现代机械设计方法研究与创新
来源:用户上传
作者:
摘 要：機械设备是社会现代化进程的众多应用工具之一，而机械设计是机械设备生产和使用的最基本方面之一，它关系到机械设备的使用需求及其质量性能。现代机械设计是对传统设计方法跨学科的继承、创新和发展。长期以来，机械设计作为设计技术来研究，已经发展成为一门设计学科。设计理念随着时间的推移而改变，将设计与创新结合起来，紧跟时代发展的步伐，为人类文明和社会的发展做出贡献。本文简要介绍了现代机械设计的概况、创新要求以及现代机械设计原则和创新方法。
关键词：现代机械设计 设计原则 创新方法
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）09（c）-0080-02
机械工程作为一门古老的学科，应该与现代先进的科学技术相结合，不断促进自身的发展，紧跟科学技术的进步，特别是计算机科学和系统科学的发展，使得机械设计的水平发展提高的非常快。机器本身就是一个巨大的硬件，它的设计过程不仅需要专业知识，而且还须具备非常好的耐心。在新的时代，也需要用创新的设计理念与现代机械设计有效结合，分析运用创新设计理念、方法以及开发创新设计对现代机械设计的重要意义，掌握和运用现代机械创新的理论，以便实现社会效益和经济效益双重收获。现代工业的创新、应用给机械设计带来了前所未有的发展机遇和挑战，现代机械设计是机械原理、机械形式、力、运动和材料结构最全面和最复杂的结合。为了适应现代化、智能化、计算机化的社会发展，为人类生活及生产活动提供更好的服务，开展现代机械设计的创新和研究具有重要意义[1]。
1 现代机械设计概述
现代机械设计理论是在机械设计理论科学的基础上形成的，也就是说，现代机械设计理论是一种在传统机械设计方法和基础上的再创造。传统的机械设计趋向于静态和被动的产品设计，不仅消耗大量的人力和物力，而且随着生产效率和设计成本的提高，已经不适应现代化的生产要求。现代机械设计理论涵盖了更多的信息技术和其他科学技术、优化、信息和艺术等多个方面。例如，离散化方法中的有限元方法和边界方法可以通过这些现代新的设计方法来实现以满足人们的需要。机械设计基于预期产品的需求和功能、机床原理、结构、运动方法、力和能量的传递、各部件的材料和形状尺寸、润滑方法、机械设计、原理，信息科学，人工结构，进行概念、分析和计算，将其转化为具体的方案设计解释说明，并制定一个基于制造的工作流程。现代机械设计不同于传统机械设计，现代机械设计的基本步骤是研究预先设计的机械产品的功能和工作原理，然后分析和组合预先设计的机械产品的结构，预设计的机械传动、尺寸、精度等参数，最后结合分析选择最佳方案，形成机械设计方案[2]。
2 现代机械设计创新要求与原则
现代机械设计打破了传统的机械设计模式和思维，设计人员需要有创新意识，相关的理论知识和科学技术应用到机械设计实践中，质量控制对生产来说非常重要，可以说是机械创新设计的基础和依据。应考虑质量控制，因为在制造过程和使用过程中，质量控制受到各种因素的限制。质量控制工作是一个系统中的复杂过程，任何问题的出现，直接决定着机械产品的效果和功能。提高机械产品的质量控制，是提高公司的质量控制水平的方式，也是防止产品失效的主要手段。在机械设计过程中，展示了主观能动性、想象力和创造力，运用现代机械设计方法和思想，设计机械产品以计算机技术或其他信息技术作为辅助的工作。
（1）现代机械设计创新要求。现代机械设计的创新需求，通过创新的机械设计原理，突出机械设计产品的性能和技术的特点，提高现代机械设计产品的实用性、功能性、可靠性和经济性。现代机械设计的创新需要个性化，需要强大的实用性和标准量化创新，同时也要满足市场需求。机器设计产品应便于批量生产和功能部署，人机交互的合理性和可操作性强，现代机械设计创新需要可靠性和经济性，机械设计产品的安全性和市场价值决定了产品的设计价值[3]。
（2）现代机械设计创新原则。现代机械设计创新原则包括：机械功能多样性，经济效益最大化，对现有单机产品的生产成本、制造成本等功能进行折现，使现代机械的功能多样化，满足增长的市场需求。功能性、健康安全的机械产品市场将逐步形成，注重机械设计和制造成本的控制，应使产品生产和销售的经济效益最大化。
3 现代机械设计创新方法
3.1 计算机辅助设计（CAD）
计算机辅助设计，英文是计算机辅助设计的缩写。它利用计算机技术辅助机器的设计，从而大幅提高了现代机械设计效率。通常，对以前设计的机器模型进行建模，并进行图形处理和工艺分析，而CAD将机械设计的物理模型转换为数字模型，以便对每个产品的状态和工作参数进行分析。
3.2 变形设计（VD）
变形设计是以现有的机械产品为基础，或通过系列设计，使机械产品的衍生出的品种多种多样，产品市场普及到可以满足用户需求不同的要求。该设计方案在工作原理、结构形式、功能、原机产品尺寸等方面进行了再创新设计，故设计制造成具有多种功能、参数系列可调的拓扑结构，产品功能齐全，操作功能完善，机型系统优化合理。
3.3 并行设计（CD）
并行设计有一种不同于传统机械设计的串行模式。并行设计是一种对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行和集成设计的系统化工作模式。是在产品开发的初始阶段（即规划和设计阶段），就以并行的方式综合考虑其寿命周期中所有后续阶段，降低产品成本，提高产品质量。传统的机械设计周期长，设计顺序不跳步，相比较来说设计成本高，而现代机械设计充分体现了节约设计成本和周期，提高机械设计质量以及效率[4]。
4 现代化机械设计的发展趋势
随着世界工业化进程的推进，环境污染日益严重。为此，机械制造企业引进了工艺创新、新能源、除尘系统、废水处理系统等一系列环保系统，实现了企业的清洁生产和合法排放，同时也为企业创造了良好的环境效益。对产品而言，清洁生产包括产品生命周期的各个阶段，从原材料的提取到产品完成最终工艺，包括产品设计、生产、包装、运输、分销、销售和处置，以及资源的合理利用，减少对人类和环境的不利影响。
现在人们越来越认识到环境保护对社会发展的重要性。所谓机械设计的生态开发系统，是研究开发设计人员在提交产品概念时，实现产品绿色生态的设计理念，并对出现的产品明确环保性能。在产品的研发和生产过程中，以实现节能减排的目的，机械设计越来越重视生态学问题，并在设计过程中加强了生态学的研究和实践。
5 结语
现代机械设计是一门复杂的学科，涉及面广，理论面广，过程复杂，随着机械设计得到了较好的发展，创新设计也得到了加强，对机械设计过程的探索加强学习，掌握机械设计的规律，提高设计的整体性和创新性。设计出完美的机械产品，随着时代的发展，社会的进步，设计人员勇敢地挑战传统的设计理念，打破惯性思维，运用科学有效的设计创新，设计出更符合时代、更先进、更好地为社会和人民服务的机械产品。
参考文献
[1] 许鸿艳.讨论现代机械设计的方法及研究进展[J].湖南农机，2013，40（5）：55-57.
[2] 黄乾欢，柴睿，黄磊.现代机械设计方法初探[J].中国科技信息，2014（7）：178-179.
[3] 王桂云，董树森.浅谈现代机械设计创新及其特点[J].中国机械，2014（24）：144-145.
[4] 李宏业，胡凌峰.浅谈现代机械设计创新及其特点 [J].黑龙江科学，2014，5（4）：157.
[5] 袁天驰.试论机械设计中的创新思想[J]. 商情，2013，（27）：298.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15118178.htm
