，影响企业效益。

二、SolidWorks软件如何实现驱动机械零件的仿真模拟

SolidWorks软件是一款专门为驱动机械的设计服务的软件。通过这款软件，设计者可以清晰地看到机械具体的运作情况，进而将其中不合理或是不简洁的部分剔除，进行重新设计。SolidWorks软件系统对理论要求比较低，可以直观、快速、简洁的观看机械运动的效果，给从业者提供了巨大的帮助。机械设计应该从理论层面进行分析，对曲面、圆弧以及旋转、拉伸等多种特殊造型进行精细化考虑，力求设计的机械产品简洁高效。具体分析几种常见的模型造型：第一：爪型。在软件的“草图绘制”命令下找到爪型图案，并对爪型按照机械的设计要求进行进一步的改动。在改动的过程中，可以在任何一个方向上进行伸缩变化，角度旋转变换，也可以添加其他的图形进行图形合并，设计出新的造型。总之，设计者利用软件中的基本元素进行后期处理达到机械设计的目的，合理表达机械运动的部件。软件可以显示具体的长度、角度以及倾斜度，设计者应该在设计中对爪型部件的各个要素进行明确规定，这样才可以在软件展示中得到应有的效果。第二：齿轮。齿轮是多种基本图形的综合设计图。齿轮的规格、形状以及具体的用途十分宽泛，齿轮模型也需要设计者进行修改。在修改过程中，需要选择基准线、基准面同时配合多种拉伸、旋转、混合技术，甚至通过颜色深浅的不同进行齿轮不同位置的设计，以便更好的达到利用效果。齿轮是驱动机械中不同部件相互作用的关键性连接点，需要设计者从三个角度设计好齿轮的规格，提高制作工艺。第三：螺丝。为了机械后期维修的便捷性，复杂的机械设备也需要进行采用螺丝连接不同板块，使得各个相对独立的整体形成一个完整性的驱动设备。SolidWorks软件的螺丝设计模型是按照我国《机械设计手册设计》要求的，可以较好的适用于较多的机械场合。软件呈现的是三维效果，螺丝设计是否得当，各个部件是否很好的切合在一起就可以直接看出来。除此之外，机械设计过程中还会遇到更多、更复杂的模型，设计者都应进行精密性的计算和规划，否则就无法达到产品要求的质量。软件不仅可以将各个精细的部件表现到位，还可以实现机械的动态模拟，帮助设计者在动态流程中发现不足设计的不足。轴承、螺柱等都是精密的部件，并且不同部位的具体设计尺寸存在着差别，需要具体问题具体分析。软件可以为机械设计者提供准确、清晰的仿真依据和仿真模型，为设计者提供直接性的帮助。在可视化的软件中，机械的设计内容可以在不同角度得到完美展示，对机械设计的改造也可以起到提示作用。

三、有限元法辅助机械设计

有限元法可以有效地支出设计者进行创新性设计。有限元法将众多数据问题转为为数学问题，利用计算机数学模型的计算处理能力，快速将大批量数据处理为具体的动态分析模型。复杂机械设计可以利用有限元法将困难的模型分离开，并逐个进行研究，以便顺利完成整个模型的设计。分析有限元的过程是计算机软件分析过程，在这个过程中材料的选取、零件的位置以及约束条件都会被一一表示出来，对应力和变力的处理能力和承受能力也会进行数据测试，并形成一个整体效果图，供设计者进行二次改进或是简化，以便提高工作效率。机械中的小部件和零碎部件的分析需要十分关注。驱动机械质量问题的源头往往是小部件引起。个别部件的损坏将给整个设计带来严重的后果，因此，需要在设计中充分重视小部件的设计合理性，对小部件的应力和受力情况进行正确的分析，以便在使用中不会超出其承受范围。

四、结束语

在液压机械越来越重要的今天，机械设计及其仿真的研究对机械设计的突破性创造有着十分重要的意义。加大对液压机械的关注力度，扩大研究投资都可以有效地支持液压机械的设计发展，为液压机械的设计技术提供更好的平台，使得我国的机械设计和研究能力不断突破。

作者:陈桦单位:邵阳学院机械与能源工程系

参考文献:

[1]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2004.

机械设计研究范文篇11

关键词：CAD技术；机械领域；优缺点；应用与探索

引言

CAD是一款的绘图软件，其全名叫计算机辅助设计。目前在当代的机械设计领域得到广泛的应用。设计者可以通过CAD软件在电脑上进行设计绘图，从而将人们从繁琐的图纸设计中解放出来。由于计算机科技的推广普及，以及计算机功能的集成化、计算机质量的大幅提升，同时计算机处理数据能力的拓展，使得CAD技术从处理早期的平面问题发展到如今的空间问题处理，且向着高集成、多接口、高规范的道路前进着。[1]在CAD技术应用过程中，不仅很大程度提高了机械设计领域的发展，同时其自身的功能也在此过程中也得到不断的完善。

1CAD技术的基本概述

CAD是一款非常受欢迎的绘图软件，被广泛地应用于各个行业领域当中去，深受各个行业的喜爱。CAD技术的广泛应用，不仅大幅度的提高了各个行业的工作效率，而且还很大程度上提高了设计的质量。目前，CAD应用最为广泛的领域是机械设计。CAD在被各行各业领域应用的同时，既促进了CAD自身功能的不断完善又提高了相关设计人员的专业设计水平。由于CAD可以进行编制作用，故CAD拥有较高的自动化程度，从而既可以很大程度缩减人们在设计时所耗费的大量时间又可以操作具有简便性。

2优点

2.1CAD使机械设计更加精准，更有可靠性

三维机械设计既可以赋予颜色、体积、重心等多种信息给设计对象，还可以针对对象的几何特征进行描述，从而达到对所要设计的对象的几何特征和物理模拟更加准确、更加全面可靠，进而能够充分表达设计者头脑中的想象的实体。

2.2用CAD进行装配零件的过程中可以更加便于观察和检测

在生产一个产品之前需要先把各个零件装配起来。而当我们在利用CAD进行零件装配的过程中，我们可以直接利用CAD的资源查找器，CAD的资源查找器可以很快给予显示，从而可以很大程度节省我们的时间和精力。若在利用CAD进行零件装配的过程中发现有不当之处，CAD的资源查找器就会立刻进行检查，发现问题后立即对每个零件进行适当的调整，从而保证设计的合理性。同时我们在机械设计中可以利用CAD进行运动仿真，从而使我们能够看到机器运动的全过程。CAD除了能够观察之外，还可以对产品进行相关的检测，从而降低机械设计过程中因忽略某些因素而导致设计失败的几率。

2.3CAD可以使机械设计师在设计过程中节省更多的时间，从而将更多的精力和时间放到产品设计当中

当我们在进行机械产品设计的过程中，我们可以利用CAD三维设计中的布尔运算等功能对我们头脑中所想象机械产品的外形轮廓进行设计，从而使我们在设计过程中节省更多的时间，让我们将更多的精力和时间放到产品设计当中。除此之外，三维CAD系统具备高度转型的设计能力，可以通过快速重构的形式来获得一种新型的机械产品。[2]

2.4符合人的设计过程的思维方式

CAD三维实体模型能够直接建立反映产品真实几何形状。机械设计师在设计时可以将更多的时间和精力去构想头脑中所要设计的机械产品的空间结构以及尺寸要素等。同时通过CAD三维实体模型，可以将头脑中的实体的立体图在CAD的三维空间里可以直接观察，从而可以和他人进行交流探讨，相互学习。

3缺点

（1）CAD基本是用来出工程图标注之类的，进行三维建模，使得设计不是特别直观。

（2）CAD其本身不适合作三维建模，因为用它作的三维图（立体图）形，不能进行修改其形位尺寸，如要修改它得重^来过。

（3）CAD智能化不高，比如CAD画了一条线不能修改长度了，修改其形位尺寸完全是静态的，不能建立系列零件的零件表及配置，不能使相似零件可得多种尺寸的零件，如法兰、轴承等，画出一个不能得到系列性的法兰、轴承等。

（4）不能进行应力分析、运动模拟……软件自身的功能不仅被其他智能化软件所包含，而且还被超越如solidworks包含了CAD的功能，因为solidworks内含工程图功能，可以代替CAD。solidworks还可以做钣金，3D建模，有限元分析等一些工业设计的技术功能。

4结束语

在当代，计算机电子科学技术得到了巨大的发展，各种机械产品正逐步向智能化迈进，AutoCAD广泛应用于工程图样的绘制以及机械设计领域当中。利用CAD可以绘制各种建筑专业的施工图，在我国当代的发展起到了重要的推动作用。虽然我国各个领域都在不同程度上采用了CAD技术，但与发达国家还有一定的差距，先进的技术是发展生力的强大动力，我们应该与时俱进，加大对CAD技术的学习应用和发展。

参考文献

[1]廖奇.CAD技术在现代机械设计中应用分析[J].军民两用技术与产品，2016（20）.

[2]李浩.基于CAD在机械设计中应用的探索性研究[J].建筑工程技术与设计，2016（34）.

作者简介：李孟克（1996-），男，汉族，学士，研究方向为机械设计制造及其自动化。

党建国（1993-），男，汉族，学士，研究方向为机械设计制造及其自动化。

机械设计研究范文篇12

关键词节能设计理念；机械制造；自動化

前言

机械制造与自动化是工业发展的重要成果，鉴于工业产品在现代社会生产生活中的重要作用，将节能设计理念应用其中十分必要。近年来，全球环境的恶化引起了各界的广泛担忧，节能设计一方面能够降低消耗，提升企业经济效益，另一方面也有利于控制温室气体排放，逐步实现社会发展和环境保护的和谐。就节能设计理念在机械制造与自动化中的应用进行分析有一定的实际意义。

1机械制造和自动化产业发展现状简述

随着我国国民经济的不断发展，机械制造业已经成为我国产业结构中非常重要的组成部分。当前，机械制造业随着科学技术的不断发展，已经向着自动化方向演变。通过自动化技术，让机械制造工作效率得到了提升，从本质上促进了其行业发展的整体水平。从另一个层面上来分析，机械制造业的发展过程，还没有完全实现转型。无论从制造技术还是能源消耗来分析，都呈现出较为陈旧的发展模式。当前全世界的能源已经出现了紧缺的问题，世界各国对于节能理念非常关注。为了能够促进机械制造行业的转型发展，需要将节能设计理念融入机械制造与自动化设计当中。通过节能环保技术来降低机械制造及自动化行业的能耗，提升机械制造及自动化的高效性的同时，还可以促进产业竞争实力的稳定增长，最终实现机械制造及自动化的长久发展[1]。

2节能设计理念在机械制造与自动化中的应用

2.1在机械优化设计中的渗透

①合理选择环保型发动机。机械设备在运行过程中，能源消耗非常大，主要原因是机械设备中发动机造型的不合理性。此外，发动机作为其设备的关键组件，会排放大量的污染性物质，同时还会产生非常大的噪音。无论是对设备应用企业还是周边人群的健康，都会造成一定的影响。所以，在进行机械设备发动机设计过程中，需要制造低排放且噪音小的发动机，让其机械设备可以实现第一个环保目标；②节能设计理念在液压系统和防渗漏系统设计中的渗透。机械制造及自动化工程中，液压系统可以为整个机械设备的稳定运行提供保障。为了能够提升液压系统的性能，降低系统的能源消耗，在进行系统设计时，必须要关注液压元件和除液油环节设计。通过这样的优化设计，可以很大程度上减小机械元件的磨损，从而降低机械设计的故障率。由于机械元件磨损的减少，与传统元件相比其微尘杂质会得到最大化的改善，让其液压元件使用寿命得到了提高。同时，通过优化设计，液压油无须经常性更换，从环保角度来分析，可以减少液压油对环境的污染。此外，传统机械设备经常会出现液压油渗漏的问题。因此，为了防止出现液压油渗漏造成对环境的污染，在进行防渗漏系统设计时，应该重点从其使用量以及防渗透漏性能来进行综合考虑，从而实现节省液压油，以及提升防渗漏性能的目的；③节能设计理论在工程机械驾驶室设计中的渗透。许多大型的机械设备都需要有专属驾驶室来进行操作。在对其驾驶室进行设计时，可以选择防紫外线辐射玻璃来对机械设备运行过程中产生的辐射进行阻挡，确保工作人员在一个良好的工作环境中开展工作[2]。

2.2在选材方面进行结构优化

在针对机械制造当中，选材方面也是节约能源的重要途径。选择环保且可回收的材料对于制造而言，不仅可以实现设备的科学化，还可以达到最佳的设计理念。在传统的机械制造过程当中，固有的理念就是为了达到的使用寿命，开发更多的功能，通过选择更为优质的材料或者打造更加厚重的结构来实现延长机械的使用年限。随着科技的发展和进一步的研究，对各个构件的受力分析，能够合理性的针对结构进行优化设计，以达到降低材料等级或者是使用数量的目的[3]。

2.3优化机械的加工工艺流程

在机械零部件的加工方式中，应当选择合适的方式为其加工，这样可以避免资源浪费。合理的设计加工工艺可以减少加工载荷的波动，实现机械在全工况内良好运转，而任何超负荷和不足负荷的情况都是对能量的浪费。这就要求在加工过程中可以通过选择最佳的加工方式来实现机械的最佳状态。比如锻压，可以是冷锻压、温锻压、热锻压。其中冷锻压和温锻压的能量利用效率高于热锻压，也利于机械材料发挥其最大功用，在具体选择锻压方式的时候也要结合当前机械生产的目标与实际运行的环境来决定。

2.4设备运转过程中的节能

在完成机械设备的设计和制作之后，实际的应用和运转过程中也会消耗较多的能源，所以需要使用更加先进、智能的管理系统，降低设备在运转时消耗的能源。应用智能化的管理系统，可以对整个生产线中的任何一个部分进行控制，然后使用先进的传感设备，对生产过程中产生的数据进行完整的收集，将生产设备调节到相适应的负荷下，用最小消耗满足最大的需求。比如在制造业中，部分设备都是在不停地运转，而其他的设备都只是在需要的时候才运转。对于需要关闭的设备应该及时的关闭，而需要保持待机状态的设备应该保持最小消耗，减少不必要的能源消耗[4]。

3结束语

总而言之，随着节能理念在全世界范围内的不断深化，人们的节能环保意识得到了提高，并将理念广泛应用到了各行各业中。机械制造与自动化行业，本身属于高能耗行业，为了能够顺应时展需求，加快产业的快速转型。需要在机械制造与自动化设计中渗透节能设计理念。并在其理念的指导下，可以大幅度降解行业对资源消耗量，促进机械制造与自动化行业的良性发展，提高制造业总体发展水平。

参考文献

[1]凌云.机械设计加工中存在的问题探究[J].冶金丛刊，2016，（4）：96-97.

[2]杜岩，刘政宏，易智涛.机械制造与自动化设计理念研究[J].南方农机，2017，（6）：41-43.

[3]熊陵，黄德发，曹雄.机械臂的设计及动力学仿真研究[J].工程技术研究，2017，（2）：129-131.