現代機械設計技術與方法探討

王海龍 陳思嘉

華夏外包服務(遼寧)有限公司

現代機械設計技術與方法探討

王海龍 陳思嘉

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機械工程是一門古老的學科，它總是伴隨著科學技術的進步而不斷更新迭代，不斷用新技術與工藝滿足著人們的需求，推動整個人類社會的進步。進入21世紀以來，科學技術的發展以指數級在前進，與此相伴帶來的是機械技術和工藝的革新。本文立足于當今科學技術進步的大背景，探討當下機械設計技術與方法面臨的新機遇與挑戰。

現代機械設計；技術；方法；探討

0 引言

任何機械制造的前提是機械設計，好的機械設計能起到機械生產事半功倍的效果，對于生產效率、生產的穩定性等都作用明顯。當前，伴隨著新的科學技術的出現，機械設計工作也面臨著更多的機遇，新的機械設計方法層出不窮，也因此受到業內人士的高度重視。

1 現代機械設計技術

現代機械設計技術較多，如計算機輔助設計技術、節能環保設計技術、系統化機械設計技術等，一定程度上推動了機械制造行業的蓬勃發展，因此，加強這些技術的分析，能夠為其實際應用提供指導。

1.1 計算機輔助設計技術

計算機輔助設計技術主要借助專業軟件強大的運算及圖形設計功能實現，現代機械設計主要應用CAD軟件。實踐表明，使用CAD軟件進行現代機械的設計，不僅設計效率高，而且能從不同視圖觀察機械設計狀況，修改方便，因此，是現代機械設計應用較高的軟件。使用CAD軟件進行現代機械設計時應遵循以下步驟：首先，確定數學模型。數學模型是現代機械設計的基礎，一般情況下有現成的機械數學模型可供運用，但對于沒有數學模型的機械零件設計，應在充分分析機械各項參數的基礎上建立正確的數學模型；其次，設計合理的程序框圖，計算各部件的性能、參數，為實際的設計工作的開展提供指導。再次，使用專門語言進行程序的編制。最后，加強對編制程序的細節檢查，并輸入相關參數進行模擬，以及時發現機械零件存在的瑕疵，通過認真調試，使其更好的符合設計要求。

1.2 節能環保設計技術

隨著人們環保意識的提高，現代機械設計中越來越注重環保節能方面的考慮。當前，節能性能是衡量機械設備或零件性能的重要指標之一，因此，現代機械設計中一方面先應從材料選擇、使用性、加工工藝、結構布局等方面注重節能方面的考慮，以提高能源利用率、實現節能目標。另一方面，在滿足設計質量要求的前提下，注分析是否有可回收利用的資源，降低污染物的排放。

1.3 系統化機械設計技術

系統化機械設計技術指將設計工作逐層進行劃分，確定每層所用的設計技術及方法，最后將各層有機的整合完成整個設計工作。首先，確定最佳的分解層次，為模型化及優化工作的開展提供便利。其次，分界面應簡單，應選擇在要素結合聯系較為簡單的位置。最后，正確處理功能分解與系統分解間的關系，尤其應將關系密切的要素結合在一起。

2 現代機械設計方法

現代機械設計工作開展中為提高工作效率，減少不良狀況的發生，設計人員除熟練掌握專業的設計技術外，還應掌握一定的設計方法，以達到事半功倍的設計目的，結合實踐經驗得知，設計人員尤其應注重以下內容的認真落實：

(1)明確步驟及功能要求。為提高機械設計效率，現代機械設計時應做好以下兩方面工作：一方面，明確設計步驟。機械設備或零件千差萬別，設計時除存在細小的差別外，大部分步驟相似。首先，充分分析機械設計需求，明確機械設計的約束條件，制定詳細的設計任務書。其次，在對機械功能認真分析的基礎上，確定相關參數，并提出多套設計方案，進行對比分析。最后，確定最佳的設計方案，使用專門的設計工具，依據相關規范進行設計，尤其應準確把握設計細節，如機械尺寸、特性等。另一方面，明確功能要求是機械設計考慮的重點內容，是確保設計質量的關鍵。因此，現代機械設計時應加強機械耐磨性、穩定性、壽命、剛度、強度等方面的要求。同時，還應兼顧經濟性、結構工藝性方面的考慮。

(2)注重相關參數的計算。現代機械設計中相關參數計算的準確與否往往給機械制造質量產生直接影響，因此，設計中應對機械運行情況進行模擬，掌握機械運行規律，在對其受力情況深入分析的基礎上，計算相關參數，期間尤其應注重機械零件強度參數研究。機械零件強度由變應力強度與靜應力強度之分，而變應力包括對稱循環變應力、脈動循環變應力、非對稱循環變應力，設計過程中設計人員應結合機械設計需求，加強各種類型變應力變化規律的分析，確保機械設計強度滿足實際要求。另外，機械運行中不可避免的受到摩擦力影響，為延長其使用壽命，提高機械的抗摩擦能力，設計時應注重關鍵位置的潤滑設計。

(3)選擇合適機械的材料。現代機械設計中使用的材料會影響機械質量及性能的充分發揮與否，因此，設計過程中應注重把握以下內容：一方面，選擇合適的機械材料。現代機械材料類型比較多，如金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復合材料，其中金融材料具有較好的力學性能，能很好的滿足機械零件用途與性能要求；高分子材料具有良好的耐腐蝕性，在冷凍、化工設備中較為常用；陶瓷材料熔點高、耐腐蝕性強、硬度高，一般用于切削刀具制造中；復合材料具有較好的彈性模量及強度，主要應用與制造航天、航空設備。因此，現代機械設計中應機械的性能要求選擇對應的材料。另一方面，還應綜合考慮一些細節問題。如機械零件的應力、荷載性質及大小；機械零件所處的環境、溫度等；材料的供應狀況，尤其應考慮所用材料的價格等，保證在滿足設計要求的基礎上，最大限度的減少制造成本開支。

3 結論

現代機械設計是支撐機械制造行業蓬勃發展的基礎，因此，加強相關設計技術及方法的研究意義重大。本文通過對現代機械設計技術及方法的研究得出以下結論：

(1)現代機械設計應用的技術較多，設計人員應在綜合考慮機械設計要求的基礎上，結合機械設備或零件工作實際，采取針對性設計技術，確保設計工作質量。

(2)為提高設計工作效率，設計人員應掌握現代機械設計的方法，并結合自身工作實際加以總結與反思，不斷優化設計工作中的問題，提高現代機械設計工作水平，為設計出更多優質的機械產品做好鋪墊。

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[2]宋昊妍.論現代設計方法在礦山機械設計中的應用[J].機電技術，2015(04)：158-160.

[3]關博文.淺議現代機械設計理念和技術展望[J].現代制造技術與裝備，2016(01)：171-172.