現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的創(chuàng)新方法

田華玉

摘 要：隨著科技的進(jìn)步，機(jī)械設(shè)計有很大的發(fā)展。機(jī)械設(shè)計的目的是通過新的設(shè)計理念和設(shè)計實施手段實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的便捷性和高效性。現(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計就更是如此，它在設(shè)計方式的獨特性和機(jī)械功能的綜合性上都提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新要求，而且，設(shè)計的應(yīng)用性與和社會發(fā)展需求的匹配性更加適應(yīng)社會發(fā)展的動態(tài)變化。即現(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計，是要不斷地進(jìn)行更新和發(fā)展的。因此，如何找準(zhǔn)它的設(shè)計創(chuàng)新方向，使用科學(xué)的方法實施機(jī)械設(shè)計的創(chuàng)新，促進(jìn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計水平的不斷提升，需要進(jìn)行深層次的總結(jié)和思考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計；創(chuàng)新；制造工藝；自動化

引言

機(jī)械本身就是個龐大的硬件，其設(shè)計的過程不僅僅需要一定的專業(yè)技術(shù)知識，而且需要很大的耐心，同時也需要設(shè)計人員細(xì)心。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計可能具備以上幾點就足夠了，但新時期我們更需要的是創(chuàng)新、革新的理念。

第三次工業(yè)革命帶來的巨大沖擊使機(jī)械行業(yè)發(fā)展飛速，相應(yīng)地，對于機(jī)械設(shè)計的要求也必定越來越高。創(chuàng)新是機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域的一次機(jī)遇，將大膽創(chuàng)新的設(shè)計理念應(yīng)用到機(jī)械領(lǐng)域必定會推動其發(fā)展。機(jī)械設(shè)計具有時代性，也就是說設(shè)計理念是隨時代發(fā)展而變革的，中國當(dāng)下需要的是設(shè)計與創(chuàng)新相結(jié)合，緊跟時代發(fā)展的步伐。本文接下來將探討機(jī)械設(shè)計的具體創(chuàng)新方法以及對于這些方法的評估。

1機(jī)械設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)樹立創(chuàng)新的理念

要突破傳統(tǒng)模式而有所創(chuàng)新，首先要求機(jī)械設(shè)計人員具有大膽創(chuàng)新的理念并將其運用到實踐中去。創(chuàng)新意味著突破傳統(tǒng)的思維方式，運用現(xiàn)代的超前的理念來想問題。創(chuàng)新對于一個民族、一個國家來說是不可缺少的，而對于一個設(shè)計者來說，如果沒有創(chuàng)新的能力，他的工作就無法被肯定。一個優(yōu)秀而專業(yè)的機(jī)械設(shè)計者必然時刻謹(jǐn)記創(chuàng)新理念，運用獨特的創(chuàng)新思維來深入思考問題，然后不斷運用自己的專業(yè)知識來促成設(shè)計的變革。現(xiàn)在我們來具體探討一下創(chuàng)新的理念。

（1）創(chuàng)新具有獨創(chuàng)性，即敢于突破一切傳統(tǒng)理念，打破常規(guī)，尋找更加合理的新原理、新機(jī)構(gòu)、新功能等等。獨創(chuàng)性能使設(shè)計方案在理念上脫穎而出，不斷追求更高層次的創(chuàng)新。

（2）創(chuàng)新具有實用性，它體現(xiàn)在對市場的適應(yīng)性和可生產(chǎn)性2方面。

（3）創(chuàng)新具有突破性，它要求設(shè)計人員敢于突破思維慣性，從定向思維中走出來，善于從新的技術(shù)領(lǐng)域中接受有用的事物，提出新的原理，為機(jī)械設(shè)計打開新的局面。

（4）創(chuàng)新還具有聯(lián)動性。創(chuàng)造性思維就是一種聯(lián)動思維，包括橫向、縱向及逆向思維，這三種思維要求我們從不同的角度去思考問題，進(jìn)而得出最合理有效的設(shè)計方案。

2關(guān)于機(jī)械設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計

現(xiàn)代的優(yōu)化設(shè)計是以數(shù)學(xué)規(guī)劃為理論基礎(chǔ)，以電子計算機(jī)為工具，在充分考慮各種相關(guān)約束的前提下，尋求滿足某些預(yù)定目標(biāo)的最優(yōu)方案的設(shè)計方法。優(yōu)化設(shè)計是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計創(chuàng)新方法中較為先進(jìn)的一種，它建立在最優(yōu)化數(shù)學(xué)理論和現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)之上，運用數(shù)學(xué)函數(shù)和計算機(jī)來計算出最優(yōu)、最有效率的設(shè)計方案，其核心的設(shè)計理念適應(yīng)了時代發(fā)展的需求。我國在優(yōu)化設(shè)計的研究方面已經(jīng)有了很大突破，開發(fā)了一些先進(jìn)的優(yōu)化設(shè)計程序并在設(shè)計行業(yè)引起了很大反響，但在應(yīng)用方面優(yōu)化設(shè)計方法尚未普及到每一個設(shè)計領(lǐng)域，對于機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域來說，優(yōu)化設(shè)計是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的一個前進(jìn)方向。優(yōu)化設(shè)計方法無疑是科學(xué)的，它不僅要求設(shè)計者具有較高的專業(yè)技能，更要求他們具備大膽的創(chuàng)新理念，有創(chuàng)造性、革新性，在原來的基礎(chǔ)上不停追求新的高度，由此設(shè)計出滿足大家需要并且引領(lǐng)一個時代發(fā)展的產(chǎn)品。采用優(yōu)化設(shè)計方法，可以使我們綜合考慮到方方面面的因素，更全面更系統(tǒng)地分析問題、解決問題；可以使我們獲得更加精確的設(shè)計所需數(shù)據(jù)，縮短設(shè)計周期。它是新時期CAD設(shè)計不可缺少的一部分，它將設(shè)計最優(yōu)的原則注入了設(shè)計中，總是尋求最優(yōu)的設(shè)計方案，大大提高了機(jī)械設(shè)計的質(zhì)量，使機(jī)械設(shè)計徹底擺脫了古老的設(shè)計模式。

3關(guān)于機(jī)械設(shè)計的變型設(shè)計

機(jī)械設(shè)計的變型設(shè)計是指在原產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行新的開發(fā)，使機(jī)械零件的規(guī)格更加標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品部件通用化、產(chǎn)品系列化，從而能夠更好地滿足廣大使用者需求的設(shè)計方法。我們將產(chǎn)品功能、原理和結(jié)構(gòu)都相同，而尺寸和性能參數(shù)不同的設(shè)計稱為縱系列產(chǎn)品的設(shè)計變型；將在基礎(chǔ)型產(chǎn)品的基礎(chǔ)上擴(kuò)展功能的設(shè)計稱為橫系列產(chǎn)品的設(shè)計變型；另外，設(shè)計具有先進(jìn)動力參數(shù)的不同類型產(chǎn)品我們稱之為跨系列產(chǎn)品的設(shè)計變型。由此可見，機(jī)械設(shè)計的變型設(shè)計可以在保證產(chǎn)品原有基本功能和原理不變的情況下，隨時根據(jù)使用者的需要，調(diào)整其他參數(shù)，從而設(shè)計出更加完善的產(chǎn)品。

機(jī)械產(chǎn)品三維參數(shù)化變型設(shè)計是以拓?fù)浼s束、尺寸約束、工程約束驅(qū)動為技術(shù)基礎(chǔ)的變型設(shè)計方法中的一種。傳統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計對部分特征驅(qū)動尺寸做出修改，使其他關(guān)聯(lián)尺寸得到相應(yīng)調(diào)整，從而得到結(jié)構(gòu)相同但尺寸不同的系列零件三維模型；三維參數(shù)化變型設(shè)計不僅包括這些，而且涵蓋了三維參數(shù)化模型驅(qū)動后與之相關(guān)聯(lián)的工程圖的視圖位置、比例、尺寸、注釋、BOM表等相關(guān)信息的自動更新，生產(chǎn)制造的下游工裝夾具、工藝規(guī)程規(guī)劃、NC代碼等的參數(shù)化關(guān)聯(lián)設(shè)計，乃至整個產(chǎn)品生命周期的參數(shù)化設(shè)計。機(jī)械設(shè)計是一門博大精深的學(xué)科，包含了很多方面，所以機(jī)械設(shè)計的方法也相應(yīng)有很多種。作為這些設(shè)計方法中的一種，變型設(shè)計理念的先進(jìn)性、科學(xué)性讓機(jī)械設(shè)計突破了以往的設(shè)計模式，走向了更加成熟、精確、理想的路線。

4關(guān)于機(jī)械設(shè)計的反求設(shè)計

對于反求工程的研究，應(yīng)解決以下關(guān)鍵技術(shù)問題：

（1）研究更加實用的測量方法和設(shè)備，提高測量精度，減小測量誤差。

（2）研究更加實用的三維重構(gòu)方法和軟件系統(tǒng)，提高計算精度，減小計算誤差。

（3）將人工智能技術(shù)、數(shù)理統(tǒng)計理論、精度設(shè)計等多學(xué)科技術(shù)合理融合運用，形成一種獨特的設(shè)計參數(shù)還原技術(shù)，有效地解決原始設(shè)計參數(shù)還原問題。

（4）研究能滿足反求工程Ⅱ要求的產(chǎn)品主模型技術(shù)，形成描述產(chǎn)品裝配關(guān)系的建模體系，以利于原始設(shè)計參數(shù)的還原。

（5）開發(fā)具備原型產(chǎn)品設(shè)計精度分析功能，可實現(xiàn)原始設(shè)計參數(shù)還原的軟件。

結(jié)語

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計離不開創(chuàng)新，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)樹立創(chuàng)新的理念，充分發(fā)揮主觀能動性，同時熟練應(yīng)用現(xiàn)代機(jī)械分析工具，從而設(shè)計出質(zhì)量更高、更能滿足使用者需要的機(jī)械，這是貫穿于機(jī)械設(shè)計發(fā)展始終的必然要求。

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（作者身份證號碼：130221198801202381）