機械設計技術現狀與發展趨勢的探析

婁陽洋

摘 要：隨著我國科學技術水平的不斷提高，機械設計技術變得越來越成熟和完善。在當前社會發展形勢下，我國機械設計技術變得越來越智能化、網絡化、綠色化等。基于此，本文對機械設計技術現狀與發展趨勢進行了深入研究，首先對我國機械設計技術的運用現狀進行了分析，然后詳細闡述了我國機械設計技術的發展趨勢，包括微型化、網絡化、綠色化等，具有重要意義。

關鍵詞：機械設計技術 運用現狀 發展趨勢

中圖分類號：TH16 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）07（b）-0029-02

1 我國機械設計技術的運用現狀

1.1 現代設計技術的運用現狀

在現代機械設計中，有限元設計、優化設計時非常重要的設計技術。其中，有限元設計，本質上就是一種數值計算方法，在現代工程設計分析中常常會運用有限元設計技術，隨著計算機技術水平的不斷提高，在整個機械設計領域中，有限元設計技術的運用變得更為深化和廣泛。有限元設計技術的重要思想，就是協調條件求解、有限節點銜接、結構離散法。對于有限元設計技術來說，節點數量是固定的，在對有限元設計技術進行運用，進行有關機械設計時，只要將實際情況作為依據，對單元數目進行改變，便能夠對機械設計的準確度進行有效調整，同時能夠和機械產品的實際解進行無限接近。有限元設計技術中包含多種學科自身，如高等數學、工程數學、工程力學等，在求解非線性問題和非穩態問題、分析復雜結構動力等，可以運用有限元設計技術。而高等數學中的線性規劃理論是優化設計學科的理論基礎，計算機數值程序設計時主要技術支撐。根據最優化思想，現代機械設計技術變得越來越成熟和完善。在進行機械設計過程中，為能夠進行合理的機械設計，應運用現代計算機技術、數學優化思維，優化分析各種機械設計方案，以能夠獲取最佳的設計方案，同時能夠對多種復雜問題進行有效解決。在對優化設計技術進行應用過程中，必須要對一些重要內容進行全面考慮，包括機械設計方法、現代計算機技術、機械設計標準、機械設計理論、數學規劃要求等，這樣才能夠對最優化的機械產品進行設計和制造。

1.2 常規設計技術的運用現狀

現代設計技術發展、運用、學習的主要基礎就是模型實驗設計、經驗設計、理論設計，它們和設計費用、技術含量、設計安全性之間的關系是非常密切的。一般來說，在對前人工作中的失誤、成就、實驗數據進行總結后，便能夠形成理論設計。有關機械研究人員通過進一步系統化、規范化整理分析前人的設計情況后，能夠形成理論性更強、可以傳承的理論設計技術。例如：在設計簡單受拉桿件的強度時，應從以下3點著手進行：第一，根據有關機械設計公式、機械原理，計算、分析和求解桿件的橫截面積。第二，運用其他有關機械設計方法，驗證和檢驗桿件的橫截面積，進而能夠對桿件橫截面積計算的精準性進行最大程度保證。第三，通過對強度計算公式進行運用，計算出驗證數值，進行又一次的審核和校對。對于理論設計技術，校對核查法則、恒定公式計算是其主要遵循內容，但是這和變化多段的額實際情況并不能后完全相符合。在機械設計時，要想有效控制機械的安全系數，其難度是非常高的，進而不能夠設計出安全性能較高的機械產品。機械工作設計人員在工作期間不斷積累出來的直接經驗、從書本知識中學習到的間接經驗，極為經驗設計技術。特征顯著的零部件設計時經驗設計技術的主要對象，包括結構穩定、變化不大的箱體、機架等。隨著我國社會科學技術的不斷發展和進度，機械設計產品變得越來越復雜，市場對機械產品的技術含量提出越來越高的要求，在這種情況下，出現了現代機械設計，且逐漸取代經驗設計技術。

當設計尺寸偏大、結構比較復雜的重型整體機械零件時，常常會選用模型實驗設計技術。通過運用模型實驗設計技術，可以對大部件進行小尺寸樣機的有效模擬，然后將小尺寸樣機的實際情況作為主要依據，進行有效修改和調整，進而能夠不斷升級、優化重型整體機械的零部件，滿足市場的使用要求。但是，運用模擬實驗設計技術時，常常需要花費較高的經濟成本和時間成本，但是當前我國的機械制造設計水平尚不夠成熟和完善，并不能夠完全取代模擬實驗設計技術。所以，在設計特大型機械時，常常會選用模擬實驗設計技術。

2 我國機械設計技術的發展趨勢

2.1 微型化

在機械設計制造的發展中，隨著我國納米技術的不斷發展，微型化是一大重要發展趨勢。在過去幾年中，我國納米技術水平并不高，主要出于研究階段，不過在最近幾年中，納米技術水平迅速上升，機械設計制造領域便開始對其進行關注，并對其進行越來越廣泛的運用。所以在機械設計制造的發展中，微型化是一大重要發展趨勢。實際上，在機械設計制造設計發展過程中，微型化對其具有非常大的推動作用，能夠對機械生產設備的靈活性、準確性進行有效提高，能夠有效簡化機械設備的復雜性，有效提高機械設計制造的工作效率，大大提高機械設計制造企業的競爭力。

2.2 綠色化

機械綠化設計，從本質上來說，就是一個優化機械設備的過程。例如：改變焊接道具設計，使其變為機夾式小重磨刀，即為一種機械綠化設計。機械綠化設計，并不會改變機械設備原有的工作原理和功能，僅對機械設備原有的處理方式、材料進行改變，能夠有效提高機械設備的節能性。針對普通原材料，將其優化為節能性環保材料，充分體現出資源節約的原則。通過遵守這個原則，機械設計人員應選深入了解和認識機械設備的材料、工作原理、運行方式等，然后采取有效措施，處理優化機械設計的各個環節，對資源進行有效節約，促使機械綠色涉及到額真正實現。

2.3 網絡化

隨著我國網絡信息技術水平的不斷提高，不同技術在不同領域中互相影響作用的加強，在今后一段時間中，機械設計制造自動化技術將會變得越來越網絡化。在傳統機械設計自動化技術中，網絡和自動化技術并沒有任何關系，從某種角度來說，能夠有效保證機械設計制造中信息暈暈的額安全性，不過這也大大影響了機械設計自動化技術工作效率的提升，同時提高設計人員的工作難度。隨著我國網絡信息技術水平的不斷提高，機械設計自動化技術的網絡化一定是一大重要發展趨勢，進而有助于機械設計自動化技術中監視技術、遠程控制技術的實現，能夠有效降低機械設計制造成本。

2.4 智能化

由于人們對機械設備的質量、可靠性、功能、損耗等提出越來越高的要求，智能化勢必是機械設計技術的另一個重要發展趨勢。另外，在機械設計自動化技術發展過程中，應能夠促使機械運轉工作系統性的順利實現。在進行機械設計時，應將機械產品的自動化、智能化作為一個系統工程。其中，系統化就是指在機械設計智能化實現的條件下，應能夠保證機械運用環境、機械、機械操作人員的統一協調性，對此必須要不斷推進智能化設計。如果一些機械設備在實際操作過程中，很難進行相關檢驗工作和試驗工作，例如：農業機械，因受地域性、季節性差異的影響，外部環境會在一定程度上影響試驗周期和設計周期，在這種情況下，在進行設計過程中，應對智能化的優點進行充分發揮，構建有效的數學模型。

3 結語

目前，在國際競爭環境中，我國機械制造業和機械設計技術二者之間關系是非常密切的，為能夠對我國機械產品的國際競爭實力進行有效提高，促使我國綜合國力的不斷上升，應有效改革機械設計技術，在現代企業設計中，應能夠將機械設計技術的作用充分發揮出來，這樣才能夠保證我國機械制造業的可持續發展。

參考文獻

[1] 張寶坤，王淑霞，王艷.機械設計制造及其自動化的發展方向[J].化工裝備技術，2017（4）：11-12.

[2] 董俊華.現代設計技術在機械設計中的應用[J].河南機電高等專科學校學報，2017（1）：25-26.

[3] 商昌橋.現代機械設計的特點及設計手段的未來發展之我見[J].哈爾濱職業技術學院學報，2017（5）：56-57.

[4] 強寶鋼.關于機械設計面臨的問題及其發展趨勢[J].產業與科技論壇，2016（6）：31-32.