機械科技論文作品(2)
機械科技論文作品篇二
科技館展品展項機械
摘 要：主要介紹機械可靠的發(fā)展概況及科技館展品展項的特點與現(xiàn)狀，并以科技館展品展項機械結(jié)構(gòu)為研究對象進行了可靠性設(shè)計。在設(shè)計過程中，主要從機械結(jié)構(gòu)零部件標準化、耐環(huán)境設(shè)計、承受破壞性操作設(shè)計和預(yù)防故障設(shè)計四個方面對展品機械結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計進行探討。
關(guān)鍵詞：科技館;展品展項機械結(jié)構(gòu);可靠性設(shè)計
1 機械可靠性設(shè)計的發(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，引起了對可靠性問題的高度重視。
對可靠性的系統(tǒng)研究是從1952年開始的。當時，美國國防部成立了著名的電子設(shè)備可靠性顧問團(AGREE)，并于1957年6月4日發(fā)表了第一個報告。這個報告的內(nèi)容為可靠性工程學(xué)科奠定了理論基礎(chǔ)。
60年代以來，可靠性工程技術(shù)逐步地在各個工業(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，機械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計與研究起步較晚。雖然過內(nèi)外都投入了研究力量，取得了一定的進展，但終因機械產(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，機械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計在工程實際中應(yīng)用的并不如電子產(chǎn)品成熟。
而科技館的展品展項由于大多是非標設(shè)備，在全國范圍內(nèi)專業(yè)從事展品展項可靠性設(shè)計的研究人員幾乎沒有。
2 科技館展品展項的特點與現(xiàn)狀
科技館展品展項涉及到科技、文化、歷史、天文、地理、生物、醫(yī)學(xué)、航天航空等各個領(lǐng)域。隨著科技館建設(shè)高潮的到來，越來越多的高層技術(shù)人才參與到科技館展品展項的設(shè)計中來，高端的人才也帶來了高端的技術(shù)，這樣就使科技館展品展項技術(shù)含量越來越高，功能越來越強，系統(tǒng)越來越復(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，科技館展品展項的故障隨著結(jié)構(gòu)的復(fù)雜會越來越多。
科技館的展品展項項不同于一般的儀器設(shè)備。一般的儀器設(shè)備由受過培訓(xùn)的專業(yè)人士操作，有嚴格的操作程序，而科普展品大多鼓勵觀眾動手參與，在操作、觀察、思維的過程中學(xué)習到科學(xué)知識，滿足廣大觀眾的求知欲。很多觀眾除了正常的操作外，對不理解的地方還要探其究竟。比如對設(shè)計人員千方百計隱藏起來的各種發(fā)射、接收裝置、導(dǎo)線、傳感器、傳動部分都要設(shè)法找出來。另外，科技館要接待很多學(xué)生團體觀眾，每次都有成百上千人，每件展品都圍著很多人，你爭我搶急于操作，以上的情況勢必對展品造成嚴重的破壞。
在展品維護方面，各科技館每年都要投入大量資金和人力，維護人員往往顧此失彼，忙的團團裝，今天修好了，沒幾天又被破壞。許多零部件由于各種原因不能采買或加工到位，一件數(shù)萬乃至數(shù)十萬的展品就會癱瘓。
總之，如何提高展品展項的可靠性、延長展品展項的使用壽命，已成為現(xiàn)代科技館的首要問題。要解決這一問題，就要從根源上展品展項可靠性設(shè)計中入手，而展品展項機械結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計又是重中之重。
3 當前科技館展品展項機械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計所存在的問題
目前展品展項設(shè)計工作大都由制作廠家來完成，雖然全國范圍內(nèi)展品展項廠家已有許多家，但無論是從規(guī)模還是從設(shè)計能力上看都遠遠落后于其他行業(yè)。而就機械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計上主要存在以下問題：
3.1 沒有詳盡的規(guī)范的設(shè)計標準
科技館展品展項都是非標設(shè)備，展品展項的機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計大都沒有現(xiàn)成的技術(shù)標準作為參考，大部分的機械結(jié)構(gòu)都是憑設(shè)計師的經(jīng)驗進行設(shè)計的。在整個設(shè)計制作的過程中不可能進行疲勞性試驗和破壞性試驗，這就造成展品展項機械結(jié)構(gòu)的可靠性大大降低。
3.2 展品展項機械結(jié)構(gòu)設(shè)計審核機制尚未完善
由于每個館在選擇展品展項時都會選擇其他館沒有或具有創(chuàng)新性的展品展項，這就確定了展品展項的“唯一性”，許多展品展項在設(shè)計過程中都是“一次成型”，機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計人員設(shè)計出來的圖紙根本沒有專業(yè)機構(gòu)進行審核和考量，就進行生產(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
現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，使得許多高新技術(shù)可以被應(yīng)用于展品機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計中。高新技術(shù)應(yīng)用于展品設(shè)計中，以其高科技、新穎、獨特的特點，越來越受到設(shè)計者的青睞。然而，對于機械結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計，并不是新技術(shù)就能夠更好的完成其使用功能。例如，我館模擬駕駛展項的方向盤與轉(zhuǎn)向機構(gòu)的連接件在設(shè)計過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程中會很舒適，但由于操作者用力過猛會造成彈簧斷裂，最后還是不得不更換為老式的萬向節(jié)進行連接。
4 展品展項機械結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計
為了更好的保證展品展項的完好率，提高展品展項機械結(jié)構(gòu)的可靠性，應(yīng)該做好以下幾點：
4.1 展品展項機械結(jié)構(gòu)零部件的標準化
展品展項機械零部件的標準化是科普工作發(fā)展的客觀需要，科普展品機械零部件采用國家標準化生產(chǎn)的零部件的目的，就是使展品機械結(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方便的購買與修復(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大都是需要觀眾互動的，在觀眾操作過程中，機械結(jié)構(gòu)部分是最容易磨損損壞的。因此，機械零部件要盡量選用國家標準件，使相同部位的零件可以互換，在市場上又方便購買。若采用非標件，一旦損壞再加工將非常困難，有時可能要數(shù)倍至數(shù)十倍的資金，甚至沒有工廠愿意單件加工。所以，一部耗資數(shù)萬元的展品，很可能會因某個零件的損壞而長期束之高閣。
實施展品機械結(jié)構(gòu)零部件標準化，一定要從展品的最初設(shè)計開始，標準化要求要與展品的功能設(shè)計一樣重要，應(yīng)該把標準化作為科技館展品展項機械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計的重要基礎(chǔ)，由專人負責審核。尤其是要審核設(shè)計方案，并在展品制作過程中認真審查，把不確定的因素或有問題的地方在設(shè)計、生產(chǎn)中找出來，及時糾正，避免出現(xiàn)后患。
4.2 機械結(jié)構(gòu)耐環(huán)境設(shè)計
科技館的環(huán)境特點： 1)展品展項工作時間長，一般要連續(xù)工作八小時以上;
2)溫差大，由于東北的地域特點，我館夏冬兩季溫差能達到十度以上;
3)干擾大，展品展項的性能各不相同，有些大功率用電展品，會對電網(wǎng)造成較強干擾;
4)濕度較大，科技館涉水展品較多，加大了周邊的空氣濕度，對一些機械結(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，如在設(shè)計機械結(jié)構(gòu)過程中不考慮這些特點，機械結(jié)構(gòu)在長期工作后造成的損失很可能是致命的。雖然機械結(jié)構(gòu)相比電子設(shè)備對環(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)展品的動力傳動裝置，橡膠傳送帶由于溫差過大，夏天能夠正常使用，但到了冬天供暖期之前就會出現(xiàn)松動現(xiàn)象，如果考慮到溫差對展品的影響，采用金屬鏈條就不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，會大大的提高展品的可靠性。
4.3 承受破壞性操作設(shè)計
科技館展品展項的動手操作部分及其傳動部分最容易損壞，比如機械搖把、轉(zhuǎn)盤、傳動部分等，凡是觀眾能夠動手以及能觸摸到的地方，都可能是破壞性操作的對象。對展品做承受破壞性操作設(shè)計，要采用超常規(guī)設(shè)計思維方法，對每一件展品的相關(guān)部位進行分析，在全方位故障影響以及危害性分析的基礎(chǔ)上，有針對性的找出最容易發(fā)生故障的部位，分析主要零部件的強度分布和應(yīng)力分布，在設(shè)計時采取相應(yīng)措施。如采取結(jié)構(gòu)簡單可靠的機械結(jié)構(gòu)、用高強度的零部件代替強度較低的、在不影響操作的情況下適當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
科技館的展品展項長期處于高強度的運行狀態(tài)，這樣就對機械結(jié)構(gòu)在預(yù)防故障設(shè)計方面提出了很高的要求。機械結(jié)構(gòu)零件加工應(yīng)嚴格按照設(shè)計標準進行，還要注意材料的選取是否正確，關(guān)鍵的加工工藝要及時檢查，這些都是在展品設(shè)計過程中應(yīng)該考慮的問題。由于每個展品的機械結(jié)構(gòu)都不相同，沒有固定的模式可循，在頻繁使用中，怎樣保證質(zhì)量、延長使用壽命，就成為展品展項可靠性設(shè)計的難點和要點。有些看起來小故障，如操作部分易受沖擊、磨損，并且在破壞性操作中易松動、脫落、斷裂、固緊件松弛等，若不能及時修復(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，要求展品展項的設(shè)計人員在設(shè)計過程中精益求精，在審核中嚴格認真。
展品展項機械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計，是確保展品展項安全有效運行的重要基礎(chǔ)，是更好地發(fā)揮科技館社會功能的重要組成部分，是未雨綢繆、防范未然的基本工作。將機械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計與嚴格的質(zhì)量監(jiān)督結(jié)合起來，可以使廠家生產(chǎn)出的展品展項提高質(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：
[1]劉善維，機械零件的可靠性設(shè)計，北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，1993.
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