淺析機械設(shè)計在機械設(shè)計與制造中的重要性

馮坤

【摘 要】機械設(shè)計是機械工程的重要基礎(chǔ)和前提，其在某種程度上決定著其他的步驟發(fā)展的方向，合理的機械設(shè)計能夠不斷地促進機械制造的發(fā)展水平。現(xiàn)在隨著我國經(jīng)濟水平的迅速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日益完善，整體的機械設(shè)計水平也在逐步地提高。本文將從現(xiàn)階段我國機械設(shè)計的準則、我國機械設(shè)計與制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢兩個大方面展開對機械設(shè)計在機械設(shè)計與制造中的重要性問題的分析。

【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計與制造；重要性；設(shè)計準則；發(fā)展趨勢

機械工程中機械設(shè)計與制造技術(shù)是十分重要的內(nèi)容，是其機械性能的最重要決定因素。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，新的機械設(shè)計制造方法不斷出現(xiàn)，諸如基于數(shù)學(xué)規(guī)劃理論與計算機程序而建立，利用數(shù)值計算優(yōu)化設(shè)計方案，使期望指標實現(xiàn)最優(yōu)化的方法；利用結(jié)構(gòu)離散化，采用有限個相互連接并進行分析的單元節(jié)點，依據(jù)變形協(xié)調(diào)條件對有限元進行綜合求解的設(shè)計方法；在規(guī)定條件及時間內(nèi)，規(guī)定功能可完成的可靠設(shè)計方法；利用虛擬現(xiàn)實與仿真技術(shù)，對產(chǎn)品設(shè)計、制造等全過程進行模擬，并預(yù)測評估技術(shù)數(shù)據(jù)與性能指標的虛擬制造技術(shù)；采用目前主流智能制造、綠色制造、納米制造、個性制造等技術(shù)，隨著新的設(shè)計制造技術(shù)的廣泛研究應(yīng)用，將會對世界經(jīng)濟發(fā)展起到重要促進作用。

一、現(xiàn)階段我國機械設(shè)計的準則

1.機械設(shè)計的標準化準則。在機械設(shè)計中，標準化準則具體包括概念標準化、實物形態(tài)標準化、方法標準化三個方面。其中概念標準化主要指的是在設(shè)計機械的過程中涉及到的符號、名詞術(shù)語、計量單位等要符合標準；實物形態(tài)標準化主要指的是零部件、設(shè)備、原材料和能源等在結(jié)構(gòu)形態(tài)、性能和尺寸等方面都要在統(tǒng)一的規(guī)定中進行選用；操作方法、測量以及試驗方法等按照有關(guān)的規(guī)定來具體實施主要說的是方法的標準化。簡而言之，標準化準則是對機械設(shè)計全過程的所有行為制定的準則，根據(jù)使用的強制性程度不同，現(xiàn)在我國已經(jīng)發(fā)布的機械零件設(shè)計有關(guān)的標準可以分為必須執(zhí)行和推薦使用兩種，而根據(jù)運用范圍的不同，現(xiàn)在我國已經(jīng)發(fā)布的機械零件設(shè)計有關(guān)的標準可以分為國家標準、行業(yè)標準和企業(yè)標準。

2.機械設(shè)計的安全性準則。在機械設(shè)計中機械如果能夠在規(guī)定的條件下沒有故障，能正常的實現(xiàn)總體功能就可以稱作是整機安全性；如果我們在機械設(shè)計的過程中能夠確保操作人員的生命健康安全，能夠?qū)Σ僮魅藛T進行適時地保護就可以稱作工作安全性；如果能確保在機械設(shè)計的過程中不對機器周圍的環(huán)境和人造成污染和危害就可以稱作環(huán)境安全性；同樣在機械設(shè)計過程中能確保有關(guān)的零件在規(guī)定外載荷和規(guī)定時間內(nèi)零件不發(fā)生如斷裂、過度變形、過度磨損和不喪失穩(wěn)定性等情況就可以稱作是零件安全性。整機安全性、工作安全性、環(huán)境安全性和零件安全性都是機械設(shè)計安全性準則的重要內(nèi)容。

3.機械設(shè)計的技術(shù)性準則。技術(shù)性準則是指在機械設(shè)計中相關(guān)的技術(shù)性能必須達到規(guī)定的要求，技術(shù)性能既可以指靜態(tài)性能也可以指產(chǎn)品的功率、效率、使用壽命、抗摩擦、振動穩(wěn)定性等動態(tài)性能，也就是說產(chǎn)品功能、制造和運行狀況在內(nèi)的一切性能都可以稱作是技術(shù)性能。以振動穩(wěn)定性準則為例，振動會產(chǎn)生額外的動載荷和變應(yīng)力，尤其是當其頻率接近機械系統(tǒng)或者零件的固有頻率時就會產(chǎn)生共振現(xiàn)象，這時的振幅會有明顯的增大，很有可能會立刻損壞零件甚至是損壞整個系統(tǒng)，這時就需要振動穩(wěn)定性準則的約束，具體來講是該準則可以將機械系統(tǒng)或者是零件的相關(guān)振動參數(shù)（頻率、振幅、噪音等）控制在規(guī)定的允許范圍內(nèi)。

二、我國機械設(shè)計與制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢

1.我國機械設(shè)計與制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

一直以來，中國的工程機械行業(yè)就發(fā)展的不錯，現(xiàn)在已經(jīng)成為最大的工程機械制造國家之一，同時還是世界上最大的工程機械銷售市場。目前機械制造和市場已經(jīng)發(fā)展的比較完善，但是工程機械行業(yè)的資源流通狀況卻一直是我們許多人的心病，如資源利用方式的粗獷等，這在一定程度上成為阻礙我國機械設(shè)計與制造行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的制約因素。尤其是和歐美國家相比較起來，中國想要走節(jié)能、綠色、環(huán)保的生產(chǎn)方式還有許多的困難要克服，我們要向歐美國家成熟的工程機械產(chǎn)品回收體系和工程機械再制造技術(shù)學(xué)習(xí)，就現(xiàn)在我國工程機械的發(fā)展現(xiàn)狀來看，向工程機械再制造領(lǐng)域進軍是非常可行的。

雖然這些年我國一直在出臺各種各樣的政策為再制造行業(yè)的健康有序發(fā)展保駕護航，但是和國外成熟的再制造行業(yè)相比較，還是有一些非常實際的問題需要我們高度重視并想出解決措施。如，在我國工程機械再制造處于發(fā)展初期的現(xiàn)狀下，國家的各項有關(guān)政策的制定還存在許多的漏洞；我國再制造行業(yè)的行業(yè)標準幾乎是一片空白；我國在對再制造產(chǎn)品的宣傳引導(dǎo)上做的工作不夠完善，對再制造產(chǎn)品存在排斥心理的用戶大有存在。需要明確的是，雖然我國的工程機械設(shè)計與制造行業(yè)中還有許多的問題，但是政策的支持和豐厚的利潤成為我們克服這些困難的最大動力，我們該有信心使我們的機械設(shè)計圖制造行業(yè)發(fā)展的越來越好。

2.我國機械設(shè)計與制造行業(yè)未來發(fā)展趨勢

全球經(jīng)濟的增長和各國的機械設(shè)計與制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)，2008年全球經(jīng)濟危機爆發(fā)之前，在新興國家尤其是中國強勁增長的需求拉動下，全球的機械設(shè)計與制造業(yè)保持了連續(xù)幾年高度發(fā)展的狀態(tài)，但是在全球經(jīng)濟危機的影響下，全球的機械制造業(yè)受到了不同程度的重創(chuàng)。根據(jù)現(xiàn)在全球機械制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，未來全球機械設(shè)計與制造業(yè)的發(fā)展主要有三大趨勢：（1）整個機械設(shè)計與制造業(yè)的發(fā)展重心將逐步向亞洲遷移，這樣遷移的趨勢是為了獲得本地化的成本優(yōu)勢并很好地位本地客戶服務(wù)。另外，以我國機械設(shè)計與制造業(yè)為主的亞洲競爭對手成長速度非常迅速，在全球市場中所占的份額也在逐年的增加，現(xiàn)在我國在2010年成為全球最大的機械制造國已經(jīng)成功地印證了這一產(chǎn)業(yè)向亞洲遷移的方向，在未來，我國必將成為主導(dǎo)全球機械制造業(yè)的主要力量。因為在二零一零年到二零一五年這五年間，我國的國內(nèi)生產(chǎn)制造業(yè)保持著遠高于發(fā)達國家普遍將近百分之三的增長速度，這對未來幾年中國機械制造業(yè)的高速增長是一種拉動，并且我國的機械制造業(yè)在以其巨大的規(guī)模優(yōu)勢爭取著全球機械制造業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)權(quán)，到二零一五年我國將能領(lǐng)導(dǎo)接近半數(shù)的全球細分市場，最主要的是我國正在努力地縮短和領(lǐng)先國家技術(shù)水平上的差距；（2）全球市場的競爭將聚集在中端市場；（3）節(jié)能環(huán)保類產(chǎn)品將會越來越受用戶和制造商的重視和關(guān)注。

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