解析現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法

申永紅

摘要：機(jī)械設(shè)計(jì)工程是我國(guó)由古到今所傳承的一門學(xué)科，其在制造業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。但是在現(xiàn)代化技術(shù)快速更新發(fā)展趨勢(shì)下，既有機(jī)械設(shè)計(jì)方式早已不能滿足社會(huì)發(fā)展新要求，且與新型技術(shù)理念不相符。為有效保障機(jī)械生產(chǎn)研發(fā)，全面做好機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)，需始終遵循創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，有效解決機(jī)械設(shè)計(jì)成本，提高設(shè)備利用率，實(shí)現(xiàn)機(jī)械創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計(jì)。因此，本文主要對(duì)現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代化;機(jī)械設(shè)計(jì);創(chuàng)新設(shè)計(jì);方法

1? 現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)分析

1.1 明確具體流程與功能

為了進(jìn)一步提升現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)效率，需全面做好相關(guān)工作，即明確具體設(shè)計(jì)流程。機(jī)械設(shè)備零部件千差萬(wàn)別，在設(shè)計(jì)時(shí)存在一些微小差別，但是多數(shù)流程相同。詳細(xì)分析機(jī)械設(shè)計(jì)需求，確定機(jī)械設(shè)計(jì)約束條件，規(guī)劃制定具體設(shè)計(jì)任務(wù)書;基于現(xiàn)代化機(jī)械功能詳細(xì)分析，明確關(guān)聯(lián)參數(shù)，提出多種設(shè)計(jì)方案，比較分析;選擇最佳設(shè)計(jì)方案，通過(guò)專業(yè)設(shè)計(jì)工具，嚴(yán)格遵守既定規(guī)范加以設(shè)計(jì)，特別是需精確掌握設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，即機(jī)械尺寸、機(jī)構(gòu)、特性等等。

1.2 計(jì)算具體相關(guān)參數(shù)

在現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)中，參數(shù)計(jì)算精確度與機(jī)械生產(chǎn)制造質(zhì)量息息相關(guān)，所以在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)模擬仿真機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)，熟練掌握機(jī)械運(yùn)行規(guī)律，防止機(jī)械結(jié)構(gòu)彼此干擾影響，在深層分析受力狀況的前提下，進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，在此過(guò)程中需加強(qiáng)對(duì)機(jī)械零部件強(qiáng)度參數(shù)研究的重視。機(jī)械零部件強(qiáng)度主要包括變應(yīng)力強(qiáng)度與靜應(yīng)力強(qiáng)度兩種，變應(yīng)力包含對(duì)稱循環(huán)類、脈動(dòng)循環(huán)類、非對(duì)稱循環(huán)類，在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)具體需要，強(qiáng)化分析不同類型變應(yīng)力變化特性，以保障機(jī)械設(shè)計(jì)強(qiáng)度可高度滿足實(shí)際需求[1]。

1.3 科學(xué)選擇合適材料

現(xiàn)代化機(jī)械材料類型十分繁雜，例如金屬、高分子、陶瓷、復(fù)合等，金屬材料的力學(xué)性能良好，可較好滿足機(jī)械零部件的實(shí)際功能與性能要求;高分子材料的耐腐蝕性突出，常應(yīng)用于冷凍與化工設(shè)備中;陶瓷材料具備熔點(diǎn)較高、耐腐蝕性較強(qiáng)、硬度較高等優(yōu)勢(shì)特性，常用于切削刀具生產(chǎn)制造中;復(fù)合材料的彈性模量與強(qiáng)度較好，常應(yīng)用于航天航空設(shè)備生產(chǎn)制造中。所以現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)中，為適應(yīng)機(jī)械性能相關(guān)要求，需選擇合適合理的材料。

2? 現(xiàn)代化機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程分析

2.1 機(jī)械設(shè)計(jì)流程

現(xiàn)代化機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程[2]具體如圖1所示。

在現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)中，前期工作主要包括實(shí)地調(diào)研，以及可行性研究分析，設(shè)計(jì)科學(xué)可行的計(jì)劃方案。方案設(shè)計(jì)包含功能總體分析、系統(tǒng)原理解釋分析、明確最佳方案;技術(shù)設(shè)計(jì)包含整體設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、選型設(shè)計(jì)等等;施工設(shè)計(jì)包含零部件繪圖、編寫技術(shù)文件等等。在現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)中，所有環(huán)節(jié)都需發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性，以科學(xué)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

著重分析機(jī)械產(chǎn)品工作原理與本質(zhì);側(cè)重分析機(jī)械生產(chǎn)產(chǎn)品性能與結(jié)構(gòu)，并綜合考慮其類型;優(yōu)化選擇機(jī)械產(chǎn)品尺度與參數(shù);最終整體分析與協(xié)調(diào)機(jī)械產(chǎn)品。機(jī)械長(zhǎng)效設(shè)計(jì)流程具體如圖2所示。

2.2 創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程

現(xiàn)代化機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)基于智能系統(tǒng)角度，創(chuàng)造新概念設(shè)計(jì)可視為基于較大設(shè)計(jì)空間內(nèi)以知識(shí)為輔助的搜索。現(xiàn)代化機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程[3]具體如圖3所示。

3? 現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法分析

3.1 列舉法

所謂列舉法實(shí)際上就是在現(xiàn)代化機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題以陳列方式整理，加以思考分析，同時(shí)構(gòu)建新型創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，可健全優(yōu)化既有機(jī)械產(chǎn)品的缺陷，以此提出具有創(chuàng)造性的、想象力的機(jī)械設(shè)計(jì)方案。

3.2 聯(lián)想法

聯(lián)想法是基于機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部關(guān)聯(lián)性，進(jìn)行聯(lián)想分析，以事物的一面聯(lián)想到另一面，通過(guò)機(jī)械設(shè)備表面觀察其本質(zhì)，了解設(shè)備內(nèi)在的彼此關(guān)聯(lián)性，屬于內(nèi)部聯(lián)想方法。另外，還存在相對(duì)聯(lián)想，即基于相對(duì)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新聯(lián)想;以及對(duì)比聯(lián)想，通過(guò)某事物聯(lián)想到另外完全不同的事物。

3.3 結(jié)合法

結(jié)合法則是將不同零部件、機(jī)械設(shè)備功能與材料實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理化組合，根據(jù)專業(yè)機(jī)械原理有機(jī)結(jié)合，生成創(chuàng)新型機(jī)械設(shè)備，促使其具備更多新型性能。比如瑞士制造的軍用小刀，結(jié)合了機(jī)床與多功能粉碎機(jī)等各種儀器原理，才實(shí)現(xiàn)新型創(chuàng)作。

3.4 移植法

移植法即將機(jī)械產(chǎn)品中蘊(yùn)藏的高科技技術(shù)投入于其他產(chǎn)品中，以創(chuàng)造新型產(chǎn)品。比如電火花加工廠加工機(jī)械機(jī)床時(shí)引進(jìn)了真空技術(shù)，將其應(yīng)用于家庭產(chǎn)品制造中，便衍生制造了吸塵器，如此一來(lái)，可促使新產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)突破性發(fā)展。比如傳統(tǒng)手機(jī)機(jī)械制造中，作為通訊通話與聯(lián)絡(luò)設(shè)備，手機(jī)在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展推動(dòng)下，增加了聽(tīng)音樂(lè)、觀看視頻、娛樂(lè)辦公等多種功能，融合了電腦電視等各式各樣的機(jī)械性功能。

3.5 綜合分析法

全部機(jī)械產(chǎn)品都屬于高新技術(shù)成果，呈現(xiàn)多項(xiàng)學(xué)科能力整體實(shí)踐應(yīng)用，所以綜合分析高科技產(chǎn)品，可基于整體分析流程，獲取全新設(shè)計(jì)理念，即通過(guò)既有現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)獲取全新設(shè)計(jì)理念與方法。

3.6 還原分析法

詳細(xì)分析已有機(jī)械設(shè)計(jì)，充分掌握其關(guān)鍵點(diǎn)，呈現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品關(guān)鍵性能，比如空調(diào)的發(fā)明就是提取冷暖性能，模仿自然界冬冷夏熱的狀態(tài)，基于內(nèi)部機(jī)械運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)升溫降溫[4]。

4? 現(xiàn)代化機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)

4.1 虛擬化

就既有機(jī)械設(shè)計(jì)慣例可知，大部分設(shè)計(jì)人員都嚴(yán)格按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)-產(chǎn)品試制-產(chǎn)品設(shè)計(jì)的路徑進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)更新發(fā)展趨勢(shì)下，機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)實(shí)現(xiàn)了巨大轉(zhuǎn)變。基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)踐運(yùn)用，設(shè)計(jì)人員可以CAM、CAD、CAE等多種方式快速高效設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品，并利用Solidworks、Pro-E、UG等三維設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化仿真模擬，以有效提升產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)效率，保障機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，同時(shí)縮短研發(fā)周期，節(jié)約試驗(yàn)成本。另外，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)踐運(yùn)用，幫助研發(fā)設(shè)計(jì)人員擺脫時(shí)間地點(diǎn)限制，實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙信息交流。

4.2 清潔化

在世界工業(yè)化水平不斷深化的形勢(shì)下，環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，所以就機(jī)械制造企業(yè)來(lái)講，需以工藝創(chuàng)新、新能源運(yùn)用、除塵系統(tǒng)與廢水處理系統(tǒng)引進(jìn)等各種不同方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造清潔生產(chǎn)與合法合規(guī)排放，以此最大程度上降低既有生產(chǎn)模式的環(huán)境污染程度，這也是現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)所應(yīng)承擔(dān)的巨大社會(huì)責(zé)任。就機(jī)械產(chǎn)品來(lái)講，清潔生產(chǎn)貫穿了機(jī)械產(chǎn)品整個(gè)生命周期所有階段，即由原料提取到產(chǎn)品最終處理，全方位合理利用資源，以最大程度上降低機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)于人類與環(huán)境造成的不利影響[5]。

4.3 生態(tài)化

目前社會(huì)公眾愈發(fā)意識(shí)到環(huán)保對(duì)于社會(huì)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要意義，綠色生態(tài)理念也由此衍生。現(xiàn)代化機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的生態(tài)化發(fā)展趨勢(shì)，就是研發(fā)設(shè)計(jì)人員在提出產(chǎn)品概念時(shí)，遵循產(chǎn)品綠色生態(tài)設(shè)計(jì)理念，促使產(chǎn)品全面呈現(xiàn)環(huán)保性，以此在產(chǎn)品投產(chǎn)之后滿足節(jié)能減排要求。現(xiàn)階段大多數(shù)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)都非常注重生態(tài)化，且在設(shè)計(jì)時(shí)加強(qiáng)了生態(tài)化研究與實(shí)踐。

5? 結(jié)語(yǔ)

總而言之，現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)與我國(guó)現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展息息相關(guān)，直接關(guān)系著我國(guó)工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。為確保現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)整體水平，提升設(shè)備利用率，必須始終遵守創(chuàng)新理念，堅(jiān)持創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想，基于既有機(jī)械設(shè)計(jì)不足，樹(shù)立創(chuàng)新思維，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計(jì)，以推動(dòng)現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]舒龍挺.研究現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方法及發(fā)展趨勢(shì)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017（13）：4997.

[2]李騰飛.現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)的方法研究[J].中國(guó)高新區(qū)，2018（15）：163.

[3]杜春.基于現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方法探索[J].農(nóng)家科技（下旬刊），2015（6）：244.

[4]宋浩瑜.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方法研究[J].中國(guó)房地產(chǎn)業(yè)，2017（29）：254.

[5]李浩.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)及研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017（15）：847.