劉度軍

【摘 要】機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工業(yè)中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，能否做好現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械制造工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的理念與傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)相比有著明顯的突破，本文就對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理念和技術(shù)進(jìn)行了扼要的探討。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械制造；機(jī)械設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)理念；技術(shù)創(chuàng)新

作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)的基礎(chǔ)性行業(yè)，隨著現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，工業(yè)生產(chǎn)的需要也在不斷增大，機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)水平也在不斷的更新進(jìn)步?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)巧妙的結(jié)合電子計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、力學(xué)、工程實(shí)踐理論等領(lǐng)域，顛覆了以往傳統(tǒng)的人工或生硬機(jī)械化的生產(chǎn)模式，給現(xiàn)代工業(yè)制造業(yè)帶來了全新的改革。機(jī)械工具作為工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)方式，其奠基作用是無可替代的，現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展也是一國(guó)的綜合國(guó)力和技術(shù)水平的很好體現(xiàn)，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，和現(xiàn)代化建設(shè)的急切腳步都讓工業(yè)機(jī)械的市場(chǎng)需求大大提高，在未來，機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展將有著更好的前景?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)與最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和理念相結(jié)合，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理念和技術(shù)創(chuàng)新對(duì)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展有著不可忽略的意義。

1.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)涵與設(shè)計(jì)理念

1.1現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)概述

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)就是巧妙的結(jié)合電子計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、力學(xué)、工程實(shí)踐理論等領(lǐng)域，按照具體的使用要求，分析、計(jì)算、構(gòu)思機(jī)械的結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)動(dòng)、能量和力的傳遞、零件的形狀、大小、潤(rùn)滑等不同的方面，并最終予以制作的全過程。

1.2現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的方法

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)一般是按照目標(biāo)和任務(wù)，制定一個(gè)方案，甚或制造出具體的樣機(jī)，而后予以考核評(píng)定，在考核評(píng)定的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行修改，形成第二方案，循環(huán)反復(fù)進(jìn)行這一過程一直等到滿意為止。具體的流程是：市場(chǎng)需求調(diào)查；歸納相關(guān)問題；綜合分析問題；優(yōu)化方案；修改方案；繪制圖樣。在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)中，由于受到設(shè)計(jì)觀念、技術(shù)方法和設(shè)備條件的限制，設(shè)計(jì)要借助于大量的靜止化和簡(jiǎn)化假設(shè)，這樣就大大地影響了設(shè)計(jì)的精確度，設(shè)計(jì)中過度依靠主觀靈感和經(jīng)驗(yàn)，高效、準(zhǔn)確和科學(xué)合理性受到了影響?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)分為廣義的和狹義的兩種，廣義的設(shè)計(jì)針對(duì)的是實(shí)體化對(duì)象的整個(gè)過程，狹義設(shè)計(jì)針對(duì)的是圖樣完成的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的基本特征是智能化、經(jīng)濟(jì)性、集成化、并行、精確、動(dòng)態(tài)運(yùn)行。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)一般有幾種分類，比較成熟的設(shè)計(jì)方法有：CAD、機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)方法、最優(yōu)化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法、有限元的機(jī)械設(shè)計(jì)方法等等。正在發(fā)展中的新穎設(shè)計(jì)包括：智能、生命周期、創(chuàng)新、并行、穩(wěn)健、虛擬等不同的類型。

1.3現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的理念

設(shè)計(jì)過程要遵循一些理性的、科學(xué)的基本原則，一般來說包括邏輯關(guān)系的確定，物理關(guān)系的確定，結(jié)構(gòu)關(guān)系的確定，總體層面設(shè)計(jì)的最終確定。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的理念是把信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、智能技術(shù)和機(jī)械工程技術(shù)相結(jié)合，通過建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化，融合數(shù)學(xué)、物理學(xué)、電子信息學(xué)、化工學(xué)、人體心理學(xué)、測(cè)量學(xué)等學(xué)科知識(shí)，從形象思維開始，綜合運(yùn)行各種思維方式，經(jīng)過邏輯推理和判斷及相應(yīng)的綜合、分析與決策，產(chǎn)生設(shè)計(jì)創(chuàng)意，經(jīng)過精確的數(shù)據(jù)分析和操作，反復(fù)操作循環(huán)，最終完成設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)過程要充分考慮到設(shè)計(jì)任務(wù)，清晰設(shè)計(jì)目標(biāo)，充分收集資料和數(shù)據(jù)，要設(shè)計(jì)出新結(jié)構(gòu)和新方案，還要和客戶進(jìn)行討論，注重各專業(yè)知識(shí)的配合，力求方案的科學(xué)性，要以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對(duì)待設(shè)計(jì)圖，不斷修改方案，直到最佳，最后，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的一個(gè)重要理念就是要將設(shè)計(jì)的過程貫徹于機(jī)械制造的始終，即使是草圖結(jié)束以后也要?jiǎng)討B(tài)進(jìn)行調(diào)整?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的理念秉承創(chuàng)新精神，注重邏輯和思維方式，運(yùn)用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方法，結(jié)合最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，并且還要綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、精確性、智能性等相關(guān)因素，充分融合環(huán)保設(shè)計(jì)、人性化設(shè)計(jì)、高性能設(shè)計(jì)、低能耗設(shè)計(jì)等理念，并且借鑒國(guó)內(nèi)外的相關(guān)理論，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新和發(fā)展。

2.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)分析

2.1節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)技術(shù)

該技術(shù)充分考慮到了低耗能、高效益、環(huán)境保護(hù)等因素，主要包括以下幾種：

（1）節(jié)能機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)。設(shè)計(jì)中要求將能源利用率提高到最大化，在設(shè)計(jì)階段要充分考慮產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)布局、加工工藝以及重復(fù)使用性和材料選擇，以滿足節(jié)能要求。

（2）環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)。在產(chǎn)品的生命周期內(nèi)，是否可以回收，對(duì)環(huán)境和人體健康有沒有損害，要兼顧產(chǎn)品質(zhì)量。

（3）材料設(shè)計(jì)。要充分考慮到材料本身，實(shí)現(xiàn)材料利用率的最大化。

（4）人性化設(shè)計(jì)技術(shù)。要考慮到人機(jī)統(tǒng)一，機(jī)械設(shè)計(jì)以人為本，從人出發(fā)，兼顧到科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)合一。

2.2優(yōu)良性能設(shè)計(jì)技術(shù)

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)要充分考慮到產(chǎn)品的綜合性能，主要包括：

（1）實(shí)驗(yàn)技術(shù)和可靠性的設(shè)計(jì)。監(jiān)測(cè)產(chǎn)品和系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)分析，研究預(yù)防故障和處治故障的方法，保證性能的可靠性。

（2）防斷裂技術(shù)的設(shè)計(jì)。要充分考慮到機(jī)械設(shè)計(jì)的材料和結(jié)構(gòu)能否在載荷、溫度和電場(chǎng)等外力的作用下具有足夠的抗破壞能力。

（3）系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)。為了保證能夠全過程監(jiān)測(cè)機(jī)械的運(yùn)行，對(duì)頻率、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)等結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，研究機(jī)械是否有磨損等情況，保證產(chǎn)品的正常運(yùn)行。

（4）防腐蝕設(shè)計(jì)技術(shù)。保證產(chǎn)品不被腐蝕，要在選擇材料、防腐蝕結(jié)合和強(qiáng)度設(shè)計(jì)上著手。此外還包括狀態(tài)檢測(cè)補(bǔ)償和控制技術(shù)。

2.3創(chuàng)建競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)技術(shù)

這是考慮到市場(chǎng)的需求，在市場(chǎng)中建立競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的設(shè)計(jì)技術(shù)，主要包括以下幾種：

（1）創(chuàng)新技術(shù)。在結(jié)合產(chǎn)品實(shí)際功能和質(zhì)量的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維，設(shè)計(jì)出客戶滿意度高，符合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。

（2）低成本設(shè)計(jì)技術(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)為保持競(jìng)爭(zhēng)力，要充分降低成本，當(dāng)然要兼顧現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)投放市場(chǎng)的速度，縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期。

（3）智能設(shè)計(jì)技術(shù)。智能化是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要特征，由于傳統(tǒng)的CAD自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)不能滿足機(jī)械自動(dòng)化的要求，就要求比如ICAD這樣的能夠滿足圖形處理，數(shù)值計(jì)算，具備知識(shí)處理能力和能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)全過程提供智能化支持的技術(shù)。

3.實(shí)現(xiàn)不斷創(chuàng)新理念的有效途徑

要實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)理念的不斷創(chuàng)新，就要做到：一是要有著大膽的挑戰(zhàn)權(quán)威精神，要常存質(zhì)疑，充分利用各種假說，大膽假設(shè)，小心求證，突破傳統(tǒng)的束縛創(chuàng)新的理念。二是要勇于承擔(dān)責(zé)任，敢于承受風(fēng)險(xiǎn)，機(jī)械設(shè)計(jì)的研究是一個(gè)漫長(zhǎng)的循環(huán)的過程，周而復(fù)始，備嘗艱辛，要在失敗中不斷奮斗，不畏懼風(fēng)險(xiǎn)。三是要正確認(rèn)識(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，掌握科學(xué)的理論，合理實(shí)踐，不斷突破機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新的理論，可以根據(jù)已有的科學(xué)原理和技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，可以在原有原理和技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改革和創(chuàng)新，可以吸收其他領(lǐng)域的研究成果進(jìn)行創(chuàng)新，可以引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新。

4.結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)是充分結(jié)合電子計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、力學(xué)、工程實(shí)踐理論等領(lǐng)域的一項(xiàng)綜合技術(shù)應(yīng)用，由于它給制造業(yè)帶來了全新的改革，促進(jìn)了傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)生了跨越式的技術(shù)改革，在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中占有越來越重要的位置。我們要始終堅(jiān)持理念的創(chuàng)新，加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)研究，不斷總結(jié)創(chuàng)新，爭(zhēng)取在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中得到更大的突破和發(fā)展，促進(jìn)現(xiàn)代制造業(yè)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。