關于現代機械設計方法的探討

牟力波

（哈爾濱電氣股份有限公司北京核電設備設計院，北京 100045）

隨著科學技術的快速發展，在當前我國機械設計過程中，一些新工藝、新材料和新方法不斷涌現，使機械設計的方法越來越多樣化。在這種情況下，我國機械設備也更具有競爭力，設計出來的產品不僅易于操作、而且具有較強的可靠性、經濟性和環保性。這也對當前機械設計師提出了較高的要求，做為一名優秀的設計師，需要精通多專業的知識，確保自身技術具有綜合性的特點，只有這樣才能確保設計出現的機械產品無論是性能還是價格上都具有一定的優勢。

1 現代機械設計的特點

近年來隨著工業的快速發展，對現代化機械設備具有了更高的要求。同時現代化機械也開始多樣化、復雜化及差別化的方向發展，而且現代機械設備更是兼具多項功能，在其所組成的機械系統中還可以細分為更小的子系統。同時作為機械設計，其需要具有鮮明的特性，設計過程中，設計師需要計算、分析和構思機械工作的原理、運動方式和能量傳遞，同進還需要運用多學科的專業知識，如美學、仿生學、價值工程等，這些專業知識雖然與機械無關，但在機械設計中進行應用，可以有效的突顯出機械產品的鮮明的特性，使設計出來的產品在市場上具有更強的競爭力。

2 現代機械設計方法

2.1 計算機輔助設計

計算機輔助設計也稱為CAD，這是電子信息技術的一種，在機械設計中充分的利用計算的高速運算能力及快速繪圖的功能，不僅有效的提高產品設計的速度，而且降低了設計人員的勞動強度，有利于更好的開拓設計人員的智慧。在計算機輔助設計技術中，有效的將計算機運算能力、記憶、邏輯判斷、圖形顯示及繪圖等特殊功能與設計人員的經驗和智慧有效的結合在一起，確保了設計質量提升，而且設計周期得以大幅度的縮短。

計算機輔助設計由硬件系統和軟件系統兩部分組成，硬件系統作為計算機輔助設計的物質基礎，而軟件系統屬于計算機輔助設計的核心，其對計算機資源進行自主管理和控制。在整個設計過程中，通過建立數字模式、設計程度框架、編程及程度調試等來完成整體設計工作。

2.2 系統化設計

現代化機械設計過程中已不再為滿足單一的功能而進行設計，而開始向信息化、系統化、智能化和柔性化的方向發展，開始將傳統的產品性能、功能和設計技術進行提升，通過現代化機械設計方法來改變產品的結構，使產品結構向多樣化和復雜化的方向發展，更好的體現出機械產品的經濟價值和社會效益。所以在當前，利用現代化機械設計方方法來對傳統機械設備進行改造已成為機械行業發展的必然要求。特別是在當前科學技術的快速發展的新形勢下，人們已不再滿足機械產品的單一性功能，對其功能需求不斷提升，這也導致機械構造越來越復雜化，而且機械產品的更新速度也在不斷加快。目前雖然在產品的設計、加工制造過程中都開始利用計算機來進行輔助，而且進行了廣泛的推廣，所取得的成效也十分顯著，但在產品開始初期，計算機輔助設計方案還不能更好的滿足設計的預期需求，在這種情況下，系統化設計方法應運而生。

系統化設計法，就是將需要設計的任務，先抽象、再具體，以達到層次的劃分，從而規劃出每一層的既定目標和所采取的方法，整個設計由抽象到具體，由淺入深的將各個層級都有機的結合在一起，從而使得整個機械設計能夠系統化，讓設計過程中更具規律性，能夠為計算機輔助設計提供相應的便利。系統化設計法自身所主要具有的特性是：必須要將機械設計看做是由多個設計要素相組合而成的一個系統設計，并且每一個設計自身還必須要具有相應的獨立性，各個要素之間必須保持著有機的聯系。在系統化機械設計過程中，為使設計工作更為科學合理，常把一個機械系統分解為若干個相聯系的比較簡單的子系統，可使設計和分析比較簡便。根據需要和可能，各子系統還可再分解為更小的子系統，依次分解，直至能進行適宜的設計和分析。系統分解時就注意以下幾點：

首先，分解數和層次應適宜。分解數太少，子系統仍很復雜，不便于模型化和優化工作，分解數和層次太多又會給總體系統的綜合造成困難；

其次，避免過于復雜的分界面。應盡可能選擇在要素間結合枝數較少和作用較弱的地方；

再次，保持能量流、物料流和信息流的合理流動途徑。通常機械系統工作時都存在著能量、物料和信息三種轉換，它們從系統輸入到系統輸出的過程中，按一定的方向和途徑流動，即使分解成各個子系統，它們的流動途徑仍應明確和暢通；

最后，了解分系統分解與功能分解的關系與不同。在進行系統分解時，第一個系統都可以看作是一個單獨的系統，其具有緊密結合關系的要素有效的結合在一起，盡管結構較為簡單，但還具有較多項的功能。功能分解是按功能進行逐級分解的，直至分解到單元功能為止。

結語

在當前現代化機械設計中，隨著設計水平的不斷提升，智能化設計軟件、媒體和超媒體工具、虛擬現實技術等都開始在機械設計中進行廣泛的應用，而且發揮出了十分顯著的作用，當前機械設計也開始向著智能化、異地協同和計算機輔助設計等方向發展，各種新技術也不斷的涌現出來，但由于許多新技術應用的時間還較短，相對來講技術還不十分成熟，所以還需要業內人士加大研究的力度，確保將機械設計水平提升到一個更高的水平。

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