現代機械設計的創新設計理論與方法研究

夏俊海

摘 要：現代機械設計技術主要有4種，分別為優良性能設計基礎技術、全壽命周期設計技術、綠色產品設計技術、競爭優勢創建技術。而現代機械設計的理念是結合信息化的手段，綜合思維方式，通過精確的數據分析反復進行操作從而完成設計方案的過程。

關鍵詞：現代機械設計;設計原則;創新方法

中圖分類號：TH122? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

引言

隨著科學和信息技術的不斷發展，各類產業在自身的經濟建設中也在逐漸地從傳統模式中尋求創新和突破，不再一味地注重大型的生產和制造，更多的是向著精密化和科技化的方向發展。這種轉換滋生了許多新型產業形式的發展，它們為了能夠更好地維持自身的競爭優勢，在市場競爭中處于有利地位，對新技術的關注和重視程度相較于以往而言有了更深層次的發展。同時也意味著，傳統的社會基礎產業會處于更好地保持市場地位的目標上思考問題，轉變自身的發展模式，讓自身的應用范圍可以于新型的領域相對接，而不僅僅局限于基礎設施的建設。

1現代機械設計創新要求與原則

（1）現代機械設計創新要求。現代機械設計的創新需求，通過創新的機械設計原理，突出機械設計產品的性能和技術的特點，提高現代機械設計產品的實用性、功能性、可靠性和經濟性?，F代機械設計的創新需要個性化，需要強大的實用性和標準量化創新，同時也要滿足市場需求。機器設計產品應便于批量生產和功能部署，人機交互的合理性和可操作性強，現代機械設計創新需要可靠性和經濟性，機械設計產品的安全性和市場價值決定了產品的設計價值。

（2）現代機械設計創新原則。現代機械設計創新原則包括：機械功能多樣性，經濟效益最大化，對現有單機產品的生產成本、制造成本等功能進行折現，使現代機械的功能多樣化，滿足增長的市場需求。功能性、健康安全的機械產品市場將逐步形成，注重機械設計和制造成本的控制，應使產品生產和銷售的經濟效益最大化。

2現代機械設計的創新設計理論與方法

2.1新型技術

1）虛擬軸基床位整合技術。這是一種創新現代技術的智能應用技術，可實現機床、機械設備之間的生產融合，控制生產機床的整體操作，從而實現機械整體生產工作流程。此外，該技術還具備了結構化、模塊化等產類特點（生產分類），在該技術的使用過程中，它除了能有效減少成本投入，還能得到規范機械產量的重要保證，從而提升整體設備的使用效率?；诖?，開技術的研發勢在必行。2）微細納米整合技術。該技術是基于傳統切割技術的升級版，也是實現切割細小型零件構造需求的主要技術。它能在實際切割運行中，對直徑為0.01～0.02nm的芯片進行精準切割并對其進行妥善處理。此外它還能針對芯片的整體材質進行分析，憑借計算機系統功能，合理選出切割點，故被廣泛應用于現代社會發展中。

2.2并行設計（CD）

并行設計有一種不同于傳統機械設計的串行模式。并行設計是一種對產品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）進行并行和集成設計的系統化工作模式。是在產品開發的初始階段（即規劃和設計階段），就以并行的方式綜合考慮其壽命周期中所有后續階段，降低產品成本，提高產品質量。傳統的機械設計周期長，設計順序不跳步，相比較來說設計成本高，而現代機械設計充分體現了節約設計成本和周期，提高機械設計質量以及效率。

2.3綠色產品設計技術

這個技術要求機械產品在其使用的過程中要符合環境保護的相關要求進行設計。主要內容包括：面向環境設計技術，就是在機械產品整個使用的過程中要增加其可拆卸性、可回收性和可重復利用性等屬性，把這些屬性作為設計的目標，讓機械產品具備這些屬性;面向能源設計技術，機械產品在整個使用周期里要對環境的影響小，對資源的消耗少。機械產品在設計之初就要增加可裝配性和可重復的使用性。

2.4簡化機械設計

以往的機械設計中，設計人員往往需要綜合考量產品的功用以及特點等從而進行針對性的設計，實際的產品或者包裝往往可適用范圍不廣，且擴展性等方面也有待提升?；谀K化的設計，可以實現全系列的覆蓋，如若客戶需要提貨，則只要對其進行模塊化的更換即可。傳統的機械設計往往需要對每一個的零部件進行仔細的考量與分析，需要設計人員具備更為全面的以及專業的知識素養，同時整個的設計周期以及實際投入也會更大，產品的生產制造周期也會被進一步的拉長。而基于模塊化的設計理念，設計人員將從傳統設計模式中進行解放，無需單獨的著重的考量全部的機械零部件的設計，而只需要注重對當前模塊的設計與優化即可。

2.5模塊化設計理念應用

依據已有的一些立式車床的結構形態與模塊化設計需要，模塊劃分的原則主要歸納為以下幾方面，首先，以單獨的功能作為劃分單元，即對劃分完成后的各個結構具有功能上的獨立性。這樣的設計模式一方面有利于后期組裝拼接完成，另一方面則可以組成為多個類型的產品;其次，以部件作為模塊，這樣的設計使得各個模塊具有一定的完整性，且組合裝配時的質量也能得到更好的保障;另外，基于組件作為模塊，將各個功能進行細分后，還需要對各個部件中的組件進行劃分，從而基于更換以及取舍零配件的方式，使得部件具備不用的功用與性能。這樣的更換方式無疑比整個的進行更換更具經濟效益，且靈活性更高。除此之外，在進行模塊化的劃分期間，還應當注重對大件的模塊化設計，大件的組合應當規范且利于組合與拆分，但在設計過程中需要考量各個模塊的拓展空間，從而利于新型技術等的擴展不會對當前模塊產生影響。

2.6計算機輔助設計（CAD）

計算機輔助設計，英文是計算機輔助設計的縮寫。它利用計算機技術輔助機器的設計，從而大幅提高了現代機械設計效率。通常，對以前設計的機器模型進行建模，并進行圖形處理和工藝分析，而CAD將機械設計的物理模型轉換為數字模型，以便對每個產品的狀態和工作參數進行分析。

2.7全壽命周期設計技術

這項技術要求設計產品的過程中除了要對產品的功能和結構考慮之外，還要對產品的規劃、制造、營銷、運行等一直到其回收再利用的全過程都要進行相關設計。在設計之初就要考慮到所有的環節，使產品在全壽命周期設計中得到優化。這項技術主要組成部分有：并行設計技術，對產品全壽命周期各個環節并行綜合考慮;面向制造的新技術，在產品設計和制造的過程中設計最優方案，爭取一次成功。

2.8優良性能設計基礎技術

這個技術是在傳統的性能設計背景下提出的，主要以提高機械產品的綜合性能作為目的。其主要的內容包括：可靠性設計和實驗技術，主要對產品或系統的故障原因進行消除和預防，以解決產品的基本問題作為出發點的一門工程技術;防疲勞斷裂的設計技術，對外界因素進行研究，使材料不管在哪個環境下都具有很好的抗破壞能力;摩擦學設計技術，主要根據理論基礎對工程表面的摩擦和磨損問題進行研究。

結束語

現代機械設計是一門復雜的學科，涉及面廣，理論面廣，過程復雜，隨著機械設計得到了較好的發展，創新設計也得到了加強，對機械設計過程的探索加強學習，掌握機械設計的規律，提高設計的整體性和創新性，打破慣性思維，運用科學有效的設計創新，設計出更符合時代、更先進、更好地為社會和人民服務的機械產品。

參考文獻

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