現代機械設計理念與技術探究

劉海波

【摘 要】作為國民經濟發展和現代化建設的基礎性行業，機械制造行業創新發展的意義重大，現代機械設計應與最先進的科學技術和理念相結合，不斷開拓創新，本文就對現代機械設計理念和技術進行了簡單的探討。

【關鍵詞】機械設計；機械制造；理念創新

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

隨著現代社會工業化進程的不斷加快，工業生產的需要也在不斷增大，機械工具作為工業生產的基礎方式，其奠基作用是無可替代的，現代機械制造行業的發展也彰顯了一國的綜合國力和技術水平，市場經濟的飛速發展，科學技術的突飛猛進，和現代化建設的急切腳步都讓工業機械的市場需求大大提高，在未來，機械制造行業的發展將有著更好的前景。機械設計就是按照具體的使用要求，分析、計算、構思機械的結構、原理、運動、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。機械設計是機械工業中最為關鍵的環節，能否做好現代機械設計是機械制造工業發展的關鍵因素，現代機械設計的理念與傳統機械設計相比有著明顯的突破，本文對于相關的一系列問題進行了探討。

一、現代機械設計概述

（一）傳統機械設計和現代機械設計的方法。傳統的機械設計一般是按照目標和任務，制定一個方案，甚或制造出具體的樣機，而后予以考核評定，在考核評定的基礎之上，進行修改，形成第二方案，循環反復進行這一過程一直等到滿意為止。具體的流程是： 市場需求調查； 歸納相關問題； 綜合分析問題； 優化方案； 修改方案； 繪制圖樣。在傳統機械設計中，由于受到設計觀念、技術方法和設備條件的限制，設計要借助于大量的靜止化和簡化假設，這樣就大大地影響了設計的精確度，設計中過度依靠主觀靈感和經驗，高效、準確和科學合理性受到了影響。

現代機械設計分為廣義的和狹義的兩種，廣義的設計針對的是實體化對象的整個過程，狹義設計針對的是圖樣完成的設計。現代工業設計的基本特征是智能化、經濟性、集成化、并行、精確、動態運行。現代機械設計一般有兩種分類，比較成熟的設計方法有： CAD、機電一體化的設計方法、最優化的機械設計方法、有限元的機械設計方法等等。正在發展中的新穎設計包括：智能、生命周期、創新、并行、穩健、虛擬等不同的類型。

（二）現代機械設計的理念。設計過程要遵循一些理性的、科學的基本原則，一般來說包括邏輯關系的確定，物理關系的確定，結構關系的確定，總體層面設計的最終確定。現代機械設計的理念是把信息技術、計算機輔助技術、智能技術和機械工程技術相結合，通過建立數學模型進行優化，融合數學、物理學、電子信息學、化工學、人體心理學、測量學等學科知識，從形象思維開始，綜合運行各種思維方式，經過邏輯推理和判斷及相應的綜合、分析與決策，產生設計創意，經過精確的數據分析和操作，反復操作循環，最終完成設計方案。設計過程要充分考慮到設計任務，清晰設計目標，充分收集資料和數據，要設計出新結構和新方案，還要和客戶進行討論，注重各專業知識的配合，力求方案的科學性，要以嚴謹的態度對待設計圖，不斷修改方案，直到最佳，最后，現代機械設計的一個重要理念就是要將設計的過程貫徹于機械制造的始終，即使是草圖結束以后也要動態進行調整。現代機械設計的理念秉承創新精神，注重邏輯和思維方式，運用科學合理的設計方法，結合最先進的科學技術，并且還要綜合考慮經濟性、穩定性、精確性、智能性等相關因素，充分融合環保設計、人性化設計、高性能設計、低能耗設計等理念，并且借鑒國內外的相關理論，實現設計理念的創新和發展。

二、現代機械設計相關技術

（一）節能環保設計技術。該技術充分考慮到了低耗能、高效益、環境保護等因素，主要包括以下幾種。

1.節能機械設計技術。設計中要求將能源利用率提高到最大化，在設計階段要充分考慮產品的結構布局、加工工藝以及重復使用性和材料選擇，以滿足節能要求。

2.環保機械設計技術。在產品的生命周期內，是否可以回收，對環境和人體健康有沒有損害，要兼顧產品質量。

3.材料設計。要充分考慮到材料本身，實現材料利用率的最大化。

4.人性化設計技術。要考慮到人機統一，機械設計以人為本，從人出發，兼顧到科學技術，實現人機合一。

（二）優良性能設計技術。現代機械設計要充分考慮到產品的綜合性能，主要包括。

1.實驗技術和可靠性的設計。監測產品和系統是否出現故障，對故障進行檢測分析，研究預防故障和處治故障的方法，保證性能的可靠性。

2.防斷裂技術的設計。要充分考慮到機械設計的材料和結構能否在載荷、溫度和電場等外力的作用下具有足夠的抗破壞能力。

3.系統動態設計技術。為了保證能夠全過程監測機械的運行，對頻率、動態響應、運動和振動等結構動態特性進行分析、評價和設計進行研究，研究機械是否有磨損等情況，保證產品的正常運行。

4.防腐蝕設計技術。保證產品不被腐蝕，要在選擇材料、防腐蝕結合和強度設計上著手。此外還包括狀態檢測補償和控制技術。

（三）創建競爭優勢設計技術。這是考慮到市場的需求，在市場中建立競爭優勢的設計技術，主要包括以下幾種。

1.創新技術。在結合產品實際功能和質量的基礎上，充分發揮創造性思維，設計出客戶滿意度高，符合市場需求的產品。

2.低成本設計技術。設計時為保持競爭力，要充分降低成本，當然要兼顧現代機械設計投放市場的速度，縮短產品的設計周期。

3.智能設計技術。智能化是現代機械設計中的一個重要特征，由于傳統的CAD自動化技術已經不能滿足機械自動化的要求，就要求比如ICAD這樣的能夠滿足圖形處理，數值計算，具備知識處理能力和能夠為設計全過程提供智能化支持的技術。

正確認識機械設計的特點，掌握科學的理論，合理實踐，不斷突破機械設計創新的理論，可以根據已有的科學原理和技術進行創新，可以在原有原理和技術的基礎上進行技術改革和創新，可以吸收其他領域的研究成果進行創新，可以引進國外先進技術進行創新。

四、結束語

現代機械設計要充分結合電子計算機、數學、力學、工程實踐理論等領域，始終堅持理念的創新，嚴把技術關，在競爭中尋求突破和發展，才能實現現代機械設計的飛速發展。