解析现代化机械设计的创新设计方法

申永红

摘要：机械设计工程是我国由古到今所传承的一门学科，其在制造业发展中发挥着关键性作用。但是在现代化技术快速更新发展趋势下，既有机械设计方式早已不能满足社会发展新要求，且与新型技术理念不相符。为有效保障机械生产研发，全面做好机械设备设计，需始终遵循创新设计理念，有效解决机械设计成本，提高设备利用率，实现机械创新优化设计。因此，本文主要对现代化机械设计的创新设计方法进行了详细分析。

关键词：现代化;机械设计;创新设计;方法

1  现代化机械设计分析

1.1 明确具体流程与功能

为了进一步提升现代化机械设计效率，需全面做好相关工作，即明确具体设计流程。机械設备零部件千差万别，在设计时存在一些微小差别，但是多数流程相同。详细分析机械设计需求，确定机械设计约束条件，规划制定具体设计任务书;基于现代化机械功能详细分析，明确关联参数，提出多种设计方案，比较分析;选择最佳设计方案，通过专业设计工具，严格遵守既定规范加以设计，特别是需精确掌握设计细节，即机械尺寸、机构、特性等等。

1.2 计算具体相关参数

在现代化机械设计中，参数计算精确度与机械生产制造质量息息相关，所以在具体设计过程中，应模拟仿真机械运行状态，熟练掌握机械运行规律，防止机械结构彼此干扰影响，在深层分析受力状况的前提下，进行参数计算，在此过程中需加强对机械零部件强度参数研究的重视。机械零部件强度主要包括变应力强度与静应力强度两种，变应力包含对称循环类、脉动循环类、非对称循环类，在设计时，设计人员应根据机械设计具体需要，强化分析不同类型变应力变化特性，以保障机械设计强度可高度满足实际需求[1]。

1.3 科学选择合适材料

现代化机械材料类型十分繁杂，例如金属、高分子、陶瓷、复合等，金属材料的力学性能良好，可较好满足机械零部件的实际功能与性能要求;高分子材料的耐腐蚀性突出，常应用于冷冻与化工设备中;陶瓷材料具备熔点较高、耐腐蚀性较强、硬度较高等优势特性，常用于切削刀具生产制造中;复合材料的弹性模量与强度较好，常应用于航天航空设备生产制造中。所以现代化机械设计中，为适应机械性能相关要求，需选择合适合理的材料。

2  现代化机械创新设计流程分析

2.1 机械设计流程

现代化机械创新设计流程[2]具体如图1所示。

在现代化机械设计中，前期工作主要包括实地调研，以及可行性研究分析，设计科学可行的计划方案。方案设计包含功能总体分析、系统原理解释分析、明确最佳方案;技术设计包含整体设计、实验设计、选型设计等等;施工设计包含零部件绘图、编写技术文件等等。在现代化机械设计中，所有环节都需发挥人的主观能动性，以科学技术手段实现机械创新设计。

着重分析机械产品工作原理与本质;侧重分析机械生产产品性能与结构，并综合考虑其类型;优化选择机械产品尺度与参数;最终整体分析与协调机械产品。机械长效设计流程具体如图2所示。

2.2 创新设计流程

现代化机械创新设计基于智能系统角度，创造新概念设计可视为基于较大设计空间内以知识为辅助的搜索。现代化机械创新设计流程[3]具体如图3所示。

3  现代化机械设计的创新设计方法分析

3.1 列举法

所谓列举法实际上就是在现代化机械创新设计过程中遇到的各种问题以陈列方式整理，加以思考分析，同时构建新型创新设计方法，可健全优化既有机械产品的缺陷，以此提出具有创造性的、想象力的机械设计方案。

3.2 联想法

联想法是基于机械设备的内部关联性，进行联想分析，以事物的一面联想到另一面，通过机械设备表面观察其本质，了解设备内在的彼此关联性，属于内部联想方法。另外，还存在相对联想，即基于相对的机械设备进行创新联想;以及对比联想，通过某事物联想到另外完全不同的事物。

3.3 结合法

结合法则是将不同零部件、机械设备功能与材料实现科学合理化组合，根据专业机械原理有机结合，生成创新型机械设备，促使其具备更多新型性能。比如瑞士制造的军用小刀，结合了机床与多功能粉碎机等各种仪器原理，才实现新型创作。

3.4 移植法

移植法即将机械产品中蕴藏的高科技技术投入于其他产品中，以创造新型产品。比如电火花加工厂加工机械机床时引进了真空技术，将其应用于家庭产品制造中，便衍生制造了吸尘器，如此一来，可促使新产品实现突破性发展。比如传统手机机械制造中，作为通讯通话与联络设备，手机在网络发展推动下，增加了听音乐、观看视频、娱乐办公等多种功能，融合了电脑电视等各式各样的机械性功能。

3.5 综合分析法

全部机械产品都属于高新技术成果，呈现多项学科能力整体实践应用，所以综合分析高科技产品，可基于整体分析流程，获取全新设计理念，即通过既有现代化机械设计获取全新设计理念与方法。

3.6 还原分析法

详细分析已有机械设计，充分掌握其关键点，呈现机械产品关键性能，比如空调的发明就是提取冷暖性能，模仿自然界冬冷夏热的状态，基于内部机械运动，实现升温降温[4]。

4  现代化机械创新设计发展趋势

4.1 虚拟化

就既有机械设计惯例可知，大部分设计人员都严格按照图纸设计-产品试制-产品设计的路径进行研发设计。在计算机技术更新发展趋势下，机械设计行业实现了巨大转变。基于计算机技术、自动化技术、互联网技术实践运用，设计人员可以CAM、CAD、CAE等多种方式快速高效设计机械产品，并利用Solidworks、Pro-E、UG等三维设计软件实现动态化仿真模拟，以有效提升产品研发设计效率，保障机械产品设计质量，同时缩短研发周期，节约试验成本。另外，基于网络技术实践运用，帮助研发设计人员摆脱时间地点限制，实现无障碍信息交流。

4.2 清洁化

在世界工业化水平不断深化的形势下，环境污染问题越来越严重，所以就机械制造企业来讲，需以工艺创新、新能源运用、除尘系统与废水处理系统引进等各种不同方式，实现机械制造清洁生产与合法合规排放，以此最大程度上降低既有生产模式的环境污染程度，这也是现代化工业企业所应承担的巨大社会责任。就机械产品来讲，清洁生产贯穿了机械产品整个生命周期所有阶段，即由原料提取到产品最终处理，全方位合理利用资源，以最大程度上降低机械设计对于人类与环境造成的不利影响[5]。

4.3 生态化

目前社会公众愈发意识到环保对于社会实现长远可持续发展的重要意义，绿色生态理念也由此衍生。现代化机械创新设计的生态化发展趋势，就是研发设计人员在提出产品概念时，遵循产品绿色生态设计理念，促使产品全面呈现环保性，以此在产品投产之后满足节能减排要求。现阶段大多数机械创新设计都非常注重生态化，且在设计时加强了生态化研究与实践。

5  结语

总而言之，现代化机械设计与我国现代化技术发展息息相关，直接关系着我国工业化发展进程。为确保现代化机械设计整体水平，提升设备利用率，必须始终遵守创新理念，坚持创新设计思想，基于既有机械设计不足，树立创新思维，实现创新优化设计，以推动现代化机械设计创新发展。

参考文献：

[1]舒龙挺.研究现代化机械设计的创新方法及发展趋势[J].建筑工程技术与设计，2017（13）：4997.

[2]李腾飞.现代化机械设计的方法研究[J].中国高新区，2018（15）：163.

[3]杜春.基于现代机械设计的创新方法探索[J].农家科技（下旬刊），2015（6）：244.

[4]宋浩瑜.现代机械设计的创新方法研究[J].中国房地产业，2017（29）：254.

[5]李浩.机械创新设计及研究[J].建筑工程技术与设计，2017（15）：847.