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探析机械零部件的创新设计

【摘要】传统机械零部件的设计带来了运用中出现的许多问

题都是机械零部件传统的设计局限性所产生的。机械零部件设计的

本质是创造和革新。现代机械机械零部件设计强调创新设计，要求

在设计中更充分地发挥设计者的创造力，利用必威体育精装版科技成果，在现

代设计理论和方法的指导下，设计出更具有生命力的产品。

【关键词】机械零部件设计；传统零部件设计；创新设计

1.传统机械零部件设计的自身局限性

传统机械零部件的设计在运用中出现的诸多问题，这些问题的

出现，都是机械零部件传统的设计局限性所产生的。传统设计在长

期运用中得到不断的完善和提高，目前在大多数情况下仍然是有效

的设计方法，但是它有很多局限：在方案设计时凭借设计者有限的

直接经验或间接经验，通过计算、类比分析等，以收敛思维方式，

过早地确定方案。这种方案设计既不充分又不系统，不强调创新，

因此很难得到最优方案；在机械零部件设计中，仅对重要的零部件

根据简化的力学模型或经验公式进行静态的或近似的设计计算，其

他零部件只作类比设计，与实际工况有时相差较远，难免造成失误；

传统设计偏重于考虑产品自身的功能的实现，忽略人―机―环境之

间关系的重要性；传统设计采用手工计算、绘图，设计的准确性差、

工作周期长、效率低。

2.机械零部件创新设计的思维方式

机械零部件设计的本质是创造和革新。现代机械机械零部件设

计强调创新设计，要求在设计中更充分地发挥设计者的创造力，利

用必威体育精装版科技成果，在现代设计理论和方法的指导下，设计出更具有

生命力的产品。

2.1运用创造思维

设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现，它

包括观察能力、记忆能力、想象能力、思维能力、表达能力、自控

能力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。其中想

象能力和思维能力是创造力的核心，它是将观察、记忆所得信息有

控制地进行加工变换，创造表达出新成果的整个创造活动的中心。

创造力的开发可以从培养创新意识、提高创新能力和素质、加强创

新实践等方面着手。设计者不是把设计工作当成例行公事，而是时

刻保持强烈的创新愿望和冲动，掌握必要创新方法，加强学习和锻

炼，自觉开发创造力，成为一个符合现代设计需要的创新人才。

2.2运用发散思维

发散思维又称辐射思维或求异思维等。它是以欲解决的问题为

中心，思维者打破常规，从不同方向，多角度、多层次地考虑问题，

求出多种答案的思维方式。例如，若提出“将两零部件联结在一起”

的问题，常规的办法有螺纹联结、焊接、胶接、铆接等，但运用发

散思维思考，可以得到利用电磁力、摩擦力、压差或真空、绑缚、

冷冻等方法。发散思维是创造性思维的主要形式之一，在技术创新

和方案设计中具有重要的意义。

2.3运用创新思维

创造力的核心是创新思维。创新思维是一种最高层次的思维活

动，它是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下，

将各种信息重新综合集成，产生新的结果的思维活动过程就是创新

思维。机械机械零部件设计的过程是创新的过程。设计者应打破常

规思维的惯例，追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新

材料、新工艺等，在求异和突破中体现创新。

3.设计机械零部件的过程

3.1机械零部件设计的主要内容

机械零部件设计是机械设计的重要组成部分，机械运动方案中

的机构和构件只有通过零部件设计才能得到用于加工的零部件工

作图和部件装配图，同时它也是机械总体设计的基础。机械零部件

设计的主要内容包括：根据运动方案设计和总体设计的要求，明确

零部件的工作要求、性能、参数等，选择零部件的结构构形、材料、

精度等，进行失效分析和工作能力计算，画出零部件图和部件装配

图。机械产品整机应满足的要求是由零部件设计所决定的，机械零

部件设计应满足的要求为：在工作能力上要求具体有强度、刚度、

寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性及精度等；在工艺性上要求加

工、装配具有良好的工艺性及维修方便；在经济性上的要求主要指

生产成本要低。

3.2准确把握机械零部件的失效形式

机械零部件由于各种原因不能正常工作而失效，其失效形式很

多，主要有断裂、表面压碎、表面点蚀、塑性变形、过度弹性变形、

共振、过热及过度磨损等。为了保证零部件能正常工作，在设计零

部件时应首先进行零部件的失效分析，预估失效的可能性，采取相

应措施，其中包括理论计算，计算所依据的条件称为计算准则，常

用的计算准则有：一是