机械创新设计在军用电子设备结构设计中的应用

司超

摘 要：现代高技术战争对军用电子设备结构提出了更多、更高的要求，机械创新设计能满足其要求。文章阐述了机械创新设计的概念、内容、特点、目标，分析了军用电子设备结构创新设计的方法摘求和过程，给出了设计实例。

关键词：军用电子设备；机械创新设计；结构设计

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）30-0046-02

1 概 述

现代战争是电子战技术，对军用电子设备的要求越来越高，越来越高，如多功能、高性能、智能化、通用性、体积小、重量轻、操作简单、维修方便、外观时尚等。此外，为了满足不断变化的战争的需要，军用电子设备的改装，也需要继续安装。显然，传统的结构设计方法不能满足其需要，设计师必须突破传统的设计理念，大胆创新，运用先进的理论、技术、技术创新和设计。创新设计是技术发展的动力。二十世纪是知识创新、技术创新的世纪，技术创新将进一步成为二十一世纪社会经济发展的主导力量。研究人员应充分利用这一机遇，加强技术创新，全面设计军用电子设备，以提高军用电子设备的综合性能。

2 我国工业设计技术发展现状

中国工业设计仅有30多年的历史。1987年，中国工业美术协会正式更名为“中国工业设计协会”，从此，中国工业设计驶上了快车道。2007年2月13日，温家宝总理做出重要指示：“要高度重视工业设计”。2010年国务院十一个部门联合制定发布了《关于促进工业设计发展的若干指导意见》，表明了我国政府对于工业设计的重视。2010年“政府工作报告”中首次涉及“工业设计”。

企业（如海尔、联想、华为、李宁等）重视工业设计的程度明显提高。其工业设计已渗透到全球品牌战略的管理层面，在技术创新、产品研发、市场营销、售后服务等方面发挥着重要作用。它们通过探索运用工业设计来增加产品竞争力和塑造自有品牌。

专业设计公司有了较快发展。现在全国已有数万家之多，具有一定规模的就有1 200多家。很多设计公司最初仅能提供外观造型设计，到现在已可提供从内在功能到外观造型以至营销策略等全方位的综合解决方案。工业设计园区正在发挥集聚效应。2003年无锡成立了第一家国家级工业设计园区，现在全国范围至少已有20多家工业设计园区，如北京DRC工业设计创意产业基地、上海国际工业设计中心、深圳设计创意产业园、广东顺德工业设计城、宁波和丰创意广场等，它们都取得了很大的成效。

中国工业设计协会设立每2年1次的工业设计活动周，以及每年1次的“红星奖”（中国工业设计奖）评选活动，对工业设计发展起到了一定的推动作用[CI，S]

从总体上看，我国工业设计取得了长足的发展，发展趋势也愈来愈好，速度也加快了，但专业的设计规模还不大，水平还不高。

3 机械创新设计概述

机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果（包括理论、方法、技术、原理等），进行创新构思，设计出有新颖性、创造性、实用性的机构（结构）或机械产品（装置）的一种实践性活动，它是建立在现有机械设计理论基础上，吸收科技哲学、认识科学、思维科学、设计方法学、发明学、创造学等相关学科的有益成分，经过交叉而成的一种新的设计技术和方法。

3.1 机械创新设计的内容

机械创新设计包含2部分内容：一是改进完善现有产品的机械性能、可靠性、经济性、实用性等；二是创造设计出新产品，以满足新的使用要求。

3.2 创新设计的特点

创新设计的特点是：

①独特性。设计师应追求与前人、众人不同的方案，善于打破常规设计思维、惯例，提出新功能、新原理、新结构，在求异和突破中体现创新。

②实用性。设计师应从产品的市场适应性和可生产性两方面出发，来设计产品的新功能、新结构，没有实用性的产品或无法加工的新结构都是纸上谈兵，不是真正的创新。

③多方案选优。设计师应从多方面、多角度、多层次寻求多种解决问题的方案，在多方案中求新、求异、选优。机械创新设计的目标是由所要求的机械功能出发，改进、完善现有机械或发明新机械，实现预期的功能，并使其具有良好的工作品质及经济性。

4 军用电子设备结构创新设计方法

军用电子设备结构创新设计就是利用最新科技成果，针对现代高科技战争的特点，在现代设计理论、技术、方法的指导下，充分发挥设计师的创造性，设计出更独特、更新颖、更实用的新型结构，以满足现代战争对军用电子设备结构的要求。

根据不同的设计对象，采取相应的创新设计方法，通常可分为：开发设计、改型设计和变异设计3种。

4.1 开发设计

主要针对新研设备提出新的结构设计方案，完成从规划、方案、技术设计道加工、生产的全过程。

4.2 改型设计

在已有设备的基础上，针对原有的缺陷或新的工作要求，从工作原理、机构、结构、参数、尺寸等方面进行一定的改进设计，以提高设备质量、可靠性等，使设备满足新的工作要求。如在基本型设备的基础上，开发不同参数、尺寸或不同功能、性能的改型系列设备，就是改型设计的成果。

4.3 变异设计

针对已有的先进设备或结构设计，进行深入分析，探索、掌握其关键技术，在消化、吸收的基础上，设计出同类型其它类似的创新设备。开发设计以开创探索创新，改型设计通过改进创新，变异设计在吸取、消化中创新。创新设计是各种设计方法的共同点，结构设计师应充分发挥创造性思维，掌握基本设计方法，在实践中不断提高创新设计的能力。

5 军用电子设备结构创新设计过程

军用电子设备结构创新设计主要包括以下4个过程：综合过程、选择过程、分析计算过程和设计过程。

5.1 综合过程

根据设备的技战术指标以及要完成的功能，进行大量的调研，收集有关信息，进行综合分析，确定设备结构设计的总体方案，包括所涉及到的零件、部件、整机等不同层次、不同类型的结构设计、组合。在这一过程中，要充分考虑到总体方案可能涉及到的专业知识以及关键技术等问题。

5.2 选择过程

根据结构设计总体方案进行结构类型的综合与选优，优选的结构类型将直接影响到整机的性能和经济性，决定了设备的结构是否新颖、独特、实用，这一过程常常伴随着新的发明创造，大部分的机械发明、专利都属于结构类型的创新设计，所以说，结构类型的综合与优选是结构设计中最富有创造性、最具活力的阶段，但又是十分复杂和困难的阶段，因为它涉及到设计人员的知识（深度和广度）、经验、灵感和想象力等众多因素，这也是多年来困扰结构设计人员的主要问题之一。

5.3 分析计算过程

根据确定的结构类型建立相应的数学、物理模型以及相应的方程组，利用计算机技术进行分析计算，这一过程需要反复优化求解。由于计算机技术及优化计算学的迅速发展，使得这一问题有了突破性的进展。

5.4 设计过程

完成上述结构设计的分析、计算、综合、选优过程后，即可进入结构创新设计阶段，包括选择零部件的材料、确定零部件的结构形式、尺寸，绘制零部件图、装配图等。为进一步提高设备的竞争力，还需利用美学原则对设备进行工业设计，使设备外型具有宜人性、时尚性，从而实现设备的实用与美观的完美结合。这一过程主要解决基于可靠性、工艺性、安全性、维修性、美观性的结构设计问题。

机械创新设计作为一种新的设计理论、技术和方法，在国内外的许多企业中取得了显著效果和效益。

6 结 语

机械创新设计是比较传统的设计，特别强调在设计过程中的人，特别是在集成过程中，选择过程和设计过程中的主导和创造性的作用。

由于军用电子设备的特殊性，其结构设计不形成自己的风格，缺乏创新性和竞争力，创新是军用电子设备的结构设计。结构设计人员应顺应时代的要求，充分发挥自己的主观能动性和创造性，大胆运用机械创新设计方法，设计出具有时代感的军用电子设备。

参考文献：

[1] 张春林，曲继方，张美麟.机械创新设计[M].北京：机械工业出版社，1999.

[2] 黄纯颖.机械创新设计[M].北京：高等教育出版社，2000

[3] 王成熹.现代机械设计一思想与方法[M].上海：上海科学技术文献出版 社，1999.