现代机械设计方法研究

杨磊

摘 要：时代从未停滞发展的脚步，和过去比对来看，当前时代的机械制造工艺发展速度非常快，而且总体上有了显著的发展，这主要体现在产品制造工艺层面中，在质量有了提升的前提之下，工艺也得到了显著的创新。利用先进设计理念设计得到的产品，不论是在经济性亦或是环保方面较之于之前的产品都有了很大的改善，产品类型更多，用途更广，外在形象更加完美。文章在此前提之下，具体分析并且阐述了现代机械设计的方法有关的内容。

关键词：机械设计；现代设计；传统设计

中图分类号：TH122 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）13-0093-02

Abstract： Compared with the past， the mechanical manufacturing process of the current era has developed very rapidly and has made remarkable progress on the whole. This is mainly reflected in the level of product manufacturing technology. Under the premise of improving the quality， the process has also been significantly innovated. The products designed by the advanced design concept， whether in economy or environmental protection， have greatly improved. Compared with the previous products， more types of products， wider use， and more perfect external image emerged. Under this premise， the author concretely analyzes and expounds the relevant contents of modern mechanical design methods.

Keywords： mechanical design； modern design； traditional design

1 傳统与现代机械设计方法比对

1.1 传统机械设计方法

第一，设计思想不先进。随着社会的发展，科学技术的进步，广大群众的生活能力也得以提升，此时对于机械产品本身的品质和性能等也有了更为严格的规定，而传统设计方法不能够与时俱进，无法依据时代发展特色而进行改变。第二，传统方法对于产品设计思想的认知是固定的，很显然这与不断发展的外在环境是不协调的，而理论知识主要来自于工作者的实践经验，缺少变通性。目前，人们更加关注产品安全，为了制造出符合安全指标的产品，就需投入越来越多的资金，而这很显然会导致成本变多，假如仍旧采用过去的设计方法的话，就无法确保产品的安全性符合规定。

1.2 现代机械设计方法

第一，近年来，机械设计技术一直在发展创新，产品的更新换代速度也明显加快。为了保证广大群众的物质需求得以满足，就需要设计者不断创新，研究出性能更先进的产品。较之于传统方法来看，现代法的主动性更加明显，更能够适应时代发展，更加符合群众的物质需求。第二，更具环保性。随着广大群众物质生活能力的提升，人们更加关注产品的环保性。过去的设计理念过于看中产品的成本和效益，不论是产品材料选取亦或是后续的生产输送等过程均体现不出环保性特点，给我们的环境造成了严重的负面影响。而现代设计方法能够很好的体现出产品和生态间的关联，不论是产品设计亦或是后续的回收都经过多次分析，确保利益和生态之间不会发生冲突。第三，设计时间短，所需成本少。过去的设计方法多是依据方案制造样品机器，然后多次比对，进而制定二次方案，继而多次重复，一直到制造出符合人们需求的产品为止。很显然这种方法的设计时间久，所需费用高。而现代法主要是依托电脑开展仿真设计活动，进而多次优化直至符合规定，很显然它所需时间短，费用少。

2 几种常见的现代机械设计方法

2.1 系统分析设计方法

传统法旨在将设计客体分成很多单独的模块，然后由各个模板的研究组织单独研究。该方法的好处在于它的针对性非常高，不过它的缺陷在于每个项目组织之间的交流较少，导致总体成效受到影响，由此得出的结论也存在问题，缺少系统性。而现代设计法更加看重整体性，利用系统工程法展开对应的研究，结合系统生产以及运行等过程的具体状态，在确保条件不受影响的前提之下，制定最为合理的方案，以此来保证产品符合预期目的。

2.2 优化设计方法

传统法指的是设计者在确保产品特定条件不受影响的前提之下，事先拟定方案，然后分析产品安全性能，进而对其强度以及使用时间等要素加以分析论述，最终明确尺寸。而现代法主要是在上述前提之下，把设计的后期部分，也就是产品的流通等考虑到设计范围之内。综上所述可知，现代化方法更加注重产品的综合性，因而由此设计得出的产品更加完美。建立数学模型是现代机械优化设计方法的核心内容。只有建立正确的模型，我们才能够将原本复杂的设计内容转变为明了的数学知识，此时设计者凭借自身掌握的数学内容，并且依据模型特征，就能够选择正确的优化设计措施，最终利用电脑得出数学值，然后把它转化为机械问题，这样就能够合理的帮助我们处理机械设计方面的问题。

2.3 有限元分析方法

随着科学技术水平的发展，相关的科研计算方法也更加完善和成熟，从而为现代机械设计提供了便利。例如有限元分析法，它最早出现于连续力学领域，后来因其在数值计算分析方面的便利性，又被广泛应用于热学领域，现在又被引入了机械设计领域。有限元分析法就是将分析对象拆分为若干个具有一定形状的单位元，这些单位元之间彼此分离却又存在联系，然后再确定分析对象各个变量并通过联立方程求解，最后再将结果进行整理分析的分析方法。

2.4 反求工程设计

目前在机械设计领域开始运用反求工程设计方法。具体来讲，该方法指的是将已经设计得到的产品逐步拆分，分析其中的设计原理，然后依据原理设计出类似的产品，我们将这一过程称之为反求工程设计。由于它是一种逆向分析的过程，所以我们也称之为逆向工程。我们国家作为世界大国，对于机械产品的需求量非常大，市场前景非常好，不过我们国家的生产工艺相对落后，加之研发团队的能力和素养有待提升，导致总体制造水平不高。虽说许多西方国家掌握有先进的设计方法，不过它们却是对外保密的。所以，我们为了学习先进的技术，通常通过采购西方国家的高性能指标的机械设备，对其展开逆向研究，由此学为己用，研制出先进的设备，这样能够帮助我们缩短研发时间，带动了技术的进步。

3 现代机械设计的创新方法

3.1 制造工艺的创新

机械设备的固有特征是已经设计制造，它的功能实现原理和操作流程就进入了模式化，从现实的视角来看，机械设备的制造一般重点是在技术上的创新，并且当新技术产生并成熟后，就会进入不断循环且高频度的使用中，且在一段时期内创新就很难在获得突破性进展。为了解决这种问题，可以在机械设备的制造工艺上动脑进行技术开发和创新，通过对机械设备构造中的各组成部分的制造工艺的技术性开发和功能性提升，促进机械设备的整体性能加强，实现机械设计在运用中的创新。

3.2 自动化程度的提升

机械设备的创新设计要求除了在基础层面提升操作者的实操便捷性，最理想的创新是以自动化的流程设计将一部分的生产工作量从人工操作中解放出来，让自动化的智能功能分担甚至替代一部分原本需要人工完成的工作内容。这种自动化程在整个机械设备系统中的应用，不但可以提升机械设备的整体工作效率，并且还能同步达到对工作精确性的要求，提升机械设备自动化和智能化的创新理念，实现了机械设计在运转流程中的创新。

3.3 先进信息平台的支持

现代机械的设计理念源头虽然是来自工作人员的个人智慧和工作经验，但要促进这种设计理念高效准确的实现，像计算这种先进信息和网络技术的集成设备的利用必不可少，这个角度的创新主要是在创新效果的实现上起到一定的辅助作用。机械设备设计工作本身是一项非常繁琐细致化的活动，假如只是依靠人力开展设计的话，不仅仅速度受到影响，而且还无法避免人力操控导致的失误。所以，依托电脑建立起一个综合化的网络平台，不仅仅能够帮助我们吸收先进设计理念，而且还能够确保产品品质更加有保证，从总体上来讲，它是一种资源运用方面的发展。

4 现代机械设计方法的发展趋势

（1）精密化。当今社会经济发展速度非常快，伴随着广大群众物质生活能力的提升，人们的认知也在变化，比如人们更加关注产品品质，更加注重精细化。一些电子产品以及航空用品等的设计都需要高度精确。因此，精密化必将成为行业发展的一大发展趋势，有助于我们提升产品的品质。（2）智能化。随着时代的发展，机械设计领域也将会迎来新的春天。尤其是近年來，网络技术的普及使得机械设计领域有了突飞猛进的发展。智能化必将成为今后很长一段时间内的主要发展方向，它更加适应时代潮流，是大势所趋。（3）绿色化。经济的发展使得人们的思想意识也开始在无形之中发生变化，比如人们更加关注生态健康，注重环境保护。近年来，国家大力发展环保事业，推广绿色生产，这同样适用于我们的机械设计领域。具体来讲，在设计的过程中融入环保理念，能够帮助我们降低制造过程中对生态造成的污染。绿色环保的设计更加符合社会发展趋势。

5 结束语

通过上文的叙述，我们明确了传统机械设计方法和现代机械设计法的区别，现代设计法主要是在传统法的基础之上发展得来的，它是对传统法优点的传承，同时恰当的弥补了它的缺陷之处，切实提升了设计水准，缩减了设计用时，减少了设计总成本。从总体上来看，现代法更加注重将各种先进学科知识融合到一起，不论是从最初的设计亦或是到后续的生产等过程，较之于传统法都是一大创新。所以，作为机械设计工作的从业人员，我们必须深入分析现代设计方法，并能够在具体的工作中合理运用，争取设计出符合人们需求的优秀产品，更好的服务于社会发展，服务于人类进步事业。

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