芻議如何創新機械工程設計思維

摘 要：機械工程設計是一項需要較高專業知識水平的活動，同時對設計人員的細心和耐心也有很強的依賴性。但是伴隨著科學技術的發展和人們生活品味的逐漸提高，當今的機械設計在上述要求之外還要求設計人員有較強的創新思維。文章對如何提升這種創新思維展開討論，提出幾條具體的創新方法并對其進行評價。

關鍵詞：機械工程；設計思維；創新

自第三次工業革命以來，機械行業飛速發展，同時對其設計人員的要求也不斷提升。當前的機械設計需要創新思維，只有不斷創新才能進一步推動機械工程設計領域的變革和進步。而國內傳統的機械設計已經形成了一套機械化的模式，設計思想一直沒有大的改變，本文就對機械設計中的一些創新方法加以討論研究，分析如何在機械工程設計領域如何創新思維，拓寬思路，帶動機械設計的改革和進步。

1 設計人員本身創新思想的樹立

要想在原有的機械設計模式上有所創新，從事機械設計人員首先必須樹立起敢于創新的精神和思維。也就是說要改變傳統的設計套路，在設計的過程中應用更多現代化理念。創新，是一個企業甚至一個民族進步的原動力，缺乏創新精神的設計者只能在自己的工作領域里停滯不前。要成為一個優秀的設計者就必須在工作中時刻保持著創新思維，以自己獨特的角度和深度看待問題，在應用所學的專業知識把想法付諸行動，推動變革與創新。

機械設計的創新理念對設計者具有以下一些要求：

A.挑戰性，即需要勇于對一切的傳統理念進行挑戰，在常規之外尋找更加合適的機構和功能。這對于方案的改進以及創新有著極其重大的意義。

B.實用性，也就是在適應市場的同時在生產上還要有可操作性，即要切合實際情況，不能盲目進行幻想式的創新。

C.跳躍性，要求設計人員勇于跳出思維慣性，克服思維定勢，能夠在全新的技術領域里發現并學習有用部分，找到新的原理，從而給眼下的機械設計帶來創新。

2 樹立優化設計的思想

現代優化設計建立在數學規劃的基礎之上，依靠計算機等現代計算工具，通過分析相關約束條件，找到既定問題的最優解的設計方法。優化設計是在現代機械設計中一種先進的創新方法，以現代的數學最優理論和計算機技術為前提，通過設定函數由計算機計算得到最優或效率最高的設計方案，優化設計的理念符合現代機械設計發展的需求。

優化設計方面，我國在研究上也有了較大的進步，對一些先進優化程序的設計在業內影響很大，然而對其在應用方面還不能延伸到所有相關領域。在現代機械設計的創新中，優化設計是一個很重要的研究方向，這種設計方法建立在科學的基礎上，對設計者本身的專業素養要求較高，同時需要其擁有先進的創新理念，能夠在原有基礎上不斷挑戰新的高度，設計出在實用的同時可以引領時代發展的創新產品。

3 變型設計思想

所謂機械設計的變型設計，就是在以原產品為平臺進行二次開發，加強零件的規格標準化，部件通用化以及產品的系列化。進而滿足更多用戶的具體需求。

一般可以將功能、原理和結構相同，但尺寸和性能不同的產品設計叫做縱系列產品的設計變型；而把在基礎型產品的基礎上擴展功能的設計稱為橫系列產品的設計變型；另外，設計具有先進動力參數的不同類型產品我們稱之為跨系列產品的設計變型。所以，機械設計中的變型設計在確保產品的基本功能不變的同時，可以隨時根據用戶需求對參數進行改變調整，使得所設計的產品更加完善。

產品三維參數化的變型設計，就是變形設計中把拓撲尺寸約束以及工程約束的驅動作為設計基礎的設計方法之一。傳統參數化設計對部分特征驅動尺寸做出修改，使其他關聯尺寸得到相應調整，從而得到結構相同但尺寸不同的系列零件三維模型；三維參數化變型設計不僅包括這些，而且涵蓋了三維參數化模型驅動后與之相關聯的工程圖的視圖位置、比例、尺寸、注釋、B0M 表等相關信息的自動更新，生產制造的下游工裝夾具、工藝規程規劃、NC代碼等的參數化關聯設計，乃至整個產品生命周期的參數化設計。

機械設計是一門博大精深的學科，包含了很多方面，所以機械設計的方法也相應有很多種。作為這些設計方法中的一種，變型設計理念的先進性、科學性讓機械設計突破了以往的設計模式，走向了更加成熟、精確、理想的路線。

4 應用計算機技術進行機械設計

4.1 使用CAD軟件

作為信息時代成果之一的現代機械設計，其進步和發展與計算機技術密不可分，用計算機進行復雜的分析和計算能夠大大減少設計所需的必要時間，并幫助進行設計的改進和調整。由于計算機具有儲存量大，速度快以及處理信息能力強的特點，所以能夠在短時間內通過各種數據的分析找出最優解，這些是傳統的計算方式所無法代替的。因而可以說，在現代的機械設計中計算機技術的廣泛運用將是不可逆轉的趨勢。

盡管對需求和設計的可行性進行分析時計算機能夠完成的工作并不多，然而剩下的設計步驟幾乎都能夠通過計算機運算完成以節省大量的人力物力，包括畫圖，計算等等一些復雜的工作，如果能夠合理配合設計者自身的設計創新理念，就一定可以使得設計質量大幅度提高，而CAD軟件就是被出于這樣的目的而開發的。

現代機械化的設計以完全實現自動化作為其最終目標，但是要真正實現這一目標需要做到的事情還有很多，甚至當前的科技水平還需要有所不足。同時，由于機械設計的創新需要，目前的最佳設計方式是進行人機合作。在應用CAD軟件進行設計的時候，設計者的創新理念是主要的，處于主導地位，而計算機則是設計者在設計的過程中的一種工具，在從屬地位。所以，設計者必須在設計的過程中充分發揮其主觀能動性，通過對計算機的靈活操作實現人與計算機的完美結合。可以說，人的主觀能動性和創造力配合計算機的強大計算處理能力，才能設計出更加貼近當今機械設計需求的產品。

現代的機械設計里，應用計算機和CAD等軟件已經基本可以解決數據分析和計算上的障礙，上文中的優化設計和變型設計及就是最好的例子。

4.2 數據庫管理

現有的數據庫管理軟件種類很多，廣泛應用于商業領域或企事業單位管理部門。在機械設計領域，數據庫管理也十分重要，需要一個儲存量大、可以管理復雜數據的完善的數據庫管理系統，但當下大多數此類軟件還不能完全做到這一點。這就要求我們充分發揮創造性，根據自己的設計需要來建立數據庫，以便更好、更精確地分析數據，從而達到我們想要的設計效果。

設計者在機械設計過程中，經常需要查閱一些數據資料和文獻，從而得到所需數據、公式或理念。傳統方式是設計者花費大量時間和力氣自己去一一查找，十分耗費人力。但在計算機已經普及的今天，設計者完全可以省下這番功夫，只需事先把機械設計的相關資料都儲存進計算機系統，建立完善的數據庫，這時就可以利用計算機儲存量大、查找速度快的優勢，迅速分析查找并最終得到所需的資料。查找資料歷來都是龐大而復雜的工作，計算機的出現解決了這個問題，為機械設計者節約了很多時間，使他們可以把更多的時間投入到機械設計的創新當中去，從而促進了機械設計更快更好地發展。

5 結束語

現代的機械設計需要創新，所以設計人員必須具備全新的創新理念，充分發揮其主觀能動性的同時，能夠熟練操作現代設備進行分析處理，以設計出質量更高，更能滿足用戶需求的機械設備，這同時也是機械設計的發展的一貫要求和準則。

參考文獻

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