关于现代机械设计方法的研究分析

关于现代机械设计方法的研究分析

金辉

(身份证号码：42900419870604XXXX)

摘要：计算机应用于机械产品的设计与研发是顺应科学技术快速发展的必然要求，也是机械产品现代化设计理念的重要标志，计算机在机械产品设计领域的广泛应用也促使机械设计技术、机械设计原理、机械设计方法发生了质的变化，同时也促进了机械产品在生产运用中的智能化和自动化，本文讲述了现代机械设计技术特征，以及一些现代机械设计的方法。

关键词：现代；机械设计方法；特征

引言：伴随技术水平的提升，有越来越多的方法和工艺被应用到机械系统当中，使得技术的种类以及功能变得越来越强大，为了进一步提升竞争力，设计人员应灵活运用多种技术和措施，从而取得更好地经济效益。

一、传统机械的局限性

传统机械主要是由动力机、传动机构、执行机构和操控装置等组成，基本上分为动力机械、能量转化机械、工作机械这三类。传统机械设计的特点是：以长期的实践总结出来的设计理论和实验数据等累积经验为基础，通过力学、数学建模及试验等所形成的经验公式、图表、标准及规范作为依据，运用条件性计算或类比等方法所进行的设计。传统设计在长期运用中得到不断的完善和提高，目前在大多数情况下仍然是有效的设计方法。但它与现代机械设计方法相比，还是有着一定的局限性：

（1）方案设计时凭借设计者有限的直接经验或间接经验，通过计算、类比分析等，按照惯性思维方式，过早地确定方案。这种方案设计不考虑设计创新，因此难以做出最优设计方案。

（2）零部件设计中，仅对重要零部件根据简化的力学模型或经验公式进行静态或近似的设计计算，其他零部件只作类比设计或是微小的改动，与实际工作有时会相差甚远，从而造成失误。

（3）传统设计采用手工计算、绘图，设计的准确性差、工作周期相对较长、效率也低下。

二、现代机械设计技术特征

现代机械设计是与计算机有机结合的全新设计方法，通过与传统设计的对比，其自身有着独特的特征。

（1）智能化。机械设计是需要复杂计算的，从产品设计过程的三维建模，零件的强度分析，到产品各领域的模拟仿真，设计合理性分析等等各方面，无处不涉及复杂的运算过程，如果单单凭借个人或团队的人工计算，这是一个漫长的过程。因此，机械设计需要借助计算机的帮助，为我们解决繁琐，复杂而且工作量大的计算，从而提高我们的工作效率，也为我们能够开拓创新思维提供物质基础。所以说，现代机械设计具有高智能的自身特点。

（2）系统性。在应用现代机械设计解决产品设计中的各种相关问题时，其主要通过系统的观点将机械看成是一个具有特定功能以及各部分相互关联的有机整体，这充分体现出了现代机械设计的系统性。

（3）经济性。市场经济发展，人们对产品样式、规格、外观的需求不断变化，这就需要市场不断进行更新，才能满足人们需求，复杂的、周期长的设计不能快速投放市场，所以必须保证经济性，才能满足市场竞争和用户选择的需要，保证企业尽快获得经济效益。设计的时候，必须超前考虑后续过程，实现DFM、DFA，保证压缩废品、节省库存消耗，确保企业最终经济效益的实现。

（4）创新性。由于现代机械设计主要是以科学的设计理论以及先进的设计工具为基础，故此其能够真正发挥出设计者丰富的想象力和创造性思维，并运用各种具有创造性的手段和方法，研发出更多具有创新性的机械产品。

三、现代机械设计方法

随着科技的不断发展，产品技术的发展不再单纯依赖于设计者的思想灵感或经验技术，而是逐渐发展成为一门科学，并且是以知识为基础，具有科学设计手段的现代机械设计技术。下面讲述几种现代机械设计的方法：

3.1计算机辅助机械设计

计算机辅助设计(简称CAD)是把计算机技术引入设计过程，利用计算机完成选型、计算、绘图及其他方面的工作的现代设计方法，它是电子信息技术的一个重要组成部分。这一新兴学科能充分运用计算机高速运算和快速绘图的强大功能为工程设计及产品设计服务，彻底改变了传统的手工设计绘图方式，把计算机所具有的运算快、计算精度高、逻辑判断强等特殊功能与人们的经验、智慧、和创造力结合起来，从而提高了设计的质量，缩短了设计周期。

3.2结构模块化设计方法

结构模块化设计方法是从规划产品的角度出发而提出的，而这种方法的设计任务又是以产品结构为基础，利用产品通用零部件来确定设计任务，同时在分解设计任务时就要充分考虑好不同零部件之间存在的作用冲突，解决好矛盾，同时还要及早预测生产能力和费用，由此来提高设计效率，从而降低产品研发成本。设计任务的功能化产品结构共分为四层：产品―功能组成―主要功能组件―功能元件。为了更好地评价专用机械设计和更有效地规避制造风险，在专用机械设计中采用功能化的产品结构将充分发挥优势作用。

3.3人工智能实现的设计优化

现代机械设计是我国人民创造型劳动中的一种，机械设计的过程需要进行以下四个步骤，任务的明确，设计方案，设计技术以及设计施工，并且每个环节都要及时地对建立的模型进行仔细分析，对设计的模型进行修改与合理性评价。人工智能优化设计活动有下面两种，一直对设计数值的计算，内容主要是大量的绘图与计算分析；二是对设计方案进行设计以及推理，内容主要是方案的提出，方案的优化以及设计结构等方面。因为思考和推理是这种优化活动的基础，所以这就要求设计人员要有丰富的专业知识和设计经验。

3.4现代机械设计的并行设计

我们说的机械设计的并行设计就是在对机械产品进行设计的时候，通过应用IT技术中的CAM或者CAD技术，以集成或者并成的方式对产品设计出合适的生产步骤。这种设计方法要求机械设计人员，从设计的最初阶段就要对机械产品的整个生产过程，包括生产周期内的设计，测试，工艺规划以及配置进行细致的考虑和规划，将产品的概念设计到产品的报废等一切可能发生的问题进行分析，最大限度地对用户的需求进行把握。根据设计的效果，通过对并行设计进行全面的评价，对产品的设计进行改进，能有效地保证产品生产过程中的一次成功率，还能够增强企业的自身管理以及提高资源的利用率，减少生产成本，提高生产效益。

3.5参数化设计

参数化设计分为两个部分，即参数化图元和参数化修改引擎。参数化设计中的图元都是以构件的形式出现，这些构件之间的不同，是通过参数的调整反映出来的。参数化修改引擎提供的参数更改技术使用户对机械设计做的任何改动都可以自动在其他相关联的部分反映出来，使每一个机械零件都通过一个变更传播引擎互相关联。参数化设计可以大大提高模型的生成和修改的速度，在产品的系列设计、相似设计及专用CAD系统开发方面都具有较大的应用价值。

四、结束语

在机械设计的过程中，建立产品特征及设计方法知识库和推理机时，通常也需运用系统化和结构模块化方法，这样有利于在设计的过程中提高设计效果，增加产品的特性，保证设计过程中的规范化、简单化，更能够提高设计质量与效率，降低其成本，我们只有充分利用各种设计方法，才可以更精确、更经济，更有效率的进行产品设计。

参考文献：

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[2]杨磊.现代机械设计方法研究[J].科技创新与应用,2018(13):93-94；

[3]郭浩.现代机械设计技术与方法探讨[J].内燃机与配件,2017(23):157-158。