機(jī)械科技論文作品(2)
機(jī)械科技論文作品篇二
科技館展品展項(xiàng)機(jī)械
摘 要：主要介紹機(jī)械可靠的發(fā)展概況及科技館展品展項(xiàng)的特點(diǎn)與現(xiàn)狀，并以科技館展品展項(xiàng)機(jī)械結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象進(jìn)行了可靠性設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要從機(jī)械結(jié)構(gòu)零部件標(biāo)準(zhǔn)化、耐環(huán)境設(shè)計(jì)、承受破壞性操作設(shè)計(jì)和預(yù)防故障設(shè)計(jì)四個(gè)方面對(duì)展品機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞：科技館;展品展項(xiàng)機(jī)械結(jié)構(gòu);可靠性設(shè)計(jì)
1 機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的發(fā)展概況
可靠性的提出，首先是從軍用航空電子設(shè)備開(kāi)始的。在第二次世界大戰(zhàn)期間，軍用航空電子設(shè)備的失效率高，難以維護(hù)，引起了對(duì)可靠性問(wèn)題的高度重視。
對(duì)可靠性的系統(tǒng)研究是從1952年開(kāi)始的。當(dāng)時(shí)，美國(guó)國(guó)防部成立了著名的電子設(shè)備可靠性顧問(wèn)團(tuán)(AGREE)，并于1957年6月4日發(fā)表了第一個(gè)報(bào)告。這個(gè)報(bào)告的內(nèi)容為可靠性工程學(xué)科奠定了理論基礎(chǔ)。
60年代以來(lái)，可靠性工程技術(shù)逐步地在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)得到了發(fā)展和應(yīng)用，而且日益得到重視。
與電子設(shè)備相比，機(jī)械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)與研究起步較晚。雖然過(guò)內(nèi)外都投入了研究力量，取得了一定的進(jìn)展，但終因機(jī)械產(chǎn)品的可靠性涉及的領(lǐng)域太多、可靠性的研究范圍大、基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)缺乏等原因，機(jī)械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)在工程實(shí)際中應(yīng)用的并不如電子產(chǎn)品成熟。
而科技館的展品展項(xiàng)由于大多是非標(biāo)設(shè)備，在全國(guó)范圍內(nèi)專(zhuān)業(yè)從事展品展項(xiàng)可靠性設(shè)計(jì)的研究人員幾乎沒(méi)有。
2 科技館展品展項(xiàng)的特點(diǎn)與現(xiàn)狀
科技館展品展項(xiàng)涉及到科技、文化、歷史、天文、地理、生物、醫(yī)學(xué)、航天航空等各個(gè)領(lǐng)域。隨著科技館建設(shè)高潮的到來(lái)，越來(lái)越多的高層技術(shù)人才參與到科技館展品展項(xiàng)的設(shè)計(jì)中來(lái)，高端的人才也帶來(lái)了高端的技術(shù)，這樣就使科技館展品展項(xiàng)技術(shù)含量越來(lái)越高，功能越來(lái)越強(qiáng)，系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，而大家都知道越是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)備越是容易出現(xiàn)故障，所以，科技館展品展項(xiàng)的故障隨著結(jié)構(gòu)的復(fù)雜會(huì)越來(lái)越多。
科技館的展品展項(xiàng)項(xiàng)不同于一般的儀器設(shè)備。一般的儀器設(shè)備由受過(guò)培訓(xùn)的專(zhuān)業(yè)人士操作，有嚴(yán)格的操作程序，而科普展品大多鼓勵(lì)觀眾動(dòng)手參與，在操作、觀察、思維的過(guò)程中學(xué)習(xí)到科學(xué)知識(shí)，滿(mǎn)足廣大觀眾的求知欲。很多觀眾除了正常的操作外，對(duì)不理解的地方還要探其究竟。比如對(duì)設(shè)計(jì)人員千方百計(jì)隱藏起來(lái)的各種發(fā)射、接收裝置、導(dǎo)線、傳感器、傳動(dòng)部分都要設(shè)法找出來(lái)。另外，科技館要接待很多學(xué)生團(tuán)體觀眾，每次都有成百上千人，每件展品都圍著很多人，你爭(zhēng)我搶急于操作，以上的情況勢(shì)必對(duì)展品造成嚴(yán)重的破壞。
在展品維護(hù)方面，各科技館每年都要投入大量資金和人力，維護(hù)人員往往顧此失彼，忙的團(tuán)團(tuán)裝，今天修好了，沒(méi)幾天又被破壞。許多零部件由于各種原因不能采買(mǎi)或加工到位，一件數(shù)萬(wàn)乃至數(shù)十萬(wàn)的展品就會(huì)癱瘓。
總之，如何提高展品展項(xiàng)的可靠性、延長(zhǎng)展品展項(xiàng)的使用壽命，已成為現(xiàn)代科技館的首要問(wèn)題。要解決這一問(wèn)題，就要從根源上展品展項(xiàng)可靠性設(shè)計(jì)中入手，而展品展項(xiàng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計(jì)又是重中之重。
3 當(dāng)前科技館展品展項(xiàng)機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)所存在的問(wèn)題
目前展品展項(xiàng)設(shè)計(jì)工作大都由制作廠家來(lái)完成，雖然全國(guó)范圍內(nèi)展品展項(xiàng)廠家已有許多家，但無(wú)論是從規(guī)模還是從設(shè)計(jì)能力上看都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他行業(yè)。而就機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)上主要存在以下問(wèn)題：
3.1 沒(méi)有詳盡的規(guī)范的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
科技館展品展項(xiàng)都是非標(biāo)設(shè)備，展品展項(xiàng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)大都沒(méi)有現(xiàn)成的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為參考，大部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)都是憑設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在整個(gè)設(shè)計(jì)制作的過(guò)程中不可能進(jìn)行疲勞性試驗(yàn)和破壞性試驗(yàn)，這就造成展品展項(xiàng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性大大降低。
3.2 展品展項(xiàng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)審核機(jī)制尚未完善
由于每個(gè)館在選擇展品展項(xiàng)時(shí)都會(huì)選擇其他館沒(méi)有或具有創(chuàng)新性的展品展項(xiàng)，這就確定了展品展項(xiàng)的“唯一性”，許多展品展項(xiàng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中都是“一次成型”，機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出來(lái)的圖紙根本沒(méi)有專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行審核和考量，就進(jìn)行生產(chǎn)和制作，這就給展品的可靠性留下了很大的隱患。
3.3 片面的追求高新技術(shù)的表現(xiàn)方式不考慮可靠性的設(shè)計(jì)
現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，使得許多高新技術(shù)可以被應(yīng)用于展品機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中。高新技術(shù)應(yīng)用于展品設(shè)計(jì)中，以其高科技、新穎、獨(dú)特的特點(diǎn)，越來(lái)越受到設(shè)計(jì)者的青睞。然而，對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計(jì)，并不是新技術(shù)就能夠更好的完成其使用功能。例如，我館模擬駕駛展項(xiàng)的方向盤(pán)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的連接件在設(shè)計(jì)過(guò)程中為了突出使用者的舒適度，采用的是新型的鋁合金一次成型的柔性彈簧作為連接件，雖然操作者在操作過(guò)程中會(huì)很舒適，但由于操作者用力過(guò)猛會(huì)造成彈簧斷裂，最后還是不得不更換為老式的萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行連接。
4 展品展項(xiàng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計(jì)
為了更好的保證展品展項(xiàng)的完好率，提高展品展項(xiàng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性，應(yīng)該做好以下幾點(diǎn)：
4.1 展品展項(xiàng)機(jī)械結(jié)構(gòu)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化
展品展項(xiàng)機(jī)械零部件的標(biāo)準(zhǔn)化是科普工作發(fā)展的客觀需要，科普展品機(jī)械零部件采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的零部件的目的，就是使展品機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的基本零部件能有互換性，使他們能方便地分解組合，損壞的零部件能及時(shí)方便的購(gòu)買(mǎi)與修復(fù)，這樣可以大大提高展品的內(nèi)在質(zhì)量。
由于科技館的展品展項(xiàng)大都是需要觀眾互動(dòng)的，在觀眾操作過(guò)程中，機(jī)械結(jié)構(gòu)部分是最容易磨損損壞的。因此，機(jī)械零部件要盡量選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)件，使相同部位的零件可以互換，在市場(chǎng)上又方便購(gòu)買(mǎi)。若采用非標(biāo)件，一旦損壞再加工將非常困難，有時(shí)可能要數(shù)倍至數(shù)十倍的資金，甚至沒(méi)有工廠愿意單件加工。所以，一部耗資數(shù)萬(wàn)元的展品，很可能會(huì)因某個(gè)零件的損壞而長(zhǎng)期束之高閣。
實(shí)施展品機(jī)械結(jié)構(gòu)零部件標(biāo)準(zhǔn)化，一定要從展品的最初設(shè)計(jì)開(kāi)始，標(biāo)準(zhǔn)化要求要與展品的功能設(shè)計(jì)一樣重要，應(yīng)該把標(biāo)準(zhǔn)化作為科技館展品展項(xiàng)機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)審核。尤其是要審核設(shè)計(jì)方案，并在展品制作過(guò)程中認(rèn)真審查，把不確定的因素或有問(wèn)題的地方在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中找出來(lái)，及時(shí)糾正，避免出現(xiàn)后患。
4.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)耐環(huán)境設(shè)計(jì)
科技館的環(huán)境特點(diǎn)： 1)展品展項(xiàng)工作時(shí)間長(zhǎng)，一般要連續(xù)工作八小時(shí)以上;
2)溫差大，由于東北的地域特點(diǎn)，我館夏冬兩季溫差能達(dá)到十度以上;
3)干擾大，展品展項(xiàng)的性能各不相同，有些大功率用電展品，會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成較強(qiáng)干擾;
4)濕度較大，科技館涉水展品較多，加大了周邊的空氣濕度，對(duì)一些機(jī)械結(jié)構(gòu)造成不良影響。
以上是科技館展廳的一般環(huán)境特點(diǎn)，如在設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)過(guò)程中不考慮這些特點(diǎn)，機(jī)械結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期工作后造成的損失很可能是致命的。雖然機(jī)械結(jié)構(gòu)相比電子設(shè)備對(duì)環(huán)境要求要低很多，但如果不重視引起的損失也是不可小看的。例如，我館古代農(nóng)業(yè)展品的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，橡膠傳送帶由于溫差過(guò)大，夏天能夠正常使用，但到了冬天供暖期之前就會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象，如果考慮到溫差對(duì)展品的影響，采用金屬鏈條就不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，會(huì)大大的提高展品的可靠性。
4.3 承受破壞性操作設(shè)計(jì)
科技館展品展項(xiàng)的動(dòng)手操作部分及其傳動(dòng)部分最容易損壞，比如機(jī)械搖把、轉(zhuǎn)盤(pán)、傳動(dòng)部分等，凡是觀眾能夠動(dòng)手以及能觸摸到的地方，都可能是破壞性操作的對(duì)象。對(duì)展品做承受破壞性操作設(shè)計(jì)，要采用超常規(guī)設(shè)計(jì)思維方法，對(duì)每一件展品的相關(guān)部位進(jìn)行分析，在全方位故障影響以及危害性分析的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性的找出最容易發(fā)生故障的部位，分析主要零部件的強(qiáng)度分布和應(yīng)力分布，在設(shè)計(jì)時(shí)采取相應(yīng)措施。如采取結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠的機(jī)械結(jié)構(gòu)、用高強(qiáng)度的零部件代替強(qiáng)度較低的、在不影響操作的情況下適當(dāng)加大一些零部件的尺寸等方法，可提高展品抗破壞性操作的能力。
4.4 預(yù)防故障設(shè)計(jì)
科技館的展品展項(xiàng)長(zhǎng)期處于高強(qiáng)度的運(yùn)行狀態(tài)，這樣就對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)在預(yù)防故障設(shè)計(jì)方面提出了很高的要求。機(jī)械結(jié)構(gòu)零件加工應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，還要注意材料的選取是否正確，關(guān)鍵的加工工藝要及時(shí)檢查，這些都是在展品設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該考慮的問(wèn)題。由于每個(gè)展品的機(jī)械結(jié)構(gòu)都不相同，沒(méi)有固定的模式可循，在頻繁使用中，怎樣保證質(zhì)量、延長(zhǎng)使用壽命，就成為展品展項(xiàng)可靠性設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和要點(diǎn)。有些看起來(lái)小故障，如操作部分易受沖擊、磨損，并且在破壞性操作中易松動(dòng)、脫落、斷裂、固緊件松弛等，若不能及時(shí)修復(fù)，整件展品就可能成為廢品而擱置一旁。要防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，要求展品展項(xiàng)的設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中精益求精，在審核中嚴(yán)格認(rèn)真。
展品展項(xiàng)機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)，是確保展品展項(xiàng)安全有效運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，是更好地發(fā)揮科技館社會(huì)功能的重要組成部分，是未雨綢繆、防范未然的基本工作。將機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)與嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)督結(jié)合起來(lái)，可以使廠家生產(chǎn)出的展品展項(xiàng)提高質(zhì)量，更好的適應(yīng)科技館特殊工作環(huán)境的要求，提高展品在科技館的適應(yīng)性，為科技館更好的完成其科普功能服務(wù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉善維，機(jī)械零件的可靠性設(shè)計(jì)，北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1993.
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