论现代机械设计技术

李磊 刘钦萍 王伟

摘要：总之，只有在掌握好现代科学知识，运用好现代科学技术与工具，保持创新意识的基础上，才可以为工业企业的发展、竞争创造一个较宽松的技术环境。既然现代的机械设计与传统的机械设计相比，已发生了很大的变化，博取各科之长，综合运用，并加以整体优化。随着计算机、检测和控制技术的快速发展，以及现代机械设计内容的进一步扩展，将会设计出更加新颖和实用的产品。

关键词：现代机械;设计技术

我国的科学技术正在以较快的速度向前推进，而在这个过程中我国的机械设计技术也正在发生着转变。使用现代设计技术不仅是企业生存发展的需要，也是我国未来发展的根本要求，这就需要相关机械设计工作者适应时代的需求，拓展设计思维，能够不断的对设计方式进行实时的创新，灵活运用各种现代设计技术，提高产品的市场竞争力。只有这样，设计出的产品才更具有创新价值，才能满足社会的需求。

1、现代机械设计技术创新的重要性

传统意义上的机械设计技术早已无法满足现代机械设计动态化和创新化的要求，因此，解决目前机械设计中存在的问题、促进现代机械设计技术的发展和创新具有较大的现实意义。我国注重现代机械设计中高科技的应用，并很好地改良了机械设计技术。随着科学技术的迅速发展，现代机械工程得到了很大的发展，现代机械设计技术作为机械工程的重要组成部分之一，也获得了很大的提高和进步。我国的现代机械设计技术和理念是建立在以往的机械设计技术基础上的，但现代的机械设计技术也是新技术与新理论结合的产物。这样的观念使很多创新思路和理念在现代机械设计技术中得到了应用和发展。因此，创新现代机械设计技术具有战略意义，我们应使现代机械设计技术向着智能化、绿色化、系统和定量化等方向发展。

2、现代化机械设计的特点

随着现代社会新技术、新发明的不断涌现，电子技术、信息技术、机械技术与现代化的机械设备设计逐渐融合，机械设备设计理论和制造方法也发生了极大改变。现代化机械设计利用计算机技术，不但使机械设计步骤明晰、更加合理，而且使设计更加人性化，逻辑更明确。规范、有效的机械设计相对于传统的技术设计来说更加优化具有前瞻性、动态性、创新性等特点。首先，在机械设计的初始阶段，利用现代设计理论和方法，考虑到整个产品的功能性等细节问题，可以及早发现潜在问题，减少故障;其次，现代化的机械设计不仅能够考虑到产品的静态属性，还可以同时考虑到整个产品的动态属性;最后，在现代化机械设计中，计算机可以运用到机械设计的每个方面，具有优化设计和系统仿真的特性，但其设计理论和设计方法都需要创新，才能开发出具有创新性的机械产品。

3、目前机械设计实际的状况

从目前的实际情况来看，我国机械设计面临着以下实际情况：（1）从单一转变为整体的设计对象，采用全面的设计方法对机械形式进行改进，如：将普通机床转变成机械加工的中心;（2）设计领域得到大程度的开拓，早期的设计领域显得相对较为单一，但现代的设计领域却极为复杂，人机工程、系统工程、价值工程等一些较多的新的设计内容得到了运用;（3）参与制作设计的人数逐渐增多，之前的设计基本上都是由技术人员来完成，但现的代设计基本上都由小组来共同完成，各个领域的专业人才都会参与到设计工作中来，也使得整个设计过程更加的顺利;（4）先进产品得到了不断更新，大部分产品的设计摆脱之前的不足，越来越多的被有计划有组织分阶段进行设计;（5）大量技术得到了运用，例如：在工程设计中，计算机技术的运用带来了很多方便，减轻了设计人员工作的难度等。

4、现代机械设计方法

为了寻求能够保证设计的质量、加快设计的速度、减少和避免设计失误的方法、措施，并能够适应科学技术发展的要求，使得设计工作现代化，从而引发了对现代设计方法的研究。动态性、科学性、智能型是现代机械设计方法的特点，它将在科学领域内得到应用的所有的科学方法论，应用到了工程设计中。

现代设计方法的涵盖的范畴：现代设计方法实质上就是科学方法论在设计中的应用。经过分析，可归纳为以下具有普遍意义的方法：（1）技术预测法，信息分析法等信息方法论，它是现代设计方法的前提;（2）系统分析法，人机工程等系统论方法;（3）动态分析法等制论方法;（4）相似设计等优化论方法，此为现代设计法的目标;（5）对应论方法;（6）CAD计算机辅助计算等智能论方法，它为现代设计法的核心;（7）可靠性、价值工程等寿命论方法;（8）有限元和边界元方法等离散论方法;（9）模糊评价和决策等模糊论方法;（10）创造性设计等突变论方法，它为现代设计法的基础;（11）艺术造型等艺术论方法。

若把现代设计的方法应用到机械设计中，就称其为现代机械设计方法。现今，经常采用上述方法论中的创造性设计法、技术预测法、信号分析法、系统设计法、相似设计法、动态分析设计法、模糊设计法、有限元和边界元分析设计法、可靠性设计法、优化设计法、CAD计算机辅助设计法、艺术造型设计法等。

5、现代机械设计的发展趋势

5.1 智能化

基于约束满足和范例推理设计方法的广泛应用，促使形成了智能CAD技术。将CAD技术与人工智能相结合，进一步提高了CAD系统的创造力。具有一定智能性的专家系统，主要应用在方案综合设计评价中。近年来，还出现了适合机械设计的多解性模糊设计与模糊评判方法。针对现代机械设计所具有的智能化、集成化的特点，CAD技术只有与专家系统、人工智能等技术进行充分的结合，才能够实现其本身的智能化，进而促进计算机系统之间的集成。当前，计算机已经成为通用的设计工具，可通过建立模型来描述机械产品的各种工况，采用智能化进行处理，为产品的设计提供了高效的设计方案。

5.2 绿色化

目前，人们已经意识到发展与环境密切相关，因此绿色设计的理念也就应运而生。所谓绿色设计，就是指通过高效的利用能源、资源来获得绿色产品的设计。具体而言，就是在产品设计的整个过程中，把产品的环境属性列在首位，在满足环境要求的同时，来保证产品的质量、基本功能与经济性。绿色产品是既具有特定的功能，又对人体健康以及周围的环境没有危害的产品。绿色设计既是实现人类能够享受美好健康生活，以及可持续发展的必然要求，也是未来技术发展的趋势，具有能够提高工作的效率，减少企业的投资风险，提高产品的市场竞争力的意义。

5.3 系统和定量化

现代机械设计是一种把传统设计中的经验、类比法设计提高到逻辑的、理性的、系统的新的设计方法。即把机械产品看成一个总系统，通过采用计算机技术，实现人、机、环境之间的相互协调。具体而言，就是把总系统分解成为若干个子系统，通过采用现代设计的各种理论与方法，来协调各子系统之间的匹配，从而达到系统化的目标。

5.4 优化设计

选定设计的目标（单个或多个），找出目标与设计变量之间的函数关系式，列出各项设计要求所对应的约束条件，求这个数学模型的最优解。如：一个圆柱形容器，求容积一定的条件下，用料最省。其数学模型如下：

极小化应满足：其中R，h分别表示容器的半径、高度，C为容积常数。经计算后，得出当R=2h时，用料最省，但是在设计中能满足V=C的设计方案却有无数个。

6、结语：

机械设计是属于机械工程的一个关键性的环节，设计的质量对机械的总体性能、整体质量都有很大的影响，并且也是机械制造企业实现经济效益的有效途径。随着科技的发展，现代设计技术在其中的应用越来越广泛，对于提高设计水平起到非常重要的作用。

参考文献

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