現代機械設計范文

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關鍵字：機械設計現代設計技術

Abstract: the mechanical design is an important part of mechanical engineering, design of level directly related to the quality of the products performance, development cycles and economic benefits etc. Along with the science and technology progress and development, modern design technology is also constantly and mechanical design technologies, design the new method, the new method, the new technology constantly emerging. The engineering and technical personnel should be constantly updated design thinking, adopting the modern design technology, really improve product design level and market competitiveness.

Key word: mechanical design modern design techniques

中圖分類號：TH122文獻標識碼： A 文章編號：

引言

機械設計是根據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、方法等進行構思、分析和計算并將這轉化為具體的描述以人為制造依據的工作過程。機械設計是機械工程的重要組成部分,是決定機械性能最主要的因素。設計工作的質量水平,直接關系到機械產品的質量性能、研制周期和技術經濟效益

1.現代機械設計與傳統設計特點比較

現代科學技術的發展與計算機的廣泛應用，使現代機械設計形成了自己的理論方法和體系，匯集了多個專業和領域的知識，成為一門交叉學科。與傳統的機械設計相比，現代機械設計具有很多明顯的優點。

1.1傳統機械設計思維比較被動，現代機械設計具有較強的主動性。傳統設計依靠靈感和經驗，思維往往比較被動。而隨著現代技術的迅速發展和市場競爭的日益激烈，人們必須不斷的提出新的、大膽的開發目標和設想，并運用現有的最新科學技術創造出全新的產品。傳統依靠經驗的設計已經不能適應這一需求。現代設計在進行研究創造設計思維本身的規律時，運用靈感、方案、優化設計產生的內在邏輯，并由此產生了創造學、價值工程、設計方法學等理論。

1.2傳統設計注重機械本身預定功能的實現，現代機械設計要求把對象置身于大系統中，并對系統作出設計，將預定的功能在人—機—環境之間進行合理分配。充分考慮到人的生理和心理因素，力求在人際之間做出最佳設計。此外，現代設計還考慮到機械從原料圖區、加工裝配、投入使用至報廢回收等全部生命周期中各個階段與環境的關系，以減少對自然環境的傷害并保證生態平衡。

1.3現代機械設計強化了傳統機械設計對強度準則的要求。有限單元法和斷裂力學等領域的研究成果在現代機械設計中的應用，強化了設計者強度設計的能力，現代設計的準則也因此拓寬到產品設計的更多領域。現代消費者對產品的需求從實用需求上升到物質與精神享受并重的層次，對現代機械設計提出了藝術和美學方面的要求。

1.4傳統設計歷時長、耗費大，現代機械設計周期短，耗費低。傳統機械設計一般先根據目標和任務做出第一個方案并造出樣機，然后對樣機評定、考核，進行修改，形成第二套方案，如此反復，到滿意為止，設計過程周期長、耗費高。現代設計根據各種給定的條件，運用優化設計的原理和方法，借助計算機求取最佳設計參數和設計方案。在現代設計中，優化意識還延伸到產品的總體方案論證，產品結構和工藝設計各個方面，并產生了遺傳算法、模糊算法等許多新的理論方法。

1.5傳統設計受思維進度的約束，現代機械設計利用計算機改變了這一缺陷。在傳統的設計中，從概念設計、技術設計到編制工藝、計算工時成本，有許多部門用串行工作方法參與，需要一個漫長的過程，而現代的并行設計技術，使人們在作出一個方案的設計時，通過計算機網絡同時獲得后續過程相關信息，使設計者有可能及時修改方案，尋求一個全面、綜合的優化方案。

2. 機械設計中現代設計技術的應用

2.1 MSD（機械優勢設計）

機械優勢設計（Mechanical Superiority Design，簡稱MSD）的關注焦點在于市場的需求，而不是以單純的創新和個人的興趣作為設計的出發點。以市場為導向的核心設計理念然讓MSD（機械優勢設計）具備了更好地適應市場經濟環境的能力，主要表現為它能夠通過分析和預測機械產品的技術方向，找準自己的市場定位，明確設計的技術方向，協調技術和市場之間的關系；同時，也能夠更快的吸收相關的先進的設計技術，并將其應用到機械設計方案當中去。總體來看，MSD（機械優勢設計）所采取的一切措施和策略均是為了增強機械設計產品的市場競爭能力。需要注意的是，MSD（機械優勢設計）應該充分保證設計技術的成熟度和可靠度，并以此為基礎讓機械設計產品獲得市場競爭優勢。

2.2 MCD（機械創新設計）

機械創新設計（Mechanical Creative Design，簡稱MCD）的關注焦點在于充分發動設計人員的智慧和創新思維能力，進而設計出來新型的機械功能、機械結構或者機械產品。MCD（機械創新設計）非常強調設計人員在機械設計過程中的靈魂作用和主導作用。因此，在機械設計的過程中，設計人員要充分動用各種創新思維模式（例如，發散思維模式、頭腦風暴等）。但是在機械設計中設計人員很難向藝術家構思藝術作品那樣做到“天馬行空”，因為機械結構選型的多解性和復雜性將創造性思維限制在一定的范圍內。但是智能專家系統和各種計算機輔助設計系統在機械設計中的應用，讓設計人員能夠有更多的精力去運用創造性思維，把繁瑣的計算和設計求解交給智能專家系統去完成。

2.3 MFD（機械模糊設計）

機械模糊設計（Mechanical Fuzzy Design，簡稱MFD）的關注焦點在于模糊數學知識在機械設計過程中的充分、靈活、深入地運用。復雜化是當前機械設計的重要趨勢之一，復雜化的機械設計必然導致設計中各種變量關系的復雜化。但是過于復雜的機械設計方案，想要對其進行精確的描述則具有極大的困難或者需要花費極大的精力。但是如果將機械設計方案的精確描述改為“承載能力較強”或者“使用壽命較長”等類似的模糊描述，實質上出現了設計中的“模糊現象”。

2.4 MGD（機械綠色設計）

機械綠色設計（Mechanical Green Design，簡稱MGD）的關注焦點在于提高產品的“綠色程度”，即在滿足環境目標要求的同時，保證產品應有的功能、使用壽命和質量等[3]。綠色設計通常也稱為生態設計、環境設計、環境意識設計等。在傳統產品設計過程中，設計人員主要按照產品性能、質量和成本要求等指標進行設計，設計過程中對產品的維護性、拆卸性、回收性、淘汰廢棄產品的處理及對生態環境的影響等考慮較少[4]。這樣制造出來的產品，在其使用壽命結束后，由于缺乏必要的拆卸和回收性能，回收利用率低，其中的有害物質對生態環境造成了嚴重污染，影響生活質量和生態環境，造成資源的大量浪費。綠色設計就是針對傳統設計的這種不足而提出的一種全新的設計理念，它包含產品從概念形成到生產制造、使用乃至廢棄后的回收、重用及處理處置的各個階段，即涉及產品的整個生命周期；強調在產品開發階段按照全生命周期的觀點進行系統的分析與評價，消除潛在的、對環境的負面影響。

3.結束語

在機械工程中，機械設計時非常關鍵和重要的部分，它直接決定了機械的真實性能水平；同時，在機械設計工作質量的高低也會對機械產品的技術水平、研發周期、經濟效益以及實際性能產生重要的影響。當前，以計算機技術、網絡通信技術、材料科學的發展和進步，將現代設計技術高效的融入到機械設計當中，能夠推動機械設計實現智能化、集成化、網絡化的發展目標。在進行機械設計的過程中，設計人員利用現代設計技術提供的新技術和新方法可以提升機械設計水平，增強研發能力。

參考文獻

1.張海籌. 基于IT技術的現代機械設計方法[J]. 機械設計與制造，2005，（05）：147-148.

2.胡曉波，張煥. 現代設計技術的發展現狀與趨勢[J]. 機械研究與應用，2005，（04）：158-159.

3.胡玲鳳. 現代設計技術在機械設計中的應用分析[J]. 農機化研究，2005，（06）：145-148.

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【關鍵詞】 機械產品 現代設計 計算機

1 現代設計理念概述

所謂設計就是根據一定的設計目的和產品應用要求，借助一定媒體將軟性思維轉化為相關產品信息、產品模型的過程。因此，機械產品的設計必須具有目的性、結構性和嚴謹性，而現代設計是基于提高設計速度和設計水平為出發點，將智能化和自動化充分運用于產品設計與研發當中的一種設計方法。因此，機械產品現代設計理念的特點就是智能化和自動化。在上世紀80年代以前，我國在設計領域中的一些設計技術、設計方法、設計理念相比國際上相對落后，對于一些先進科學技術的應用知之甚少，而為了強調設計技術的變革，通常把我國過去常用的設計稱為傳統設計，而把國際上興起的新興設計技術稱為現代設計。經濟的快速發展必然要求生產效率的提高，而生產效率的提高必須要將新興科學技術充分運用于生產領域中，因此機械產品功能的多樣性、機械產品結構的復雜性、機械產品使用壽命的長期性必然會給機械設計提出時代課題。隨著科學技術的高速發展，在產品設計繪圖、加工制造等方面的研究已經取得了一定的成果，但計算機在產品初期設計中的應用卻少之又少，因此計算機在設計中的應用是機械產品現代設計方法的必然選擇。

2 機械產品現代設計方法類型

2.1 系統化設計方法

所謂系統就是整體與部分之間相互聯系、密不可分的一種構成方式。同時，每個組成部分又具有獨立性，每個組成部分發揮的作用也不盡相同，這些不同的作用對于整體而言又是必不可少的，正是由于不同元素之間的相互作用，才維持了整體作用的持續發揮。系統化設計方法正是對系統原理的充分體現，系統化設計方法理論源于德國學者Pahl和Beitz教授，我國多學著在設計實踐中充分借鑒西方國家設計理念，同時根據我國實際情況對系統化設計理論不斷進行深化，一是從產品開發過程的宏觀性為出發點，根據用戶需求，利用質量功能布置法，以產品開發階段技術要求為目標，系統地將客戶需求轉化為實際產品功能。二是借助生命系統理論將產品視作為層次分明的生命系統，在產品設計過程中進行層次上的劃分，以達到產品功能結構的系統性。設計就本質來說是產品要求和設計者自身思想的有效結合，因此不同設計者對待同一產品會有不同的角度和思路，總的來說，具有代表性的系統化設計方法主要包括設計元素法、圖形建模法、“構思”―“設計”法、矩陣設計法、鍵合圖法等等。

2.2 結構模塊化設計方法

結構模塊化設計方法是從規劃產品的角度出發而提出的，而這種方法的設計任務又是以產品結構為基礎，利用產品通用零部件來確定設計任務，同時在分解設計任務時就要充分考慮好不同零部件之間存在的作用沖突，解決好矛盾，同時還要及早預測生產能力和費用，由此來提高設計效率，從而降低產品研發成本。設計任務的功能化產品結構共分為四層：產品―功能組成―主要功能組件―功能元件。為了更好地評價專用機械設計和更有效地規避制造風險，在專用機械設計中采用功能化的產品結構將充分發揮優勢作用。

2.3 基于產品特征知識的設計方法

利用計算機的語言識別功能來描述產品特征及相關專家的知識經驗是基于產品特征知識設計方法的主要特點，這種方法實際上是利用知識庫和推理機及已儲存領域知識來實現計算機輔助產品的方案設計。產品特征是機械系統方案設計的主要依據，而設計領域相關專家的知識和經驗又是對機械系統特征的規律性把握，基于產品特征知識的設計就是利用這兩個方面來進行推量和決策，從而來完成機構的型、數綜合。而知識的自動獲取、表達、集成、協調管理和使用，又是實現這一階段計算機輔助設計的必然前提。綜觀國內外設計學者針對機械系統方案設計知識的自動化獲取的研究，采用的方法主要包括：編碼法、知識的混合型表達法、利用基于知識的開發工具、設計目錄法、基于實例的方法這五種。

2.4 智能化設計方法

根據設計方法學理論，借助三維圖形軟件、智能化設計軟件和虛擬現實技術，以及多媒體工具來進行產品開發設計是智能化設計方法的主要特點。數學系統理論和系統工程理論是智能化設計方法的理論支柱，在利用這兩個理論時，充分利用產品設計技術和系統開發方法學研制出與產品設計初期相適應的多媒體開發系統軟件是智能化設計方法的基本原理。

3 結語

機械產品的系統化設計方法、結構模塊化設計方法、基于產品特征知識的設計方法、智能化設計方法是機械現代化設計的主要內容，而這四者之間又有著密切的聯系。在信息化的時代背景下，科學技術飛速發展帶來了機械產品功能與結構的深刻變革，但機械產品功能與結構的變革與機械設計的發展卻并不同步，機械產品方案的設計手段顯得力不從心，跟不上時展的需要。由于這四者之間密切的聯系，要想有效的實現機械化設計的現代化，還必須對這四種方法進行綜合運用。而計算機輔助功能在機械設計領域的運用也必然會帶來新技術、新方法、原理的大量涌現。因此，在機械現代化設計中必須將計算機功能充分運用其中，因為計算機的運用本身就是信息化、智能化的一個重要標志，計算機在機械設計中的應用也必然會在很大程度上提高設計水水平、加快設計速度。所以機械現代化設計是機械設計的必然發展趨勢。機械產品作為生產領域的重要生產工具，它的變革往往會帶來整個生產領域的變革，從而帶動經濟的發展，而機械設計已經從傳統走向了現代，這是思想變革和技術變革的有效結合，為了實現我國機械設計的現代化，必須完善創新機制，加大科研投資力度，培養機械設計人才隊伍，只有通過技術創新才能夠保證我國機械設計能夠步入世界先進行列。

參考文獻：

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IT技術在機械設計中的應用，主要表現在四個方面，即仿真與虛擬設計技術、網絡協同設計、并行設計和智能設計。其中，仿真技術以計算機和專業設備為工具，設計的模型模仿實際需要而產生，是一門多學科的綜合性技術。虛擬設計則設計者在虛擬環境中進行的設計，這種多維化人機交互信息環境，使實際產品應有的要求得以在虛擬的環境中實現。

網絡協同設計結合獨到的軟件設計理念而產生，對軟件模塊和項目管理統籌安排，從圖形的設計、校審到打印歸檔等都有機統一起來，使成本可以降低，可以更快地完成設計。并行設計更強調功能上和過程上的集成，是相對于傳統的串行設計而言的，更強調功能上和過程上的集成，力求更好的滿足客戶對產品綜合性能的要求。就智能設計方面來說，智能設計采用計算機模擬人類的思維活動，能夠較好地支持設計過程自動化，從而成為設計人員的重要輔助工具。

2數學知識在機械設計中的應用

數學知識在機械設計中的應用要把握好三個關鍵點，一是有限元法；二是優化設計；三是產品可靠性設計。有限元法又稱有限單元法，是一種高效能、常用的計算方法。從數學知識理論方面來說，是求解偏微分方程的一種有效的數值方法。優化設計則要求先建立符合實際的數學模型，將設計要求用抽象化的數學符號表現出來，如約束條件和函數，建立目標函數，并根據所建立的模型，尋求最優的設計方案。如機械設計對載荷和工藝方面的要求就可作為設計參數。另外，在應用現代技術進行機械設計時，對于產品可靠性的設計應建立在產品設計之初，以機械的載荷和強度等影響因素為基準，應用可靠性數學理論與方法，保證機械及其零部件滿足給定的可靠性指標，可以保障機械的可靠性。

3新概念在機械設計中的應用

新概念在機械設計中的應用，主要是指綠色產品設計的概念和機械創新設計的概念。具體說來，綠色產品設計是從產品的安全生命周期出發，將生態環境觀念有意識地融入到機械設計中，考慮了生命周期各個階段對環境的影響。為減小能源消耗，機械設計在應用綠色產品設計的過程中，應考慮廢棄產品如何回收、再生和利用，對產品和零部件的回收再生循環或者重新利用，才能最大限度地提高資源的循環利用率。

機械創新設計的設計過程大致可以分為三個階段，分別是直覺思維、邏輯思維和創造過程。其中，直覺思維是意識形態領域對機械產品的直觀反映，具有強烈的靈感凸顯特點。至于直覺思維是否具有實用性，則需要邏輯思維來判斷，通過邏輯推理思維進行分析，在反復實驗中確定機械產品設計方案的可行性，而對機械產品的創造過程也就是機械創新設計的過程。

4結束語

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關鍵詞：機械設計；機械制造；技術分析

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

一、現代機械產品的特點

在當前的信息時代背景下,機械產品的設計與制造正在向著智能化、自動化的方向不斷發展,因而這也就決定了現代機械產品的特點。即智能化、系統化、模塊化,并且能夠實現基于產品特點的個性化設計。所謂智能化,是指現代的機械產品在設計中常常采用先進的計算機科技技術和網絡技術,來開發具功能更完善,性能更良好的機械產品。系統化是指機械產品的設計是一個由若干設計因素組合而成的系統,具有很強的層次性,且各層之間各自獨立又相互關聯。模塊化是現代機械設計的最大特點,即將機械產品的各個功能分別劃分為不同的模塊來設計和生產,并將多種模塊組合在一起形成整個機械產品。另外,為了滿足不同領域的機械產品需求,現代機械產品還要求在設計和制造中要根據機械的功能特點和產品特征知識進行個性化設計,從而提升機械產品的整體性能。

二、機械設計的技術分析

1、機械設計的初期計劃設計分析

機械設計的初期計劃設計非常類似于計算機軟件設計的需求分析，即在設計之前，對機器的設計要求進行調查與分析。從分析的要求與研究中了解機器應該具有的功能。以此，作為機械設計的初期基礎，并規定機器在設計與制造過程中的約束條件。

2、機械設計的設計方案分析

方案的設計是機械設計的關鍵部分，方案是設計中的靈魂，決定著設計的成功與失敗。這一設計階段，需要處理的問題較多。一般認為，要處理實際與理論之間的矛盾。方案的設計不僅要符合機器自身的性能以及功能要求，更要考慮到檢驗者對于機器的開發與認識以及創新。這一階段的主要設計步驟可以簡單認為：工作原理的定義-機器的基本結構-運動方式的設計-零部件的選取與設計-工程制圖的設計-初步設計的檢查。

3、機械設計的主要技術設計分析

機械設計的技術設計，這一工序中，對于技術層面的要求最為苛刻。這一階段主要是對于設計圖紙的核對與計算。總圖與部件草圖的對比核對分析等。此外，要對每個部分的設計都進行嚴格意義上的核對，不允許出現疏漏，如果出現，則應該做好校對工作。對于待生產的產品，則可以根據產品進行定型設計。

4、機械設計的技術發展趨勢分析

4.1針對現代機械產品的機械設計

現代的機械產品對于機械設計提出了更高的要求，而對于機械設計而言，其技術層面也發生了轉變。首先，對于產品的設計要求更加傾向于智能化。智能化的特點是利用現代化的設計手段，如CAD設計軟件以及虛擬的設計技術對需要設計的產品進行模擬設計，并能夠通過多媒體等對產品的性能、結構等進行模擬演示。其次是更加系統化。系統化要求是要將產品的每個部件的有機內在聯系進行整合設計，并要求有一定的層次性，通過系統整體來完成設計任務。然后是模塊化。模塊化的設計理念較為簡單，即將具有一定實現功能的模塊進行組合，并實現

產品的方案設計。最后是產品的特性設計。依據產品的特性，利用計算機的技術對產品進行知識構建與邏輯推理，最終形成產品的方案設計。

4.2現代機械設計的未來發展與前景分析

第一，性能更加優良。現代的機械產品多要求性能的優良化。因此，在對機械產品設計的過程中，要盡量提高產品設計的性能優良性。其中，優良性能分為可靠性技術設計、動態設計、防腐設計、補償設計以及控制設計技術等。

第二，更適合市場競爭的設計技術。產品的形成最終是要投放市場，在市場要有絕對的競爭力。面對當前的市場經濟體制，要開發新原理以及新技術，給予產品以新技術與新功能。競爭優勢的技術設計包括產品的技術創新、成本的降低、仿真設計與智能設計等等。不斷的創新技術以及競爭需要，讓機械設計更加向市場競爭方向發展。

第三，節能環保的綠色設計理念。對于環境的保護，環保意識在當今社會更加深入人心，因此，對于機械設計而言，也應該以綠色設計為設計理念。對于機械設計的產品要以智能化和綠色化為基礎。不僅如此，還要以資源的利用為前提，即通過先進的機械設計技術實現資源利用的最大化。此外，實現資源的循環利用，則是更加先進的機械設計理念。

二、機械制造的先進技術

1、計算機輔助設計與制造(CAD/CAM)技術

計算機輔助設計與制造(CAD/CAM)技術是20世紀制造領域最杰出的成就之一,也是計算機在制造業中應用最成功的范例之一,它是一門多學科綜合的技術,也是當今發展最快的技術之一,目前已經形成相關產業。CAD/CAM等新技術在制造業的應用,對制造業的制造模式和市場形勢產生了巨大影響,促進了生產模式的轉變和制造業市場形勢的變化。

2、數控加工技術

為了保證產品質量、提高生產率和降低成本,要求機床不僅具有較好的通用性和靈活性,而且對加工過程中的自動化提出了更高的要求。數控加工技術就是在這種環境下發展起來的,適用于精度高,零件形狀復雜的單件和中小批量生產的高效、柔性的自動化加工技術。目前,數控技術發展迅速,應用領域已從航空航天普及到汽車、機床等制造業及其他中小批量生產的機械制造行業中。

3、精密與超精密加工技術

隨著航空航天、計算機、材料科學、激光和自動控制系統等高科技產業的迅猛發展,綜合應用當今先進的加工技術,使機械加工精度已經提高到了0.01μm的亞納米級,并向納米級發展。精密加工和超精密加工技術是現代制造技術的前沿和主要發展方向之一,它已經成為國際科技競爭中能否取得成功的關鍵技術,尤其是精密加工技術在尖端產品和現代武器制造中有舉足輕重的地位。

4、超高速切削、磨削技術

超高速加工技術是指采用超硬刀具和磨具,利用能可靠實現高速運動的高精度、高自動化和高柔性的制造設備,以提高切削速度來達到提高材料去除率、加工精度和加工質量的先進加工技術。具有切削力小、熱變形小、加工精度高和降低加工成本等優越性。

5、新一代制造裝備技術

5.1少無夾具制造技術

在常規制造系統中,產品生產所需大量夾具不僅耗費大量資金,更嚴重的是延長了產品的準備時間,形成制造過程中的“瓶頸”,這是造成柔性差、響應速度慢、生產成本高、企業競爭能力弱的主要因素之一。鑒于少無夾具制造技術所具有的重要學術意義和實用價值,國內外多個單位均在這一領域開展了研究工作。

5.2虛擬軸機床

新型并聯構型制造裝備虛擬軸機床實質上是機器人與機床的混合物,其在結構上完全不同于傳統的數控機床,具有模塊化程度高,結構簡單,速度、動態響應快,造價低等優點,克服了傳統的機床設備一些無法避免的固有缺陷。

6、微細制造與納米技術

隨著人們對許多工業產品的功能集成化和外觀小型化的需求,使零部件的尺寸日趨微小化。這些需求導致了自20世紀70年代起出現了微細加工和納米制造技術,他們促使了微型機器向系統化方向發展,并形成了有廣闊發展前景的微機電系統(MEMS)。

結束語

綜上所述，在機械制造業中，機械設計與機械制造技術之間關系密切，息息相關，共同為機械制造業的發展提供強大的動力，根據兩者的性質作用來說，機械設計水平的高低影響著機械制造技術的水平，而機械設計又要以機械制造技術為基礎，這樣才能為提高機械產品的性能提供基礎，保障機械制造的質量。機械設計與制造技術在一定程度上決定了制造業的發展前景，能夠有效創造財富、促進科技進步。在當今市場發展的形式與科學技術發展水平的情況來看，我國的機械設計與機械制造技術很很廣闊的發展前景，因此，在機械設計工程中，機械設計要以機械制造技術為基礎，保障機械制造的質量，設計出高水平的機械產品。

參考文獻

[1]汪雷.機械設計與機械制造技術分析[J].企業技術開發,2013,Z3:7-8.

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1現代機械設計

1.1主要特點

（1）傳統的機械設計中，通常需要設計人員根據以往的設計經驗和對機械的主觀判斷進行設計，這對設計人員的設計水平要求更高。當今社會，很多先進的技術廣泛的運用到各個領域當中，現代機械的設計人員能更快、更好的完成機械的設計，舊時代的設計模式已經不能滿足現代機械設計人員的需求。所以，在現代機械設計過程中，為了能減少工作誤差，提高工作效率，設計人員應運用新的設計技術。（2）傳統的設計過程中，都是依據總目標完成設計。在不同的流程上所采用的設計方案也不同，只有完成上一個流程的方案才能展開下一步的工作，導致對完成產品的效率低下，浪費了很多時間。在現代機械設計中，制定方案的同時就避免了時間的過度浪費，直接將設計數據和方案導入計算機中，然后打印出立體圖形，針對數據進行修改，確立最后的設計方案，使機械設計更具科學性和準確性[1]。

1.2機械設計的原則

在制定設計方案時，就要對產品的性能進行確定，采用最好的設計方式，縮短設計時間。將使用價值最低的機械部件找出進行分析，找出和整體設計中存在的問題，盡量減少改動來解決問題，降低對時間和材料的損耗。機械設計過程中，需要不斷的去聯想，對相同的事物進行研究和總結，判斷聯想得出的結構和設計方案的結果是否有關聯性，如果有關聯性，那么在機械產品的設計中，加入創新思維是很重要的。

2機械設計的發展

2.1傳統機械設計

在機械設計初期，經濟發展緩慢，沒有創新能力，過度的依附以往的經驗，設計人員的水平低下和設計設備不完善，無法擺脫傳統機械設計的束縛。導致我國在機械設計的發展比較遲緩，經濟效益有限。通過工作人員用各種方法了解客戶對產品的要求，對市場情況進行初步的了解，分析產品在投入市場時會遇到的各種問題并找出解決措施[2]。

2.2現代機械設計

現代機械設計是最能體現人的能動性和創新性的活動。隨著社會的進步和工業技術的提升，對人的技術能力水平的重視程度也加大，顯現出人的價值性和創造性。在現代機械設計中，技術人員作為主力軍，需要通過科技成果來不斷的開發創新思維和潛能，并且運用到機械設計中去，加快機械設計的工作進度，減少對材料的使用。減輕機械工程設計工作的枯燥，激發設計人員的工作熱情，更易于制定完整的設計方案，研制出性能更大的產品，使產品具備安全性和可行性，降低生產成本。通過創新思維，推動機械設計朝智能化和自動化發展[3]。

3在機械設計中創新思維的體現

創新是社會發展的源泉和動力，目的在于激發人們的思維創造性和活躍性。要具備敢于創新和研究的精神才能實現對機械設計的創新，制定完整的設計方案，不斷的對方案進行充實，突破傳統模式的束縛，尋求新的設計理念和設計方式。

3.1外觀造型在機械產品的體現

在機械產品設計過程中，不僅要考慮性能，還要注重美觀。應用美學基本原理對產品的裝飾、外形設計和色彩搭配進行研究并使用到產品中去，符合藝術造型的審美規律。在機械產品的外觀設計上，不僅要達到功能的標準要求，還要把創新思維融入到選材過程中，考慮外形設計的實用性和可行性，利用工藝手段和材料來展現外觀的材質美、色彩美、形體美和線型美，通過視覺效果的呈現給予人美的享受。發揮機械產品設計人員的創新思維和創造能力，優化機械產品的外觀設計。

3.2動力能源設計在機械產品的體現

隨著工業的發展，新型的能源技術、制造技術和材料加工技術日益凸顯。在進行產品動力系統設計時，機械設計師對產品的動力能源選擇性更強，可以采用太陽能、電能、石油和天然氣，比較節能環保。設計者要發揮自主創新能力，找尋新的方式方法，對產品系統的設計方案進行改進，把新型的能源加入到機械產品中，作為動力能源來使用。除此之外，還可以根據用戶的需求，設計出更節能環保的產品[4]。比如，在我國的公共交通工具中，使用更廣的是電動公車，通過電能來保證汽車的安全行駛。新型的電動公車和燃油公車對比，在排放污染氣體方面對環境的保護更有利。新型的電動公車在電能產生過程中仍然會排放氣體，但對空氣并不會造成污染，控制了氣體的排放量。在經濟發達的城市，使用電動公車能減少污染氣體的排放，還能提高電能的使用效率，順應了國家節能減排的措施，提升了經濟效益[5]。因此，應該廣泛地推廣電動公車（如圖1）的使用。

3.3運動方案在機械產品的體現

根據用戶對產品性能的需求，設計人員開展機械產品的運動方案設計，尋找最佳方法去解決問題，為機械設計系統奠定了基礎。在進行整個運動方案設計時，主要從系統的執行機構、原動機和傳動機構整個框架來進行設計，是一種對運動性能要求極高的機構運動。運動方案的設計對產品的后期維護、性能、結構、成本和工藝都有影響。運動方案的設計是整個機械設計的重要部分，設計人員通過創新思維設計并調整最佳的運動方案。例如在汽車的運動方案中，大多采用了逆反和移植的創新思維。傳統的設計方案中，會出現動力效率低、制造成本高、汽車空間狹窄、牽引力不足等問題。在現代機械設計能力提高的背景下，汽車廠商通過發動機前置的方式把汽車前輪的傳動機構和發動機的輸出軸線連接（見圖2），這樣可以簡化汽車的驅動機構，減少對部件的使用，降低生產制造成本；提升了汽車的加速性能，減少了油量的損耗，縮短了剎車的距離；加大的汽車的車內空間，提高了汽車的舒適程度。

3.4結構設計在機械產品的體現

機械產品的結構設計包括了產品的總體結構、外形的設計以及對各個部分的合理配置。不同的用戶對機械產品的功能都有不同的需求，要根據不同的結構形態去設計方案并且設計出新型的產品。目前來說，人們對機械產品的結構設計和功能的要求更高，需要設計者在有限的空間里加入更多的功能，滿足人們的需求。比如在辦公室里，各種掃描儀器、打印機和復印機占據了很多空間，影響了辦公的環境和員工的工作效率。人們迫切的需要集齊了多種功能的工作設備。一些機械制造企業在了解到人們的需求之后，開始研究、設計功能一體化的辦公設備，其能夠有效的改善辦公室環境。

4結語

創新推動了人類文明進步，推動了社會經濟的發展。機械設計是整個機械工程體系中最重要的一部分，決定了機械產品的性能。在產品設計過程中，不論是變型設計還是繼承設計都離不開創新思維的運用。在創新思維的推動下，我國的機械設計工程朝著算法化，程序化的方向發展。提高創新思維能力對機械設計工程的穩定發展有著重要的作用。

作者:丁舒園 單位:安徽東風機電科技股份有限公司

參考文獻:

[1]關博文.淺議現代機械設計理念和技術展望[J].現代制造技術與裝備，2016（01）.

[2]陳華金，劉宏.現代機械設計方法及研究[J].科技經濟市場，2016（02）.

[3]易漢江，劉宏.現代機械設計的創新方法探究[J].科技經濟市場，2016（03）.

篇6

關鍵詞:機械設計;機械制造;理念創新

在經濟快速發展的同時，我國的工業化進程也隨之不斷變化，工業生產在需求方面也具有不斷擴大的迅猛勢頭，作為工業生產基礎性方式的機械工具，其存在的特殊性、基礎性作用是無可取代的，對于目前機械制造行業的飛速發展，也更加體現出一個國家的技術實力和綜合國力。在市場經濟的快速發展的前提下，科學技術也在日新月異和大踏步的現代化建設，這些都使得工業機械在市場方面的需求不斷加大，就目前的情況而言，機械制造行業的發展前途一片光明，前景向好。這就更加凸顯出機械設計重要性，機械設計作為機械制造的第一個環節，有著非常重要的意義。根據使用要求，進行科學的機械設計，不但能使機械產品的性能得到非常有力的提高，同時還會使其質量得到進一步的保障。因此作為機械制造的關鍵性因素的機械設計，對于機械制造業的未來發展具有相當的重要意義，但是現代化的一些先進的機械設計理念相駁于傳統的機械設計。文章就以上所訴問題進行闡述。

一、探究現代的機械設計

1．對于現代機械設計理念方法與傳統的方式方法進行分析

過去的機械設計，在通常情況下都是在特定的任務與目標下進行方案的確定，也有的事先對于樣機進行制造，以后再對于樣機進行相關的考核預評價，依照評價和考核結果，對于其進行相關的改進處理，如此反反復復，不斷地進行樣機的測試與修復改進，最終才能實現與既定的目標相符合，直至效果良好。具體來說，往往首先需要進行相關的市場調查，通過相關的調查而后總結分析，進行相關優化方案的制定，讓后在進行二次、三次修改，才能夠繪制出具體圖樣。這種傳統的機械設計存在很多弊端，由于設計理念的陳舊老套的方法和落后的基礎設備條件都會對其造成一定的影響，沒有實際參考，都是基于一種既定的靜止化的假設來設計，這對于精確度而言，沒有科學高效、準確的合理性作指導，只是憑自己的感覺、靈感，可想其精確度必定不會很高。就現代機械設計而言，他不同于傳統的機械設計，又有廣義和狹義上的區分，廣義上的機械設計是針對于實體化的機械設計過程而言，而狹義的機械設計則是非實體的圖樣設計過程。現代化的工業設計具有多方面的優勢特征。

2．對于現代機械設計的理念分析

現代化的機械設計理念，其設計過程是在(科學的、理性的)基本原則下展開的，通常認為其主要包括(物理關系、邏輯關系、結構關系)的確定，最終確定在總體層面上的設計。現代機械設計理念是通過數字模型對于(信息技術、計算機輔助技術、智能技術、機械工程技術)等多方面相結合的優化方法，集多種學科相結合，知識匯集形成的一種全新的設計理念，依照形象思維，并且使多種思維方式有效結合，綜合分析，進行合理的邏輯思維推理，而后進行判斷總結，進而進行相關決策，促使設計創意的產生，再者還要經歷一個特定的精密數據分析過程，不斷操作，循環往復，最后確定方案的設計。在設計過程中，一定要對設計任務進行全方位的考慮，全面的進行相關資料與數據的收集，保持清醒的目標設計，從而實現新方案和新結構設計完成，與此同時要與客戶進行必要的討論，使各專業知識的通力配合，達到科學的設計方案。一定要有嚴謹的工作態度，對設計圖進行科學的論證分析，尋找方案中存在的不足之處，而后對其進行修改，直至完美無缺。還有就是把機械設計的整個過程貫穿于機械制造的全過程之中，這是現代化機械設計理念的一個具體體現，在機械制造的全過程中進行相應的動態調整。現代機械設計的理念承襲創新精神的前提下，科學的邏輯思維，利用先進的科學技術為基礎，采用正確的方法進行設計，還要集(經濟性、穩定性、精確性、智能性)于一體，充分利用國內外的相關報道理論，融入(人性化、性能高、能耗小、經濟環保)等設計理念，達到機械設計理念的發展與創新。

二、現代機械設計相關技術

1．節能環保設計。節能環保是在追求效益的同時，把對于環境的影響降到最低。(1)節能。節能就是對于產品而言必須在(結構布局上、加工工藝上、使用性、材料選擇)等方面達到節能目標，最大化的能源利用。(2)環保。在質量合格的前提下，考慮其是否可回收再利用，綠色無污染。(3)材料設計。必須達到相當的利用率。(4)人性化設計技術。

2．優越性能設計技術。(1)實驗技術和可靠性的設計，很好的保證其性能。(2)防斷裂。(3)系統動態設計，有效保證設計產品的正常運行。(4)防腐蝕設計技術。一定要對于材料進行選擇，通過(防腐蝕與強度設計)的有效結合，確保設計出的相關機械產品，不被腐蝕。3．創立社會市場中具有競爭優勢的設計技術。這種技術是為了達到在目前社會市場的激烈競爭的前提下，具備一定的優勢特點，提高市場競爭力。(1)革新技術。一定要保持設計產品的質量與功能要求的前提下，進行不斷創新，適應市場需求，并且有很好的客戶滿意度。(2)低成本設計。這就是說基最大的可能，有效的減小設計時間，縮小成本，但必須具備市場競爭力。(3)智能設計。

三、結語

在目前科學技術飛速發展的今天，只有將多領域的相關知識進行充分有效的相互融合，不斷發展自己的綜合能力，全面掌握相關知識，有效靈活的運用現代設計技術，在質量上下功夫，只有這樣才有可能在現代競爭激勵的市場環境下找到突破口，滿足市場發展的需要，進而使現代機械設計得到很好的持續發展。

作者:顧午妙 單位:航空電子(無錫) 有限公司

參考文獻::

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［2］胡曉波，張煥．現代設計技術的發展現狀與趨勢［J］．機械研究與應用，2011(04):158－159．

［3］胡玲鳳．現代設計技術在機械設計中的應用分析［J］．農機化研究，2013(06):145－148．

篇7

【關鍵詞】現代機械；設計；制造工藝

按照產品使用要求，機械設計的結構、形式、工作原理等，展開合理分析和科學計算，并通過機械設計方法，實現產品設計的具體運用。在傳統機械設計中，主要依靠設計人員手工計算、手工繪圖和檢索資料，產品設計的周期較長，且無法保證設計質量。近些年來，隨著科學技術迅猛發展，機械產品不斷更新，傳統機械設計方法無法適應新時展，因此催生了現代機械設計工藝。不斷改變了傳統設計方法，對設計理論、設計方法不斷改進，使產品設計周期明顯縮短，產品質量明顯提高。筆者根據自身多年的機械設計經驗，主要分析現代機械設計的制造工藝。

1.現代機械設計方法的優點分析

1.1通過現代化機械設計，可提升產品質量、工作效率

針對現代化機械設計，可實現生產、作業的現代化處理，通過機械設計的優質產品，可靈敏、精確控制作業流程，準確把握生產控制，利用機械操作系統，確保機械制造程序現代化設計，保證產品設計達到規定操作。采取現代化設計，可實現操作系統全程數據化控制，無主觀因素影響，確保操作流程科學、有序運行，通過精確規定動作，提升產品質量、工作效率。

1.2通過現代化機械設計，可改善勞動條件

現代化發展的機械設計，屬于技術密集型、知識密集型的集合技術，通過現代化機械設計，降低作業人員勞動負擔，使作業人員擺脫繁重手工作業。隨著機械現代化產品的逐漸推廣應用，使機械行業生產環境得以有效改善，有利于提高行業勞動條件，實現機械制造的現代化辦公，進而使機械制造勞動條件得以有效改善。

1.3通過現代化機械設計，提高機械設備可靠性、安全性

對于機械設計所包含的現代化功能，包含了問題診斷、警報處理、系統保護、系統監視等現代化、對于機械生產，若遭遇電壓短路，或超負荷運載問題，利用現代化系統，可采取控制保護措施，實現系統現代運行，可降低人身事故發生率，對設備起著良好保護作用，使設備損壞率明顯下降。對于機械設計、現代化發展，電子元件是其主要部件，可有效降低元件磨碎率，提高機械現代化產品可靠性、安全性，進而使設備故障率明顯降低，延長機械設備的使用壽命。

2.現代化機械設計的主要工藝

2.1智能化設計方法

對于機械設計而言，實現現代化控制技術，就是為提高生產作業、機械制造的智能化。立足現代化機械設計角度，智能化是立足動力學、社會學與心理學理論角度，結合人工智能技術與計算機技術學科等，將其納入機械設計學科。通過交叉學科建設，有效吸取機械設計智能化發展新方法與新思維。利用人工智能模擬技術，就是使機器行為與人腦推理、邏輯、決策等思維能力類似，智能化機械設計是機械制造領域的重要設計工藝。

2.2機電一體化設計方法

按照現代學科發展模式，使傳統單一學科模式被打破，逐漸往學科融合方向不斷發展。對于現代機械設計而言，也必須轉變傳統設計思維，創新機械設計思路，趨向學科融合發展。立足學科建設角度，在未來發展中，機電一體化是機械設計的重要發展方向。機電一體化，是通過機械、微電子、電子信息、傳感器、電子工程等技術，相互結合而產生，從這些技術理論中，吸取機械設計所需理論、技術，在機械設計、現代化發展中，不斷綜合運用，使機械產品往機電一體化方向不斷發展，機電一體化設計，極大推動機械制造行業的積極、健康發展。可以說，機電一體化設計，是機械設計的關鍵工藝。

2.3網絡化設計方法

近些年來，隨著互聯網技術興起和日益發展，使人民生產、生活發生巨大改變。隨著互聯網快速發展，加速了全球經濟一體化。對于機械設計而言，其產品換代、理論更新，均離不開互聯網發展。提高機械設計、現代化發展，必須緊密聯系互聯網，利用互聯網監控技術、遠程控制技術，實現實時操作、動態化控制，利用計算機安全、云計算數據、局域網等互聯網技術，為機械設計、現代化發展創造良好網絡運行環境。總之，隨著互聯網不斷發展，機械設計產品和互聯網聯系日益緊密。

2.4模塊化設計方法

針對機械設計產品研發，現代化屬于系統性、復雜性的工程，所涉及產品規格、種類繁雜。現階段，對于機械設計現代化研發，若想實現產品接口生產標準化，還存在一定難度。所以，通過模塊化處理技術，目的就是為簡化設計流程。系統模塊化，就是復雜、龐大的設計系統進行分解，建立良好管理模塊。利用標準單元模式，實現產品的快速研發，使產品生產規模日益擴大，進而分解模塊，簡化處理機械產品。

2.5綠色化設計方法

由工業革命開始，全球進入工業化社會，影響著人們的生產、生活，有效提升了人們物質、文化生活。然而，隨著粗放型經濟不斷發展，人們生態環境遭到嚴重破壞，環境污染與資源浪費問題日益突出。因此，工業改革是社會發展的必然趨勢，發展綠色工業，保護生態環境，降低資源浪費率，要求機械設計必須提倡綠色、環保，設計出環保型、節能型的現代化產品，是機械制造發展不可小視的問題。

3.結束語

綜上所述，現代機械設計工藝，主要是完善、補充傳統機械設計工藝，主動性較強，且設計周期較短，可明顯降低設計耗費。通過現代機械設計方法，不管是產品設計、產品制造，或報廢回收方面，比傳統機械設計工藝明顯要好。對于現代機械設計工藝，是諸多學科知識、領域的完美融合，并實際運用于產品設計中，不僅是單獨個人設計，還是一個設計團隊的設計，在設計設計中，運用現代機械設計方法，確保每個設計人員做到相互了解，運用模塊化、網絡化、智能化等設計工藝，通過設計工藝的有機融合，方可設計出完美、優質的機械產品。 [科]

【參考文獻】

[1]王秀鳳.現代機械設計制造工藝綜述[J].科技與企業，2014，（2）：217-217.

篇8

【關鍵詞】現代機械設計制造工藝；發展現狀；特點；創新

1、我國機械工業的發展現狀分析

隨著改革開放步伐的加快，為了適應國內外市場和國民經濟發展的需要，我國的機械工業充分借鑒國外的先進技術經驗，利用國內的技術資源，有計劃地對企業的技術進行了改造。歷經30多年的不懈努力，我國機械工業的生產技術水平、工藝水平和產品質量都得到了顯著提高，有力地推動了本土經濟的發展、國內市場的繁榮、進出口貿易的發展。據有關統計顯示，目前在全球所有銷售或使用的工業產品中，小到玩具、服裝，大到電器、飛機和輪船，都會出現中國制造的標志，這充分顯示了迅猛發展的中國機械工業在世界的地位，因為如果沒有高度發展的機械工業，上述各類消費產品就沒有生產它們的最基本的工具。

但是，我國的機械工業也還存在一定的問題，主要表現在：一是機械工業結構不合理。在產品結構方面，生產的中低端產品大大超出市場需求，而生產的高端產品卻遠遠不能滿足市場需求；在機械工業結構分布方面，主要集中在東部和南部地區，而中西部地區則發展落后；在人力資源方面，具有豐富的一般性的制造加工人力資源，而嚴重缺乏創新型的高科技人才和杰出的企業家；在組織結構方面，主要表現為競爭力弱，缺少具有鮮明特色的企業；在形態結構方面，多為傳統的制造加工業，而現代制造服務業嚴重不足。二是機械工業的自主創新能力不強。雖然在世界范圍內，中國是機械工業大國，但是其高端裝備仍然要依靠進口。究其原因，根本在于我國機械工業不具備較強的自主創新能力，產品升級得不到有力的支撐。再加上政府和企業往往把目光盯在眼前的經濟效益上，長遠發展眼光不足；強調工業生產的重要性，卻不注重科學研究；先進技術依賴引進，但是不重視消化吸收。

2、現代機械設計制造的特點分析

機械設計的制造的發展是與各種學科的發展分不開的。不僅是機械專業，還要應用到哲學、心理學、思維和智能科學的研究成果，現代應用數學和化學、物理學等的研究成果，機械電子學、控制理論與技術、檢測技術和自動化領域的研究成果。尤其是當代廣泛應用電子計算機，以及現代信息科學的飛速發展，促進了現代設計技術的理論方法體系的形成與發展。因此，相比于傳統的機械設計制造，現代機械設計制造具有以下特點。

2.1傳統的機械設計制造過于注重人的感性經驗和主觀態度，對人員的技藝和判斷能力具有較高的要求。但是，由于計算機的廣泛應用，從而能夠制定出更多更快速的方法。現代傳統的機械設計更加注重的是新的方法和經驗。

2.2傳統機械設計制造比較單純地側重于機械自身所要求達到的能力；而現代機械設計制造，更加講究各個要素的配合。具體說就是：機械設計制造理念與所處的環境和人的需求相適應，充分考慮到人的生物性和感官等因素，并且周密考慮機械生命循環的整個過程，充分計算好從設計、加工到使用、修理、報廢等與人和環境的聯系，從而促進了可持續發展的實現，平衡了生產與環境之間的關系。

2.3傳統機械的設計制造更加注重力學的作用，在設計制造的過程中，強調把握力學能力，而現代設計制造發展了這類效果，具有了更寬闊的設計的領域、更廣的范圍、更多樣的手段。

2.4在傳統的機械設計制造流程方面，在總的目標下，設計方案形成很多的層次，每一遍的方案經修改后進入下一輪，因此要消耗很多的時間和能源才可能完成一個設計，而選擇的所謂的最好方案，也可能因為沒有直觀的感受而帶有主觀性。現代機械設計對于重復浪費的現象有了很好的避免措施，在計算機內直接輸入數字和方案，從而得出立體圖，設計人員通過內部數字的調整，就可以得到最佳的設計方案。

3、現代機械設計制造的創新

機械創新制造設計主要是指，設計者充分發揮創造性思維，對現有的科學技術成果加以利用，設計制造出新穎、實用、具有創造性的機械裝置。機械創新設計制造技術與機械系統、優化、可靠性、計算機輔助、有限元等設計一起，構成現代設計方法學庫，鄰近學科的有利的設計思想和方法，有待于進一步的開發。隨著人工智能、專家系統、認識和思維科學、人腦研究的發展，人們益受重視機械的創新設計制造。原因有二：一是專家系統、人工智能、認識和思維科學、設計方法學等提供了一定的理論基礎；二是研究和發展創新設計，有利于對于人類的創造思維機理進行解釋，又能夠推動一系列科學的發展。

創新設計制造的內容主要包括兩個方面：一是在生產生活中對現有機械產品的性能（技術性、可靠性、適用性以及經濟性）進行改善；二是為了滿足新的生產生活的需要，設計制造出新的產品。創新設計制造的核心內容就是，對于機械產品創新發明的機理、模式和方法進行探索，程式化、定量化地看待機械產品的創新設計制造過程。

受地域廣、人口等因素的影響，一直以來我國的機械工業保持著快速發展的良好態勢，但這難以掩蓋其發展方式過于粗放的問題。導致這一問題存在的主要原因是，對機械工業的發展政府的宏觀調控不足，致使重復建設同類型的機械產業，且區域發展不平衡，核心競爭和經濟效益都比較低下。因此，必須要改革機械工業發展模式， 優先考慮機械工業質量的提高，堅持以集約型增長方式取代變粗放型增長方式。

改革開放以來，為了推動國民經濟的快速發展，在很多的時候，我國的機械工業走的是世界采購、國內組裝的發展道路，不但本土技術嚴重缺乏，而且嚴重制約著發展的規模和產品的效益，更是制約國內機械工業發展的最大瓶頸。鑒于此，在“十二五”期間，機械工業應抓住國家政策的扶持和引導的有利契機，加強開發基礎技術、工藝和產品，打破傳統的發展模式，促進主機與零部件行業相互配合和推進，實現二者的同步發展。

篇9

【關鍵詞】現代機械設計；創新；計算機輔助設計

0.前言

總所周知，機械實際上就是一個比較大型的硬件設備，設計人員在對其進行設計時，不但要了解一定的專業設計知識，還必須要求其具備極大的耐心與細心。傳統機械設計只需達到上述中的幾點要求。但是隨著社會的不斷發展、經濟的不斷進步，科學水平得到了極大的改進，人們對機械有了更高的要求，這就要求新時期的機械設計人員必須具備革新思想與創新思維。第三次工業革命時期，機械行業發生了極大的改變，同時機械設計的要求也隨之增高。在機械設計中加入創新是一種必然的趨勢，創新的設計思維能夠有效的促進機械行業的快速發展。機械設計隨著時代的改變而變化，當前，我國的機械設計應該走與創新的發展道路，緊隨時代的腳步不斷進步。

1.現代機械設計方式的基本特征

1.1和傳統機械設計方式相比較

傳統機械設計的過程主要包括幾個方面，具體分為市場需求調查，歸納問題概念，對問題進行綜述，進行分析并優化設計方案，修改評價，繪制圖紙與編寫文件。傳統的機械設計方式存在極大的局限，例如分析時采用的是經驗類比的方法，設計能力較差；產品的指標與參數不夠準確，是采取試湊的方式得到的；將靜態的假使作為設計的基礎，該形式無法滿足動態設計的需要；機械產品設計成功的概率不高，且費用投入大；產品信息反饋的時間比較長。

在對傳統的機械設計方式進行發展與繼承之后，得到目前的現代化的機械設計。現代的機械設計引入了系統科學，這在很大程度上提升了設計技術的水平，使其顯得更加的理性。從本質上講，現代機械設計就是一門基礎性的科學，多種學科知識交叉其中，例如機械設計、控制技術以及信息技術等，利用系統工程將其進行結合，從而達到機械系統最優化的最終目標，具有較強的綜合性。從系統角度來看，可以將現代機械看做是一個三維系統，主要由方法維、時間維以及邏輯維等三維構成。其中方法維指的是機械在設計過程中所運用的工作方法以及工作思維。時間維按照時間順序，將機械設計的整個流程表現出現，具體的流程有：機械產品的規劃、產品方案設計、產品技術設計以及產品加工設計等。邏輯維就是處理問題的邏輯程序，也就是分析、綜合、評估以及決策。設計人員在通過現代化的設計理論、工具以及手段等，是設計出的機械功能更加強大、質量更加優質。

1.2現代機械設計方式的類別

從多角度分析，可以將現代機械設計分成四個類別，具體有：

（1）涵蓋范疇方面對現代機械設計方式分類，一類是狹義設計，即完成圖紙；廣義設計，即完成實體化產品的整個過程。

（2）中義設計，機械設計的內容只是界定在狹義設計與廣義設計間。當前使用比較廣泛的方法有動態設計、最優化方式以及數值仿真等等[1]。

（3）從成熟度方面分類：一類為內容正在發展類別，例如智能設計、虛擬設計、創新設計以及并行設計等；應用正在發展類別，例如機電一體化、優化設計以及計算機輔助設計等等。

（4）從工程角度分類：具體包括現代材料設計、現代模具設計等等。

2.系統化機械設計方式

原有的機械設計方式十分關注機械產品預期功能的實現，而現代的機械設計方式已經打破這種觀念，機械設計開始向智能化、信息化、系統化以及柔性化的道路前進。從系統角度來看，現代機械設計以及控制技術將機械產品的制造工藝、使用功能以及性能等都提升到一定的高度，并且將原有機械產品結構進行了改進，從而有效促進了經濟的發展。因此在機械工業的發展過程中，機械產品必將朝系統化方向發展。機械設計的系統化以及控制技術是一項改進傳統機械的有效手段。

隨著科學技術水平的不斷進步，人們對機械產品的功能要求越來越高，技術工藝越來越復雜，使用期限越來越短，人們更新換代的速度越來越快，家用電器在使用幾年之后就會更換。但是家電產品設計方案的設計方法上，則無法更上時展的步伐，不能滿足人們對產品的需要。當前，計算機輔助產品的繪圖設計、設計計算、生產規劃以及加工制造等方面，已經獲得較為廣泛的分析與研究，并且獲得了一定的成果，但是機械產品開發的初期方案，利用計算機輔助設計則難以達到其設計的要求。

系統化機械設計方式就是產品的設計從抽象分解到具體，依層次進行，將每一層所要達成的方法與目標都加以制定，使其能從淺到深從抽象到具體相連，從而實現機械設計的系統化。系統化機械設計的基本特征有：它是把設計當作由多個設計要素所構成的系統，其中的設計要素是獨立存在的，要素之間又是相連，富有一定的層次性，將全部設計要素組成之后，那么就能達成系統設計所要實現的目標[2]。

在進行系統化機械設計時，為了達到產品設計的科學性與合理性，一般會將一個機械系統分成幾個子系統，其中子系統較為簡單，且相互聯系，這樣就能設計變得更加簡便。可以依據實際的需要，在對分解后的子系統進行再次分解，從而使設計與分析工作更加的簡單。

3.計算機輔助機械設計方式

計算機輔助設計技術作為電子信息技術中的一個關鍵內容。在機械設計中加入該技術，能充分將計算機強大的功能運用到產品設計中，例如繪圖功能、計算功能，從而有效提升機械產品開發的精確度以及速度，并進一步發展設計人員的能力與技能。計算機輔助設計方式將計算機的速度快、精確度高、有識別判斷、繪圖以及圖像顯示等功能與人類的創造、智慧等有機結合，進而在最大限度上降低設計人員的勞動強度，縮短設計時間，提升設計質量水平。

計算機輔助機械設計的方法有四個步驟，具體為：第一步，構建數學模型：通常情況下，機械的零部件都擁有現成的數學模型，對于沒有現成模型的，首先就必須構建一個準確的模型。第二步，對程序框圖進行設計：程序框圖的設計一般是依據人工計算的步驟完成的。第三步，通過高級語言對程序進行編制：按照程序框圖進行編制。第四步，對程序進行調試：在編制好程序之后，首先對源程序進行認真檢查，之后輸到計算機中，開始進行試算，然后再試算程序適用范圍的轉折點以及界限等，注意所計算出來的結果必須和人工結果相一致[1]。

4.結束語

和傳統的機械設計方法比較，現代機械設計發展了極大的改變，它將吸取各家所長，并將其整合運用與優化。現代的機械設計方式的基礎就在于設計方法學，它充分發揮計算機的優勢，縮短設計的時間，且有效提升機械設計的質量，節約機械開發研究的費用，確保一次性成功完成機械設計，從而加強機械產品的市場競爭力。當前現代機械設計開始朝智能化、系統化、綠色化以及定量化方向發展。伴隨系統控制技術、計算機技術以及檢測技術的不斷發展，現代機械設計也將隨之發展變化，將來所設計出的產品功能會更加的強大。

【參考文獻】

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[2]胡笛川.機械優化設計[J].內蒙古科技與經濟，2009（05）.

篇10

關鍵詞：機械設計；CAD技術 

1 CAD技術的發展 

 

CAD(Computer Aided Design)是計算機輔助設計的英文縮寫，是利用計算機強大的圖形處理能力和數值計算能力，輔助工程技術人員進行工程或產品的設計與分析，達到理想的目的，并取得創新成果的一種技術。自1950年計算機輔助設計（CAD）技術誕生以來，已廣泛地應用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領域，產品的設計效率飛速地提高。現已將計算機輔助制造技術（Com-puter Aided Manufacturing，CAM）和產品數據管理技術（Product Data Management，PDM）及計算機集成制造系統（Computer Itegrated manufacturing system，CIMS）集于一體。 

產品設計是決定產品命運的研究，也是最重要的環節，產品的設計工作決定著產品75%的成本。目前，CAD系統已由最初的僅具數值計算和圖形處理功能的CAD系統發展成為結合人工智能技術的智能CAD系統（ICAD）(Intelligent CAD)。21世紀，ICAD技術將具備新的特征和發展方向，以提高新時代制造業對市場變化和小批量、多品種要求的迅速響應能力。 

以智能CAD（ICAD）為代表的現代設計技術、智能活動是由設計專家系統完成。這種系統能夠模擬某一領域內專家設計的過程，采用單一知識領域的符號推理技術，解決單一領域內的特定問題。該系統把人工智能技術和優化、有限元、計算機繪圖等技術結合起來，盡可能多地使計算機參與方案決策、性能分析等常規設計過程，借助計算機的支持，設計效率有了大大地提高。 

 

2 三維CAD技術在機械設計中的優點 

 

通過實際應用三維CAD系統軟件,筆者體會到三維CAD系統軟件比二維CAD在機械設計過程中具有更大的優勢,具體表現在以下幾點: 

2.1 零件設計更加方便 

使用三維CAD系統,可以裝配環境中設計新零件,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設計新零件,既方便又快捷,避免了單獨設計零件導致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過程通過動畫演示出來,使人一目了然。 

2.2 裝配零件更加直觀 

在裝配過程中,資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關系,若裝配不正確即予以顯示,另外,零件還可以隱藏,在隱藏了外部零件的時候,可清楚地看到內部的裝配結構。整個機器裝配模型完成后還能進行運動演示,對于有一定運動行程要求的,可檢驗行程是否達到要求,及時對設計進行更改,避免了產品生產后才發現需要修改甚至報廢。 

2.3 縮短了機械設計周期 

采用三維CAD技術,機械設計時間縮短了近1/3,大幅度地提高了設計和生產效率。在用三維CAD系統進行新機械的開發設計時,只需對其中部分零部件進行重新設計和制造,而大部分零部件的設計都將繼承以往的信息,使機械設計的效率提高了3~5倍。同時,三維CAD系統具有高度變型設計能力,能夠通過快速重構,得到一種全新的機械產品。 

2.4 提高機械產品的技術含量和質量 

由于機械產品與信息技術相融合,同時采用CAD CIMS組織生產,機械產品設計有了新發展。三維CAD技術采用先進的設計方法,如優化、有限元受力分析、產品的虛擬設計、運動方針和優化設計等,保證了產品的設計質量。同時,大型企業數控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM進行機械零件加工,一致性很好,保證了產品的質量。 

 

3 CAD技術在機械設計中的應用 

 

3.1 零件與裝配圖的實體生成 

3.1.1 零件的實體建模。CAD的三維建模方法有三種,即線框模型、表面模型和實體模型。在許多具有實體建模功能的CAD軟件中,都有一些基本體系。如在AutoCAD的三維實體造型模塊中,系統提供了六種基本體系,即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環狀體和楔形體。對簡單的零件,可通過對其進行結構分析,將其分解成若干基本體,對基本體進行三維實體造型,之后再對其進行交、并、差等布爾運算,便可得出零件的三維實體模型。 

對于有些復雜的零件,往往難以分解成若干個基本體,使組合或分解后產生的基本體過多,導致成型困難。所以,僅有基本體系還不能完全滿足機器零件三維實體造型的要求。為此,可在二維幾何元素構造中先定義零件的截面輪廓,然后在三維實體造型中通過拉伸或旋轉得到新的“基本體”,進而通過交、并、差等得到所需要零件的三維實體造型。 

3.1.2 實體裝配圖的生成。在零件實體構造完成后,利用機器運動分析過程中的資料,在運動的某一位置,按各零件所在的坐標進行“裝配”,這一過程可用CAD軟件的三維編輯功能實現。

3.2 模具CAD/CAM的集成制造 

隨著科學技術的不斷發展,制造行業的生產技術不斷提高,從普通機床到數控機床和加工中心,從人工設計和制圖到CAD/CAM/CAE,制造業正向數字化和計算機化方向發展。同時,模具CAD/CAM技術、模具激光快速成型技術(RPM)等,幾乎覆蓋了整個現代制造技術。 

一個完整的CAD/CAM軟件系統是由多個功能模塊組成的。如三維繪圖、圖形編輯、曲面造型、仿真模擬、數控加工、有限元分析、動態顯示等。這些模塊應以工程數據庫為基礎,進行統一管理,而實體造型是工程數據的主要來源之一。

3.3 機械CAE軟件的應用 

機械CAE系統的主要功能是:工程數值分析、結構優化設計、強度設計評價與壽命預估、動力學/運動學仿真等。CAD技術在解決造型問題后,才能由CAE解決設計的合理性、強度、剛度、壽命、材料、結構合理性、運動特性、干涉、碰撞問題和動態特性等。 

 

4 CAD前沿技術與發展趨勢