機械設計方法與其他方法的對比論文

　　摘要：一次性機械和普通應用的機械構件不同，它不承擔交變載荷或者只承擔短期的交變載荷，而且其工作壽命較短，有些使用一次后就不再使用。所以，一次性機械設計的方法和普通機械設計的方法有所不同。本文從一次性機械設計方法的主導思想入手，首先分析了一次性機械設計方法和可靠性設計方法與有限壽命設計方法的對比，然后研究了一次性機械設計方法和與其他現代化方法的對比，為一次性機械設計方法的研究提供了可參考的意見。

　　關鍵詞：一次性機械；設計方法；對比

　　1一次性機械設計方法的主導思想

　　機械零件的失效方式主要有表面損傷失效、斷裂失效、破壞正常工作條件失效和變形失效等。所以，機械零件的失效除了非正常的原因外，大多是由于工作時間較長引起的。常規機械零件的設計都會留有余量來延緩疲勞和磨損等失效形式的發生，但一次性機械的使用壽命較短，一些失效形式不會發生在一次性機械中。在一次性機械零件的設計中，不用預防疲勞，只要保證其在使用中不會受力破壞即可。一次性機械的設計一般只考慮靜力破壞，即一次最大載荷作用下的破壞。另外，一次性機械的設計還應考慮將體積和重量最小化，去掉余量，保證靜應力小于強度極限或者屈服極限即可。一次性機械是一類特殊機械，其設計方法的相關研究也是一個新的.方向。就一次性機械設計的現代化方法而言，和優化設計、可靠性設計和有限壽命設計等方法有所不同，下文是具體的分析。

　　2一次性機械設計方法和可靠性設計方法與有限壽命設計方法的對比

　　可靠性工程的起步較早，距今已有半個多世紀的歷史。但是其相關的發展是以電子產品為主導的，在機械產品的相關發展起步較晚。再者，因為機械產品在應用中的情況比較復雜，其載荷分布和強度分布的數據不能細致的分析，所以，在機械產品方面的可靠性應用不夠廣泛。可靠性工程是一種研究設計參數和其影響因素的隨機性特性的專門學科，機械產品卻在實際工程應用中受環境的影響，機械所受的力和其應有的強度是離散的隨機變量。所以，一次性機械的設計方法是在傳統的可靠性設計上再引入數理統計和概率論的相關知識。也可以說，一次性機械的設計方法是升華后的可靠性設計，兩者有一定的相關性，卻有著設計內容上的差異。機械結構有限壽命設計方法是用壽命指標和產品可靠工作時間代替了經驗設計中的保險系數，以此來增加機械結構的可靠性。隨著機械使用時間的增加，其性能會因疲勞磨損而劣化或者喪失。有限壽命設計要求機械在其使用壽命期間，不會因為疲勞磨損而產生失效的現象。傳統的有限壽命設計法是考慮機械在最大載荷和最危險的情況下不會失效，現代的有限壽命設計方法融合了材料力學、計算力學。實驗力學和斷裂力學等多種學科，通過測試工程機械的實際受力狀態，利用計算機進行受力分析，最終得出科學的壽命設計。一次性機械的使用壽命較短，一些失效形式不會發生在一次性機械中。所以，一次性機械和有限壽命設計方法與可靠性設計方法的區別主要有以下兩點：（1）設計對象不同。一次性機械設計方法針對的是使用壽命較短，且在工作中不承受交變載荷或者短時間承受交變載荷的機械，這要求機械在壽命內完成任務即可。有限壽命設計方法和可靠性設計方法針對的都是長期使用的機械，這些機械的失效都是由疲勞磨損引起的。（2）主導思想不同。一次性機械在達到疲勞點之前就會達到使用壽命，所以在設計中不用留下磨損余量，只需要根據靜應力強度設計體積最小和質量最輕的結構就可以。可靠性設計卻需要根據應力計算概率分布，使設計的零件有可預測的壽命和失效率。有限壽命設計需要根據各種理論估算零件的壽命，最大化估計失效時間。

　　3一次性機械設計方法和與其他現代化方法的對比

　　機械設計的方法除了上述的有限壽命設計方法和可靠性設計方法外還有優化設計，這種方法是在一系列的限制條件滿足后，求最優的設計參數。這種設計方法的計算量相當大，需要分析多種參數對設計的影響。但是在計算機廣泛的應用在機械設計領域后，該方法有了長足的發展。依托計算機的發展而興起的設計方法除了優化設計外，還有有限單元設計方法等。與現代化的設計方法相比，一次性機械設計的對象、設計思想和設計目的都有不同。不同的設計方法完善了機械設計的整個領域。

　　4結語

　　一次性機械的設計是較新的設計方法，它的設計思想、設計內容和設計目的與其他幾種方法有一定的差異。而且一次性機械的適用范圍也較廣，在很多領域都是必不可少的。所以，關于一次性機械設計方法的研究還需要更進一步，使之逐步完善，更好的應用在實際的機械工程中。

　　參考文獻：

　　[1]李躍峰.典型一次性機械零件設計及其應用研究[D].哈爾濱工業大學，2013.

　　[2]薛紅彥.一次性機械的設計方法的研究[D].哈爾濱工業大學，2006.

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　　[4]王廣林，潘旭東，李躍峰.一次性機械設計理念及實踐[J].機械工程學報，2014，01：152~156.

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