當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展與展望

摘 要 在制造業(yè)中，設(shè)計(jì)是制造的第一步，是開發(fā)新產(chǎn)品成敗的關(guān)鍵步驟，我國現(xiàn)在已經(jīng)到了必須增強(qiáng)自主創(chuàng)新推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的階段，提高自主創(chuàng)新能力是國家的發(fā)展戰(zhàn)略。機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)就是要我們通過學(xué)習(xí)傳統(tǒng)的理論，總結(jié)出創(chuàng)新的發(fā)展技術(shù)，從而增強(qiáng)我國的自主創(chuàng)新能力。本文將通過對機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的概述，結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀，探討出機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的趨勢。

關(guān)鍵詞 機(jī)械設(shè)計(jì) 發(fā)展 趨勢 技術(shù)

前言

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國目前面臨著實(shí)現(xiàn)由制造大國向制造強(qiáng)國和創(chuàng)新型國家轉(zhuǎn)變的中機(jī)械設(shè)計(jì)工作在其中擔(dān)負(fù)著重要的任務(wù)。正如我們所知，設(shè)計(jì)時(shí)制造的第一步，是開發(fā)新產(chǎn)品成敗的關(guān)鍵，因此為了加強(qiáng)我國裝備制造業(yè)的創(chuàng)新能力，機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展就顯得尤為重要。

一、機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)概述

機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的第一個(gè)步驟，設(shè)計(jì)師根據(jù)社會(huì)需要，經(jīng)過調(diào)查研究，深入分析，進(jìn)行設(shè)計(jì)，為制造提供所需要的圖樣、技術(shù)文件、計(jì)算機(jī)軟件等。

機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)按其不同要求可以分為開發(fā)性設(shè)計(jì)，適應(yīng)性設(shè)計(jì)，變型設(shè)計(jì)三種類型。無論哪種設(shè)計(jì)都需要經(jīng)過一下幾個(gè)步驟才能完成。

1、明確任務(wù)通過廣泛的市場調(diào)查和對各方面情況的深入分析，根據(jù)近期的市場需要和長遠(yuǎn)發(fā)展的前景預(yù)測，確定新產(chǎn)品的規(guī)格、性能、主要參數(shù)、成本等，建立明確的數(shù)據(jù)，作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。

2、方案設(shè)計(jì)確定產(chǎn)品的工作原理和主體部分的結(jié)構(gòu)方案，畫出機(jī)器的工作原理圖或運(yùn)動(dòng)簡圖。盡可能地提出多個(gè)可行的初步方案，經(jīng)過分析，比較，篩選，進(jìn)行必要的計(jì)算，選擇出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

3、技術(shù)設(shè)計(jì)完成總體設(shè)計(jì)、部件設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)，畫出全部設(shè)計(jì)圖樣，提供必要的技術(shù)文件。

4、施工設(shè)計(jì)完成制造、裝配、試驗(yàn)等產(chǎn)品生產(chǎn)所需的全部工藝文件和所需裝備的資料。

以上幾個(gè)步驟在工作中按需要靈活安排進(jìn)行，經(jīng)常出現(xiàn)交叉、反復(fù)等。機(jī)械設(shè)計(jì)過程是一個(gè)非常縝密的過程，設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)在后續(xù)的工作中造成重大損失。

二、當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展

當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，是相對于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法而言的。可以概括為以下幾個(gè)方面

1、以動(dòng)態(tài)的取代靜態(tài)的——如以及其結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)計(jì)算取代靜力學(xué)計(jì)算；以實(shí)時(shí)在線測試數(shù)據(jù)作為評價(jià)依據(jù)等。

2、以定量的取代定性的——如以有限元計(jì)算箱體的尺寸和剛度取代經(jīng)驗(yàn)類比法等。

3、以變量取代常量——如可靠性設(shè)計(jì)中用隨機(jī)變量取代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中當(dāng)做常量的粗略處理方法。

4、以優(yōu)化設(shè)計(jì)取代可行性設(shè)計(jì)——用相關(guān)的設(shè)計(jì)變量恰當(dāng)?shù)乇M力設(shè)計(jì)目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，從眾多的可行解中尋求其最優(yōu)解。

5、以并行設(shè)計(jì)取代串行設(shè)計(jì)——=并行設(shè)計(jì)是一種面向整個(gè)“產(chǎn)品生命周期”的一體化設(shè)計(jì)過程，在設(shè)計(jì)階段就從總體上并行地進(jìn)行綜合考慮其整個(gè)生命周期中功能結(jié)構(gòu)、工藝規(guī)劃、可制造性、可裝配性、可測試性、可維修性以及可靠性等各個(gè)方面的要求與相互聯(lián)系，避免串行設(shè)計(jì)中可能發(fā)生的干涉與返工，從而迅速地開發(fā)出質(zhì)優(yōu)、價(jià)廉、低能耗的產(chǎn)品。

6、以觀微取代宏觀——如以斷裂學(xué)理論處理零件材料本身圍觀裂紋擴(kuò)展引起的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象，建立以損傷容限為設(shè)計(jì)判據(jù)的設(shè)計(jì)方法。

7、以系統(tǒng)工程法取代分部處理法——將產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)工作作為一個(gè)單級或多級的系統(tǒng)，用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)分析劃分其設(shè)計(jì)階段及組成單元，通過仿真及自動(dòng)控制等手段，綜合最優(yōu)地處理它們的內(nèi)在關(guān)系及系統(tǒng)與外界環(huán)境的關(guān)系。

8、以自動(dòng)化設(shè)計(jì)取代人工設(shè)計(jì)——按照集成化與智能化的要求，充分利用先進(jìn)的硬件及軟件，如計(jì)算機(jī)、自動(dòng)繪圖機(jī)、圖形庫、專家系統(tǒng)等，極力提高人機(jī)結(jié)合的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，大大提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量、設(shè)計(jì)效率和經(jīng)濟(jì)效益，并利于設(shè)計(jì)人員集中精力創(chuàng)新開發(fā)更多的高科技產(chǎn)品。

三、機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢

由于機(jī)械設(shè)計(jì)工作本質(zhì)上一種創(chuàng)造性的活動(dòng)，是對知識(shí)與信息等進(jìn)行創(chuàng)造性的運(yùn)作與處理的過程，因此它也是處于不斷的發(fā)展當(dāng)中，以上所述的八種發(fā)展動(dòng)態(tài)，不僅是當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，也是長時(shí)間內(nèi)機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，同時(shí)，我要重點(diǎn)介紹一種發(fā)展方向，那就是“綠色發(fā)展”。

人類在發(fā)展的同時(shí)對生存環(huán)境的破壞迫使人們意識(shí)到，人類的發(fā)展要走可持續(xù)發(fā)展的道路。機(jī)械產(chǎn)品都有相應(yīng)的壽命，報(bào)廢的機(jī)械產(chǎn)品如不加回收就會(huì)造成環(huán)境的污染和資源的浪費(fèi)。

傳統(tǒng)產(chǎn)品的生命周期是指產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用到報(bào)廢的過程；綠色設(shè)計(jì)將產(chǎn)品的生命周期延伸到了產(chǎn)品使用后的回收利用，使產(chǎn)品遭淘汰后可以以較為經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)價(jià)值轉(zhuǎn)換，廢物得以重新利用，并減少廢棄物對環(huán)境的污染。

綠色設(shè)計(jì)是在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)，著重考慮產(chǎn)品的拆卸性、可回收性、可維護(hù)性、可重復(fù)利用性等環(huán)境屬性，并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí)，保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本功能和使用壽命。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不同的是，綠色設(shè)計(jì)是從源頭減少污染的設(shè)計(jì)。

機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的綠色發(fā)展方向，應(yīng)從材料的選擇、零件的生產(chǎn)、產(chǎn)品的裝配、包裝、運(yùn)輸、使用和維護(hù)等各個(gè)階段入手，每個(gè)階段都要選擇對環(huán)境污染小的方案。值得注意的是，除了考慮材料的性能外，材料本身也應(yīng)是低能耗、少污染的，材料在加工中無污染或污染最小的，且材料應(yīng)該容易回收、可重復(fù)利用等。

在產(chǎn)品的報(bào)廢階段，提高產(chǎn)品的回收利用率是綠色設(shè)計(jì)的首要要求。產(chǎn)品報(bào)廢后并不意味著所有的零部件都要成為廢品，其中一部分稍加修整后即可重復(fù)使用，有一些零件材料回收后可生產(chǎn)同種零件，有些則可以降級為生產(chǎn)別的產(chǎn)品中，這些都可以最大限度的提高產(chǎn)品的額回收利用率。

四、總結(jié)

總之，機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展是不僅是關(guān)乎機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，而且在很大程度上關(guān)系著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。所以我們一定要做好機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的研究和發(fā)展工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳佳佳.基于虛擬樣機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法研究[J].科海故事博覽（科技探索）.2012，06：33-41.

[2]尚書鵬.遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展概述[J].科學(xué)與財(cái)富.2012，06：22-40.

[3]沈愛紅.薛曉雯..工科院校基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的改革與實(shí)踐[J].江南論壇.2011，07：55-57.

[4]張付祥，李文忠.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在機(jī)械學(xué)科本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國現(xiàn)代教育裝備.2011，11：44-52.

（作者單位：長江大學(xué)文理學(xué)院理工學(xué)部）