現(xiàn)代機械設計方法的幾點思考

張清偉

摘要：現(xiàn)代設計技術在機械設計中的應用是一項綜合的系統(tǒng)工程，具有長期性和復雜性。面對機械設計日趨復雜的現(xiàn)狀，不斷探索現(xiàn)代設計技術在機械設計中的應用策略，只有這樣，才能不斷提高現(xiàn)代設計技術的應用水平，進而促進機械設計又好又快地發(fā)展。

關鍵詞：現(xiàn)代機械；機械設計；方法

引言

與傳統(tǒng)的機械設計相比，現(xiàn)代機械設計具有自身設計新理念和新思路。而現(xiàn)代機械設計離不開創(chuàng)新思維，創(chuàng)新思維是社會發(fā)展的源泉，是現(xiàn)代機械設計中重要的組成部分。機械設計人員只有樹立創(chuàng)新思維的理念，并結合自身豐富的實踐經(jīng)驗和扎實的理論知識，同時充分利用現(xiàn)代計算機技術的優(yōu)勢，發(fā)揮主觀能動性，才能夠設計出滿足人們對于產(chǎn)品越來越高的要求，從而促進我國現(xiàn)代機械設計發(fā)展。

1.現(xiàn)代機械設計的特點

1.1 創(chuàng)新性

現(xiàn)代機械設計以先進的設計理論和設計工具為依托，能充分發(fā)揮設計者的創(chuàng)造性思維能力，運用用各種創(chuàng)造性的方法和手段，開發(fā)出具有創(chuàng)新性的產(chǎn)品?，F(xiàn)代機械在機械性能的穩(wěn)定性以及測驗等方面，能夠利用計算機完成工作的模擬和再現(xiàn)。這種操作大大節(jié)省了時間，能夠直觀地觀察到工作的結果并保證質(zhì)量水平。此外，它能夠節(jié)約預備和其他相關細節(jié)工作的時間，使得工作的合理性和速度都得到提升。

1.2 開放性

在傳統(tǒng)的機械設計當中，最大的缺點便是不去看或很少去看自身以外的廣闊天地，只關心自身的狹小區(qū)域，坐井觀天，同時樂于接受傳統(tǒng)的機械設計方法，樂于駕輕就熟，從而造成了信息堵塞，思維單一、呆滯，缺乏創(chuàng)造性。而開放性思維恰恰就解決了這一大問題，它將對于一個事物的研究作為一個開放的系統(tǒng)來思考，同時也注重研究事物與外部的一切聯(lián)系，從而掌握該事物及其發(fā)展的規(guī)律。

1.3 獨創(chuàng)性

要進行現(xiàn)代機械創(chuàng)新設計，首要前提便是要學會獨立思考，勇于突破陳舊的思想、觀念，敢于直抒己見，從而構筑一個開放、獨特、鮮穎的思維形態(tài)，從一個全新的角度來分析問題。

1.4 多向性

在現(xiàn)代機械創(chuàng)新設計當中，為了解決一個問題，需充分發(fā)揮自己的想象力，從不同的角度去思考和探索，以獲得盡可能多的解法和思路?，F(xiàn)代機械產(chǎn)品的多樣性與多向性的創(chuàng)造性思維是緊密聯(lián)系的。

2.現(xiàn)代機械設計方法

2.1 現(xiàn)代機械設計的優(yōu)化

設計的優(yōu)化就是通過不同的方式進行方式的優(yōu)化，在機械設計的過程中對產(chǎn)品的結構以及性能進行優(yōu)化設計，這樣的優(yōu)化是為了保證設計出的機械產(chǎn)品一方面具有外在的品質(zhì)保證，另一方面是保證產(chǎn)品的內(nèi)在的質(zhì)量。優(yōu)化設計一般分為兩種方式。

2.1.1數(shù)學規(guī)劃實現(xiàn)的設計優(yōu)化

我們說的數(shù)學規(guī)劃法，就是把數(shù)學規(guī)劃的理論作為基礎，是一種嚴格意義上的優(yōu)化方法。這種算法對理論依據(jù)有很高的要求，同時對設計流程的規(guī)格也有著嚴格的標準。因為這種規(guī)劃方法在計算的過程中要進行很多的迭代，并對數(shù)學模型要求高性態(tài)。所以這樣的優(yōu)化方式的適用范圍很小，適用于目標明確，容易建立數(shù)學模型或者結構不復雜的機械設計中。

2.1.2人工智能實現(xiàn)的設計優(yōu)化

現(xiàn)代機械設計是我國人民創(chuàng)造型勞動中的一種，機械設計的過程需要進行以下四個步驟，任務的明確，設計方案，設計技術以及設計施工，并且每個環(huán)節(jié)都要及時地對建立的模型進行仔細分析，對設計的模型進行修改與合理性評價。人工智能優(yōu)化設計活動有下面兩種，一直對設計數(shù)值的計算，內(nèi)容主要是大量的繪圖與計算分析；二是對設計方案進行設計以及推理，內(nèi)容主要是方案的提出，方案的優(yōu)化以及設計結構等方面。因為思考和推理是這種優(yōu)化活動的基礎，所以這就要求設計人員要有豐富的專業(yè)知識和設計經(jīng)驗。

作為機械設計重要的內(nèi)容，設計方案的設計以及推理設計的結果對產(chǎn)品的質(zhì)量起著關鍵性的作用，在這種情況下使用人工智能技術能為設計中的非數(shù)值計算工作提供保障。

2.2 可靠性設計

可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力?？煽啃栽O計是對系統(tǒng)和結構進行可靠性分析和預測，采用簡化系統(tǒng)和結構、裕度設計和可維修設計等措施以提高系統(tǒng)和結構可靠度的設計。它不但直接反映產(chǎn)品各組成部件的質(zhì)量，而且還影響到整個產(chǎn)品質(zhì)量性能的優(yōu)劣?？煽啃苑譃楣逃锌煽啃浴⑹褂每煽啃院铜h(huán)境適應性?？煽啃缘亩攘恐笜艘话阌锌煽慷?、無故障率、失效率三種。

2.3 并行設計

傳統(tǒng)的設計方法是按照設計、制造等過程串行進行，設計階段很少考慮設計以后的問題，這種設計方法使得產(chǎn)品設計與以后的制造、使用、維修等環(huán)節(jié)相互脫節(jié)。并行設計是在產(chǎn)品開始設計的時候，就考慮到產(chǎn)品從設計到使用過程中整個壽命周期的所有元素，產(chǎn)品的設計過程和工藝設計、加工制造和銷售等各個階段并行地進行，實行集成開發(fā)，力爭使所設計的產(chǎn)品具有較高的綜合性能。

2.4 虛擬設計

虛擬設計是基于虛擬現(xiàn)實技術，通過對客觀世界的信息建模形成逼真的并通過人與虛擬環(huán)境多感知通道實現(xiàn)視覺感知、聽覺感知、觸覺感知、運動感知、味覺感知和嗅覺感知等，通過沉浸感的自然交互，實時地向用戶提供逼真的感知信息，使設計者可以不受時空和生理條件的限制，去感知和研究復雜事件在各種假想條件下的發(fā)生和發(fā)展過程。

借助虛擬設計，可特產(chǎn)品從概念設計到投入使用的全過程（產(chǎn)品的生命周期）在虛擬環(huán)境中虛擬地實現(xiàn)，既達到對產(chǎn)品的物質(zhì)形態(tài)和制造過程模擬和可視化，還能完成對產(chǎn)品的性能、行為功能以及在產(chǎn)品實現(xiàn)的各個階段中的實施方案進行預測、評價和優(yōu)化。

虛擬設計基于并行工程，使產(chǎn)品在概念設計階段就可以迅速地分析和比較多種設計方案，確定影響產(chǎn)品總體性能的關鍵參數(shù)，并通過可視化技術設計產(chǎn)品，預測產(chǎn)品在真實工況下的行為特征以及所具有的行為響應，從而獲得員優(yōu)工作性能。虛擬設計通過計算機技術建立產(chǎn)品的數(shù)字化仿真模型（虛擬樣機），可以完成任意次物理樣機無法進行的虛擬試驗，故虛擬設計將具有更低的研發(fā)成本、更短的研發(fā)周期、更高的產(chǎn)品質(zhì)量。

3.結束語

綜上所述，現(xiàn)代機械設計它是一個創(chuàng)造性的工作工程，是多種技術學科相互滲透、相互結合的產(chǎn)物。機械設計只有不斷的與當代先進的科學技術相結合才能促進自身的發(fā)展，因此來說，現(xiàn)代機械設計應該適應社會的發(fā)展，才能對社會做出貢獻。

參考文獻：

[1]黃乾歡，柴睿，黃磊.現(xiàn)代機械設計方法初探[J].中國科技信息，2014，07：178-179.

[2]張前森.淺析現(xiàn)代機械設計方法及研究進展[J].科技資訊，2011，18：111.

[3]閻文.淺析現(xiàn)代機械設計方法及研究進展[J].機電信息，2013，03：170-171.