現代機械設計的發展趨勢

魏鑫 解超 呂思亮

摘 要：隨著工業化進程的不斷加快，我國正從工業大國向工業強國大步邁進，傳統的機械設計僅憑經驗來預判方案的可實施性顯然已經遠遠不夠，機械設計作為機械制造的前提，對于如何快速的選擇并制定最優化、最可靠的制造方案，進而進行機械制造顯得尤為重要。科技的發展，要求機械系統智能化、高效化、簡單化和美觀化。信息化時代，計算機的應用使得機械設計不再被動，現代機械設計應運而生。本文就現代機械設計的概念、特點及發展趨勢進行敘述。

關鍵詞：現代機械設計 發展趨勢 高效 智能

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）02-0-01

一、機械設計

機械設計是根據在不同情況下的使用要求，對機械的工作原理、運動方式、傳動機構及其結構進行分析、計算、構思并將其轉化為具體的描述，用來作為制造依據的工作過程。傳統機械設計主要是依據經驗的積累和用戶的體驗，在大腦中想象或者一次又一次實踐嘗試后進行設計；而現代機械設計是在科學方法及精確手段的基礎上，高效地進行著最優化、最可靠性方案的設計。為了滿足機械產品高質量、高性能的要求，在機械設計中大量采用計算機技術進行輔助設計、系統分析、數據對比，形態仿真，這就是通用的現代機械設計方法。常見的方法包括優化、有限元、可靠性、仿真、CAD、三維建模等。隨著計算機接口技術、機械工程基礎理論、系統分析、有限元分析與應用、互換性與測量技術等新學科的發展，制造技術成熟、工藝參數、經濟數據的積累，以及計算機廣泛的推廣使用，機械設計逐漸舍棄依靠主觀判斷而依靠科學計算和方法。

二、現代機械設計的特點

1.機械設計自身特點

制造業的不斷發展使得現代機械種類越來越多，機械系統的結構也越來越復雜。在不同的機械應用場景中選擇合適的機械結構需要考慮的因素也很多：機械的工作原理、運動形式、力的傳遞方式、各零部件的規格及相互耦合方式、機械運動過程中各部件的做功情況及功耗，這就決定機械設計融入的學科知識有很多，設計過程綜合性相當強。設計者只有通曉機、電、液等各種綜合技術，才能設計出性能價格比優良的機械系統[1]。

2.機械設計者思維特點

傳統的機械設計大都是建立在實踐動手操作的基礎上，進行不斷完善來實現最終的功能。設計者在設計過程中所需要的數據、信息及大量的圖紙都有計算機所提供。人類的思維局限在緩慢的操作過程及不理想的結果中，三維構思和二維圖形只能在大腦中進行繁瑣的構想，費時費力。但自計算機問世以來，機械設計的發展隨之進入了高速發展的快車道，徹底地改變了設計者的思維方式。取而代之的是現代計算機的各種技術：仿真技術等。各種預設假定的方案在計算機的輔助下得以快速的實施并呈現，最終達到最優化設計和可靠性設計。在 CAD 軟件的應用過程中，人的力量是主要的，也就是說人才是主導，設計者必須中充分發揮主觀能動性，靈活運用計算機，盡可能做到人與計算機完美融合，創造性加上計算機的靈活性、精確性，這樣設計出的產品才更能滿足當今機械設計的要求[2]。

三、現代機械設計的發展趨勢

1.高效+智能化

時間高效化，空間高效化，功能智能化。結合當下世界先進的機械設計理念、設計方法及設計工藝，根據人們日常生活中與時俱進的生活需求變化來設計，快節奏生活的今天，時間和空間顯得尤為珍貴。這就要求現代機械設計的產品能夠在有限時間段內完成不止一項任務使其功能增加，如：普通車床—數控車床等，達到節約時間的目的；在一定的空間內使得產品能夠實現多種功能，如：傳統家具—多功能家具等，實現節約空間的作用。如何降低成本，人工費其實占據很大一部分，智能在當下已不再是新詞匯，已被廣泛應用于各行各業，機械制造業更是成果顯著，如：傳統人力生產線—智能無人流水作業等。這就是現代機械設計的偉大之處。設計出更加貼切市場、貼切時代需求的新產品。

2.簡單+美觀化

結構簡單化，外觀藝術化。社會在發展，時代在進步，人們的審美逐漸要求在質量中追求個性化，藝術化，美觀化，不再是曾經那種只要求“能用”的舊觀念，人們的思想層面已經到了物質與精神并重的層次。創造學、美學的誕生可謂填補了現代機械設計在外觀這方面的空白。結構的復雜只會使得生產效率降低，歷時長，耗費大，必將被高速發展的現代機械設計出的新成果所取代。現代機械設計要求要在既能實現原有功能的同時盡可能的簡化結構，優化設計，降低成本，提高性能。

總結

目前，隨著人們對產品功能性越來越高的要求，機械設計行業憑借計算機輔助能夠高性能、高質量、高標準的進行設計，進而來滿足當前社會的需要。這不僅是目前社會發展的需要，也是將來機械制造業的發展趨勢。人工智能、計算機軟硬件工程、數據庫存儲、仿真技術等多技術融合技術也是未來機械產品設計的發展方向。現代化機械設計理念的形成和發展離不開現代技術的支持，人們對機械產品的愈來愈高的要求和市場需求的變化都推動了新的機械設計理念的形成[3]。

參考文獻

[1]顧志勇.淺談現代機械設計的特點及創新[J].科技創新與應用，2012，15：74

[2]葛秀龍.現代設計和傳統機械設計的比較[J]城市建設理論研究，2015，19

[3]冉書明.淺談運用現代設計方法樹立機械設計新理念[J]中國化工貿易，2015，26，120

作者簡介：魏鑫，男，漢，（1997.12-），山西臨汾市堯都區，現就讀于中北大學（朔州校區）機械設計制造及其自動化專業。

解超，男，現就讀于中北大學（朔州校區）機械設計制造及其自動化專業。

呂思亮，男，現就讀于中北大學（朔州校區）機械設計制造及其自動化專業。