矿山机械的仿生设计

摘要：

在矿山机械使用过程中需要有极其的灵活性，采用仿生设计能满足矿山机械设计的需要，本文就矿山机械的仿生设计进行阐述。

【关键词】矿山机械 仿生设计 探讨

前言

仿生设计在机械、汽车、农业等都有广泛的应用，通过仿生设计能提高设备的工作效率和工作的灵活性，矿山机械采用仿生设计能在一定程度上提高机械设备的运行效率。

1.产品机械仿生设计的理念与内容

机械仿生设计是指工程师在利用现有工程技术的前提下，运用发散性思维，结合仿生设计的理念和方式，设计出创新性的机械产品与结构材料的过程。这和以往的机械设计方法一样，都是基于机械设计的基本理论和方法，但是其又具有独特的创新性，是一种新型设计方法。

2.煤矿机械制造的趋势分析

煤矿机械制造技术正由传统的制造技术向先进制造技术发展。先进制造技术涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造到售后服务等周期的全过程，并将它们结合成一个有机的整体，特别强调机械技术、自动化技术、信息技术、传感技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产环节及售后服务等方面的应用。

2.1合作化。由于市场竞争越来越激烈，通信和网络技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展，产品设计、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。

2.2使用灵活化。矿山机械设备的灵活化是指机械设备的适应性强，一台机械设备可以适应多种复杂的地质条件和矿井生产条件。如能够实现矿山机械设备的灵活化，则赋存条件较差的煤矿的生产能力也将被极大挖掘，从而提高整个煤炭行业的生产能力。

2.3虚拟化。虚拟技术是通过计算机仿真软件来模拟煤矿生产的真实系统，以保证产品设计和工艺的适用性、可操作性，发现设计、生产中的缺陷，检验产品在生产实际中的可加工性、加工方法和工艺的合理性，以达到优化产品的制造工艺、保证产品质量和降低成本的目的。

2.4功能综合化。这里的综合化是指机械设备功能的综合化，即实现一台设备多项功能的综合。如煤电钻功能与凿岩机械功能的综合、单体液压支柱与顶梁功能的综合等。

2.5设备的国产化。煤矿机械经过几十年的发展，取得了相当大的成绩，常用设备基本实现了现代化。但是一个高技术、大能力、高精度、适用性强的设备仍不能完全实现国产化，从而对我国煤矿机械的发展产生制约。

3.矿山机械设计中仿生设计的应用

工业设计可以同时服务于技术、经济和艺术等行业，工业设计不仅追求形态完美，而且兼具实用性和功能性。 本文从以下三方面论述工业设计中仿生设计的应用。

3.1形态的仿生

形态仿生设计是人类对自然生物体的整体形态或部分特征进行的模仿、变形、抽象等，再结合自己的理解和语言进行造型的设计方法。自然界是一座具有丰富优秀设计的资源宝库，是现代设计师获取设计灵感提炼设计形态的重要来源。现代文明的快速发展使越来越多的人追求本真的原态生活方式，因此形态仿生设计的设计方式逐渐被人认可并引起重视。形态仿生设计不仅丰富了现代设计的形式语言，也使当今的社会生活更加情趣化、生态化，增加了人类亲近自然了解自然的机会。形态仿生设计从再现自然事物逼真的程度和特征来看，主要分为具象形态仿生和抽象形态仿生。

具象形态的仿生：具象形态仿生设计是较为逼真的再现自然事物的形态，因此具有情趣性、有机性、自然性、生态性等特征，易于被人接受。抽象形态的仿生：抽象形态的仿生设计主要是从自然事物中提炼物体的内在本质属性。因为没有具体客观描绘事物的特征，因此这类设计通常借助于某些象征意义来引导使用者的心里暗示和联想。抽象形态的仿生设计需要使用者有一定的生活经验积累。抽象形态的仿生设计将带有自然美感的元素特征与人类对生活的感受和理解相融合，显示出一种含蓄的美感和艺术魅力。经过抽象仿生的自然形态使人不会很直白的观察出设计物品的具体仿生对象，同时经过联想和想想又能感觉到仿生对象的存在，给人无限的心里延展空间。

3.2功能的仿生

功能仿生设计是通过研究分析自然生物本身的功能和构造之后结合生物形态进行的综合设计方法。功能仿生设计的灵感来自于自然生物的本质功能，并对这些功能进行加工提炼，用于改进现有产品的功能或创造具有新功能的产品。功能仿生设计的产品通常具有技术上的优越性，能够更大限度的满足人类对使用产品的功能需求。

若想在工业设计中完美地实现仿生设计，科学家和工业设计是要明确自身的职责所在， 科学家将生物的各部分功能结构分析形成系统的理论，然后工业设计师借鉴科学家的理论研究，结合人类的需求与消费市场的变动， 实现最佳的人机关系。 首先，科学家具有较为完整的知识结构，但是并不明白如何将知识转化为产品并投放市场， 而工业设计师能准确地把握仿生和市场之间的微妙关系，创造出更多更具实用性的产品；其次，通过工业设计师提出的设计思想以及对自然界生物的观察和分析，有可能科学家还没有发现某个方面的仿生， 但设计师希望通过仿生完成某件产品， 科学家可以帮助设计师选择最优的仿生方向，两者共同努力，实现更有市场价值的产品。

3.3结构和材料的仿生

设计师除了对生物的外形和功能等进行仿生，很多自然界的事物结构也让人叹为观止，例如，小小的蜜蜂创造出的蜂巢的菱形结构与科学家计算的角度完全吻合， 这样的结构不仅内部空间大，而且材料质量轻，同时可以隔离噪声。 学习和仿效大自然中的各种优良结构已经成为新技术革命的发展方向， 而且仿生学可以渗透到自然界的方方面面，无孔不入，甚至有的科学家大胆猜测，在他们研究大脑结构和工作原理的基础上，人类可以仿照大脑细胞。翻译。接收到的外界信息的过程，制作生成仿生器官，不仅解决了器官移植捐献源的难题，而且副作用小。 计算机称为。电脑。，就是因为他的生物智能性和机器科学性，将模拟的人脑工作历程运用到计算机上， 可以实现功能更加完备的生物计算机。

4.结束语

在矿山机械设计的过程中通过采用工程仿生、形态仿生进行设计，能大大提高矿山机械的综合性能，为矿山的快速开采奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]赵子夫，唐利.论工业设计及工业设计教育[J].甘肃大学学报.2012.

[2]刘岩.我国煤矿机械发展现状及发展趋势[J]价值工程.2013.

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