現代機械設計的創新方法研究

【摘要】在機械設計現代化進程中，設計者需要科學分析現代化設計要求，根據機械生產企業與市場的需求，創新設計形式，優化設計方案，同時，還要在設計方案中指導機械加工人員更好地開展相關工作，以此提升機械設計質量與可靠性。本文對現代機械設計的創新方法進行了探討。

【關鍵詞】現代機械設計；創新；方法

隨著科技的進步和發展，在創設設計理念的同時，設計師也應該將智能化的因素引入到設計中來。通過建立模型的方法，來描述機械產品的各種工況行為進行了解，對設計產品的性能、設計進行合理性和最優性的考慮，力爭讓用戶獲得更為優越的使用體驗。

1、現代機械設計特點分析

機械創新設計（Mechaical Creative Design ，MCD）是指充分發揮設計者的創造力，利用人類已有的相關科學技術成果，進行創新構思，設計出具有新穎、創造性及實用性的機構或機械產品（裝置）的一種實踐活動。在傳統形式的機械設計中，大多數情況下是由設計人員，結合自身設計經驗開展設計工作，其機械設計思想當中往往會出現很多主觀判斷，這種情況下，設計人員必須要擁有較強的機械設計與管理水平。在工業技術得到快速發展的背景下，機械已經廣泛應用到社會各行業中，有著較為開放性的表現形式。傳統機械設計期間，為了在一定程度上降低設計失誤率，不斷提升工作效率，相關工作人員大力探索新穎化的設計技術，盡量多的結合總目標進行設計，在不同階段，采取不同設計方案，在真正完成上一環節之后才可以開始下一環節，這樣就會降低工作效率。在新型機械設計中，工作人員將設計數據以及方案內容有效導入計算機，然后做出立體化圖形，并在數據內容基礎上做出適當修改，最終確定設計方案，增強設計內容的科學性，促進工作效率的不斷提升。

2、機械設備設計研發流程

機械設備的設計研發階段決定一個機械設備的全壽命周期中最重要的形成環節，主要工作是根據客戶提出的實際需要和應用，設計研發出來的能有效的實現一種或多種滿足客戶需求功能的機械裝備，而在此過程如何創新和設計是需要重點優先考慮的事情。

第一步，跟一般的設計研發步驟相似，由需求應用單位的人員提出設計研發申請，創新性的分析和研究實現客戶需求的方法，考慮到性價比和發展性；第二步，等到設計研發申請經過設計負責部門商議研究得到批準以后，設計人員必須將申請中的需求細化分解任務，細化到設計研發任務的具體內容和要求；第三步，相關的各方接到任務的部門根據任務書要求，挑選人員，成立專項部門進行創新性研發。

在設備制造之前，設計部門要與加工制造單位進行細致有效的溝通，確保設計中的細節不被忽略，做到綠色加工制造，引入系統制造工程概念，確保下游加工制造單位對設計思路和要求有較清楚的認識，也為日后順利施工奠定基礎。在機械設備的制造過程中，設計人員應與加工制造單位保持及時有效的溝通，跟蹤加工進度，并第一時間解決制造過程中遇到的情況，做好記錄工作以備今后查閱和參考。

設備加工制造完成后，設計人員進行驗收，之后進行試產運行鑒定，對使用效果進行綜合評估，并做好記錄。機械設備試產達標后，設計人員要及時跟進，認真完成日常操作、設備工藝、日后維護的相關圖紙和資料交付工作，并進行必要的培訓。正式交付使用后，設計人員還應經常主動了解機械設備運行情況，對出現的問題進行記錄，并分析問題所在，及時制定完善功能的方案，在合適的時候進行改造和優化，為日后的設計積累經驗。

3、現代機械設計的創新方法

3.1機械的變型設計方法

所謂的變型設計，就是指的在原有機械產品的基礎之上再進行新的開發，從而使得機械零部件的規格能夠標準， 同時機械產品部件能夠更加的通用化。如果要使得機械產品的功能、原理以及結構都相同，但是其尺寸和性能參數卻存在著較大的區別，那么就可以通過變型設計來實現，這種情況被稱為縱系列產品的涉及變型。而如果在基礎型產品的基礎之上，進一步對于功能進行擴展，就稱為橫系列產品的設計變型。除此之外，如果是對于具有先進動力參數的不同類型的機械產品進行設計，就稱為跨系列產品的設計變型。所以現代機械設計的變型設計實質上就是在保證產品原有基本功能以及原理保持不變的情況下，依據使用者的實際需要，再對于其它的參數進行調整，從而設計出更加完善的機械產品。

在應用變型設計方法來進行現代機械產品設計的時候， 產品三維參數化變型設計是一個非常常見的方法，它是以拓撲約束、尺寸約束、工程約束驅動作為技術基礎的變型設計方法。在傳統的參數化設計之中，只會對于部分的特征驅動尺寸進行一定的修改，然后使得其它的關聯尺寸能夠得到相應的調整，從而得到結構相同但是尺寸不同的系列三維模型。但是三維參數化變型設計在傳統參數化設計的基礎之上，還包含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、注釋等相關信息的自動更新。

3.2 計算機輔助設計方法

隨著計算機技術的不斷發展，在進行機械設計的過程中，計算機技術的應用也變得更加的深入，在傳統的機械設計之中，往往都是利用CAD 來輔助機械產品的設計，通過對于CAD 的應用能夠進行機械產品的三維建模、圖形處理等內容。但是隨著應用的進一步深入，當前有限元分析方法在機械設計中也得到了廣泛的應用，通過對于有限元方法的應用， 能夠更好地對于機械產品各個零部件的受力情況進行分析， 同時也能夠分析其在各種工況下的工作狀態， 從而在設計階段對機械產品的各項參數進行有效地調整， 使其能夠適應各種工況。有限元方法就是利用已知量來探求無限未知量的一種方法， 而且有限元計算的精度較高，其計算的效率要遠遠高出人工計算，所以當前在機械設計之中， 有限元方法也是一種非常重要的創新方式。

3.3 并行設計方法

傳統的機械設計往往都是采用的串行設計方法，但是這種設計方法的設計周期較長而且成本較高， 所以當代并行設計方法在機械設計領域之中得到了有效地應用，所謂的并行設計，就是指的一種集成化、系統化的設計方法，其以工程數學和計算機作為基礎，建立起協同模式來進行設計， 從而有效地實現了機械設計制造的一體化，并且還能夠更好地降低機械產品的成本，提高其質量。

3.4 智能化方法的創新設計

智能化方法的創新設計從智能系統的角度，創造新的概念設計可視為在大的設計空間內基于知識的搜索。

創新設計過程基本步驟如圖所示：

實體構造→機械系統模型→運動鏈圖譜→初步模擬→模型細化→參數輸出→優化設計

總而言之，創新可以大大推動人類文明進步，促進社會經濟快速發展。整個機械工程中，機械設計屬于關鍵性環節，可以決定機械產品性能。

參考文獻：

[1]黃福敏，張軍.現代機械設計的創新方法研究[J].黑龍江科學，2017（06）.

[2]張琦.現代機械設計的創新方法研究[J].科技創新與應用，2017（14）.

[3]王頂言.現代機械設計技術的創新研究[J].祖國，2017（01）.