淺談現代機械設計方法與未來機械設計

杜東平

（大慶石化建設有限公司，黑龍江 大慶 163714）

隨著機械類產品在設計方式和設計理念上的不斷創新，通過借助計算機和信息化等新型技術，可以更好地提高產品整體的工作性能及結構穩定性能。我國當前在機械設計方式上，還存在一些問題，其中最突出的是機械設計和未來發展不同步的問題，這在很大程度上阻礙了我國機械設計水平的進一步發展，影響了機械類產品質量和性能的提升，如果機械設計不能很好地解決現存問題，將會極大地影響機械行業未來的發展，甚至可能導致機械產品研發速度無法滿足現代市場需求，相關產品在應用方面出現阻礙。通過對現代機械設計方式進行研究，能夠更好地了解未來機械設計發展方向，從而促進我國機械設計和生產進步，順應市場發展趨勢，設計出各個方面性能更加優良的機械設備。

1 現代機械設計方法及理論

從現代機械設計的理論和方式進行分析，機械設計的整體發展進程主要可以分為2 個階段：在第一階段，主要是從17 世紀開始，將機械設計的直觀感覺以及相關實際經驗，作為機械設計的基礎。在這一階段，在機械設計的過程中，運用了大量的公式和現有的設計手冊。在機械設計的傳統階段，其特征非常明顯，由于過多的使用到原有設計手冊與各種公式進行計算，所以這種設計方法導致機械在設計方面過于死板，在設計上幾乎沒有突破和創新，而且設計成本較高，設計周期較長，這導致機械設計水平根本無法滿足市場需求量，生產出的機械價格較高，無法做到普及，所以機械類產品的發展相對緩慢。機械設計發展到第二個階段是在20 世紀中后期開始，一直持續到現階段，進入這一階段后，機械設計開始被稱為現代設計階段。從現代設計階段開始到現在，人們開始逐漸發現，一味地按照傳統的機械設計理念和設計方式，無法滿足現代社會發展水平，很難做到與市場同步，這就需要對傳統的設計理念和方式進行有效改進，將更多新的想法和創意融合到機械設計中，不再拘泥于過去的形式，打破傳統觀念，推陳出新，才能更好地滿足現代機械制造行業的生存和發展需求，所以，當機械設計進入現代設計階段以后，在設計方法和理論方面進行了更深入的研究，也作出了很多大膽的改革和創新，這極大地影響了機械行業的生產和研究方式，推動了機械行業的進一步發展。

2 現代機械設計方式種類及特點

2.1 現代機械系統化設計方式

在現代機械的設計中，通過應用系統化設計方式，進一步實現了設計中機械整體與部分之間的有效聯系，從而提高了機械類產品的一體化構造模式，使機械類產品的使用性能得到了進一步提升。在應用系統化設計方式過程中，需要更好地體現系統原理在機械設計中的應用，并且在設計過程中需要將二者的緊密聯系性進行提升。通過借助系統化的設計方式，能夠更好地凸顯機械產品的使用特點，從多個方面進行功能分類，實現機械產品在設計上的層次劃分感。使機械產品在使用中能夠呈現層次較為分明的系統。

2.2 現代機械結構模塊化設計方式

在現代機械產品設計中應用結構模塊化設計方式，能夠使機械產品結構當中部件功能得到更好發揮，在利用這種方式進行機械設計時，首先應結合零部件在機械產品中的功能及其特點，將各零部件在使用過程中可能出現的沖突情況進行提前預判，并且通過合理設計解決可能存在的問題，從而有效地提高機械產品的整體運行狀態，而且能夠在一定程度上減少機械產品在設計研發的過程中需要消耗的成本及應用損耗。結構模塊化設計方式在具體應用的過程中，主要是通過將機械產品進行結構分層，進而實現在最大程度上，對機械制造過程中可能存在的風險進行合理規避，實現各個零部件在應用過程中優勢最大化。使用這種設計方式可以更好地在機械產品設計過程中，體現設計人員對機械產品合理性的思考，使設計出的機械產品更具有個性和個人思維特征，此類設計產品在應用過程中能體現出設計者從不同角度進行思考和研究的成果，有效提高了機械類產品在應用中的適應性，可以更好地解決針對不同類型機械設備的使用要求。

3 未來機械設計方式發展方向

3.1 未來機械設計環保性提升

機械類產品的環保型設計主要是指，在當前可持續發展的戰略引導下，機械設計工作也應充分地利用各種能源及資源，使設計出來的機械產品可以更加符合低耗減排的環保要求。要想實現這一目標，就需要在進行機械產品設計之前，先將環保理念作為設計標注和前提，在保證產品質量和各項功能齊備的基礎上，利用新型技術和能源實現產品的節能減排，降低設備在運行過程中對環境造成的污染或破壞。在設計階段引入環保設計理念不僅是現代機械設計發展的必然方向，同時也將是未來所有行業發展的共同趨勢。

3.2 未來機械設計自動化方式

隨著我國現代化信息技術的不斷創新和發展，新型技術手段不斷更新，智能化和自動化被廣泛地應用在各個領域，在此背景下，未來的機械設計也將出現較為成熟的自動化設計理念及方法。通過使用信息科技進行機械產品的自動化設計，進而取代人工設計方式，也是未來機械設計工作發展的必然趨勢。通過充分的利用信息技術，將智能性和機械產品進行充分融合，利用信息技術對相關數據信息的統計、整合和分析，可以設計出性能更高的機械類產品，區別于人工設計方式，新型自動化設計方式出現誤差的可能性更低，設計的產品性能更佳，也更值得信賴。同時，應用自動化設計手段，有助于推動人機結合的發展進程，對數據分析的效率大大提升，有利于提高機械產品設計的科學性和嚴謹性。

3.3 未來機械設計定量計算方式

機械設計方式在未來的發展中，可以通過利用最新的技術手段，使用更加精確的計算方式及計算工具，對機械產品的零部件進行更為準確的計算，得到的零部件尺寸及剛度也能更好地滿足機械產品在應用過程中的需求，有效地提高機械產品的應用水平。同時，通過這種方式得到的零部件應用在機械產品中，可以有效地提高機械產品在設計過程中的規范性，進一步提升機械產品質量。在我國現階段的機械產品設計活動中，仍然有一部分設計者在沿用經驗類比法，雖然這種機械設計方式具有一定的便捷性，但卻很容易在應用階段出現問題，所以對傳統設計方式的創新已經迫在眉睫。

3.4 未來機械設計動態模型建設方式

當前的機械設計方式仍然停留在靜態模型設計方式上，這在很大程度上可能導致設計和理念之間發生偏差，這將對機械產品質量造成不利影響。利用信息技術作為載體，可以進行動態模型的建立，還能有效提高機械產品在結構動力學方面的計算分析準確性，提高這一部分的工作效率，同時能夠更好地保證測試的相關數據準確性及嚴謹性，有利于提高機械產品整體性能，有效減少了機械產品在使用過程中可能出現問題的風險。

4 結語

隨著信息技術的不斷發展，未來機械設計的方式必將得到優化，將技術力量作為基礎，給現代機械設計水平的提高提供了更加充足的條件，所以，機械設計的未來發展也必將進行更多的創新和優化，通過利用現代化技術，能夠更好地提升機械產品內部結構以及整體性能。可通過建立更為確切的相關數學模型進行計算，通過對比選擇最優設計方式，達到提高機械產品質量、性能的目的。傳統的機械設計方式可以取其精髓，應用到新型設計模式中，從而更好地優化設計方法，有助于對現代機械設計水平的革新，從而不斷地推動我國機械設計領域的發展和進步。