論現代機械設計技術

李磊 劉欽萍 王偉

摘要：總之，只有在掌握好現代科學知識，運用好現代科學技術與工具，保持創新意識的基礎上，才可以為工業企業的發展、競爭創造一個較寬松的技術環境。既然現代的機械設計與傳統的機械設計相比，已發生了很大的變化，博取各科之長，綜合運用，并加以整體優化。隨著計算機、檢測和控制技術的快速發展，以及現代機械設計內容的進一步擴展，將會設計出更加新穎和實用的產品。

關鍵詞：現代機械;設計技術

我國的科學技術正在以較快的速度向前推進，而在這個過程中我國的機械設計技術也正在發生著轉變。使用現代設計技術不僅是企業生存發展的需要，也是我國未來發展的根本要求，這就需要相關機械設計工作者適應時代的需求，拓展設計思維，能夠不斷的對設計方式進行實時的創新，靈活運用各種現代設計技術，提高產品的市場競爭力。只有這樣，設計出的產品才更具有創新價值，才能滿足社會的需求。

1、現代機械設計技術創新的重要性

傳統意義上的機械設計技術早已無法滿足現代機械設計動態化和創新化的要求，因此，解決目前機械設計中存在的問題、促進現代機械設計技術的發展和創新具有較大的現實意義。我國注重現代機械設計中高科技的應用，并很好地改良了機械設計技術。隨著科學技術的迅速發展，現代機械工程得到了很大的發展，現代機械設計技術作為機械工程的重要組成部分之一，也獲得了很大的提高和進步。我國的現代機械設計技術和理念是建立在以往的機械設計技術基礎上的，但現代的機械設計技術也是新技術與新理論結合的產物。這樣的觀念使很多創新思路和理念在現代機械設計技術中得到了應用和發展。因此，創新現代機械設計技術具有戰略意義，我們應使現代機械設計技術向著智能化、綠色化、系統和定量化等方向發展。

2、現代化機械設計的特點

隨著現代社會新技術、新發明的不斷涌現，電子技術、信息技術、機械技術與現代化的機械設備設計逐漸融合，機械設備設計理論和制造方法也發生了極大改變。現代化機械設計利用計算機技術，不但使機械設計步驟明晰、更加合理，而且使設計更加人性化，邏輯更明確。規范、有效的機械設計相對于傳統的技術設計來說更加優化具有前瞻性、動態性、創新性等特點。首先，在機械設計的初始階段，利用現代設計理論和方法，考慮到整個產品的功能性等細節問題，可以及早發現潛在問題，減少故障;其次，現代化的機械設計不僅能夠考慮到產品的靜態屬性，還可以同時考慮到整個產品的動態屬性;最后，在現代化機械設計中，計算機可以運用到機械設計的每個方面，具有優化設計和系統仿真的特性，但其設計理論和設計方法都需要創新，才能開發出具有創新性的機械產品。

3、目前機械設計實際的狀況

從目前的實際情況來看，我國機械設計面臨著以下實際情況：（1）從單一轉變為整體的設計對象，采用全面的設計方法對機械形式進行改進，如：將普通機床轉變成機械加工的中心;（2）設計領域得到大程度的開拓，早期的設計領域顯得相對較為單一，但現代的設計領域卻極為復雜，人機工程、系統工程、價值工程等一些較多的新的設計內容得到了運用;（3）參與制作設計的人數逐漸增多，之前的設計基本上都是由技術人員來完成，但現的代設計基本上都由小組來共同完成，各個領域的專業人才都會參與到設計工作中來，也使得整個設計過程更加的順利;（4）先進產品得到了不斷更新，大部分產品的設計擺脫之前的不足，越來越多的被有計劃有組織分階段進行設計;（5）大量技術得到了運用，例如：在工程設計中，計算機技術的運用帶來了很多方便，減輕了設計人員工作的難度等。

4、現代機械設計方法

為了尋求能夠保證設計的質量、加快設計的速度、減少和避免設計失誤的方法、措施，并能夠適應科學技術發展的要求，使得設計工作現代化，從而引發了對現代設計方法的研究。動態性、科學性、智能型是現代機械設計方法的特點，它將在科學領域內得到應用的所有的科學方法論，應用到了工程設計中。

現代設計方法的涵蓋的范疇：現代設計方法實質上就是科學方法論在設計中的應用。經過分析，可歸納為以下具有普遍意義的方法：（1）技術預測法，信息分析法等信息方法論，它是現代設計方法的前提;（2）系統分析法，人機工程等系統論方法;（3）動態分析法等制論方法;（4）相似設計等優化論方法，此為現代設計法的目標;（5）對應論方法;（6）CAD計算機輔助計算等智能論方法，它為現代設計法的核心;（7）可靠性、價值工程等壽命論方法;（8）有限元和邊界元方法等離散論方法;（9）模糊評價和決策等模糊論方法;（10）創造性設計等突變論方法，它為現代設計法的基礎;（11）藝術造型等藝術論方法。

若把現代設計的方法應用到機械設計中，就稱其為現代機械設計方法。現今，經常采用上述方法論中的創造性設計法、技術預測法、信號分析法、系統設計法、相似設計法、動態分析設計法、模糊設計法、有限元和邊界元分析設計法、可靠性設計法、優化設計法、CAD計算機輔助設計法、藝術造型設計法等。

5、現代機械設計的發展趨勢

5.1 智能化

基于約束滿足和范例推理設計方法的廣泛應用，促使形成了智能CAD技術。將CAD技術與人工智能相結合，進一步提高了CAD系統的創造力。具有一定智能性的專家系統，主要應用在方案綜合設計評價中。近年來，還出現了適合機械設計的多解性模糊設計與模糊評判方法。針對現代機械設計所具有的智能化、集成化的特點，CAD技術只有與專家系統、人工智能等技術進行充分的結合，才能夠實現其本身的智能化，進而促進計算機系統之間的集成。當前，計算機已經成為通用的設計工具，可通過建立模型來描述機械產品的各種工況，采用智能化進行處理，為產品的設計提供了高效的設計方案。

5.2 綠色化

目前，人們已經意識到發展與環境密切相關，因此綠色設計的理念也就應運而生。所謂綠色設計，就是指通過高效的利用能源、資源來獲得綠色產品的設計。具體而言，就是在產品設計的整個過程中，把產品的環境屬性列在首位，在滿足環境要求的同時，來保證產品的質量、基本功能與經濟性。綠色產品是既具有特定的功能，又對人體健康以及周圍的環境沒有危害的產品。綠色設計既是實現人類能夠享受美好健康生活，以及可持續發展的必然要求，也是未來技術發展的趨勢，具有能夠提高工作的效率，減少企業的投資風險，提高產品的市場競爭力的意義。

5.3 系統和定量化

現代機械設計是一種把傳統設計中的經驗、類比法設計提高到邏輯的、理性的、系統的新的設計方法。即把機械產品看成一個總系統，通過采用計算機技術，實現人、機、環境之間的相互協調。具體而言，就是把總系統分解成為若干個子系統，通過采用現代設計的各種理論與方法，來協調各子系統之間的匹配，從而達到系統化的目標。

5.4 優化設計

選定設計的目標（單個或多個），找出目標與設計變量之間的函數關系式，列出各項設計要求所對應的約束條件，求這個數學模型的最優解。如：一個圓柱形容器，求容積一定的條件下，用料最省。其數學模型如下：

極小化應滿足：其中R，h分別表示容器的半徑、高度，C為容積常數。經計算后，得出當R=2h時，用料最省，但是在設計中能滿足V=C的設計方案卻有無數個。

6、結語：

機械設計是屬于機械工程的一個關鍵性的環節，設計的質量對機械的總體性能、整體質量都有很大的影響，并且也是機械制造企業實現經濟效益的有效途徑。隨著科技的發展，現代設計技術在其中的應用越來越廣泛，對于提高設計水平起到非常重要的作用。

參考文獻

[1]強寶鋼.關于機械設計方法趨勢的探討[J].丹東紡專學報，2018，10（1）：9-11.

[2]王莉.關于現代機械設計方法的探討[J].科技博覽，2017，（8）：320-320.

[3]李彩風，劉俊峰，馮曉靜，李建平.現代機械設計方法與農機設計[J].農機化研究，2016，（5）：186-188.