現代機械設計方法的幾點思考

張清偉

摘要：現代設計技術在機械設計中的應用是一項綜合的系統工程，具有長期性和復雜性。面對機械設計日趨復雜的現狀，不斷探索現代設計技術在機械設計中的應用策略，只有這樣，才能不斷提高現代設計技術的應用水平，進而促進機械設計又好又快地發展。

關鍵詞：現代機械；機械設計；方法

引言

與傳統的機械設計相比，現代機械設計具有自身設計新理念和新思路。而現代機械設計離不開創新思維，創新思維是社會發展的源泉，是現代機械設計中重要的組成部分。機械設計人員只有樹立創新思維的理念，并結合自身豐富的實踐經驗和扎實的理論知識，同時充分利用現代計算機技術的優勢，發揮主觀能動性，才能夠設計出滿足人們對于產品越來越高的要求，從而促進我國現代機械設計發展。

1.現代機械設計的特點

1.1 創新性

現代機械設計以先進的設計理論和設計工具為依托，能充分發揮設計者的創造性思維能力，運用用各種創造性的方法和手段，開發出具有創新性的產品。現代機械在機械性能的穩定性以及測驗等方面，能夠利用計算機完成工作的模擬和再現。這種操作大大節省了時間，能夠直觀地觀察到工作的結果并保證質量水平。此外，它能夠節約預備和其他相關細節工作的時間，使得工作的合理性和速度都得到提升。

1.2 開放性

在傳統的機械設計當中，最大的缺點便是不去看或很少去看自身以外的廣闊天地，只關心自身的狹小區域，坐井觀天，同時樂于接受傳統的機械設計方法，樂于駕輕就熟，從而造成了信息堵塞，思維單一、呆滯，缺乏創造性。而開放性思維恰恰就解決了這一大問題，它將對于一個事物的研究作為一個開放的系統來思考，同時也注重研究事物與外部的一切聯系，從而掌握該事物及其發展的規律。

1.3 獨創性

要進行現代機械創新設計，首要前提便是要學會獨立思考，勇于突破陳舊的思想、觀念，敢于直抒己見，從而構筑一個開放、獨特、鮮穎的思維形態，從一個全新的角度來分析問題。

1.4 多向性

在現代機械創新設計當中，為了解決一個問題，需充分發揮自己的想象力，從不同的角度去思考和探索，以獲得盡可能多的解法和思路。現代機械產品的多樣性與多向性的創造性思維是緊密聯系的。

2.現代機械設計方法

2.1 現代機械設計的優化

設計的優化就是通過不同的方式進行方式的優化，在機械設計的過程中對產品的結構以及性能進行優化設計，這樣的優化是為了保證設計出的機械產品一方面具有外在的品質保證，另一方面是保證產品的內在的質量。優化設計一般分為兩種方式。

2.1.1數學規劃實現的設計優化

我們說的數學規劃法，就是把數學規劃的理論作為基礎，是一種嚴格意義上的優化方法。這種算法對理論依據有很高的要求，同時對設計流程的規格也有著嚴格的標準。因為這種規劃方法在計算的過程中要進行很多的迭代，并對數學模型要求高性態。所以這樣的優化方式的適用范圍很小，適用于目標明確，容易建立數學模型或者結構不復雜的機械設計中。

2.1.2人工智能實現的設計優化

現代機械設計是我國人民創造型勞動中的一種，機械設計的過程需要進行以下四個步驟，任務的明確，設計方案，設計技術以及設計施工，并且每個環節都要及時地對建立的模型進行仔細分析，對設計的模型進行修改與合理性評價。人工智能優化設計活動有下面兩種，一直對設計數值的計算，內容主要是大量的繪圖與計算分析；二是對設計方案進行設計以及推理，內容主要是方案的提出，方案的優化以及設計結構等方面。因為思考和推理是這種優化活動的基礎，所以這就要求設計人員要有豐富的專業知識和設計經驗。

作為機械設計重要的內容，設計方案的設計以及推理設計的結果對產品的質量起著關鍵性的作用，在這種情況下使用人工智能技術能為設計中的非數值計算工作提供保障。

2.2 可靠性設計

可靠性是指產品在規定的條件和規定的時間內，完成規定功能的能力。可靠性設計是對系統和結構進行可靠性分析和預測，采用簡化系統和結構、裕度設計和可維修設計等措施以提高系統和結構可靠度的設計。它不但直接反映產品各組成部件的質量，而且還影響到整個產品質量性能的優劣。可靠性分為固有可靠性、使用可靠性和環境適應性。可靠性的度量指標一般有可靠度、無故障率、失效率三種。

2.3 并行設計

傳統的設計方法是按照設計、制造等過程串行進行，設計階段很少考慮設計以后的問題，這種設計方法使得產品設計與以后的制造、使用、維修等環節相互脫節。并行設計是在產品開始設計的時候，就考慮到產品從設計到使用過程中整個壽命周期的所有元素，產品的設計過程和工藝設計、加工制造和銷售等各個階段并行地進行，實行集成開發，力爭使所設計的產品具有較高的綜合性能。

2.4 虛擬設計

虛擬設計是基于虛擬現實技術，通過對客觀世界的信息建模形成逼真的并通過人與虛擬環境多感知通道實現視覺感知、聽覺感知、觸覺感知、運動感知、味覺感知和嗅覺感知等，通過沉浸感的自然交互，實時地向用戶提供逼真的感知信息，使設計者可以不受時空和生理條件的限制，去感知和研究復雜事件在各種假想條件下的發生和發展過程。

借助虛擬設計，可特產品從概念設計到投入使用的全過程（產品的生命周期）在虛擬環境中虛擬地實現，既達到對產品的物質形態和制造過程模擬和可視化，還能完成對產品的性能、行為功能以及在產品實現的各個階段中的實施方案進行預測、評價和優化。

虛擬設計基于并行工程，使產品在概念設計階段就可以迅速地分析和比較多種設計方案，確定影響產品總體性能的關鍵參數，并通過可視化技術設計產品，預測產品在真實工況下的行為特征以及所具有的行為響應，從而獲得員優工作性能。虛擬設計通過計算機技術建立產品的數字化仿真模型（虛擬樣機），可以完成任意次物理樣機無法進行的虛擬試驗，故虛擬設計將具有更低的研發成本、更短的研發周期、更高的產品質量。

3.結束語

綜上所述，現代機械設計它是一個創造性的工作工程，是多種技術學科相互滲透、相互結合的產物。機械設計只有不斷的與當代先進的科學技術相結合才能促進自身的發展，因此來說，現代機械設計應該適應社會的發展，才能對社會做出貢獻。

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