現代機械設計的理論與方法及研究進展

梁昌杰　羅恩　王宜新

摘 要：現階段，隨著科技的快速發展，在很大程度上促進著現代機械設計水平的進步。現代機械設計理論作為現代機械設計工程的重要核心，在機械工程中發揮著至關重要的力量。但是，通過深入的研究分析我們發現，當前我國對于機械化設計的理論與方法方面的研究依然較為不足，這也就使得我們所制造出的產品質量仍有較大的上升空間。基于此，現代機械設計的理論與方法及研究具有重要意義。本文首先概述了現代機械設計理論與方法；其次分析了現代機械設計理論與方法存在的不足；最后探討了現代機械設計方法發展趨勢。

關鍵詞：現代機械設計；理論與方法；研究進展

一、現代機械設計理論與方法概述

（一）現代機械設計方法的特點

（1）智能化

在較為復雜的大型機械設計的過程當中，往往會面臨分析到分解再到綜合的這樣一個過程，因此在這一過程當中，就包含著大量的創造性、智能化的活動。

（2）經濟性

現階段，隨著市場競爭的日益激烈，廣大用戶對于產品的經濟性方面的要求也越來越高。因此，現代機械設計也就有著經濟性的特點。

（3）并行性

我們在機械設計的過程當中，應最大限度的實現DFM、DFA，并通過壓縮廢品、庫存的消耗，來有效確保上述經濟性。

（4）集成化

所謂的集成化，就是指樹立人機、機電、硬軟件一體化的設計觀念，并通過深入的研究分析，將現代科技技術，合理的應用于機械產品的設計、生產當中。

（5）動態性

我們在進行現代機械設計的過程當中，不僅要充分的考慮到產品的靜態特性，更應結合動態特性，來充分的考慮產品和外部環境的物質、能量流的交換。

（6）科學化

眾所周知，現代機械設計所包含的內容是非常廣泛的，具體來說，包括智能、環境科學、自動化技術、應用力學、控制理論技術等眾多方面的知識成果。

（7）前瞻性

我們在進行機械產品設計的初級階段，要充分的結合不同階段的具體要求來進行設計，這樣一來，就能夠及時的發展產品所潛在的問題，有效降低故障率的產生。

（二）現代機械設計方法分類

具體來說，現代機械設計主要包括以下四個方面的設計方法：

（1）智能化設計方法

智能化設計方法主要就是充分的結合設計方法學理論，并利用虛擬現實技術以及三維圖形軟件等等，進而實現對產品的開發設計。

（2）系統化設計方法

系統化設計方法，主要就是將設計分為多個設計要素，并且各個要素之間并不是獨立存在的，而是相互聯系的關系。在這種情況下，通過對于設計要素的融合，進而完成設計工作。系統化設計方法主要包括構思設計、元素、圖形建模法等等。

（3）基于產品特征知識的設計方法

基于產品特征知識的設計方法，主要是通過建立一套完善的知識庫以及推理機，然后再充分的結合對產品的認知了解，進而利用計算機來輔助產品方案的設計。

（4）結構模塊化方法

結構模塊化方法主要是以功能化的產品為基礎的，在進行設計的過程當中，結合已有產品，最大限度的避免在我們在進行設計任務的過程當中出現矛盾。

二、現代機械設計理論與方法存在的不足

（一）現有相似設計難于進行創新設計

創新作為現代機械設計永恒的話題，如果我們并沒有及時的創新優化設計作品，就如同鮮花失去了生命力。但是，在現階段的教科書所教授的方法當中，大多是模擬的現象，并沒有從根本上來有效的改善設計創新這一問題。只是對于設計的局部進行相應的研究分析，這也就使得整個技術設計和施工設計兩者之間存現了一定的脫節現象。此外，我們在現代機械設計的過程當中，我們不僅要確保概念設計和技術設計的有機融合，而且還應充分的結合技術、材料等因素，及時的對技術設計結果進行修改，確保設計結果的準確性。

（二）知識重用設計與知識創新設計

我們在進行分離設計的過程當中，不僅要重視起知識，而且還要重視起對知識的創新，由此我們可以看出，兩者之間是相互依存的關系。但是，通過深入的研究分析我們發現，當前現代設計狀況來說，知識重用設計和知識創新設計兩者之間仍處于分離的狀態，這也在很大程度上影響著現代機械設計方法的創新。

（三）設計過程集成程度低造成信息孤島

不得不說，整個產品設計過程是較為復雜的，在這種情況下，就極易導致業務流程、信息、以及應用孤島的現象。這樣一來，如何才能夠有效的整合當前相關工程設計及仿真分析軟件的相關技術資源，并充分的發揮出創新管理設計方法，有效提高設計過程集中程度。

三、現代機械設計方法發展趨勢

（一）綠色化設計

現階段，綠色化設計理念越來越深入人心。在這種情況下，廣大的設計人員，應充分的利用現有資源及能源，在設計的過程當中，融入產品的環境屬性，并最大限度的確保產品的質量，進而在提高產品質量的同時，使得人們能夠充分的享受到安全、舒適的生活。

（二）智能化設計

將人工智能和CAD技術兩者之間進行有機的融合，然后充分的利用計算機技術，來建立一套能模擬描述機械產品狀況的模型，進一步促進智能化設計的實現，提高產品技術內涵。

（三）系統和定量化設計

在機械產品設計的過程當中，采用現代化的設計理論與設計方法，充分的協調好各個系統之間的融合，進而實現最終的目標。但是，在這里需要我們指出道德是機械產品的功能的完成，是在隨機的狀況下進行的，在這種情況下，系統和定量化設計，成為未來的發展方向之一。

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