篇(1)

化工实训类教学设备的使用与实际的化工装置运行具有很大的相似性，也会对装置的温度、压力、流量等操作参数进行测量和监控，为保证装置的平稳安全运行，设计化工实训类教学设备时，通常也会引锁装置、锁定装置和报警装置，设置系统操作时的温度、压力和流量等的波动范围，对其参数设定进行锁定，同时将温度、压力和流量进行关联，确保整个装置的各种操作参数在安全的范围内，一旦情况出现异常，启动报警装置同时依靠联锁装置停机或停车，防止事故的发生。化工实训类教学设备中平台栏杆类设备的安全要求化工实训类教学装置中通常会用到模仿工厂情景的平台栏杆、斜梯和直梯，在国标GB21476—2008中并未对这类设备提出明确的安全要求。此类固定式钢梯及平台的设计，在满足装置对场地要求的同时，可参照工业标准进行相关设计。其强度的校核可根据GB50017—2003《钢结构设计规范》进行，其安全要求应参照GB17888.1～17888.4—2008《机械安全进入机械的固定设施》和GB4053.1～4053.3—2008《固定式钢梯及平台安全要求》进行安全设计。

2GB21748—2008《教学仪器设备安全要求仪

器和零部件的基本要求》中对教学仪器设备的机械性能提出了相应的附加要求阀门的安全要求阀门的选材必须以现行的国家标准为依据，从而保证材料和结构形式的可靠性。为保障阀门在长期使用过程中的旋转灵活和开关可靠，应对阀门的旋转部件做好防护。涉及对压力需严格控制的化工教学设备，相关设备上应设置安全阀、减压阀等泄压装置，且安全阀、减压阀等安全装置的安全设定值应定期进行校验，保证此类阀门调节功能的有效性。设备外观、设备布置和管线配管的安全要求在人员可能接近的金属制件、控制柜、抽屉、结构和组件上不应有锐角、凸出部位、锐角边、刺、粗糙的表面和飞边等，在设备制造的技术要求中须明确毛刺、锐角、毛边的处理措施。化工实训类教学装置一般都需要进行与化工厂类似的设备布置和管线配管设计，故而在设备布置和管线配管时，一方面要考虑设备布置和管线安装的稳固性，另一方面也要考虑人员进入操作区域的安全性，减少外伸和凸出的部件或尽量将外伸和凸出的部件布置在不会对人员造成伤害的区域。配管在考虑工艺流程走向的同时，也要考虑避免对人员行进和操作的干扰，降低人员与管线发生碰撞、刮擦的可能性。在无法避免上述可能的危险情况时，应在产品的操作说明书中要求操作人员穿戴安全帽、防滑工作鞋等安全防护用品。转动设备防护装置的安全要求机械产品上高速运转的传动机构，应使用使人体不能直接进入危险区的防护罩。对于设备上外露的齿轮、风扇、皮带、支撑架或其他往复运动的、旋转的、传动和活动的部件都应设有充分的安全防护罩。在易产生碎片或尘埃和可能有飞甩物存在的情况下，应设有防护罩（网）、吸尘装置及回跳保险，防护罩的密度应能使飞甩物不能通过。紧固件的安全要求化工实训类教学设备中法兰、阀门、设备支撑件等以螺栓连接为主，螺栓、螺母等紧固件的选择应尽可能选用标准件。按照GB21748—2008《教学仪器设备安全要求仪器和零部件的基本要求》的规定，化工实训类教学设备中紧固件的防松方式一般选用弹簧垫圈、锁紧垫圈和锁紧螺母。对于预期不会经常拆卸的地方选用锁紧螺母代替弹簧垫圈，需要经常拆卸且带螺母的地方弹簧垫圈使用较多，而对于有螺栓或螺钉且不使用螺母的地方多用弹簧垫圈和锁紧垫圈。在一般应用中，螺钉或螺栓的最少旋入量要等于螺杆上部带螺纹部分的名义直径；在高应力状态下应用时，螺钉或螺栓的最少选入量应等于螺杆上部带螺纹部分的名义直径的1.5倍。

3结论

篇(2)

机械设计制造及其自动化专业就业前景我国经济融入世界经济的步伐加快，调整产业结构的国策，使我国迅速成为世界加工制造大国。随着外资企业的大量涌入，我国已成为加工制造业的重要基地之一。需要大量的机械设计制造及其自动化专业的应用型高级工程技术人才，尤其是既能利用计算机进行机械产品的辅助设计，又能应用数控技术进行制造的人才非常紧缺，有着广阔的就业前景。

毕业生主要到工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面的工作。由于机械行业的重要性和庞大规模，需要一支庞大的专业人才队伍。今后一段时间内，机械类人才仍会有较大需求。具有开发能力的数控人才将成为各企业争夺的目标，机械设计制造与加工专业人才近年供需比也很高。从机械行业发展来看，印刷机械、数控机床、发电设备、工程机械等重头产品前景仍看好。除了这些传统工业领域，该行业将进一步向机光电一体化发展，向光加工、环保这样的新兴领域拓展。

近年来随着我国装备制造业的高速发展，汽车制造、高速铁路、大电站及输变电建设、城市轨道交通建设等也将大量需要该专业的毕业生。

机械设计制造及其自动化专业主要课程

专业基础课：高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、大学物理实验、普通化学及实验、工程图学、理论力学、材料力学、电路基础、机械原理、机械设计、机械设计基础、机械零件、电子技术、互换性与技术测量、工程材料、金属工艺学、测试与传感技术、制造技术基础、液压与气动技术、机电传动控制、机械工程综合实验、微机原理与结构技术、CAD/CAM、单片机原理及应用。

专业课：机械制造工艺学、机械系统设计、机电控制系统分析与设计、机械制造装备设计、数控技术及应用。

专业选修课：机械动力学、软件工程、网络技术、多媒体技术及应用、数据库原理及应用、机械创新设计、工业机器人基础、机械故障诊断学、文献检索、专业外语、有限元方法、机械优化设计、工艺过程自动化、先进制造技术、特种加工、成组技术与CAPP、智能机械概论、微小机械概论、虚拟样机技术、市场营销学、在线检测与控制、实用控制系统设计、数控机床与编程。

机械设计制造及其自动化专业培养要求在高中文化知识的基础上，掌握本专业所必需的基础知识、基本原理和较熟练的专业实践技能，学生毕业时要求掌握的知识和具有的能力为：

(1) 从事机械设计与制造加工工艺规程的编制与实施工作;

(2) 从事机械、电气、液压、气压等控制设备的维护维修工作;

(3) 从事工艺工装的设计、制造工作;

(4) 从事数控机床、加工中心等高智能设备的编程及操作工作;

(5) 从事机械CAD/CAM技术的应用工作;

(6) 从事机械设计与制造的现场技术管理工作;

(7) 从事机电产品的销售和服务工作。

(8) 钳工、车工或电工的初级技能;

(9) 编制、实施机械设计与制造工艺规程的基本能力;

(10) 使用、保养、维修、管理机电设备的基本能力;

(11) 选用、设计制造、调试工艺工装的基本能力;

(12) 操作数控机床、加工中心等高智能设备的基本能力;

(13) 行机械设计与制造生产现场技术管理的初步能力;

(14) 应用机械CAD/CAM的基本能力;

篇(3)

关键词：知识密集型产业；可持续发展；创新能力；智能化；绿色化；就业

1 机械设计制造及其自动化的发展方向

机械设计制造及其自动化是机械技术和电子技术为主体、多门技术学科相互渗透相互融合的产物，是在发展工程中逐步完善的一门新兴的边缘学科。实现机械自动化改变了工业的产品结构、技能结构并且使得机械工业的生产及管理发生了重大变化。

机械设计制造及其自动化专业培养具备机械设计制造基础知识与应用能力，能在工业主产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才.

科学技术是第一生产力，随着科学技术的发展，机械设计及其自动化已经成为一门独特的新兴学科，那未来发展的方向如何？

我国从20世纪80年代开始进行机械设计及其自动化研究，但同美欧日特别是日本相比，距离很大，我国起步晚、发展程度低是一个毋庸置疑的社会事实，我国是世界上最大的发展中国家，因此，发展机械实际制造及其自动化应该与我国基本国情相适应。立足于基本国情，实现机械设计制造及其自动化的高效稳步发展。

1.1 把机械设计制造与机电一体化进行有效结合

机电一体化是机械自动化的高级形态，是机械工业发展的延伸，也是机械工业的重要的发展方向。机电一体化改变了人类对机器的看法，机电一体化使得机器不在是冷冰冰的钢铁，是机器拥有了智能化的特点。改变了机器的模式。

1.2 把机械设计制造与信息技术有机结合

现代社会信息技术已经成为人类不可分离的一部分，随着信息技术的强大，机械设计制造没有跟上信息技术发展的脚步。信息技术日新月异，但在我国，大部分的机械制造乃至大部分的工厂都是以密集的人力劳动为主，随着劳动力成本的上升，这些工厂面临市场的洗礼，实时转型成为工厂生存的关键。机械制造与计算机结合，可以有效的把人从繁重的体力劳动中解放出来，实现我国从劳动密集型向知识密集型转型，增加企业抵抗市场洗牌的能力，增强抗风险能力。

1.3 在机械设计制造与信息技术结合的基础上实现机械自动化的网络化

同计算机一样，网络也成为人们生活的一部分，机械的制造、组装、推广都离不开网络，特别是机械成品的使用和推广离不开网络的作用。

1.4 机械设计制造及其自动化同样要走可持续发展之路

环境污染已经成为当今社会一个很重要的问题，前些年，我们一味追求经济效益，牺牲了环境，现在我们正在品尝环境污染的恶果，特别京津冀地区饱受雾霾的侵袭。从食品工业的机械自动化来看，我国和其他国家有着很大的差距。本身机械工业是一个污染比较强的工业类型，发展见效快的低成本自动化技术，潜力大、前景好、投资不多、见效快，是比较符合我国现阶段的工业水平，但在发展过程中，要节约能源、减少耗材，走绿色化、可持续化之路，总之，经济不应该以环境作为代价。

1.5 机械设计制造及其自动化需要较强的自学和创新能力

理论是实践的基石，因此，在本专业的学习中，要注重对专业知识的学习，只有打下良好的专业基础，才能在实践中学以致用。现代社会技术日新月异，只具备良好的专业素质也是远远不够的，我们要在专业知识的基础上增强自身的创新能力。把理论和创新能力结合，才能跟上科技发展的步伐。

机械设计制造及其自动化并不是单纯的机械零部件的加工，本专业涉及范围较广，不仅要去具备本专业必需的制图、计算、实验、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能；还要具备本专业领域内某个专业方向内所必要的专业知识，了解其科学前沿发展趋势。

2 机械设计制造及其自动化的发展前景

机械设计制造及其自动化涉及到很多专业，正如本论文所阐述的观点，本专业需要的机电一体化、网络计算机乃至环境保护有机结合，因此机械制造及其自动化专业要求学员利用一切能够利用的时间去学习、锻炼，到基层到工厂，在实践中发现自己理论上的不足和欠缺，只有把理论和实际工作经验完美结合，才能完成从理论到实践的“蜕化”。

现代社会，竞争最激烈的是人才的竞争，机械类专业的就业，除了教学、营销外，常见的还有生产总监、设备物流管理、开发机械产品、开发仪器乃至武器，甚至一些模具的设计制造，更有甚者CNC工程师等等， 中国加入世界贸易组织后，对机械方面的人才需求日益强烈，机械方面人才就要迎来复苏的春天。

自己的路需要自己去行走，自己的人生需要自己去拼搏，就业也是需要个人的兴趣和能力的，所谓“干一行爱一行”只有爱一行才能干好一行。

无论一个社会的文明发展到什么程度，都离不开机械制造，它是人类生活的物质基本保障，因此，在目前形势下，我国机械设计制造及其自动化的发展现状和前景都是非常好的行业。

参考文献：

篇(4)

参考文献

[1]孙珏.现代机械设计与机械制造的相关技术分析[J].科技创新与应用，2015，（20）.

[2]牛伟.机械设计与机械制造技术研究[J].中国高新技术企业（中旬刊），2015，（4）.

[3]尹明，雷坤.机械设计与机械制造技术研究[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（16）.

[4]徐云龙.机械设计与机械制造的技术分析[J].科学与财富，2014，（11）.

参考文献：

[1]罗子儒.基于机械自动化在机械制造中的应用分析[J].科技风，2014（18）：82.

[2]胡涵光.机械自动化在机械制造中的应用分析[J].河北農机，2015（02）：38-39.

[3]张岚.机械自动化在机械制造中的应用价值[J].科技展望，2015（04）：227-228.

[4]于世光，陈伟，臧传尚.机械自动化在机械制造中的应用探讨[J].科技创新与应用，2015（29）：139.

[5]高瞻.机械自动化在机械制造中的实际应用[J].中国科技信息，2014（12）：141-142.

参考文献

[1]刘南松.谈玉米机械化保护性耕作技术及其对机械的需求[J].河北农机，2016，04：22.

[2]郭宝海，周宇超.谈玉米机械化保护性耕作中的机械深松[J].农机使用与维修，2016，05：79-80.

[3]柴跃进.机械化保护性耕作技术—深松机械[J].当代农机，2007，04：42-44.

[4]郑丹彤.深松技术在玉米保护性耕作中的运用[J].河北农机，2016，03：14.

参考文献：

[1]李春明.相对运动原理在机械设计中的应用[J].机械设计，2014，21（z1）：277-278.

[2]杜育兵.机械设计加工中注意事项探究[J].商品与质量，2015，21（36）：213-213.

篇(5)

机械是我国制造产业不可或缺的部分,特别是应用在人类生产生活中的一些十分关键的机械化生产。随着经济的发展和科学的进步,机械设备也在不断丰富和发展,把人类从繁重或危险的劳作中解救出来。目前,虽然我国在机械设计和理论上都有很大的进步,可是对于少数问题的解决还存在着很大的不足,这就要求机械设计研究者进行大量实验并对实际问题展开深度研究。七年前,我国制造业的工业增加值已经跻身世界第二的位置,进一步证明我国俨然可称作制造大国,但这并不意味着我国就是制造业强国,两者之间是量和本质的根本差异。我国的机械设备和产品即没有真正形成自主知识产权,产品的制造和设计水平也远远落后于发达国家,而且在产品的功能等方面更是严重缺乏创新性。1949年后我国的机械设计水平开始有了长足的发展,但依然无法与发达的德、美、日等工业强国媲美,依然处于落后地位。这种长时间的落后现状也正说明了我国在机械产品方面的设计理论、方法以及技术领域极度缺乏创新性,另一方面也预示发展我国机械产品现代设计理论方法研究的重要性和紧迫性。所以,一定要加强深化现代设计理论方法的探索研究,把现代设计理念全面应用于到我国的制造业当中去。

2新型机械设计发展意义

2.1个人利益需求。从生产者的个人利益而言,机械的设计与制造应为其带来可观的收益,这是机械设计与制造的动力之一。2.2社会的需求。机械设计需要体现对生产力的提高作用,体现在新的经济条件下新的生产形式或表现。因此,新型机械的设计需要社会的需求和个人利益两方面的动力。但并非每一项新型机械的设计都能满足社会的发展需求和个人的利益要求。因此,如何设计出既符合时代要求,体现时代特征,又能促进经济发展的机械是每一个机械设计者都要思考和着重解决的问题,也是实现个人利益的决定因素。

3机械设计理论的发展方向

随着市场需求的多元化与产品质量标准的不断提高,我国现代机械设计理论方法的发展也在不断的发生变化。总而言之,我国现代机械设计理论理念和方法未来需要在这些方向上贯彻执行:第一,在功能上要实现高精度、高效率、智能化;在外观操控上要实现轻量型、多便捷性;在层次上重点发展集成化。具体来说,我国现代机械设计理论方法的发展对象由单机走向了系统,设计的根本诉求由一个个小目标的实现不断走向众多大目标的达成,进而减少产品设计的时间;设计应用的领域也由单一化延伸到更多领域;产品设计由自由发展走向了有条不紊地发展;设计工作的人员从一个人走向了团队化。

4机械设计理论在汽车工程上的研究

4.1汽车工程概述随着工业革命的发展,人类历史上出现了第一辆汽车,近年来,伴随汽车工业的异军突起,汽车作成为当今社会生活必不可少的一部分,已经被广泛普及。汽车带来的出行或运输便捷性提高了人们的生活质量,加快了生活节奏,更为人类文明的发展和进步产生了巨大影响。但是,在之前的几十年中即便我国的汽车产业发展已经发生了巨大的进步,可当下的科学技术水平依然还存在局限性,对于汽车的研究在各方面还需要更进一步的提高。新型机械设计理论以及一些基本原理在汽车工程方面有着很大的研究方向,并且对其有着一定的推动作用。4.2机械设计理论应用于汽车工程上的意义汽车工业的发展也是一个国家制造业前进的有力代表,并直接影响该国家制造业的发展进程。在一定意义上讲,汽车工业不仅是最广泛的一种工业,还是最新技术的最大载体。举个例子,有些航空、航天领域的高新技术只有通过汽车工程工业才能够更好的转化形成规模型的产业,这就说明新型机械设计理论及基本原理在汽车工程、工业上有着很大的促进作用。随着社会发展,对于汽车工程技术的研究有着越来越高的标准,这也迫切需要研究工作将机械设计理论揉入汽车工业,推动汽车工业的发展。在实际生活当中,对于汽车工程的研究归根结底是技术方面上的研究,技术研究又离不开实际操作方向上的研究,这些实际操作上的研究与机械设计的基本理论有着密不可分的关系,甚至有些实际操作有着很强的密切性。比如汽车的噪声、振动等研究,同时这些实际操作对于这些问题的解决有着很好的作用效果。

5新型机械设计理论在汽车工程上的应用

5.1在汽车工程噪声和振动上的应用汽车是企业生产、人们生活和商业运行各方各面必不可少的交通工具。汽车各个零部件是否能高效、安全运转,是否能够促进运输的高效安全进行,关乎人门的衣食住行和交通安全。如果汽车零部件或者其他重要设备一旦出现问题,那么就势必会对汽车的安全造成影响从而给人们出行带来威胁。汽车无法正常行驶,甚至会产生故障,故障性振动就是其中一大问题。车辆工作条件下乘客感受到的噪声、振动和声振粗糙度,是判断汽车质量的一个综合性指标。这项指标分析是评价汽车舒适性的又一项十分重要的指标,直接关系到了汽车产品的市场形象。减少以上现象的最简单的办法就是避免输入载荷频率和结构模态频率接近,可以利用频率分布表完成这一工作,不仅有助于对振动频率进行匹配,用于消除振动过程中出现的耦合现象,还有利于改善产品的振动特性,从而可以大大降低汽车的噪声及振动。利用NVH分析可以预先得到新开发车型性能指标,还能对设计以及制造等各个环节进行更好的优化和完善。该分析不管从设计成本上,还是从开发周期上,都为设计新型车型提供了很好的保障。5.2在汽车结构强度与模态分析及结构优化上的应用在世界经济和社会全面发展的趋势下,节能、舒适、降低排放和提高安全性已经成为现代汽车结构、性能和技术的一个关键研发方向。车身轻量化发展主要优化汽车框架和结构、车身制造上采用高强度低密度材料,如高强度和汽车高强度板料两个方向。车身是车的主要组成,车身必须有很好的强度从而保证车的寿命,以足够的刚度来保证车的装备与使用要求。在机械创新设计与检测技术中,机械有限元分析的方法能够有效地满足上述车身的设计,其主要应用体现在两方面:一方面是在汽车设计中对结构件、主要机械零件的强度、刚度和稳定性进行分析:另一方面是在汽车结构分析中通常采用有限元法来进行各构件的模态分析,同时在计算机上可以清晰地观看各构件的振动模态,这就为结构的动态设计提供了方便。因此说有限元分析的方法在汽车结构上的应用提高了车身设计水平。

6结语

机械设计的基本原理以及设计理论在制造等产业有着很好的应用前景,特别是在汽车工程方面,绝对发挥着良好的效果,不仅对汽车工程技术和实际操作上的研究有贡献,还对汽车工程、设计上的具体应用起到推动作用,对于汽车工程的发展有着积极效果,对社会发展也有着深刻的促进意义。

作者:李宪才 单位:河北农业大学机电工程学院

参考文献

篇(6)

机械结构优化设计中有许多的关键技术与理论，它们对机械结构优化设计的发展和应用起着十分重要的作用。归结起来，其中的主要关键技术与理论有以下几个方面：

机械结构优化设计的思想和理论；优化方法；建模技术；结构分析技术；结构重分析技术；敏度分析技术；软件开发技术。机械结构优化设计的研究与开发主要集中在这几个方面，不断有新的理论、方法与技术出现，也有一些其他学科的相关知识和新理论被引入结构优化设计，并且大大拓宽了该方法的应用领域和范围，为机械结构优化设计的发展注入了新的活力。

二、机械结构优化设计的应用

1.航空航天

航空航天技术代表着一个国家科学技术的综合水平与实力，大量的先进科学技术首先在航空航天领域推广应用或发明、开发，而机械结构优化设计发展最快、应用最广和作用最大的领域也在航空航天。由于该领域的特殊地位，机械结构优化设计得到了广泛的应用和充分的重视。目前，结构优化设计的大量研究集中在航空航天领域，同时也发表了大量的研究论文和研究报告。国内进行了有关飞机机身、飞机翼面、飞机结构整体、火箭发动机壳体、航空发动机轮盘、机身承力框架等结构优化设计方面的研究，发表了许多论文。而在国外，有关结构优化设计在航空航天工业中应用的研究更是层出不穷，发表了大量的研究报告和论文，一些著名的结构优化设计专家学者都在从事该领域的研究等。我国的航空航天工业已经取得了巨大的成功，其中机械结构优化设计应用是其重要的因素之一，而且必将成为越来越大的角色之一，为我国航海空航天事业的发展做出很大的贡献。

2.船舶工业

船舶结构优化设计方法的研究相对起步较晚，我国开始研究船舶结构优化设计比国外晚了近十年。但是，我国的船舶结构优化设计也取得了较大的成果，在潜艇结构、中小型集装箱结构、油船剖面、潜艇外部液压舱等结构优化设计方面进行了研究，提高了相关研究对象的性能，为船舶设计提供了一种可靠、精确的设计方法。

3.通用机械和机床

通用机械和机床的结构优化设计也是一个机械结构优化设计成功应用的领域，把有限元技术与优化技术结合起来，机械结构优化设计对大型复杂机械结构件的设计是一种有效、精确的方法。由于一般的机械零部件都是连续体结构，结构分析非常复杂，进行结构优化设计比较困难。国内的相关研究比较突出，发表了大量的研究论文和报告，陈立周、孙焕纯等根据机械设计中离散设计变量较多的情况，提出了离散设计变量结构优化设计方法；孙靖民、米成秋对机床床身等部件进行了结构优化设计；周济等研究了圆柱拉压弹簧动载下的结构优化设计；钟毅芳、唐增宝等进行了液力传动系和双级齿轮减速器的结构优化设计研究；方宗德等完成了斜齿轮三维修形的优化设计；秦东晨、方刚等完成了复杂箱形梁的结构优化设计研究等。通过这些研究工作的开展，通用机械和机床的设计有了一种快速、有效、可靠的设计方法，提高机械产品的设计水平。

4.汽车工业

汽车工业是一个不断创新、发展的重要行业，各个国家和地区都十分重视汽车工业的发展。因此，先进的机械结构优化设计方法也就在此行业得到推广和应用，国内外出现了大量的研究成果。冯振东等进行了万向节传动布局的支承动态结构优化设计；田振中研究了特种汽车车身的结构优化设计；冯国胜对汽车车架的结构优化设计进行了研究；章一鸣等研究了汽车悬挂系统的优化设计；上官文斌等进行了发动机悬置系统的优化设计；秦东晨等对汽车车身进行了结构优化设计等。汽车工业已经成为机械结构优化设计广泛应用的一个领域。

三、机械结构优化设计的展望

结构优化设计随着最优化方法的不断发展和改善，已逐渐得以发展。

拓扑优化、材料优化和形状优化的集成在机械结构和部件设计中具有重要的实用价值，是近年来出现的并行设计的重要组成部分，仍将是下一步研究工作的重点。拓扑优化能够为结构的方案设计提供科学的依据，使复杂结构和部件在概念设计阶段即可灵活地、理性地优选方案，有望用于大型实际结构优化设计求解。拓扑优化研究中提出的均匀化方法等，可以将材料选择，布局优化和形状优化集成一体，为并行地设计材料、工艺和结构提供科学的手段，有关方法的研究，实用化软件开发及应用是有意义的。但是要处理庞大的有限元和优化模型计算量增大，应力约束处理、对“多孔状”材料分布圆整化，单元消失可能会对计算模型造成病态等问题。

篇(7)

【关键词】现代设计理论及方法；煤矿机械设计；实施要点

前言

随着经济的发展，社会对于煤炭资源的需求不断增加，如何在保证生产安全的同时，进一步提升煤矿的生产效率，是煤矿企业当前重点考虑的问题。煤矿机械设备作为煤矿生产中的重要设备，其性能和质量直接影响着整个煤矿的生产和安全。做好煤矿机械的设计工作，确保设计质量，不仅可以有效降低生产成本，还可以提高其使用性能和使用寿命，产生更大的经济效益。应用现代设计理论和方法来进行煤矿机械设计，能更好地满足煤矿生产和安全的需要。

1 现代设计理论及方法概述

现代设计理论，是应用科学的思想和方法创造出性能先进、结构合理的产品。概括地说，现代设计理论及方法，是使传统的设计即感性的、经验的、静态的、手工式的方法转变为理性的、科学的、动态的、计算机化的方法。现代设计理论是在研究设计竞争规律和分布式资源环境设计活动中发展起来的，其研究重点，在于信息传递的灵活性和对分布资源的集成利用，以提高设计竞争力。与传统的设计方法相比，现代设计理论及方法涵盖了自然学、经济学和社会学等诸多元素，是科学发展与社会进步的结晶，可以有效保证设计的科学性、稳定性、系统性和准确性。

2 现代设计理论及方法在煤矿机械设计中的实施要点

现代工业的不断发展，带动了生产力水平的提高，也推动了社会经济的发展，社会对于能源和资源的需求不断增大。为了促进煤矿企业的可持续发展，需要对煤矿资源进行合理地开发和利用。那么，如何在确保开采安全和开采质量的基础上，提升开采效率呢？这就需要对现有的煤矿设备进行改造，通过科学合理的设计方法，提升设计质量，降低设计成本。因此，利用现代设计理论及方法，做好煤矿机械设计工作，是非常重要的。

在现代设计理论及方法的应用过程中，其实施要点包括以下几点：

首先是计算机辅助设计技术的运用；计算机辅助设计技术是一种运用计算机软件系统的辅助，对煤矿机械进行设计的方法。从目前的发展情况看，我国的煤矿机械产品已经步入了相对稳定的发展阶段，在机械设计中应用CAD、PRE/E等制图软件，可以实现产品的模块化设计、系统化设计以及并行设计等，可以加强设计环节与制造环节之间的相互联系，提高煤矿机械产品开发的效率，缩短产品开发周期，具有非常显著的成效。

其次是可靠性设计，可靠性是对产品质量进行衡量的重要指标，利用现代设计理论及方法，可以有效满足煤矿机械可靠性设计的相关要求。在实际设计中，一方面，需要对煤矿机械所要求的相关定量指标进行明确，另一方面，需要对相应的零件数据进行收集和统计分析，建立起合理有效的模型，方便对其进行定量计算，对设备的可靠性进行评价，从而确保最终设计方案的合理性和可靠性，保证煤矿机械设备的使用安全。

第三是优化设计，优化设计主要是指按照一般的设计理论和方法，遵循相应的设计规范和国家相关标准，将工程设计问题转化为相对简单明确的数学模型问题，之后结合计算机技术和优化技术，从大量的可用设计方案中，选出最优设计。这样，不仅能够有效提升煤矿机械产品的设计水平，对产品的质量进行改进，也可以推动计算机辅助设计的发展。例如，在对煤矿机械减速器进行设计时，合理运用优化设计的相关方法，可以在保证机械设备工作性能和工作效率、工作安全的前提下，使得设备的体积减少13%，自重减少12%。在设计阶段，越早应用优化设计，则越能够显示出其对于产品设计的优势。

第四，创新环保设计，在当今社会的发展中，创新和环保可以说是非常重要的两大元素，同时也是现代设计理论的重要组成部分。创新设计，主要是要求产品设计人员结合自身的设计经验，充分发挥创造性思维，对产品进行改进和创新，从而促进产品性能的不断完善。环保设计要求在设计过程中，将产品的基本属性与环境属性紧密结合起来，确保产品物理目标和环境目标的同时实现。例如，在对煤矿机械进行设计时，要对材料资源进行合理利用，在充分满足产品基础功能的前提下，对机械设备的结构进行简化，减少产品在设计和运行过程中对于环境的污染以及对于能源的消耗，提升煤矿企业的社会效益和环境效益。

第五指有限元法，有限元法是指通过相应的计算工具，进行数值计算的一种方法，可以将复杂的、具有无限个质点的连续弹性体，简化为有限个单元组成的集合体，并对其进行求解，之后，将单元拼合成为离散的结构物，替代原来的连续弹性体。有限元法不仅可以对工程项目中复杂的非线性问题以及非稳态问题等进行分析和求解，也可以实现对复杂结构的动力分析和静力分析。煤矿机械自身的受力是非常复杂的，正好可以使用有限元法进行分析。例如，在对电动挖掘机进行设计时，由于其斗杆和动臂的受力情况比较复杂，如果采用正常的力学知识进行分析，几乎无从下手，在这种情况下，应用有限元法，可以很好的解决机械设备的受力分析问题，确保其结构设计的合理性和有效性。

最后是智能化设计，在现代设计理论及方法中，可以将智能化设计理解为智能工程，简单来说，就是通过对各种传感器、控制器和执行器的有效利用，实现煤矿机械的自动化工作模式。煤矿的开采和挖掘由于多处于地下矿井中，存在一定的危险性，在机械设计中引入智能化设计，可以提升机械设备的自动化和智能化，在保证煤矿生产顺利进行的同时，减少生产中的安全风险和隐患。例如，目前在煤矿勘探中广泛使用的红外技术和机器人技术，都是智能化设计的直接成果。

3 结语

综上所述，现代设计理论及方法的特点主要表现在以下两个方面：其一，计算机技术的广泛应用。计算机技术的飞速发展和广泛应用，带动了人们设计思想和方法的飞跃，极大地提高了设计的效率，丰富了设计手段，设计方式由传统的串行设计发展为并行设计，可以推动企业组织模式的转变，提高其管理水平；其二，多学科理论与技术的交叉与融合。现代设计理论及方法，是现代设计方法学、计算机辅助设计技术、有限元方法等多种学科的交叉和融合。例如，可靠性设计不仅涉及产品的设计、生产、使用和管理，还是涉及产品的运输、贮存等不同环节，包含有概率统计理论、机械学等相关学科，具有极强的综合性。

与传统设计理论相比，现代设计理论与方法具有先进性、科学性、时代性的特点，将其应用于煤矿机械设计中，可以极大地提高煤矿机械的稳定性、可靠性和安全性，推动煤矿产业的持续健康发展。

参考文献：

[1]高焕，刘潇骁.分析现代设计理论和方法在煤矿机械设计中的应用[J].煤炭技术，2013（5）.

[2]刘凤志.现代设计方法在矿山机械设计中的应用[J].中国高新技术企业，2014（7）.