浅析机械设计在机械设计与制造中的重要性

董文涛

杭州三普机械有限公司 浙江杭州 311400

摘要：为了提高机械设计技术水平，根据机械设计逐渐复杂化的特点，尤其是对机械产品的高性能，高质量的需求，需要我们不断发掘设计技术在机械设计中的应用，只有这样才能促进机械设计水平快速提高。

关键词：机械设计；制造；

设计技术与传统的机械设计相比而言，本身就包含了设计方法创新的理念和思路。任何一件事物的创新都离不开思维的创新，机械设计也不例外，创新思维是机械设计不断向前发展的根本。作为机械设计的从业人员，要善于把理论知识和实践经验相结合，并且运用先进的计算机技术，设计出符合大众需求的高品质机械产品。

1机械设计基本概念

机械设计（machinedesign），根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。机械设计的努力目标是：在各种限定的条件（如材料、加工能力、理论知识和计算手段等）下设计出最好的机械，即做出优化设计。优化设计需要综合地考虑许多要求，一般有：最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少环境污染。

2机械设计所依据的计算准则

其计算原则主要有：强度准则、刚度准则、耐热性准则、震动稳定性准则、寿命准则（磨损以及腐蚀在一般情况下是不可避免的，而所谓的寿命准则主要是指在保证机械零件在寿命范围内，不要发生过度的磨损和腐蚀，通常在设计时采用润滑剂减少磨损，采用抗腐蚀陛材料减少腐蚀）、可靠性准则等等。设计机器的原则应当包括成本低廉和效果最好。所以，应当将旧的思维与新的拓展之间的关系调整好，一些形式相似，内容相同的机器应当注意方式方法上的配合利用。而对于不合理，不节约的设计应当适时取消和更换，取其精华而去其糟粕。

3机械设计的工作的几个阶段

机械设计是通过使用要求对机械的工作结构、运动方式、原理、力和能量的传递方式，每一个零件的材料与形状尺寸等进行构思，分析和计算并将其转化为具体的描述，来作为制造依据的工作过程通常来说，一个好的设计离不开以下几个阶段。

3.1计划阶段

计划阶段首先应当对于已有的情况充分掌握和了解。调查当中的有利点和缺陷，及时预防。并将其作为以后工作的参考点，使工作在图纸与实际工作都可行。能够充分约束机械制造在各个方面获得良好的状态和效果。

3.2方案阶段是设计阶段的重点一环

这一事件应当将希望，客观条件，结果之间的关系相互调和，找到中间的契合点。方案设计不但要注意产品的最终形态，也应当在中间环节进行调控，处理，更新，以求提供最好的服务。具体要求就是根据工作的原则，理论等，通过恰当的绘制手段，完成绘制图，并交给有关人员审核检查。审查结果出来后就可以进行施工创作了。

3.3技术设计阶段

其目标是产生总装配草图及部件装配草图根据总装配草图和部件装配草图对产品进行设计。要参考审查产生的意见和建议完成接下来的工作规划。完成所有零件的设计以及总体状态的双重丰收。在未来的工作中，也可能不断修改工作方案，以求达到最好的状态。完成文件的设计，而考虑到大批量的生产要求，应当注意模具的设计。

4机械设计方法分析

4.1有限元分析方法

随着计算机技术的发展，有限元分析方法迅速发展成为设计计算方法重要组成部分，这种方法的使用原理是将设计产品分成有限的、独立的、相互联结的三个部分，这些被分出的部分大多都是一些比较常见的形状。例如在有限元分析方法中，如果被分析的产品是平面的，就可以把它划分到四边形里面，如果要分析到产品是立体的，就可以把它划分到六面体里面。在划分完产品单元后，设计人员接下来就要确定所分析产品的每个变量，然后将分析出的产品变量应用的单元函数中，并进行求解，最后再将列出的单元方程连立求解。

4.2优化设计方法

传统的设计方法是根据人的经验和想法直接确定方案的设计模式，已经不再符合机械设计。优化设计方法不仅要考虑所设计产品的结构，同时还要把所设计产品的运输和流通等都考虑全面。要完成一个优秀的机械化设计方案，需把优化设计中的数学模型和设计方法都运用到其中。因为优化涉及的方法是以数学模型为基础，以计算机技术为工具，在探究数学模型的过程中找到设计产品的最佳方案，所以机械设计人员在设计产品前首先要建立一个完整的数学模型，这样一个复杂的机械问题就转变为了数学建模问题。设计人员在选出最佳方案后，应用计算机软件将设计的数学模型求出解，然后再将求出的结果应用到机械产品设计中，从而满足产品设计的各种需求。

4.3系统分析设计方法

在传统的设计方法中，一般都是将要设计的产品分为几个模块，分别进行探讨研究。但在一个公司内各部门之间并不能做到及时交流，这种现象导致各部门设计出的部件产品都是独立存在的，片面不完整的。而系统分析设计方法要求，产品在设计过程中是一个完整的整体，要用系统完整的方法进行设计，在确立好设计方案后还要把产品的制造过程和运行情况都考虑进去。要想设计出一个好产品，就要把系统开发、制造、运行三个方面综合考虑，这样设计生产出的产品才能符合社会需要。

5机械设计在机械设计与制造中的重要性

5.1程序性：

从机械设计的过程来看，它更加重视产品从设计到生产再到销售的一体化设计，因此这就需要设计者从产品规划、产品方案的设计、技术设计以及施工总体设计等步骤进行全面的考虑，从而更加体现机械设计方法的程序性。

5.2系统性：

从设计系统的角度来分析，机械设计更加注重使用系统工程来进行处理问题，因此在设计的过程中力求将各个部分进行关联，使其成为一个有机的整体，从而使整个系统得到最优化的处理，使系统与外界也能产生相应的联系。

5.3创造性：

当前我国经济处在转变经济发展方式，优化经济结构，转化增长动力的攻关期。供给侧创新不足导致很多关键设备，核心技术和高端产品依赖进口，核心技术被“卡脖子”的事情时有发生。解决这一问题的关键在提高科技创新能力，提高供给侧体系质量。因此机械设计要敢于打破常规，突破传统思维，探索新方法，新原理，并且依托先进的设计技术和工具，来开发出高品质的，具有原创性的新产品。

总结：机械设计方法在产品的制造、报废、回收等方面都比传统机械设计方法要好。同时这种设计方法在设计过程中可以吸取很多领域和学科知识，并将这些优秀的资源应用到自己的产品设计中，机械设计方法的优点不仅体现在独特的创造性，它还会将不同的优秀科学技术完美的融合在一个设计产品里。因此，机械化设计如果想持续发展，就一定要与先进科学技术结合，只有这样才能使自身价值不断提高。

参考文献：

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[3]贾宝贤,何风梅.机械设计课程教学中的多元化手段[A].第五届全国机械设计及制造专业教学研讨会议论文集.