时间：2023-06-02 09:21:54
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇矿山机械设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1.前言
矿产资源的消耗量的扩大，使得矿山行业需要提高矿山机械设备的开挖效率，利用现代化的设计方法，增加矿产开采量，并保证矿山开采的安全。机械设计方法在矿山机械设计中的运用，主要就是利用现代设计理念，对老旧的矿山机械设备进行改进，并以低碳、低成本为设计原则，确保矿山机械设计具有较高的性价比。
2.机械设计方法的概念
机械设计方法就是利用现代设计理念，采用现代设计方法，并利用计算机软件，对矿山机械设备进行设计，以提高设备的质量，降低设备的成本。在以往的矿山机械设计中，其设计大多是凭借实践经验及设计人员的自觉，因此具有较大的误差，并造成大量人力、物力的浪费[1]。而现代机械设计方法，是对矿山机械设备的改进，并从低价、环保的设计理念出发，利用现代先进的科学技术对矿山机械设备进行改良设计，保证矿山机械设备更加实用、安全、高效，呈现出多元、动态、智能的发展趋势，满足现代矿山行业的发展需求。
3.机械设计方法在矿山机械设计中的运用
3.1机械设计方法中的CAD技术运用
矿山机械设计相对复杂，而利用现代机械设计方法，结合CAD计算机软件技术，对矿山机械设备进行设计，就可以减小机械设计的工作量和工作难度。CAD技术可以进行工程分析，利用计算机对机械设备进行绘画设计，并能够实现矿山机械设备设计与生产的一体化模式。此外，CAD技术还可以利用计算机进行机械设备的模型导入，利用传入的加工代码程序，直接进行机械设备加工。利用CAD技术，可以将设计与生产实现有机结合，提高矿山机械设计的效率，并对设计环节进行及时改善，保障机械设计更加科学、实用[2]。
3.2机械设计方法中的可靠性设计
矿山机械设计要保证其效用，一个重要的衡量指标就是看矿山机械设计是否具有可靠性，能够在特定环境和特定时间下，完成矿产开采工作。利用现代机械设计方法，首先需要进行设备运行实验，对矿山机械设备的载荷、造型、尺寸、工况、材料等进行统计分析，并利用运行实验，确定机械设备的运行数字分布，以此作为可靠的数据，推算机械设备的使用寿命、运行可靠性。利用可靠性的现代机械设计方法，进行矿山机械设计，可以通过实验数值，对设备的可靠性进行分析，针对可靠性低的设计环节，进行及时的改进处理，保证矿山机械设备的生产安全，使其质量有所保障。
3.3机械设计方法中的有限元设计
矿山机械设备在生产过程中，会受不同作用力的影响，因此，其受力分析较为复杂。另外，在矿产开采中，需要不同类型的机械设备，使得其受力情况更加复杂。所以，为了确保矿山机械设备的受力分析更加科学、合理，就需要采用有限元设计方法对其加以设计。如：挖掘类的矿山机械设备在工作过程中，受力结构、载荷计算较复杂，以往的机械设计只是对机械表面受力情况进行简单的分析，在通过危险截面的计算，进行结果确认。而现代机械设计方法中的有限元设计，却能够实行多角度的受力分析，对机械钢板的受力详细情况加以确定，及时发现钢板的受力情况及应力薄弱点，对机械设备进行有效改进，提高矿山机械设备的设计质量。
3.4机械设计方法中的环保设计
随着绿色生活理念的兴起，人们的环保意识越来越强。因此，在矿山机械设计中，也要运用现代绿色设计理念，对机械设备进行设计。矿山机械设备的环保设计，旨在设计过程中尽量使用能拆分、利用、维护、回收的材料或零件，降低环境污染和能源使用，并以提高机械设备的工作效率为主，最大限度的减低噪音及节约能源。现代机械设计中的环保设计，能够满足矿山机械设备的使用性能，使其具有良好的环境属性。
4.结束语
科学技术的飞速发展，使得矿山机械设备的设计理念也受到一定冲击。在矿山机械设计过程中，只有利用现代机械设计方法，并根据矿山开采的实际情况，设计出具有较强使用性、安全性、高效性的机械设备，才能推动矿山行业的持续发展。现代机械设计方法应用于矿山机械设计，能够有效提高矿山机械设备的性能，并在安全生产的基础上，提高设备的经济效益，使矿山企业具有良好的市场竞争力，谋求长期发展。
参考文献
相较于其他机械设备，矿山机械由于工作的特殊性常常需要更精密、更复杂的结构设计。以某金属地下采矿系统为例，矿井里由于空间受限，岩层坚硬，这就要求着采矿掘进机械设备结构强度较高、各部件力学性能要求较高、结构也相应更紧凑
2CAD技术及软件功能
2.1CAD技术
CAD技术指的是计算机辅助设计技术(CAD-ComputerAidedDesign)，是利用计算机及其图形设备软件帮助设计人员进行图形参数计算、设计、绘制、修改、尺寸标注、信息储存等工作的计算机应用技术。
2.2CAD软件功能
目前Auto-cad软件开发出了平面图形处理的二维cad和立体图形处理的三维cad图形处理模块，用户可根据各自的需要对图形进行设计与处理。软件提供了二维平面绘图、绘图辅助工具、图形编辑、文字书写与修改、尺寸标注及计算、图层管理、三维图形绘制、网络共享、数据交换等多种功能，使用时根据用户的特殊需要选取不同功能进行工作，操作极为方便。
3CAD技术在矿山机械设计中的应用
CAD技术很好地解决机械设计过程中图形绘制困难的问题。通过计算机软件绘制的机械设备图纸，设计、生产加工、维修人员可以在计算机上轻松地利用CAD图形阅读软件进行尺寸的标注和修改、结构部件的位置调整和准确定位，并可以对局部区域进行放大和缩小查看，既方便设计人员对整体-局部位置关系的设计，又有利于生产加工及维修人员对部件细节和部件结构位置的把握。因此在目前的机械设计尤其是装备复杂结构紧凑化、大型化、特种化的矿山机械中得到了广泛的应用。利用CAD技术在矿山机械设备设计中的好处主要有：
3.1减少设计工作的工作周期和工作量
采用CAD技术进行机械设备的设计工作，一方面使得机械设备的复杂构造转化成简单的几何图形，这既方便图形的绘制，也利于生产加工制造单位对于机械设备构造的整体把握；另一方面也使得机械设备设计工作量减少，设计周期变短，更方便机械设备的设计工作。
3.2有利于机械设备构件细节的设计
CAD技术软件能够对图形的局部区域进行放大和缩小查看、编辑处理，在实际的图形绘制过程中，可以更加注重细节的把握。将平常很难准确把握的部件结构细节处理清楚，并且保证精细构件与周边构件的精确结合，尤其是涉及齿轮咬合部分，这就有效地避免了由于机械设备构件结合不准造成的机械设备故障，给机械的日常工作提供保障。
3.3有利于机械设备构件的修改
CAD图形编辑软件提供了图形修改功能，主要包括线条修改（打断、延伸、删除等）、尺寸修改（拉伸）等。在机械设备设计中图形绘制出现问题时，可以方便地利用软件提供的编辑模块进行修改，操作极为方便。
3.4有利于机械设备的直观装配
CAD技术绘制的图形对于各部件的安装位置及大小有着精确的标注，因此在进行机械设备的生产加工制造过程中，各部件组合安装更加直观。在图形绘制过程中，随时利用软件对机械设备进行模型演示，以方便查找设计中存在的问题。
3.5保证机械设备设计质量
CAD技术是计算机应用技术的一种，有力地避免了机械设备设计中人为的失误造成的设计质量降低问题，并且其智能控制系统可以精确地查找设计中存在的问题，因此，更容易保证机械设备设计质量，更利于机械设备的设计工作。
4CAD技术未来的发展趋势
随着计算机技术的发展与进步，CAD技术也相应的得到飞速的发展，通过CAD技术在实际机械设计中的设计讨论，我们认为未来的CAD技术会越来越向着标准化、智能化、普及化发展。
4.1CAD技术的标准化
CAD技术在机械设计制造中图形的绘制、编辑、修改中占据有重要的地位，越来越多的设计单位、机械制造公司和机械使用单位利用CAD技术来进行日常的工作。因此，CAD技术必定向着应用技术的标准化发展以逐渐减少在交流过程中引起的误解，这既是CAD技术日常应用的需要，也是CAD技术发展的必然要求。
4.2CAD技术的智能化
CAD技术软件如果只是单纯的提供图形绘制和编辑修改工具模块，那么在实际的工作过程中会因为操作复杂而“难以上手”从而导致设计人员工作效率的下降，并且在实际的工作中可能会由于操作困难而导致图形绘制出现偏差和错误，不利于设计工作的进行。因此，CAD技术在未来发展过程中需要重点注意智能化发展，以完整的模块功能代替繁琐的编辑技巧，更方便设计工作图形绘制的进行。
4.3CAD技术的普及化
CAD技术在图形绘制应用上的强大功能优势保证着它的使用市场空间，那么在未来的工作过程中，CAD技术会得到越来越广泛的应用和普及，不仅局限于机械设备的图形设计，包括房屋装修、管线敷设、工艺流程设计等多种实际生产生活活动都可以应用CAD技术，极大地方便人们的日常生活。
5结束语
总结。
关键词 现代设计方法；矿山机械；矿产生产
中图分类号 TD402 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)071-0150-01
1 现代设计方法的内涵
设计是人类为了征服自然、改造世界在一定的时空限制和物质条件下进行的创造性思维的实践活动。而现代设计的概念则是建立在这一含义之上的，是由人类社会发展进入现代工业社会应运而生的，它的设计方法主要是通过考虑产品、市场、科学知识以及相关技术人员的决策管理等一系列因素后，制定出的一套的项目计 划方案，从而孕育出能形成产品各方面竞争优势的设计方法。现代设计方法的专业涵盖面广泛，涉及学科众多，综合性基础性强，它突破了传统设计方法的经验法和类比法，对传统设计方法进行了创新，将设计方法提升到更高的层次，使其具有逻辑性、理性和系统性，注重运用人类的认识能力与创新能力。
自21世纪以来，世界第三次以信息技术为指导的科技革命爆发，在世界范围内科学技术的不断发展，扩大了现代设计技术的范畴，也使得优化设计、有限元法设计和可靠性设计等一些新兴的设计方法和理论在现代设计中得到了越来越多运用。现代设计技术的理论和方法正不断取得优越的发展并日趋完善；同时，现代设计方法由于其具备的与传统设计方法不可比拟的优越性，集先进性、动态性、智能性、程式性、创造性、系统性、优化性和综合性等特点，越来越渗透影响到了各行各业，特别是矿山机械设备的设计中，为了满足矿业企业的生存发展能适应行业技术的进步和目标市场的竞争等需要，大部分矿产企业已开始大力推行现代设计方法。
目前，现代设计的许多方法已在矿山机械中得到广泛应用并取得良好的绩效，现代设计方法涉及的设计领域也得到了拓展，石灰石矿产生产的效益与安全也得到了有效保障。
2 现代设计方法在矿山机械中的应用
在我国，现代技术方法在矿山机械中的应用始于20世纪70年代，主要是模仿苏联的应用模式，具有着很大的缺陷性，直到80年代，中国国内经济的大范围复苏，矿产开发行业的兴起，它在矿山机械中的应用才真正的开始推动发展。现代设计方法在矿产行业的引进，使得其在市场经济中不断取得显著的成绩。笔者综合其现代设计运用的相关设计方法，对其在矿山机械产生的应用做出了如下总结。
2.1 可靠性设计方法
可靠性是衡量产品质量的重要指标之一，是指产品在规定的时间和物质条件下，完成特定功能的能力，产品的可靠性由每个设计阶段的可靠性直接决定。石灰石采矿机械设备的可靠性设计就是通过零部件数据（载荷、几何尺寸等）的收集，来定量计算、评价设备的可靠性，并根据使用要求来确定产品的可靠性定量指标，改进机械设备中可靠性较低的部分，以求保证产品整机的可靠性达标，这样才有利于保障矿山产出的高效性，同时也保障了石灰石的生产安全和矿工的生命安全。如1994年之前，中华理工大学刁柏青等人开展了对矿井提升钢丝绳安全系数可靠性的评估研究，建立了钢丝绳可靠性设计的理论方法。
2.2 优化设计方法
优化设计方法已被广泛应用于矿山机械设计过程之中，其主要将工程设计问题根据实际需要按照设计规范转换成数学模型，运用优化技术寻找最优设计方案。优化设计的对象和优化设计内容的范围都在不断扩大。将优化设计的方法运用到矿山机械产品的设计过程中，设计效率和设计质量得到了很大提高，产品的性能也得到了进一步提升，不仅产品的质量减轻了，体积也缩小了，同时还降低了产品成本。例如，BHPIronOre公司与LynxEngineering公司合作，根据需要逐年更换车体的计划，采用优化设计方法研发出一种新车型，该车型不仅提高了燃油效率，而且大大降低了车辆购置和维修成本。
2.3 有限元法设计
有限元法能够较好地分析矿山机械受力的复杂性问题，它能够通过各种受力不均衡不规则的相关矿山机械相关部件进行受力分析，最有效最优化的估算各面积的复杂问题的解决方法，使得能最大程度的规避风险。有限元法设计是在矿山机械设计中现代设计方法运用最广泛的设计之一。王营和郭燕华在对盘式制动器摩擦片温度场的研究，以及多绳摩擦提升机的设计中，也都科学地运用了有限元法。
2.4 稳健性设计
稳健性设计主要是针对矿山机械设备产品在各种因素环境下的使用寿命而言的。提高机械设备的稳健性设计，有利于产品质量的抗耐性，从而节约采矿成本，增加企业利润。因此，在矿山机械的现代化设计中，通过将各个部件材料在各种环境下测试，并以最优的组合方式进行组合具有着深刻长远的意义。
2.5 创新设计
创新是现今这个时代永恒不变的话题，它有利于产品的更新与完善。而将创新设计运用到现代设计方法中作用于矿山机械，根据技术人员的相关理论知识和产品开发市场的需求，通过对机械设备的性能、结构、质量以及其自动化、智能化、集约化的更新完善，使得机械设备能够更好的发挥作用，提高矿业企业的竞争力。中国矿业大学研制的低噪声双轴振动筛、双速绞车、概率筛等都是创新设计在矿山机械设计中的典型实例。
2.6 绿色设计
随着世界掀起的环境保护浪潮，我国经济的发展也越来越强调建设经济、环境相互协调性。矿产资源的开发也同样如此。绿色设计在矿山机械设备的设计应用是适应时代的必然结果。它要求机械设备的开发、设计、使用、报废整个过程中资源的可持续利用与对环境作用的环保绿色，使得工业化的矿产开发逐步演变为以节约资源能源、保护环境的产业模式和增长方式。
2.7 智能设计
智能化是由计算机、互联网综合应用引导的信息产业，在各行各业中应用广泛。它在矿山机械设备的现代化设计中的应用时，它要求将传感器设备，与控制器、执行器联系起来，对矿山机械设备的结构、功能、性能、安全系统进行自我诊断与损伤修复，确保设备、施工的安全，实现智能采矿的良好效益。例如，红外技术、机器人、微型计算机和可编程序控制器等都可以应用于矿井的安全生产与救灾。
2.8 其他相关设计
除了以上的设计应用方法，还包括并行设计、虚拟设计、动态模拟设计、人机工程、工业造型、摩擦学设计、相似性设计、设计的网络化等矿山机械的应用。我们应积极的利用这些技术理论的应用，充分融合到矿山机械的现代化设计中，为企业创造更好的利润。
3 总结
从当前采矿机械设备设计的实际情况来看，设计人员必须提高自身的技能素质，在对现代设计理论和方法熟练掌握的基础上，能够将这些设计理论和方法灵活地运用到实践中去，紧跟时代前进的步伐，通过不断的学习新知识从而创建新的设计理念，并将其与当前的信息科技技术有机结合起来，秉承着创新发展的理念，充分考虑经济效益、技术效益与社会效益，设计开发出适应市场竞争需要的矿山机械产品。
参考文献
[1]王荣祥,任效乾.矿业装备现代设计技术方法的发展[J].矿山机械,2009,24.
[2]李刚,朱华,吴兆宏,葛世荣.现代设计方法在矿山机械设计中的应用[J].矿山机械,2005,09.
【关键词】机械设计 原理 节能 矿山行业 研究
现如今，低碳环保、节能减排已经成为人们时常挂在嘴边的耳熟能详的流行词汇，而实际上，这样的事情都是说起来容易做起来难，国家虽然对此情况做出了相应的规定，也颁布了一些有针对性的法律条文，也加强了这方面的监督，但是收效甚微，很多问题仍然存在。工业行业特别是矿山行业本身就是能耗较高的产业，为了社会发展和工业需求的满足，很多重型设备机械被设计研制出来，应用到矿山的开采当中，这些设备的耗能高，如何解决该行业中的环保问题，走上节能减排的道路，还是非常值得我们深入研究的。就目前的形势来看，节能减排已经成为世界的主题，就矿山机械行业这样的耗能大的行业来说，将会给技术设备的研究设计提出更高的要求，矿山机械行业同时也面临着更大的挑战。
1 机械设计节能的背景
伴随着社会经济的发展，能源的利用和消耗都是空前的强盛，这也进一步使环境问题更加的恶化，给自然生态和人们正常的生活带来了严重的影响。我国自改革开放以来，一直非常注重工业生产，对环境问题的重视不够，对环境的破坏现象越来越多。所以，必须将环境问题的关注提上日程。
背景分析。我国目前所面临的节能减排的形势是非常严峻的。工业生产一方面给人们的生活做出了突出的贡献，另一方面也增加了能源物资的消耗，破坏了生态环境，影响了人们的生活质量，阻碍了工业的可持续发展。矿山制造业在节能减排的过程中占据着重要的位置，无论是从矿山的开采、材料的冶炼、零部件的加工，还是机械的使用、报废处理，这些都会不同程度的产生污染。矿山行业每年报废淘汰的产品比较多，如果没有进行合适的处理，不仅仅会造成极大的资源浪费，还将对自然环境造成极大的污染。所以，凡是从事机械制造的人员，身上都始终肩负着节能减排、降低污染、节约原料的责任，他们必须采取行之有效的措施，尽力完成这一艰巨的任务。
机械设计在节能减排的过程中作用非常大，机械生产首先从设计开始，机械的强度、寿命、制造和装备的工艺性，材料和热处理的选择，使用和维修是否方便，是否具有回收和再利用的可能性等等，这些都是在机械设计阶段必须进行决定和解决的。设计的过程中如果出现了错误或者是不足，在以后的生产和使用的过程中都将是无法进行更正的。所以，要想将节能减排落到实处，就必须重视机械的设计。设计的过程必须有合理的制度和严格的管理，设计师要参与到有关规定和制度的制定当中来，这样会使制度更加的全面合理。
2 机械设计中节能原理应用的必要性
在机械设计的过程中，一般的设计单位都没有进行统一和固定的能源消耗标准的明示，这直接导致了现代机械设计在加工的过程中，无法对优化后的生产工艺进行节能降耗的及时分析，同时由于目前采用的工艺技术和工艺流程等都相对成熟，在这样的情况下，机械设计加工企业几乎没有对生产过程中的节能降耗问题进行综合的分析和考虑，这在一定程度上提升了机械设计加工的企业在能源上的过量消耗。并且在生产的过程中，机械设计加工企业普遍都是比较关注机械加工的效率和精度，很少关注能源的消耗与浪费，因此很少有机械设计加工的企业会考虑如何提高设备的能源利用率，而进行科学合理的技术措施的采用，或者在机械设计加工的过程中，通过对整体能源消耗量进行有效控制，实现节能降耗的目的。对于组织开展机械设计加工作业的具体操作人员来说，在生产的过程中，关注的一直都是工作效率，并且企业也没有将能源消耗纳入到绩效考核中来，这样的管理模式影响和制约了节能减排的实施。
3 机械设计节能的基本原理
矿山工程机械环境的性能情况和对环境的负荷在很大程度上都是由设计部门在设计的阶段事先确定好的，所以进行节能型工程机械的开发研制最应该注重的就是设计的阶段。
3.1在材料和资源的选用上尽量选择可再生利用的
在材料和资源的选择上，各系统及部件的设计尽量选择可回收、易分解、能再生的，同时在加工和使用的过程中对于环境的影响不大甚至是没有污染的的材料，特别是对于结构组件的设计，尽量选用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒无害的材料，提高工程机械材料可再生的可能性。
3.2在产品的零部件设计上，遵循长寿命、低能耗和减轻重量设计的原则
工程的设计人员应该再保持主机的相关性能参数的前提下，尽可能的减少主机和附属作业装置或者是机具的体积和重量，提高动力传动系统零部件的强度和耐久的性能，实现液压系统的轻量化和高效率，进而降低对环境的负面影响。
3.3低公害、防渗漏、节能高效的发动机
在工程机械产品设计的过程中，尽量保证低公害、减震降噪、防渗漏、节能减排、高效，选用低公害的发动机，发动机是工程机械所有系统中对环境影响最大的部件，采用低油耗、低排放、低噪声、高效率的环保型冷增压柴油机性能大大降低对环境的负荷。
4 机械设计节能基本原理在矿山行业中的具体措施应用
伴随着国家经济建设的发展，我国大型工程项目逐步开工，矿山工程施工机械的品种和数量已经达到了比较可观的程度，在全球范围内各地的机械数量还在不断的增加。但是，大部分的工程机械对于能源的消耗、排放产生的污染物给环境都造成了不可估量的负荷。为实现大量工程机械对环境的污染最小化，加强对我们生活的地球资源的保护，实现全球经济环境的可持续发展，提高操作人员的工作安全性和工作的舒适性，尽可能的实现人、机、环境的高度亲和统一，非常有必要根据矿山行业的环保标准进行工程机械产品的设计。但是随着国内外环境保护意识的增强，可以预见的是开发研制环保节能型的机械产品必将是今后矿山工程机械设计的主要潮流和趋势。
4.1将节能理念融入到机械设计中
随着经济的发展，人们的生活水平不断的提高，而环保意识在人们的心目中也逐渐的增强，在这样的形势下，机械设计无论是企业还是管理层都一致的认识到：利用生产效率很难能够提升和强化自身的市场竞争能力，通过节能基本原理的推广和实施，不仅能够帮助企业节约一定的生产成本，实现经济效益的最大化，并且能够在激烈的市场竞争中，确保企业的市场竞争力，增强核心技术的优势。因此，在整个机械产品的生命周期中，机械设计加工企业必须始终做好节能基本理念的贯彻落实。机械设计加工企业需要加强设计人员的教育和培训，协助设计人员提升自身的业务能力，也能帮助设计人员不断的进行节能知识的丰富，这样才能在每一个机械产品设计方案中，有效的落实节能的目标。
4.2将机械设计节能基本原理应用在矿山机械加工设备的设计中
机械加工主要是指通过一种机械设备，对工件的外形尺寸或者是性能进行改造的全过程。在矿山行业中，大多数的应用型设备都是经过机械加工而形成的。机械化的生产过程，就难免会使用冲压、焊接等机械设备，就单单从焊接工具的方面来看，针对指定的加工对象进行加工，并且按照既定的图纸进行改造的时候，需要电力充分的支持，这就难免会在整个加工的流程中，浪费一定的能源。因此，将机械设计的技能原理应用于矿山机械加工设备的设计中，是十分必要的，能产生很大的节能价值。
4.3将机械设计节能原理应用到矿山升降机械的设计中
升降机械主要是利用压力容器或者是链条达到促进升降设备移动的目的，主要是进行高空作业或者是高空维修时进行使用。正是由于升降设备使用的情况，要完成良好的高空作业，就必须具备强大的动力能量，才能保证将设备送至指定的高度，进行现场作业的实施。所以，升降机械在能源的消耗上是比较大的，这就需要进行相应的改造。
结合节能型液压升降机的工作情况和结构原理，对主要的技术参数进行筛选和有效的讨论，设计出来的液压系统结构相对简单，工作比较可靠，并且工作效率较高，耗能低，在达成势能回收的同时，又能增加液压系统的工作平稳性，可以给设计和制造以及使用单位一定的启示。
5 结语
现如今，受企业自身的规模和实际的技术水平等因素的影响与制约，大部分的机械设计公司特别是中小型机械设计企业，在具体的操作中，一般的生产模式都是逐一进行单件产品生产，从而导致了企业无法进行流水线式生产模式推广，在某种程度上增加了企业生产的能耗。所以，机械设计企业需要创新模式，积极推广使用批量生产模式，帮助企业不断优化自身的内部资源，降低加工生产的能耗。
综上所述，将节能基本理念融入到现代机械设计之中，能够有效的帮助企业实现自身的可持续发展，否则在现如今激烈的市场竞争中，机械设计企业很难形成坚固的技术屏障，面对社会能源的日趋紧张的局面，市场将会淘汰能源消耗量大的企业。为此，机械设计企业必须采取相应的措施，不断的降低能耗，实现自身的可持续发展。
参考文献：
[1]武成，袁振中，生瑞东.机械设计节能基本原理在矿山行业应用研究[J].科学导报， 2015.
1.1设备大型化
随着我国经济的发展,大量的矿产资源逐渐地被开发并利用,这也促进了我国的选矿机械设备向大型化方向发展的速度。当前,相关的工作人员对我国的选矿机械设备已经做了大量的研究,也取得了一定的成果。但依旧有很多没有解决的问题,需要相关的工作人员进一步的进行研究。选矿机械设备是用在矿选过程中的重要设备,根据其基本工作流程来分析,主要的设备分为破碎设备、磨矿设备以及筛选设备、脱水设备和分选设备。现阶段我国的企业都十分的重视选矿机械设备的研发以及应用,因为用于选矿的相关机械设备能够直接的影响到生产的整个过程,并且能够对企业的整体经济效益产生较大的影响。这些设备在科学技术含量等方面的提升,可以有效地提高工作的效率以及企业的经济效益。选矿设备大型化是工作的需要,也是企业提升工作效率以及工作能力的需要。
1.2露天开采设备及其地下化
国外很多的露天开采设备正在逐渐地向高舒适性、节能性以及自动化控制的方向发展,并在机械设计中采用了减震、油脂集中等相关提升使用效果的措施,以及工况监测手段等等,所以我们也要加速矿山机械制造技术方面的研究,并提升相关采掘设备的质量,只有这样才能更好地提升设备的技术水平以及技术的可靠性。在对设备进行设计的时候,要注重成套设备的相关匹配性。另外,要考虑到我国高寒地区的特殊性,为特殊地区设计出合适的机械设备,例如,我国的疆域非常的大,各个地区的环境肯定是不一样的,矿山机械在进行设计的时候要根据实际的状况对机械设备进行设计。我国的内蒙古地区不但地域宽广,并且经常需要对软岩褐煤在露天中进行连续的开采,这就需要相关工作人员设计相关的设备来应对此类情况。矿山开采中的相关生产工作本身就非常具有危险性,所以研究出安全、合理的设备并应用到工作中是十分有必要的。随着近几年的发展,很多开采设备逐渐地向地下化的方向发展,设备的使用方向更加的广阔,地下化已成为了设备发展的方向,设备地下化可以有效提升工作的效率。矿山机械设备在进行地下生产时,要与水、火、瓦斯等非常不利的自然条件作斗争,并需要相关的移动机械设备与其他设备相互合作交替的进行工作,矿山开采机械设备在地下工作的时候还容易受到自然地质情况变化的影响,这就需要矿山开采的设备一定要在质量上过关。
1.3提升的相关设备并使其与采选设备相适应
现阶段提升设备的发展方向是提高产品的相关机械性能以及安全性能,再就是机械设备的寿命、工作效率等方面的提升,并逐渐地把矿山机械设备的使用范围扩大。在对设备进行设计与开发的过程中,可以运用现在先进的计算机辅助设计功能,以及PC设计、远控和自控等技术,实现相关技术水平的提升,提高工作的效率。在设计发展的过程中将旧的,比较落后的相关技术逐渐的淘汰,例如,气动制动技术是在我国工业时代的发展中做了非常大的贡献的,其非常具有实用性,但是随着科学技术的发展,这样的技术已经影响到工作的效率,所以这一类比较落后的技术就应该被淘汰掉了。在矿山的工作中需要用到各种机械设备,只有将各种设备进行联合使用,才能真正地提升工作的效益。潜孔钻、铲运机以及矿用汽车等等设备都属于矿山机械,这些设备是在矿山的开发中经常被用到的,并且能够直接关系到矿山相关工作的质量与效率,在工作中这些设备是与选矿设备相互合作进行工作的,所以就需要提升矿山设备与选矿设备的配合度。另外,工作人员在进行工作的时候也要尽量地配合选矿设备,进而提升工作的效率。
1.4提升矿山机械设备的可靠性与维修性
矿山相关机械设备的工作环境比较恶劣,并且流动性非常的大,其作业面也非常的分散,这就需要相关的工作人员一定要按照要求来严格地进行操作,并按照规章制度来进行维护,这样才能用正确的方式提升机械的工作效率,降低生产成本。随着科学技术的发展,矿山机械设备的机械化程度也不断的提高,矿山机械设备安全运行可以为相关矿山企业的发展提供可靠的保障,并且能够在很大的程度上提升企业的经济效益。所以要想提升相关机械设备的可靠性以及维修性就需要分析并解决矿山机械设备出现的各种问题,只有这样才能逐渐地提升其可靠性与维修性。
2设备大型化面临的困境
2.1目前市场的相关需求趋势
性能方面好并且可靠性高的高水平大套设备,其市场需求率现在逐渐的正在呈现上升的趋势,所以市场对其的要求也就比较的高。特别是在提高机械化水平以及适应中小型的煤矿技术方面更是这样。
2.2我国政府已经逐渐地加大了对矿业的整合力度
并逐渐地把煤矿的管理推向规模化,对煤矿的管理实行现代化生产模式根据我国相关机械技术发展的速度以及部分企业中选矿设备的现状、市场需要来进行科学的分析,我国的相关矿山加工设备发展方向必定是大型化、智能化与绿色化。大型化是矿山开采工作的实际需要,但是受到近几年燃料、原材料等价格的上涨,开采深度的增加,矿物品价格下降等等因素的影响,矿山机械大型化发展的脚步已经受到了阻碍,这就需要不断地对机械进行研究,提升相关机械的科技含量,减少燃料的消耗,在多方面进行努力,逐渐地提升大型设备的受欢迎程度。
3矿山机械使用中要注重安全
【关键词】矿山机械；传动齿轮；失效形式；传动原理
0 前言
由于客观条件的限制，我国矿山机械事故率一直较高，而传动齿轮失效是机械故障最主要的一种形式。一方面，我国煤炭以地下开采为主，所处的工作环境十分恶劣，如粉尘多、湿度高、空气压力大（与地面相比）等，在此条件下矿山机械容易遭到腐蚀，从而减小使用寿命；另一方面，煤炭生产过程中多采用倒班制，一天24小时内矿山机械基本处于工作状态，其生产特殊性使得机械设备的工作时间长、工作负荷较大、因此机械零部件容易摩损。此外，人为因素也是导致机械故障的部分原因，如不注意齿轮日常维护等。
1 煤矿机械中齿轮失效的形式
常见于以下几种：
1）磨损。煤矿机械工作的对象为不同地质条件的煤岩体，所以作业强度大，齿轮载荷高，所以容易造成齿轮的磨损，根据磨损产生原因的不同，可以将磨损类型分为正常磨损、中度磨损、磨料性磨损（擦伤）、疲劳磨损（点蚀）、干涉磨损、胶合等。磨损属于齿轮的缓慢损耗，在齿轮寿命期内，存在一定程度的磨损并不会影响其正常的使用性能，一般来讲，磨损量不能超过维修标准。
2）表面疲劳。通常情况下，齿轮的表面或表面下会存在一定的材质初始裂纹，当齿轮不断地受到交变应力的反复作用，材料就会产生疲劳，当应力超出了材料的疲劳极限，这些初始裂纹就会开始扩展，从而形成凹坑，或者产生金属的移动，而且这些凹坑还会经常增大尺寸，以及合并。根据表面疲劳产生的原因，可以分为破坏性点蚀和疲劳剥损两种类型。
3）塑性流动。可分为塑性变形、起波纹和起皱三种类型。塑性变形指的是轮齿较软齿部分金属的塑性变形，严重时会出现飞边、齿顶变圆，造成主动齿轮和被动齿轮的齿面失去正确的齿形；起波纹是指在齿面上形成外观呈鱼鳞状的波纹，波纹方向与滑动方向垂直。多见于表面淬火的小齿轮上。起皱是指齿面出现呈人字形或鱼尾状的皱纹，皱纹沿滑动方向。
4）断裂。断裂意味着齿轮彻底失去效用，根据产生断裂的原因，可以将断裂分为疲劳断裂、磨损断裂、超负荷断裂、磨削裂纹、以及淬裂等几种。
2 齿轮失效原因分析
煤矿机械设备中齿轮的失效将直接影响机械效能的发挥，造成严重的后果。根据现场经验，齿轮的失效原因主要有以下两个方面：
1）制造加工。在齿轮的制造加工过程中，如果没有严格的质量保证措施，或者制作工艺上有缺陷，也会造成齿轮制造质量达不到预定标准和技术要求。例如大齿轮在铸造中存在化学成分偏差、非金属夹杂物、气孔、砂眼等缺陷；忽视锻造比要求，降低了锻造齿轮的材质性能；齿面硬度由于热处理质量不过关而达不到设计技术要求。
2）安装使用。煤矿机械设备的安装质量不稳定，无法达到齿轮安装的技术要求。例如齿轮轴中心线的平行度、水平度、中心距、轮齿啮合间隙、接触面积以及轴承安装等安装问题都会引起齿轮的工作寿命。另外在使用过程中，油脂达不到技术要求，或者漏油、缺油，以及不能定期清洗减速箱和齿轮，更换油脂，都会使齿轮超出其承载能力，缩短使用寿命。
3 提高齿轮使用的措施
矿山机械正常工作中容易出现传动齿轮承载负荷超载的情况，造成齿轮失效，因此不利于煤炭安全生产。一般而言，可在设计、技术等方面对其改造，并应在实际生产中加强对传动齿轮的常规检查。
3.1 煤矿机械齿轮的短圆柱滚子的应用
齿轮传动轮轴承采用短圆柱滚子或自轴承是解决小直径齿轮轴承设计技术难点的有效途径。由于在煤矿生产过程中需要消耗大量的电力资源对机械设备进行科学控制，煤矿生产中的能耗大多集中在电机设备中，采取煤矿机械齿轮传动控制可以有效解决电机的高消耗低效益的问题，实现能源的高效利用。在这个过程中最重要的是应用先进的节能设备进行科学管理，在生产控制过程中，煤矿机械齿轮传动得到了广泛的应用。煤矿机械齿轮传动应用现代技术进行机械设计可以有效的提升工作效
率，减少能源消耗。
3.2 煤矿机械齿轮的短圆柱滚子的结构
用轮内孔充当轴承滚子的外圈滚道，为保证多排圆柱滚子有良好的，采用在轮齿根处钻几个直通排与排之间小孔和在挡环圆周上开设油孔的方法。煤矿机械齿轮存在阻力较大、单位运输量较少，但是功率消耗大，牵引电机运输过程存在运输间断、生产消耗较大的问题，煤矿开采运输系统应延用煤矿机械齿轮以此减少电能消耗。为减少煤矿机械齿轮损耗，首先需要画出电气设计图以及继电器柜的布局，这样才可以安装调试，方便修改控制。但是使用煤矿机械齿轮，油能顺畅地进入密集的圆柱滚子间。煤矿机械轮内圈与轴均充当了轴承滚道，这样就对轮和轴除要求有高的加工质量外，还要有很高的热处理硬度。
3.3 煤矿机械齿轮的短圆柱滚子数量的确定
煤矿机械的短圆柱滚子的型号、直径和长度等参数可在轴承样本上选取。煤矿机械齿轮的短圆柱滚子数量选择模型要具有估计归纳的最小错误，并且重新设定模型在煤矿机械的设计中体现。煤矿机械齿轮的短圆柱滚子数量的典型选择中使用k=10。虽然每次拥有的是数据1/k，但计算还是比较贵的相对于不运用交义验证，因此需要训练每一个模型k次。然而k =10是通常的选择，在真正的问题研究中数据往往是缺乏的，有时我们会用一种极端的选择k = m，目的是每一次尽可能的避免无数据状态。计算结果取整数部分舍去的小数部分在0.2左右，如不符合，可修正轴承孔内径。
3.4 煤矿机械齿轮的自轴承的应用
煤矿机械齿轮的滑动轴承有抗冲击、振动性好、定心精度高、径向尺寸较小等优点。滑动轴承主要的失效形式为磨损，防止失效的关键在于能否保证轴颈和轴瓦间形成一层边界油膜。煤矿机械齿轮的自轴承可以任意改变功能性间隔而不用真正改变任何有意义的东西。当压强P较小时，即使P与Pv都在许用范围内，也可能因滑动速度v过大而加剧磨损。采用短圆柱滚子或自轴承是解决小直径齿轮轴承设计技术难点的有效途径。机械齿轮直接影响机械设备的使用性能，承受外部载荷，仅有周向压缩应力把主轴受力传递给承力元件，机械内部没有支环，在大型矿井中，煤炭机械设备工作量大，保证安全生产，机械齿轮的工作构件、受力情况等均与所装配的工作元件有关。
4 结语
传动齿轮在矿山机械中应用较广，研究分析其失效形式和故障原因可以明显提高机械工作效率并显著减小机械事故率，这与煤炭企业关于“安全、高产、高效”的生产理念是一致的，也是非常具有现实意义的。
【参考文献】
[1] 张潇云，周新建.煤矿机械传动齿轮失效形式分析[J].与密封，2009（23）.
关键词：大型 履带架 有限元
中图分类号：TH212 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（a）-0119-01
矿山机械，如破碎站、斗轮挖掘机、堆取料机等，工作于矿山环境，设备巨大，自重可达千吨以上。这类设备连续开采，一旦因故障停机，将会造成巨大的经济损失。
这类矿山重型机械大多采用大型履带行走装置、多履带行走装置，实现设备的移动。履带行走装置的工作可靠性严重影响着矿山的工作效率，间接影响着矿山经济效益。因此，在设计阶段必须保证大型履带行走装置的强度。履带架为大型履带行走装置的核心零件，其强度决定着整个履带行走装置，以至于整个矿山机械的工作可靠性，因此，必须在设计阶段保证履带架的强度。
关于履带架的强度计算方法，公开发表的论文较多，这些论文大多针对小型履带架进行研究，而大型履带行走装置具有其自身独特工作工况，因此，有必要针对大型履带行走装置的核心零件――履带架进行研究，从而为履带架设计提供保证。本文应用ANSYS软件针对大型履带架建立了多工况有限元模型，研究其在不同工况下的应力分布特点。
1 建模
1.1 几何模型
本文所研究的承重1200 t大型履带行走装置履带架及门架三维模型如图1所示，应用三维建模软件solidworks建模。
1.2 有限元模型
由于履带架主要由板件焊接而成，应用板壳单元分析，计算效率和结果准确度均能保证。因此，将模型导入专业网格划分软件hypermesh中，抽取中面并进行网格划分。将网格模型但边界条件施加及提交计算，导入ansys软件后的网格模型如图2所示。该模型采用整体结构划分网格而成，单元类型shell63，线弹性材料弹性模量E=2.3e5（米制单位）、密度7.8e-3kg/mm3，共50万个单元。针对该模型进行个网格尺寸研究，最终确定50万个单元能保证工程上计算精度要求。
2 工况及边界条件
大型履带行走装置工况主要有直行工况、转向工况、空载爬坡工况，本文针对这些典型工况，应用履带架网格模型，施加不同的边界条件，模拟实际工作过程，研究履带架应力分布特点。
2.1 直行工况
直行工况履带架所受载荷及约束施加如图3所示，上部载荷通过节点力直接分布施加于履带架与上部结构连接处。通过梁单元模拟承重轮，承重轮处施加竖直方向位移约束，驱动轮处施加前后方向的位移约束，并在导向轮处施加行进阻力，以及将承重轮内摩擦阻力施加于相应位置节点处。
2.2 转向工况
转向工况约束载荷如图4所示，施加履带与地面之间的摩擦阻力矩，约束一侧的驱动轮处行进方向自由度及承重轮处竖直方向自由度。
2.3 空载爬坡工况
空载爬坡工况边界条件如图5所示，及将直行工况中物料质量去除（空载），并将整体迫性调整一爬坡角度。约束条件同直行工况。
3 结语
计算结果如图6所示，本文对各工况最大应力进行统计，如表1。
从表中可以看出：不同工况最大应力出现的位置也不同，其中应力最大值出现在转向工况下，因此在设计时，针对转向工况的强度计算要注意。
参考文献
[1] 高一平，王欣，高顺德，等.200吨履带起重机履带架结构设计与有限元分析[J].机械设计与制造，2004（5）：71-72.
1教学理念的与时俱进
把握工程教育要面向工程实际的基本原则。对于机械制造装备设计过程，不仅仅关注结构与功能原理的实现，也要从经济性、安全性、环境保护与节能减排等方面将其视为一个系统的工程技术项目来加以考虑，全方位引导学生培养运用所学知识解决实际工程问题的能力，正确认识工程对于客观世界和社会的影响。教师对于学生的要求更多地集中在培养学生的学习主动性、对问题的深入探究和钻研精神以及追求创新的态度和意识。这就对教师本身在知识结构、教育教学技能、教学与管理艺术等方面提出了更高的要求，要不断更新自身教育理念，与时俱进。
2教学内容的改革与优化
课程教学内容要面向机械设计制造及自动化专业工程教育认证目标，以培养行业认可的复合型工程人才为导向，突出学校与学科专业特色，紧随生产与社会的发展，与相关产业与领域的需求相结合。以此为原则，保留原有教学内容中的经典核心部分，删减或剔除与专业认证目标不相符合的内容。针对湖南科技大学机械设计制造及自动化专业面向矿山机械、工程机械及数控机床产品设计制造的专业培养特色，教学内容中适当增加矿山机械装备与工程机械装备的设计方法与过程，对于金属切削机床的设计着重讲解数控机床的主传动系设计、进给传动系设计与典型部件设计，减少普通机床设计相关内容。机床控制系统设计重点介绍数字控制技术原理与设计过程，其它控制方式酌情删减或剔除。同时教师在授课过程中应结合自身研究方向，增补介绍反映本专业前沿发展现状和趋势的有关新材料、新工艺、新技术和新装备的内容，使教学内容做到融经典、基础、实用、前沿于一体。适当淡化教学内容中的深奥理论知识，增强应用与实践，增加实验与实践教育环节时长，以激发学生的学习兴趣。可以更多地与企业生产实际相结合，与企业沟通联系，创造机会让学生深入企业生产一线，直观接触与动手实践，深入理解机械制造装备的设计原理与方法。强调对重点和难点的把握，精心组织，讲深讲透，如金属切削机床的工作原理、几何表面成形原理和机床主传动系设计过程、夹具定位方案的设计与分析等。对于物流系统设计和机械加工生产线的总体设计，则可以采取学术讲座的形式加以介绍。
3教学方法的突破与创新
面向工程教育专业认证需求，教师要实现教学方法与手段的不断突破与创新，以提高教学质量。教学方法要针对工程实际，可以更多地采用案例分析、综合设计、小组学习、项目训练等方式，培养学生主动学习和团队合作能力，提高工程意识和设计技能。教师也要深入研究当前国内外工程教育的发展形势，将国际上最新的科学思想和科学成果传递给学生。在教学过程中教师要有效利用多媒体教学资源，使知识直观化、形象化，激发学生学习兴趣，调动主观学习积极性。如为使学生对于装备制造业有清晰的认知，激发学生对于机械制造装备设计课程学习的热情，在绪论中详细介绍制造业与装备制造业的内涵，多方搜集资料，以详实的图片、文字、视频和数据资料深入透析装备制造业的地位与作用、我国装备制造业迄今所取得的成就以及面临的机遇与挑战，鼓励学生为我国装备制造业的发展与进步贡献自己的力量。为训练学生的独立分析与思考能力，教师也在课堂上提出问题或布置课后作业，启发学生去思考并分组讨论，教师再进行归纳总结和点评，让学生能够主动参与学习。在机械制造装备设计课程教学中可根据教学难点与重点，有针对性地开展专题讨论与专题作业。讨论与作业的形式也需多样化，以便于活跃学生思维，增强创新意识。
4考核评价机制的多元化
为检验课程教学效果，考核评价必不可少。在常用的平时考勤、课堂作业与期末考试成绩的考核评价机制基础上进行多元化拓展，以助于提高学生的学习积极性，培养创新态度和意识。针对机械制造装备设计课程教学特点，采取“日常课堂教学考核+创新实践考核+期末闭卷考试”模式。日常课堂教学考核从考勤、课堂讨论、课堂作业等方面进行综合评定，重点考查学生的学习态度、学习纪律性与主观能动性等;创新实践考核结合实验教学进行，考察学生的创新思维和创新能力、实践动手能力等;期末闭卷考试适当增加主观题和应用型试题比重。通过考核评价机制的多元化拓展，全面准确地反映学生学习效果。
二结语
[关键词]机械设计；CAD系统；优越性；设计应用
中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0039-01
前言：随着人类文明的发展，机械开始被人们所研发出来，并在很大程度上帮助了人们，促进了人类社会的发展。机械从本质上讲就是人类的一种辅助工具。随着人们认识的不断加深、需要解决的问题不断增多，机械的构造也就越来越多、越来越复杂，机械是人所创造的，也是随着人类社会的进步而进步的。当前，我们所拥有的机械种类已经数不胜数，其作用也不尽相同。但是，随着当前社会的进步，尤其是经济发展得加速，人们的需求越来越多，需要解决的问题也越来越多，更多新型的、先进的机械有待于我们去开发。在这一背景下，机械设计的难度越来越大，其发展也越来越慢，似乎已经难以满足我们的需求。21世纪以来，我们已经步入了信息化时代，各种信息化手段层出不穷，在机械设计领域，也有了信息化的CAD系统。随着CAD系统的开发，机械的设计将变得更为便捷。在CAD系统下，我们可以实现设计图的快速生成，可以实现设计成果的模拟等，大大提升了机械设计的效率。如果说机械改变了人类社火，那么我们就可以说是CAD改变了机械设计，为机械设计开拓了更为宽广的空间。本文笔者就从机械的设计出发，探讨了CAD系统应用的优点以及其他的一些问题，希望能以此促进CAD系统的发展和完善，促进我国机械设计领域的快速发展。
一、CAD系统的优点及问题分析
CAD系统的出现为机械设计的发展提供了极大的便利，随着CAD系统的发展，我国的机械设计发展速度越来越快，机械的种类越来越多，而这也更满足了人们对机械的需求。从这一角度来说，CAD是具有十分优越性的一个系统，是机械设计的一个优秀工具。但是其在应用中也出现了一些问题，例如实际与设计相差较大的问题，这也制约着其作用的发挥。因此，我们要充分发挥CAD在机械设计中的作用，就必须对其优点和问题有一个清晰的认识。对于CAD系统的优点和缺点，笔者做了一定的探析，认为其主要表现在以下几个方面：
（一）助于设计效率的提升
我们以往的机械设计都较为传统，一般是设计者进行机械的多遍研究，做出大量的草图，然后再将这些草图进行分类整理，最后才形成设计图。这其中所耗费的时间是很多的，并且在整理当中，有许多的细节容易疏忽，最后造成设计的瑕疵。而CAD系统则能有效的解决这一问题。CAD是基于数字化储存和运算的系统，在这一系统下，设计师可以将自己的设计草图输入到系统当中，然后让系统进行自动分析和整理，这将大大缩短设计者的设计时间，提升设计的效率。
（二）有助于计算的精确
机械的设计尤为复杂，设计者在设计中，必须要考虑到机械的作用、体积等问题，也必须要考虑到机械内部各部件的契合度状况，因此每一部都必须进行极为精确的运算，以保证机械能够正常的运作。在之前，设计者都是进行手工运算或者利用计算器进行输入计算，这其中难免会因为环节的繁琐而出现误差。但是CAD系统下的设计只需要将这些数据输入到其中，它就能自动的完成数据的运算，这样将大大缩小设计中的误差，避免设计的失误。
（三）学习了解较为困难
我国当前的CAD技术刚刚起步，因此其普及率还较为低下，大部分的设计师还是采用传统的设计方法。而一些设计师初次接触CAD系统时，往往不能理解其原理和使用方法，而更多的设计师表示其对信息化产品缺乏敏感度，学习起来较为困难。因此，我们CAD系统的普及和学习是存在一定问题的。所以，我们必须要不断完善这一系统，使其更为简约直观，便于其应用和推广，使其真正助力于我国机械设计的发展。
（四）理论与实际的差距较大
CAD作为一种设计辅助工具，其主要是对设计进行演示，而这种演示一般都是基于图形上的，只能对其外观进行研究，而难以测试其真正的性能。例如耐压、耐腐蚀等性能都无法通过直接的CAD体现出来。所以，经过CAD生产出来的机械，难免会有一定的隐患。因此，我们在理论论证时，必须要更为全面和客观，在对CAD进行数据输入时，也必须做到更加精确，保证设计的合理性。另外，对于设计成果必须要进行全面的测试和分析，力求尽早的发现问题并解决问题。
二、CAD系统的发展前景探索
（一）智能化发展
智能化是当前CAD发展的一个趋势，而CAD的智能化发展，将大幅度的提升其作用。例如，我们可以发展其智能设计功能，使其根据要求，自动生成图纸以供参考。另外，我们还可以发展其问题纠错的智能化，我们在设计当中难免会存在一定的失误，导致机械的某些部件会存在问题，而我们发展智能纠错系统以后，CAD系统将能自动的找出这些错误并进行提醒。
（二）3D化发展
当前CAD系统能够为我们进行机械设计二维以及三维的一些演示，但是这些演示也都是基于2D平面上的，其演示效果也难以真正的尽善尽美，难免会有一些漏洞我们难以发现。随着当前3D打印等技术的发展和成熟，CAD系统也可以发展3D演示功能，将设计图进行3D的演示，更为全面具体的为我们提供设计成果的数据。
（三）简约化发展
难以学习和熟练应用是一些设计师普遍反映的问题，网络技术的发展起步较晚，而一些设计师的设计习惯也使其难以学会CAD系统，这将使得这一系统的作用难以得到最大化的发挥。因此，我们的CAD系统将会向着更为简约的方向发展，在未来，其操作一定更为简便，而设计师也乐于学习这一系统，它的作用和价值必定能得到最大化的体现和发挥。
结语：机械的设计和发展是适应人们发展需求的，因此其作用和意义不言而喻，但是随着社会的进步，经济的发展，人们对机械的要求越来越高，机械的设计难度也越来越大。CAD系统是基于计算机信息技术的一类系统，将能为机械的设计提供巨大的帮助。本文笔者就从机械设计角度探讨了CAD系统的一些问题，希望为我国的机械设计发展提供必要的帮助。
参考文献
[1] 徐忠.我国CAD技术在工程设计中的应用和发展[J].西昌学院学报（自然科学版）.2006（01）.
关键词：机械设计创新 基本形式 原则 新型内燃机
引言
创新在人类进步的过程中起到了重大的作用， 并且促进了机械设计的前进与发展， 机械结构一直以创新作为发展的动力。如今的时代是知识的时代， 机械设计与制造在国民经济的发展中，起到了奠定基础的作用， 创新才是推动发展的不竭动力。创新能力一旦出现缺失，就会丧失许多本来应该得到的机遇， 没有创新就没有机械技术的不断前进。知识创新和技术创新在竞争中起到了决定胜负的作用，关系到企业的兴衰成败。
1机械创新设计及其特点
机械创新设计就是要把设计者脑海中潜在的创造力完全地释放出来，再借助人类已经取得的相关成果重新进行构思，设计出从前更加具有独特性和实用性的设备装置的一种活动。机械创新设计进行的基础就是机械设计学理论，再对一系列的相关学科进行融合，综合设计之后产生的技术方法。
机械创新设计具有许多优秀的特点： ①设计的学科比较多，比如机械、液压、电力等多学科之间进行渗透和综合。②设计过程里面很大一部分的工作不需要进行计算，而是建立在日常知识的积累上，需要大量的推理判断，还需要与创新性思维进行一定的融合。③要在多方案中将最优方案甄选出来。大型的设计中，必须根据能力进行甄选，并且对所选方案进行科学的优化。④创新设计需要不断地进行筛选，每一阶段都有着不同于其他阶段的特点，客观上还有一定的联系，又是一个整体。
2 机械创新设计研究的目的和意义
开展机械创新设计研究，可以提高本身的科技发展水平， 还可以获取丰富的社会效益和经济效益。具有许多意义：
（1） 深入地进行机械创新设计的研究，可以促使人类发明更多的新机器；
（2） 机械创新设计研究可以使机械专家以更快的速度进步， 有利于机械设计水平向着更高、更快的目标发展；
（3） 机械产品进行创新设计之后，可以有效提高自身的竞争力， 当时的时代产品追求专利化，这样才能获取的更大的收益；
3 机械设计中创造性思维的基本形式
3.1 发散型思维
发散型思维就是在思维过程中，将已经掌握的概念重新进行整合梳理，向附近形成辐射，扩散出更多的答案或者是解决问题的方法。发散型思维。没有固定的方向和固定的范围，也不仅限于传统的思想，很多时候思考问题采取的是比较新颖的想法，常常给人意想不到的效果。
发散型思维能力的高低收到好多因素的影响，最重要的一点就是迁移能力。. 发散型思维有许多不同的表现形式，例如立体思维、多路思维、反向思维等等。发散型思维想要得到的答案要是最多的、最具有新意的，一定要是前人没有想过、没有使用过的方法，这就给机械创新设计带来了更多的灵感。
3.2 聚合型思维
聚合型思维则是用具体的对象当做中心，从不同的角度入手，最后思维回到这个选好的中心上来，解决出现的问题，也就是在许多方案中选择最为合理、有效的那一个。
发散型思维和聚合型思维都属于创造性思维的范畴，两者之间存在着一定的联系，并且不可分割。机械创新设计一定都是由发散思维到聚合思维的过程，然后再从聚合思维到发散思维，反复进行循环，直到问题最后解决。发散型思维和聚合型思维在哲学上来说，属于辩证统一的一个过程，创造性思维整个过程都是为了最后创新的目的做准备，从五花八门的设想中选取最优质的方案。
3.3 想象思维
想象是在思维活动里面，属于抽象思维的一种，想象可以是天马行空般的任意想象，也可以是在已有的基础上进行再加工或者是局部更新的想象. 想象思维一定要以客观现实作为基本的出发点，还要具有一定的概括性以及形象性。
想象是人类的思维中，最神奇的一部分，也是最美丽的一部分。失去了想象，也就失去了创造，想象就是创造精华所在。万有引力定律只是因为一个普通的苹果落下地面，牛顿据此展开想象，得到了万有引力定律；“嫦娥奔月”也是人类想象出来的神话故事，促使人类发明了可以登上天空的飞行器。想象可以推动社会不断地进步，科学不断地发展。
4 机械创新设计思维的2个原则
机械设计过程是由功能要求开始出发，再到作用原理， 最后进行物理结构构思的一个过程。创新设计思维进行的过程中， 一定要将下列的原则牢牢把握好：
（1） 最短路径原则
首先要对产品具有的功能进行明确， 然后找出最佳的设计例子， 以便在最快的时间内接近目标， 然后选用正确的价值工程方法， 再将价值较低的极少数组件找出来，当做研究的对象， 分析出对象当前存在的矛盾， 尝试在最小的变动之下将矛盾解决。这种方法需要消耗的能量是最少的， 也就是所说的选用的路径是最短的。
（2） 相似性联想原则
联想是要针对事物之间的相似性进行分析和归纳，联想合理与否的一点重要依据就是是否具有相似性， 相似性由产品的实例进行决定， 如果多样产品实例同时满足一种功能要求， 那么它们之间就可以说是存在着一定的相似性。
5 机械创新设计实例-新型内燃机的开发
无曲轴式活塞发动机就是机械创新设计的一种实例，它把圆柱凸轮于发动机的中心部位进行安装，在圆柱凸轮的附近就可以在设置多个气缸，这样就形成了多缸发动机。一旦圆柱凸轮的凸轮轮廓形状出现变动的话，输出轴的转速也会随着进行改变，就起到了减速增矩的作用。上述的凸轮式无曲轴发动机已经被广泛应用起来，船舶和机械行业都可以看到它的影子。
旋转式发动机与从前的往复式发动机进行比较的话，输出功率上具有明显优点：体积小、重量轻、噪声低并且结构照比以往简单，但是在实际应用的时候还是存在着一些弊端，需要进一步进行解决。
6 结语
一定要善于吸收多方的经验，在追求最佳方案的时候， 成熟的技术可以直接采用。 还要具备一定的学习能力，机械设计涉及到许多学科的知识， 设计者一定要具有针对问题自学进行解决的能力。只要对自己有信息， 努力进行钻研和探索， 一定会寻求到最佳的设计方案。
参考文献
[1]沈惠平；机械创新设计及其研究[J]；机械科学与技术；1997年05期
[2]刘念聪，王银芝，李宏穆，孙未；机械创新设计的概念及其技术内涵[J]；矿山机械；2004年09期
关键词：现代；机械工程；设计；特点；创新
中图分类号： F407 文献标识码： A
前言
在进行机械设计的过程中，创新思维有多种工作的手段。如果将这些手段与方法合理应用在现实的生产当中，则会收到巨大的回报。对于机械的创新设计而言，能够有效地提高设计人员的设计水平，最终能够快速确定自己的设计目标，向着自己的目标前进。此外，在进行机械设计的过程中，不断地进行创新与探索，能够有效拓展设计人员的创新思维，提高其设计的能力，树立正确的技术创新理念，提高自己的创新意识。
1.现代机械设计基本概述及特点
1.1现代机械设计的内涵
长期以来，机械设计一直被当作一门设计技术来进行研究的，但自从引入了系统科学，机械设计的技术已逐步发展成为一门设计科学，是机械设计走向了理性化、高层次化。并且随着科技的不断进步，现代机械设计在传统的设计方法上进行了继承、创新和发展，成为了一门多专业、多学科交叉的综合性很强的技术科学，即将微电子技术、机械技术、信息技术、控制技术等在系统工程的基础上进行有机综合，实现了整个机械系统的最优化。
1.2现代机械设计的特点
现代械种类繁多，其制造工艺也很复杂。按功能的角度分类，包括能动、传输、运转、操作以及最终的控制等方面，每一方面又可以分为更为细小复杂的小系统。现代机械设计同样种类繁多，结构也越来越复杂。现代机械设计按实现功能的角度进行考查，包括系统功能、传统功能、执行功能和操作功能等，这些功能都是用来协助机械的运行，每一种功能也都具有其自身的特点和作用。现代机械设计方法一般都是利用计算机或者其他现代化机械设备，引入先进的现代化设计理念与方法，并创造出具有现代化机械设计特点的产品。现代机械设计具有以下特点：
（1）动态性。现代机械设设计不仅需要考虑产品的静态特性，而且需要考虑产品在各种实际工作状态下的动态特性，其中包括产品与外界的物质流、能量流和信息流的交换。
（2）创新性。现代机械设计以先进的设计理论和设计工具为基础，能够充分发挥设计者的创新思维能力，利用各种创造性的方法和手段，研发出具有创新性的产品。
（3）计算机化。计算机的诞生极大促进了生产力的发展，并且已经渗透到了机械设计的各个环节，许多现代机械设计方法都得依靠计算机，例如系统仿真、优化设计等。
（4）系统性。现代机械设计非常注重用系统的观点看问题，把产品看做是具有特定功能、相互联系的各个组成部分所构成的一个整体，并且考虑产品与外界的联系。
（5）前瞻性。现代机械设计在产品设计的初期，就需要考虑产品各个阶段和生命周期全过程的要求，将可能发生的故障的可能性降到最低。
2.现代机械设计的规律
在进行新的设计或改进老的设计过程中,设计者应遵循一种理性化的规律,一步步地进行设计,这样才有利于对设计工作进行科学的管理。现代机械设计规律分四个步骤:①确定设计的逻辑关系;②确定设计的物理关系;③确定设计的结构关系;④确定总体设计。四个步骤中各含七个过程:①将机械基础特性化;②确定计算数据;③应用收集数据;④确定处理数据的原则;⑤确定应用的数学方法;⑥优化准则;⑦将计算结果具体化。
3.现代机械设计的创新措施
3.1系统化机械设计方式
原有的机械设计方式十分关注机械产品预期功能的实现，而现代的机械设计方式已经打破这种观念，机械设计开始向智能化、信息化、系统化以及柔性化的道路前进。从系统角度来看，现代机械设计以及控制技术将机械产品的制造工艺、使用功能以及性能等都提升到一定的高度，并且将原有机械产品结构进行了改进，从而有效促进了经济的发展。因此在机械工业的发展过程中，机械产品必将朝系统化方向发展。机械设计的系统化以及控制技术是一项改进传统机械的有效手段。
随着科学技术水平的不断进步，人们对机械产品的功能要求越来越高，技术工艺越来越复杂，使用期限越来越短，人们更新换代的速度越来越快，家用电器在使用几年之后就会更换。但是家电产品设计方案的设计方法上，则无法更上时展的步伐，不能满足人们对产品的需要。当前，计算机辅助产品的绘图设计、设计计算、生产规划以及加工制造等方面，已经获得较为广泛的分析与研究，并且获得了一定的成果，但是机械产品开发的初期方案，利用计算机辅助设计则难以达到其设计的要求。
系统化机械设计方式就是产品的设计从抽象分解到具体，依层次进行，将每一层所要达成的方法与目标都加以制定，使其能从浅到深从抽象到具体相连，从而实现机械设计的系统化。系统化机械设计的基本特征有：它是把设计当作由多个设计要素所构成的系统，其中的设计要素是独立存在的，要素之间又是相连，富有一定的层次性，将全部设计要素组成之后，那么就能达成系统设计所要实现的目标。
在进行系统化机械设计时，为了达到产品设计的科学性与合理性，一般会将一个机械系统分成几个子系统，其中子系统较为简单，且相互联系，这样就能设计变得更加简便。可以依据实际的需要，在对分解后的子系统进行再次分解，从而使设计与分析工作更加的简单。
3.2计算机辅助机械设计方式
计算机辅助设计技术作为电子信息技术中的一个关键内容。在机械设计中加入该技术，能充分将计算机强大的功能运用到产品设计中，例如绘图功能、计算功能，从而有效提升机械产品开发的精确度以及速度，并进一步发展设计人员的能力与技能。计算机辅助设计方式将计算机的速度快、精确度高、有识别判断、绘图以及图像显示等功能与人类的创造、智慧等有机结合，进而在最大限度上降低设计人员的劳动强度，缩短设计时间，提升设计质量水平。
计算机辅助机械设计的方法有四个步骤，具体为：第一步，构建数学模型：通常情况下，机械的零部件都拥有现成的数学模型，对于没有现成模型的，首先就必须构建一个准确的模型。第二步，对程序框图进行设计：程序框图的设计一般是依据人工计算的步骤完成的。第三步，通过高级语言对程序进行编制：按照程序框图进行编制。第四步，对程序进行调试：在编制好程序之后，首先对源程序进行认真检查，之后输到计算机中，开始进行试算，然后再试算程序适用范围的转折点以及界限等，注意所计算出来的结果必须和人工结果相一致。
4.现代机械设计的研究进展
随着科技的不断发展，现代机械设计方法理论不断地被大众所认知，满足市场化发展的需求。现代机械设计方法理论，吸收了各个相关的学科之长，并且综合运用了各个学科知识并且进行整体优化，形成了自身的设计理念。随着计算机技术、检测技术和控制技术等学科的快速发展，现代机械设计将更加的科学和实用，设计出的产品原理更加的科学、结构更加的新颖、实用性也更强。现代机械设计的发展可以概括为以下三个方面：在层次上向系统化、集成化的方向发展；在功能上向轻型化、小型化、多功能方向发展；在性能上向高性能、高精度、高效率和智能化的方向发展。
5.结语
总之,只有掌握好现代科学知识,运用好现代的科学技术和工具,保持创新意识,才能为工业企业的发展和竞争创造一个较宽松的技术环境。既然现代机械设计与传统的机械设计相比,已经发生了很大的变化,当然也就必须改革以往的传统教学模式,才能培养出真正的高素质人才,以适应现代机械设计的需要。
参考文献：
［1］邱宣怀等编著.机械设计［M］.北京：高等教育出版社，2011
[2]何庆.现代机械设计创新思维的开发[J].现代机械，2011（1）.
关键词：地质条件复杂 大倾角 高架综采设备 安装技术
1 概述
大采高综采是我国大型高效型矿井的主要发展方向之一。大采高综采是指3.5～5.0m 厚的煤层一次采全高，与采高小于3.5m 的分层综采相比，具有采面生产能力大、巷道布置简化、回采工效和煤炭资源回收率高、设备搬家倒面次数少和节约假顶材料等优点。因此, 大采高综采是3.5～5.0m 厚煤层综采的主要发展方向之一，现在大采高综采设备的安装成了难点和重点，需要设计一套适合在煤矿井下复杂地质条件下大型设备的运输和安装方案。
2 煤矿井下复杂地质条件下大型设备的运输设计
大型设备在煤矿井下运输给矿井的巷道宽度和高度，提升绞车的提升力提出了新的要求，为了能顺利完成工作面大型综采设备的安装工作，经过多次现场调研，对每个环节进行细致的测量和研究，设计出一套适合我矿现场条件的运输和安装工艺。
2.1 设备装车 设备的装车方式很重要，依据东庞矿井下运输轨道和巷道高度的实际情况要求，装车高度不能高于2.2米，宽度不能大于1.4米，对于6.5米高架的底座按照以往的平式装车方式宽度超出了设计要求，可以改为立式装车，为了能保证装车整体受力平衡，在支架底座的两侧配上立柱。装车运输顺序为底座、掩护梁、后连杆、顶梁。
2.2 设备运输 超高、超宽型设备在井下轨道运输一直是难点，为了能满足运输6.5米高架综采设备的提升力要求，经过提升力计算我矿引进了JSDB-19绞车，并采用2级动滑轮，4根钢丝绳受力，在倾角21°的轨道坡上运输成功。为了增加支架整架在轨道上运输的稳定性。首次在工作面切眼铺设了1.2米轨道，并设计了相应的平板车盘承载支架。
2.3 绞车提升力计算 在2612工作面切眼需牵引225米，倾角按最大21°计算，使用两台JSDB-19绞车运输，使用Φ24.5mm新钢丝绳，钢丝绳破断力38.9T，1整架支架48T，使用一条钢丝绳两台绞车一个定滑轮两个动滑轮运输(6根底锚在四角固定40mm厚400×400铁板，铁板中间割φ100圆孔，两条40T大链穿过圆孔和定滑轮连接，两个16T动滑轮用两条40T大链和支架相连，底锚同绞车底锚参数，底锚用双螺母固定，滑轮不得低于16T），绞车拉力为32T。
P=w（sina＋f1cosa）＋qL（sinb＋f2cosb）
式中：
P——钢丝绳最大净拉力，kg
w——车盘与载重质量之和，kg
a——斜坡中产生最大拉力处的倾角，可取最大倾角，度
f1——车辆在轨道上运行时的阻力系数，取0.015
q——钢丝绳单位长度的质量，kg/m
L——钢丝绳长度，m
b——平均坡度，度
f2——钢丝绳运行时阻力系数，取0.15
4P=（48000＋1000）（sin21°＋0.015 cos21°）＋2.165
×900 （sin21°＋0.15cos21°）=19219kg
P=4805kg
38900/4805=8.1＞6.5合格。
JSDB-19绞车拉力32000kg＞绞车受力4805kg
符合要求，合格。
3 煤矿井下复杂地质条件下大型设备的安装设计
组装支架硐室的尺寸规格和工程质量按照设计要求达到组装条件，将组装点杂物清理干净，保持底板平整。
3.1 安装组装架 ①将四个立柱底座安放到标定位置，并调好角度。立柱和底板夹角不得小于70度。②将滑轮用完好的40T大链、锚兰、螺丝牢固的固定在顶起吊锚杆上，高度适宜。③将立柱分别用绞车安放到四个底座上，上好柱销和挡销，将立柱左右两侧分别使用4股8#铁丝固定在两帮帮起吊锚杆上。两侧铁丝夹角大于120度。④中部框架在底板组装好后，将准备好的5个16T滑轮，用40T大链按照起吊要求双链固定在框架的横梁上，大链的锚兰、螺丝、平垫、弹簧垫必须齐全、紧固、有效。然后用组装点中部的两个滑轮作为起吊点，滑轮挂在组装点顶部中心线的两组（每组四根起吊锚杆间距500×500mm对角双40T大链）锚杆上，起吊锚杆用双螺母固定大链。使用JM-14绞车起吊，把中部框架和四个立柱对接好，插好顶部销子和压块。需要调整立柱位置时，必须使用两台导链分别牵住立柱左右两侧，两个导链受力后夹角不得小于120度，只有在两台导链都用力后才能剪断原有铁丝。⑤安好四个立柱的液压管路和液控阀，同时升四个立柱，使中部框架接顶，如果顶板不平，要使用半圆木垫平顶部，然后升紧中部框架，框架四角必须使用40T大链可靠固定在顶部起吊锚杆上，锚兰螺丝必须拧紧。立柱禁止伸展，要保持至少50mm的剩余量，必要时可在组装架顶部排木垛接顶。
3.2 支架组装方法 ①用起吊绞车吊起底座，把专用车盘拉到底座下，放正底座，用两条φ36mm螺丝把底座固定上紧在车盘上。②用绞车分别吊起立柱、后连杆，固定在底座上，后连杆后下方用方木垫稳，并用绞车吊住后连杆。③将掩护梁卸车，把前连杆组装到掩护梁上，用两台绞车同时吊起掩护梁，对眼安装。④组装好掩护梁后，支架重心偏离车盘重心，掩护梁安装后一直到组装顶梁完毕，必须使用一台带闸的绞车吊住掩护梁后端（或用专用支撑车顶住掩护梁的后端，专用支撑车和专用车盘连接必须可靠，不得有伸缩），防止翻车，用三台绞车同时吊起顶梁，就位组装。⑤横梁之间用40T大链或1寸钢丝绳连接，把起吊装置定位挂在40T大链或1寸钢丝绳上起吊支架销子，销子对眼安装。
3.3 支架就位方法 在工作面切眼安装6.5米高架及配套设备空间要求工作面跨度8.5米，由于地质条件复杂，为保证顶板安全切眼先扩7米，在工作面机头处先就位3架，支架就位后升起支架接顶支护顶板；掘进区扩帮到8.5米宽9米长，安装队安装就位5架支架、溜子；掘进区再扩帮到8.5米宽9米长，每5架一个正规循环，直到工作面安装完成。
4 结语
6.5米高架综采设备在东庞矿2612工作面安装试验成功，与其配套的采煤机、工作面输送机在大倾角、大俯角开采时，防倒防滑、切割能力、运输能力均得到解决且运转正常，并且支架安装了电液控制系统，加快了支架的动作速度，提高了自动化程度，减少了劳动量，提高了效率和安全保障功能，现已经实现单面月产原煤30万吨以上，实现了大采高、大倾角、大俯采、多断层等复杂地质条件下的安全高产高效开采。
参考文献：
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[2]邓昭铭，杜志忠.机械设计基础.高等教育出版社，1993
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