現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理念和技術(shù)展望核心探尋

黃長勝

摘要：作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支型產(chǎn)業(yè)，機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展顯得極為重要，尤其是在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)和先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的結(jié)合，可以帶到整個(gè)行業(yè)發(fā)展。本文根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)新理念進(jìn)行總結(jié)，并從基于計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)、新概念設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)應(yīng)用、節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)技術(shù)四方面，論述了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理念；技術(shù)展望；節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)

隨著現(xiàn)代化工業(yè)進(jìn)程的持續(xù)加快，工業(yè)生產(chǎn)需求進(jìn)一步強(qiáng)化，而機(jī)械工具作為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的基礎(chǔ)方式，在日常生產(chǎn)工作中具備不可替代的作用，進(jìn)而對(duì)我國綜合技術(shù)水平進(jìn)行全面展示。所謂機(jī)械設(shè)計(jì)，主要以具體使用要求為主，并對(duì)具體機(jī)械原理和能量等內(nèi)容進(jìn)行有效傳遞，最終實(shí)現(xiàn)全過程制作，為機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件。

1.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)新理念

從實(shí)際產(chǎn)品生產(chǎn)角度來說，主要涉及到的內(nèi)容有兩方面，即設(shè)計(jì)和制造?，F(xiàn)如今，很多機(jī)械設(shè)計(jì)與數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)以及工程實(shí)踐理論息息相關(guān)，而且這些理論很快在實(shí)踐之中得到了應(yīng)用。站在設(shè)計(jì)內(nèi)容角度來說想，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)以科學(xué)和理性原則為主，與基本邏輯關(guān)系和物力關(guān)系相依靠，進(jìn)而對(duì)總體層面設(shè)計(jì)進(jìn)行合理確定。除此之外，在整個(gè)數(shù)學(xué)模型優(yōu)化過程中，需要對(duì)相關(guān)思維方式進(jìn)行有效應(yīng)用，并通過各個(gè)環(huán)節(jié)的邏輯推理也（來）判斷，將具體內(nèi)容需求展示出來，而其他概念設(shè)計(jì)結(jié)果均可以通過計(jì)算機(jī)領(lǐng)域來實(shí)現(xiàn)。除此之外，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理念不僅需要對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行充分考量，還應(yīng)該與實(shí)際情況相結(jié)合，對(duì)相關(guān)資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行充分收集，做到推陳出新、修改方案，讓設(shè)計(jì)工作與機(jī)械制造各個(gè)環(huán)節(jié)和領(lǐng)域相互結(jié)合，最終將精確和穩(wěn)定性特點(diǎn)展示出來，確保設(shè)計(jì)概念的全面創(chuàng)新，進(jìn)而將高性能和人性化特點(diǎn)展示出來，最大程度上確保機(jī)械設(shè)計(jì)的更好發(fā)展[1]。

2.傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)和現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)額有效對(duì)比

在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展過程中，不僅與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全面融合，與之相關(guān)的設(shè)計(jì)過程和方法也獲得了很多進(jìn)步機(jī)會(huì)。而傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)主要是根據(jù)具體的設(shè)計(jì)方案，以及具體的樣板機(jī)器，以實(shí)際操作為基礎(chǔ)，對(duì)相關(guān)方案進(jìn)行修改和完善。從以往工作中也可以看出，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)往往會(huì)設(shè)計(jì)第二套方案，直到設(shè)計(jì)方案不存在任何漏洞后方可正式實(shí)施。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)流程如下：市場調(diào)查——問題分析——設(shè)計(jì)方案——優(yōu)化方案——修改方案。傳統(tǒng)方案的執(zhí)行存在很多問題，這主要是由于整個(gè)主體設(shè)計(jì)掛念過于模糊所導(dǎo)致的，再加上技術(shù)方法和設(shè)備條件極為落后，主要依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，很難設(shè)計(jì)出更好的機(jī)械產(chǎn)品。因此，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)并沒有對(duì)相關(guān)要求進(jìn)行全面考慮[2]。

而在現(xiàn)代設(shè)計(jì)開展時(shí)，由于設(shè)計(jì)觀念得到了完善和創(chuàng)新，與之相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)方法也逐步增多，讓產(chǎn)品壽命和安全系數(shù)等均得到了充分保障。除此之外，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)更傾向于一體化發(fā)展，相關(guān)機(jī)械產(chǎn)品在研究過程中，也不再是單純的機(jī)械零件設(shè)計(jì)，而是電子、計(jì)算機(jī)以及信息等，這也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的集成所在。這些現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)并不是工作人員的工作經(jīng)驗(yàn)可以展示出來得到，想要向主體設(shè)計(jì)過程更具說服力，需要將高速運(yùn)算功能和創(chuàng)造力全面結(jié)合到一起。

3.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容

3.1基于計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了進(jìn)一步完善，而且隨著現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的有效結(jié)合，還出現(xiàn)了很多仿真和虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)。所謂仿真和虛擬技術(shù)，主要是以CAD和PROE等仿真軟件為基礎(chǔ)，讓人機(jī)交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了有效完善，這對(duì)于整個(gè)計(jì)算機(jī)和機(jī)械技術(shù)融合十分重要。但為了對(duì)具體軟件輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行全面了解，如果缺乏設(shè)計(jì)師的思維運(yùn)作，產(chǎn)品設(shè)計(jì)將會(huì)出現(xiàn)很大問題。而且當(dāng)前所使用的虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)，主要是借助于數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，并以CAD系統(tǒng)輸出環(huán)境系統(tǒng)為基礎(chǔ)，降低設(shè)計(jì)工作人員的工作強(qiáng)度。除此之外，計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用還涉及到并行設(shè)計(jì)，而且并行設(shè)計(jì)主要是以過程集成為主，實(shí)現(xiàn)各個(gè)產(chǎn)品的有效重組，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的全面進(jìn)行[3]。

3.2新概念設(shè)計(jì)技術(shù)

新概念機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)主要是與生態(tài)、環(huán)境以及綠色技術(shù)等內(nèi)容息息相關(guān)，這其中主要涉及到的內(nèi)容有包裝設(shè)計(jì)、使用設(shè)計(jì)等等。首先，在綠色環(huán)保設(shè)計(jì)之中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)產(chǎn)品生命周期進(jìn)行重點(diǎn)考慮，從產(chǎn)品制造到產(chǎn)品使用，均要展示出一定的合理性。另外，人們還需要對(duì)生態(tài)環(huán)保設(shè)計(jì)理念進(jìn)行尊重，而且還要對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行有效補(bǔ)充和調(diào)整，避免生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。

3.3數(shù)學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)應(yīng)用

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)之中，數(shù)學(xué)知識(shí)的融入顯得極為重要，人們可以通過有限元設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終確保機(jī)械產(chǎn)品與實(shí)際工作要求相符。有限元是偏微分方程的一種數(shù)值方式，利用該有限元法，可以實(shí)現(xiàn)搞工程數(shù)值分析工作的全面開展?，F(xiàn)如今，很多通用程序和專用程序均得到了有效應(yīng)用，而優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是對(duì)數(shù)學(xué)建模方式進(jìn)行解決，在經(jīng)過優(yōu)化手段的同時(shí)，確保計(jì)算機(jī)輔助軟件得到充分應(yīng)用。在此過程中，相關(guān)工作人員可以構(gòu)建出合適的數(shù)學(xué)模型，以此來滿足函數(shù)和約束條件。但從實(shí)際設(shè)計(jì)工作中也可以看出，人們需要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)問題進(jìn)行全面改善，并滿足荷載和工作條件，確保剛度和強(qiáng)度等得到有效保障。機(jī)械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)，主要以數(shù)學(xué)理論和方法為主，以此來滿足預(yù)期的可靠性需求，并將定量和定性分析分開。所謂定量分析，主要是對(duì)產(chǎn)品失效概率進(jìn)行計(jì)算和分析，常用方式有馬爾科夫過程、故障樹分析等等。而在定性分析過程中，主要是將事故種類、后果展示出來，為后續(xù)工作開展創(chuàng)造有利條件[4]。

3.4節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)具備高效益、環(huán)境保護(hù)等特點(diǎn)，主要包括以下幾種：首先是節(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。其次是環(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。再次是材料設(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。最后是人性化設(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。站在上述分析角度來說，節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用具備重要意義[5]。

4.總結(jié)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)械制造已經(jīng)是現(xiàn)代化建設(shè)的基礎(chǔ)所在，而且機(jī)械設(shè)計(jì)顛覆了傳統(tǒng)人工生產(chǎn)模式，這也是電子計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、力學(xué)等技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造的全面革新。所以說，想要維護(hù)我國機(jī)械制造行業(yè)的有效發(fā)展，應(yīng)該將實(shí)際設(shè)計(jì)與市場情況結(jié)合到一起，對(duì)整個(gè)機(jī)械工作原理進(jìn)行充分掌握，最終確保機(jī)械設(shè)計(jì)工作的全面創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：佛山市粵宇風(fēng)機(jī)設(shè)備有限公司）