試論現(xiàn)代機械設(shè)計方法與未來機械設(shè)計趨勢

方志軍

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各種機械工業(yè)產(chǎn)品的品種和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度不斷增加，對生產(chǎn)器械和生產(chǎn)設(shè)備的要求也不斷提升。隨著計算機技術(shù)與信息技術(shù)在各個領(lǐng)域的不斷應(yīng)用，在現(xiàn)代機械構(gòu)造的過程中也實現(xiàn)除一個日新月異的變化過程。根據(jù)當(dāng)前我國的經(jīng)濟建設(shè)中的現(xiàn)實情況，各種機械產(chǎn)品的設(shè)計隨著科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟技術(shù)的不斷發(fā)展也在不斷的促進。因為現(xiàn)代機械設(shè)計產(chǎn)生，它突破了傳統(tǒng)機械設(shè)計的只關(guān)注實現(xiàn)產(chǎn)品預(yù)期功能的要求，引導(dǎo)機械設(shè)計系統(tǒng)化、智能化的發(fā)展。本文對現(xiàn)代機械設(shè)計的方法以及未來機械設(shè)計進行了分析研究。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機械設(shè)計;問題;方法;未來機械設(shè)計

引言：

當(dāng)前社會是一個科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達的社會，在當(dāng)前社會發(fā)展的過程中，各個產(chǎn)品功能和產(chǎn)品需求不斷增加促使當(dāng)期社會額發(fā)展，這也是社會發(fā)展過程中的主要因素，在當(dāng)前各種產(chǎn)品的設(shè)計過程中，機械產(chǎn)品設(shè)計已成為設(shè)計的重點和中心環(huán)節(jié)。但是現(xiàn)在我國現(xiàn)代機械設(shè)計方法在應(yīng)用方面仍存在發(fā)展不同步的問題，在一定程度上阻礙了我國機械設(shè)計的進步，甚至?xí)?dǎo)致機械產(chǎn)品應(yīng)用方面的問題。通過分析現(xiàn)代機械設(shè)計，可以更好的了解其發(fā)展方向，進而有助于提高我國機械設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展進步。

一、現(xiàn)代機械設(shè)計的內(nèi)涵

機械設(shè)計是機械工程重要組成部分，也是決定機械性能最主要的因素。機械設(shè)計是設(shè)計者以設(shè)計的思維融入機械產(chǎn)品的具體應(yīng)用中，使得機械產(chǎn)品使用性能得以提高。機械設(shè)計是根據(jù)機械工作原理、運動方式、零件的形狀尺寸等進行構(gòu)思、分析和計算，再轉(zhuǎn)化成具體的描述作為制造依據(jù)的工作過程。現(xiàn)代機械設(shè)計理念的應(yīng)用越來越注重其結(jié)構(gòu)性和嚴謹性，需要在信息時代背景下將智能化和自動化更充分的融入到機械產(chǎn)品的設(shè)計和應(yīng)用中，進而提高我國機械產(chǎn)品的整體性能。目前，我國在現(xiàn)代機械設(shè)計方面仍屬于探索階段，但伴隨著我國科技的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，機械設(shè)計領(lǐng)域也取得了突破性進展。

二、現(xiàn)代機械設(shè)計的方法

1計算機輔助設(shè)計方法

計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域，包括機械設(shè)計中，因而產(chǎn)生了計算機輔助機械設(shè)計方法（CAD），此方法是機械設(shè)計者將計算機技術(shù)應(yīng)用在構(gòu)思、畫圖、修改和運算等方面。這一新興的學(xué)科充分利用了計算機高速運算和簡便繪圖的功能，提高了機械設(shè)計產(chǎn)品的精度和速度。相比于傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法用手繪或者圖紙的方法來制定設(shè)計過程，計算機輔助設(shè)計不僅可以減少機械設(shè)計人員的體力勞動，更重要的是可以提高機械設(shè)計的精確度，操作簡便快速，縮短設(shè)計周期，減少設(shè)計的成本。

CAD系統(tǒng)包含硬件和軟件兩系統(tǒng)。其中硬件系統(tǒng)是計算機輔助機械設(shè)計的物質(zhì)基礎(chǔ)部分;而軟件系統(tǒng)則是輔助設(shè)計的核心關(guān)鍵部分，它決定了CAD的所具有的功能，具備自動管理和控制計算機資源的功能。系統(tǒng)中的支撐系統(tǒng)，又稱軟件開發(fā)工具，幫助技術(shù)人員開發(fā)應(yīng)用軟件的工具;還有應(yīng)用軟件，它是用戶應(yīng)用上述系統(tǒng)來自主編制各種解決問題的程序。

CAD系統(tǒng)的設(shè)計過程包括建模、程序框圖、編制程序和調(diào)試程序等。其中建模就是一般常見的機械零件擁有現(xiàn)成的模型，倘若沒有的話，則需要先建立正確的模型;還有，程序框圖即根據(jù)手工計算的步驟來設(shè)計程序的框圖。

2結(jié)構(gòu)模塊化的設(shè)計方法

運用結(jié)構(gòu)模塊化的設(shè)計方法運用到機械產(chǎn)品的設(shè)計中，可以使得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)零部件功能更好的實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)模塊化的設(shè)計方法的應(yīng)用需要結(jié)合各零部件的特征，針對各零部件運作中出現(xiàn)的沖突情況能提前解決，這樣可以提高整個機械產(chǎn)品的運行效率，還可以在一定程度上減少機械產(chǎn)品的研發(fā)成本和應(yīng)用損耗。為了最大程度規(guī)避機械制造中出現(xiàn)的風(fēng)險，運用結(jié)構(gòu)模塊化的設(shè)計方法將機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進行分層，從而使各零部件功能應(yīng)用到達最優(yōu)。機械產(chǎn)品的設(shè)計過程中要充分結(jié)合設(shè)計者自身的思維特征，根據(jù)設(shè)計者的不同思路來更好地實現(xiàn)各零部件功能的應(yīng)用，提高機械產(chǎn)品整體的性能。

3系統(tǒng)化設(shè)計方法

現(xiàn)代系統(tǒng)分析設(shè)計方法不同于傳統(tǒng)的分析設(shè)計方法，傳統(tǒng)的分析設(shè)計方法在進行研究時一般是把要設(shè)計的對象分成幾個獨立的部分，由于各個部分的研究中，工作人員不能及時交流，而導(dǎo)致所設(shè)計對象的各個部分是獨立的，因此得出的結(jié)論往往是不完整的、片面的。而現(xiàn)代系統(tǒng)分析設(shè)計方法是把所設(shè)計的對象看成是一個完整的系統(tǒng)，研究時使用系統(tǒng)工程的方法，并且考慮產(chǎn)品或系統(tǒng)的制造過程和運行情況的基礎(chǔ)上尋求最佳的設(shè)計方案。即系統(tǒng)分析設(shè)計應(yīng)同時考慮系統(tǒng)的開發(fā)、系統(tǒng)的制造和系統(tǒng)的運行這三個部分，只有這樣才能驗證出產(chǎn)品的設(shè)計效果。

三、未來機械設(shè)計

1智能化設(shè)計

智能化設(shè)計必將成為機械設(shè)計的未來設(shè)計方向，這由于科學(xué)技術(shù)及計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，以致機械的智能化水平越來越高。智能化模仿人類的思維甚至代替人類進行思維進行工作，它主要包含了人工智能、計算機等多種綜合性的學(xué)科。智能化機械設(shè)備代替了很多人工操作的工作流程，因此，在很多工作中降低了人類工作中的危險性，從而減少了人工事故的發(fā)生。

2綠色機械設(shè)計

在可持續(xù)發(fā)展的持續(xù)推行下，未來的機械設(shè)計跟環(huán)境和生態(tài)聯(lián)系在一起，綠色機械設(shè)計也將成為機械設(shè)計的一大方向。綠色機械設(shè)計是較為先進的一種科學(xué)設(shè)計方法，設(shè)計者在進行設(shè)計的時候必須要考慮到該方法及工藝對環(huán)境生態(tài)產(chǎn)生的影響，盡量減少在機械生產(chǎn)過程中對環(huán)境的污染;此外，在提高工作效率的同時，爭取將能耗降到最低，這也是綠色機械設(shè)計倡導(dǎo)的理念。

3以自動化設(shè)計取代人工設(shè)計

伴隨著我國信息技術(shù)的不斷發(fā)展，在未來機械設(shè)計中會呈現(xiàn)出自動化的設(shè)計趨勢，由信息科技自動化設(shè)計取代人工設(shè)計。充分運用電子信息技術(shù)的智能性來融合機械產(chǎn)品的數(shù)據(jù)資料，并通過對相關(guān)數(shù)據(jù)資料的整合分析設(shè)計出高性能的機械產(chǎn)品。通過運用自動化設(shè)計，可以有效提高人機結(jié)合的進程，大大提高了相關(guān)數(shù)據(jù)分析的效率，進而有助于提高機械產(chǎn)品設(shè)計的嚴謹性和科學(xué)性。

4以優(yōu)化設(shè)計取代可行性設(shè)計

信息技術(shù)的發(fā)展為機械設(shè)計提供了更多的優(yōu)化條件，因此在機械設(shè)計未來的發(fā)展中將更多地進行優(yōu)化設(shè)計，通過提升機械產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)來提高整體的性能。在具體的應(yīng)用中通過建立更貼切的數(shù)學(xué)模型來選擇最優(yōu)設(shè)計結(jié)果，取代傳統(tǒng)的可行性設(shè)計方法。優(yōu)化設(shè)計的應(yīng)用不僅有助于提高現(xiàn)代機械設(shè)計方法的革新，同時有助于現(xiàn)代機械設(shè)備產(chǎn)品的整體性能提高，推動我國機械設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展進步。

5實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計

在當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)普及的現(xiàn)狀下，網(wǎng)絡(luò)成了大眾的一個發(fā)展交流平臺，當(dāng)然機械設(shè)計也不例外。在未來的發(fā)展中把機械化設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)緊密聯(lián)系，時刻掌握機械行業(yè)的最新動向，這樣才能有利于在未來機械設(shè)計中了解最新動態(tài)并加以改進。

結(jié)束語

通過了解我國機械產(chǎn)品現(xiàn)代化設(shè)計方法及未來的機械設(shè)計，了解到在未來的發(fā)展中，機械設(shè)計理念的應(yīng)用將更大程度與計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)等融合，并在此融合過程中實現(xiàn)自身系統(tǒng)的升級優(yōu)化，為用戶提供性能更高的機械產(chǎn)品，并推動我國機械設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展進步。

參考文獻：

[1]淺析現(xiàn)代機械設(shè)計方法及研究進展[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2018，v.26;No.648（22）：101;

[2]李達勇.機械設(shè)計制造及自動化的未來發(fā)展研究[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2017（12）;

[3]張艷.談現(xiàn)代機械設(shè)計方法與未來機械設(shè)計[J].現(xiàn)代機械，2015（2）：58-59。