矿山机械设计范文

矿山机械设计范文第1篇

利用设计人员的直觉和经验来进行矿山机械设计的方法早已不适用，其主观性和盲目性比较大，存在着许多偶然性因素和不确定因素。现在，计算机发展日新月异，计算机在各行各业都有十分广泛的应用，大幅度提高了我们的工作效率。在矿山机械设计中利用计算机技术，不仅能够使设计效率大幅度提高，使设计技术得以显著地提升，而且设计出来的机械质量也有了保障。以计算机技术作为保障的现代化设计方法有很多利用经验设计所无法比拟的特点,比如多态性、智能性、动态性以及系统性等等，增加了安全性和高效性，同时满足设计者和企业的要求，从而能够更好地满足社会和经济发展的需求。

2现代设计方法在矿山机械设计中的体现

2.1现代设计方法之CAD技术

CAD技术即计算机辅助设计技术，由于计算机的广泛使用，计算机也应用在矿山机械的设计中，并成为矿山机械设计中最常运用的技术。它的使用是通过对计算机软硬件的调整来改进矿山机械设计的，包括机械设计和机械分析以及绘图等环节，提供了可视的界面，避免了设计时的盲目性。CAD技术有两大特性是依靠经验设计难以望其项背的：一是可以实现模块化设计和一体化设计的目标；二是在CAPP系统进行工艺规划和NC编程时可以直接导入计算机内的产品模型，并可以将加工代码直接传入NC机床和加工中心进行加工，确保模块化和一体化设计的实现。由于CAD技术具有以上诸多优点，可以非常有效地设计和提高生产效率，简化矿山机械设计的过程。因此，要充分利用CAD技术软件特点与现代设计技术相结合，从而实现设计方法的不断完善和改进。

2.2现代设计方法之有限元法

设计时必须要对矿山机械在工作状态下的受力状况进行分析，而这种受力十分复杂，仅仅通过经验分析、图纸勾画是不可能精确、全面表达的。我们以挖掘机在工作状态下进行受力情况进行分析时，由于其结构和载荷都比较复杂,在以往的设计中一般都是通过截取几个比较特殊或者是重要的面简化计算，这样不但无法保证计算结果的准确性，并且只是通过对几个截面进行设计校核，无法确定每个零部件的应力分布情况，采用这种方法设计出来的产品的安全性无法保障，存在着较大的风险性和盲目性。而在计算机的帮助下，应用有限元法能够非常清晰地发现受力材料的应力分布情况及其易发生断裂的部分，这样对每块受力材料都可以设计校核并能快速生成应力分布图，极大地简化了荷载计算，并且能够直观地反应数据的特点，提高了作业效率，在提高安全性的基础上减少了设计人员的工作量。

2.3现代设计方法之可靠性设计

矿山机械设计质量高低的决定性因素就是其是否具有良好的可靠性，也就是说生产出来的矿山机械设备能否在相对恶劣的工作环境下完成要求的采矿量，能否保证任何情况下整个采矿过程的安全性、稳定性和环保型。针对可靠性的设计首先必须要做的就是试验，也就是通过对其设计数据的统计与分析，得到该机械设备的载荷、工况变化、长度尺寸以及材料机械性能等状况，把这些数据分布，作为检验可靠性的重要依据。通过上述具体的分析和计算，建立可靠性模型，确定设备的使用年限，通过对其可靠性的全面掌握，及时处理可靠性较为薄弱的部位，提高可靠性，从而使矿山机械设备在恶劣采矿环境下的安全性得到保障，并且能够更好地提高矿山机械设备的质量，提升其安全可靠性。在生产中安全永远是第一位，因此，矿山机械设计中的可靠性设计不容小觑，要通过不断技术革新和改进进一步加强现代设计可靠性，将危险性降到最低。

2.4现代设计方法之人机工程设计技术

采矿工作都是在野外，其环境是十分恶劣的，因此，在采矿的过程中必须全神贯注，稍有疏忽就会造成人身安全事故，甚至是付出生命的代价。而人机工程技术，它的目的就是根据人体工程学原理，考虑恶劣的施工环境，最大限度地满足人的使用习惯，使操作人员用着舒适，减少劳动强度，增加防护措施，提高安全性能。可以从人体工程学的原理出发，通过用操作人员做实验的方法，测试操作人员犯错误最少的档位，即通过选择合理的档位高度和位置，最大限度地避免操作人员的操作失误，并减少劳动强度，最大限度地防止安全事故的产生。

3结语

新时代的机械设计技术人员，要加强自己的专业素养，注重理论与实践的相互结合。在矿山机械设计过程中，要结合实际情况，在充分考察的前提下，合理利用现代设计方法，实现设计最优化，从而实现生产效率的提高，促进企业的可持续发展。

矿山机械设计范文第2篇

目前优化设计法已经被普遍应用于各种机械设计领域之中，当然也包括矿山机械设计领域。无论是复杂的整机，还是整机上面的简单零件，都可以成为优化的对象。优化的内容包括系统参数、比功率、运动规律等等。比如BHP公司作为一家以经营石油、矿产为主的大型跨国公司，为保证生产效率，他们必须逐年对车体进行更换。为了保证所更换的车体的技术含量，BHP公司曾就矿石车的更换与LynxEngineering公司合作。LynxEngineering公司采用优化设计法，在原有的矿石车基础上，研制出了一款新车型，这种新矿石车型能够提高燃油效率，降低车辆购置与日常维护成本，从而大大降低了BHP公司在该项目中的支出。比如对单级直齿圆柱齿轮减速器、煤电钻电动机以及煤矿井下钻机总体参数等方面的优化设计，大大提高了这些设备的性能，这对于保证生产安全，提高生产效率均有重大意义。

2绿色设计

随着现代工业的快速发展，环境污染问题日益严重，面对这一情况，人们越来越重视环境污染的治理问题。在这一背景下，绿色设计理念应运而生，同时也成为了主流的设计理念。绿色设计需要设计师在保证在产品使用的过程中有利于生态环境，或者在不污染、少污染的前提下能够做到节约资源。绿色设计理念的初衷是解决工业生产对自然生态环境的破坏，从而实现人类的可持续发展。绿色设计理念在矿山机械产品设计的过程中，必须要保证该机械设备在其使用寿命之中，能够实现经济、技术与环境之间的和谐统一。

3工业造型

矿山机械的作业环境是非常恶劣的，所以过去的设计师往往将注意力集中在功能、质量、性能方面，而忽视了机械设备色彩设计对于操作人员的影响。笔者在生产实践中发现，有许多机械设备的外形色彩运用不当，很容易造成视读不清，进而引发操作人员的误操作，这对于井下作业来讲是非常危险的。近几年，我国出口的矿山机械产品经常发生退货、杀价的情况，主要原因并非是机械设备本身的质量问题，而是产品的造型、色彩等外观设计不符合标准。因此，设计师除了要注意产品的功能、质量、性能之外，还需要注意产品的外观色彩设计。我们知道，色彩对于一个人的情绪会产生重要影响，如果将机械设备的色彩设计得太过艳丽，那么很容易导致操作者的视觉疲劳；如果色彩太过灰暗，则会使用感觉到过于压抑。所以，我们在进行矿山机械设计时，必须要合理应用色彩心理学，对各种色彩进行合理搭配，为操作人员创造一个良好的工作环境。

4CAD技术

CAD全称为计算机辅助设计，它实际上是计算机技术在工业设计的领域中应用的表现。CAD是指设计师使用计算机软、硬件系统对产品进行设计的技术，包括工程分析、文档制作以及绘图等等。CAD技术应用于设计领域具有以下优势：一是能够更好的实现模块化设计与一体化设计，二是能够实现在CAPP系统中进行工艺规划与NC编程时，将计算机所形成的产品模型直接导入，同时能够将加工代码直接传入NC机床中进行加工。CAD技术在矿山机械产品设计领域中应用，能够密切连接设计、制造等多个环节，从而使设计与加工的效率大幅度提高。

5结论

综上所述，随着我国社会经济的快速发展，对于矿产资源的需求越来越高，这就对矿山机械设备的运转性能提出了新的挑战。矿山机械的质量、性能不仅仅取决于加工制造水平以及日常维护水平，同时也取决其设计水平。因此，广大设计师必须要将美学与技术完美的结合在一起，充分利用优化设计、绿色设计、工业造型、CAD技术等现代设计方法，设计出更多经济、实用、美观的矿山机械设备，从而为我国矿业开采事业的发展提供帮助。

矿山机械设计范文第3篇

【关键词】现代机械设计方法、矿山机械设计、优势、要点、应用

一、矿山机械设计的重要意义

在煤矿生产过程和其他类型矿产资源的开采过程中的环节十分复杂。而在这其中矿山机械设计的作用就显得尤为重要，更关系到矿山的安全生产运行。矿山机械设备是矿山整个开采过程的中坚力量，因此我们必须重视对矿山机械的设计研究。特别值得一提的是矿山机械设计的优劣还关系到整个生产过程的安全、效率和产出矿石质量。现阶段，我国经济飞速发展，科学水平也在不断提高，如何将日新月异的科技应用于矿山机械设计体系当中，是今后我们所要面对的一大重要课题。

二、矿山机械设计的要点

1、在矿山机械设计当中首推应以人文本的设计理念。任何一种机械设计理念中，必须要强调人的特殊作用。在整个以人为本的设计理念里还包括其他多方面内容，比如矿山机械由于其体型和功能的要求一般都会存在噪音大的问题。如何尽量的削减噪音对人体构成的伤害，依然是现阶段人们研究的首要课题。相关专家研究表明，人长期处于噪音当中，整个身体机能都会出现问题，其最容易看到的外在表现就是经常发生呕吐和眩晕现象。相关数据显示，一旦外在环境的音量超过八十五分贝，人体的整个大脑皮层就会处于兴奋和难以抑制的状态。这时，矿山机械的操作者因为这种噪音环境的影响就很容易发生事故。因此，在矿山机械设计中要以操作者即以人为本，尽可能的进行降噪系统的设计，尽量运用科学技术来进行合理降噪合理除噪。特别值得一提的是，现阶段我国矿山机械设计上的自动化程度还很不够，现在矿山机械设计要点应当放在方便舒适的操作系统上。尽量人性化设计好整个工作台的构造，再比如说操作台的位置，针对人体眼睛的最佳角度来设计操作台的角度。人的眼睛最佳视角是左右在六十度、上下三十度左右，尽量满足这个原则就可以有效的减轻操作者的疲劳感。

2、现代机械设计的高效性、安全性、智能性的特点，要求我们矿山机械设计人员一定要把握好这些，综合设计好人体的基本数据和生理指标，然后综合这些具体的数据和指标再结合实际需要来进行设计。这样，我们设计出来的方案才是完善的、符合人性化需求和现代生产需求的。

三、现代设计方法在矿山机械设计中的应用分析

1、仿生学设计技术在矿山机械设计中的应用。一件工业产品的具体设计会同时作用于技术、经济、艺术三个特定行业。因此，整个工业设计的基本理念应该满足这三方面的需求。下面让我们就这三方面的内容具体谈一下关于工业设计中仿生设计的具体应用。 （1）关于形态的仿生设计。在这方面笔者想要阐述的核心思想是形态仿生设计的来源都是大自然。大自然形形的生物为仿生设计提供了无穷无尽的素材。现代的优秀设计师就是从大自然中提取灵感，以生物的形态来对矿山机械进行系统的分析和设计，用生物的自然形态来获得更好的生产力来源。这点毋容置疑，物竞天择的自然生态法则决定了在自然界中存在的生物都有其适合生态环境的特殊能力。现阶段，形态仿生设计的理念越来越被现代矿山机械设计者所重视，通过系统化的分析和数据提取，更多的设计者完成了对矿山机械的生态外形改造，并应用于具体的矿山机械制造当中。（2）关于功能的仿生设计.所谓的功能仿生设计理念是通过对整个自然界的生物本身构造和功能进行系统的分析后提取数据，再根据矿山机械设计的具体需求加以功能性融合。功能仿生设计源于自然生物的本身，自然生物本身所具有的功能是我们值得借鉴和模仿的，并且可以最大限度的应用于当前矿山机械设计的需求当中。当这些自然功能和实际功能能够完美的融合之后就会衍生出现代矿山机械的新时期功能。这对于整个矿山机械设计技术而言具有的优势是无法估计的，也是今后矿山机械设计发展的方向之一。

2、绿色设计理念在整个矿山机械设计体系中的应用。（1）设计方法。矿山机械在运行中会产生很多有害物质，对自然环境产生直接的影响，比如矿山机械的配套动力设备大多都是柴油机，因为柴油机在工作中会出现较大的噪声以及排放较多的颗粒物，尤其是那种大缸径的柴油机，其产生的噪声以及颗粒物等都会对环境产生较严重的影响。所以对于矿山机械的绿色设计就是基于环保技术的设计。从整体系统的角度出发，绿色设计就是整个系统的核心所在，在矿山机械设计中就是针对其结构的设计，比如可拆卸的设计，以及对于选择材料方面、环境设计方面、包装设计方面的创新。其中的关键环节就是对于环境的影响评价，这一点是要贯穿在整个系统全过程中，主要用于企业矿山机械设备的战略性开发以及设计和制作过程。 评价指标体系的建立，主要可以从生态平衡以及废弃处理等几个方面。其中对于美观以及使用的舒适度、矿山机械的零部件和废弃部件的回收都是要贯穿在设计、制造以及使用和回收全过程中。因为对于矿山机械的设计以及开发中，在各个阶段其工作都是交叉进行的，所以就必须要建立一个完善的环境来让内部可以交叉运用。一方面，要把各类信息进行筛选后及时传达给决策者，另一方面就是有利于反复使用。 （2）矿山机械绿色设计中的技术。在矿山机械的绿色设计中，最为核心的技术主要有以下几点：第一就是针对数据管理的技术，第二就是针对建模以及仿真技术，第三就是针对评价方面的技术。关于数据管理技术，这里我们会提到一个术语，那就是Pdm，也就是数据管理技术是在对矿山机械进行绿色设计中一个关键的技术，也是在矿山机械整个生命周期中每个环节都需要的一种对于大量数据和信息，包括了绿色资源以及工程规范和技术文档等进行管理的技术，可以按照要求把数据或者信息传递给指定位置的指定工作人员。另一方面关于建模数字化仿真技术，为了可以达到在矿山机械中进行绿色设计的目的，可以通过大量收集和整理设计、运行中的数据和信息来建立矿山机械的生命周期模型。在建模的基础上可以实现在不同部门之间的协同合作，利用这种仿真技术来对矿山机械的开发和设计、制作和测试以及后期回收和二次处理等进行全方位的仿真，这样可以更好的发现其中的问题以便解决问题。再者就是绿色度的评价，对于矿山机械的绿色度的评价，除了有操作性的指标以及保养性指标之外，还有经济性的指标以及环保性的指标，在评价的过程中应该重点强调机械对于环境的负面影响，其中对于操作性的指标就是对传统的对于功能合理性以及安全性指标的综合；保养性指标就是对其可靠性的延伸；经济性指标中，包含了因为考虑矿山机械的绿色设计而有可能会增加的成本，比如说对于废弃物的处理等；环保性的指标就是在绿色设计有的评价体系，要对于矿山机械生命周期内的所有过程都进行全面的评价。

四、结束语

相对于传统设计方法有了长足的进步，与传统的机械设计方法相比现代机械设计方法有以下三个特点：高效性、安全性、智能性。相较于以往的生产需求层次，传统的机械设计方法已经无法满足现代矿山的生产需求。现代设计理念秉承着生态、智能、绿色的原则。

参考文献：

[1]毛银氚.浅谈机械设计技术的现状与趋势[J].装备制造技术.2012.

矿山机械设计范文第4篇

关键词 现代设计方法；矿山机械设计；CAD技术；有限元法

中图分类号 TH122 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2013）89-0162-02

0 引言

目前，国内对煤炭资源的消耗量依旧非常大，用于开采煤矿资源的矿山机械依旧受到大家的重视。矿山机械是煤矿生产中的重要设备，矿山机械的好坏不仅仅会影响到矿山的生产效率，而且关系到生产过程中的各种安全状况。在传统设计方法的基础上，我们不但要改造以前的老旧设备，更要结合时代的产物，探索新的更有效的设计方法。在保障安全性的前提下，新的现代设计方法要尽量做到减少设计时间，降低设计成本，提高设计质量，而且要低能环保，有利于可持续发展。本文先对现代设计方法进行概述，再阐述矿山机械设计中常用的几种现代设计方法。

1 现代设计方法概述

传统的设计方法，是人类在大量实践经验的基础上，采用直接感觉和总结的经验来进行设计的方法。而现代设计方法是设计人员利用现性、逻辑和系统的科学知识以及计算机先进技术，来进行创造性规划和设计，制定出质高价廉、能满足时代需求的创新产品的一种方法。推动设计方法前进的主要有两点：一是计算机技术的快速发展，使得设计人员的效率大大提高，设计的手段更加多样化，设计质量更加高；二是多门学科理论和技术的融合，比如可靠性设计技术、现代设计方法学、计算机辅助设计技术和有限元方法等多种学科的融合促进了现代设计方法的发展。

现代设计方法集先进性、智能性、系统性、动态性和综合性等特点于一身，大力推广现代设计方法可以提高企业竞争力，促进企业发展。现代设计方法将逐步取代传统的设计方法。

2 现代设计方法在矿山机械设计中的应用

2.1 可靠性设计

可靠性是衡量设计产品质量的一个重要指标，它是指机械在一定条件和时间下完成一定功能的能力。可靠性的设计首先就是要做试验，对载荷、工况变化、长度尺寸以及材料机械性能等进行大量的试验与统计分析，得出具体的数据分布，作为可靠性的参考依据。由此可以确定设备的寿命周期，建立相应的可靠性模型，进而计算设备的可靠性，对可靠性低的一些环节进行改进，保证整个设备的可靠性，从而提高矿山机械设备的质量，保证生产和工人安全。

2.2 CAD技术

CAD技术，即计算机辅助设计，是设计人员利用计算机硬、软件系统对产品进行设计的一种技术。它主要的设计活动包括设计、工程分析、绘图与文档制作等。CAD技术给整个设计带来了很大的方便：一是可以方便实现模块化设计和一体化设计；二是在CAPP系统进行工艺规划和NC编程时可以将计算机内的产品模型直接导入，还可以将加工代码直接传入NC机床和加工中心进行加工。矿山机械产品的设计采用CAD技术效益较为显著，它将设计和制造这两个环节很好的进行了连接，有效提高了设计和加工效率。

2.3 有限元法

矿山机械进行工作时，它的受力比较复杂，不利于分析计算。比如挖掘机的工作装置在进行工作时，结构和载荷都比较复杂，在传统设计中都是进行简化计算，找出相对危险的几个截面进行计算校核。这种方法存在几个弊端：一是不能得出准确的结果；二是只对几个截面进行设计校核，而不能确定每块钢板的应力分布。而利用有限元法就可以很好的解决这个问题。在有限元法中，借助计算机，可以清楚的看到每块钢板的应力分析以及相应的薄弱点，从而对产品进行有效快速的改进。有限元法可以大大提高设计速度，保证产品的设计质量。

2.4 优化设计

目前数学专业也随着时代前进而向前发展，比如最优化设计数学模型。矿山机械设计中的优化设计就是将设计中遇到的问题转化为数学模型，然后应用数学优化技术和计算机计算技术，从可行域中找出最优解。在设计过程中，设计问题越复杂，越能体现出优化设计对产品设计的优势，它大大减轻了设计工作者的负担。优化设计技术在推进计算机辅助设计、改进产品质量和提高产品设计水平等方面都具有重要作用。

2.5 绿色设计

随着当今世界对环境保护的重视，大家也开始呼唤设计界的绿色环保。绿色设计，不仅是指在设计过程中整个机械设备要经济环保，做到可回收、可维护、可拆卸、可重复利用等，而且在机械施工过程中，要做到减少噪声污染，提高工作效率，最大限度的节约能源。在满足使用性能和安全性能的同时，设计的产品也要具有良好的环境属性，这是现代设计中必要的一个环节。

2.6 人机工程设计技术

矿山机械进行工作的环境比较恶劣，操作机器的员工需要集中精神进行细心操作，一个简单的失误有可能造成安全事故。所以在设计中有了人机工程设计技术，它的目标就在考虑施工环境的前提下，怎么样将机械产品最合乎人的操作习惯，尽量满足人的舒适度，减少人的劳动强度，保证生产安全。比如合理的档位高度和位置设计可以减少操作人员的强度以及避免操作失误，保证操作人员的安全。

3 结论

现代设计方法还有很多，比如智能设计、并行设计、摩擦学设计、创新设计等等。总之，在进行矿山机械设计时，设计者要结合实际情况，充分利用现代设计方法，做出最优化的设计，提高生产效率，提高企业的竞争力，促进企业的可持续发展。

参考文献

[1]钟志华，周彦伟.现代设计方法[M].武汉：武汉理工大学出版社，2001.

[2]翟纯红.浅谈煤矿机械的人性化设计[J].科技经济市场，2006（4）：167.

矿山机械设计范文第5篇

【关键词】矿山机械设计；方面；应用

前言：随着社会的发展，矿山资源不断的被进行有效的开发和利用，为了能够更好的促进矿山企业的可持续发展，在日益发展的今天，矿山企业更要加强对矿山资源的开发和利用。我国现在已经把现代机械设计方法应用到矿山机械设计方面，并取得了很大成绩。为了提高开采的效率，需要注意开采的安全性，因此必须要确保设备的功能，在确保安全的前提下，并采取科学的设计方法，从而使得设计的质量得到提升，同时也能使得设计的成本大大降低，促进矿山开采的低碳环保以及可持续发展。所以，对于矿山机械设计的加强和改进是非常有必要的。

一..矿山机械设计过程中应注意的几个方面

首先，要强调以人为本的设计理念。以人为本是现代机械设计理念中很重要的一个方面。以人为本涉及到很多方面，例如噪音的消除、机械形态的柔和型、操作控制系统的安全性和操作起来的简便性和舒适度。消除噪音是一个非常重要的方面，工作人员在一个充满噪声的环境里，不可能保持一个良好的工作状态。据有关专家统计，在严重的噪声环境里，人的消化系统和循环系统都会发生障碍，其结果就是容易发生呕吐、晕眩等症状。研究表明，在超过85 dB（A）的噪声作用下，人的大脑皮层质的兴奋和抑制失调，导致条件反映异常。如果保持这样的身体状态，操作工人很可能事故。因此在机械设计过程中，必须找到最合适的工作频率，降低噪声对工作人员的影响。除此之外，我国机械设计自动化程度比较低，很多都需要人工操作，因此有一个方便舒适的的操作系统很重要。比如要调整好每个操作台的角度，人的眼睛最佳注视范围为左右60度，上下30度，在这个范围内就能很好的防止工作人员疲劳，因此要把一些部位控制在这个范围内。要把握住以人为本的原则，只有这样才能更好的服务于工作。

其次，现代机械设计方法集先进性、智能性、系统性、动态性和综合性等特点于一身。矿山机械的设计人员一定要清楚的掌握几个数据，例如人体的一些生理指标，各个部位的尺寸等，还要知道矿山的高度等一些基本情况，设计出来的工作界面要简洁大方，让工作人员很好的操作，又能保持一种良好的情绪和工作状态。

二.现代设计方法在矿山机械设计中的应用

1 可靠性设计

可靠性是衡量设计产品质量的一个重要指标，它是指机械在一定条件和时间下完成一定功能的能力。可靠性的设计首先就是要做试验，对载荷、工况变化、长度尺寸以及材料机械性能等进行大量的试验与统计分析，得出具体的数据分布，作为可靠性的参考依据。由此可以确定设备的寿命周期，建立相应的可靠性模型，进而计算设备的可靠性，对可靠性低的一些环节进行改进，保证整个设备的可靠性，从而提高矿山机械设备的质量，保证生产和工人安全。

2. CAD技术

CAD技术，即计算机辅助设计，是设计人员利用计算机硬、软件系统对产品进行设计的一种技术。它主要的设计活动包括设计、工程分析、绘图与文档制作等。CAD技术给整个设计带来了很大的方便：一是可以方便实现模块化设计和一体化设计；二是在CAPP系统进行工艺规划和NC编程时可以将计算机内的产品模型直接导入，还可以将加工代码直接传入NC机床和加工中心进行加工。矿山机械产品的设计采用CAD技术效益较为显著，它将设计和制造这两个环节很好的进行了连接，有效提高了设计和加工效率。

3.有限元法

矿山机械进行工作时，它的受力比较复杂，不利于分析计算。比如挖掘机的工作装置在进行工作时，结构和载荷都比较复杂，在传统设计中都是进行简化计算，找出相对危险的几个截面进行计算校核。这种方法存在几个弊端：一是不能得出准确的结果；二是只对几个截面进行设计校核，而不能确定每块钢板的应力分布。而利用有限元法就可以很好的解决这个问题。在有限元法中，借助计算机，可以清楚的看到每块钢板的应力分析以及相应的薄弱点，从而对产品进行有效快速的改进。有限元法可以大大提高设计速度，保证产品的设计质量。

4. 优化设计

目前数学专业也随着时代前进而向前发展，比如最优化设计数学模型。矿山机械设计中的优化设计就是将设计中遇到的问题转化为数学模型，然后应用数学优化技术和计算机计算技术，从可行域中找出最优解。在设计过程中，设计问题越复杂，越能体现出优化设计对产品设计的优势，它大大减轻了设计工作者的负担。

5. 绿色设计

随着当今世界对环境保护的重视，大家也开始呼唤设计界的绿色环保。绿色设计，不仅是指在设计过程中整个机械设备要经济环保，做到可回收、可维护、可拆卸、可重复利用等，而且在机械施工过程中，要做到减少噪声污染，提高工作效率，最大限度的节约能源。在满足使用性能和安全性能的同时，设计的产品也要具有良好的环境属性，这是现代设计中必要的一个环节。

三、矿山机械设计的发展

1.、设备大型化

随着社会的发展，大量的矿产资源都被广泛的开发和利用，从而使得我国的选矿机械设备逐步的向大型化方向发展。就目前的情况，在这方面我们的相关人员作出了大量的研究，并取得了一定的成绩，但是还是有一些不足，需要进一步的研究。选矿机械设备是用在矿选过程中的重要设备，因此需要根据基本的工作流程对其进行分析，设备的种类非常多，主要包括破碎设备、磨矿设备以及筛选设备、脱水设备和分选设备。目前我国也是非常的重视选矿机械设备的研发以及应用，从而大大提高生产效率和质量，使得企业能获得更大的经济效益。

2、露天开采设备及其地下化

进行设备设计的时候，尤其要注意成套设备的相关匹配性。同时，因为我国幅员辽阔，地形复杂，所以在高寒地区其具有特殊性，所以进行这些地区设计的时候需要设计出合适的机械设备，例如，我国的疆域非常的大，各个地区的环境也有很大的差异，所以矿山机械进行设计的时候必须要结合当地的情况进行。在我国内蒙地区，因为其地域辽阔，而且会时常的对软岩褐煤进行露天开采，所以为了能够应对这种情况，需要设计人员设计相关的设备。矿山开采中的相关生产工作的危险性非常大，所以必须要研究出安全、合理的设备在工作中得以应用。随着社会的发展，大部分的开采设备逐渐地向地下化的方向发展，使得设备的使用方向更加的广阔，从而能够大大的提升工作的效率。

结语：

矿山机械在有色金属矿山生产中占据着非常重要的作用，其是一种直接用于矿物挖掘和开采的一种大型的机械设备，它的性能直接影响着有色金属矿山生产的安全和生产，为了能够提高金属矿的质量，必要提高矿山机械的性能，同时充分利用现代计算机技术的优势，发挥主观能动性，才能够设计出满足人们对于产品越来越高的要求，从而促进我国现代机械设计发展。

【参考文献】

[1]李凯，郭建宏.浅析矿山机械设计的发展[J].科技致富向导，2014，11：273.

[2]刘凤志.现代设计方法在矿山机械设计中的应用[J].中国高新技术企业，2014，07：23-25.

矿山机械设计范文第6篇

在矿山机械设计的过程中通过使用CAD技术来提高机械设计的效率，减少矿山机械在设计过程中的精度问题，本文就CAD技术在矿山机械设计中的应用进行阐述。

【关键词】CAD技术 矿山 机械设计 应用

前言

随着科学技术发展水平的不断提高，计算机技术在矿山机械设计中得到了广泛的应用。本文根据作者的多年实际经验，就CAD技术在矿山机械设计中的应用进行叙述。

1.应用CAD技术对设计者的要求

要打破过去的思维定式，要进行不断的创新，规定工作者要具有创新的思想，而且要将这种思想用到具体的工作中去。创新就表示要打破过去的定式思想，要使用新的思想来分析问题。创新不论是对于国家亦或是区域来讲都是非常关键，对于设计人员来讲，假如不具有创新水平，其活动就不能够被认可。任何优秀而且有一定水平的设计人员要时刻谨记创新思想，要通过创新思想来分析内容，进而结合自身的知识来开展好工作。

2.CAD技术在矿山机械设计中应用的作用

在机械设计中运用CAD技术能够更好的使设计师对产品进行设计和表现，利用CAD技术的能够得到更加生动的三维立体图形，这样能够将设计人员的注意力更好的集中在产品设计方面，同时也能更好的在设计过程中进行深入，这样能够更好对外进行展示和交流。CAD技术在进行新机械设计的时候，已经对一些零件的设计信息进行了继承，因此，在设计中工作人员只要将一些个别零件的数据进行补充即可，这样系统就会自动得到设计的方案，因此，在时间方面是非常节省的，同时在工作效率方面也得到了提高。

2.1减轻了工作量，缩短了设计周期。使用CAD技术进行机械设计，可将原本复杂的几何造型变得简单明了，减轻了机械设计人员的工作强度，缩短了机械设计的周期，提高了设计效率和生产效率。

2.2使零件设计变得方便容易。CAD技术不但可以在具体的装配过程中设计新的零件，也可以根据相邻零件的位置及形状来设计新零件，确保了新零件与相邻零件之间的精确配合，避免了因单独设计零件错误而致使装配失败的现象。

2.3便于零件的修改。若在装配过程中想再修改零件，只需点击相关命令进入到零件修改环境中，即可完成零件修改，这使零件修改的过程变得简单方便。

2.4使零件装配更加直观。CAD系统能够在装配的过程中记录各个零件之间的装配关系，若装配有误便可直接显示出来。而目.还能够通过隐藏外部零件，更清晰地显示内部的装配结构。

2.5提高了产品的技术含量。通过CAD技术能够有效地确保机械产品的设计质量。而且随着各种数控加工手段的不断完善，在合理运用CAD技术进行零件加工时，能使零件达到较好的一致性，进一步保证了机械产品的质量。

3.CAD技术在机械设计中的具体应用

CAD技术在机械设计中的具体应用主要集中在零件与装配图的实体生成、多维几何绘图、模具集成制造、机械CAE应用等方面。CAD技术更新了设计手段和设计方法，摆脱了传统设计模式的束缚，引进了现代设计的观念，促进了机械制造业的高速发展。

3.1零件与装配图的实体生成。CAD的只维建模有3种形式，即线框模型、表面模型和实体模型。具有实体建模功能的CAD软件中都具有一些基本体系，如在CAD的三维实体建模中，系统提供了立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体这6种基本体系。在零件实体模型构造完成后，利用CAD中的只维编辑功能即可实现对零件所在坐标进行装配。

3.2多维几何绘图。机械设计过程中要处理的信息一般包含图形和数据2种。其中，绘图的工作量较大，约占70%左右。而随着CAD技术的发展，CAD各种绘图软件的功能也日趋强大。CAD绘图软件的主要功能包括：交互式绘图、图形编辑、标准尺寸、文字、填充剖面、调用图块、区分层次以及实现图形交换等。

3.3模具集成制造.随着科技发展，制造业的生产技术不断提高，从过去的普通机床到现在的数控机床，从传统的人工设计和绘图到现在的CAD技术，机械制造业逐步走向了信息化。

4.基于CAD技术的机械制造技术的新发展

随着计算机技术的不断革新，信息技术的普及及信息处理的智能化，使得CAD技术正趋于智能化、集成化的方向发展。

4.1智能化

所谓智能化就是将计算机科学领域中富有智能化的学科和技术应用到机械设计CAD系统中，随着计算机硬件性能的迅速提高和三维CAD技术的逐步完善，在辅助设计的基础上，融合机器学习、智能推理和技术，使机械设计的CAD系统提高智能化的水平，具备学习能力，应用专家的经验和知识的机制，已成为众所瞩目的发展方向。这里所指的“智能化”主要是对机器行为的描述，是基于控制理论，吸收人工智能、计算机科学、模糊数学、混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具备逻辑思维、判断推理、自主决策等能力，以期得到更高的控制目标。

4.2集成化

当今CAD技术发展的一大明显趋势为集成化，CAD技术并非孤立存在的，首先其集合了设备、计算机软硬件、网络、数据库、图形学等多个应用领域的技术。同时又不断与CAM、CAPP、MIS系统、PDM、MRP等系统相统一。再加上互联网技术的发展，使得种种合理的设想均得以实现。如何构建基于Internet体系的CAD、CAM集成化系统必将成为日后发展的热点。尤其是在全球经济一体化的发展背景下，基于Web技术并兼具工程、异地设计与制造等理念的集大成者的设计制造系统将会成为机械设计与制造企业的新宠。现有的3D-XML、XML可解决异构平台问题，其独有的多层图像表示法对复杂的几何数据具有良好的压缩能力，且生成的3D图形精准度较高，转换后模型可维持原有CAD模型关于产品结构、材质、尺寸等草图信息的描述，以及可实现三维图像在互联网上共享的VRML标准编程软件的出台与运用均为日后建立协同设计与工作的环境打下了坚实的基础。

5.结束语

在矿山机械设计过程中我们要不断借助于先进的计算机技术，通过计算机技术来提高矿山机械的设计水平。

参考文献：

[1]毛银氚.浅谈机械设计技术的现状与趋势[J].装备制造技术.2012.

矿山机械设计范文第7篇

关键词：现代机械设计方法、矿山机械设计、优势、要点、应用

中图分类号：TU2文献标识码： A

一、矿山机械设计的重要意义

众所周知，在煤矿生产过程和其他类型矿产资源的开采过程中环节是十分复杂的。而在这其中矿山机械设计的作用就显得尤为重要，更关系到矿山的安全生产运行。矿山机械设备是矿山整个开采过程的中坚力量，因此我们必须重视对矿山机械的设计研究。特别值得一提的是矿山机械设计的优劣还关系到整个生产过程的安全、效率和产出矿石质量。现阶段，我国经济飞速发展，科学水平也在不断提高，如何将日新月异的科技应用于矿山机械设计体系当中，是今后我们所要面对的一大重要课题。

二、现代机械设计方法的优势所在

当前的科学技术创新可以说是日新月异，而传统的机械设计理念中一些旧的、保守的设计思想占据了主流位置。相较于以往的生产需求层次，传统的机械设计方法已经无法满足现代矿山的生产需求。现代设计理念秉承着生态、智能、绿色的原则，相对于传统设计方法有了长足的进步，与传统的机械设计方法相比现代机械设计方法有以下三个特点：1、高效性；2、安全性；3、智能性。

三、矿山机械设计中的要点分析

第一，在矿山机械设计当中首推应以人文本的设计理念。这点毋容置疑，任何一种机械设计理念中，必须要强调人的特殊作用。在整个以人为本的设计理念里还包括其他多方面内容，比如矿山机械由于其体型和功能的要求一般都会存在噪音大的问题。如何尽量的削减噪音对人体构成的伤害，依然是现阶段人们研究的首要课题。相关专家研究表明，人长期处于噪音当中，整个身体机能都会出现问题，其最容易看到的外在表现就是经常发生呕吐和眩晕现象。相关数据显示，一旦外在环境的音量超过八十五分贝，人体的整个大脑皮层就会处于兴奋和难以抑制的状态。这时，矿山机械的操作者因为这种噪音环境的影响就很容易发生事故。因此，在矿山机械设计中要以操作者即以人为本，尽可能的进行降噪系统的设计，尽量运用科学技术来进行合理降噪合理除噪。特别值得一提的是，现阶段我国矿山机械设计上的自动化程度还很不够，现在矿山机械设计要点应当放在方便舒适的操作系统上。尽量人性化设计好整个工作台的构造，再比如说操作台的位置，针对人体眼睛的最佳角度来设计操作台的角度。人的眼睛最佳视角是左右在六十度、上下三十度左右，尽量满足这个原则就可以有效的减轻操作者的疲劳感。

第二，现代机械设计的高效性、安全性、智能性的特点，要求我们矿山机械设计人员一定要把握好这些，综合设计好人体的基本数据和生理指标，然后综合这些具体的数据和指标再结合实际需要来进行设计。这样，我们设计出来的方案才是完善的、符合人性化需求和现代生产需求的。

四、现代设计方法在矿山机械设计中的具体应用

首先，我们来谈谈关于仿生学设计技术在矿山机械设计中的具体应用。我们可以这么理解，一件工业产品的具体设计会同时作用于技术、经济、艺术三个特定行业。因此，整个工业设计的基本理念应该满足这三方面的需求。下面让我们就这三方面的内容具体谈一下关于工业设计中仿生设计的具体应用。

第一，关于形态的仿生设计。在这方面笔者想要阐述的核心思想是形态仿生设计的来源都是大自然。大自然形形的生物为仿生设计提供了无穷无尽的素材。现代的优秀设计师就是从大自然中提取灵感，以生物的形态来对矿山机械进行系统的分析和设计，用生物的自然形态来获得更好的生产力来源。这点毋容置疑，物竞天择的自然生态法则决定了在自然界中存在的生物都有其适合生态环境的特殊能力。现阶段，形态仿生设计的理念越来越被现代矿山机械设计者所重视，通过系统化的分析和数据提取，更多的设计者完成了对矿山机械的生态外形改造，并应用于具体的矿山机械制造当中。

第二，关于功能的仿生设计.所谓的功能仿生设计理念是通过对整个自然界的生物本身构造和功能进行系统的分析后提取数据，再根据矿山机械设计的具体需求加以功能性融合。功能仿生设计源于自然生物的本身，自然生物本身所具有的功能是我们值得借鉴和模仿的，并且可以最大限度的应用于当前矿山机械设计的需求当中。当这些自然功能和实际功能能够完美的融合之后就会衍生出现代矿山机械的新时期功能。这对于整个矿山机械设计技术而言具有的优势是无法估计的，也是今后矿山机械设计发展的方向之一。

其次，让我们来谈谈关于绿色设计理念在整个矿山机械设计体系中的具体应用问题。

第一，关于设计方法探讨。矿山机械在运行中会产生很多有害物质，对自然环境产生直接的影响，比如矿山机械的配套动力设备大多都是柴油机，因为柴油机在工作中会出现较大的噪声以及排放较多的颗粒物，尤其是那种大缸径的柴油机，其产生的噪声以及颗粒物等都会对环境产生较严重的影响。所以对于矿山机械的绿色设计就是基于环保技术的设计。

从整体系统的角度出发，绿色设计就是整个系统的核心所在，在矿山机械设计中就是针对其结构的设计，比如可拆卸的设计，以及对于选择材料方面、环境设计方面、包装设计方面的创新。其中的关键环节就是对于环境的影响评价，这一点是要贯穿在整个系统全过程中，主要用于企业矿山机械设备的战略性开发以及设计和制作过程。

评价指标体系的建立，主要可以从生态平衡以及废弃处理等几个方面。其中对于美观以及使用的舒适度、矿山机械的零部件和废弃部件的回收都是要贯穿在设计、制造以及使用和回收全过程中。因为对于矿山机械的设计以及开发中，在各个阶段其工作都是交叉进行的，所以就必须要建立一个完善的环境来让内部可以交叉运用。一方面，要把各类信息进行筛选后及时传达给决策者，另一方面就是有利于反复使用。

第二，关于矿山机械绿色设计中的技术分析。经过一段时期发展之后，在矿山机械的绿色设计中，最为核心的技术主要有以下几点：第一就是针对数据管理的技术，第二就是针对建模以及仿真技术，第三就是针对评价方面的技术。关于数据管理技术，这里我们会提到一个术语，那就是Pdm，也就是数据管理技术是在对矿山机械进行绿色设计中一个关键的技术，也是在矿山机械整个生命周期中每个环节都需要的一种对于大量数据和信息，包括了绿色资源以及工程规范和技术文档等进行管理的技术，可以按照要求把数据或者信息传递给指定位置的指定工作人员。另一方面关于建模数字化仿真技术，为了可以达到在矿山机械中进行绿色设计的目的，可以通过大量收集和整理设计、运行中的数据和信息来建立矿山机械的生命周期模型。在建模的基础上可以实现在不同部门之间的协同合作，利用这种仿真技术来对矿山机械的开发和设计、制作和测试以及后期回收和二次处理等进行全方位的仿真，这样可以更好的发现其中的问题以便解决问题。再者就是绿色度的评价，对于矿山机械的绿色度的评价，除了有操作性的指标以及保养性指标之外，还有经济性的指标以及环保性的指标，在评价的过程中应该重点强调机械对于环境的负面影响，其中对于操作性的指标就是对传统的对于功能合理性以及安全性指标的综合；保养性指标就是对其可靠性的延伸；经济性指标中，包含了因为考虑矿山机械的绿色设计而有可能会增加的成本，比如说对于废弃物的处理等；环保性的指标就是在绿色设计有的评价体系，要对于矿山机械生命周期内的所有过程都进行全面的评价。

五、结束语

总而言之，矿山机械设计在整个矿山开采工程中起到的作用是十分巨大的。作为新时代的矿山机械设计者，我们一定要与时代同行，积极学习先进的科学技术和现代矿山机械设计理念，努力打造，智能化、精密化、人性化的新时代矿山机械。同时，我们矿山机械设计人员还应当努力提高自身素质和修养，提升历史使命感和社会责任感，为我国社会主义现代化建设增砖添瓦。

参考文献：

[1]毛银氚.浅谈机械设计技术的现状与趋势[J].装备制造技术.2012.

[2]周一鸣，索春英.浅谈自动化技术在机械设计中的应用[J].价值工程，2011.

[3]刘志峰,刘光复.绿色产品设计与可持续发展[J].机械设计,1997,(01).

[4]曾立平,郭雪娥.机械产品的绿色设计技术[J].矿山机械,2003,(11).

矿山机械设计范文第8篇

关键词：矿山；机械设计；现代设计

中图分类号： S611 文献标识码： A

1、加强矿山机械设计和改进的必要性

随着现代工业事业不断的发展，越来越多的矿产资源得到了有效的开发和利用，为了促进矿山企业的可持续发展，作为新时期背景下的矿山企业，就必须加强对矿山资源的开发和利用，而为了确保矿山资源开采的有效性和开采的效率，尤其是注意到开采的安全性，就必须加强对现有设备的改造，在确保安全的前提下，采取科学的设计方法，在促进设计质量提升的同时降低设计的成本，矿山开采的低碳环保以及矿山企业的可持续发展。由此可见，加强对矿山机械的设计和改进具有十分强烈的必要性。

2、矿山机械设计中现代设计方法的发展

传统的矿山机械设计方法，主要是从感觉、经验层面出发来对机械设备进行设计，因此，传统机械设计方法主要是凭借个人的主观意识，因此在具体工作中，缺乏对设计工作的理性思考。而机械设计中现代设计方法的具体应用更多的是在工作中依靠现代科技，对设计生产数据进行系统分析，以此创造出更加合理、高质、价廉的机械产品，以此更好的满足矿山企业的实际生产需求。实际工作中，有效促进机械现代设计方法不断发展的主要因素包括有:一是计算机技术在机械设计领域中的应用，以此有效地提高了相关设计人员的工作效率，同时具体设计方式也因此日益多元化。其次是多领域学科的交叉和融合，以此丰富了现代机械设计的实际内涵，比如信息技术、计算机技术、控制技术以及通讯技术等等，发展了现代设计理念，从而使设计师能够从多角度思考如何满足企业的生产需求。现代设计方法具有智能性、动态性、多功能性、系统性等特点，既能够满足相关设计师的要求，也能够有效的满足生产企业的实际要求。

3、矿山机械设计中现代设计方法的应用

3.1、增强矿山机械设计的可靠性

在矿山机械设计中，其可靠性的好坏会直接影响到其自身质量的好坏与否，也就说矿山机械可以在较差的工作环境下完成一定的采矿量，并能在此过程中保证采矿的安全性。所以，在对矿山机械进行增强设计时，首先要做的就是增强其设计的可靠性，并对此设计进行有效的检验，以确保设计出来的矿山机械能够完成不同工作量、不同工作环境的采矿工作。要想完成这项检验，就需要对其设计数据进行进一步的统计与分析，进行大量的试验，将此过程中发现的薄弱环节给予及时的处理和改进，为矿山机械设计的可靠性提供有力的保障和基础，提高矿山机械设计的质量和性能，保证矿山机械能够进行安全、可靠的顺利运行。

3.2、在矿山机械设计中应用CAD技术

CAD技术是一种在矿山机械设计中应用最为广泛的技术，其具体是指设计工作人员利用计算机技术的硬件系统和软件系统来对矿山机械进行设计与开发，在具体的应用过程中，主要包括设计分析、工程分析、绘图文档以及制作文档等多个环节。对CAD技术在矿山机械设计中的应用进行加强，除了可以对设计一体化及模块化进行实现之外，还可以通过CAPP系统对设计工艺进行合理规划，将计算机内的产品模型导入到NC编程中，特别是在NC机床加工中心，可以将加工代码直接输入其中，由此可以看出，加强矿山机械设计中的CAD技术，可以有效的提高技术效益，实现将设计和制造进行有机结合的目的。

3.3、在矿山机械设计中应用绿色设计理念

在现代化工业不断发展的进程中，环境问题越来越受到人们的关注与重视。在这种形势下，绿色设计理念被提出并不断的被应用到实际设计当中进而成为主流设计理念。绿色设计主要是指设计工作人员在对产品使用方面进行设计时，还要保证生态环境的和谐发展，或是以不污染环境或是少污染环境为基础来进行设计。绿色设计理念的主要目的是对现代化工业生产所产生的自然环境破坏进行减少或是消除，进而达到人和自然和谐相处、共同发展的目标。在矿山机械设计中运用绿色设计理念，可以在延长矿山机械设备使用寿命的同时，达到生产发展与环境发展的和谐共处。

3.4、有限元法的应用

矿山作业时环境较为复杂，机械作业时受力情况也无法进行准确的计算和分析，在结构和载荷上都具有复杂性。在传统设计中通常都是通过几个截面来进行简化计算，这不仅无论确保计算结果的准确性，而且仅仅通过对几个截面的设计校核，无法对每个部件的应力分布情况进行准确的确定。所以在现代设计方法，往往利用有限元法，通过计算机来对每个部件的应力情况及薄弱点进行分析，这样能够更好的对设计产品进行改进，确保设计出来的产品质量能够更好的满足矿山开采的要求。

3.5、人机工程设计技术的应用

矿山机械运行的环境比较恶劣，操作机器人员需要集中精神进行细心操作，一个简单的失误有可能造成安全事故。所以在设计中有了人机工程设计技术，它的目标就在考虑施工环境的前提下，怎么样将机械产品最合乎人的操作习惯，尽量满足人的舒适度，减少人的劳动强度，保证生产安全。比如合理的档位高度和位置设计可以减少操作人员的强度以及避免操作失误，保证操作人员的安全。

4、矿山机械设计过程中应注意问题

4.1、强调“以人为本”的设计

首先，要强调以人为本的设计理念。以人为本是现代机械设计理念中很重要的一个方面。“以人为本”涉及到很多方面，例如噪音的消除、机械形态的柔和型、操作控制系统的安全性和操作起来的简便性和舒适度。消除噪音是一个非常重要的方面，工作人员在一个充满噪声的环境里，不可能保持一个良好的工作状态。操作工人极易出现错误操作而导致事故发生。因此在机械设计过程中，必须找到最合适的工作频率，降低噪声对工作人员的影响。除此之外，我国机械设计自动化程度比较低，很多都需要人工操作，因此有一个方便舒适的操作系统很重要。

4.2、集先进性、智能性、系统性、动态性和综合性等特点

其次，现代机械设计方法集先进性、智能性、系统性、动态性和综合性等特点于一身。矿山机械的设计人员一定要清楚的掌握几个数据，例如人体的一些生理指标，各个部位的尺寸等，还要了解矿山的一些基本知识等情况，设计出来的工作界面要简洁大方，让工作人员很好的操作，又能保持一种良好的情绪和工作状态。

总言之，在近年来，我国经济发展迅速，科学技术也突飞猛进，尤其是计算机科学和系统科学发展尤为突出，这也有助于机械水平的提高和发展；通过结合设计技术和理论知识，进一步发展了机械设计方法，同时从设计手法上看，也可以发现设计更精确和智能。而作为矿山工作人员，也要紧跟时展，不断优化设计技术，以此使得现代设计方法能在具体工作中发挥出其更大的优越性，最终保证整体工作的有效性。

参考文献

[1]朱艳敏.浅谈现代设计技术方法在矿山机械设计中应用[J].科技创新与应用，2014，33:295.

[2]孙伟春.试析矿山机械设计中现代设计方法的体现[J].山东工业技术，2014，17:43.

[3]刘凤志.现代设计方法在矿山机械设计中的应用[J].中国高新技术企业，2014，07:23-25.

矿山机械设计范文第9篇

关键词：结构优化设计技术；矿山机械设计；初步

矿山机械中的一些大型设备大部分是结构件。据不完全统计，装载机、牙轮钻机、挖掘机等设备，其结构件占60%以上。对这些以结构件为主的设备，采用传统的设计方法，其结果是很不理想的。庆幸的是，我们这行业的研究设计人员开始关注这个问题，做了一些有益的工作。如对一些机构进行了优化设计，用有限原方法进行结构的静动强度分析等等。但到目前为止，仍没见到有关矿山机械结构优化的文献。

一、矿山机械结构优化的可行性和必要性

1.尽管有这样那样的困难，对矿山机械进行结构优化设计还是有可能的。结构优化设计应用有三个前提条件：一是电子计算机的发展和普及，二是有限元理论和方法的发展；三是高效的结构优化方法。从目前情况着，电子计算机特别是微型电子计算机在科研、设计部门已日益普及，作为结构优化基础之一的有限元理论和方法是比较成熟的，而且有了不少通用的有限元分析程序；结构优化设计理论，经过二十多年的发展也日臻成熟，无论是优化准则法、数学规划法还是两者的统一方法，其解题效率都比较高。结构优化技术目前已广泛地应用于航空部门、土建部门等。在矿山机械领域由于广大科技工作者的努力，在有限元分析方面已取得了较大的进展。对牙轮钻机、装载机、挖掘机等主要矿山机械的有限元分析已全面展开。这就为结构优化提供了直接的便利条件。给矿山机械的优化提供了可靠的保证。

2.矿机中的一些主要设备如牙轮钻机、装载机、挖掘机等都具有一个比较明显的特点，那就是：十分笨重，运输不便。对这些设备采用传统方法进行设计时，则往往难以找到一个理想的方案。其应力分布和结构往往是不太合理。而采用结构优化设计方法，可以在对原始设计方案进行有限元分析的基础上，采用自动寻优方法，就可以找到一个较理想的方案。使结构的应力分布更加均匀，结构更加合理。而且，从现在的文献来看，设备的自重可以减轻25%左右，其经济效益是十分显著的。因此，有必要对矿机结构进行优化设计。

二、 矿山机械设计中结构优化设计技术

1. 最大可靠性结构优化设计。"可靠性"的概念对我们并不陌生，但将可靠性概率引入超静定结构的设计中，却鲜为人知。而在工程设计中却经常希望在给定材料体积下尽可能合理地分布结构材料，使结构的可靠性尽可能地大，或是研究一个用料省、可靠性大的折衷方案。因此在矿山机械结构件设计中，引入可靠性概率（结构在规定的条件下，在规定的时间内完成预定功能的概率）这一衡量结构可靠性的指标，采用一次二阶矩概率设计理论，以传统的安全系数为目标进行优化，就可以提高结构的安全度，而且使结构更为合理。文献"1"以结构杆件截面积为设计变量进行了可靠性最大的结构优化设计表明这个方法是可行的。

2. 结构模糊优化设计。从目前的有限元程序，对于所给定的计算模型，其结果是比较精确的。但是对实际结构而言，这个结果是不大可信的。这是与模型、载荷，约束的简化等多方面因素有关。本来，这些因素在实际工作或结构中是不大容易确定的，也就是说具有一定的"模糊性"。另外，对于有限元分析的计算工况的确定也是比较困难的。目前，我们在有限元分析中，一般是选择典型工况进行，至于这典型工况的"典型性"则是由分析者自己确定。此外，在结构优化设计中，还有许多东西是模糊的，目标函数、约束条件、约束条件的右端项等等均具有一定的模糊性。最后，为了真正地得到满足所有可能约束的结构最佳组成，我们要对最后的尺寸和形状作出决策。因为，对每种不同的工况，计算得到的"最优值"是各不相同的，那么，在综合所有计算工况时，究竟如何确定其最终尺寸呢？显然，按满应力法则不大可行，因为满应力法是要求每一单元至少在一种工况下达到满应力状态，这样综合的结构就不可能是最轻结构。因此，最后尺寸和形状的决定也要借助模糊理论来解决。从模糊到精确，再从精确到模糊，这是符合历史发展规律。

3.研制、推广、应用CAD软件。根据现代结构设计的需要，借助计算机辅助设计，不但能对结构的初始方案和改进方案快速地进行结构分析和强度校核。而且还能开展以最轻重量的单目标优化设计和以机器工作性能、节省钢材和结构强度三大要素为出发点的多目标优化设计。因此加速研制一些多功能的计算机辅助设计软件，对于提高矿山机械设计的质量，是很有必要的。目前，在农机领域已经有了用于微型机的大型多功能的MAS程序系统，不过，在优化设计等方面，还有待进一步完善。应用CAD软件，可以在以下几个方面起到明显作用：一是提供合理的设计方案、节省钢材和成本。二是提高产品设计水平。三是可找出结构损坏的原因和有害振动的根源。四是可以对机器系统进行多目标的优化设计。在研制CAD系统时，应该注意的是：一是发掘较为普及的微型机的潜力。二是结构设计和分析的完备性（结构静动分析、结构静动优化计算机绘图等）。三是适用于多种结构型式，即适用于多单元的结构（如杆、梁、板、壳等）。

三、发展方向

1.大力推广应用结构优化设计的发展方向。航空、国防、造船等行业分别召开了结构优化设计的学术交流会。土建部门还举办了结构优化设计的专门讲习班。机械工程学会召开的强度学术会议上也交流了结构优化方面的论文。这说明在这些行业和部门，结构优化设计已经受到重视。因此，矿山机械设计部门的工作者（包括设计师、研究生和教师）应该注意推广和应用结构优化设计技术。可以举办结构优化枝术讲习班，召开矿山机械结构优化设计学术交流会。学习工程设计人员应该掌握结构优化设计的基本知识，学会使用一些结构优化设计软件。对具体的结构采用优化设计，以提高整个矿山机械的设计水平。

2.矿机结构从静力优化向动力优化过渡。首先，我们要大力开展矿机结构的静力优化设计，推广应用和完善现有的结构优化程序，研制和发展一些通用性较强而且又适合矿机特点的软件包。其次，我们应该在结构静力优化的基础上，对矿机结构进行动力优化设入计。因为在静力优化时没有考虑结构的动力特性。如固有频率、动态响应等。而这些动力特性对于大部分矿山机械来说是比较重要的。如固有频率对司机乘坐的舒适性以及共振破坏等都是很重要的。而结构的动力优化设计就是在静力优化的基础上引进频率约束，动强度约束，动刚度约束等。在理论上，进行动力优化是没有困难的，静力优化的结果可以作为动力优化的初始值。

我们建议，在近几年内，应该集中精力着手研究一些具有专业特色的典型的程序包。如底盘、车架、机架等结构件的优一化程序。按照结构的通用性、统一性和组合性原则建立程序包，对结构件进行选型优化设计。当然，如果在程序包中加上对整机参数的优化、液压系统优化设计、传动系统优化设计等等，可以使矿山机械的设计更趋自动化。

参考文献：

[1]程耿东。可靠性最大的结沟优化设计.计算结构力学及其应用.2010，No4

[2]钱令希。我国结构优化设计现状.大连工学院院刊2011，No3

矿山机械设计范文第10篇

摘 要：介绍了Pro/E软件设计特点,利用Pro/E软件对矿山机械的几个重要零部件进行了三维设计,阐述了Pro/E软件在整机的装配及干涉检验中的应用价值。

关键词：Pro/E；开发设计；矿山机械

中图分类号：TB 文献标识码：A文章编号：1672-3198（2011）01-0257-01

1 矿山机械结构的三维设计

CAD/CAM技术的飞速发展,三维建模技术、参数设计技术和虚拟现实技术等新概念、新方法已渗透到传统的结构设计中,并推动着工程设计技术的发展。三维CAD软件的使用,使设计人员可以直接进行三维建模设计,由于与实际产品更匹配,因而构件尺寸冲突等设计错误就几乎可以避免,从而提高详细设计和施工设计的质量和效率。

三维设计软件Pro/ENGINEER（简称Pro/E）是美国参数技术公司（ParametricTechnology Corporation）推出的一款CAD/CAE/CAM一体化软件,它的参数化特征和相关性是区别于其它软件的最大特点。在基于Pro/E的虚拟设计中,设计者可以在计算机上仿真产品的实际装配和运动过程,进行生动直观的产品预装配、干涉检测以及产品运动协调性的验证。在不需要实际制造样机的情况下,解决了大部分装配问题。这就使得新产品开发的周期大为缩短,使新的产品能尽早占领市场,为企业赢得最佳效益。矿山起重机械构件数目繁多而且尺寸、形状复杂多变。其结构主要是由骨架和钢板焊接而成。骨架由扁钢、角钢、球扁钢、槽钢、工字钢等型材组成,各种型材通常都有固定的剖面形状,差异主要表现在剖面尺寸上。钢板分为平直钢板、弯曲钢板和折边钢板。

2 矿山起重机械构件的构建方法

2.1 Pro/E的特征设计思想

特征是指将一些普通的机械对象作为产品几何模型的构造要素,并且用参数驱动进行实体建模,是产生模型的基本单元。模型特征就是指图形的拓扑关系、几何参数以及这些几何参数与图形结构参数之间的关系。对于一个零件,首先分析图形的拓扑关系及变化规律,提炼出图形的结构参数,然后建立图形结构参数和几何参数之间的关系,构建图形的参数化模型。

利用Pro/E可以按预先的设置很容易地修改设计。例如:设计特征有弧、圆角、倒角、扫描、拉伸、混合、旋转等等,它们对工程人员来说是很熟悉的,因而易于使用。装配、加工、制造以及其它学科都使用这些特征。通过给这些特征设置参数（包括几何尺寸和非几何属性）和修改特征参数,很容易进行设计替代。以上这几种特征各有特点,应针对不同的构件选用合适的特征。

改变与特征相关的形状和位置的定义,可以改变与模型相关的形位关系。对于某个特征既可以将其与某个已有的零件相联系,也可以把它从某个已有的零件中删除,还可以与其它多个特征共同组合创建新的实体。

各个特征的几何形状与尺寸大小用变量的方式来表示,这个变量参数不仅可以是常数,而且可以是某种代数式。如果定义某个特征变量参数发生了改变,则零件的这个特征的几何形状或尺寸大小将随这参数的改变而改变。系统将会随之重新生成该特征及其相关的各个特征,而不需要重新绘制。

2.2 臂架的构建

臂架是矿山机械的重要零部件,在Pro/E中采用拉伸特征生成。

构建臂架的钢板多为直线型构件。矿山机械中许多纵向的骨架、依附在骨架上的板材以及支柱均属于直线型构件，直线型构件是指截面形状和尺寸固定,轴线为直线的构件,对直线型构件进行立体建模最方便的方法就是拉伸,拉伸是将二维截面线条沿直线运动而生成实体,拉伸之前必须确定构件的剖面。

臂架钢板的共同特征是只要确定了钢板的厚度即可从材料库中选择到相应的板材,只要确定了型钢的剖面模数也可从材料库中选择到相应的型材。剖面确定之后,输入相应的拉伸长度,或者通过参照拉伸到指定的位置,便可以得到需要的构件。

臂架的构建也常会采用孔特征、筋特征等。

2.3 卷筒的构建

卷筒在Pro/E中采用旋转特征和螺旋扫描特征生成。

卷筒多为圆柱型或圆锥型构件，主体大部分属于圆柱型构件，多采用旋转特征生成。旋转特征是将二维截面线条沿直线旋转而生成或切剪实体,旋转之前必须确定构件的剖面,剖面确定之后,点击旋转直线,或者通过参照旋转到指定的位置,便可以得到需要的构件,卷筒绳槽采用了螺旋扫描特征。扫描是根据二维截面沿某一任意曲线生成或切剪三维实体的方法。扫描剖面的确定与拉伸基本相同,这里主要考虑扫描曲线的形成。卷筒绳槽是一个圆形截面沿着平行于中心线的一条线作为路径,并且围绕中心线旋转。卷筒的三维设计也会应用镜像特征、孔特征等。

2.4 设计效果分析

09年我们用pro-e设计完工矿山用起重机械,生产了10台起重设备,多个煤矿根据使用情况对该产品相当满意。我们进行跟踪调查,对缺点进行改进,2011年又生产了多台,使用效果很好。因设计上实现了数字化，修改起来方便快捷，有效提高了设计效率，同时更为直观，各方面均很满意。

参考文献

［1］祝凌云,李斌.Pro/ENGINEER运动仿真和有限元分析［M］.北京:人民邮电出版社,2004.