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[摘 要]矿山机械设计在煤矿生产和其他矿产资源的开发过程中发挥着重要的作用，矿山机械设计的好坏影响着开发过程的安全度，而且能直接影响矿山开采的效率和质量。因此，提高矿山机械设计水平对于我国的矿产业开发来说有着重要的作用。随着科学技术的发展，现代有关专家已经能充分利用这些科学成果，创造出性能更加良好的机械。本文将分析我国矿山机械发展现状，并提出几种实用性比较强的现代机械设计方法，希望能引起大家的思考。
[关键词]机械设计 矿山机械设计 方法
中图分类号：TM312 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0386-01
前言
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。
因此保证矿山机械质量和设计的实用效果是非常重要的。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。本文将就这些问题和大家进行探讨。
1.现代机械设计方法与传统方法的区别
传统机械设计方法的总体思路就是沿袭传统的设计经验，不能满足现在的很多生产需求。但是现代机械设计方法与传统方法相比就具有了很多优势。它是指在设计过程中充分利用现在的科学发明和技术，以及思想，例如绿色设计、智能设计、仿生学设计等，比传统方法更具有高效性、安全性和智能性。
2、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。
3、现代机械设计方法在矿山机械设计中的具体应用
3.1 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。
3.2 CAD技术
该技术又叫做计算机辅助技术，这种技术在现代机械设计方法中占据很重要的方面。随着社会的发展，互联网越来越来越普及，也逐渐运用到矿山机械行业。可以说，CAD技术的发展对于矿山机械来说是一个新的突破。矿山开采本身就是一个充满危险的工作，其环境多变，条件复杂，也可以说，CAD技术把矿山开采带进了智能化时代。计算机具有精确高、运行速度快等功能，人可以进行操作，这样就可以把人与机很好的结合起来。图纸是设计人员的导航。计算机可以帮助人们在任何情况下提高绘图质量和效率，可以把绘图人员从的繁重的工作中解放出来。因此，在机械设计中，可以把CAD技术充分运用，让矿山机械变成施工人员的好帮手，不仅在绘图、开采方面提高效率，也能充分利用科学技术和计算机技术，让机械随时感知到一些突发情况，进而提高施工人员的安全性。而且，矿山机械设计中，常见的通用典型零件种类较多，可以把这些部件都规范化管理，加载进CAD数据库，在这些零件发生故障的时候，系统能自动识别出来，也便于机械的维修。
3.3 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。
3.4 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。
3.5 绿色设计
现代机械设计思想中，绿色设计正在逐渐成为主流。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，还包括对生态环境的影响。一方面要减少废弃物的排放，另一方面，要减少噪声污染。矿山机械通常是大功率机械，发动机需要很大的动力，这就需要耗费大量的燃油，因此需要加强节能设计理念。我国是一个资源匮乏的国家，为了矿山机械的長期发展，节能设计很重要。设计师们应大胆创新与突破，把一些生态信息与科学技术融为一体，设计出耗能少、工作效率高、满足“人与自然和谐发展”原则的机械。
3.6 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。
4、结束语
现代机械设计方法有很多，在此不进行一一阐述。矿山机械设计在矿山开采方面的作用举足轻重，设计者们一定要与时俱进，充分利用现有的科学资源，让矿山机械更智能化、人性化、精密化。设计人员要建立新观念、学习新理论，增强社会责任感，设计出具有国际竞争力和更加高效的矿山机械产品。
参考文献
[1] 王启广，叶平.现代设计理论.徐州：中国矿业大学出版社，2002.
[关键词]机械设计 矿山机械设计 方法
中图分类号：TM312 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0386-01
前言
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。
因此保证矿山机械质量和设计的实用效果是非常重要的。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。本文将就这些问题和大家进行探讨。
1.现代机械设计方法与传统方法的区别
传统机械设计方法的总体思路就是沿袭传统的设计经验，不能满足现在的很多生产需求。但是现代机械设计方法与传统方法相比就具有了很多优势。它是指在设计过程中充分利用现在的科学发明和技术，以及思想，例如绿色设计、智能设计、仿生学设计等，比传统方法更具有高效性、安全性和智能性。
2、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。
3、现代机械设计方法在矿山机械设计中的具体应用
3.1 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。
3.2 CAD技术
该技术又叫做计算机辅助技术，这种技术在现代机械设计方法中占据很重要的方面。随着社会的发展，互联网越来越来越普及，也逐渐运用到矿山机械行业。可以说，CAD技术的发展对于矿山机械来说是一个新的突破。矿山开采本身就是一个充满危险的工作，其环境多变，条件复杂，也可以说，CAD技术把矿山开采带进了智能化时代。计算机具有精确高、运行速度快等功能，人可以进行操作，这样就可以把人与机很好的结合起来。图纸是设计人员的导航。计算机可以帮助人们在任何情况下提高绘图质量和效率，可以把绘图人员从的繁重的工作中解放出来。因此，在机械设计中，可以把CAD技术充分运用，让矿山机械变成施工人员的好帮手，不仅在绘图、开采方面提高效率，也能充分利用科学技术和计算机技术，让机械随时感知到一些突发情况，进而提高施工人员的安全性。而且，矿山机械设计中，常见的通用典型零件种类较多，可以把这些部件都规范化管理，加载进CAD数据库，在这些零件发生故障的时候，系统能自动识别出来，也便于机械的维修。
3.3 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。
3.4 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。
3.5 绿色设计
现代机械设计思想中，绿色设计正在逐渐成为主流。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，还包括对生态环境的影响。一方面要减少废弃物的排放，另一方面，要减少噪声污染。矿山机械通常是大功率机械，发动机需要很大的动力，这就需要耗费大量的燃油，因此需要加强节能设计理念。我国是一个资源匮乏的国家，为了矿山机械的長期发展，节能设计很重要。设计师们应大胆创新与突破，把一些生态信息与科学技术融为一体，设计出耗能少、工作效率高、满足“人与自然和谐发展”原则的机械。
3.6 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。
4、结束语
现代机械设计方法有很多，在此不进行一一阐述。矿山机械设计在矿山开采方面的作用举足轻重，设计者们一定要与时俱进，充分利用现有的科学资源，让矿山机械更智能化、人性化、精密化。设计人员要建立新观念、学习新理论，增强社会责任感，设计出具有国际竞争力和更加高效的矿山机械产品。
参考文献
[1] 王启广，叶平.现代设计理论.徐州：中国矿业大学出版社，2002.