現代機械設計方法研究

楊磊

摘 要：時代從未停滯發展的腳步，和過去比對來看，當前時代的機械制造工藝發展速度非?？欤铱傮w上有了顯著的發展，這主要體現在產品制造工藝層面中，在質量有了提升的前提之下，工藝也得到了顯著的創新。利用先進設計理念設計得到的產品，不論是在經濟性亦或是環保方面較之于之前的產品都有了很大的改善，產品類型更多，用途更廣，外在形象更加完美。文章在此前提之下，具體分析并且闡述了現代機械設計的方法有關的內容。

關鍵詞：機械設計；現代設計；傳統設計

中圖分類號：TH122 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）13-0093-02

Abstract： Compared with the past， the mechanical manufacturing process of the current era has developed very rapidly and has made remarkable progress on the whole. This is mainly reflected in the level of product manufacturing technology. Under the premise of improving the quality， the process has also been significantly innovated. The products designed by the advanced design concept， whether in economy or environmental protection， have greatly improved. Compared with the previous products， more types of products， wider use， and more perfect external image emerged. Under this premise， the author concretely analyzes and expounds the relevant contents of modern mechanical design methods.

Keywords： mechanical design； modern design； traditional design

1 傳統與現代機械設計方法比對

1.1 傳統機械設計方法

第一，設計思想不先進。隨著社會的發展，科學技術的進步，廣大群眾的生活能力也得以提升，此時對于機械產品本身的品質和性能等也有了更為嚴格的規定，而傳統設計方法不能夠與時俱進，無法依據時代發展特色而進行改變。第二，傳統方法對于產品設計思想的認知是固定的，很顯然這與不斷發展的外在環境是不協調的，而理論知識主要來自于工作者的實踐經驗，缺少變通性。目前，人們更加關注產品安全，為了制造出符合安全指標的產品，就需投入越來越多的資金，而這很顯然會導致成本變多，假如仍舊采用過去的設計方法的話，就無法確保產品的安全性符合規定。

1.2 現代機械設計方法

第一，近年來，機械設計技術一直在發展創新，產品的更新換代速度也明顯加快。為了保證廣大群眾的物質需求得以滿足，就需要設計者不斷創新，研究出性能更先進的產品。較之于傳統方法來看，現代法的主動性更加明顯，更能夠適應時代發展，更加符合群眾的物質需求。第二，更具環保性。隨著廣大群眾物質生活能力的提升，人們更加關注產品的環保性。過去的設計理念過于看中產品的成本和效益，不論是產品材料選取亦或是后續的生產輸送等過程均體現不出環保性特點，給我們的環境造成了嚴重的負面影響。而現代設計方法能夠很好的體現出產品和生態間的關聯，不論是產品設計亦或是后續的回收都經過多次分析，確保利益和生態之間不會發生沖突。第三，設計時間短，所需成本少。過去的設計方法多是依據方案制造樣品機器，然后多次比對，進而制定二次方案，繼而多次重復，一直到制造出符合人們需求的產品為止。很顯然這種方法的設計時間久，所需費用高。而現代法主要是依托電腦開展仿真設計活動，進而多次優化直至符合規定，很顯然它所需時間短，費用少。

2 幾種常見的現代機械設計方法

2.1 系統分析設計方法

傳統法旨在將設計客體分成很多單獨的模塊，然后由各個模板的研究組織單獨研究。該方法的好處在于它的針對性非常高，不過它的缺陷在于每個項目組織之間的交流較少，導致總體成效受到影響，由此得出的結論也存在問題，缺少系統性。而現代設計法更加看重整體性，利用系統工程法展開對應的研究，結合系統生產以及運行等過程的具體狀態，在確保條件不受影響的前提之下，制定最為合理的方案，以此來保證產品符合預期目的。

2.2 優化設計方法

傳統法指的是設計者在確保產品特定條件不受影響的前提之下，事先擬定方案，然后分析產品安全性能，進而對其強度以及使用時間等要素加以分析論述，最終明確尺寸。而現代法主要是在上述前提之下，把設計的后期部分，也就是產品的流通等考慮到設計范圍之內。綜上所述可知，現代化方法更加注重產品的綜合性，因而由此設計得出的產品更加完美。建立數學模型是現代機械優化設計方法的核心內容。只有建立正確的模型，我們才能夠將原本復雜的設計內容轉變為明了的數學知識，此時設計者憑借自身掌握的數學內容，并且依據模型特征，就能夠選擇正確的優化設計措施，最終利用電腦得出數學值，然后把它轉化為機械問題，這樣就能夠合理的幫助我們處理機械設計方面的問題。

2.3 有限元分析方法

隨著科學技術水平的發展，相關的科研計算方法也更加完善和成熟，從而為現代機械設計提供了便利。例如有限元分析法，它最早出現于連續力學領域，后來因其在數值計算分析方面的便利性，又被廣泛應用于熱學領域，現在又被引入了機械設計領域。有限元分析法就是將分析對象拆分為若干個具有一定形狀的單位元，這些單位元之間彼此分離卻又存在聯系，然后再確定分析對象各個變量并通過聯立方程求解，最后再將結果進行整理分析的分析方法。

2.4 反求工程設計

目前在機械設計領域開始運用反求工程設計方法。具體來講，該方法指的是將已經設計得到的產品逐步拆分，分析其中的設計原理，然后依據原理設計出類似的產品，我們將這一過程稱之為反求工程設計。由于它是一種逆向分析的過程，所以我們也稱之為逆向工程。我們國家作為世界大國，對于機械產品的需求量非常大，市場前景非常好，不過我們國家的生產工藝相對落后，加之研發團隊的能力和素養有待提升，導致總體制造水平不高。雖說許多西方國家掌握有先進的設計方法，不過它們卻是對外保密的。所以，我們為了學習先進的技術，通常通過采購西方國家的高性能指標的機械設備，對其展開逆向研究，由此學為己用，研制出先進的設備，這樣能夠幫助我們縮短研發時間，帶動了技術的進步。

3 現代機械設計的創新方法

3.1 制造工藝的創新

機械設備的固有特征是已經設計制造，它的功能實現原理和操作流程就進入了模式化，從現實的視角來看，機械設備的制造一般重點是在技術上的創新，并且當新技術產生并成熟后，就會進入不斷循環且高頻度的使用中，且在一段時期內創新就很難在獲得突破性進展。為了解決這種問題，可以在機械設備的制造工藝上動腦進行技術開發和創新，通過對機械設備構造中的各組成部分的制造工藝的技術性開發和功能性提升，促進機械設備的整體性能加強，實現機械設計在運用中的創新。

3.2 自動化程度的提升

機械設備的創新設計要求除了在基礎層面提升操作者的實操便捷性，最理想的創新是以自動化的流程設計將一部分的生產工作量從人工操作中解放出來，讓自動化的智能功能分擔甚至替代一部分原本需要人工完成的工作內容。這種自動化程在整個機械設備系統中的應用，不但可以提升機械設備的整體工作效率，并且還能同步達到對工作精確性的要求，提升機械設備自動化和智能化的創新理念，實現了機械設計在運轉流程中的創新。

3.3 先進信息平臺的支持

現代機械的設計理念源頭雖然是來自工作人員的個人智慧和工作經驗，但要促進這種設計理念高效準確的實現，像計算這種先進信息和網絡技術的集成設備的利用必不可少，這個角度的創新主要是在創新效果的實現上起到一定的輔助作用。機械設備設計工作本身是一項非常繁瑣細致化的活動，假如只是依靠人力開展設計的話，不僅僅速度受到影響，而且還無法避免人力操控導致的失誤。所以，依托電腦建立起一個綜合化的網絡平臺，不僅僅能夠幫助我們吸收先進設計理念，而且還能夠確保產品品質更加有保證，從總體上來講，它是一種資源運用方面的發展。

4 現代機械設計方法的發展趨勢

（1）精密化。當今社會經濟發展速度非常快，伴隨著廣大群眾物質生活能力的提升，人們的認知也在變化，比如人們更加關注產品品質，更加注重精細化。一些電子產品以及航空用品等的設計都需要高度精確。因此，精密化必將成為行業發展的一大發展趨勢，有助于我們提升產品的品質。（2）智能化。隨著時代的發展，機械設計領域也將會迎來新的春天。尤其是近年來，網絡技術的普及使得機械設計領域有了突飛猛進的發展。智能化必將成為今后很長一段時間內的主要發展方向，它更加適應時代潮流，是大勢所趨。（3）綠色化。經濟的發展使得人們的思想意識也開始在無形之中發生變化，比如人們更加關注生態健康，注重環境保護。近年來，國家大力發展環保事業，推廣綠色生產，這同樣適用于我們的機械設計領域。具體來講，在設計的過程中融入環保理念，能夠幫助我們降低制造過程中對生態造成的污染。綠色環保的設計更加符合社會發展趨勢。

5 結束語

通過上文的敘述，我們明確了傳統機械設計方法和現代機械設計法的區別，現代設計法主要是在傳統法的基礎之上發展得來的，它是對傳統法優點的傳承，同時恰當的彌補了它的缺陷之處，切實提升了設計水準，縮減了設計用時，減少了設計總成本。從總體上來看，現代法更加注重將各種先進學科知識融合到一起，不論是從最初的設計亦或是到后續的生產等過程，較之于傳統法都是一大創新。所以，作為機械設計工作的從業人員，我們必須深入分析現代設計方法，并能夠在具體的工作中合理運用，爭取設計出符合人們需求的優秀產品，更好的服務于社會發展，服務于人類進步事業。

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