張繼君

【摘 要】現(xiàn)代機械設計技術(shù)的產(chǎn)生，有效的緩解了很多企業(yè)以及工廠長期存在的根本性問題。機械設計作為機械設備制造使用中最基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其發(fā)展關(guān)系到社會對機械工程設備的需求和自身質(zhì)量性能。本文簡要闡述現(xiàn)代機械設計概述、現(xiàn)代機械設計創(chuàng)新要求與原則、創(chuàng)新方法等內(nèi)容，以此提升現(xiàn)代機械設計應用優(yōu)勢和所設計的產(chǎn)品質(zhì)量，滿足現(xiàn)代化社會發(fā)展需要。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代機械設計；設計原則；創(chuàng)新方法

引言

現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)革新、應用對機械設計帶來前所未有的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代機械設計是涉及機械原理、機械形式、力與運動、材料結(jié)構(gòu)等內(nèi)容的一門綜合性、復雜程度高的學科，是理論知識聯(lián)系實踐應用最佳的表現(xiàn)載體。為適應現(xiàn)代化、智能化、信息化的社會發(fā)展，更好地服務于人類生活生產(chǎn)活動，對現(xiàn)代機械設計進行創(chuàng)新與研究就顯得意義重大。本文簡要闡述現(xiàn)代機械設計概述、現(xiàn)代機械設計創(chuàng)新要求與原則、創(chuàng)新方法等內(nèi)容，以此提升現(xiàn)代機械設計應用優(yōu)勢和所設計的產(chǎn)品質(zhì)量，滿足現(xiàn)代化社會發(fā)展需要。

1現(xiàn)代機械設計概述

1.1現(xiàn)代機械設計內(nèi)涵分析

機械設計根據(jù)預想產(chǎn)品使用要求和功能對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等結(jié)合機械設計學、哲學、信息科學、人工結(jié)構(gòu)學、哲學、美學等各類學科和原理進行構(gòu)思、分析和計算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。現(xiàn)代機械設計有別于傳統(tǒng)機械設計主要體現(xiàn)在：一是技術(shù)的運用不同；二是設計產(chǎn)品性能、功能和結(jié)構(gòu)不同；三是設計效率和設計重復性不同；四是對材料使用要求不同；五是設計理念與創(chuàng)新意識不同。現(xiàn)代機械設計基本步驟組成為：首先研究分析預設計機械產(chǎn)品的功能、工作原理；再次對預設計機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行分析、組合；其次完成對預設計機械產(chǎn)品的力學傳動、尺寸、精度等參數(shù)優(yōu)選；最后進行組合分析和選取最佳的機械設計方案。

1.2現(xiàn)代機械設計技術(shù)與傳統(tǒng)機械設計技術(shù)的對比

傳統(tǒng)機械設計方法多為靜態(tài)和理論性的，是將設計人員對于設計產(chǎn)品的經(jīng)驗與理論認知作為基礎(chǔ)而實施的直覺設計，總體來看，其具備了兩方面的特征：首先，產(chǎn)品設計理論認知保持固定，對于復雜而又多變的外界環(huán)境存在相對較差的適應性。通常而言，傳統(tǒng)機械設計方法理論認知主要來源于設計人員的反復試驗以及自身經(jīng)驗，在理論確定以后，通常不會隨意變更，并不適用于當前多變的環(huán)境。比如，一般安全性能比較高的產(chǎn)品其投入的資金也比較多，會增加誰及的成本，低成本產(chǎn)品則安全系數(shù)低，難以滿足相關(guān)要求[1]。其次，設計理念落后，無法跟上時代發(fā)展以及科技進步的步伐。伴隨著科技水平的逐漸提升，機械產(chǎn)品技術(shù)含量要求也與日劇增，機械設計理論體系呈現(xiàn)出了復雜化的發(fā)展態(tài)勢，傳統(tǒng)機械設計方法難以追趕發(fā)展的腳步。伴隨著科技的提升，機械產(chǎn)品技術(shù)含量的相關(guān)要求也在不斷的提高，機械設計理論體系復雜化程度不斷加深，傳統(tǒng)機械設計已經(jīng)無法滿足產(chǎn)品使用需求。

2現(xiàn)代機械設計創(chuàng)新要求與原則

現(xiàn)代機械設計要突破傳統(tǒng)機械設計模式和思維，需要設計人員有創(chuàng)新意識，敢于標新立異將理論知識和科學技術(shù)運用在機械設計實踐中，所設計的機械設備種類品種多，結(jié)構(gòu)復雜，可實現(xiàn)多種功能滿足現(xiàn)代社會生活生產(chǎn)需求。

2.1現(xiàn)代機械設計創(chuàng)新要求

現(xiàn)代機械設計創(chuàng)新要求是通過創(chuàng)新機械設計理念，突出體現(xiàn)機械設計產(chǎn)品性能和產(chǎn)品技術(shù)特點，提高現(xiàn)代機械設計產(chǎn)品的實用性、功能性、可靠性及經(jīng)濟性。也可通過改良現(xiàn)有機械產(chǎn)品設計理念來實現(xiàn)。一是現(xiàn)代機械設計創(chuàng)新需要個性化，敢于破除舊的設計理念，尋求更合理的設計思路、設計方案或機械組合；二是現(xiàn)代機械設計創(chuàng)新要有較強的實用性和標準量化，這需要貼合市場需求，機械設計產(chǎn)品應易批量生產(chǎn)、功能配置合理、人機交互操作性強；三是現(xiàn)代機械設計創(chuàng)新要有可靠性及經(jīng)濟性，機械設計產(chǎn)品的安全可靠、市場價值決定了產(chǎn)品設計價值；四是現(xiàn)代機械設計創(chuàng)新需要有創(chuàng)新思維，要求設計人員具有哲學、美學、人體結(jié)構(gòu)學等基礎(chǔ)學科知識修養(yǎng)和逆向思維、跳躍思維等，可從不同學科、不同角度尋求最優(yōu)化的設計方案[2]。

2.2現(xiàn)代機械設計創(chuàng)新原則

現(xiàn)代機械設計創(chuàng)新原則包括：機械產(chǎn)品功能多樣性、最大經(jīng)濟效益。即拋棄原有單一機械產(chǎn)品功能單一化，制造成本高昂等劣勢，使現(xiàn)代機械產(chǎn)品功能多樣，增加市場需求，同時功能健全、安全性高的機械產(chǎn)品市場逐漸成型，應注意機械設計制造成本控制，實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)銷售的經(jīng)濟利潤最大化。

3現(xiàn)代機械設計創(chuàng)新方法

當前，隨著科學技術(shù)和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，機械設計追求產(chǎn)品質(zhì)量和設計精度要求，將高科技和各類學科融合深度交互知識、先進的設計理念運用在機械設計中，使得現(xiàn)代機械設計更加簡單、高效[3]。例如：計算機輔助設計（CAD）、優(yōu)化設計、變形設計（VD）、并行設計（CD）等等。

3.1變形設計（VD）

變形設計（VariantDesign）是指在原有機械產(chǎn)品基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新設計，或系列化設計使得其機械產(chǎn)品衍生品品種多樣，滿足產(chǎn)品市場通用化和使用者不同需求[4]。其方式為對原有機械產(chǎn)品工作原理、結(jié)構(gòu)形式、功能和尺寸等進行再次創(chuàng)新設計，以拓撲形式設計并制造功能多樣、參數(shù)可調(diào)的系列產(chǎn)品。歸根到底達到機械產(chǎn)品的功能完善、操作完美、優(yōu)化類型體系。

3.2并行設計（CD）

并行設計（Concurrent Design）有別于傳統(tǒng)機械設計的串行模式，摒棄了傳統(tǒng)機械設計周期長、設計次序不可跳躍、成本高等缺點，以計算機輔助設計和工程數(shù)學為基礎(chǔ)，采用系統(tǒng)化、集成化的設計模式從而實現(xiàn)現(xiàn)代機械設計制造一體化，充分節(jié)約設計成本和周期，提高機械設計質(zhì)量。

3.3優(yōu)化設計

優(yōu)化設計類似于現(xiàn)代機械設計的變形設計，但形式和方法有區(qū)別[5]。優(yōu)化設計是指以計算機和數(shù)學規(guī)劃理論為基礎(chǔ)，在產(chǎn)品等方面約束前提下，尋求滿足設計目標的創(chuàng)新設計方法。運用數(shù)學函數(shù)進行線性或非線性分析、優(yōu)化設計策略層層逼近達到最佳的設計方案。

3.4計算機輔助設計（CAD）

計算機輔助設計，英文為ComputerAidedDesign簡稱為CAD。是利用計算機技術(shù)來輔助機械設計，使得現(xiàn)代機械設計高效化、可修改性強、規(guī)范設計等。通常是對預設計機械產(chǎn)品進行建模、圖形處理、工程分析等來實現(xiàn)的，因CAD屬于將機械設計物理模型轉(zhuǎn)化為數(shù)字模型，可以分析產(chǎn)品在各使用狀態(tài)下的情況和工作參數(shù)，通過修改和調(diào)整可優(yōu)化機械產(chǎn)品滿足各工況需求。

結(jié)束語

現(xiàn)代機械設計因需要與多學科進行深度融合和技術(shù)交互應用，在設計理念、設計周期、設計成本、設計產(chǎn)品性能等方面有別于傳統(tǒng)機械設計，并給予對應改善和提升。從計算機輔助設計（CAD）、優(yōu)化設計、變形設計（VD）、并行設計（CD）等對其進行創(chuàng)新研究，可促使現(xiàn)代機械設計產(chǎn)品性能更優(yōu)、質(zhì)量可靠、安全性好，并實現(xiàn)設計產(chǎn)品應易批量生產(chǎn)、功能配置合理、人機交互操作性強滿足現(xiàn)代社會發(fā)展進程的需要。

參考文獻：

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[3]任玉燦，馬軼群，張永清，劉春東.機械創(chuàng)新設計與機械設計課程設計銜接式教學方法初探[J].電子測試，2016（17）：160+93.

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[5]劉巍巍，邵文達，劉曉冰.面向機械產(chǎn)品創(chuàng)新與快速設計的知識建模方法研究[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2014（05）：27-30