機械設計在機械設計與制造中的重要性

鄧云虎

摘要：機械設計是機械工程的重要基礎和前提，其在某種程度上決定著其它的步驟發展的方向，合理的機械設計能夠不斷地促進機械制造的發展水平。現在隨著我國經濟水平的迅速發展和科學技術的日益完善，整體的機械設計水平也在逐步地提高。

關鍵詞：機械設計與制造;重要性;設計

機械工程中機械設計與制造技術是十分重要的內容，是其機械性能的最重要決定因素。隨著信息技術的發展，新的機械設計制造方法不斷出現，諸如基于數學規劃理論與計算機程序而建立，利用數值計算優化設計方案，使期望指標實現最優化的方法;利用結構離散化，采用有限個相互連接并進行分析的單元節點，依據變形協調條件對有限元進行綜合求解的設計方法;在規定條件及時間內，規定功能可完成的可靠設計方法;利用虛擬現實與仿真技術，對產品設計、制造等全過程進行模擬，并預測評估技術數據與性能指標的虛擬制造技術;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，隨著新的設計制造技術的廣泛研究應用，將會對世界經濟發展起到重要促進作用。

一、現階段我國機械設計的準則

（一）機械設計的標準化準則

在機械設計中，標準化準則具體包括概念標準化、實物形態標準化、方法標準化三個方面。其中概念標準化主要指的是在設計機械的過程中涉及到的符號、名詞術語、計量單位等要符合標準;實物形態標準化主要指的是零部件、設備、原材料和能源等在結構形態、性能和尺寸等方面都要在統一的規定中進行選用;操作方法、測量以及試驗方法等按照有關的規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計全過程的所有行為制定的準則，根據使用的強制性程度不同，現在我國已經發布的機械零件設計有關的標準可以分為必須執行和推薦使用兩種，而根據運用范圍的不同，現在我國已經發布的機械零件設計有關的標準可以分為國家標準、行業標準和企業標準。

（二）機械設計的安全性準則

在機械設計中機械如果能夠在規定的條件下沒有故障，能正常的實現總體功能就可以稱作是整機安全性;如果我們在機械設計的過程中能夠確保操作人員的生命健康安全，能夠對操作人員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計的過程中不對機器周圍的環境和人造成污染和危害就可以稱作環境安全性;同樣在機械設計過程中能確保有關的零件在規定外載荷和規定時間內零件不發生如斷裂、過度變形、過度磨損和不喪失穩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、環境安全性和零件安全性都是機械設計安全性準則的重要內容。

（三）機械設計的技術性準則

技術性準則是指在機械設計中相關的技術性能必須達到規定的要求，技術性能既可以指靜態性能也可以指產品的功率、效率、使用壽命、抗摩擦、振動穩定性等動態性能，也就是說產品功能、制造和運行狀況在內的一切性能都可以稱作是技術性能。

以振動穩定性準則為例，振動會產生額外的動載荷和變應力，尤其是當其頻率接近機械系統或者零件的固有頻率時就會產生共振現象，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，這時就需要振動穩定性準則的約束，具體來講是該準則可以將機械系統或者是零件的相關振動參數（頻率、振幅、噪音等）控制在規定的允許范圍內。

二、我國機械設計與制造行業的發展現狀和未來發展趨勢

（一）我國機械設計與制造行業的發展現狀

隨著以互聯網為核心的信息技術的發展和進步，大量的信息技術融入到機械設計制造當中，使得機械設計制造呈現出了明顯的智能化特點。所謂的智能化，就是在機械設計制造的過程中體現出人的智慧和和思維來，在當前的機械設計制造行業對人類智能思維體現的最為明顯的就是機器人，各種類型的機器人通過一定的計算器程序可以完成很多人類智能才能完成的工作任務，大量的實踐證明，隨著科學技術的發展，這些機器人所具備的人工智能水平會越來越高，在不少的關鍵機械設計制造領域都已經出現了機器人的身影，通過各種技術實現對機器人智能水平的提升，可以很好的提高機器人對各種機械設計制造流程了解和認識水平，可以實現更為人性化的控制目標。當前智能化在機械設計制造領域體現出來的作用功效不斷增大，在一些常規的設計構思、對故障問題的分析判斷等方面，智能化都是大有作為的，通過這種把人的思維融入到智能機器人當中，可以對各種機械設計制造的過程中進行充分的梳理和優化，使得機器人可以代替人類從事大量的機械設計制造工作，人們也可以從反復的機械設計制造工作中解放出來，把更多的時間和精力用到更為關鍵的環節和流程的研究 上。

（二）我國機械設計與制造行業未來發展趨勢

全球經濟的增長和各國的機械設計與制造業的持續發展密切相關，2008年全球經濟危機爆發之前，在新興國家尤其是中國強勁增長的需求拉動下，全球的機械設計與制造業保持了連續幾年高度發展的狀態，但是在全球經濟危機的影響下，全球的機械制造業受到了不同程度的重創。根據現在全球機械制造業的發展現狀，未來全球機械設計與制造業的發展主要有三大趨勢：（1）整個機械設計與制造業的發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勢并很好地為本地客戶服務。另外，以我國機械設計與制造業為主的亞州競爭對手的成長速度非常迅速，在全球市場中所占的份額也在逐年的增加，現在我國在2010年成為全球最大的機械制造國已經成功地印證了這一產業向亞洲遷移的方向，在未來，我國必將成為主導全球機械制造業的主要力量。因為在2010年到2015年這五年間，我國的國內生產制造業保持著遠高于發達國家普遍將近%3的增長速度，這對未來幾年中國機械制造業的高速增長是一種拉動，并且我國的機械制造業在以其巨大的規模優勢爭取著全球機械制造業的領導權，到二零一五年我國將能領導接近半數的全球細分市場，最主要的是我國正在努力地縮短和領先國家技術水平上的差距;（2）全球市場的競爭將聚集在中端市場;（3）節能環保類產品將會越來越受用戶和制造商的重視和關注。

三、結束語

綜上所述，在認識了機械設計制造的基本內容及相關特點基礎上，不難發現，機械設計制造將是基本的發展趨勢，為了更好的把握其發展方向，就應當從虛擬化、智能化等多個方面切入，只有這樣，才能更好的推動機械設計制造行業的發展和進步。

參考文獻：

[1] ?劉斌，劉安心.先進制造技術與先進制造模式[J].機械制造與自動化，2016（1）.

[2] ?張艷.機械設計制造及其自動化的發展方向[J].工程技術，2016.

[3] ?陳靜.機械設計技術的發展現狀與趨勢[J].中國石油和化工標準與質量，2015.

（作者單位：浙江師范大學行知學院）