關于機械設計方法趨勢的探討

鄒家柱　劉愛華

摘要：隨著科學技術的快速發展，人們對于環境保護的日益重視，機械設計領域也受到了巨大的影響，傳統的機械設計方法已經不能夠滿足當代發展對機械的要求。文童對當代機械設計發展的趨勢進行相關的探索。

前言：

機械設計發展的三個階段的是將預定的目標，經過一系列的規劃與分析決策產生一定的信息形成設計，并通過制造，使設計成為產品，造福人類。機械設計的發展史按時間來分，可分為三個階段：從古代社會到17世紀為機械設計起源和古代機械設計階段，由17世紀至第二次世界大戰結束為近代機械設計，第二次世界大戰結束直到現在為現代設計階段。如果按其內容可分為：直覺設計階段，經驗設計階段和理論設計階段。兩種劃分是一一對應的，是從不同角度來劃分機械設計的發展史。每一個階段在設計理論，方法和制造工藝方面都有明顯的特色。

1.機械設計的發展史

在我國古代，機械發明，設計者與制造者是統一的。有許多著名的人物，他們的成果代表了當時我國的機械的設計水平。唐代的時侯我國與許多國家開展了經濟，文化和科學技術的交流，對中國和世界其它的一些國家有很大的影響。由于貿易的發展，要求商品增加，從而改進生產設備，使機械設計有了很大的發展，造紙，紡織，農業，礦業，陶瓷，印染，兵器等都有了新的進展，機械設計水平也提高了一大步。

在1854年學者勞萊克斯發表了著作《機械制造中的設計學》把過去溶在力學中的機械設計學獨立出來，建立了以力學和制造為基礎的新科學體系，由此放生了“機構學”，“機械零件設計”，成為機械設計中的基本的內容。在這一基礎上，機械設計學得到了很快的發展。在疲勞強度，接觸應力，斷裂力學，高溫蠕變，流體動力潤滑，齒輪接觸疲勞強度計算，彎曲疲勞強度計算，滾動軸承強度理論等方面都取得了大量的成果，新工藝，新材科的，新結構的不斷涌現機械設計的水平也取得了很大的發展。機器的尺寸減少，速度增加，性能提高，機械設計的計算方法和數據積累也相應有了很大的發展，反映了時代的特色。

現代機械設計方法的特征是，它具有自己的學科體系和專門的內容。其核心技術有3個方面：

（1）以產品的“功能”作為機械設計的核心目標。美國麥爾斯提出了“顧客購買的不是產品的本身，而是產品所具有的功能”，說明了“功能”是產品的本質和靈魂。原理的提出大大解放了設計師的思想，為了實現功能，可以采用不同的原理和結構。我們可以從近年來的計時裝置，文件復制設備，通訊方法等方面的飛速發展看出，設計師的聰明才智得到了發揮，多方面滿足了社會需要。

（2）“人機學”的形成和發展。機械的工作與人是不可分的，有些操縱的信號要靠人輸入。必須考慮操縱者的反應速度和能力限制，還必須考慮操縱者和乘客的舒適性。雖然許多產品已經向自動化發展，許多民用產品對使用者的技術要求日益降低。但是機械產品畢竟是為了人類設計的。考慮“人機學”是提高產品的競爭能力的重要方面。實際上“傻瓜化”就是當前處理人機問題的一個重要的途徑。

（3）建立系統的“工業設計”學科體系。工業設計是設計者使產品在外觀，色彩，形狀，尺寸比例等方面的合理設計，使產品與人，環境更協調，以得到更好的使用效果與況爭力。

2.現代代機械制造業設計的發展趨勢

2.1現代化機械設計的核心是數字化

隨著數字化技術的發展，在設計之前可以對整個生命周期進行建模。利用計算機進行模擬，利用計算機定義產品設計的整個生命周期的完整過程，為機械設計提供參考：設計中可以采用大量的數字化的設計工具和手段。利用數字化的管理手段對整個設計的過程進行科學的管理，從而確保資源的優化配置，提高設計效率。

2.2現代化機械設計的大趨勢是并行化

通過計算機平臺的支持，設計團隊可以共享相關的信息，不在一個地方的設計人員和可以進行協同設計工作。在設計的過程中可以最大限度的獲得技術支持，實現優勢互補，提升設計能力。而傳統意義上的機械設計是一種串行的設計理念，將產品分成幾個步驟，然后一個環節完成了才能進行下個環節。并且在設計過程中各個階段的設計缺乏溝通手段，不能夠對發現的問題進行及時的修正，從而極大的延長了機械設計的開發周期，增加了大量的工作量。

現代化機械朝著大型化、綜合化的方向發展，機械自身的構造和功能將變得越來越復雜，產品在開發初期做出的相應的設計思路將會直接影響到后期的設計。所以在開發設計的初級階段一定要進行充分的論證和實驗，考慮產品面臨的各種因素，這樣可以極大的降低在產品后期的修改的次數，縮短開發周期。現代機械設備的科技含量不斷的增加，其所涉及到多個部門的知識，一個企業往往沒有能力獨立完成一個機械的完整的設計，就需要將相關領域的企業或者是研究機構的設計人員集中起來共同設計，通過并行工程的強大支持，各個領域的設計人員同時進行機械的設計，優勢互補，強強聯合，最終設計出滿意的機械產品。

2.3現代化機械設計的要求是智能化

隨著自動化技術在機械領域的使用，機械的自動化程度越來越高。設計師充分利用智能技術展開機械的設計工作，組成一套智能化的體系。智能化系統能夠獨立的進行計算以及邏輯推理，大大減少設計師的工作量，提高設計工作效率。

3.結束語

發展我國的機械設計科學研究，必須集中探討機械設計各主要環節的正確工作方法和解決問題的途徑，收集開發新產品的成功經驗和范例，積累大量的設計資料，了解世界有關行業的發展動向，致力于提高我國機械工業的水平，生產具有國際競爭力的機械產品。相信我國學者們要總結過去設計經驗并吸收外國先進的學術思想和科學技術的基礎上，定能研究出一套適合我國的國情。高效優質，經濟地進行設計的規律和方法來為加速現代化建設做出應有的貢獻

參考文獻

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