關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)方法趨勢的探討

鄒家柱　劉愛華

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對于環(huán)境保護(hù)的日益重視，機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域也受到了巨大的影響，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能夠滿足當(dāng)代發(fā)展對機(jī)械的要求。文童對當(dāng)代機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的趨勢進(jìn)行相關(guān)的探索。

前言：

機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的三個階段的是將預(yù)定的目標(biāo)，經(jīng)過一系列的規(guī)劃與分析決策產(chǎn)生一定的信息形成設(shè)計(jì)，并通過制造，使設(shè)計(jì)成為產(chǎn)品，造福人類。機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展史按時間來分，可分為三個階段：從古代社會到17世紀(jì)為機(jī)械設(shè)計(jì)起源和古代機(jī)械設(shè)計(jì)階段，由17世紀(jì)至第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束為近代機(jī)械設(shè)計(jì)，第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束直到現(xiàn)在為現(xiàn)代設(shè)計(jì)階段。如果按其內(nèi)容可分為：直覺設(shè)計(jì)階段，經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段和理論設(shè)計(jì)階段。兩種劃分是一一對應(yīng)的，是從不同角度來劃分機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展史。每一個階段在設(shè)計(jì)理論，方法和制造工藝方面都有明顯的特色。

1.機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展史

在我國古代，機(jī)械發(fā)明，設(shè)計(jì)者與制造者是統(tǒng)一的。有許多著名的人物，他們的成果代表了當(dāng)時我國的機(jī)械的設(shè)計(jì)水平。唐代的時侯我國與許多國家開展了經(jīng)濟(jì)，文化和科學(xué)技術(shù)的交流，對中國和世界其它的一些國家有很大的影響。由于貿(mào)易的發(fā)展，要求商品增加，從而改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，使機(jī)械設(shè)計(jì)有了很大的發(fā)展，造紙，紡織，農(nóng)業(yè)，礦業(yè)，陶瓷，印染，兵器等都有了新的進(jìn)展，機(jī)械設(shè)計(jì)水平也提高了一大步。

在1854年學(xué)者勞萊克斯發(fā)表了著作《機(jī)械制造中的設(shè)計(jì)學(xué)》把過去溶在力學(xué)中的機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)獨(dú)立出來，建立了以力學(xué)和制造為基礎(chǔ)的新科學(xué)體系，由此放生了“機(jī)構(gòu)學(xué)”，“機(jī)械零件設(shè)計(jì)”，成為機(jī)械設(shè)計(jì)中的基本的內(nèi)容。在這一基礎(chǔ)上，機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)得到了很快的發(fā)展。在疲勞強(qiáng)度，接觸應(yīng)力，斷裂力學(xué)，高溫蠕變，流體動力潤滑，齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，滾動軸承強(qiáng)度理論等方面都取得了大量的成果，新工藝，新材科的，新結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的水平也取得了很大的發(fā)展。機(jī)器的尺寸減少，速度增加，性能提高，機(jī)械設(shè)計(jì)的計(jì)算方法和數(shù)據(jù)積累也相應(yīng)有了很大的發(fā)展，反映了時代的特色。

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法的特征是，它具有自己的學(xué)科體系和專門的內(nèi)容。其核心技術(shù)有3個方面：

（1）以產(chǎn)品的“功能”作為機(jī)械設(shè)計(jì)的核心目標(biāo)。美國麥爾斯提出了“顧客購買的不是產(chǎn)品的本身，而是產(chǎn)品所具有的功能”，說明了“功能”是產(chǎn)品的本質(zhì)和靈魂。原理的提出大大解放了設(shè)計(jì)師的思想，為了實(shí)現(xiàn)功能，可以采用不同的原理和結(jié)構(gòu)。我們可以從近年來的計(jì)時裝置，文件復(fù)制設(shè)備，通訊方法等方面的飛速發(fā)展看出，設(shè)計(jì)師的聰明才智得到了發(fā)揮，多方面滿足了社會需要。

（2）“人機(jī)學(xué)”的形成和發(fā)展。機(jī)械的工作與人是不可分的，有些操縱的信號要靠人輸入。必須考慮操縱者的反應(yīng)速度和能力限制，還必須考慮操縱者和乘客的舒適性。雖然許多產(chǎn)品已經(jīng)向自動化發(fā)展，許多民用產(chǎn)品對使用者的技術(shù)要求日益降低。但是機(jī)械產(chǎn)品畢竟是為了人類設(shè)計(jì)的?？紤]“人機(jī)學(xué)”是提高產(chǎn)品的競爭能力的重要方面。實(shí)際上“傻瓜化”就是當(dāng)前處理人機(jī)問題的一個重要的途徑。

（3）建立系統(tǒng)的“工業(yè)設(shè)計(jì)”學(xué)科體系。工業(yè)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)者使產(chǎn)品在外觀，色彩，形狀，尺寸比例等方面的合理設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品與人，環(huán)境更協(xié)調(diào)，以得到更好的使用效果與況爭力。

2.現(xiàn)代代機(jī)械制造業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢

2.1現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)的核心是數(shù)字化

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，在設(shè)計(jì)之前可以對整個生命周期進(jìn)行建模。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬，利用計(jì)算機(jī)定義產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個生命周期的完整過程，為機(jī)械設(shè)計(jì)提供參考：設(shè)計(jì)中可以采用大量的數(shù)字化的設(shè)計(jì)工具和手段。利用數(shù)字化的管理手段對整個設(shè)計(jì)的過程進(jìn)行科學(xué)的管理，從而確保資源的優(yōu)化配置，提高設(shè)計(jì)效率。

2.2現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)的大趨勢是并行化

通過計(jì)算機(jī)平臺的支持，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以共享相關(guān)的信息，不在一個地方的設(shè)計(jì)人員和可以進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)工作。在設(shè)計(jì)的過程中可以最大限度的獲得技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，提升設(shè)計(jì)能力。而傳統(tǒng)意義上的機(jī)械設(shè)計(jì)是一種串行的設(shè)計(jì)理念，將產(chǎn)品分成幾個步驟，然后一個環(huán)節(jié)完成了才能進(jìn)行下個環(huán)節(jié)。并且在設(shè)計(jì)過程中各個階段的設(shè)計(jì)缺乏溝通手段，不能夠?qū)Πl(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行及時的修正，從而極大的延長了機(jī)械設(shè)計(jì)的開發(fā)周期，增加了大量的工作量。

現(xiàn)代化機(jī)械朝著大型化、綜合化的方向發(fā)展，機(jī)械自身的構(gòu)造和功能將變得越來越復(fù)雜，產(chǎn)品在開發(fā)初期做出的相應(yīng)的設(shè)計(jì)思路將會直接影響到后期的設(shè)計(jì)。所以在開發(fā)設(shè)計(jì)的初級階段一定要進(jìn)行充分的論證和實(shí)驗(yàn)，考慮產(chǎn)品面臨的各種因素，這樣可以極大的降低在產(chǎn)品后期的修改的次數(shù)，縮短開發(fā)周期?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的科技含量不斷的增加，其所涉及到多個部門的知識，一個企業(yè)往往沒有能力獨(dú)立完成一個機(jī)械的完整的設(shè)計(jì)，就需要將相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)或者是研究機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員集中起來共同設(shè)計(jì)，通過并行工程的強(qiáng)大支持，各個領(lǐng)域的設(shè)計(jì)人員同時進(jìn)行機(jī)械的設(shè)計(jì)，優(yōu)勢互補(bǔ)，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，最終設(shè)計(jì)出滿意的機(jī)械產(chǎn)品。

2.3現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)的要求是智能化

隨著自動化技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域的使用，機(jī)械的自動化程度越來越高。設(shè)計(jì)師充分利用智能技術(shù)展開機(jī)械的設(shè)計(jì)工作，組成一套智能化的體系。智能化系統(tǒng)能夠獨(dú)立的進(jìn)行計(jì)算以及邏輯推理，大大減少設(shè)計(jì)師的工作量，提高設(shè)計(jì)工作效率。

3.結(jié)束語

發(fā)展我國的機(jī)械設(shè)計(jì)科學(xué)研究，必須集中探討機(jī)械設(shè)計(jì)各主要環(huán)節(jié)的正確工作方法和解決問題的途徑，收集開發(fā)新產(chǎn)品的成功經(jīng)驗(yàn)和范例，積累大量的設(shè)計(jì)資料，了解世界有關(guān)行業(yè)的發(fā)展動向，致力于提高我國機(jī)械工業(yè)的水平，生產(chǎn)具有國際競爭力的機(jī)械產(chǎn)品。相信我國學(xué)者們要總結(jié)過去設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)并吸收外國先進(jìn)的學(xué)術(shù)思想和科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，定能研究出一套適合我國的國情。高效優(yōu)質(zhì)，經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行設(shè)計(jì)的規(guī)律和方法來為加速現(xiàn)代化建設(shè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)

參考文獻(xiàn)

[1]李潤方，林騰蛟，陶澤光，韓西.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用[J].機(jī)械工藝師，2000，（09）.

[2]張艷.談現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法與未來機(jī)械設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代機(jī)械，1998，（02）.

[3]劉利軍.談現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法[J].包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，（01）.