當(dāng)代機(jī)械設(shè)計方法和發(fā)展趨勢探索

【摘要】 隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)對產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、開發(fā)用時、成本和后期跟蹤服務(wù)方面的要求越來越高，為了適宜這一發(fā)展趨勢，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計體系已經(jīng)將構(gòu)建重點(diǎn)放在了設(shè)計水平、質(zhì)量和效率的提升上，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計方法和設(shè)計原則是現(xiàn)代機(jī)械體系

構(gòu)建的兩大支撐。

【關(guān)鍵詞】 現(xiàn)代機(jī)械；設(shè)計發(fā)展；趨勢

一、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計發(fā)展趨勢

無論市場上還是正待開發(fā)的機(jī)械設(shè)備，其更新?lián)Q代的方法和渠道都可以通過以下途徑實(shí)現(xiàn)：第一種應(yīng)用范圍較廣的是機(jī)械基本工作原理的改革；第二種是對機(jī)械的構(gòu)建的材料和工藝結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而使得其技術(shù)性能得以提升；第三種則是通過對機(jī)械輔助功能進(jìn)行強(qiáng)化，讓機(jī)械應(yīng)用能夠與市場需求更為匹配。其中，第二種和第三種是機(jī)械設(shè)計發(fā)展中發(fā)展勢態(tài)較強(qiáng)，開發(fā)力度逐漸趨于成熟的設(shè)計方法。據(jù)筆者所知，機(jī)械基本工作原理改革的機(jī)械更新的應(yīng)用方式是當(dāng)下設(shè)計師所關(guān)注的改進(jìn)方法。科技的進(jìn)步會在一定程度上對機(jī)械類產(chǎn)品功能原理造成約束限制，不同時代的機(jī)械產(chǎn)品都具備一定的時代局限性，隨著時代的推移和發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的原理和功能會更趨向于成熟。

二、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計工作所遵循的基本原則

（一） 機(jī)械功能的滿足

機(jī)械產(chǎn)品功能規(guī)定的構(gòu)造滿足和實(shí)現(xiàn)是產(chǎn)品設(shè)計工作的最終目標(biāo)，如果機(jī)械產(chǎn)品的功能不具備市場性，那么設(shè)計工作就失去了價值和意義。因此，各類機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計工作一定要遵循功能滿足的基本設(shè)計原則。

（二） 質(zhì)量保障原則的遵循

機(jī)械產(chǎn)品與其他銷售類產(chǎn)品的應(yīng)用場所不同，因此產(chǎn)品質(zhì)量的保證是十分重要的一項設(shè)計原則，機(jī)械產(chǎn)品的使用價值是建立在可靠性有所保證的基礎(chǔ)之上的，只有這樣，產(chǎn)品的功能和價值才能夠得以發(fā)揮、體現(xiàn)。質(zhì)量保障原則主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1） 性能指標(biāo)。所謂性能指標(biāo)是機(jī)械產(chǎn)品各項技術(shù)指標(biāo)的總稱，以機(jī)床為例，傳動系統(tǒng)運(yùn)動精度和加工進(jìn)度就是該類機(jī)械產(chǎn)品的性能指標(biāo)，而高質(zhì)量產(chǎn)品就是依靠技術(shù)指標(biāo)的先進(jìn)性才得以體現(xiàn)的；2） 可靠性。規(guī)定時間內(nèi)產(chǎn)品完成規(guī)定任務(wù)的能力是評價產(chǎn)品可靠性的基本依據(jù)，機(jī)械類的產(chǎn)品只有在可靠性得到保障的基礎(chǔ)上，才能夠體現(xiàn)出實(shí)用價值。同時，可靠性也是機(jī)械產(chǎn)品性能正常發(fā)揮的依賴基礎(chǔ)；3） 穩(wěn)定性。外載作用下產(chǎn)品平衡狀態(tài)恢復(fù)的性能表現(xiàn)是穩(wěn)定性的評價標(biāo)準(zhǔn)；4） 剛度性。外載作用下狀態(tài)下，產(chǎn)品形變必須要控制在彈性形變的規(guī)定范圍內(nèi)，才能保證機(jī)械的正常運(yùn)作；5） 強(qiáng)度性。機(jī)械類產(chǎn)品的構(gòu)件要具備能夠抵抗整體塑性變形、斷裂以及表面損傷等多種損傷的強(qiáng)度能力。

（三） 經(jīng)濟(jì)合理原則

在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)過程中，設(shè)計人員應(yīng)該將設(shè)計開發(fā)成本和使用費(fèi)用控制在一定范圍內(nèi)，以此保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益能夠最大化。

三、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計理論和實(shí)踐

在對機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和構(gòu)思進(jìn)行描述時，許多設(shè)計師都借助了超媒體技術(shù)和三維圖形技術(shù)來加以展示。筆者所接觸的產(chǎn)品設(shè)計，在初期階段設(shè)計師輔助設(shè)計都是通過計算機(jī)完成的，而系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)節(jié)則利用多了多媒體工具，期間還借助了設(shè)計方法學(xué)理論科學(xué)合理的引導(dǎo)。依照這樣的設(shè)計流程和方法，在考慮到系統(tǒng)開發(fā)方法學(xué)和系統(tǒng)工程理論產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)學(xué)系統(tǒng)理論，研究制作出適合產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)初始階段所使用的多媒體開發(fā)系統(tǒng)軟件的產(chǎn)品。對上述設(shè)計開發(fā)過程的描述，可以將整個產(chǎn)品設(shè)計過程劃分為三個時期，分別為產(chǎn)品規(guī)劃期、產(chǎn)品開發(fā)期和生產(chǎn)規(guī)劃期。期間，設(shè)計工作都涉及到了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的充分利用，保證產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量。

（一） 產(chǎn)品規(guī)劃期

產(chǎn)品外部特征的確定是這一工作時期的核心任務(wù)，最基本的像形狀、色彩構(gòu)成、產(chǎn)品表面質(zhì)量、人機(jī)工程安排布置等等因素，小組對規(guī)劃設(shè)計進(jìn)行討論后，會利用CAD 立體模型將最初的設(shè)計規(guī)劃展現(xiàn)出來，并以簡裝模型的形式展現(xiàn)出產(chǎn)品外形。

（二） 產(chǎn)品開發(fā)期

這一時期的工作任務(wù)是以系統(tǒng)合成原理為依據(jù)，以立體模型為媒介，完成解元素的配置和集成，完成了功能實(shí)現(xiàn)性關(guān)鍵解元素的配置工作后，直接可以通過立體模型的產(chǎn)品配置開展分析工作，這是產(chǎn)品規(guī)劃和產(chǎn)品開發(fā)融合的重要過程和方法。

（三） 生產(chǎn)規(guī)劃期

解元素在產(chǎn)品相應(yīng)位置的裝配過程可以在這一工作時期中利用CAD 技術(shù)和計算機(jī)來加以顯示，模擬產(chǎn)品裝配的過程中揭露了裝配間和造型之間的相互聯(lián)系，并由此突出產(chǎn)品制造的重難點(diǎn)所在，有利于設(shè)計生產(chǎn)問題的分析討論。

四、綠色制造的發(fā)展對技術(shù)創(chuàng)新的推進(jìn)

隨著經(jīng)濟(jì)全球化，行業(yè)內(nèi)部的市場競爭也愈演愈烈，要想生產(chǎn)率有所提升，必然離不開現(xiàn)代化管理方法和高新技術(shù)的應(yīng)用。就目前機(jī)械設(shè)計的發(fā)展?fàn)顩r來看，當(dāng)下產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)收到了綠色設(shè)計的影響，然而綠色設(shè)計制造的實(shí)施的過程十分復(fù)雜，評估指標(biāo)體系和評估系統(tǒng)的構(gòu)建是當(dāng)務(wù)之急，只有這樣才能夠促使綠色設(shè)計制造研究和實(shí)施問題得以解決。這一創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)發(fā)展的技術(shù)和概念已經(jīng)處于發(fā)展?fàn)顟B(tài)當(dāng)中，值得期待。

五、機(jī)電一體化技術(shù)的充分利用

學(xué)科交叉和科技發(fā)展是時代進(jìn)步的顯著特征，而機(jī)電一體化的應(yīng)用能夠全面促進(jìn)機(jī)械設(shè)計工作的學(xué)科發(fā)展。作為一種復(fù)合型較強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)，它實(shí)現(xiàn)了微電子信息技術(shù)和機(jī)械技術(shù)的互相滲透，起到了極大的科學(xué)促進(jìn)發(fā)展作用。整體最佳化的實(shí)現(xiàn)，讓其鞏固了控制論、信息論和系統(tǒng)論的應(yīng)用技術(shù)地位，決定了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計發(fā)展的未來趨勢。

綜上所述，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計發(fā)展還有很長的一段路要走，隨著科技的發(fā)展和時代的進(jìn)步，該設(shè)計工作的未來一定會日趨完善，最終帶領(lǐng)行業(yè)發(fā)展走向世界巔峰。

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