現(xiàn)代機械設(shè)計方法研究與創(chuàng)新

1、    現(xiàn)代機械設(shè)計方法研究與創(chuàng)新    張成文摘   要：機械設(shè)備是社會現(xiàn)代化進程的眾多應(yīng)用工具之一，而機械設(shè)計是機械設(shè)備生產(chǎn)和使用的最基本方面之一，它關(guān)系到機械設(shè)備的使用需求及其質(zhì)量性能?，F(xiàn)代機械設(shè)計是對傳統(tǒng)設(shè)計方法跨學(xué)科的繼承、創(chuàng)新和發(fā)展。長期以來，機械設(shè)計作為設(shè)計技術(shù)來研究，已經(jīng)發(fā)展成為一門設(shè)計學(xué)科。設(shè)計理念隨著時間的推移而改變，將設(shè)計與創(chuàng)新結(jié)合起來，緊跟時代發(fā)展的步伐，為人類文明和社會的發(fā)展做出貢獻。本文簡要介紹了現(xiàn)代機械設(shè)計的概況、創(chuàng)新要求以及現(xiàn)代機械設(shè)計原則和創(chuàng)新方法。關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機械設(shè)計  設(shè)計原則 

2、; 創(chuàng)新方法：th122                                 ：a                       ：1674-098x（2019）09（c）-0080-02機械工程作為一門古老的學(xué)科，應(yīng)該與現(xiàn)代先進的科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，不斷促進自身的發(fā)展，緊跟科學(xué)技術(shù)的進步，特別是計算機

3、科學(xué)和系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展，使得機械設(shè)計的水平發(fā)展提高的非?？臁C器本身就是一個巨大的硬件，它的設(shè)計過程不僅需要專業(yè)知識，而且還須具備非常好的耐心。在新的時代，也需要用創(chuàng)新的設(shè)計理念與現(xiàn)代機械設(shè)計有效結(jié)合，分析運用創(chuàng)新設(shè)計理念、方法以及開發(fā)創(chuàng)新設(shè)計對現(xiàn)代機械設(shè)計的重要意義，掌握和運用現(xiàn)代機械創(chuàng)新的理論，以便實現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟效益雙重收獲?，F(xiàn)代工業(yè)的創(chuàng)新、應(yīng)用給機械設(shè)計帶來了前所未有的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)，現(xiàn)代機械設(shè)計是機械原理、機械形式、力、運動和材料結(jié)構(gòu)最全面和最復(fù)雜的結(jié)合。為了適應(yīng)現(xiàn)代化、智能化、計算機化的社會發(fā)展，為人類生活及生產(chǎn)活動提供更好的服務(wù)，開展現(xiàn)代機械設(shè)計的創(chuàng)新和研究具有重要意義1。1&#

4、160; 現(xiàn)代機械設(shè)計概述現(xiàn)代機械設(shè)計理論是在機械設(shè)計理論科學(xué)的基礎(chǔ)上形成的，也就是說，現(xiàn)代機械設(shè)計理論是一種在傳統(tǒng)機械設(shè)計方法和基礎(chǔ)上的再創(chuàng)造。傳統(tǒng)的機械設(shè)計趨向于靜態(tài)和被動的產(chǎn)品設(shè)計，不僅消耗大量的人力和物力，而且隨著生產(chǎn)效率和設(shè)計成本的提高，已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代化的生產(chǎn)要求?，F(xiàn)代機械設(shè)計理論涵蓋了更多的信息技術(shù)和其他科學(xué)技術(shù)、優(yōu)化、信息和藝術(shù)等多個方面。例如，離散化方法中的有限元方法和邊界方法可以通過這些現(xiàn)代新的設(shè)計方法來實現(xiàn)以滿足人們的需要。機械設(shè)計基于預(yù)期產(chǎn)品的需求和功能、機床原理、結(jié)構(gòu)、運動方法、力和能量的傳遞、各部件的材料和形狀尺寸、潤滑方法、機械設(shè)計、原理，信息科學(xué)，人工結(jié)構(gòu)，進行概

5、念、分析和計算，將其轉(zhuǎn)化為具體的方案設(shè)計解釋說明，并制定一個基于制造的工作流程?，F(xiàn)代機械設(shè)計不同于傳統(tǒng)機械設(shè)計，現(xiàn)代機械設(shè)計的基本步驟是研究預(yù)先設(shè)計的機械產(chǎn)品的功能和工作原理，然后分析和組合預(yù)先設(shè)計的機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，預(yù)設(shè)計的機械傳動、尺寸、精度等參數(shù)，最后結(jié)合分析選擇最佳方案，形成機械設(shè)計方案2。2  現(xiàn)代機械設(shè)計創(chuàng)新要求與原則現(xiàn)代機械設(shè)計打破了傳統(tǒng)的機械設(shè)計模式和思維，設(shè)計人員需要有創(chuàng)新意識，相關(guān)的理論知識和科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到機械設(shè)計實踐中，質(zhì)量控制對生產(chǎn)來說非常重要，可以說是機械創(chuàng)新設(shè)計的基礎(chǔ)和依據(jù)。應(yīng)考慮質(zhì)量控制，因為在制造過程和使用過程中，質(zhì)量控制受到各種因素的限制。質(zhì)量控制工作

6、是一個系統(tǒng)中的復(fù)雜過程，任何問題的出現(xiàn)，直接決定著機械產(chǎn)品的效果和功能。提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量控制，是提高公司的質(zhì)量控制水平的方式，也是防止產(chǎn)品失效的主要手段。在機械設(shè)計過程中，展示了主觀能動性、想象力和創(chuàng)造力，運用現(xiàn)代機械設(shè)計方法和思想，設(shè)計機械產(chǎn)品以計算機技術(shù)或其他信息技術(shù)作為輔助的工作。（1）現(xiàn)代機械設(shè)計創(chuàng)新要求。現(xiàn)代機械設(shè)計的創(chuàng)新需求，通過創(chuàng)新的機械設(shè)計原理，突出機械設(shè)計產(chǎn)品的性能和技術(shù)的特點，提高現(xiàn)代機械設(shè)計產(chǎn)品的實用性、功能性、可靠性和經(jīng)濟性?，F(xiàn)代機械設(shè)計的創(chuàng)新需要個性化，需要強大的實用性和標準量化創(chuàng)新，同時也要滿足市場需求。機器設(shè)計產(chǎn)品應(yīng)便于批量生產(chǎn)和功能部署，人機交互的合理性和可操

7、作性強，現(xiàn)代機械設(shè)計創(chuàng)新需要可靠性和經(jīng)濟性，機械設(shè)計產(chǎn)品的安全性和市場價值決定了產(chǎn)品的設(shè)計價值3。（2）現(xiàn)代機械設(shè)計創(chuàng)新原則。現(xiàn)代機械設(shè)計創(chuàng)新原則包括：機械功能多樣性，經(jīng)濟效益最大化，對現(xiàn)有單機產(chǎn)品的生產(chǎn)成本、制造成本等功能進行折現(xiàn)，使現(xiàn)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(chǎn)品市場將逐步形成，注重機械設(shè)計和制造成本的控制，應(yīng)使產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售的經(jīng)濟效益最大化。3  現(xiàn)代機械設(shè)計創(chuàng)新方法3.1 計算機輔助設(shè)計（cad）計算機輔助設(shè)計，英文是計算機輔助設(shè)計的縮寫。它利用計算機技術(shù)輔助機器的設(shè)計，從而大幅提高了現(xiàn)代機械設(shè)計效率。通常，對以前設(shè)計的機器模型進行建模，并

8、進行圖形處理和工藝分析，而cad將機械設(shè)計的物理模型轉(zhuǎn)換為數(shù)字模型，以便對每個產(chǎn)品的狀態(tài)和工作參數(shù)進行分析。3.2 變形設(shè)計（vd）變形設(shè)計是以現(xiàn)有的機械產(chǎn)品為基礎(chǔ)，或通過系列設(shè)計，使機械產(chǎn)品的衍生出的品種多種多樣，產(chǎn)品市場普及到可以滿足用戶需求不同的要求。該設(shè)計方案在工作原理、結(jié)構(gòu)形式、功能、原機產(chǎn)品尺寸等方面進行了再創(chuàng)新設(shè)計，故設(shè)計制造成具有多種功能、參數(shù)系列可調(diào)的拓撲結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品功能齊全，操作功能完善，機型系統(tǒng)優(yōu)化合理。3.3 并行設(shè)計（cd）并行設(shè)計有一種不同于傳統(tǒng)機械設(shè)計的串行模式。并行設(shè)計是一種對產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）進行并行和集成設(shè)計的系統(tǒng)化工作模式。是在產(chǎn)品開

9、發(fā)的初始階段（即規(guī)劃和設(shè)計階段），就以并行的方式綜合考慮其壽命周期中所有后續(xù)階段，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。傳統(tǒng)的機械設(shè)計周期長，設(shè)計順序不跳步，相比較來說設(shè)計成本高，而現(xiàn)代機械設(shè)計充分體現(xiàn)了節(jié)約設(shè)計成本和周期，提高機械設(shè)計質(zhì)量以及效率4。4  現(xiàn)代化機械設(shè)計的發(fā)展趨勢隨著世界工業(yè)化進程的推進，環(huán)境污染日益嚴重。為此，機械制造企業(yè)引進了工藝創(chuàng)新、新能源、除塵系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等一系列環(huán)保系統(tǒng)，實現(xiàn)了企業(yè)的清潔生產(chǎn)和合法排放，同時也為企業(yè)創(chuàng)造了良好的環(huán)境效益。對產(chǎn)品而言，清潔生產(chǎn)包括產(chǎn)品生命周期的各個階段，從原材料的提取到產(chǎn)品完成最終工藝，包括產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、包裝、運輸、分銷、銷售和

10、處置，以及資源的合理利用，減少對人類和環(huán)境的不利影響?，F(xiàn)在人們越來越認識到環(huán)境保護對社會發(fā)展的重要性。所謂機械設(shè)計的生態(tài)開發(fā)系統(tǒng)，是研究開發(fā)設(shè)計人員在提交產(chǎn)品概念時，實現(xiàn)產(chǎn)品綠色生態(tài)的設(shè)計理念，并對出現(xiàn)的產(chǎn)品明確環(huán)保性能。在產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)過程中，以實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，機械設(shè)計越來越重視生態(tài)學(xué)問題，并在設(shè)計過程中加強了生態(tài)學(xué)的研究和實踐。5  結(jié)語現(xiàn)代機械設(shè)計是一門復(fù)雜的學(xué)科，涉及面廣，理論面廣，過程復(fù)雜，隨著機械設(shè)計得到了較好的發(fā)展，創(chuàng)新設(shè)計也得到了加強，對機械設(shè)計過程的探索加強學(xué)習(xí)，掌握機械設(shè)計的規(guī)律，提高設(shè)計的整體性和創(chuàng)新性。設(shè)計出完美的機械產(chǎn)品，隨著時代的發(fā)展，社會的進步，設(shè)計人員勇敢地挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的設(shè)計理念，打破慣性思維，運用科學(xué)有效的設(shè)計創(chuàng)新，設(shè)計出更符合時代、更先進、更好地為社會和人民服務(wù)的機械產(chǎn)品。參考文獻1 許鴻艷.討論現(xiàn)代機械設(shè)計的方法及研究進展j.湖南農(nóng)機，2013，40（5）：55-57.2 黃乾歡，柴睿，黃磊.現(xiàn)代機械設(shè)計方法初探j(luò).中國科