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城镇燃气管网优化设计系统开发及其应用

作者：张巍 张雨馨

来源：《装饰装修天地》2016年第13期

摘要：随着燃气事业的不断发展，越来越多的城市已开始发展和使用上了管道燃气，本文探讨了一些常见的现代设计方法，然后对机械创新设计原则，以及机械创新设计技术进行了研究。

关键词：机械;现代设计方法;创新设计 前 ;言

现代设计方法是一种需要不断进行创造的活动，是多种设计技术和设计方法的交叉应用，现代设计方法比传统的设计方法更统一，能够大大提高工作效率，提高产品质量。随着科学技术的发展，人们对产品功能的要求日益增多，更新速度加快，在原有设计基础上进行创新研究越来越重要。

一、城市燃气管网运行现状

1.对地下管网缺乏规范管理增加了不安全因素

近年来，随着城市规模的不断扩张和旧城区的改造，给燃气管道敷设带来了便利条件，给发展燃气管道用户提供了新的机遇。与此同时，由于城市管理的条块分割，对地下管线缺乏规范管理，少数建设单位忽视安全不按规范施工，一些市民安全意识淡薄，特别是外来打工的群租户缺乏正确使用管道燃气常识，这些都会给城市燃气管网运行增加很多安全隐患，这些隐患时时刻刻威胁着城市燃气管网的安全运行。 2.燃气管网和设施上存在许多违章建筑

燃气管网和设施上的违章建筑是燃气管网运行的严重安全隐患，目前国内各城市中不在少数，造成的原因是多方面的，有历史的原因：如相关的城市管理法规不健全，过去城区地下管线施工没有完全纳入建设规划监管的范围，导致地下管线资料不全;有经济利益驱动的原因，有的单位为了小集体的利益，在未办理规划手续的情况下，擅自在燃气管道上及调压设施旁乱搭门面房，也有的单位和个人为扩大占地面积，私自在调压箱安全距离的空地内搭建扩建各种违章建筑。这些违章建筑，有的占压在燃气管线上，有的将燃气调压设施封闭在违章建筑内，导致燃气抢修维修人员无法进行正常的维护保养工作。有的违章建筑内住人，有的违章建筑内开饭店、开茶楼，有的违章建筑内做厨房，一旦燃气管道被损坏，造成燃气大量泄漏，极有可能造成严重的安全事故。 二、现代设计方法

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1.计算机辅助设计

计算机辅助设计简称CAD，利用计算机运算速度快、存储量大、运算准确、逻辑判断功能强等优点，通过人机交互进行信息的处理，完成设计工作。主要有以下特点：

1.1由于可以存储大量的设计信息和设计经验，可以帮助缺乏设计经验的新手顺利完成工作。

1.2计算机辅助设计与计算机辅助制造（CAM）、计算机自动化管理结合起来形成计算机集成制造系统，进行产品设计、市场预测、生产计划、制造和销售等一系列工作，以企业的最高效益为目标，综合对人力、物力和时间各种资源进行最有效的利用。

1.3还可以大大提高设计的效率，加快产品的更新速度，缩短设计周期，增强市场竞争力。

1.4设计人员不仅能在很短时间里给出多种设计方案，分析比较后获得最佳设计方案;还可以从繁重的重复性工作中得到解脱，有更多的时间和精力进行创造性工作。 2.模块化设计

模块化设计就是在对一定范围内的不同规格产品或相同功能不同性能的产品进行分析后，划分并设计出一系列的功能模块，然后通过对模块进行组合就可以组成不同产品来满足市场需求。其目的主要是以尽可能少的模块种类和数量构成尽可能多规格的产品。模块化设计不仅有利于产品的更新换代，还有利于提高产品的质量，降低成本，加快新产品的开发速度。 3.并行设计

并行设计工程又叫同步工程或集成工程，主要并行的设计产品以及各种制造和支持过程的系统化方法。机械产品的设计采用串行设计的缺点主要在于在产品设计过程中，必须要等到上一环节结束后才能进行后一环节，设计不仅改动量大，而且产品的开发周期长，成本高。采用并行设计的核心在于要打破内部各个单元界限，建立以人际关系为基础的协同工作模式，进一步提高产品质量、缩短产品上市时间等。 4.机械系统设计

机械系统设计就是一种利用系统的观点进行产品的一系列设计的方法。设计过程包括计划、外部系统设计、内部系统设计以及制造销售阶段。

传统设计注重内部系统设计，其重点主要在于改善零件或一些子系统的特性，但是很少考虑对于个零件之间或内部与外部之间的相互影响。而系统设计要根据系统原则，综合研究内部

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外部和各个子系统之间的相互关系，协调各子系统之间的相互作用，使整个系统的功能表现为最佳状态。 5.机械优化设计

优化设计是把设计的实际工程问题的物理模型转化为相应的数学模型，然后运用最优化设计理论，选择合适的优化方法，借助计算机进行求解，从而得到最佳设计方法。近年来，优化设计常结合一些其他方法，形成新的优化设计方法。如和模糊化设计结合，形成模糊优化设计;和可靠性设计结合起来形成可靠性优化设计。

除此之外，还有可靠性设计、机械动态设计、疲劳设计、反求工程、摩擦学设计以及创造性设计等。随着科学技术的飞速发展，现代设计方法也在不断改善。 三、现代设计方法创新研究 1.创新设计原则 1.1生态效益最好原则

要在设计过程中尽量选择污染较低的材料，避免使用有毒有害以及有辐射的材料。这是由于在产品制造和使用过程中，都要求产品对周围环境要满足“零污染”原则。 1.2安全可靠性原则

机械产品品质的保证要通过产品的安全可靠性来体现，产品在强度、刚度、稳定性、以及耐磨性均要满足设计要求，对于一些重型机械，要保证有一定的自锁和保险装置，确保操作人员的人身安全。

1.3经济效益最好原则

经济最佳性要从设计以及制造两方面考虑，设计上要选用正确的材料，保证合理的原理方案;制造上要保证零件的加工工艺和装配工艺。设计的产品不仅要满足客户的功能要求，还要保证成本低廉。 2.机械创新设计技术

机械创新设计是指充分发挥设计者的创造性思维，利用人类已有的科学技术成果，设计出具有新颖性、实用性以及创造性的机械装置。机械创新设计技术和机械系统设计、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计、有限元设计等构成现代设计方法学库，吸收了邻近学科有利的设计思想与设计方法，是有待开发的一门新的设计技术方法。