現代機械設計方法探析

陳耀威

摘 要：社會大生產離不開加工制造，精良嚴謹的加工制造代表一個社會生產能力發展的水平，當前，隨著我國市場經濟不斷發展，各類生產活動不斷增加，生產企業單位越來越多，從事各類生產制造加工，要想在激烈的市場競爭中贏得份額，則需要不斷提升生產能力，這樣，才能在有限的時間段生產出更多的產品，提高經濟效益。產品種類、產品數量是一個生產單位生產能力的象征，這就要求在生產活動中，需要不斷提高生產力，利用現代化的生產器械和生產設備進行批量生產加工，確保市場供應與需求，滿足人們日益增長的物質需要。

關鍵詞：機械設計；現代；特征

隨著社會大生產的需求，對機械精密度要求越來越高，為了保證生產能力，則需要不斷創新加工形式，提升機械工作效率，生產單位對機械現代化需求越來越迫切。要想保證機械設計符合生產需要，則要全面了解機械運行原理，根據產品最后的形態和使用要求，對原有機械結構、運動形式、工作原理、潤滑方式等進行全面系統的分析、計算和設計，并能把所設想的內容形成實物，把相關數據代入具體設計過程。以往要想對機械進行設計時，一般的方法是需要相關的設計人員付出大量時間，檢索各種信息資料、手工進行數據計算、對各部件做好繪圖設計，一遍一遍、一次一次更改，反復進行修正與調整，這種傳統意義上的設計方法周期長、數據復雜、設計質量不高，影響了機械的精密度，對投入產品加工后的維護更加不利，產品加工起來極不方便，影響了產品的質量與規格。科學技術不斷發展的今天，人們對物質的需求不僅僅是實用功能上，更看重的是外觀，產品迅速更新換代、樣式越加復雜多元，而傳統機械設計方法對一些細節處理不到位，不能滿足產品需要，更不能滿足現代審美理念，為此，行業內早已經提出了現代化的機械設計思路與方法。

1 現代機械設計分析

（1）以計算機技術為核心。計算機技術的普遍應用，大大提高了生產能力，同時也促進了各行業發展，機械設計是現代設計的主要特征。緊緊圍繞計算機技術不斷創新機械設計理念，對機械設計有深遠的影響，通過計算機應用，能夠確保設計手段的轉變，由傳統“手工”向現代“自動”進行全面的轉變，使最后成型的產品由“二維”轉變成“三維”。通過計算機應用，能夠大大促進一些新的設計方法出現，比如有限元分析、二次開發、模態分析等這些概念均是以往沒有過的新方法。推動了設計方式上的“串行”到“并行”轉變，全面提高了產品開發效率，使設計更加靈活，滿足了設計與制造一體化發展，確保產品模型實現了設計與制造的協調統一，保證各個環節的有機連接。通過計算機技術應用，能夠全面保證設計管理能力的提升，通過大量數據庫的建立，保證了技術的延續性，使傳統手工管理模式實現優化，各種MIS、PDM系統得到了非常廣泛的應用，推進了設計管理上層次，實現過程優勢互補。通過借助計算機軟件對定理公式等理論進行整理，對以往的設計經驗和設計規則進行總結和歸納，我們在進行產品設計的時候，能夠更有效率地調用所需的公式對產品進行設計和校驗，從而令產品的設計周期大大縮短，并能夠更快地試制樣機，通過各種型式試驗，檢驗樣機的可靠性和安全性，盡可能使產品的問題能夠在投入市場之前發現，采取相應對策進行解決。

（2）以設計理論為指導。以往，我們進行傳統設計的時候，多是在大量的實踐與經驗基礎上進行的，通過積累豐富的生產經驗，對生產各流程環節有所把握，慢慢發現生產過程中的不適應，以此為推動對機械創造，現代設計是以理論指導為主、經驗為輔的一種全新設計理念思路，是完全符合產品生產形態的現代設計。

2 現代機械設計技術特征

現代機械設計是與計算機有機結合的全新設計方法，通過與傳統設計的對比，其自身有著獨特的特征。

（1）智能化特點。機械設計是需要復雜計算的，從產品設計過程的三維建模，零件的強度分析，到產品各領域的模擬仿真，設計合理性分析等等各方面，無處不涉及復雜的運算過程，如果單單憑借個人或團隊的人工計算，這是一個漫長的過程。因此，機械設計需要借助計算機的幫助，為我們解決繁瑣，復雜而且工作量大的計算，從而提高我們的工作效率，也為我們能夠開拓創新思維提供物質基礎。所以說，現代機械設計具有高智能的自身特點。

（2）經濟性特點。市場經濟發展，人們對產品樣式、規格、外觀的需求不斷變化，這就需要市場不斷進行更新，才能滿足人們需求，復雜的、周期長的設計不能快速投放市場，所以必須保證經濟性，才能滿足市場競爭和用戶選擇的需要，保證企業盡快獲得經濟效益。設計的時候，必須超前考慮后續過程，實現DFM、DFA，保證壓縮廢品、節省庫存消耗，確保企業最終經濟效益的實現。

（3）集成化特點。機械產品復雜度、綜合性較高，只有全面做好與計算機的融合，才能保證設計更加精密、集成，全面提高使用效果，這就要求在進行設計時，要全面保證效能的原則下，做好結果測試，保證設計時能夠充分發揮計算機技術、計算理論和計算分析工具作用，確保機械設計準確、精密。設計時，要全面樹立人一機一體化、機電一體化、硬軟件一體化的設計思路，通過全面的綜合測試，用試驗提煉的數據做實踐指導，形成科學的評價設計，確保新技術與產品的有機結合。

（4）動態性特點。設計不能脫離市場，更不能脫離需求，要在充分掌握市場需求的前提下進行設計，也就是說，設計對象一直在動態環境中成長，要全面對其動態全程做好控制，才能有效提升產品設計能力，使設計更加協調，抓住設計的動態特點，就需要進行設計時，保證數據集成和設計系統無縫連接。

3 現代機械設計方法

（1）結構模塊化設計方法。結構模塊設計的方法主要是從規劃產品的角度全面提出，通過對任務進行定義設計，使產品結構更加清晰，以此為設計基礎，對以往機械加工實踐進行總結，并且對產品通用零件部件進行合理描述，使設計任務更加清楚，確保分解任務時就能夠充分考慮到各個環節所對應的產品解，保證產品規劃階段就能夠消除存在的矛盾，起到提前預防的效果，實現全程的可調性，保證設計效率。理想中的模塊化基本結構需要全面存在標準化的接口聯接，實現設計系列化、通用化、集成化、層次化，保證能夠實現互換、相容和相關智能化設計方法。

（2）智能化設計方法。充分借助三維圖形軟件、智能化設計軟件和虛擬現實技術，與多媒體、超媒體相結合，全面表達產品構思、描述產品結構，這種設計方法直觀性良好，與用戶形成直接對話，保證設計符合用戶需求。

（3）產品參數化的設計方法。對于現代機械產品借助計算機應用進行設計，日常生活中存在大量結構相似的產品，為了更有效和直接對現成產品進行二次設計，通過計算機軟件，對產品的各個尺寸進行參數定義，從而使二次設計過程時調整對應的參數，確保產品結構的一致性，保證設計能夠高效，從而使產品能夠免除了各種繁瑣的建模，提高產品輸出效率。

（4）基于產品特征知識的設計方法。要全面掌握生產流程與產品形態，通過與計算機融合，保證能夠在短時間內快速識別，形成計算機語言描述，保證產品特征清晰，為了保證設計精密，需要通過對行業領域內專家知識和經驗進行集成，形成一個可參照的知識庫，同時，可以通過計算機聯機，對已經存在的知識建立推理，確保計算機設計方案的完善。機械系統方案設計依據產品特征進行設計，完成機構型、數綜合等。

4 結束語

機械設計是系統的、復雜的過程，不同方法的應用，能夠保證設計質量，實現機械設計規范、簡單，并能夠降低成本、保證效能，確保機械設計更精確、更經濟、更有效。

參考文獻

[1]丁繼斌，封士彩.機械系統設計及其控制技術[M].北京：化學工業出版社，2007.

[2]魏玉新.現代機械設計的創新方法研究[J].裝備制造，2009.