浅谈现代机械设计方法研究及其创新

付建伟 杜志猛

摘要：随着科学技术的不断进步，人类的生产工作能力得到了极大的提升。人类历史的发展也是由传统工作手段逐渐向自动化机械设备进步。可以说，在现在这个社会机器是辅助人类工作的必不可少的工具。科技的发展速度达到了前所未有的程度。在这样的背景下，现代机械设计方法也必须要与时俱进，不断创新，为生产力提高及更好的服务大众做出必要的贡献。在现代机械设计方法及创新研究的过程中，创新工作的推进能够大大加快现代机械的发展。

关键词：现代机械;设计方法;创新研究

目前是科学技术高度发达的时代，人们的生活也借助于科技变得日新月异。因此，在这个追求个性化以及科技化的时代。为了进一步满足人们想法和需求的不同，必须对现代机械设计方法进行改良，进行机械设计工作除了设计人员必须要对机械设计的原理具有极为扎实的基础之外，还需要灵活多变的思维方式，在设计理念上积极创新;在结构设计上与产品的功能相辅相成，有机结合;在实现上通过计算机设备进行高度融合，设计出令人满意的机械产品。

1.现代机械设计创新的重要性及途径

1.1现代机械设计创新的重要性

机械设计方法的发展就如同一个池塘，若长期缺乏活跃且有生命力的活水流进来，则会导致污染日益加剧，最终使这个池塘丧失生机。不仅仅是机械设计行业，任何一个行业都离不开创新的推动。创新就是现代机械设计发展的源动力和生命力。离开了创新，现代机械设计方法研究就会长期缺乏新的生命力，极容易被其他行业所取代。因此，必须积极响应国家号召，不断的发展现代化机械设计的研究与创新，开辟出新的机械设计方法和设计思路，做到现代化工业的多元化发展，不断提高我国在机械设计层面的整体能力和研究能力。

1.2现代机械设计创新的途径

充分明确现代机械设计创新的重要性之后，必须将创新工作落实到实处。进行现代机械设计方法的创新，首先必须明确自身所具备的能力和资源，对自身有一个合理且理性的认识。然后充分整合现有一切资源，真正做到物尽其用，将物资的利用率达到最高。除此之外，在设计目标的制定上必须要确保所设计出来的机械产品能够为国家所用，为市场所用。最后，必须积极利用国家出具的各种政策，进行开源节流利用政策资源提高自身研发能力和研发保障。

2.现代机械设计理论及的方法过程

2.1现代机械设计理论

传统的机械设计方法是一种比较注重设计者经验的静态化、纯手工且被动的产品设计方法。而现代机械设计方法则要求设计者必须积极主动、动态化、计算机化的设计机械产品。现代机械设计理论基于机械设计理论科学，涵盖多个领域的知识。智能化、信息技术、离散控制、艺术等范畴皆包含于其中。对于组成较为复杂的产品，现代机械设计能够完全发挥自身的优势，利用控制论方法中的动态分析法，离散论方法中的有限元方法和边界方法，艺术论方法中的研究艺术造型和审美方法等等。通过这一系列现代化的设计理念和设计方法，能够帮助设计人员充分理解设计需求和设计目标，设计出令人满意的作品。现代机械设计理论基于传统机械设计理论，是对后者的升华与进化。要想设计出一个完美的机械作品，既需要传统设计的經验，也需要对现代机械设计理念的深度理解。

2.2现代机械设计方法原则及过程

现在机械设计的主要流程可分为四大步骤，分别是前期准备工作、方案设计、技术设计以及施工设计。前期准备工作主要进行实地调查和需求分析，并对客户提出的需求进行可行性研究，而后制定可行计划。进行方案设计主要的内容包括，对功能需求的总体进行分析，并对功能分解进行组合，对系统原理进行理解和模拟实验，最终确定最佳的实施方案。进行技术设计则包含总体设计、结构设计、实验、选型设计。施工设计则是对装配图纸和零件图纸进行绘制整理，并撰写相关技术实施方案，尝试研制和机械设备生产。

3.现代机械设计方法的创新

现代机械设计是一个需要充分发挥设计师想象力以及主观能动性的工作。在进行机械设计制造的过程中，设计师必须充分利用现代机械设计方法，理解机械设计理论，并使用计算机等辅助工具进行产品设计。现代化机械设计理论的设计模式应使用现代的科学思维进行思考，分析整个设计过程。整个周期必须充分使用现代科学的方法和工具来进行，实现整个设计方案具有创造性和新颖性。在产品设计过程中，创新则显得更加重要。创新设计要求设计人员对机械设计领域的专业知识具有扎实而可靠的基础，在设计过程中能够充分发挥自身有价值的富有创造性的设计思想。引入人的主观能动性，创造性思维，实现机械设计的重构，联想叠加以及归纳综合。

现代机械设计的创新主要涵盖两大方面，一个是通过创新对现有的机械产品进行改良升级，提高其可用性，功能性，经济性等。从消费者的角度上出发，提高产品的性能，确保其能够满足人们的日常生活需要。第二个则是通过创新设计，设计出全新的机器产品，满足市场的需求。这两类设计创新都离不开创新的思维模式，现代的设计技术以及设计工具

3.1机械创新设计步骤

现代机械创新设计步骤主要分为四步。首先，对机械产品的工作原理的本质进行研究分析，其次是对产品的结构进行分析，对其类型进行归类总结;而后对机械产品的运动原理，具体尺寸和性能参数进行筛选设计，最后则是对需求进行综合分析，并对设计的性能进行调优。

整个机械产品设计的流程可分为产品设计任务及设计要求的明确、研究工作原理及本质确认、机械产品结构分析类型综合、拓扑结构分析、运动机理尺度及参数优化、机构运动、综合分析以及动力学分析。通过这样一系列的流程，最终形成一个技术实施方案。

3.2计算机技术的使用

计算机是人们日常生活和工作过程中必不可少的重要工具，现代机械设计更是离不开计算机技术的支撑和辅助。通过计算机技术的使用，可以令机械设计和工程设计的效率得到新的提高。其中，计算机辅助设计是进行现代机械设计的主要计算机工具，该软件其简称为CAD。通过CAD，设计人员可以方便的进行数字建模，图形处理以及工程分析工作。将机械设计的物理问题模型转化为数字模型，采用数学知识及计算机知识对数字模型进行计算，从而得到最终的设计方案。

有限元分析方法是一种利用数学近似的方法对现实物理世界的物理系统进行模拟的一种设计工具，其简称为FEA。该种方法可以充分利用有限数量的相互作用元素及已知量对未知量进行求解的一种系统。由于是简单问题代替复杂的实际问题，因此求解的未知量只能无限逼近近似值。现实生活中存在着许多的未知量，极难计算，通过这样的工具可以最大程度上将计算的精度进行提高，是目前主流的机械工程分析设计工具。

3.3可靠性设计

机械设备的可靠性是衡量综合性能的重要指标，也是机械设计工程师长期追求的一个共同目标。可靠性设计与常规设计相对应，互相促进，常规设计可以凭借设计经验进行设计，而可靠性设计则是常规性设计的延伸和发展，通过更科学的手段对变量之间的关系进行分析和设计。机械设备的可靠性是多个学科，多个技术领域的有机结合。包含了数学中的概率论，数理统计，物理学中的失效物理学等。在进行常规设计的过程中，往往会涉及到许多的变量，比如寿命、载荷、强度，维修率等等。将常规设计中的变量作为随机变量，遵循某种分布规律，而后使用概率统计的方法进行机械产品的设计，能够提高其可靠性。

产品的质量与其可靠性息息相关，随着现代科学技术的快速发展，人们对机械产品性能上的要求也越来越高，因此，必须在确保功能的前提下最大程度上提高其可靠性。

结束语：

相较于传统机械设计方法，现代机械设计在系统结构以及实现过程等多方面都具备明显的优势，现代机械设计是与多个学科和技术领域进行有机结合的成果，这为机械设计实现创新奠定了坚实可靠的基础。

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