試論現代機械設計的有效措施

摘要：伴隨著社會的發展，在具體的社會學領域，設計方法已經成為了一個最新的技術領域，具有廣泛的應用性和光明的應用前景，為了實現機械設計的進步，機械設計一定要密切的結合現代最先進的科學技術。基于此，本文對現代機械設計的有效措施進行了探討。

關鍵詞：現代機械設計 有效措施

按照具體的使用要求，分析、計算、構思機械的結構、原理、運動、能量和力的傳遞、零件的形狀、大小、潤滑等不同的方面，并最終予以制作的全過程，這就是機械設計。伴隨著“現代設計方法是對應于傳統設計方法”的提出，現代機械設計以一個較大的范疇和概念出現，在這個范疇和概念的下方，有現代磨具和現代設計等不同的方面。

1 機械設計的傳統方法

在傳統設計機械工程的過程中，通常的做法是按照目標和任務，制定一個方案，甚或制造出具體的樣機，而后予以考核評定，在考核評定的基礎之上，進行修改，形成第二方案；這一過程的循環反復一直等到滿意。可以說，這樣的設計方法，耗時太長、成本太高，而且評價方法過于主觀。如下6點是機械設計傳統的六個過程：

①需求調查，這個調查是建立在市場的基礎之上的。

②總結歸納設計相關的問題。

③綜合分析相關的工程設計中的問題。

④分析問題，優化方案。

⑤評修方案改。

⑥圖樣繪制，文件撰寫。

如下人員和工作是上面描述的設計過程中必然涉及的方面：設計的可靠性、設計的科學性、設計的理論、設計的模型試驗、設計工程的價值、未來在市場層面的預測、思維方法的科學化、設計中引進類比、分析和測試，對設計進行信息化的管理等等。因為受制于設計觀念、技術方法和設備條件的限制，傳統的機械設計中，驗算是非常粗略的，設計的完成還借助于大量的靜止化和簡化假設，這樣設計的精確性就難以達到；在設計的過程中，較多地依賴了經驗和靈感，設計思維也是被動的，這也就是說設計的高效、準確和合理是不能夠達到的。

2 現代設計機械的方法

2.1 現代設計技術的主要特征

①智能。“分析—分解—綜合”這一個過程，對于復雜的大型機械設計來說，是一個必須一一要做的具體的過程，這個過程中，有很多的職能和創造思維活動需要做。

②經濟。中國市場化的程度越來越高，激烈的市場競爭，用戶的期冀，這些都對產品在經濟適用角度提出了更高的要求。

③并行。后續問題，需要得到提前地考慮，盡可能的將庫存、廢品

壓縮做到最小，力爭實現DFA、DFM，對于經濟性來說，這些也是保證。

④集成。即樹立人—機一體化、機—電一體化、硬件—軟件一體化觀念，綜合多方面測試分析數據指導、評價設計，融合了諸多的科學技術和科學成果，尤其是CAD技術的使用。

⑤精確。伴隨著越來越復雜的機械工程，伴隨著綜合性越來越強的機械工程，精確成了必然的要求，精確的實現、精確度的提高，在現代的科學技術背景之下，也有更好的提升。

⑥動態。動態的體現不僅在于設計對象，也設計到了合作協調設

計組織這個層面上，比如連接各個設計系統、集成不同的設計數據等等。

2.2 現代機械設計的具體分類

對于機械設計，進行具體的分類，應該符合一定的分類原理。劃分如果出發于應用成熟度，現代設計就可以被分作兩種具體的類型:

①處于應用普及過程中的比較成熟的現代機械設計方法:CAD(中文名字為：計算機輔助設計)、光機電一體化或者說是機電一體化的設計方法、最優化的機械設計方法、有限元的機械設計方法等等。

②內容處于正發展過程中，仍然屬于比較新穎的類型的機械設計，具體包括了:智能、生命周期、創新、并行、穩健、虛擬等不同的類型，具體內容可以參看圖1。

圖1對現代設計方法，進行的一級分類

另外，在具體的工程領域，可以將現代具體的設計方法劃分為材料設計、模具設計、機械設計等等不同的類型。

按照涵蓋的具體范圍的不同，還可以將現代設計劃分為廣義和狹義兩種。廣義的設計針對的是實體化對象的整個過程，狹義設計針對的是圖樣完成的設計，計算機繪圖也是涵括在狹義設計之中的。

2.3 現代機械設計遵循的基本規律

改進原有設計或者開始設計的時候，設計人員需要遵循一些已經被確定的基本規律，這些理性的、確定的規律有助于設計工作更加的科學、規范。在現代機械設計中，基本規律包括了如下四個基本的步驟：

①邏輯關系的確定。

②物理關系的確定。

③結構關系的確定。

④總體層面設計的最終確定。

具體講，這四個步驟，每一個又具體包含了七個對應的過程：

①特性化機械基礎。

②需要計算的數據要進一步的確定。

③收集起來的數據要能夠科學的使用。

④數據處理需要遵循的基本原則也要得到遵守。

⑤使用到的數學方法也要明確化。

⑥優化。

⑦具體化最終的計算結果。

2.4 設計優化

選定一個或者幾個設計目標，確定設計變量與目標之間具有什么樣的函數關系，列出函數式，找到與設計對應的約束條件，求取對應數學模型的最優解。舉一個簡單的例子，一容器為圓柱形，如果這個容器的表面積是確定的，那么怎么樣制作這個容器，才能最節省原料呢？可以將數學函數列為:f(x)=πx12+2πx1x2，V=πx12x2=C，x1，x2>0。

在這個函數式子中，C表示的是容積常數，x1，x2表示容器本身的半徑以及容器的高度。經過計算，可以發現，在x1=2x2的情況下，能夠實現用料最省的目的，對應到具體的設計方案，V=C這一目標的滿足，有無數對應的設計方案。

3 結論

總而言之，研究現代機械設計必須要密切聯系結合電子計算機、數學、力學、工程實踐理論等不同的方面，這樣發展前景才會更加的具有前瞻性，只有保持較高的創新意識，掌握現代工作的運用技術，明確理解現代的高水平科學技術，工業企業才能夠在競爭和發展的過程中，獲取一個非常優良的技術環境。

參考文獻:

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