淺談面向信息時代的機械產品現代設計理論與方法研究進展

韓艷霞

凱邁（洛陽）測控有限公司，河南 洛陽 471000

機械設計開發是整個機械產品系統開發的重要組成部分，它包含著產品的研究、發展及創新，是整個機械性能的重要因素。從機械設計發展開始，各種設計的理論和方法都在不斷延伸與深化。現代機械設計的理論是建立在長期現在代機械產品設計的原理和技能發展的主要結果，而現代機械設計的主要方法也是對于是否滿足機械產品性能與要求的關鍵指導。總而言之，現代機械設計理論是現代機械產品設計的基礎與核心。

隨著我國社會的發展與人們生活水平的提升，我國社會對于現代化機械設計產品有著更高的要求，然而我國對于機械化設計的理論與方法研究依然不足，不少設計的產品依然沿用舊理論、舊思維，所生產出的產品在性能與功能上與發達國家機械產品依然存在著一定的差距。因此，采用先進科學化的機械產品理論，研發出更科學化的產品與理論，將是我國機械理論長期研究和發展的主要內容。

1 現代機械設計理論與方法的體系結構

機械產品現代設計理論與方法是在思維科學、信息科學、系統工程、計算機技術等學科的支持下，研究機械產品設計規律、設計技術和工具、設計實施方法的工程技術科學。由于現代設計的理論和方法種類非常繁多，因此現代機械產品設計的理論分為以下幾個常用方法。

1.1 系統化機械方法

系統化的機械設計方法主要是將設計的多個元素通過融合、組合等方式相應的構建成一個混合的系統，該系統融合了各個元素的特點，并有層次凸顯各個元素的要求，完善的完成出設計系統的任務。

1.2 結構模塊化設計方法

結構模塊化設計方法主要是應用于較大規模的設計方案，該方案主要是將一個大型的設計劃分成為幾個小結構模塊進行設計，這樣的設計方法能夠保證產品的功能穩定，且設計的要求明確。結構模塊化設計方法主要方法是：在產品功能進行詳細分析，將產品功能合理劃分成為幾個模塊化的設計結構。不同的產品可以根據需要進行自由的組合和劃分，以便能夠更合理的實現產品的總體功能。

1.3 智能化設計方法

智能化的設計方法只要依靠計算機的CAD制圖，實現了三維圖形制作以及通過各門學科進行產品開發和設計，當前使用三維圖形軟件和虛擬現實技術是實現智能化設計方案的主要方法，由于智能化設計具有良好的直觀效果，客戶對外觀較為滿意，但智能化設計由于設計的合理性、實現性能較差，其功能和定位存在一定的不足，因此智能化設計方法一般適用于空間嚴格限制的產品設計中。

1.4 基礎產品特征知識的設計方法

該方法主要依靠于計算機輔助設計以及知識庫等特點進行推理，通過存儲的結構化模塊組成相應的系統結構，使用產品特征知識設計方案，不但可以減輕設計者的設計負擔，簡化設計過程，提升設計質量，而且能夠形成更豐富的產品特征庫，進一步減輕設計復雜程度。

2 信息化推動著我國的機械產品理論的發展

信息時代給機械設計發展帶來了爆破性的增長，也給研究提供了更多的便利與理想化的環境，因而在計算機發展的今天，機械制造企業將會面臨著更多的挑戰與機遇。首先計算機技術的成熟，CAD技術在我國廣泛推廣與成熟，帶動著我國機械產品理論的升級與研發，這在無形之中讓產品研究從技術到成品的時間大幅度縮減，而在產品的設計環節，知識的儲備與迅速的應用，構成了一個產品的廣泛價值。

然而新時代的技術卻沒有停歇，3D打印技術成熟，已經讓國外大量的機械產業獲益，不少機械產品已經突破了工業化生產的局限，而達到了根據需求制定產品。其不但對機械產品的理論進行了沖擊，更多的是對于機械設計的要求更大的提升。而我國的對于3D打印技術的研究和發展卻剛剛起步，不少機械企業對于3D打印技術依然抱有試試的心態。這讓新興的機械設計理論的研究在無形之中就落后于發達國家。

我國制造業的工業增加值已經隨著中國經濟的快速發展進入世界第四位，但是我國不是制造強國，我國大量的機械制造依然是外國提供設計圖紙，我國負責代工生產而已，我國所設計出來的產品缺乏的是更多的創新與理論基礎，甚至可以直接的說我國對于機械設計缺乏相關的知識產權。因此我國要迅速提升對于機械產品的理論和方法，加快對新技術、新科技的機械設計投入，培養更多對此方面研究更多的人才，就可以獲得更多、更好的機械產品和理論方法。

3 國外現代機械理論的現狀

從國內外的現代機械理論內容來進行劃分，國外已經對機械設計出現了不同的流派，主要有以下幾種主要流派：

3.1 英、美、日的創造性設計學派

該設計流派主要認為通過設計包含創造產品、分析產品性能和決策產品的能力等三大重要因素組成。他們通過創新等方法進行研究，整個系統的工程、價值分析、安全技術、人機工程，市場分析及CAD技術等。

3.2 德國、北歐機械設計方法學學派

該學派主要是通過研究系統的總體設計，通過分析系統總體效能，機械產品各個參數、層次等規范詳細參數。

3.3 俄羅斯、東歐的新設計法學派

該學派主要是通過機械設計的基礎應發對機械設計的內容進行擴展，通過機械設計的理論分析，進而發散、變性以及驗收整個機械產品的方程式來進行設計。

3.4 中國的設計學

該學派主要是通過學習各個機械的功能，進而使用綜合、并行等方法，將系統重組、適用等相統一進行機械的設計的重組。

現代機械設計方法是基于現代機械設計理論形成，而現代機械設計理論是對現代機械產品原理的科學總結，是判斷產品能否滿足設計要求的依據。

4 結語

現代化的機械設計理論和方法在整個產品設計和實際生產運用中具有廣大的發展前景，它覆蓋著所有機械產品的設計和制作過程，為了提升機械設計和生產的制作過程，加快國民經濟的發展，我們有必要提升我國的機械產品設計方法和理論。然而在現代設計理論與方法的研究方面，我國和發達國家具有一定的差距，這些差距不僅僅是在理論上，更多是在生產實踐上，因此我們有必要通過更新自我的機械設計理論，提升整個工業、生產的標準。

縱觀中國的機械生產行業現狀，我國對于機械設計理論的掌握能力不足，我們必須夯實現代機械設計理論的基礎。現代機械設計理論是現代機械設計的基礎與核心，是一個復雜的系統工程，需要正確的認識。因此，高度重視現代機械設計理論缺失的問題并深入地研究現代機械設計理論對現代機械設計水平的影響，這很有學術價值，也有很好的應用前景。

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