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机械产品方案设计范文1
Abstract: in the design of mechanical product scheme, sometimes there will be the risk of shortage, risk of this, some solutions based on the quality of mechanical products to be put forward, now also can not meet the popular assessment. In the process of evaluation, in many cases is to use a whole machinery to the quality of the products is divided into several parts, and then a certain degree of risk assessments for each part, through this scheme to mechanical product risk assessment to rise to a certain extent. This paper mainly introduces some risk of mechanical product design scheme evaluation, and illustrates the main method of risk assessment and pay attention to the problem.
Keywords: mechanical product design project risk assessment
中图分类号： F407文献标识码：A文章编号：
对于一些机械类的产品在设计过程中往往都会进行一定的风险评估，在评估过程中要保证评估的准确性，特别是对产品质量评估这一方面是非常重要的，在设计机械产品的时候最终的目的是为了要满足各种质量要求，做风险评估其实就是在计算机械产品的质量合格率。
1 机械产品设计方案风险评估主要内容
对与机械产品设计方案我们能够了解，机械产品的质量属性一般是一个可以根据各种指标确定的量。这个量也可能是就有一确定性的。对于这种具有一定定量质量机械产品属性, 我们可以根据这种机械产品设计方案老确定它的质量属性值，然后在根据一定的质量属性数值，惊醒一定的空间风险评估计算，在对机械产品质量属性进行一定的空间风险计算，这样才能够得出机械产品的风险性定量。
机械产品设计方案的定量质量属性计算方式
对于机械产品的质量属性，他的取值特点具有一定的连续型和一定的离散型, 我们在计算过程中，要把在取值中分别进行取值的那些数值，进行一定的划分。利用这种区间划分我们可以利用连续取值的质量属性当做离散型取值来处理。如果我们能够确定机械设计人员的偏好时。就能够确定这种属性之间具有很强的依赖性 则需根据它们的联合值才能确定是否满足要求, 这种情况的处理与质量属性能够单独确定偏好相似。定量质量属性p i 能够单独确定偏好时
我们在进行机械设计中定量质量的计算，把定量质量属性用p i 来表示。挡进行计算的人员能够理解机械设计人员的偏好时，我们就能够掌握一些数据进行信息比较分析。这样就能够确定质量属性分部，多以我们在计算中机械设计产品呢的风险性就能够通过公式进行计算。他的计算公示就是：
在计算过程中，对于那些离散数值的质量属性pi,当我们能够确定它的概率分布的时候，或这能够确定这些数值在什么样的子区间的分部状况的时候就可以利用另一种计算公示进行计算的概率分布时, 或连续取值的定量质量属性p i 按子区间确定取值时, 则定义该质量属性的风险性中就是这样计算的：。如果机械系设计人员对该质量属性有明确要求，或者机械设计人员能够给出，设计中的一些单独的偏好，这样它的风险性计算就应该和上面两个公示是不一样的。应该是：
，这是风险性评估的三种计算方式。
我们在对定量质量属性p i、p j 进行定制的时候，要把整个概率分布做的要准确一些，如果不准确就会产生不能够单独确定机械设计产品质量属性偏好，在这个过程中还要考虑几个机械产品质量属性，这样才能够确定其他的偏好, 我们可以根据同时确定的一些偏好值，来确定满足要求的区间分布区域区域, 其风险性的计算与单质量属性能够确定偏好会产生很类似的情况。
1.2机械设计产品定性质量属性的风险性分析
对于那些定性机械产品设计质量属性p i,在我们没有具体量值时, 就需要根据机械产品设计的具体质量属性的特点和我们掌握的一些质量知识进行评估，这种评估方式主要表现在三个方面：
首先，某些机械产品的质量属性的好坏一般都是由于在设计区间分布的一些变量来确定的，这些变量数值在这个时候就可与用证据理论、粗集理论进行一切系统的分析。我们在分析过程中要研究机械产品设计变量与机械产品质量属性偏好间的关系, 然后在根据设计变量的波动区间和风险性受到约束的时候来确定风险评估。
其次，在进行某些定性质量属性的好坏与方案的评估过程中，要看评估的模型是否具有某些特点，或者具有一定的模式，这样在处理的过程中可以把他们的数值进行离散变量评估，模式或特点近似为离散变量, 建立方案的模式或特点与质量属性偏好的关系后, 确定其概率分布。
最后，在对某些机械产品定性质量属性的好坏分析的时候，还可以用一些相关的计算变量及某些特点或模式进行共同确定数值, 在进行处理时可把模式或特点近似为离散变量, 这样就能够进行一种模式化的处理。
2.机械设计产品应用实例分析
我们根据一定的数据进行研究。在进行机械产品设计方案评估的时候，对齿轮箱的方案具有一定的代表性，这个方案也很直观，所以我们确定了这个例子进行了分析，在对整个齿轮箱设计方案中，我们规定了该产品设计过程中成本不能够超过10000元，特别是在设计过程中要保证时间不能太长，在质量性能和工艺性能的要求这块要尽可能的去做好。在设计过程中我们确定了三个设计方案；
方案一：采用两级减速, 该方案可以充分利用空间以减小中心距, 但必然要增加一级传动的轴、齿轮、轴承等配套装置，这种方案设计它的成本波动范围在9000元-15000元之间，这个项目的研发时间主要是在3-4个月。
方案二: 单级传动, 离合器布置在中端, 箱体部件分箱体与前盖两大件, 小齿轮空套在长轴上, 输入动力通过长轴及其上的离合器闭合传至小齿轮，它的成本波动范围在8000元-9500元之间，这个方案的研发时间是在3-3个半月之间。。
方案三，单级传动, 这个方案在方案2的基础上，对于部分零件进行调整,这种方法主要是在输入轴采用扭力轴传动, 小齿轮空套在扭力轴上。他的成本波动范围在8000元-9000元之间。这个方案的研发时间是3-4个半月之间，我们利用这个方案进行一定的风险性评估。确定了这个图表
表1 3种方案机械产品设计质量风险评估表
在整个图表中我们利用了一定的理论方式来确定三种方案机械产品设计风险评估范围，我们能够得出一定的结论。就是上文中我们提到的三个质量风险性计算公示，可以得到RH的数值，这样，我们就能够确定R和参考RH , 多以整个方案设计中三种风险的评估值的排列是: 方案1> 方案3> 方案2。
结束语：
本文提在机械产品设计风险评估这方面我们进行了一定的方案分析。所以我们在进行去顶定量质量属性的风险性评估的时候要进行变量空间计算, 产品定性质量属性的风险性评估。这样才能够计算出一定的空间计算值, 最后才能够确定机产品设计质量属性的风险性聚合为方案的风险性。所以我们在机械设计过程中要进行一定的风险评估，这样在保证产品质量的同时，也能够为机械制造企业发展做出一定的贡献。
参考文献：
[1] 汪彦.机械产品设计知识管理系统研究[D].北京交通大学,2011.
机械产品方案设计范文2
1系统化设计方法
系统化设计的主要特征方法是：将设计的几个设计元素组成的一个系统，每一个设计拥有独立的设计元素，各元素之间存在有机的联系，并具有层次性，这样的话，所有的设计要素进行组合后，可以达到设计系统所需的任务。我国设计者在进行产品方案设计时，基本上沿用了德国标准设计方式。另外，还借鉴了其他发达国家的系统化设计思想，如下：
(1)产品功能特征构思、结构设计和零件设计等都来源于用户的需求，具体设计时，利用质量功能布置方法从产品开发的宏观过程出发，系统地将用户需求信息合理有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。
(2)借助于生命系统理论，将产品看作有机体的生命系统，就是产品的设计过程可以看成：功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时，产品的功能要求由生命系统图符抽象地表达，形成产品功能系统结构。
(3)将系统科学的应用(机械设计中)分为两个问题：
(1)应用系统处理的方法处理所设计的产品，最佳地确定其组成部分(单元)及其相互关系；
(2)为了根据设计目标，合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段，可将产品设计过程看成一个系统。
2结构模块化设计方法
通过结构模块的组合，实现产品的方案设计的方法被称为结构模块化设计方法。其具体的应用场合为：适用于特定种类的机械产品：由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易。结构模块化设计方法的基本要求是：在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，不同的产品可以通过选择和组合这些模块化基本结构组建而成。
3智能化设计方法
借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，根据设计方法学理论，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构是智能化设计方法的主要特点。目前，利用三维图形软件和虚拟现实技术进行设计是智能化设计方法的主要途径，因其直观性好而被用户接受。但其系统性较差，且零部件的结构、形状，尺寸，位置的台理确定，要求软件具有较高的智能化程度，一般有丰富经验的设计者可以熟练应用。虚拟现实技术在我国还处于刚刚起步阶段。利用面向对象的技术，主要是研究按时序合成的机构组合方案设计专家系统，并借助于具有高性能图形和交换处理能力的OpenGL技术，在三维环境中从各个角度对专家系统设计出的方案进行观察。利用智能型CAD系统SIGRAPH—DESIGN作为开发平台，将产品的开发过程分为概念设计、装配设计和零件设计，并以变量设计技术为基础，建立了胶印机凸轮连杆机构的概念模型。其概念模型是在确定了机构型、数综合的基础上，借助于软件sIGRAPH—DEsIGN提供的变量设计功能，使原理图随着机构的结构参数变化而变化，并将概念模型的参数传递给下一级的装配模型、零件设计。
4基于产品特征知识的设计方法
用计算机能够识别的语言描述产品的特征是基于产品特征知识设计方法的主要特点，其特点还有可以表述其设计领域专家的知识和经验，并建立相应的知识库及推理机，计算机辅助产品的方案设计可以利用已存储的领域知识和建立的推理机制进行相关应用。机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。为此，国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化处理做了大量的研究工作，采用的方法可归纳为：编码法、知识的混合型表达法，设计目录法、利用基于知识的开发工具、基于实例的方法等。采用纯数学演算的方法无法正常对机械产品的方案设计进行描述，也难以用数学模型进行完整的描述。机械产品的方案设计需根据产品特征进行形式化的描述，借助于设计专家的知识和经验进行推理和决策。因此，解决计算机存储和运用产品设计知识和专家设计决策等有关方面的问题，是实现计算机辅助产品的方案设计的必然之路。由此，形成了基于产品特征知识的设计方法。
机械产品方案设计范文3
关键词：机械原理；教学改革；课程特点
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）39-0054-03
一、引言
十多年来，机械原理课程教学改革在教学内容的拓展、综合型实验项目的设计、课外科技创新活动的参与等方面已取得了丰硕的成果。然而该课程目前仍然存在着诸如理论教学内容以传统内容为主，鲜有新技术、新理论的注入；实践教学内容改革滞后于理论教学内容改革，并孤立于本知识点或本课程之内，不具有系统性和延续性；教学手段以多媒体课件为主，鲜有创新；教学方式以教师的教为主导，难以调动学生学习积极性等问题。因此，机械原理课程改革不能止步于此，必须不断深化。探讨课程改革的深化方向，以期实现培养综合素质高、创新能力强的高级工程技术人才的目标，是非常值得探究的问题。
二、教学内容改革
在培养学生机械产品综合设计能力的全局中，机械原理课程承担着培养学生机械系统运动方案设计的重要任务。因此课程的教学内容在强调典型机构基本知识掌握的同时，还应注重知识的系统性和完整性，并应考虑本课程内容与机械基础其他系列课程内容的有机衔接，使学生在刚刚接触专业基础课时就能从机械产品综合设计的全局角度理解、掌握和创新本课程所涉猎的知识。为此，课程可以考虑在如下方面进行深入改革。
1.课堂教学内容。传统课堂教学中，单一机构的设计、分析要贯穿课程教学始终。这样的教学内容设置不利于学生养成完整性、系统性思维习惯，不利于学生掌握机械产品整体方案设计技能和增强方案创新设计能力。因此，机械系统整体方案设计应是教学的重点。课堂教学中应逐步渗入机构选型、机构组合和变异、机械系统运动方案设计和评价方面的内容，并使其逐步成为课堂教学的主导内容。此外，还应适度增加学科前沿中重要的新成果和新方法。凝练、精简传统内容，增加学科前沿内容，紧跟科技发展动态，不断推陈出新，才能培养出创新意识强、创新思维活跃的创新型人才。
2.实践教学内容。（1）课程设计：伴随着强调机械系统方案设计的课程内容改革的实施，作为实践环节之一的课程设计，必须将以机构运动学和动力学分析为主转成以机械系统运动方案设计为主。课程设计的任务不能仅局限于对牛头刨床、插床等机械系统的执行机构进行运动学和动力学分析，而应对有特定功能要求的机械系统进行整体运动方案设计。当然设计任务也要对典型机构设计、运动特性分析等内容进行强化，不过不应过分强调利用图解法设计机构和对机构进行运动分析，应鼓励学生利用工程软件如ADAMS、Matlab等完成相应设计任务[1]。这样既训练了学生使用工程设计、分析软件的能力，又使学生掌握在机构设计和分析方面更为精确、使用更广泛的解析法。（2）实验教学内容：为增强学生的综合设计能力和提高学生的创新意识，实验教学内容需在传统验证型实验的基础上增添综合型和创新型实验。这两类实验要以机械系统整体运动方案设计为训练核心，拓展验证型实验的广度、深度和难度，更具有应用性、系统性和综合性。实验内容的设计应以强化学生形成机械系统的整体观念，使学生能够感知包括机械原理在内的机械基础系列课程，如机械设计、机械制造、几何精度和互换性、机-电一体化等的基础理论知识在机械系统设计中的综合运用，并向学生展示机械系统运动方案设计在产品设计中的突出地位。
三、教学手段改革
教学手段是“教”与“学”之间的媒介，直接影响教学效率、教学效果和教学质量。
1.课堂教学手段。历经十多年的教学手段改革，电子教案、多媒体课件和多媒体动画已经广泛应用于课堂教学中，这些多媒体教学手段在节省板书时间、提高教学效率、缓解学时缩短压力、调动学生的学习兴趣等方面优点突出。不过，要讲解如此之多典型机构的机械原理课堂上却从未见教师使用过任何典型机构教具给同学现场演示机构的演化过程或运动特性等知识要点。学过化学的人一定会记得化学课上教师当场演示化学试剂在化学器皿内热烈的化学反应，这种现场的视觉冲击，使学生对现象产生深刻的印象和对现象本质产生强烈的探究欲望。与此类似，如果在机械原理课堂上，教师能够通过机构教具现场演示铰链四杆机构的运动过程，演示利用铰链四杆机构演化出曲柄滑块机构，并且继续演化出导杆机构、摇块机构、定块机构等其他类型四杆机构的过程，一定能够轻松触发学生的学习热情，帮助学生深刻理解、掌握所学知识点，还能够激发出学生创新设计的激情。
2.实践教学手段。（1）开发虚拟实验：在计算机技术高度发达的今天，在制造出实体机械产品之前，完全可以对产品的设计、制造、测试等过程在计算机构造的虚拟开发环境中进行数字化模拟，即所谓的虚拟设计、虚拟制造。与此相仿，虚拟实验就是在计算机构造的虚拟环境中进行实验[2]。相比传统实验，虚拟实验具有实验范围大，实验方法、过程多样化，安全性高，场地、设备投入小，容易调动实验者兴趣等优点。加上网络技术的参与，虚拟实验可以突破时间、空间和地域的限制，只要手边有一台可以联网的电脑，实验者即可进入实验系统。将信息技术与专业知识相结合开发的虚拟实验变革了传统实验模式，其实验内容的设计及实验开设方式值得探讨。（2）工程设计类软件应用于课程设计中：商业软件已广泛用于产品研发设计的各个环节是毋庸置疑的事实。然而，因害怕学生对课程中的基本理论和基本方法缺少足够的应用训练，在课程设计中阻止学生使用商业软件也是事实。这样做不仅扼杀了学生的创造性，而且不利于培养学生对未来工作的适应性。适当提倡学生利用工程设计类软件辅助完成课程设计任务，例如：利用AutoCAD进行图解法的机构尺寸设计；利用ADAMS进行机构运动学、动力学分析和机构优化设计；利用C语言等计算机语言或Matlab等工程计算软件进行诸如凸轮基圆半径选取等理论计算，既可以磨炼学生的软件操作技能，又可以使学生有更多的时间、精力用于方案设计训练。（3）教学方式和方法改革。多少年来，机械原理课程教学一直采用说教式“教”和接受式“学”的教学方式。教学过程以教师为主，教师主动灌输，学生被动接受。这种教学方式扼杀了学生的学习兴趣和积极性，泯灭了学生的创新意识[3]。因此将教学方式转变成“以学生为主体、以教师为主导”的互动式研究型教学方式是教学改革的又一重要任务。在教学活动中，教师为主导，作精讲引导，开展启发式教学；学生为主体，自主学习、研究探索和进行个性化的实践活动。整个教学过程是师生交往、共同发展的互动过程。这种教学方式能够培养学生良好的自学能力，激发学生的创新思维，提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。将教学过程设计成一个个任务的完成过程，学生在完成任务的过程中探求知识，培养技能，发展个性。为此，在课堂教学中可以开展有工程背景的案例教学或讨论式教学；实践教学中，探索由有能力的学生自主设计实验项目、自主提出课程设计题目；课外适度增加需要学生自主研究的大作业和开展有主题的科技训练和创新项目。教学方式、方法改革强调在教学的各个环节努力给学生营造一个自主学习、合作探讨、积极探索、开放、有活力的培养环境。这种环境必须能够提供给学生足够多的学习资源，支持学生主动探索。蓬勃发展的信息技术，特别是网络技术为环境的营造提供了保障。通过网络，学生便可轻松地获取各类信息、学习资源，选择性地用于各种问题的研究中。
经过十多年的探索和实践，机械原理课程教学改革积累了许多宝贵的经验，但深化改革的任务仍然十分艰巨。我们必须以培养综合素质高、创新能力强的21世纪工程技术人才为目标指引，充分融合飞速发展的信息技术，跟踪学科前沿，与时俱进，拓宽步伐，深化教学内容、教学手段和教学方式、方法改革。
参考文献：
[1]华剑，晏亮.工程类软件在机械原理教学中的应用[J].长江大学学报，2008，5：（3）：363-365.
[2]高江红.《机械原理》课程虚拟实验子系统的研发[J].南京工程学院学报，2003，3（1）：52-58.
机械产品方案设计范文4
摘 要：数控机床作为装备制造业的工业“母机”，其发展情况代表着我国工业化的水平，目前我国生产的数控机床门类齐全，供给能力不断增强，能够开发出大批具有自主知识产权的品种，这些成效的取得离不开三维软件这个坚实的后盾。本文将从三维软件在数控机床的设计与制造领域中具体应用进行初步的探讨，希望能为数控机床的设计效率和开发水平的提高做点事情。
关键词：三维软件；数控机床；方案设计；应力分析
中图文分类号： tp39 文献标识码：a
随着计算机的不断发展，三维软件的应用也越来越普及，目前，三维软件的使用已经贯穿于数控机床的设计与制造的始终，具体体现在利用三维软件进行方案设计、零件与部件的绘制、模拟装配、加工仿真、运动仿真、动画演示、应力分析、逆向工程。数控机床的设计与制造业常用的三维软件有pro/engineer、catia、solidworks、ug、caxa等，各类软件虽然存在着一定的差异，但都能达到数控机床辅助设计与制造的目的。三维软件的应用为加强企业的竞争实力提供了有力的帮助。
1 利用三维软件进行数控机床的方案设计
数控机床的生产制造企业根据客户的要求进行方案设计，传统的方案设计方法采用的是平面绘图的方法，即设计人员根据客户对数控机床加工功能及加工精度进行设计，满足要求的方案不止一种，在利用平面图形与客户沟通时真实感较差，会使设计者与客户的沟通存在一定的困难。采用三维软件设计方案则比较直观、快捷、易修改，且具有可视化。可以预见及避免因设计者设计时考虑不周而出现的问题。此外，能够使方案设计得更加具体化、形象化。
2 根据设计方案细画零件并进行模拟装配
以机械设计手册为依据，利用传统的机械设计方法确定零件的尺寸后，在三维软件绘图环境中绘制零件的立体图形，根据零件间的相对位置与尺寸关系进行模拟装配，利用三维软件进行设计能够较直观的看到整机的三维效果，能够检测各零件之间在设计时所产生的干涉问题，设计者据此进行改进，利用三维软件还可以对数控机床的运动进行模拟，这样能够减少设计时的失误，降低试制的成本。用三维软件对零件进行的模拟装配如出现问题可以及时的对零件进行修正，直接修改草图即可，而如果是采用二维绘图必须得同时更改三个视图。用三维软件绘制的三维零件图形可以直接生成工程图，并保存成二维图形文件的扩展名，二维软件绘制的二维图形也可以作为三维绘图中的草图，因此三维软件可以与二维设计软件进行交互使用。
3 对零件进行仿真加工节省时间降低加工成本
数控仿真是应用计算机技术为数控加工操作过程进行模拟仿真的技术，在三维软件中选择毛坯、刀具、切削参数，确定走刀路线，通过生成的刀具路径可以直观地看到零件加工的动态过程。而且能够进行后置处理，自动生成数控加工程序，通过适当修改后的程序可以进行数控加工。这就节省了编制数控加工程序的时间，而且也能减小加工出现的危险性。
4 三维软件应用于数控机床零件的应力分析
4.1 利用三维软件进行应力分析的可行性依据
数控机床设计时首先要考虑结构是否合理，能不能满足功能要求，其次是要对零件进行受力分析，使产品设计的更为合理，传统的分析方法采用的是根据计算公式手工进行计算的方法，手工计算应力虽然准确，但需要很长的时间，费时费力，居于这种情况，三维软件应运而生，经过验证得出结论，利用三维软件计算的结果与用手工计算的结果基本上是一致的。所以，当前三维软件已经完全取代了手工分析应力。
4.2利用三维软件进行应力分析的必要性与使用价值
现代数控机床设计时所采用的最普遍的方法就是类比法，根据客户提出的切削用量确定机床的技术参数，数控机床的本体结构基本相似，只是附加的功能会有细微的差别，采用类比法设计的数控机床虽然说设计周期短，但成本会有所增加，因为在机械结构件的设计过程中会为了保险而增大支撑部件的壁厚，假如同类产品的立柱壁厚为20mm，如采用类比法时壁厚就有可能设计为25mm或者更厚，这种设计方法虽然能够保证立柱的强度，但也增加了立柱本身的重量，从而增加了生产成本。如果能够对数控机床的大型结构件进行应力分析，就会得到较为合理的壁厚，在没有延长生产周期的前提下，为数控机床的生产厂家节约了制造成本。
5 逆向工程中三维软件的应用
数控机床的常规设计过程，是设计人员根据经验首先构思产品的形状、相关性能和大致的技术参数，确定设计方案，并进行三维绘图与模拟装配，再利用三维软件生成工程图进行投产，这个过程是研发的正向设计过程。逆向工程则是先有产品，后进行反向推出产品的设计数据的过程，即在产品上扫描多个点转到三维软件中，根据这些点进行绘制产品的立体图形。这一技术也被广泛的应用于汽车与船舶的制造行业中。
6 三维软件在数控机床装配中应用的探究
目前，数控机床的制造企业中的装配工人仍然使用二维的平面装配图纸进行装配，对工人的技术水平要求相对较高，必须读懂三视图，如因一时疏忽很可能造成装配失误，如果工人能够直接用三维图形进行装配，那就会取得事半功倍的效果，随着机械制造业的设计制造水平的不断提高，数控机床的装配方法也会不断更新，希望无纸化的设计与制造工艺能够极早得到应用。
结语
数控机床的设计与制造中，三维设计取代了人工的设计与制造，采用三维软件可以缩短新产品的设计研发周期，有利于产品的改型，能够提高产品的质量，不断提高设计人员的工作效率，同时也降低了生产成本，增强产品的市场竞争力。三维软件在数控机床及至机械制造业中的应用还有待于不断的探索。
参考文献
[1]刘彤晏，刘文华.nventor.软件在机床方案设计中的应用[j].组合机床与自动化加工技术，2005（9）.
机械产品方案设计范文5
【关键词】机械设计 发展阶段 设计方法 设计过程
一、机械设计的发展阶段
在17世纪之前，人们完全凭借自身直觉，结合自身对自然环境的一种感受对使用工具进行设计。但由于条件限制，凭借直觉设计出来的产品构造比较简单；此后，经过很长一段的发展，一些拥有丰富经验的手工制作者凭借自身经验将设计构思明确画出来，也就是设计图纸的最初版样，设计图纸的出现极大地推动了机械设计的发展；上世纪以来，伴随着研究成果和研究数据的出现，加之人类长久积累的设计经验及设计图标、设计方案和设计公式等辅助工具开始逐渐运用到不同机械设计中来；近来来，科技的迅猛发展特别是计算机硬件及机械设计技术和软件的不断更新，使得机械产品的设计取得革命性地发展。
二、现代化机械设计的方法
随着计算机技术的不断发展，使得机械设计的方法越来越现代化。在现代化的机械产品设计中，机械设计人员普遍运用优化设计、CAD、CAE等计算机技术和工具来设计机械产品。而现代化技术和软件在机械设计中的普及，使得机械产品的研发周期越来越短，生产成本越来越低，生产质量和生产效率越来越高。据调查，现代化的机械产品设计方法主要有以下几种：
（一）将产品特征进行阐述的设计方法
该类设计方法需要运用计算机能够辨识的语言来阐述机械产品的属性与特点，这一途径也是该类机械设计方法的显著特征。此外，还可以借助于计算机的功能建立设计相关的资料库，在进行产品设计时运用已建立的资料辅助进行设计。
（二）将设计元素有序结合的设计方法
该类设计方法具有明显的设计特点，即机械设计人员将所设计出的相关设计元素有机集合起来，每个设计都有自己相对独立的设计元素，且这些产品设计元素之间的关系密不可分。最后，将所有设计元素进行有序组合，才可以完成完整的机械设计工作。
（三）将结构模块相互组合的设计方法
机械设计人员采用将机构模块相互组合的方法来进行产品的方案设计，该设计方法因为结构模块的组合相对稳定，并且比较容易将结构模块划分开来，所以多运用在特定机械产品的设计上面。
三、机械产品设计的过程
（一）机械产品的市场调查阶段
机械产品的市场调查阶段是产品设计过程中的首要步骤，其目的是对开发的机械产品进行可行性研究和市场需求预测等，以此来确定机械产品设计的要求和相关参数，以供设计人员参考并制定机械产品设计报告。
首先，机械产品设计人员需要通过对市场及客户的调查来确定市场需求，并根据产品市场需求预测新机械产品上市后的发展状况并拟定预测报告。其次，以国内外现有的同类技术产品的性能、质量和市场情况作为参考，对即将生产上市的新产品各方面进行考察和分析，并撰写产品技术报告。再次，对新产品进行可行性分析，得出产品可行性分析报告。最后，将以上所得报告统一评审，并提出合理性建议供领导商讨决策。
（二）机械产品方案的设计阶段
第一，针对机械新产品进行产品功能原理方案设计，该原理方案对今后的产品性能及成本消耗有着最直接的影响。第二，详细确定机械产品各部件的尺寸、形状，并进行产品刚度及强度的计算，得出产品构造草图。第三，在前两步基础上综合考虑产品布局、样式，得出总体设计图。第四，化整为零，将总图分为各部件设计图，根据每个部件的要求和规定得出产品的生产图纸及说明书。
（三）机械产品样机的试制阶段
首先，根据机械产品样机的设计流程和设计方案进行样机试制，检验、鉴定该样机的试运行情况之后，对机械产品设计流程和方案进行相应修改。其次，根据修改后的设计方案和流程再进行小批机械产品试制，根据产品试运行和试销之后的情况进一步修改、完善设计方案和流程。经过产品的试制阶段后，产品的设计流程和设计方案得到进一步的完善，而机械产品本身各方面的性能也因为试验与坚定而得到进一步提升。
（四）机械产品设备的调试阶段
机械产品设备的调试阶段是产品进入正式投产的重要准备环节，在这一阶段，需要针对完善后的设计方案对设计流程等进行最终的确定，并对即将进行生产的各项设备和机器进行调试工作。这一阶段的目标是为了即将进入大批量生产的机械产品的各方面设计文件和生产设备能够达到投产要求并保障机械产品生产能力的持续与稳定。
四、总结
综上所述，通过本文研究可以看出机械设计技术从古至今由简单到复杂，由单纯的手工设计到智能设计已经经历了不少的风风雨雨而变得日趋完善和成熟。计算机相关软件和技术为机械设计提供了丰富的现代化设计方法，这促进了机械产品生产质量、效率的提高的同时也使得机械设计技术的发展步伐加快。而机械产品设计的过程虽然繁琐，但是必须按章有序操作，才能保障生产出来的产品能够达标并在市场上立足。最后希望今后人们能设计出更现代化更实用的机械产品推动人类文明的进一步发展。
参考文献：
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[4]梁颖红，黎粤华，王述洋.现代机械的设计方法和发展趋势[J].林业机械与木工设备，2000（06）.
[5]李润方，林腾蛟，陶泽光，韩西.现代机械设计方法及其应用[J].机械工艺师，2000（09）.
机械产品方案设计范文6
关键词：PLC控制系统；钻床；自动化
随着生产力的发展和科学技术的进步，人们对所用控制设备不断地提出新的要求，各种智能化技术与信息化技术的出现为设备设计过程中提供了各种手段与保证前提。人们在生产的过程中要求设备更加通用、灵活、易变、经济、可靠。在台式钻床的改造过程中拟定了液压系统原理图,选择了液压元件,结合当前的先进科学技术与智能化控制基础给出了主轴电动机、液压泵电动机的电气控制图通过自动控制系统和计算机控制操作流程进行自动化钻床的设计施工流程，并对其图标进行严格的审查过程和控制流程，对其顺序控制的过程、功能和特性进行了描述。PLC可编程控制器作为当前社会发展过程中出现的主要的技术，其在社会发展的过程中推动各种设备进行促进与变化，在钻床的改造过程中也有着不可替代的作用，是实现新一代的工业控制装置的前提基础，具有开发柔性好接线简单安装方便抗干扰性强等特点，是实现当前各种机床控制技术智能化设计的突破口。
一、PLC的特点
可编程序逻辑控制器 PLC采用中央处理单元 CPU，不但继承了 PLC 原有的功能，而且具有了顺序控制、算术运算、数据转换和通信等更为强大的功能，指令系统丰富，程序结构灵活，不但可以完成开关量及顺序控制，而且可以用来实现模拟量等复杂的控制。它集中了工业专用机和通用计算机的优点，运行可靠、通用性强和适应性强，发展非常迅速，既可以用来单独构成控制系统，其系统也可作为DCS 系统的主要现场控制系统，是目前工业自动化应用最广的控制设备。PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
1.可靠性高。可编程序控制器专门为工业环境而设计，具有很高的可靠性。功能强大。可编程序控制器及相关产品几乎可以实现所有的控制任务，是目前工厂中应用最广的自动化设备。简单方便。
2.PLC 产品应用的简单方便体现在以下几个方面： 接线简单，一般直接接线，不需要用户再进行电路板的设计；2语言方面，所有厂家的 PLC 都支持梯形图，编程简单直观；模块化设计或扩展模块的使用，简化了控制系统的形成；系统设计容易，开发周期短，程序易调试和修改； 利用可编程序控制器网络和通信技术易于实现复杂的或分散的控制任务。
二、设计方法
系统将台式钻床改造为自动钻床并可通过PLC实现自动控制。设计过程按照机床的一般设计步骤先进行总体方案的确定，然后再分别对进给系统、传动系统和控制系统进行具体设计。设计的目标在于通过导入液压进给系统和PLC控制系统，改造后的钻床能实现自动化连续生产、改善产品的加工质量、提高劳动生产效率；降低工作人员劳动强度和工作量；钻床系统能够工作平稳，满足工作要求；经济因素合理。
通台式钻床传动系统的改进、进给系统的设计、进给系统液压缸的设计和PLC控制系统的设计等四个方面。其中重点在于进给系统、进给系统液压缸和PLC控制系统的设计。进给系统设计主要是解决主轴高速旋转与轴向进给两个自由度的实现；进给系统液压缸设计包括液压缸的设计、液压缸与主轴的配合和液压缸油路控制； PLC控制系统的设计主要是通过应用PLC控制程序来实现对液压油路的动作控制及钻床加工过程的动作控制。
我们通过对传统台式钻床的改进及设计要达到的目标在于通过改进钻床能够实现工作自动化，最终能满足以下要求：
（1）能实现自动化连续生产，改善产品加工质量，提高生产效率；
（2）降低工作人员劳动强度和工作量；
（3）钻床系统工作平稳，满足工作要求；
（4）经济因素合理；
三、台式钻床自动化改造方案
1、自动钻床的总体方案设计
总体方案设计的构思和方案拟定关系到产品的功能是否齐全、性能是否优良、经济效益是否显著，因此，我们要确定良好的总体方案设计思想，保证产品的功能、经济效益和实用性能。
总体方案设计的内容主要包括以下几个方面：
（1）执行系统的方案设计 ；
（2）原动机类型的选择和传动系统的方案设计；
（3）控制系统的方案设计；
（4）总体布局设计；
（5）辅助系统的设计；
为了完成普通台式钻床的改造及进给系统的设计，我们依循机床设计的一般步骤，确定自动钻床的总体方案设计。
2、自动专用钻床已知条件和设计要求的概述
本文对普通台式钻床的自动化改造及进给系统设计是以某五金工具厂钢丝钳生产线的自动化改造为背景。
已知：加工对象为钢丝钳加工工序为在钢丝钳上钻削直径为φ12mm（钻床最大钻削直径）的通孔，钢丝钳材料为Q235。
改造后的全自动钻床应满足以下设计要求：
（1）满足自动连续生产，且生产率为3把/分钟；
（2）自动化改造应是机械、电气和液压的有机结合；
（3）传动系统设计应包含切削力计算、电动机选择、传动装置设计、床身结构设计等；
（4）设计重点为钻床液压进给系统之进给油缸设计；
（5）自动控制系统应以PLC与手动相结合的方式实现；
2.2 自动钻床的工艺路线分析与确定
与传统台式钻床的加工工艺路线相比较，改造后的全自动钻床基本动作有很大的调整，这其中主要是导入了自动化加工动作。结合设计及生产要求，确定工艺路线如下：
启动（电源及控制模块）自动送料自动夹紧主轴快进主轴工进主轴停留主轴快退夹具松开出料
自动钻床的设计是在原有传统钻床的基础上进行改造和设计的，改造后的自动钻床是典型的机电一休化产品。设计内容主要涉及到机构学、机械运动学、机械设计学、材料力学、液压传动设计和PLC自动控制理论等多方面的内容。
