現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計理念與技術(shù)探究

劉海波

【摘 要】作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)的基礎(chǔ)性行業(yè)，機(jī)械制造行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的意義重大，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計應(yīng)與最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和理念相結(jié)合，不斷開拓創(chuàng)新，本文就對現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計理念和技術(shù)進(jìn)行了簡單的探討。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計；機(jī)械制造；理念創(chuàng)新

【中圖分類號】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0031-01

隨著現(xiàn)代社會工業(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)展也彰顯了一國的綜合國力和技術(shù)水平，市場經(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。機(jī)械設(shè)計就是按照具體的使用要求，分析、計算、構(gòu)思機(jī)械的結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)動、能量和力的傳遞、零件的形狀、大小、潤滑等不同的方面，并最終予以制作的全過程。機(jī)械設(shè)計是機(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)計的理念與傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計相比有著明顯的突破，本文對于相關(guān)的一系列問題進(jìn)行了探討。

一、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計概述

（一）傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計和現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的方法。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計一般是按照目標(biāo)和任務(wù)，制定一個方案，甚或制造出具體的樣機(jī)，而后予以考核評定，在考核評定的基礎(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)計中，由于受到設(shè)計觀念、技術(shù)方法和設(shè)備條件的限制，設(shè)計要借助于大量的靜止化和簡化假設(shè)，這樣就大大地影響了設(shè)計的精確度，設(shè)計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。

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計分為廣義的和狹義的兩種，廣義的設(shè)計針對的是實(shí)體化對象的整個過程，狹義設(shè)計針對的是圖樣完成的設(shè)計?，F(xiàn)代工業(yè)設(shè)計的基本特征是智能化、經(jīng)濟(jì)性、集成化、并行、精確、動態(tài)運(yùn)行?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計一般有兩種分類，比較成熟的設(shè)計方法有： CAD、機(jī)電一體化的設(shè)計方法、最優(yōu)化的機(jī)械設(shè)計方法、有限元的機(jī)械設(shè)計方法等等。正在發(fā)展中的新穎設(shè)計包括：智能、生命周期、創(chuàng)新、并行、穩(wěn)健、虛擬等不同的類型。

（二）現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的理念。設(shè)計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)計的最終確定?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的理念是把信息技術(shù)、計算機(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)、測量學(xué)等學(xué)科知識，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)計方案。設(shè)計過程要充分考慮到設(shè)計任務(wù)，清晰設(shè)計目標(biāo)，充分收集資料和數(shù)據(jù)，要設(shè)計出新結(jié)構(gòu)和新方案，還要和客戶進(jìn)行討論，注重各專業(yè)知識的配合，力求方案的科學(xué)性，要以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對待設(shè)計圖，不斷修改方案，直到最佳，最后，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的一個重要理念就是要將設(shè)計的過程貫徹于機(jī)械制造的始終，即使是草圖結(jié)束以后也要動態(tài)進(jìn)行調(diào)整?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的理念秉承創(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、人性化設(shè)計、高性能設(shè)計、低能耗設(shè)計等理念，并且借鑒國內(nèi)外的相關(guān)理論，實(shí)現(xiàn)設(shè)計理念的創(chuàng)新和發(fā)展。

二、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計相關(guān)技術(shù)

（一）節(jié)能環(huán)保設(shè)計技術(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)計技術(shù)。設(shè)計中要求將能源利用率提高到最大化，在設(shè)計階段要充分考慮產(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)計技術(shù)。在產(chǎn)品的生命周期內(nèi)，是否可以回收，對環(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。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)計技術(shù)。要考慮到人機(jī)統(tǒng)一，機(jī)械設(shè)計以人為本，從人出發(fā)，兼顧到科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)合一。

（二）優(yōu)良性能設(shè)計技術(shù)?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計要充分考慮到產(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。監(jiān)測產(chǎn)品和系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，對故障進(jìn)行檢測分析，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。要充分考慮到機(jī)械設(shè)計的材料和結(jié)構(gòu)能否在載荷、溫度和電場等外力的作用下具有足夠的抗破壞能力。

3.系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計技術(shù)。為了保證能夠全過程監(jiān)測機(jī)械的運(yùn)行，對頻率、動態(tài)響應(yīng)、運(yùn)動和振動等結(jié)構(gòu)動態(tài)特性進(jìn)行分析、評價和設(shè)計進(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)計上著手。此外還包括狀態(tài)檢測補(bǔ)償和控制技術(shù)。

（三）創(chuàng)建競爭優(yōu)勢設(shè)計技術(shù)。這是考慮到市場的需求，在市場中建立競爭優(yōu)勢的設(shè)計技術(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)計出客戶滿意度高，符合市場需求的產(chǎn)品。

2.低成本設(shè)計技術(shù)。設(shè)計時為保持競爭力，要充分降低成本，當(dāng)然要兼顧現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計投放市場的速度，縮短產(chǎn)品的設(shè)計周期。

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

正確認(rèn)識機(jī)械設(shè)計的特點(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)國外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新。

四、結(jié)束語

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計要充分結(jié)合電子計算機(jī)、數(shù)學(xué)、力學(xué)、工程實(shí)踐理論等領(lǐng)域，始終堅(jiān)持理念的創(chuàng)新，嚴(yán)把技術(shù)關(guān)，在競爭中尋求突破和發(fā)展，才能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的飛速發(fā)展。