现代机械设计方法研究与创新

梅晓朋

摘 要：社会现代化进程脱离不开城市基础设施建设和人类生活生产活动，而各类机械设备是社会现代化进程的众多应用与见证者之一。机械设计作为机械设备制造使用中最基础环节，其发展关系到社会对机械工程设备的需求和自身质量性能。本文简要阐述现代机械设计概述、现代机械设计创新要求与原则、创新方法等内容，以此提升现代机械设计应用优势和所设计的产品质量，满足现代化社会发展需要。

关键词：现代机械设计;设计原则;创新方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.010

0 引言

当今，是现代化社会发展关键期。现代工业技术革新、应用对机械设计带来前所未有的发展机遇和挑战。现代机械设计是涉及机械原理、机械形式、力与运动、材料结构等内容的一门综合性、复杂程度高的学科，是理论知识联系实践应用最佳的表现载体。为适应现代化、智能化、信息化的社会发展，更好地服务于人类生活生产活动，对现代机械设计进行创新与研究就显得意义重大。本文简要阐述现代机械设计概述、现代机械设计创新要求与原则、创新方法等内容，以此提升现代机械设计应用优势和所设计的产品质量，满足现代化社会发展需要。

1 现代机械设计概述

机械设计根据预想产品使用要求和功能对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等结合机械设计学、哲学、信息科学、人工结构学、哲学、美学等各类学科和原理进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。现代机械设计有别于传统机械设计主要体现在：一是技术的运用不同;二是设计产品性能、功能和结构不同;三是设计效率和设计重复性不同;四是对材料使用要求不同;五是设计理念与创新意识不同。现代机械设计基本步骤组成为：首先研究分析预设计机械产品的功能、工作原理;再次对预设计机械产品结构进行分析、组合;其次完成对预设计机械产品的力学传动、尺寸、精度等参数优选;最后进行组合分析和选取最佳的机械设计方案。

2 现代机械设计创新要求与原则

现代机械设计要突破传统机械设计模式和思维，需要设计人员有创新意识，敢于标新立异将理论知识和科学技术运用在机械设计实践中，所设计的机械设备种类品种多，结构复杂，可实现多种功能满足现代社会生活生产需求。

（1）现代机械设计创新要求。现代机械设计创新要求是通过创新机械设计理念，突出体现机械设计产品性能和产品技术特点，提高现代机械设计产品的实用性、功能性、可靠性及经济性。也可通过改良现有机械产品设计理念来实现。一是现代机械设计创新需要个性化，敢于破除旧的设计理念，寻求更合理的设计思路、设计方案或机械组合;二是现代机械设计创新要有较强的实用性和标准量化，这需要贴合市场需求，机械设计产品应易批量生产、功能配置合理、人机交互操作性强;三是现代机械设计创新要有可靠性及经济性，机械设计产品的安全可靠、市场价值决定了产品设计价值;四是现代机械设计创新需要有创新思维，要求设计人员具有哲学、美学、人体结构学等基础学科知识修养和逆向思维、跳跃思维等，可从不同学科、不同角度寻求最优化的设计方案。

（2）现代机械设计创新原则。现代机械设计创新原则包括：机械产品功能多样性、最大经济效益。即抛弃原有单一机械产品功能单一化，制造成本高昂等劣势，使现代机械产品功能多样，增加市场需求，同时功能健全、安全性高的机械产品市场逐渐成型，应注意机械设计制造成本控制，实现产品生产销售的经济利润最大化。

3 现代机械设计创新方法

当前，随着科学技术和社会经济的快速发展，机械设计追求产品质量和设计精度要求，将高科技和各类学科融合深度交互知识、先进的设计理念运用在机械设计中，使得现代机械设计更加简单、高效。例如：计算机辅助设计（CAD）、优化设计、变形设计（VD）、并行设计（CD）等等。

（1）计算机辅助设计（CAD）。计算机辅助设计，英文为Computer Aided Design简称为CAD。是利用计算机技术来辅助机械设计，使得现代机械设计高效化、可修改性强、规范设计等。通常是对预设计机械产品进行建模、图形处理、工程分析等来实现的，因CAD属于将机械设计物理模型转化为数字模型，可以分析产品在各使用状态下的情况和工作参数，通过修改和调整可优化机械产品满足各工况需求。

（2）变形设计（VD）。变形设计（Variant Design）是指在原有机械产品基础上进行创新设计，或系列化设计使得其机械产品衍生品品种多样，满足产品市场通用化和使用者不同需求。其方式为对原有机械产品工作原理、结构形式、功能和尺寸等进行再次创新设计，以拓扑形式设计并制造功能多样、参数可调的系列产品。归根到底达到机械产品的功能完善、操作完美、优化类型体系。

（3）并行设计（CD）。并行设计（Concurrent Design）有别于传统机械设计的串行模式，摒弃了传统机械设计周期长、设计次序不可跳跃、成本高等缺点，以计算机辅助设计和工程数学为基础，采用系统化、集成化的设计模式从而实现现代机械设计制造一体化，充分节约设计成本和周期，提高机械设计质量。

（4）优化设计。优化设计类似于现代机械设计的变形设计，但形式和方法有区别。优化设计是指以计算机和数学规划理论为基础，在产品等方面约束前提下，尋求满足设计目标的创新设计方法。运用数学函数进行线性或非线性分析、优化设计策略层层逼近达到最佳的设计方案。

4 结束语

现代机械设计因需要与多学科进行深度融合和技术交互应用，在设计理念、设计周期、设计成本、设计产品性能等方面有别于传统机械设计，并给予对应改善和提升。从计算机辅助设计（CAD）、优化设计、变形设计（VD）、并行设计（CD）等对其进行创新研究，可促使现代机械设计产品性能更优、质量可靠、安全性好，并实现设计产品应易批量生产、功能配置合理、人机交互操作性强满足现代社会发展进程的需要。

参考文献：

[1]许鸿艳.讨论现代机械设计的方法及研究进展[J].湖南农机，2013，40（05）：55-57.

[2]黄乾欢，柴睿，黄磊.现代机械设计方法初探[J].中国科技信息，2014（07）：178-179.

作者简介：梅晓朋（1989-），男，湖北武穴人，硕士研究生，助理工程师，研究方向：仪器仪表。