設計機械應滿足的基本要求是:
(1)良好的使用性能 實現(xiàn)預期功能,滿足使用要求。操作容易,保養(yǎng)簡單,維修方便。不必追求“多功能”,因為“多功能”會增加成本,降低可靠性。
(2) 許多重大事故出自機械故障。密封件泄露導致“挑戰(zhàn)者號”航天飛機失事,起落架故障引發(fā)空難,剎車失靈釀成車禍,頻繁出現(xiàn)的汽車“召回”更暴露機械設計不良造成的隱患。機械設計必須以人為本。凡關系到人身或重大設備事故的零、部件都必須進行認真、嚴格的設計計算或校核計算,不能憑經(jīng)驗或以“類比”代替。
計算說明書應妥善保留,以備核查。暴露的運動構(gòu)件要配以防護網(wǎng)。易造成人身傷害的部位必須有連鎖裝置或?qū)嵤┻h距離操縱。電氣元件、導線的規(guī)格和安裝必須符合標準。初次之外,為了保護設備,還應設置保險銷、閥等過載保護裝置以及紅燈、警鈴等警示裝置。
(3)可靠、耐用 在預定的使用期限內(nèi)不發(fā)生或極少發(fā)生故障。大修或更換易損件的周期不宜太短,以免經(jīng)常停機影響生產(chǎn)。但是,也不宜過分強調(diào)“耐用”。現(xiàn)代化生產(chǎn)推行定期更新和預期強制報廢,個別零、部件的“長壽”對整機并無實際意義。因追逐“耐用”而濫用貴重材料突然增加成本。
(4)經(jīng)濟 設計中應盡可能多選用標準件和成套組件,它們不僅可靠、廉價,而且能大大節(jié)省設計工作量??梢哉f,設計中使用標準件的多少是評價設計水平的重要標志。要重視節(jié)約貴重原材料,降低成本。零件設計必須關注加工工藝性,力求減少加工費用。良好的經(jīng)濟性不僅體現(xiàn)在制造成本低廉,更應體現(xiàn)在機器使用中的率、低效能。
(5)符合環(huán)保要求 機器噪聲不超標。不采用石棉等禁用的原材料。確保機械使用過程中不會泄漏水、油、粉塵和煙霧。生產(chǎn)中的廢水、廢氣必須經(jīng)過治理,達標排放。
機械設計的基本要求
1、造型美觀、減少污染
2、滿足可靠性要求:盡量減少零件數(shù)目。
3、操作方便、工作操作系統(tǒng)簡便可靠,減輕操作人員的勞動強度。
4、實現(xiàn)預定的功能:在規(guī)定的工作條件下、規(guī)定的工作期限內(nèi)能正常運行。
5、滿足經(jīng)濟性要求:要求設計及制造成本低、機器生產(chǎn)率高、能源和材料耗費少、維護及管理費用低。
機械設計優(yōu)化要求:優(yōu)化設計需要綜合地考慮許多要求,一般有:工作性能、制造成本、小尺寸和重量、使用中可靠性、消耗和少環(huán)境污染。這些要求常是互相矛盾的,而且它們之間的相對重要性因機械種類和用途的不同而異。設計者的任務是按具體情況權衡輕重,統(tǒng)籌兼顧,使設計的機械有的綜合技術經(jīng)濟效果。
過去,設計的優(yōu)化主要依靠設計者的知識、經(jīng)驗和遠見。隨著機械工程基礎理論和價值工程、系統(tǒng)分析等新學科的發(fā)展,制造和使用的技術經(jīng)濟數(shù)據(jù)資料的積累,以及計算機的推廣應用,優(yōu)化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學計算。各產(chǎn)業(yè)機械的設計,特別是整體和整系統(tǒng)的機械設計,須依附于各有關的產(chǎn)業(yè)技術而難于形成獨立的學科。
機械設計可分為新型設計、繼承設計和變型設計3類。
1、新型設計
應用成熟的科學技術或經(jīng)過實驗證明是可行的新技術,設計過去沒有過的新型機械。
2、繼承設計
根據(jù)使用經(jīng)驗和技術發(fā)展對已有的機械進行設計更新,以提高其性能、降低其制造成本或減少其運用費用。
3、變型設計
為適應新的需要對已有的機械作部分的修改或增刪而發(fā)展出不同于標準型的變型產(chǎn)品。