谈现代机械设计方法与未来机械设计

杨越

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摘要：随着社会经济的快速发展，各类机械行业的产品种类越来越多，结构越来越复杂，人们对产品的品质提出了更高的要求，需要的供货时间越来越短，同时也需要更低的价格。传统的机械工艺设计方法，渐渐的显露出了它们的缺点，例如，它们的设计周期很长，准备过程很复杂，所需要的成本也很高。所以，现代机械设计诞生了，它打破了传统的机械设计的只将注意力集中在实现产品预期功能的要求上，引领着机械设计系统化、智能化的发展。本文就笔者在此根据自己的工作经历，对今后的机械设计进行了探讨，希望能对今后的机械设计有所帮助。

关键词：机械设计；智能化；发展

一、现代机械设计的特点

机械设计是一种在实现某种功能的时候，将制造产品的经济性、制造可能性等因素结合起来，从而产生的一种创新的机械产品过程。现代机械设计相对于传统的机械设计而言，有自己独特的特征。要想让所设计的产品在市场上有更大的竞争力，现代机械在进行设计的时候，不仅要考虑到系统的机械工作原理、运动形式、力量的传递方式、零部件结构尺寸、外部阻力、摩擦力、各零部件间的耦合方式等，还需要将多个新的科学知识融合到一起，例如：计算机学、机械电子、控制理论、仿生学、美术学等等，这是一种融合了多个科学知识的综合性设计过程。随着社会的发展和技术的提高，现代机器的类型不断增多，机器的复杂性也在不断的提高。然而，从系统功能的角度上来看，机械系统可以被分为动力系统、执行系统、控制系统、动力传输系统等。如果将其进一步细分，每个系统在原系统的基础上，仍然可被划分。

二、国内外现代机械设计方法概述

（一）国外现代机械设计方法

1.普适设计理论方法

普适设计理论源于德国，其本质是对设计实践的一种累积与归纳。在现代机械设计中，有许多不同的设计方法，因此，必须有一种较为系统的理论方法来概括和概括这些设计方法。普适设计理论，是指一种设计理论，它包含了一种设计理论，从原理到实现，都有一个具体的模式。普适设计理论侧重于构建机构的全局结构，其每次能源的投入和输出都是建立在已有经验的基础上，因而具有较强的应用价值。

2.公理化设计理论方法

公理化设计理论是源于美国的一种以决策为基础的设计方法，它在一定程度上促进了设计的发展。公理化设计理论方法是建立在对普遍法经验积累的总结基础上，运用系统理论并结合自身的科学决策，是一种有科学依据和法律原则的设计理论方法。公理化设计理论是一个非常经典的方法，它不需要任何系统性的知识和经验就能运用。对于一些机械设计理论比较复杂，并且通过其他的理论设计方法不能很好的实现的情况，可以通过公理化设计理论方法来优化和完善，从而获得简单、比较理想的设计效果。

3.三次设计法理论方法

三次设计理论法是在日本发展起来的一种新的设计方法，它包括了系统设计、参数设计和容差设计三个步骤。

(1)在系统理论设计中，以体系设计为基础，是所有以后的设计工作的起点；(2)参数设计，顾名思义，是指在每一步中，对每一步进行最优的参数设计，使每一项功能都可以得到最优的组合，使整个系统的参量组合得到最优，从而使设计出的产物的不利影响降至最低；(3)公差设计，即对设计的全部流程进行检查，并在每一个参数的范围内进行控制，从而降低设计费用。这一系列的步骤，一共有三个步骤。三次规划是一种被认为是最精确、最优的规划方法，它的每个步骤都为改善零件的加工品质提供了一种有力的手段。

（二）国内现代机械设计方法

1.CAD，即计算机辅助设计方法

随着计算机技术的迅速发展，计算机辅助机械设计方法应运而生，它可以帮助机械设计人员进行概念、绘图、修改和计算。它是一门新兴的技术，它具有快速、方便、易于绘制等特点，可大大提高机械设计成果的精确性和快速性。与通过手绘或图纸的方式来确定设计流程的传统的机械设计方法相比，计算机辅助设计不但能够减轻机械设计人员的体力负担，而且还能够提高机械设计的精度，而且还能够方便快捷地进行操作，从而缩短了设计周期，降低了设计的费用。

该CAD系统分为两个部分：硬件部分和软件部分。其中，“硬件”指的是“CAD”中的“基本材料”；在CAD中，软件系统是最重要的组成部分，它直接影响着CAD所能实现的功能。在CAD系统中，系统软件主要是对计算机中的各种资源进行自动化的管理与控制，它是软件的最核心的内层，它由操作系统、通讯系统等组成；支持系统是一种辅助技术人员进行应用程序开发的工具，因此也被称为软件开发工具；应用软件是指使用者利用上面所描述的系统，自行编写出的各种方案，用以解决各种问题。

计算机辅助设计的基本步骤是：（1）建立模型。对于普通的机械零件，通常都有现成的模型，而对于没有的，则需要先建立正确的模型；（2）程序框图。按照手算的步骤，设计出程序框图；（3）编写程序；（4）调试程序。

2.系统化机械设计方法

系统化的机械设计方法可以使已有的机械产品在功能和技术上更上一层楼，并对已有的机械产品进行改造，可以产生很大的经济效益。因此，这一方法已成为目前机械设计领域的一个发展方向。系统化设计方法可以将整个设计流程具体化、层次化，确定出每个层面所要达到的设计目标，将各个层面之间的关系密切，使整个设计系统化、具体化，更容易实现初始方案的计算机辅助设计。

3.局部或全局设计方法

我国的现代化机械设计方法，具有更多的综合性和实用性，也更具科学性，利用局部或全局的设计方法，能够对整个设计过程有一个完整的认识，能够更有系统地对设计过程进行监督和监督，从而提高工作效率。

三、未来机械设计的发展研究

在科学技术日新月异的发展下，现代机械设计应紧跟时代的步伐，以满足市场发展的需要，面向大众。

（1）全球化。机械工业的全方位发展，在全球化的大潮中，机械设计占有非常重要的位置，因此，在全球化的大潮中，这是现代机械设计发展的一个必由之路。

（2）网络化。在机械领域，许多人认为机械化与互联网没有太大关系，但其实不然，在如今互联网普及的情况下，互联网成为了人们发展和交流的一个平台，机械设计自然也不例外。在今后的发展过程中，要将机械设计与计算机技术相结合，及时了解机械工业的发展动态，从而在今后的机械设计中占据优势。

（3）虚拟化。机械设计本身就是一种从抽象化到具体化的过程，因此在设计中不可避免地会带有一些虚幻的色彩。

结论

因此，在国内机械设计产业不断发展的同时，其相关的设计观念也亟待提升。当前，机械设计正在向着计算机化、智能化的方向发展，因此，在今后的发展中，出现了一些虚拟三维图形软件和智能设计软件。但是，因为这方面的研究刚刚开始，到现在为止，还没有一个相对成熟的方案设计工具。此外，不管是哪一种技术，哪一种方法，都离不开人才。人的创造力加上某些辅助手段，一定会给机械设计行业带来巨大的好处。机器设计应该朝着智能化，网络化，绿色的方向发展。

参考文献

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