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机械设计中现代设计的应用

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1计算机辅助设计的应用

计算机辅助设计,简称CAD,是一种运用计算机软件系统来辅助设计人员对煤矿机械进行设计的方法。到目前为止,我国煤矿机械产品已经进入一个稳步发展的阶段,将计算机辅助设计方法应用于煤矿机械设计中,不但可以另设计更方便、更简捷,同时也全面的实现了煤矿机械的模块化设计、系统化设计和并行设计,从而提高了煤矿机械设计与生产的一体化。1)模块化设计。煤矿机械设备的设计,涉及面广、内容繁冗,对此可进行分模块式设计。通常讲,设计者是按着机械的具体功能来划分模块的,然后利用计算机软件对机械进行模块化的分区设计,同时将较为稳定、不常变动的模块设计存储。如此在有效地时间内,不但可以提高工作效率,而且能够有效提高机械设计的精确度、减少技术失误,从而增强机械设备结构的生产性和互换性,确保机械设备的准确性和维修性。2)系统化设计。将现代设计理论和方法应用于煤矿机械设计,即建立相应的数学模型,然后运用计算机技术作为辅助设计,在以往实验数据的基础上,采用先进的科学计算方法对煤矿机械系统在预期工作中的情况进行分析设计。对煤矿机械设备进行系统化的分析设计,可真实的反应出机械设备在真实工作时的受力情况、运作情况,从而提高了所设计机械设备投入运作的有效性和稳定性。3)并行设计。计算机辅助设计的应用,实现了将产品设计与具体运行使用一体化的效果,从而切实的避免了设计效果与实际效果不相符现象的发生。目前,多数煤矿机械设备上都安装有故障监测器,但是故障监测器只能在机械设计生产、试验后才能发现故障,而运用计算机辅助实现并行设计,可以将机械设备的设计和生产过程进行系统化的设计,进而实现机械设计的有效性。

2优化设计的应用

优化设计是现代设计理论与方法的经济之本,优化设计一方面可以确保机械设备的良好性能和质量,另一方面可适当地缩小产品体积,降低生产成本,因此优化设计是矿山机械设备设计所必须使用的方法。据相关资料表明,在煤矿机械减速器的设计过程中有效运用优化设计方法,可使其体积减小13%,质量减少12%,由此证实了优化设计对于降低机械设备生产成本有着重要作用。

3有限元法设计的应用

从狭义上讲,有限元法就是通过对有限个单元作分片插值求解各种力学、物理问题的一种数值方法,而鉴于煤矿机械的工作性质,正适合用有限元法对其受理进行有效的分析。通常,煤矿机械设备受力情况较为复杂,例如煤矿挖掘用的电动挖掘机,对于挖掘机的斗杆和动臂,受力较为复杂,用正常的力学知识根本起不到作用,为此将有限元法应用于机械设计中,能够很好的解决机械设备中的受力问题。

4创新环保设计的应用

创新、环保是当今社会发展的两大重要元素,是现代设计理论与方法的组成部分。创新设计,即要求设计人员在已知和可行事物的基础上,充分发挥创造性思维,构想、设计出以前未有过的技术过程。创新设计,不但可对原有设计的欠缺处进行改善,同时能够促进产业发展你与进步。环保设计在煤矿机械设计的应用,主要体现在延长机械使用寿命、提高机械使用效率和降低环境污染三个方面。

5智能化设计的应用

现代设计理论与方法中的智能化设计,也可理解为智能工程,即通过使用不同种类传感器、控制器和执行器等多种高科技产品,实现机械运作、自检的自动化工作模式。煤矿开采挖掘具有一定的危险性,所以将智能化设计应用于机械设计,可确保煤矿正常生产的有效运行,例如目前已广泛应用于煤矿勘探、开采等工作中的机器人技术和红外技术,都是智能化设计的成果。

6可靠化设计的应用

一般来说,机械设备的可靠性大部分决定于设计阶段,因此设计的好坏将直接影响到机械设备的可靠性,而现代设计理论与方法则刚好包含了机械设备的可靠化设计。在煤矿机械设备中,机械的可靠性设计,一方面应明确机械所要求的定量指标,另一方面收集相应的零部件数据,然后建立正确的模型,从而对其进行定量计算、反复分析,来评价设备的可靠与否。由上文所述,现代设计理论与方法具有一定的科学性、先进性和时代性,将其有效的应用于煤矿机械设计中,可大大提高机械设计的可靠性、稳定性和有效性。与此同时,社会和科学的不断发展与进步,要求机械设计人员保持不断创新、不断进取的设计理念,从而在某种程度上推动我国煤矿产业的发展。

本文作者:刘毅单位:江苏省第一工业设计院有限责任公司

机械科学与技术杂志责任编辑:田老师    阅读:人次