浅析我国机械设计技术发展情况和设计中的安全隐患

廖江潇 陈又静

近年来，随着机械制造工艺的进步，我国安全生产理念也在不断地发展，人们的安全生产观念普遍有所增强，对安全生产的认识也更加深入，因此设备和产品的安全与否成为了如今人们关注的重点。尤其是当下国家发展步入新常态时期，更要把安全提到前所未有的高度。本文介绍了我国机械设计技术的发展状况，对机械设计中可能存在的安全隐患进行了深入的剖析，并就如何避免机械设计中的安全隐患提出了一些探讨。

一、序言

目前，作为我国国民经济的主导产业，机械制造业仍然是我国经济增长的主要支撑;作为经济社会发展的重要依托，机械制造业是我国城镇就业的主要渠道和国际竞争力的集中体现。随着经济的发展，企业的数量不断增加，企业的规模不断的扩大，所使用到的机械设备也越来越多。但是，由于整体机械设计技术相对落后，导致设备和产品在设计阶段就存在安全隐患，进而在使用中引发生产安全事故。因此，研究出机械设计中存在的安全隐患，并在设计阶段从根本上消除安全隐患，不论是对于从业人员的生命财产安全考虑，抑或是从经济长远发展的角度考虑都是极其必要的。

二、机械设计技术发展现状

自人类踏入工业文明以来，机械制造业就成为了推动人类社会进步的最大动力。现如今，人类的生产生活更是离不开机械设备。长期以来，机械制造业在我国的经济发展中占据着主导地位，特别是近年来，在飞机、汽车等行业我国均取得了令人瞩目的成就，但整体来看，我国的机械制造业大部分依然没有在世界上取得领先地位。究其原因，还是因为作为机械制造发展前提和基础的机械设计技术与国外还存在较大差距。

（一）机械设计简述

机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将之转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程，一般来说是一个正向的，即从整体到局部细化。经过不断的发展，机械设计技术基本形成了常规机械设计技术和现代机械设计技术两种，但其基本流程类似。首先，应当形成设计构想和完善设计策略;其次，形成大體概念后再根据工况进行强度分析进而选定合适的材质;最后，根据要求确定整体结构设计方案，这就是机械设计的基本流程和内容。

（二）我国机械设计技术发展中的问题

改革开放以来，我国的经济飞速发展，但是我国的机械设计技术却并没有突破性的提高，这是因为，我国的机械设计技术的发展一直受到下面二者的影响和制约。1.产品结构影响机械设计技术的发展。在人口红利的带动下，我国的劳动密集型产业众多，且均以小型机械或低端制造业为主，影响了高精尖机械设计技术的研发。2.研究和投入的不足制约了机械设计技术的发展。我国企业一味追求短平快的盈利模式，导致资金和人才过多的流入了虚拟经济领域内，而技术的发展进步往往取决于研究和投入，研发动力的缺失严重拖慢了我国机械设计技术发展的步伐！

三、机械设计中的隐患分析

十九大以来，党和国家强调要将发展的着力点放在实体经济上，要建立国际竞争力不断增强、产品和服务的质量不断提高、产业结构持续优化、绿色低碳和节约高效的现代化经济体系。对实体经济的重视和产品的质量与安全被提到了前所未有的高度，下面笔者就机械设计中常见的问题与安全隐患进行分析。

（一）结构与材料隐患

机械设备的结构与材料是一台机械设备质量和安全的决定性因素。不同的结构设计和材料选择会导致加工难度和精度的不同。不合理的结构设计导致加工难度过大或精度要求过高往往使得产品本身存在致命缺陷，与建筑领域不同，比萨斜塔可以成为奇观，但若出现在机械设备上导致的将是无情的事故。而不合理的材料选择会导致机械设备的质量、性能、参数不达标。最可怕的是使用过程中，因为材料达不到强度极限而出现的机械伤害事故屡见不鲜。

（二）工艺设计隐患

在机械设计中，因为产品的不同，会采取不同的加工工艺。其中不少是具有较高风险性的，尤其是一些需要使用或会产生危险化学品的特殊加工工艺，例如电镀、电解等工艺在生产中往往会伴随可燃性气体的产生，若在工艺设计中没有设置妥善的防护手段，一旦电气设备出现短路极易引发火灾、爆炸事故。随着我国机械加工业向着重型化和复杂化发展，因为工艺设计本身的不安全性导致的事故频发。

（三）质量控制隐患

质量控制隐患一般出现在产品精加工的精度控制上，精度是产品质量最直接的体现，但更高的精度必然带来更高的成本。因此，在实际生产过程中为了节约成本，往往会出现在设计中降低精度要求的情况。特别是在一些大型轴、轴承等零件的加工上，由于本身质量和体积较大，因为加工精度的不足常出现连接过紧过度摩擦提前到达材料屈服极限使零件报废。又或者因为连接过松，出现污秽物进入设备内部引发故障。

（四）安全设计隐患

机械设备的安全设计，目标应当是能够为机械设备在运行中发现并排除隐患。其不仅包括了设备的报警、自动启停、自锁等主动安全部件，也包括了紧急状况时的被动防护措施。目前我国的机械制造行业中对于安全设计的考虑还有所欠缺，尤其是一些大型、重型机械设备和高自动化的大型生产流水线，常因为自检系统的不完善，再加上设备复杂、体积庞大导致人为点检时有疏漏而留下隐患。又因为各部件或各工区之间缺少联动的紧急制动装置，最终导致事故发生。另外，由于设备安装布置时的不合理引发的安全事故也很常见。

四、如何解决问题与隐患

（一）革新机械安全标准化

所谓机械安全标准化就是一套完善的由法律法规、安全标准以及评分细则三者所组成的体系。传统的机械安全标准化是在机械设计的各个阶段坚持“以人为本”的原则，利用多重防护的方法避免机械设备的不安全因素，本质的提高安全系数。随着经济的发展和市场的需求，机械安全标准化已经越发有了向制造和使用阶段扩展的趋势，这点在国际标准中更为明显。由于国际标准其全面性和先进性，近年来越来越多的国家采用国际标准作为其本国的机械安全标准，更进一步强化和巩固了其优势地位。因此不仅是为了提高我国机械行业的安全水平，更是为了抢夺技术竞争的制高点，革新机械安全标准化势在必行。

（二）发展智能化的设计技术

随着社会经济的发展，未来的机械设备必然是人、机械设备、操作环境互相协调三位一体的，而要达到这种状态就需要将现在的机械设备自动化发展到智能化的层面。与传统的自动化技术相比，智能化的机械设备不仅更健全可靠，更重要的是其具有更加丰富的功能、更加高效的运转性能和更少的损耗，可以显著的提高社会的整体生产力。

（三）充分利用信息化和大数据

当今的社会是一个信息化和大数据的时代，在信息化和大数据的加持下未来的机械设计会向模块化、并行化发展。个人的力量始终的渺小的，利用大数据进行模块化、并行化的设计方式不仅可以集思广益、提高设计效率、降低设计难度，同时也可以有效减少设计中的疏漏与隐患。另一方面在大数据的平台之下，现在已经出现了设计者与人工智能结合的设计系统，其不仅可以自动分析从而帮助设计者选择最优方案，还可以突破传统设计的固有模式探索更多的潜能。

五、结语

机械设计技术是推动国家制造业发展壮大的根本，是衡量一个国家技术实力的硬指标。毋庸置疑目前我国的机械设计技术与发达国家还有不小的差距，但我们发展的前景和动力十分诱人。正如习总书记在十九大报告中提出，中国制造向中国创造转变;中国速度向中国质量转变;制造大国向制造强国转变。在新时代和新形势下，我国的机械设计水平将跨出历史性的一步。（作者单位：1江苏省通州湾江海联动开发示范区应急管理局;2江苏大学安全工程专业）