关于一次性机械设计理念及实践探讨

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　　摘 要：进入21世纪以来，社会经济迅猛发展，我国的科学技术也随之得到了完善应用。一次性机械是相对于常规机械而言的设备，它能够在一些特殊领域进行应用。与传统的机械相比，一次性机械特点鲜明，重量轻，体积小，使用周期仅有一次，不会出现疲劳作业的情况。但是，由于该理论提出的时间尚短，再加上技术手段的限制，使得一次性机械设计还存在很多不足，无法发挥它的优势作用。针对这样的现象，本文就结合我国一次性机械设计的实际情况，谈谈它的设计理念，并结合根据实践完善工作，从而提高一次性机械设备的使用效率。
　　关键词：一次性机械；设计理念；实践方法；科学性
　　现如今，科学技术飞速发展，一次性机械作为最具先进特征的设备，通常应用于寿命较短的设备之中，其优势在于材质轻、体系小、运转速度快，在实际运行中不会产生磨损现象，能够保证高效运转。不过，目前我国关于一次性机械的设计理念还不够完善，设计者过多的考虑机械的强度，没有做好实践探索，它的工作效率受到了严重的限制。为了有效解决这一问题，做好设计工作，我们一定要深入探讨一次性机械的设计理念，分析对其进行有效设计的方法，并结合根据实践进行探讨。
　　一、一次性机械设计理念的相关概述
　　一次性机械设计在国内各设计环节运用的较为多样，我国某厂要求研发某型号的火箭电动舵机减速设备，限定的输出力矩不能小于44N，堵转输出力矩则不低于78N，且减速器的体积要保持在75mm×70mm×50mm左右。
　　在经过多次实践研究后发现，采用传统的常规机械设计办法，无法保证设计方案与实际要求相符合，其机械效率就很难发挥功效。一次性机械设计不同于常规的设计理念，我国可以借鉴国外的先进经验，考虑功率的数据，设计出实验机械，然后对其进行全面的检测，一旦检测结果与实际需要具有较大的偏差，要即刻予以修改完善，在各数据指标符合规定要求后，才能进行生产使用。在以往的一次性机械设计中，人们过于注重设备的使用寿命，使设计工作存在一些不足，甚至会导致机械失效现象。对此，相关设计人员一定要做好创新工作，革新设计理念，创新设计方法，提高设备的使用性能。
　　一次性机械设计存在自身的突出特点。一是，它的使用时限只有一次，不能循环使用。但是这也就使得在机械设计中不用考虑机械的疲劳运转问题，只要保证设备能够一次性完成任务，就算合格产品；二是，由于机械在运转中存在失效问题，故障现象时有发生。因此，一次性机械设计人员一定要充分考虑设备的传递动力性能，做好优化设计工作，保证它能够承担较大的负荷能力，提高其运转的稳定性；三是，目前我国一次性机械设计仍处于初始探究阶段，虽然在设计中不用考虑它的反复多次使用，也不用担心磨损。然而，一次性机械具有强大的静力破坏水平，只有确保静应力高于强度，才能达到节约成本的目的。
　　二、一次性机械设计实践研究
　　一次性机械设计理念在完善应用的同时，还要做好实践工作，保证它在实际应用中能够发挥功效。
　　1.火箭用舵机关键零件的强度设计
　　航行方向控制的主要设备就是电动舵机的电动机驱动机械，由于火箭使用的是电动舵机的航向控制策略，它会伴随火箭的发射实现自毁。不过，由于空间结构具有限制性特征，在设计实践过程中要采用小体积高速直流伺服电动机驱动，再配以大减速比的减速装置以输出大转矩低速角位移运动的技术方案。
　　第一，传动方案设计和总体体系。对电动舵机结构进行设计，一定要保证其理念符合一次性设计的原理，保证结构的简单化和稳定性，提升它的传动水准与强度能力，使方案的设计更加科学完善。
　　第二，锥齿轮的设计。齿轮材料分别为：小锥齿轮选用45钢，调质处理；大锥齿轮选用45钢，正火处理。造成齿轮失效的因素主要是齿面疲劳点蚀和齿根疲劳折断。想要有效做出控制，就不能利用传统的设计方式进行作业。在相同载荷下采用静强度计算相对于常规的齿面接触疲劳强度或齿根弯曲疲劳强度校核设计方法可使模数减小至40%左右。
　　第三，柔轮的设计。柔轮的设计具有复杂的结构，材质要选择40CrNiMoA的材料，硬度控制在32到36HRC之间。按齿面耐磨计算柔轮模数为0.3毫米左右。普通齿轮传动一般只有1一2对齿参与啮合，而谐波齿轮同时参与啮合的齿对数很多，可达到总齿数的30%以上。这样载荷作用点便只有一种情况即作用于轮齿的齿顶并且力应由啮合齿均分。
　　2.火箭用舵机性能测试
　　对火箭用舵机的性能进行设计，就要首先做好实验测量，测试所设计产品的最大荷载率。具体而言，要将火箭用舵机系统安装在测试台之上，确定机械和电气的零位，利用直流电机控制器保证运转的平稳性，并计算得出它的负载转矩。然后将舵机系统回复到零位，反向再加载直至旋转角达到60度，使其完成第二次的加载运转。以此类推，还要记录清楚加载的次数、单次旋转角度、减速器转速等数据。一旦发现噪声过大或电动机有烧坏的趋势，要即刻停止试验。综上所述，本试验采用的失效标准并不是专门针对谐波减速器的， 在提到的失效形式中，一般只有刺耳噪声是由于柔轮齿磨损造成的。做好一次性机械设计的实践研究，就显得极其重要。
　　三、结语
　　总而言之，一次性机械设计随着社会科学技术的发展得到了广泛的应用，它与传统的机械设计相比，设计理念、方法都较为新颖，使用的条件也更加科学。为了突出它的一次性特点，发挥机械的优势作用，我国设计理念一定要不断完善，明确它的优势作用。在实践过程中，根据它不怕磨损的特点，能够有效避免失效现象。与此同时，根据对比电动舵机减速装置的设计，能够得出做好一次性机械设计的有效对策，突出设计的先进性，保证我国相关技术的飞速发展。
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