機(jī)械設(shè)計中現(xiàn)代設(shè)計研究

董海亮 景許

摘 要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，給各個行業(yè)帶來巨大變革，在當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計行業(yè)來說，變化更加明顯。先進(jìn)的設(shè)計理念應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計過程中，使得傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計方法產(chǎn)生了改變，其不僅提高了機(jī)械設(shè)計的效率和質(zhì)量，同時還提升了企業(yè)效益。文章就此對機(jī)械設(shè)計中的現(xiàn)代設(shè)計展開了研究，具體內(nèi)容供大家參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計；現(xiàn)代化；設(shè)計

前言

在機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計與現(xiàn)代化設(shè)計并存，而傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計注重的是積累設(shè)計經(jīng)驗，重視用戶體驗；現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計則更加重視采用科學(xué)化的設(shè)計方法和手段，重視設(shè)計的精確度。在機(jī)械設(shè)計實踐過程中，兩者之間都有各自的優(yōu)缺點，但是其相互融合互補(bǔ)，推動著機(jī)械設(shè)計技術(shù)的不斷進(jìn)步。

1常用的傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計與現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計方法

1.1常用的傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計方法

1.1.1理論設(shè)計

理論設(shè)計是在長期的機(jī)械設(shè)計實踐中對相關(guān)經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)產(chǎn)生的理論及將相關(guān)數(shù)據(jù)作為依據(jù)對機(jī)械進(jìn)行設(shè)計。例如，彎曲強(qiáng)度計算模型，將輪齒視作是等強(qiáng)度的懸臂梁，并假設(shè)僅存在一對齒輪呈現(xiàn)嚙合狀態(tài)，全部荷載均集中于齒頂，設(shè)計人員設(shè)計時只對周向力的作用進(jìn)行考慮。

1.1.2經(jīng)驗設(shè)計

通過對某類機(jī)械零件設(shè)計及其使用狀況對相關(guān)經(jīng)驗進(jìn)行歸納總結(jié)。在機(jī)械設(shè)計中，根據(jù)此類經(jīng)驗采用類比設(shè)計。經(jīng)驗設(shè)計典型結(jié)構(gòu)形狀的零件設(shè)計中應(yīng)用較多，如箱體結(jié)構(gòu)、軸結(jié)構(gòu)等。

1.1.3模型實驗設(shè)計

對于具有巨大尺寸和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的重要零件，尤其是重型機(jī)械的相關(guān)零件，通常采用模型實驗設(shè)計。該設(shè)計方式，是按照一定比例制作縮小的零件模型，對零件模型實施性能測試，各項設(shè)計指標(biāo)進(jìn)行檢驗。基于測試結(jié)果和相關(guān)結(jié)論科學(xué)改進(jìn)初步設(shè)計。

1.2常用的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計方法

1.2.1可靠性設(shè)計

在進(jìn)行現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計中，零部件可靠性設(shè)計特指一定時間和條件范圍內(nèi)所完成功能的能力，可以把設(shè)計變量作為隨機(jī)分布變量，結(jié)合產(chǎn)品可靠性要求，借助概率統(tǒng)計方法計算出零部件與元器件結(jié)構(gòu)參數(shù)。同時概率理論認(rèn)為獨立化安全系數(shù)并無意義，必須聯(lián)系相關(guān)性和可靠性，以滿足機(jī)械設(shè)計要求。

1.2.2優(yōu)化設(shè)計

在進(jìn)行現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計中，優(yōu)化設(shè)計特指在符合設(shè)計限制條件的情況下，計算滿足最優(yōu)效果的設(shè)計參數(shù)解，在計算機(jī)軟件強(qiáng)大功能的支持下，確定零部件實際參數(shù)和尺寸，滿足機(jī)械設(shè)計中強(qiáng)度和剛度的要求，降低機(jī)械設(shè)計的盲目性，獲得最優(yōu)的設(shè)計結(jié)果。

1.2.3 CAD輔助設(shè)計

在傳統(tǒng)人工化設(shè)計模式不斷發(fā)展過程中，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計應(yīng)用計算機(jī)CAD繪圖功能取替手工繪圖，融合設(shè)計人員的經(jīng)驗和智慧，通過高速運(yùn)轉(zhuǎn)功能進(jìn)行自動化作業(yè)，近似計算被精確計算取代，緩慢的手工繪圖被高速的計算機(jī)繪圖取代，在融合中使設(shè)計理論和結(jié)果不斷完善。

2現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的優(yōu)劣分析

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計已經(jīng)獲得廣泛的支持和應(yīng)用，從時代角度上看，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計方法從運(yùn)用、操作、實驗以及分析中，均是在真實數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上建立，設(shè)計開放性極高，可以從各個專業(yè)角度上進(jìn)行篩選和探查?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的優(yōu)勢在于設(shè)計方法便捷性，應(yīng)用大量的設(shè)計軟件與設(shè)計設(shè)備，縮短設(shè)計時間，在短時間內(nèi)獲取機(jī)械產(chǎn)品模型，并加以更新和優(yōu)化，不斷完善機(jī)械產(chǎn)品功能，最終投入使用。而現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的劣勢是由于設(shè)計方法簡單化，對設(shè)計人員的入職門檻設(shè)置較低，只要有些許經(jīng)驗或是理論就可以從事機(jī)械設(shè)計工作，增加市場偽劣產(chǎn)品數(shù)量，誤導(dǎo)消費(fèi)，不利于機(jī)械和制造市場的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

3現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計特點

第一，進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計，首先要考慮整個產(chǎn)品的生命過程，以及各階段設(shè)計的功能性和細(xì)節(jié)問題，有利于及時發(fā)現(xiàn)問題避免故障發(fā)生。

第二，現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計不能只考慮產(chǎn)品的靜態(tài)屬性，還要考慮實行過程中產(chǎn)生的動態(tài)屬性，以及產(chǎn)品和外部環(huán)境的信息、物質(zhì)和能量的交換。

第三，現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計必須有先進(jìn)的設(shè)計理論、模型方法和進(jìn)取的工作態(tài)度，充分發(fā)揮設(shè)計者構(gòu)思能力，開發(fā)出創(chuàng)新性的產(chǎn)品。

第四，計算機(jī)的產(chǎn)生是科學(xué)發(fā)展進(jìn)步的標(biāo)志，已經(jīng)應(yīng)用到我們生活當(dāng)中，因此現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計也逐步進(jìn)入計算機(jī)化設(shè)計，現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計的每個環(huán)節(jié)基本上都利用計算機(jī)的協(xié)助來完成，而現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)計系統(tǒng)都要依靠計算機(jī)的輔助來實現(xiàn)。

第五，數(shù)字化和智能化是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的核心。利用數(shù)字化技術(shù)對整個設(shè)計過程進(jìn)行科學(xué)管理，能保證資源的準(zhǔn)確運(yùn)用、優(yōu)化流程、提高設(shè)計效率、確保設(shè)計的精準(zhǔn)。隨著數(shù)字化設(shè)計的廣泛應(yīng)用，智能化隨之興起，機(jī)械設(shè)計由于智能化的融合變成的模糊化，設(shè)計人員只需在設(shè)計構(gòu)思理念上花費(fèi)精力即可，但是設(shè)計人員對傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計要有豐富的經(jīng)驗和超強(qiáng)的設(shè)計能力，不斷考慮傳統(tǒng)設(shè)計方式與現(xiàn)代化科技相結(jié)合，構(gòu)成一套科學(xué)的智能化體系，從而大幅度減少設(shè)計者們的工作量，提高設(shè)計效率，效果更精準(zhǔn)更完美。

第六，機(jī)械設(shè)計需要綠色化與發(fā)展。社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展，環(huán)境不斷惡化難以恢復(fù)，資源不斷減少難以再生，因此現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計過程中要考慮保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源，減少生產(chǎn)中帶來的污染和浪費(fèi)?，F(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計要從設(shè)計的開始階段就灌輸設(shè)計者們綠色化設(shè)計思想，并把綠色化延伸到整個產(chǎn)品生命周期中去，減少資源浪費(fèi)和降低環(huán)境污染，考慮廢棄物的回收再利用。隨著市場的多元化需求，機(jī)械設(shè)計不但綠色化設(shè)計還要根上市場變化向多元化設(shè)計方向發(fā)展。

第七，現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計系統(tǒng)化及科技力量。從整個系統(tǒng)來看，科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代化設(shè)計，能把原有的機(jī)械性能和制造技術(shù)更新升級，提升到嶄新的高水平階段，形成完善的整體設(shè)計系統(tǒng)，給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，市場的人才競爭也越來越激烈，現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計技術(shù)不斷發(fā)展，就要不斷的培養(yǎng)高科技人才、挖掘高科技人才，來更新設(shè)計技術(shù)為企業(yè)注入力量。

4現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計方法的發(fā)展趨勢

4.1精密化

當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度非?？?，伴隨著廣大群眾物質(zhì)生活能力的提升，人們的認(rèn)知也在變化，比如人們更加關(guān)注產(chǎn)品品質(zhì)，更加注重精細(xì)化。一些電子產(chǎn)品以及航空用品等的設(shè)計都需要高度精確。因此，精密化必將成為行業(yè)發(fā)展的一大趨勢，有助于我們提升產(chǎn)品的品質(zhì)。

4.2智能化

隨著時代的發(fā)展，機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域也將會迎來新的春天。尤其是近年來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及使得機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。智能化必將成為今后很長一段時間內(nèi)的主要發(fā)展方向，它更加適應(yīng)時代潮流，是大勢所趨。

4.3綠色化

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得人們的思想意識也開始在無形之中發(fā)生變化，比如人們更加關(guān)注生態(tài)健康，注重環(huán)境保護(hù)。近年來，國家大力發(fā)展環(huán)保事業(yè)，推廣綠色生產(chǎn)，這同樣適用于我們的機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域。具體來講，在設(shè)計的過程中融入環(huán)保理念，能夠幫助我們降低制造過程中對生態(tài)造成的污染。綠色環(huán)保的設(shè)計更加符合社會發(fā)展趨勢。

結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)計就是高精度、高效率、智能化和綠色化的設(shè)計，是知識和學(xué)科的融合過程。隨著計算機(jī)智能化、數(shù)字化不斷發(fā)展，現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計將更加的完善與成熟，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量，保證市場需求，推動各個行業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展。

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