時間：2022-06-16 14:28:33
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇現(xiàn)代機械設(shè)計，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
本文就以現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)為闡述的重點，對現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)和傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)之間區(qū)別，進行了簡要的分析，并對現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用形式，提出了一些意見，希望可以對我國機械行業(yè)的發(fā)展，起到一定的幫助。
關(guān)鍵詞
現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)；傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)；機械設(shè)計；應(yīng)用形式
機械設(shè)計是保證機械生產(chǎn)質(zhì)量和性能的重要因素，在機械工程發(fā)展的過程中，占有重要的地位。在機械工程生產(chǎn)的過程中，為了有效的將其功能得到充分的發(fā)揮，那么在機械設(shè)計的過程中，就要對機械工程中的工作原理、機械的結(jié)構(gòu)、運動的形式內(nèi)容，進行全面的構(gòu)思、分析、計算，這樣可以有效的提高機械工程的質(zhì)量。近年來，我國現(xiàn)代化信息技術(shù)正在高速的發(fā)展中，對機械產(chǎn)品在設(shè)計過程中，也帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇。這不僅僅機械生產(chǎn)過程中的一種轉(zhuǎn)型形式，也使機械產(chǎn)品中的功能、用途、質(zhì)量、性能等方面，也更加的多元化，并且在一定程度上也提高了良好的經(jīng)濟效益。同時，在現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)形式不斷深入的過程中，也對傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)帶來的不足，進行了一定的彌補。下面就對現(xiàn)代化設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中運行的進行了分析和闡述。
1現(xiàn)代化設(shè)計技術(shù)與傳統(tǒng)化設(shè)計技術(shù)分析
1.1傳統(tǒng)化設(shè)計技術(shù)
設(shè)計是指對某項事物進行合理、科學(xué)的形式，利用人體的視覺傳達的能力，和思維的想象能力，經(jīng)過不斷實踐，最終將想法變?yōu)楝F(xiàn)實的一個過程。在過去的機械工程生產(chǎn)的過程中，都是依靠傳統(tǒng)的設(shè)計形式。在傳統(tǒng)機械設(shè)計的過程中，工作人員往往是憑借著自己以往的工作經(jīng)驗和自覺，但是對其設(shè)計的專業(yè)性，和思維活動能力、創(chuàng)造性并沒有給予高度的重視。同時，從機械參考模型的角度上進行分析，根據(jù)一定的要求，進行設(shè)計。但是，在設(shè)計的過程中，較為側(cè)重于人職能機械活動機制，僅僅利用CAD作為設(shè)計的輔助軟件，這樣形式對機械工程的質(zhì)量，就會造成了嚴重的影響，出現(xiàn)了很多的弊端。另外，在傳統(tǒng)機械設(shè)計過程中，也對相關(guān)數(shù)據(jù)的計算和分析，也造成了嚴重的影響。不僅僅計算的速度相對較慢，機械設(shè)計的工作效率也相對較低，這樣在機械工程在生產(chǎn)的過程中，時間就會相應(yīng)的加長。并且，由于設(shè)計的過程中，時間較長，定型后的產(chǎn)品，再進行更改是非常繁瑣的一項工程，也不利于窩溝機械生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。
1.2現(xiàn)代化設(shè)計技術(shù)
現(xiàn)代化設(shè)計技術(shù)在傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)形式，進行不斷的完善，要取其精華、去其糟粕。在原有的基礎(chǔ)上，加入的了現(xiàn)代化的設(shè)計理念，不僅將工作人員的想法間充分的展現(xiàn)，也有效的滿足了現(xiàn)代化機工程生產(chǎn)的要求。因此，現(xiàn)代化設(shè)計技術(shù)在我國機械工程生產(chǎn)行業(yè)中，受到了高度的重視。從廣義的角度上進行分析，在現(xiàn)代化機械設(shè)計的過程中，要將整體作為設(shè)計的主要方向，將設(shè)計形式一個系統(tǒng)，這樣可以對傳統(tǒng)機械設(shè)計中的經(jīng)驗層等，進行全面的提升，并具有一定的合理性、科學(xué)性。另外，在現(xiàn)代化設(shè)計技術(shù)應(yīng)用的過程中，注重產(chǎn)品的創(chuàng)新，利用先進的信息技術(shù)，對機械產(chǎn)品的功能、性能等方面，進行一定的深入，這樣才能在最大程度上贏得市場的競爭力。但是，在設(shè)計的過程中，也要對機械產(chǎn)品的實用性、美觀性、安全性等方面進行全面的考慮，根據(jù)我國市場發(fā)展的形式，人們對機械產(chǎn)品的需求進行設(shè)計。總的來說，現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)，不僅僅是一項機械設(shè)計這么簡單的了，是一門多學(xué)科、對專業(yè)的一項技術(shù)形式，在我國機械行業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)是必然的趨勢了。
2現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用形式
2.1IT設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用
IT設(shè)計技術(shù)形式是現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)中的重要組成部分，也是機械設(shè)計中的主要的設(shè)計形式，其中主要表現(xiàn)為4個方面：仿真與虛擬設(shè)計技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計、并行設(shè)計和智能設(shè)計等方面。仿真技術(shù)是以是以計算機和專業(yè)設(shè)備，為主要的設(shè)計工作，將所設(shè)計模型按照實際的需要而形成的，是一門綜合性的技術(shù)形式。虛擬設(shè)計是指：工作人員在設(shè)計的過程中，名在虛擬的背景下進行設(shè)計，是利用人對產(chǎn)品設(shè)計的構(gòu)思，和信息環(huán)境進行相互交流的一種形式，將產(chǎn)品中所有的功能在虛擬的環(huán)境實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計是指：在相應(yīng)的設(shè)計軟件中進行設(shè)計，并對相關(guān)的模板和項目進行統(tǒng)一的管理，例如，從圖形設(shè)計、校審、打印、歸檔等一些項目，有效的進行整合，這樣不僅僅可以有效的降低了成本，從而也提升了工作效率。并行設(shè)計是指：是對產(chǎn)品的功能和設(shè)計過程，進行有效的集成，這樣和傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)來說，更能展示機械產(chǎn)品的功能，滿足人們的需要。智能設(shè)計是指，工作人員在設(shè)計的過程中，利用計算機技術(shù)對設(shè)計者的思維和構(gòu)思，進行一定程度上模擬，更能體現(xiàn)機械產(chǎn)品自動化的特點。這樣一來，可以設(shè)計形式變成人們在生產(chǎn)過程中的輔助工具。
2.2利用數(shù)學(xué)知識進行設(shè)計
數(shù)學(xué)知識在機械設(shè)計的過程中，起到了重要的作用。但是，在工作人員運行的過程中，應(yīng)當對以下幾點全面的而掌握，主要為：一是有限元法；二是優(yōu)化設(shè)計；三是產(chǎn)品可靠性設(shè)計。第一，有限元法也可以叫做有限單元法，是一種較為常見的計算形式，并且具有較高的性能。從數(shù)學(xué)方面進行分析，有限元法屬于偏微分的計算形式。第二，優(yōu)化設(shè)計是指：在設(shè)計的過程中，要要求先建立符合實際生產(chǎn)的模型，并將其進行抽象化，并用數(shù)學(xué)符號進行表示，例如，在設(shè)計的過程中，約束條件和函數(shù)，建立目標函數(shù)，工作人員根據(jù)所建立的模型，對設(shè)計方進行選擇。第三，產(chǎn)品可靠性設(shè)計是指：在機械產(chǎn)品設(shè)計初期的過程中，經(jīng)常會受一些影響。例如：機械的載荷、強度等因素影響，利用數(shù)學(xué)中的基本理論知識，對其相關(guān)的數(shù)據(jù)進行計算和分析，這樣可以在最大程度上滿足了機械產(chǎn)品的需要，也對其它的逐漸給予了可靠性。
2.3現(xiàn)代化理念在機械設(shè)計中的運行形式
現(xiàn)代化理念在機械設(shè)計中的運行形式主要為：綠色產(chǎn)品設(shè)計的概念和機械創(chuàng)新設(shè)計的概念等這樣兩個方面。總得來說，綠色產(chǎn)品設(shè)計是將環(huán)保、生態(tài)等意識，加入到了機械設(shè)計中，對機械生產(chǎn)中各個環(huán)節(jié)對環(huán)境，造成的影響進行了全面的考慮和分析。因此，在設(shè)計的過程中，為了減少能源的消耗，降低對環(huán)境的影響，應(yīng)當注重分配如何的回收、再生、利用等，并對相關(guān)的零件間回收重組，在進行二次利用，這樣不僅僅對資源的利用率，得到有效的提高，也是對我國環(huán)保事業(yè)的一種支持。第二，機械創(chuàng)新設(shè)計在設(shè)計的過程中，其實可以分為單個部分：直覺思維、邏輯思維和創(chuàng)造過程。其中，直覺思維是將人們對機械產(chǎn)品的第一反映，和對機械產(chǎn)品的構(gòu)思，進行一定的呈現(xiàn)。同時，需要邏輯思維對構(gòu)思和反映間仔細的判斷，并且在反復(fù)的實驗中，將各個設(shè)計方案進行實驗。在實驗的過程中，對每一個方案的優(yōu)點進行分析和記錄，這樣對可以有效的判斷哪一個設(shè)計方案更加具有可行性，對選擇優(yōu)質(zhì)方案，提供了重要的參考信息，這樣可以不僅僅可以有效的提高工作的效率，也相應(yīng)的減小了成本，保證了機械生產(chǎn)的質(zhì)量。
3結(jié)論
通過以上的綜合論述，我們可以知道，現(xiàn)代化設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中，起到了重要的作用。本文現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的運用形式，進行了簡要的闡述，并將現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)和傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)進行了一定比較。其實，在上述文章中，就可以知道，現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)已經(jīng)成為我國機械設(shè)計發(fā)展中的一種必然趨勢，不僅僅可以提高了工作效率，降低了生產(chǎn)的成本，也為我國的環(huán)保事業(yè)做出了自己的一份貢獻，間接的推動了我國經(jīng)濟的發(fā)展。
作者：林朝 單位：湖州師范學(xué)院求真學(xué)院
參考文獻
【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計；現(xiàn)代設(shè)計；傳統(tǒng)設(shè)計
機械設(shè)計是根據(jù)產(chǎn)品的使用要求對機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、運動形式、工作原理、方式等進行分析、計算和設(shè)計并將這些方法應(yīng)用到具體的設(shè)計過程的方法。傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法也稱常規(guī)機械設(shè)計方法，是需要設(shè)計人員去檢索資料、手工計算和繪圖，設(shè)計周期長，設(shè)計質(zhì)量不高的產(chǎn)品設(shè)計方法。隨著科學(xué)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品迅速的更新?lián)Q代，傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法已不能滿足機械設(shè)計人員的設(shè)計要求，這就提出了現(xiàn)代機械設(shè)計方法。現(xiàn)代機械設(shè)計方法是對傳統(tǒng)機械設(shè)計方法的完善和改變，它以發(fā)展并完善設(shè)計理論、改進產(chǎn)品的設(shè)計方法、提高設(shè)計產(chǎn)品的質(zhì)量和縮短設(shè)計周期為目標為宗旨，包含了創(chuàng)造性設(shè)計方法、系統(tǒng)分析設(shè)計方法、優(yōu)化設(shè)計方法、有限元分析方法、反求工程設(shè)計等。
1.傳統(tǒng)機械設(shè)計方法與現(xiàn)代機械設(shè)計方法
傳統(tǒng)機械設(shè)計的方法是以設(shè)計人員對于所設(shè)計產(chǎn)品的理論認知和工作經(jīng)驗為基礎(chǔ)而進行靜態(tài)、直覺的設(shè)計。（1）產(chǎn)品的理論認知來自于長期的設(shè)計經(jīng)驗和實驗結(jié)果，是固定不變的。但現(xiàn)實社會往往是復(fù)雜多變的，這就存在設(shè)計出的產(chǎn)品考慮不全面，存在安全隱患，我們用安全系數(shù)來概述。如果選擇的安全系數(shù)過大，則投入產(chǎn)品的資金就會增加，成本增加；如果選擇的安全系數(shù)過小，則在保證產(chǎn)品的安全性方面很難做到。（2）工作經(jīng)驗是設(shè)計人員根據(jù)所設(shè)計產(chǎn)品已經(jīng)存在的設(shè)計過程和經(jīng)驗公式，或設(shè)計人員本身的設(shè)計思路與同類或者相似產(chǎn)品的設(shè)計方法進行類比。隨著不斷提高的產(chǎn)品技術(shù)含量，設(shè)計體系變的越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法已不能滿足產(chǎn)品的更新速度和市場的需求。
以思維科學(xué)、設(shè)計理論系統(tǒng)工程為基礎(chǔ)，計算機為工具的現(xiàn)代機械設(shè)計方法出現(xiàn)了。與傳統(tǒng)機械設(shè)計方法相比，現(xiàn)代機械設(shè)計方法是動態(tài)，科學(xué)的。現(xiàn)代機械設(shè)計方法設(shè)計出的產(chǎn)品比傳統(tǒng)機械設(shè)計方法所設(shè)計出的產(chǎn)品在質(zhì)量上更可靠、更安全，在外觀上更自然、更吸引人，在總體功能上更人性化。顯然，現(xiàn)代機械設(shè)計方法具有很多傳統(tǒng)機械設(shè)計方法不能比的特點：（1）隨著社會的發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代很快，設(shè)計人員要不斷的改善舊產(chǎn)品推出新產(chǎn)品。而在新產(chǎn)品的開發(fā)過程中，被動的傳統(tǒng)機械設(shè)計方法已不能滿足要求，需要主動性比較強的現(xiàn)代機械設(shè)計方法來適應(yīng)。（2）現(xiàn)代社會的消費群體在追求先進產(chǎn)品的同時還要求產(chǎn)品的綠色環(huán)保性。傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法追求的是產(chǎn)品本身的質(zhì)量和預(yù)定功能，而現(xiàn)代機械設(shè)計方法在追求產(chǎn)品預(yù)定性能的基礎(chǔ)上還要考慮產(chǎn)品在原料的選取、工件的加工、產(chǎn)品的裝配、產(chǎn)品的使用到產(chǎn)品的報廢回收都需要考慮和環(huán)境的關(guān)系，保證產(chǎn)品的綠色性。（3）傳統(tǒng)機械設(shè)計方法一般先根據(jù)設(shè)計思路制定出第一套方案并做出樣機，然后對樣機進行試驗、評定并且不斷的修改直到滿意而形成第二套方案，期間耗費高、時間周期長。現(xiàn)代機械設(shè)計方法依據(jù)各種既定的條件，綜合運用優(yōu)化設(shè)計的方法，借助計算機軟件設(shè)計仿真出產(chǎn)品，設(shè)計周期短，耗資低。
2.現(xiàn)代機械設(shè)計方法
現(xiàn)代機械設(shè)計方法實際上是把科學(xué)方法論運用到機械設(shè)計當中，它是以設(shè)計出的產(chǎn)品為目標的一系列設(shè)計方法和先進技術(shù)手段的完美結(jié)合。現(xiàn)代機械設(shè)計方法在不斷的完善和改變中，但它以發(fā)展并完善設(shè)計理論、改進產(chǎn)品的設(shè)計方法、提高設(shè)計產(chǎn)品的質(zhì)量和縮短設(shè)計周期為目標的宗旨是不會改變的。經(jīng)歸納總結(jié)現(xiàn)代機械設(shè)計方法有創(chuàng)造性設(shè)計方法、系統(tǒng)分析設(shè)計方法、優(yōu)化設(shè)計方法、有限元分析方法、反求工程設(shè)計等。
2.1系統(tǒng)分析設(shè)計方法
傳統(tǒng)的分析設(shè)計方法一般是把要設(shè)計的對象分成獨立的幾部分來分別進行研究。因為各個部分的研究人員不能及時交流，導(dǎo)致所設(shè)計對象的各個部分是獨立的，所以得出的結(jié)論往往是片面的、不完整的。現(xiàn)代系統(tǒng)分析設(shè)計方法把所設(shè)計的對象看成是一個完整的系統(tǒng)，用系統(tǒng)工程的方法來進行研究，并且在尋求最佳的設(shè)計方案時還要考慮產(chǎn)品或系統(tǒng)的制造過程和運行情況。即系統(tǒng)分析設(shè)計應(yīng)同時考慮系統(tǒng)的開發(fā)、系統(tǒng)的制造和系統(tǒng)的運行這三個部分，只有這樣才能驗證出產(chǎn)品的設(shè)計效果。
2.2優(yōu)化設(shè)計方法
現(xiàn)代化的優(yōu)化設(shè)計方法已不再是傳統(tǒng)的那種根據(jù)設(shè)計人員的經(jīng)驗或直觀想法來確定結(jié)構(gòu)方案，也不是再滿足所設(shè)計產(chǎn)品要求的前提下，先確定設(shè)計方案再根據(jù)安全準則對產(chǎn)品的強度、剛度和壽命等分析計算，然后確定產(chǎn)品的尺寸等；而是不僅要考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計還要同時考慮產(chǎn)品的運輸和產(chǎn)品的流通等各個方面。現(xiàn)代機械優(yōu)化設(shè)計方法包含建立優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型和選擇恰當?shù)膬?yōu)化設(shè)計的方法。因為優(yōu)化設(shè)計方法是根據(jù)在尋求數(shù)學(xué)模型的解決方法時得到產(chǎn)品解決的最優(yōu)方案，所以設(shè)計人員要根據(jù)所設(shè)計產(chǎn)品的要求建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，而數(shù)學(xué)模型一旦建立后，機械問題就變成了一個數(shù)學(xué)問題。設(shè)計人員根據(jù)數(shù)學(xué)模型的特點選擇合適的優(yōu)化設(shè)計方法，然后借助計算機軟件等工具求出數(shù)學(xué)解，然后把求出的解應(yīng)用到機械產(chǎn)品中，滿足產(chǎn)品設(shè)計的要求。
2.3有限元分析方法
有限元分析方法是隨著計算機的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代化設(shè)計計算方法，它首先是應(yīng)用在連續(xù)力學(xué)領(lǐng)域的數(shù)值分析方法，隨后隨著計算機的快速發(fā)展而擴展到熱、磁等連續(xù)性分析領(lǐng)域。有限元分析方法的原理是將要分析的產(chǎn)品劃分為有限的、獨立而又相互聯(lián)結(jié)的部分，這些部分一般都是常見的形狀，比如在有限元分析軟件ANSYS中，被分析的產(chǎn)品如果是平面則最好劃分為四邊形，如果是立體則最好劃分為六面體。劃分好單元后設(shè)計人員需要確定所分析產(chǎn)品的各個變量，然后建立單元函數(shù)進行單元求解，最后聯(lián)立單元方程求解。概括起來說有限元分析方法可以分為三個階段：前處理階段是建立有限元模型并進行網(wǎng)格劃分；處理階段是進行參數(shù)的確定和單元的計算；后處理階段是提取分析結(jié)果，得出結(jié)論。
2.4反求工程設(shè)計
反求工程也稱為逆向工程，它是以先進的產(chǎn)品為研究對象，通過現(xiàn)代設(shè)計方法進行研究分析，探索并掌握產(chǎn)品應(yīng)用的先進技術(shù)，然后設(shè)計出同類的先進產(chǎn)品的一系列方法和技術(shù)的總稱。我國是制造業(yè)大國而非制造業(yè)強國，要想達到制造業(yè)強國關(guān)鍵是人才和技術(shù)，外國有很多機械設(shè)計方法和技術(shù)領(lǐng)先于我們，但他們對我國采取封鎖的政策。研究表明運用反求工程設(shè)計掌握先進產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)可以使設(shè)計人員的研究周期縮短百分a之四十以上，極大的提高了設(shè)計速度。可見研究反求工程設(shè)計對我國的技術(shù)發(fā)展有很重要的意義。一個先進成熟的產(chǎn)品，要在了解掌握原設(shè)計的基礎(chǔ)上設(shè)計出同類有競爭性的新產(chǎn)品也是有一定的難度的，所以反求工程是一種先被動后主動的創(chuàng)造性活動，并非產(chǎn)品設(shè)計的逆過程。
[關(guān)鍵詞]機械設(shè)計；機械制造；作用
中圖分類號：F407 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）37-0292-01
一、機械設(shè)計
所謂機械設(shè)計是指根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、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(gòu)思，分析和計算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述，以作為制造依據(jù)的過程。在機械領(lǐng)域發(fā)展越來越好的形勢下，機械制造成為機械領(lǐng)域中中重要的組成部分。因此，有效的、合理的進行機械制造制作至關(guān)重要。然而，要想實現(xiàn)此目的需要保證機械設(shè)計的規(guī)范的進行，從而提高機械動態(tài)化水平，才能夠?qū)崿F(xiàn)機械制造合理而有效。一個好的機械設(shè)計必須有以下幾個工作階段構(gòu)成。
1、計劃階段
在具體開展機械設(shè)計之前結(jié)合機械相關(guān)的資料進行設(shè)計是非常必要的。其目的是通過機械資料進行了解，從而合理的規(guī)劃如何進行機械設(shè)計才能夠保證機械的性能、安全、質(zhì)量等方面能夠符合規(guī)范性文件的要求，為后續(xù)進行具體的機械設(shè)計做好鋪墊工作。
2、方案階段
方案階段是機械設(shè)計的關(guān)鍵部分，其主要進行的工作內(nèi)容是詳細的設(shè)計機械的每個部分，最終設(shè)計出完整的機械。但是，需要注意的是方案階段所設(shè)計出的機械并不是最終定稿的設(shè)計方案。因為方案階段僅是按照要求將機械設(shè)計出來，未涉及到設(shè)計方案檢查相關(guān)的內(nèi)容。
3、技術(shù)設(shè)計階段
技術(shù)設(shè)計階段需要進行的工作內(nèi)容是結(jié)合總裝配草圖及相關(guān)技術(shù)性文件就機械設(shè)計方案中的設(shè)計部分進行優(yōu)化和完善，最大限度的提高設(shè)計的合理性和有效性。由于在后續(xù)的工作中對機械設(shè)計方案改動的可能性較大，需要將此階段設(shè)計完成的方案安全的保存，為后續(xù)工作做準備。
二、機械設(shè)計的分類
現(xiàn)代社會，機械產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，機械種類越來越多，相應(yīng)的其工作原理也會有所不同，對應(yīng)的工作特性和性能也會有很大差異，機械設(shè)計就會各有特性。在機械制造領(lǐng)域，可將機械設(shè)計分為新型、繼承和變型設(shè)計三種。
1、新型設(shè)計
新型設(shè)計是指將試驗驗證可行的技術(shù)或者成熟的設(shè)計技術(shù)應(yīng)用在新型產(chǎn)品上。
2、繼承設(shè)計
繼承設(shè)計是指為了提高現(xiàn)有機械的工作性能以及工作效率，大大減少生產(chǎn)成本，機械設(shè)計人員根據(jù)自己的豐富經(jīng)驗和現(xiàn)有的設(shè)計技術(shù)對已有機械進行重新設(shè)計、改造。
3、變型設(shè)計
變型設(shè)計是指為滿足用戶新的使用需求，設(shè)計人員對現(xiàn)有的機械設(shè)計圖進行部分改變（如添加或刪改），進而設(shè)計出不同于原有的機械。
以上三種機械設(shè)計的相同點都是對機械進行科學(xué)、合理的設(shè)計與創(chuàng)新。不同之處在于三者的側(cè)重點不一樣，新型設(shè)計更注重創(chuàng)新，設(shè)計新的產(chǎn)品；繼承設(shè)計是在原有的機械上修改，注重的是經(jīng)濟性；而變型設(shè)計則是對落后的機械進行重改，使其更能滿足現(xiàn)代社會發(fā)展所需。
三、在進行機械設(shè)計的時候存在的問題
1、機械設(shè)計者的視野過于狹窄
由于人們對機械的要求越來越高，希望機械的功能能夠滿足自身的要求，從而獲得更多的經(jīng)濟利益，所以要求機械設(shè)計者能夠設(shè)計出多功能的機械，但是，由于設(shè)計者的知識有限，沒有對各個領(lǐng)域的機械進行深入的研究，因此導(dǎo)致設(shè)計者的視野過于狹窄，無法生產(chǎn)出多功能的機械。
2、設(shè)計圖紙?zhí)珡?fù)雜
經(jīng)過學(xué)校的教育，新型的機械設(shè)計人才出現(xiàn)在機械制造企業(yè)，但是由于這些機械設(shè)計人才所學(xué)的東西大多是課本上老舊的知識，或者是較為新穎的知識，老舊的知識無法繼續(xù)使用，新穎的知識又無法在校園的實習(xí)中得到實施，所以他們設(shè)計出的圖紙?zhí)珡?fù)雜，難以讓機械制造者理清頭緒，因而降低了機械制造的效率，不利于機械制造行業(yè)的快速發(fā)展。
3、制造機械時無法獲得設(shè)計圖紙中的材料
近幾年來，人們漸漸對新工藝和新材料產(chǎn)生濃厚的興趣，一些機械設(shè)計人員為了迎合客戶的需求，在設(shè)計圖紙中應(yīng)用較為先進的施工材料，但是在實際的機械制造過程中，機械制造企業(yè)無法大量獲得這些新型的材料，這時制造人員只能使用傳統(tǒng)的材料進行機械制造，一經(jīng)客戶發(fā)現(xiàn)，就會產(chǎn)生企業(yè)與客戶之間的矛盾。
4、按設(shè)計圖紙制造出來的機械穩(wěn)定性不高
當機械制造人員使用設(shè)計圖紙進行設(shè)計的時候，由于機械設(shè)計人員在設(shè)計的過程中，沒有使用較為先進的設(shè)計方法來進行設(shè)計，并且計算結(jié)果不夠準確，所以導(dǎo)致按照此種設(shè)計圖紙制造出來的機械穩(wěn)定性差，壽命短，無法為客戶帶來長久的經(jīng)濟利益，阻礙了機械制造企業(yè)的發(fā)展。
四、解決機械設(shè)計過程中遇到的問題的方法
1、拓寬設(shè)計者的視野
為了制造出多功能的機械來為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟利益，機械設(shè)計者首先要增加自身的知識儲量，然后對不同行業(yè)所需的機械的特點進行研究，再根據(jù)企業(yè)所需機械的特點進行機械設(shè)計，從而讓設(shè)計出來的機械擁有更多的功能，幫助企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟利益。
2、簡化設(shè)計圖紙
機械制造企業(yè)在招聘機械設(shè)計人員的時候，必須對其設(shè)計能力進行檢驗，從而能夠讓其在客觀情況允許的情況下，按照客戶和設(shè)計結(jié)果的要求進行機械設(shè)計。此設(shè)計圖紙還要有易于實施的特點，從而降低機械制造的難度，減少制造成本，促進機械制造企業(yè)的發(fā)展。
五、進行機械設(shè)計應(yīng)遵循的原則
“無規(guī)矩不成方圓”，同樣在機械設(shè)計領(lǐng)域中也會存在許多“規(guī)矩”，機械設(shè)計人員進行設(shè)計時，除了要遵循主要程序之外，設(shè)計準則也是其必須遵守的約束條件。
1、技術(shù)性能準則
技術(shù)性能除了包含機械性能之外，還包括機械在制造和使用過程中所涉及的所有性能，技術(shù)性能既包含靜態(tài)性能，又包含動態(tài)性能。技術(shù)性能準則是指相關(guān)的技術(shù)性能必須達到規(guī)定的要求。
2、標準化準則
任何行業(yè)都有自己的標準化規(guī)范，而機械制造中與設(shè)計相關(guān)的主要標準有：（1）概念標準化，所謂概念標準化即是指在機械設(shè)計過程中所提到的專業(yè)術(shù)語、字母符號等其他專業(yè)性表述應(yīng)符合行業(yè)標準。（2）實物形態(tài)標準化，設(shè)計過程中應(yīng)按統(tǒng)一規(guī)定選取零部件、原材料、設(shè)備等的結(jié)構(gòu)形式、尺寸等。（3）方法標準化，在機械設(shè)計中涉及的操作、測量或者試驗方法應(yīng)按照規(guī)定進行。
3、安全性準則
機械設(shè)計要考慮機械制造過程中的安全問題，其準則有：（1）生產(chǎn)安全性，在進行機械設(shè)計時，應(yīng)考慮操作人員生產(chǎn)時的安全性等。（2）零件安全性，確保機械制造中使用的全部零件在額定的外負載條件下，不會發(fā)生嚴重變形、斷裂以及重度磨損等情況。（3）整機安全性，確保機械在正常操作下不發(fā)生故障，能實現(xiàn)機械的所有功能。（4）環(huán)境安全性，設(shè)計人員設(shè)計的機械應(yīng)能保證不對機器周圍的環(huán)境和人造成污染和危害。
結(jié)束語
在我國改革開放以后，工業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展，這在一定程度上帶動機械領(lǐng)域的進步，促使機械領(lǐng)域在現(xiàn)代化社會中越來越重要。此種情況下，不斷的優(yōu)化和完善機械制造尤為重要。機械設(shè)計作為機械制造的重要組成部分，其是否合理、有效、標準、正規(guī)直接關(guān)乎機械制造質(zhì)量。可以說，機械設(shè)計在機械制造中發(fā)揮重要作用。
計算機輔助設(shè)計，簡稱CAD，是一種運用計算機軟件系統(tǒng)來輔助設(shè)計人員對煤礦機械進行設(shè)計的方法。到目前為止，我國煤礦機械產(chǎn)品已經(jīng)進入一個穩(wěn)步發(fā)展的階段，將計算機輔助設(shè)計方法應(yīng)用于煤礦機械設(shè)計中，不但可以另設(shè)計更方便、更簡捷，同時也全面的實現(xiàn)了煤礦機械的模塊化設(shè)計、系統(tǒng)化設(shè)計和并行設(shè)計，從而提高了煤礦機械設(shè)計與生產(chǎn)的一體化。1）模塊化設(shè)計。煤礦機械設(shè)備的設(shè)計，涉及面廣、內(nèi)容繁冗，對此可進行分模塊式設(shè)計。通常講，設(shè)計者是按著機械的具體功能來劃分模塊的，然后利用計算機軟件對機械進行模塊化的分區(qū)設(shè)計，同時將較為穩(wěn)定、不常變動的模塊設(shè)計存儲。如此在有效地時間內(nèi)，不但可以提高工作效率，而且能夠有效提高機械設(shè)計的精確度、減少技術(shù)失誤，從而增強機械設(shè)備結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)性和互換性，確保機械設(shè)備的準確性和維修性。2）系統(tǒng)化設(shè)計。將現(xiàn)代設(shè)計理論和方法應(yīng)用于煤礦機械設(shè)計，即建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，然后運用計算機技術(shù)作為輔助設(shè)計，在以往實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用先進的科學(xué)計算方法對煤礦機械系統(tǒng)在預(yù)期工作中的情況進行分析設(shè)計。對煤礦機械設(shè)備進行系統(tǒng)化的分析設(shè)計，可真實的反應(yīng)出機械設(shè)備在真實工作時的受力情況、運作情況，從而提高了所設(shè)計機械設(shè)備投入運作的有效性和穩(wěn)定性。3）并行設(shè)計。計算機輔助設(shè)計的應(yīng)用，實現(xiàn)了將產(chǎn)品設(shè)計與具體運行使用一體化的效果，從而切實的避免了設(shè)計效果與實際效果不相符現(xiàn)象的發(fā)生。目前，多數(shù)煤礦機械設(shè)備上都安裝有故障監(jiān)測器，但是故障監(jiān)測器只能在機械設(shè)計生產(chǎn)、試驗后才能發(fā)現(xiàn)故障，而運用計算機輔助實現(xiàn)并行設(shè)計，可以將機械設(shè)備的設(shè)計和生產(chǎn)過程進行系統(tǒng)化的設(shè)計，進而實現(xiàn)機械設(shè)計的有效性。
2優(yōu)化設(shè)計的應(yīng)用
優(yōu)化設(shè)計是現(xiàn)代設(shè)計理論與方法的經(jīng)濟之本，優(yōu)化設(shè)計一方面可以確保機械設(shè)備的良好性能和質(zhì)量，另一方面可適當?shù)乜s小產(chǎn)品體積，降低生產(chǎn)成本，因此優(yōu)化設(shè)計是礦山機械設(shè)備設(shè)計所必須使用的方法。據(jù)相關(guān)資料表明，在煤礦機械減速器的設(shè)計過程中有效運用優(yōu)化設(shè)計方法，可使其體積減小13%，質(zhì)量減少12%，由此證實了優(yōu)化設(shè)計對于降低機械設(shè)備生產(chǎn)成本有著重要作用。
3有限元法設(shè)計的應(yīng)用
從狹義上講，有限元法就是通過對有限個單元作分片插值求解各種力學(xué)、物理問題的一種數(shù)值方法，而鑒于煤礦機械的工作性質(zhì)，正適合用有限元法對其受理進行有效的分析。通常，煤礦機械設(shè)備受力情況較為復(fù)雜，例如煤礦挖掘用的電動挖掘機，對于挖掘機的斗桿和動臂，受力較為復(fù)雜，用正常的力學(xué)知識根本起不到作用，為此將有限元法應(yīng)用于機械設(shè)計中，能夠很好的解決機械設(shè)備中的受力問題。
4創(chuàng)新環(huán)保設(shè)計的應(yīng)用
創(chuàng)新、環(huán)保是當今社會發(fā)展的兩大重要元素，是現(xiàn)代設(shè)計理論與方法的組成部分。創(chuàng)新設(shè)計，即要求設(shè)計人員在已知和可行事物的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維，構(gòu)想、設(shè)計出以前未有過的技術(shù)過程。創(chuàng)新設(shè)計，不但可對原有設(shè)計的欠缺處進行改善，同時能夠促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展你與進步。環(huán)保設(shè)計在煤礦機械設(shè)計的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在延長機械使用壽命、提高機械使用效率和降低環(huán)境污染三個方面。
5智能化設(shè)計的應(yīng)用
現(xiàn)代設(shè)計理論與方法中的智能化設(shè)計，也可理解為智能工程，即通過使用不同種類傳感器、控制器和執(zhí)行器等多種高科技產(chǎn)品，實現(xiàn)機械運作、自檢的自動化工作模式。煤礦開采挖掘具有一定的危險性，所以將智能化設(shè)計應(yīng)用于機械設(shè)計，可確保煤礦正常生產(chǎn)的有效運行，例如目前已廣泛應(yīng)用于煤礦勘探、開采等工作中的機器人技術(shù)和紅外技術(shù)，都是智能化設(shè)計的成果。
6可靠化設(shè)計的應(yīng)用
【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代機械；設(shè)計；制造工藝
按照產(chǎn)品使用要求，機械設(shè)計的結(jié)構(gòu)、形式、工作原理等，展開合理分析和科學(xué)計算，并通過機械設(shè)計方法，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的具體運用。在傳統(tǒng)機械設(shè)計中，主要依靠設(shè)計人員手工計算、手工繪圖和檢索資料，產(chǎn)品設(shè)計的周期較長，且無法保證設(shè)計質(zhì)量。近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，機械產(chǎn)品不斷更新，傳統(tǒng)機械設(shè)計方法無法適應(yīng)新時展，因此催生了現(xiàn)代機械設(shè)計工藝。不斷改變了傳統(tǒng)設(shè)計方法，對設(shè)計理論、設(shè)計方法不斷改進，使產(chǎn)品設(shè)計周期明顯縮短，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高。筆者根據(jù)自身多年的機械設(shè)計經(jīng)驗，主要分析現(xiàn)代機械設(shè)計的制造工藝。
1.現(xiàn)代機械設(shè)計方法的優(yōu)點分析
1.1通過現(xiàn)代化機械設(shè)計，可提升產(chǎn)品質(zhì)量、工作效率
針對現(xiàn)代化機械設(shè)計，可實現(xiàn)生產(chǎn)、作業(yè)的現(xiàn)代化處理，通過機械設(shè)計的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，可靈敏、精確控制作業(yè)流程，準確把握生產(chǎn)控制，利用機械操作系統(tǒng)，確保機械制造程序現(xiàn)代化設(shè)計，保證產(chǎn)品設(shè)計達到規(guī)定操作。采取現(xiàn)代化設(shè)計，可實現(xiàn)操作系統(tǒng)全程數(shù)據(jù)化控制，無主觀因素影響，確保操作流程科學(xué)、有序運行，通過精確規(guī)定動作，提升產(chǎn)品質(zhì)量、工作效率。
1.2通過現(xiàn)代化機械設(shè)計，可改善勞動條件
現(xiàn)代化發(fā)展的機械設(shè)計，屬于技術(shù)密集型、知識密集型的集合技術(shù)，通過現(xiàn)代化機械設(shè)計，降低作業(yè)人員勞動負擔，使作業(yè)人員擺脫繁重手工作業(yè)。隨著機械現(xiàn)代化產(chǎn)品的逐漸推廣應(yīng)用，使機械行業(yè)生產(chǎn)環(huán)境得以有效改善，有利于提高行業(yè)勞動條件，實現(xiàn)機械制造的現(xiàn)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(xiàn)代化機械設(shè)計，提高機械設(shè)備可靠性、安全性
對于機械設(shè)計所包含的現(xiàn)代化功能，包含了問題診斷、警報處理、系統(tǒng)保護、系統(tǒng)監(jiān)視等現(xiàn)代化、對于機械生產(chǎn)，若遭遇電壓短路，或超負荷運載問題，利用現(xiàn)代化系統(tǒng)，可采取控制保護措施，實現(xiàn)系統(tǒng)現(xiàn)代運行，可降低人身事故發(fā)生率，對設(shè)備起著良好保護作用，使設(shè)備損壞率明顯下降。對于機械設(shè)計、現(xiàn)代化發(fā)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(xiàn)代化產(chǎn)品可靠性、安全性，進而使設(shè)備故障率明顯降低，延長機械設(shè)備的使用壽命。
2.現(xiàn)代化機械設(shè)計的主要工藝
2.1智能化設(shè)計方法
對于機械設(shè)計而言，實現(xiàn)現(xiàn)代化控制技術(shù)，就是為提高生產(chǎn)作業(yè)、機械制造的智能化。立足現(xiàn)代化機械設(shè)計角度，智能化是立足動力學(xué)、社會學(xué)與心理學(xué)理論角度，結(jié)合人工智能技術(shù)與計算機技術(shù)學(xué)科等，將其納入機械設(shè)計學(xué)科。通過交叉學(xué)科建設(shè)，有效吸取機械設(shè)計智能化發(fā)展新方法與新思維。利用人工智能模擬技術(shù)，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(shè)計是機械制造領(lǐng)域的重要設(shè)計工藝。
2.2機電一體化設(shè)計方法
按照現(xiàn)代學(xué)科發(fā)展模式，使傳統(tǒng)單一學(xué)科模式被打破，逐漸往學(xué)科融合方向不斷發(fā)展。對于現(xiàn)代機械設(shè)計而言，也必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)設(shè)計思維，創(chuàng)新機械設(shè)計思路，趨向?qū)W科融合發(fā)展。立足學(xué)科建設(shè)角度，在未來發(fā)展中，機電一體化是機械設(shè)計的重要發(fā)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(shù)，相互結(jié)合而產(chǎn)生，從這些技術(shù)理論中，吸取機械設(shè)計所需理論、技術(shù)，在機械設(shè)計、現(xiàn)代化發(fā)展中，不斷綜合運用，使機械產(chǎn)品往機電一體化方向不斷發(fā)展，機電一體化設(shè)計，極大推動機械制造行業(yè)的積極、健康發(fā)展。可以說，機電一體化設(shè)計，是機械設(shè)計的關(guān)鍵工藝。
2.3網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計方法
近些年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)興起和日益發(fā)展，使人民生產(chǎn)、生活發(fā)生巨大改變。隨著互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，加速了全球經(jīng)濟一體化。對于機械設(shè)計而言，其產(chǎn)品換代、理論更新，均離不開互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。提高機械設(shè)計、現(xiàn)代化發(fā)展，必須緊密聯(lián)系互聯(lián)網(wǎng)，利用互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)、遠程控制技術(shù)，實現(xiàn)實時操作、動態(tài)化控制，利用計算機安全、云計算數(shù)據(jù)、局域網(wǎng)等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為機械設(shè)計、現(xiàn)代化發(fā)展創(chuàng)造良好網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境。總之，隨著互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展，機械設(shè)計產(chǎn)品和互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系日益緊密。
2.4模塊化設(shè)計方法
針對機械設(shè)計產(chǎn)品研發(fā)，現(xiàn)代化屬于系統(tǒng)性、復(fù)雜性的工程，所涉及產(chǎn)品規(guī)格、種類繁雜。現(xiàn)階段，對于機械設(shè)計現(xiàn)代化研發(fā)，若想實現(xiàn)產(chǎn)品接口生產(chǎn)標準化，還存在一定難度。所以，通過模塊化處理技術(shù)，目的就是為簡化設(shè)計流程。系統(tǒng)模塊化，就是復(fù)雜、龐大的設(shè)計系統(tǒng)進行分解，建立良好管理模塊。利用標準單元模式，實現(xiàn)產(chǎn)品的快速研發(fā)，使產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模日益擴大，進而分解模塊，簡化處理機械產(chǎn)品。
2.5綠色化設(shè)計方法
由工業(yè)革命開始，全球進入工業(yè)化社會，影響著人們的生產(chǎn)、生活，有效提升了人們物質(zhì)、文化生活。然而，隨著粗放型經(jīng)濟不斷發(fā)展，人們生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞，環(huán)境污染與資源浪費問題日益突出。因此，工業(yè)改革是社會發(fā)展的必然趨勢，發(fā)展綠色工業(yè)，保護生態(tài)環(huán)境，降低資源浪費率，要求機械設(shè)計必須提倡綠色、環(huán)保，設(shè)計出環(huán)保型、節(jié)能型的現(xiàn)代化產(chǎn)品，是機械制造發(fā)展不可小視的問題。
3.結(jié)束語
綜上所述，現(xiàn)代機械設(shè)計工藝，主要是完善、補充傳統(tǒng)機械設(shè)計工藝，主動性較強，且設(shè)計周期較短，可明顯降低設(shè)計耗費。通過現(xiàn)代機械設(shè)計方法，不管是產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品制造，或報廢回收方面，比傳統(tǒng)機械設(shè)計工藝明顯要好。對于現(xiàn)代機械設(shè)計工藝，是諸多學(xué)科知識、領(lǐng)域的完美融合，并實際運用于產(chǎn)品設(shè)計中，不僅是單獨個人設(shè)計，還是一個設(shè)計團隊的設(shè)計，在設(shè)計設(shè)計中，運用現(xiàn)代機械設(shè)計方法，確保每個設(shè)計人員做到相互了解，運用模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等設(shè)計工藝，通過設(shè)計工藝的有機融合，方可設(shè)計出完美、優(yōu)質(zhì)的機械產(chǎn)品。 [科]
【參考文獻】
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【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計；機械制造；設(shè)計理念
機械設(shè)計，是指根據(jù)產(chǎn)品的使用功能要求，對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)形式、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、精度、配合形式和技術(shù)要求，方法等進行構(gòu)思、綜合分析和計算并將其轉(zhuǎn)化為具體的設(shè)計方案，以作為生產(chǎn)制造依據(jù)的指導(dǎo)文件之一。
1現(xiàn)代機械設(shè)計概述
1.1.現(xiàn)代機械設(shè)計的現(xiàn)狀。機械產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)中，機械設(shè)計是十分重要的一步，是機械生產(chǎn)的起始段，決定了機械的性能，質(zhì)量和品質(zhì)。機械設(shè)計對于人類社會的進步，起到了不可磨滅的作用，極大提高了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和生產(chǎn)的進步。現(xiàn)代機械設(shè)計理論，總結(jié)了現(xiàn)代機械產(chǎn)品生產(chǎn)的經(jīng)驗和原理，是現(xiàn)代機械設(shè)計的指導(dǎo)方針和設(shè)計綱領(lǐng)。而現(xiàn)代機械設(shè)計方法，則確保了現(xiàn)代機械產(chǎn)品能夠滿足設(shè)計初衷和功能需要。現(xiàn)代機械設(shè)計理論是現(xiàn)代機械設(shè)計方法的根本和核心，是機械設(shè)計中必須面對的基礎(chǔ)和要求。現(xiàn)代社會對與機械設(shè)計水平的要求越來越高，對現(xiàn)代機械設(shè)計的需求也越來越大，這就決定了現(xiàn)代機械設(shè)計必須要不斷進步，與時俱進，同時社會生產(chǎn)力水平的提高，科技水平的進步，在客觀上也推動了現(xiàn)代機械設(shè)計的進步，為機械設(shè)計理論和方法的發(fā)展提供了動力。
1.2.現(xiàn)代機械設(shè)計的特征。現(xiàn)代機械不僅應(yīng)用于物質(zhì)于能量方面，更多的進步體現(xiàn)在對信息的處理，不再只注重于單一功能而傾向于綜合作用，換而言之，機械不再僅僅是一種工具，而進一步應(yīng)用了智能技術(shù)使其具有了自主處理能力和信息接受交換能力。上述現(xiàn)代機械的進步與變化，也使現(xiàn)代機械設(shè)計與傳統(tǒng)機械設(shè)計有了很大不同，相對于傳統(tǒng)機械設(shè)計更多的靠以前的經(jīng)驗和設(shè)計師突發(fā)的靈感，現(xiàn)代機械設(shè)計則更多的運用新興技術(shù)，綜合各學(xué)科內(nèi)容，以現(xiàn)代機械設(shè)計理論為基礎(chǔ)和準則，展現(xiàn)出了機械設(shè)計在現(xiàn)代的新面貌。傳統(tǒng)機械設(shè)計是在存在需求的情況下設(shè)計出方案進而做出樣品進行實驗并根據(jù)實驗成果改進方案繼續(xù)制作樣品進行實驗，如此循環(huán)不僅費時費力，制作出的產(chǎn)品性能，適用性等均不能達到最優(yōu)化。現(xiàn)代機械設(shè)計則可以在計算機的使用下直接進行虛擬實驗，在對實驗現(xiàn)代機械設(shè)計方法的分類。從工程領(lǐng)域方面劃分現(xiàn)代機械設(shè)計方法，可分為現(xiàn)評估后優(yōu)化參數(shù)改進虛擬樣機，在達到最有效果之后，再進行設(shè)計制作，不僅節(jié)約材料，降低成本，且方便快捷，設(shè)計效果較好。
1.2現(xiàn)代機械設(shè)計的理念。設(shè)計過程要遵循一些理性的、科學(xué)的基本原則，一般來說包括邏輯關(guān)系的確定，物理關(guān)系的確定，結(jié)構(gòu)關(guān)系的確定，總體層面設(shè)計的最終確定。現(xiàn)代機械設(shè)計的理念是把信息技術(shù)、計算機輔助技術(shù)、智能技術(shù)和機械工程技術(shù)相結(jié)合，通過建立數(shù)學(xué)模型進行優(yōu)化，融合數(shù)學(xué)、電子信息學(xué)、化工學(xué)、人體心理學(xué)等學(xué)科知識，從形象思維開始，綜合運行各種思維方式，經(jīng)過邏輯推理和判斷及相應(yīng)的綜合、分析與決策，產(chǎn)生設(shè)計創(chuàng)意，經(jīng)過精確的數(shù)據(jù)分析和操作，反復(fù)操作循環(huán)，最終完成設(shè)計方案。設(shè)計過程要充分考慮到設(shè)計任務(wù)，清晰設(shè)計目標，充分收集資料和數(shù)據(jù)，要設(shè)計出新結(jié)構(gòu)和新方案，還要和客戶進行討論，注重各專業(yè)知識的配合，力求方案的科學(xué)性，要以嚴謹?shù)膽B(tài)度對待設(shè)計圖，不斷修改方案，直到最佳，最后，現(xiàn)代機械設(shè)計的一個重要理念就是要將設(shè)計的過程貫徹于機械制造的始終，即使是草圖結(jié)束以后也要動態(tài)進行調(diào)整。現(xiàn)代機械設(shè)計的理念秉承創(chuàng)新精神，注重邏輯和思維方式，運用科學(xué)合理的設(shè)計方法，結(jié)合最先進的科學(xué)技術(shù)，并且還要綜合考慮經(jīng)濟性、穩(wěn)定性、智能性等相關(guān)因素，充分融合環(huán)保設(shè)計、人性化設(shè)計、低能耗設(shè)計等理念，并且借鑒國內(nèi)外的相關(guān)理論，實現(xiàn)設(shè)計理念的創(chuàng)新和發(fā)展。
2關(guān)于是機械設(shè)計其中的一個方面的探討
設(shè)計一部機器，其產(chǎn)品性能如何，關(guān)鍵在于其設(shè)計的質(zhì)量。機械設(shè)計是機械工程的重要組成部分，是機械生產(chǎn)的第一步，是決定機械性能的最主要的因素。制造一部機器，在滿足預(yù)期功能的前提下，要求性能好、效率高、成本低、造型美觀，同時要滿足人類工程的使用要求，在設(shè)計使用期限內(nèi)要安全可靠、操作方便，維修簡單。機械設(shè)計是一個創(chuàng)造性的工作，同時也是充分利用已有的成功經(jīng)驗的工作。因此，要很好的把繼承與創(chuàng)新有機結(jié)合起來，才能設(shè)計出高質(zhì)量的機器。設(shè)計程序有以下幾個階段：
2.1調(diào)研階段。在調(diào)研階段應(yīng)對所需要設(shè)計的機器的技術(shù)和使用要求情況做充分的調(diào)查研究和分析，通過分析，能夠進一步明確機器所應(yīng)具有的功能，并為以后的決策提出由環(huán)境、經(jīng)濟、加工以及時限等方面所確定的約束條件。
2.2方案的初步設(shè)計階段。方案的初步設(shè)計不單單是滿足產(chǎn)品功能的需要和本產(chǎn)品行業(yè)的發(fā)展方向，更重要的是檢驗設(shè)計者對于產(chǎn)品的開發(fā)的認識，以及“四新”運用的能力。初步設(shè)計的主要步驟是：確定工作原理和基本結(jié)構(gòu)型式、運動形式設(shè)計、設(shè)計主要零部件，繪制初步總裝配圖，初步設(shè)計審查。
2.3產(chǎn)品設(shè)計階段。產(chǎn)品設(shè)計階段分三步：首先，是設(shè)計總裝配草圖及部件裝配草圖。根據(jù)總裝配草圖和部件裝配草圖對產(chǎn)品進行整體設(shè)計。再者，在產(chǎn)品設(shè)計階段要根據(jù)審查意見修改設(shè)計，設(shè)計全部零部件，繪制新的總圖，技術(shù)設(shè)計總審。最后的設(shè)計階段，要根據(jù)審查意見修改設(shè)計，繪制全部工作圖和制定全部技術(shù)文件。對于大型設(shè)備，需要多名設(shè)計人員分工合作、密切配合，總設(shè)計師要密切關(guān)注結(jié)合部分的連接設(shè)計，做到連接科學(xué)、簡單。而相對于批量或大量生產(chǎn)的產(chǎn)品，還要進行定型設(shè)計，考慮采取工裝設(shè)計，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率、降低成本。
2.4技術(shù)文件編制階段：其種類較多，常用的有產(chǎn)品的設(shè)計計算說明書、使用說明書、標準件、常用件、易損件的明細表等等。
計算機在機械設(shè)計中得到了日益廣泛的使用，并出現(xiàn)了許多高效率的設(shè)計分析軟件，如：（三維：PRE、UGNX、solidWorks等；二維：AutoCAD、CAXA電子圖版等、CAM：Cimatron、SolidCAM等）。運用計算機軟件設(shè)計，使設(shè)計變得更加快捷、標準化強，同時，利用此類軟件可以在設(shè)計階段進行多方案的對比，以及可以對不同的方案其結(jié)構(gòu)強度，剛度和動力特性進行精確的分析。因此，計算機軟件繪圖在機械設(shè)計進程中替代了手工繪圖。
在繪制零件圖的同時還需要進行兩項工作，其一、工藝性審核，要考慮本企業(yè)的設(shè)備加工能力和工人的技術(shù)水平，使零件便于加工并降低制造成本。其二、標準審核，使零件結(jié)構(gòu)要素、尺寸、公差配合，熱處理條件以及標準和通用零件等符合標準的規(guī)定。零件圖完成后開始圖紙核對，經(jīng)過仔細校對的圖紙，能保證加工后裝配順利和滿足技術(shù)要求。最可靠的校對方法是根據(jù)已繪制好的零件圖重繪出一張總裝配圖，所有的矛盾之處就會體現(xiàn)出來。
綜上所述，現(xiàn)代機械設(shè)計是許多學(xué)科和領(lǐng)域的技術(shù)交融之后的捷徑，這些技術(shù)在現(xiàn)實機械中實現(xiàn)了完美的結(jié)合，前提是相關(guān)的知識在設(shè)計者的頭腦中首先實現(xiàn)完美的結(jié)合，構(gòu)成一個有序的知識體系。現(xiàn)代機械設(shè)計不可能是個人行為，在設(shè)計群體中，所以偶成員都應(yīng)掌握現(xiàn)代機械設(shè)計的有關(guān)知識，這樣才能做到相互了解和配合，才能建立全局觀念，最終實現(xiàn)現(xiàn)代機械的完美設(shè)計。
參考文獻：
前言：機械設(shè)計作為一個復(fù)雜的過程，評價其好壞當然不能只從某一個或者某幾個側(cè)面來說。但是，機械設(shè)計的最終成果就是產(chǎn)品，產(chǎn)品直接面對終端消費者，所以說機械設(shè)計水平高低的最為直接的體現(xiàn)就在于產(chǎn)品。機械設(shè)計的創(chuàng)新方法也是為提高該過程的水平而服務(wù)，因此，可以從產(chǎn)品質(zhì)量的角度出發(fā)來進行機械設(shè)計創(chuàng)新方法的研究。結(jié)合近年經(jīng)驗來看，主要是變元法的變型運用、新型材料的合理運用和三維CAD等技術(shù)的革新。
1.基于產(chǎn)品全方位優(yōu)化的機械創(chuàng)新設(shè)計
1.1 基于產(chǎn)品穩(wěn)定性的機械設(shè)計創(chuàng)新
產(chǎn)品的穩(wěn)定性對于產(chǎn)品而言可謂是評價其性能好壞的關(guān)鍵之所在，如果一臺機器頻繁出現(xiàn)故障，那么即使它運作時再流暢，它也無法算得上是一臺好產(chǎn)品。通過機械設(shè)計創(chuàng)新來提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，就要運用到現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計理念。現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計包括了現(xiàn)代科技的眾多因素，如函數(shù)、數(shù)學(xué)理論、信息技術(shù)等，通過最新型的設(shè)計途徑得出最優(yōu)化的設(shè)計方案，以滿足工業(yè)發(fā)展的新要求，這里得要求主要指針對產(chǎn)品的穩(wěn)定性進行機械設(shè)計創(chuàng)新。[1]從原件入手，使機械設(shè)備在零件上具備更標準的規(guī)格，在部件上更加通用，在設(shè)備整體上更加系統(tǒng)，這就要用到變型設(shè)計。變型設(shè)計就是在原有產(chǎn)品的類型基礎(chǔ)上，在機械設(shè)計時進行深度開發(fā)，其中又包括縱系列和橫系列，涉及機械產(chǎn)品設(shè)備的尺寸、參數(shù)和功能。要增加產(chǎn)品的穩(wěn)定性，很重要的一點就是機械設(shè)備內(nèi)部元件的固化，這涉及到不同的工藝方法，使用不同的工藝裝配出來的產(chǎn)品最終在穩(wěn)定性上會有很大差異，需要具體情況進行具體分析，需要工藝適當更改以滿足產(chǎn)品性能要求.這就要求對零件的加工工藝和熱處理工藝能夠合理選擇并在一定程度上予以改良，也就是對機械設(shè)備工藝方法進行科學(xué)變元。
1.2 基于產(chǎn)品環(huán)保性能的機械設(shè)計創(chuàng)新
隨著環(huán)保觀念逐漸深入人心，機械設(shè)計也無法不與環(huán)保聯(lián)系起來，綠色環(huán)保機械逐漸步入人們的視野。相應(yīng)地，如何設(shè)計出符合環(huán)保要求的機械產(chǎn)品也成為機械設(shè)計的一大突破點。從材料選擇入手，要盡量考慮選用可回收、易分解、可再生的環(huán)保材料。除此之外，結(jié)構(gòu)件的設(shè)計要滿足無毒無害的選配要求，還以提高機械材料的再生率為宗旨，盡量遵循低能耗、長壽命、無污染的原則，盡可能提高機械設(shè)備的耐久性能，實現(xiàn)機械化高效率。就環(huán)保來說，最為長久的就是節(jié)能設(shè)計，如果機械設(shè)備能做到節(jié)能，那可以說是“一勞永逸”。要做到節(jié)能，可以考慮采用雙泵分合流技術(shù)、液壓負荷傳感技術(shù)和靜液驅(qū)動技術(shù)等設(shè)計方式達到高效節(jié)能的目的。談到電機，如何選擇電機也很重要。應(yīng)當選擇噪音小，油耗少，排放少的電機。如果噪音不能避免，那就要增加機械設(shè)計中的降噪處理環(huán)節(jié)，這也可以成為機械設(shè)計創(chuàng)新的一個思考方向。
1.3 基于產(chǎn)品經(jīng)濟效益的機械設(shè)計創(chuàng)新
所謂經(jīng)濟效益，就是要達到利益最大化，達到利益最大化可以從機械設(shè)計的過程中和機械設(shè)計的成果著手。一方面來說，現(xiàn)代機械工程創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)結(jié)合市場需求和客戶要求，科學(xué)、合理地控制機械工程設(shè)計成本。要做到節(jié)約成本，首先就應(yīng)當從原材料入手。固然，選擇價格低廉且品質(zhì)優(yōu)良的原材料最為符合要求，可是事實上這樣的材料并不好找，再者不同的材料擁有各自不同的功能，而這些原材料對于工藝加工的要求又不盡相同，只有通過加工以后才能得到最后想要的理想材料，才能夠達到參數(shù)的標準，這樣一來找到替換的材料難度極其大。這時就是就要運用機械設(shè)計創(chuàng)新了。為什么這么說呢？其實就是對于這些不可加工的材料可以運用材料變元法進行新的方案的設(shè)計和研究，此處所謂的變元法就是改變一種變量或兩種變量從而達到最后的結(jié)果不變的道理來實現(xiàn)接卸設(shè)計中的創(chuàng)新設(shè)計的。除此之外，還可以運用人工智能化的方法，解放設(shè)計人員的思維，降低設(shè)計人員的勞動量，這就是在環(huán)節(jié)中無形降低了生產(chǎn)的成本。人工智能，無疑也是一種創(chuàng)新。另一方面，從機械設(shè)計的成果來說，就是要讓產(chǎn)品的銷路打開，跟機械設(shè)計聯(lián)系起來就是說成品要能夠吸引受眾，產(chǎn)品的穩(wěn)定性和環(huán)保性能在上文已經(jīng)詳細介紹過，此處不再贅述，這里主要說明機械設(shè)計創(chuàng)新之于產(chǎn)品的外觀，主要手段就是加大機械設(shè)計中的設(shè)計幾何學(xué)的運用，即用單位坐標系分析形體分割位置，用心規(guī)劃比例關(guān)系以賦予成品更強的協(xié)調(diào)感。這個過程中可以引進國外的經(jīng)驗和先進理念。只有從過程和結(jié)果分別進行機械設(shè)計的創(chuàng)新，才能最大程度上保證經(jīng)濟效益。
2.現(xiàn)代機械工程創(chuàng)新設(shè)計的突破點
2.1 機械設(shè)計人員思維的創(chuàng)新
機械設(shè)計人員的思維創(chuàng)新可以說是現(xiàn)代機械設(shè)計創(chuàng)新的根本。最為根本的思維上的突破應(yīng)當就是人工智能的使用，其中包括CAD技術(shù)、基于ASP的Internet接口方案、基于Browser/Server的網(wǎng)絡(luò)計算模型、SQS Server數(shù)據(jù)庫等，其中以CAD技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的使用最為常見。除了人工智能以外，就設(shè)計人員的自身思維來講也可以有所突破，這里頭最難的就是設(shè)計人員思維的立體性，也就是思維的聯(lián)動性。之所以要實現(xiàn)創(chuàng)新思維的立體性，保持思維的層次性立體性，實現(xiàn)橫向、豎向和逆向思維的統(tǒng)一，就是為做到在設(shè)計時權(quán)衡利弊，選擇最優(yōu)方案。再就是老生常談的話題了，即思維的突破性、獨創(chuàng)性和實用性。[2]也就是說，要求設(shè)計人員不要囿于固有思維套路，而要積極探尋，爭取研發(fā)出更優(yōu)的設(shè)計方案，但與此同時還不能罔顧機械設(shè)計實際，紙上談兵。總的來說，就是設(shè)計人員要在符合實際的情況下開拓自身思維，力求更完美的設(shè)計方案。
2.2 探索創(chuàng)新之于機械設(shè)計各環(huán)節(jié)
說到機械設(shè)計各環(huán)節(jié)的方法創(chuàng)新，其實有很多，接下來列舉幾例。比如說立足于分析機械結(jié)構(gòu)設(shè)計流程的基礎(chǔ)上，研究參數(shù)化設(shè)計方法再轉(zhuǎn)變到CAE模型的CAD/CAE轉(zhuǎn)換機制，是一種有效的雙向機制。再比如說，設(shè)計環(huán)節(jié)的反求設(shè)計，這主要是針對減少誤差和數(shù)據(jù)還原而設(shè)計的。還有三維CAD技術(shù)的大量運用，再加上之前談到過的各個環(huán)節(jié)變元法的靈活運用及其各種變型方法在實踐中的大量運用，以及和CAD/CAE轉(zhuǎn)換機制類似的同樣立足于IT技術(shù)的 CAM技術(shù)的運用和運用IT技術(shù)的同時需要設(shè)計人員積極配合的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同技術(shù)，后者主要是利用網(wǎng)絡(luò)實時數(shù)據(jù)的傳輸特性，這樣一來不僅能夠掌握動態(tài)數(shù)據(jù)，還便于設(shè)計人員建立相關(guān)網(wǎng)絡(luò)平臺進行探討、比對、研究。每個方法的運用范圍或有重疊，交叉，但是他們各自又具備彼此所不能取代的優(yōu)點，他們對于機械設(shè)計的探索創(chuàng)新來說都很重要。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機械；設(shè)計創(chuàng)新；特點
中圖分類號：C35文獻標識碼： A
前言：機械因其作為龐大的硬件特質(zhì)，設(shè)計的過程非常漫長，不僅需要專業(yè)設(shè)計人員要有專業(yè)技術(shù)知識，還需要有韌勁、有耐心，設(shè)計時認真細心。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)不斷提升，對于機械的設(shè)計也有了新的要求，機械設(shè)計的要打破傳統(tǒng)進行創(chuàng)新，進行改進，進行革新。特別是在第三次工業(yè)革命以后，世界范圍內(nèi)的機械行業(yè)突飛猛進，也對機械的設(shè)計提出新的更高要求，創(chuàng)新成為機械設(shè)計領(lǐng)域新的歷史性要求，大膽創(chuàng)新的設(shè)計將使機械領(lǐng)域發(fā)生前所未有的發(fā)展。當然設(shè)計要有時代性和適用性，要隨著時代的變化而創(chuàng)新，要與社會的發(fā)展、行業(yè)的發(fā)展相適應(yīng)。筆者就機械設(shè)計的方法創(chuàng)新以及創(chuàng)新評估進行論述。
1、 機械設(shè)計的定義
機械設(shè)計是指根據(jù)用戶的使用要求對專用機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、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(gòu)思、分析和計算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。機械設(shè)計是機械工程的重要組成部分，是機械生產(chǎn)的第一步，是決定機械性能的最主要的因素。
2、 運用創(chuàng)新思維實現(xiàn)機械設(shè)計的重要意義
具體到機械設(shè)計中，創(chuàng)新思維主要有還原分析法、綜合分析法、列舉法、結(jié)合法、移植法、聯(lián)想法、相似和對立對比聯(lián)想等多種分析手段。假設(shè)可以把以上思維方法應(yīng)用到實際生產(chǎn)當中，那么其所產(chǎn)生的回報則是無比巨大的。機械創(chuàng)新設(shè)計能夠提高機械設(shè)計人員的智能化水平，達到建立有效的機械設(shè)計“專家”系統(tǒng)的目標，加速機械設(shè)計向著智能化、自動化、最夠有效地鍛煉機械設(shè)計人員的創(chuàng)造性思維，激發(fā)他們的潛在能力，提高人員自身實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的自覺意識。
3、設(shè)計者要有創(chuàng)新思想
設(shè)計者如果不能突破過往的思路和方法，就容易變成思維定勢，固步自封，不能創(chuàng)新。因此，設(shè)計者應(yīng)能改舊創(chuàng)新，要有創(chuàng)新的思想，并且將這種創(chuàng)新靈活的運用到設(shè)計當中去。創(chuàng)新就是要打破過去的思想方法、思想方式，用新的視角、新的思路、新的方法來分析問題、解決問題，創(chuàng)新對于任何人、任何產(chǎn)業(yè)、任何事物來說非常重要。設(shè)計人員如果不能創(chuàng)新，那么它的作品就不會被肯定，不會被接受。凡是優(yōu)秀的設(shè)計人員都具有創(chuàng)新思想和創(chuàng)新精神，總是在不斷推陳出新，因此，就要求設(shè)計人員要有創(chuàng)新思想，要用創(chuàng)新思想來武裝自己，用創(chuàng)新思想來解決問題，結(jié)合創(chuàng)新思想更好的開展各項工作。一是獨創(chuàng)意義是創(chuàng)新的靈魂，也就是能打破人們的思維定勢，能打破傳統(tǒng)思想，尋求更為高效的方法和思路、措施，獨創(chuàng)讓設(shè)計變的更加脫俗，進入到更加廣泛領(lǐng)域獲得發(fā)展。二是創(chuàng)新具有十分重要的現(xiàn)實意義，創(chuàng)新使產(chǎn)品更加有效的生產(chǎn)，更加適應(yīng)市場的需求。三是創(chuàng)新就是突破，要在思想上打破傳統(tǒng)的思想，要在技術(shù)上打破傳統(tǒng)技術(shù)使用新技術(shù)，要通過創(chuàng)新設(shè)計實現(xiàn)新的發(fā)展空間。第四，創(chuàng)新不是單層面的創(chuàng)新，而是要有
多維度的創(chuàng)新，既要橫向方面的創(chuàng)新，也要有縱向的創(chuàng)新，還要反向的創(chuàng)新，只有這樣才能得到最為優(yōu)秀的作品。
3.1 優(yōu)化設(shè)計的發(fā)展
數(shù)學(xué)規(guī)劃是優(yōu)化設(shè)計的前提，電腦是優(yōu)化設(shè)計的專業(yè)設(shè)備，對相關(guān)制約條件進行深入分析以后，在創(chuàng)新思想的主導(dǎo)下尋求最佳規(guī)劃，這是優(yōu)化設(shè)計中最為優(yōu)秀的措施，其設(shè)計思想體現(xiàn)了時代的特征。我國在創(chuàng)新設(shè)計方面做了很多的研究和開發(fā)，創(chuàng)造了很多優(yōu)秀而獨特的設(shè)計程序，被設(shè)計領(lǐng)域廣泛認可，反響強烈。但是可惜的是該措施并沒有被廣泛的運用到實際的設(shè)計當中去。當然，這種設(shè)計措施絕對是有效的，要求設(shè)計者要有較強的專業(yè)技術(shù)和水平，還要鼓勵他們勇于創(chuàng)新，勇于打破常規(guī)，積極尋找適應(yīng)發(fā)展需要的新方法，而且要不斷創(chuàng)新和
變化。這種設(shè)計措施使我們在考慮問題時要具有全面性，涉及全部層次，能夠全面合理的處理問題。使設(shè)計的信息更加精準、設(shè)計的時間更少，設(shè)計的效率更高。
3.2 關(guān)于機械設(shè)計的定型設(shè)計
所謂的定型設(shè)計，就是要在產(chǎn)品開始制造之前，實施產(chǎn)品的創(chuàng)新探索活動，使零件規(guī)格更符合要求，尺寸更符合規(guī)定，產(chǎn)品更具有系列的特征，更加具有通用性，更加適合使用者使用。產(chǎn)品設(shè)計的定型設(shè)計首先要了解跨系列產(chǎn)品、縱系列產(chǎn)品和橫系列產(chǎn)品的概念。所謂的橫系列產(chǎn)品設(shè)計只是在基礎(chǔ)產(chǎn)品上，擴展產(chǎn)品的功能；而縱系列產(chǎn)品的概念是指：功能相同、結(jié)構(gòu)相同、原理相同，只是尺寸和性能不同的設(shè)計。而對于跨系列產(chǎn)品，其概念就是有先進的動力參數(shù)，且在
不同的類型產(chǎn)品之間的設(shè)計變型。定型設(shè)計的概念就是指產(chǎn)品的功能不變，產(chǎn)品的理念不變，為了適用人的使用，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的一些參數(shù)和數(shù)據(jù)，進而制造出更加合理的產(chǎn)品。技術(shù)基礎(chǔ)有拓撲技術(shù)約束、尺寸技術(shù)約束和工程技術(shù)約束三種相驅(qū)動，通過三維參數(shù)的變化進行變型設(shè)計。以傳統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計與三維的參數(shù)化設(shè)相比較，傳統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計只對零部件的個別或者部分特征驅(qū)動的尺寸進行修改，并對關(guān)聯(lián)的尺寸進行調(diào)整后，得到相應(yīng)的不同尺寸的系列零件。而三維參數(shù)化變型設(shè)計中，可變化的信息非常之多，包括：工程圖的視圖位置、工程圖的比例、工程圖的尺寸、工程圖的注釋、工程圖的BOM表，這些參數(shù)及信息在三維參數(shù)化模型驅(qū)動后可以自動更新，以及在產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中所需要的工裝夾具、NC代碼、產(chǎn)品生命周期等參數(shù)化進行關(guān)聯(lián)設(shè)計。由上可知，機械設(shè)計涉及數(shù)學(xué)規(guī)劃、三維圖、IT技術(shù)以及更多的學(xué)科原理，非常深奧，要素較多，在具體的設(shè)計中，應(yīng)堅持多樣化、個性化和適宜性。定型設(shè)計與其它設(shè)計相比，有其思想的超前性，該項設(shè)計打破陳規(guī)，更加精準，更具創(chuàng)意。
3.4 反求設(shè)計
反求設(shè)計的探討應(yīng)著重以下技術(shù)內(nèi)容:（1）對測量措施和機械進行研究，為設(shè)計提供更加精準的機具，以減小在設(shè)計中的測量誤差Δ測。（2）對三維重構(gòu)方法和軟件系統(tǒng)進行研究，使設(shè)計的實用性更強，以提高設(shè)計的精度，以減小在設(shè)計中的計算誤差Δ計。（3）既要有人工的智能技術(shù)，還要有數(shù)理統(tǒng)計的各種理論，更要有設(shè)計中精度的學(xué)科技術(shù)，通過多種學(xué)科相互整合，上升到一種獨特的設(shè)計理論參數(shù)，解決設(shè)計參數(shù)的問題。（4）為了更好的還原設(shè)計參數(shù)，重點研究產(chǎn)品主模技術(shù)，以滿足反求工程Ⅱ?qū)υO(shè)計參數(shù)的還原要求，最終形成產(chǎn)品裝配的建模體系。（5）要在軟件開發(fā)上做好工作，開發(fā)的軟件應(yīng)滿足分析原型產(chǎn)品設(shè)計精度的能力。無論是國內(nèi)還是國外，引用的反求工程CAD模型與精度設(shè)計、精度構(gòu)造的要求還有很大的差距，基本上就是一個幾何形狀的重構(gòu)。反求工程要求獨有3個參數(shù)：一是重構(gòu)參數(shù)；二是實物原型參數(shù)；三是原始設(shè)計參數(shù)。在反求工程Ⅱ的設(shè)計階段，以各種參數(shù)重構(gòu)建立CAD三維模型，這些參數(shù)具有反求工程的屬性，全部是在重構(gòu)的CAD模型上體現(xiàn)的，是反求工程對模型測量點的數(shù)據(jù)進行擬合運算后得出的結(jié)果，因此叫做重構(gòu)參數(shù)。反求工程所使用的數(shù)據(jù)并不是原物測量數(shù)據(jù)，也不是最初設(shè)計的數(shù)值，而是根據(jù)重構(gòu)模型參數(shù)作為原始參數(shù)。也就說依據(jù)模型數(shù)據(jù)的重構(gòu)參數(shù)進行產(chǎn)品的制造。現(xiàn)在分析一下制造產(chǎn)品的原始參數(shù)和制造原型的原始參數(shù)二者之間的誤差：零件或原型的制造誤差記為制造
誤差Δ制，制造的原型使用磨損記為誤差Δ損。重構(gòu)誤差記為Δ計；原型測量誤差記Δ測；由于產(chǎn)品的原型是根據(jù)最為原始的參數(shù)設(shè)計制造的，而現(xiàn)有的產(chǎn)品則是用重構(gòu)的參數(shù)制造的，所以二者之間也存在誤差即重構(gòu)誤差Δ構(gòu)。從這個分析可以看出，重構(gòu)參數(shù)制造的產(chǎn)品與原型制造的產(chǎn)品有誤差，用重構(gòu)的參數(shù)制造的產(chǎn)品放在原型環(huán)境下會達不到要求。
4、結(jié)束語
任何設(shè)計工作都不可能脫離創(chuàng)新而永遠存在，因此，設(shè)計者的一個特質(zhì)就是要有創(chuàng)新精神，要熟練運用各種分析設(shè)備，設(shè)計出創(chuàng)新超前、品質(zhì)更高、更加符合使用者的設(shè)備。創(chuàng)新設(shè)計存在于任何時代任何發(fā)展階段。
參考文獻:
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【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計方法；發(fā)展；
1 現(xiàn)代機械設(shè)計的特點
現(xiàn)代機械種類很多，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。但從實現(xiàn)系統(tǒng)功能的角度來看，它主要包括動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、操縱及控制系統(tǒng)等，每個系統(tǒng)又可根據(jù)需要繼續(xù)分解為更小的子系統(tǒng)。現(xiàn)代機械設(shè)計有其鮮明的特點，不但要求設(shè)計對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、物流技術(shù)、各零部件的材料、形狀、尺寸、方法等進行構(gòu)思、分析、計算，而且還需融通多門科學(xué)知識，如創(chuàng)造性工程、美學(xué)、仿生學(xué)、控制論、機械電子學(xué)、價值工程等，使設(shè)計出的產(chǎn)品在市場中具有競爭力。
2 現(xiàn)代機械設(shè)計方法
2.1 計算機輔助設(shè)計
利用計算機運算速度快、存儲量大、運算準確、邏輯判斷功能強等優(yōu)點，通過人機交互進行信息的處理，完成設(shè)計工作。主要有以下特點：
2.1.1 由于可以存儲大量的設(shè)計信息和設(shè)計經(jīng)驗。可以幫助缺乏設(shè)計經(jīng)驗的新手順利完成工作。
2.1.2 計算機輔助設(shè)計與計算機輔助制造（CAM）、計算機自動化管理結(jié)合起來形成計算機集成制造系統(tǒng)，進行產(chǎn)品設(shè)計、市場預(yù)測、生產(chǎn)計劃、制造和銷售等一系列工作。以企業(yè)的最高效益為目標，綜合對人力、物力和時間各種資源進行最有效的利用。
2.1.3 可以大大提高設(shè)計的效率，加快產(chǎn)品的更新速度，縮短設(shè)計周期，增強市場競爭力。
2.1.4 設(shè)計人員不僅能在很短時間里給出多種設(shè)計方案，分析比較后獲得最佳設(shè)計方案，還可以從繁重的重復(fù)性工作中得到解脫，有更多的時間和精力進行創(chuàng)造性工作。
2.2 機械設(shè)計中的綠色產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)
現(xiàn)代機械設(shè)計中的綠色產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)是指在設(shè)計機械產(chǎn)品時要符合低耗能、高效益、環(huán)境保護等要求。綠色產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)主要包括以下幾個方面：第一，針對能源利用的機械設(shè)計技術(shù)。產(chǎn)品設(shè)計是減少能源消耗最重要最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，這要求在現(xiàn)代機械設(shè)計當中以最小的能源消耗來達到最大的能源利用率，同時符合對環(huán)境影響最小的環(huán)保要求。產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)布局、加工工藝以及重復(fù)使用性和材料選擇等都是在產(chǎn)品功能和各項基本要素確定之后，在設(shè)計階段就考慮好的。第二，針對環(huán)境設(shè)計的機械設(shè)計技術(shù)。主要是指在整個產(chǎn)品的生命周期內(nèi)，考慮的重點和關(guān)鍵是產(chǎn)品是否可以回收、是否可以重復(fù)利用、是否可以維護，以及是否有利于使用者的身體健康和安全性等方面的屬性。第三，針對材料設(shè)計的機械設(shè)計技術(shù)。在這方面，設(shè)計的訴求點在材料身上，即要充分發(fā)揮材料的利用價值，并且以最小的材料消耗達到最大的利用率。
2.3 模糊設(shè)計
模糊設(shè)計是將模糊數(shù)學(xué)知識應(yīng)用到機械設(shè)計中的一種設(shè)計方法。隨著科技的深入發(fā)展，需要設(shè)計的機構(gòu)越來越大、也越來越復(fù)雜，設(shè)計中涉及的變量越來越多且變量間的關(guān)系也越來越復(fù)雜，這些變量中存在大量的模糊現(xiàn)象，許多情況下并不能精確描述所設(shè)計的產(chǎn)品。在設(shè)計中除了識別“非此即彼”的精確現(xiàn)象，還要能識別“亦此亦彼”的模糊現(xiàn)象，這就要求采用模糊數(shù)學(xué)的方法來解決這些問題。模糊數(shù)學(xué)的研究領(lǐng)域非常廣泛，其包括模糊變換、模糊綜合評判、模糊模式識別、模糊決策、模糊拓撲、模糊專家系統(tǒng)等綜合理論。在機械設(shè)計中，一般將模糊技術(shù)與其它設(shè)計方法相結(jié)合，對機構(gòu)進行研究。如利用模糊綜合評判進行機械制造、機械設(shè)計參數(shù)、傳動方案等的優(yōu)化選擇；將模糊技術(shù)與可靠性設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計相結(jié)合，形成了模糊可靠性設(shè)計、模糊優(yōu)化設(shè)計、模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計等方法。隨著人們對模糊現(xiàn)象的進一步深化認識，對模糊現(xiàn)象定量處理方法的逐漸掌握，模糊技術(shù)必將得到進一步的發(fā)展與完善，并廣泛用于工程設(shè)計中去。
2.4 基于產(chǎn)品特征知識的設(shè)計方法
基于產(chǎn)品特征知識設(shè)計方法的主要特點是：用計算機能夠識別的語言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗，建立相應(yīng)的知識庫及推理機，再利用已存儲的領(lǐng)域知識和建立的推理機制實現(xiàn)計算機輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計。機械系統(tǒng)的方案設(shè)計主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗進行推量和決策，完成機構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實現(xiàn)這一階段的計算機輔助設(shè)計，必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。
需要強調(diào)的是，機械設(shè)計技術(shù)是基于上述技術(shù)有機融合的一種綜合性技術(shù)，而不是機械技術(shù)以及其他新技術(shù)的簡單組合、拼湊。現(xiàn)代機械設(shè)計制造出的產(chǎn)品，不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸。
3 我國機械設(shè)計的發(fā)展方向
3.1 遠程機械設(shè)計。我國未來的機械設(shè)計要把遠程機械設(shè)計作為重點發(fā)展方向，遠程機械設(shè)計目前在我國正處于初步發(fā)展階段，它是一個多學(xué)科、多技術(shù)的研究領(lǐng)域，涉及許多機械工程和計算機方面的知識領(lǐng)域。，因此要大力研究網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下設(shè)計資源獲取及調(diào)用，這樣設(shè)計人員在設(shè)計過程中遇到問題，就能通過網(wǎng)絡(luò)及時的進行分析計算或查詢數(shù)庫，很快的解決問題，進行下一步工作，相對來說降低了成本，節(jié)約了時間，有效地提高了工作的效率。
3.2 自動化發(fā)展趨勢。機械制造技術(shù)的自動化發(fā)展是必然趨勢，科技發(fā)展推動了自動化的普及，自動化的發(fā)展表現(xiàn)在制造技術(shù)中系統(tǒng)技術(shù)、集成技術(shù)、人機一體化制造等各個系統(tǒng)中，自動化給機械制造技術(shù)的快速發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。
3.3 人性化設(shè)計。機械控制技術(shù)的電子化代表了當今技術(shù)的發(fā)展趨勢，采用微機控制技術(shù)，達到發(fā)動機的最佳功率匹配，減少發(fā)動機的燃油消耗，并自動診斷機器狀態(tài)，使機器使始終能保持良好狀態(tài)，因此控制和操縱的人性化能大大提高作業(yè)的安全眭和舒適性。
3.4 系統(tǒng)性設(shè)計。從系統(tǒng)觀點入手，把機械產(chǎn)品看作一個總系統(tǒng)或整體，依賴計算機技術(shù)，實現(xiàn)人、機、環(huán)境相互協(xié)調(diào)。在具體實施上，是把總系統(tǒng)分解為若干個子系統(tǒng)，采用各種現(xiàn)代設(shè)計理論和方法，追求系統(tǒng)優(yōu)化為目標協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)的設(shè)計和匹配。
3.5 隨機和動態(tài)性設(shè)計。任何機械產(chǎn)品都是在隨機動態(tài)下完成其功能的。傳統(tǒng)設(shè)計是在不得已條件下用靜態(tài)分析設(shè)計，即使考慮隨機動態(tài)，也只是憑經(jīng)驗選取系數(shù)進行修正，故不能反映實際工況條件下機械產(chǎn)品運行的行為。而現(xiàn)代設(shè)計要考慮載荷譜、材料強度譜，零部件的損傷譜條件下來設(shè)計，運用有限元法，可靠性設(shè)計法，數(shù)學(xué)規(guī)劃法等，達到定量、動態(tài)、可靠的設(shè)計，以達到滿足性能要求、實現(xiàn)最大性能優(yōu)化，節(jié)約能源的目的。
3.6 虛擬化設(shè)計。虛擬技術(shù)、計算機通訊技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是信息技術(shù)最重要的組成部分，它們被稱21世紀科學(xué)技術(shù)巾的三大核心技術(shù)。虛擬技術(shù)作為2l世紀的三大核心技術(shù)之首，足以見它在廣義上已不僅是一種技術(shù)，而是一個有著影響人類社會發(fā)展、改變?nèi)祟惿畹木哂猩顚雍x的領(lǐng)域。虛擬技術(shù)包括虛擬加工、虛擬測試、虛擬控制，利用聲、光、電、機、計算機等綜合交叉技術(shù)的有機結(jié)合。虛擬技術(shù)的出現(xiàn)幾乎可以肯定地說它將大大改變?nèi)祟惉F(xiàn)有的思維模式、工作模式和生活模式。
綜上所述，機械設(shè)計是一個創(chuàng)造性的工作過程，是多門技術(shù)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合的產(chǎn)物，同時也是一個盡可能多地利用已有的成功經(jīng)驗不斷創(chuàng)新的過程。因此，只有很好的把繼承與創(chuàng)新結(jié)合起來，才能更好地設(shè)計出多功能、高質(zhì)量、高可靠性和低能耗的機器，最終滿足生產(chǎn)需要。
參考文獻
關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；CAD技術(shù)
1 CAD技術(shù)的發(fā)展
CAD(Computer Aided Design)是計算機輔助設(shè)計的英文縮寫，是利用計算機強大的圖形處理能力和數(shù)值計算能力，輔助工程技術(shù)人員進行工程或產(chǎn)品的設(shè)計與分析，達到理想的目的，并取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。自1950年計算機輔助設(shè)計（CAD）技術(shù)誕生以來，已廣泛地應(yīng)用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領(lǐng)域，產(chǎn)品的設(shè)計效率飛速地提高。現(xiàn)已將計算機輔助制造技術(shù)（Com-puter Aided Manufacturing，CAM）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)（Product Data Management，PDM）及計算機集成制造系統(tǒng)（Computer Itegrated manufacturing system，CIMS）集于一體。
產(chǎn)品設(shè)計是決定產(chǎn)品命運的研究，也是最重要的環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的設(shè)計工作決定著產(chǎn)品75%的成本。目前，CAD系統(tǒng)已由最初的僅具數(shù)值計算和圖形處理功能的CAD系統(tǒng)發(fā)展成為結(jié)合人工智能技術(shù)的智能CAD系統(tǒng)（ICAD）(Intelligent CAD)。21世紀，ICAD技術(shù)將具備新的特征和發(fā)展方向，以提高新時代制造業(yè)對市場變化和小批量、多品種要求的迅速響應(yīng)能力。
以智能CAD（ICAD）為代表的現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、智能活動是由設(shè)計專家系統(tǒng)完成。這種系統(tǒng)能夠模擬某一領(lǐng)域內(nèi)專家設(shè)計的過程，采用單一知識領(lǐng)域的符號推理技術(shù)，解決單一領(lǐng)域內(nèi)的特定問題。該系統(tǒng)把人工智能技術(shù)和優(yōu)化、有限元、計算機繪圖等技術(shù)結(jié)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(guī)設(shè)計過程，借助計算機的支持，設(shè)計效率有了大大地提高。
2 三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的優(yōu)點
通過實際應(yīng)用三維CAD系統(tǒng)軟件,筆者體會到三維CAD系統(tǒng)軟件比二維CAD在機械設(shè)計過程中具有更大的優(yōu)勢,具體表現(xiàn)在以下幾點:
2.1 零件設(shè)計更加方便
使用三維CAD系統(tǒng),可以裝配環(huán)境中設(shè)計新零件,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設(shè)計新零件,既方便又快捷,避免了單獨設(shè)計零件導(dǎo)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(guān)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(nèi)部的裝配結(jié)構(gòu)。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(shè)計進行更改,避免了產(chǎn)品生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)需要修改甚至報廢。
2.3 縮短了機械設(shè)計周期
采用三維CAD技術(shù),機械設(shè)計時間縮短了近1/3,大幅度地提高了設(shè)計和生產(chǎn)效率。在用三維CAD系統(tǒng)進行新機械的開發(fā)設(shè)計時,只需對其中部分零部件進行重新設(shè)計和制造,而大部分零部件的設(shè)計都將繼承以往的信息,使機械設(shè)計的效率提高了3~5倍。同時,三維CAD系統(tǒng)具有高度變型設(shè)計能力,能夠通過快速重構(gòu),得到一種全新的機械產(chǎn)品。
2.4 提高機械產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量
由于機械產(chǎn)品與信息技術(shù)相融合,同時采用CAD CIMS組織生產(chǎn),機械產(chǎn)品設(shè)計有了新發(fā)展。三維CAD技術(shù)采用先進的設(shè)計方法,如優(yōu)化、有限元受力分析、產(chǎn)品的虛擬設(shè)計、運動方針和優(yōu)化設(shè)計等,保證了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。同時,大型企業(yè)數(shù)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(chǎn)品的質(zhì)量。
3 CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)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(tǒng)提供了六種基本體系,即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環(huán)狀體和楔形體。對簡單的零件,可通過對其進行結(jié)構(gòu)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(fù)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(chǎn)生的基本體過多,導(dǎo)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(gòu)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(zhuǎn)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(gòu)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(xiàn)。
3.2 模具CAD/CAM的集成制造
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,制造行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)不斷提高,從普通機床到數(shù)控機床和加工中心,從人工設(shè)計和制圖到CAD/CAM/CAE,制造業(yè)正向數(shù)字化和計算機化方向發(fā)展。同時,模具CAD/CAM技術(shù)、模具激光快速成型技術(shù)(RPM)等,幾乎覆蓋了整個現(xiàn)代制造技術(shù)。
一個完整的CAD/CAM軟件系統(tǒng)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(shù)控加工、有限元分析、動態(tài)顯示等。這些模塊應(yīng)以工程數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),進行統(tǒng)一管理,而實體造型是工程數(shù)據(jù)的主要來源之一。
3.3 機械CAE軟件的應(yīng)用
機械CAE系統(tǒng)的主要功能是:工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、強度設(shè)計評價與壽命預(yù)估、動力學(xué)/運動學(xué)仿真等。CAD技術(shù)在解決造型問題后,才能由CAE解決設(shè)計的合理性、強度、剛度、壽命、材料、結(jié)構(gòu)合理性、運動特性、干涉、碰撞問題和動態(tài)特性等。
4 CAD前沿技術(shù)與發(fā)展趨勢
關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機械設(shè)計 TRIZ理論體系 開口扳手創(chuàng)新設(shè)計 應(yīng)用
中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）012-245-02
1 引言
當前各行各業(yè)的競爭尤為激烈，為提高核心競爭力，關(guān)鍵在于創(chuàng)新，從國內(nèi)機械制造業(yè)的目前狀況來看，存在很多缺陷，如技術(shù)落后、缺乏創(chuàng)新、市場不景氣等，尤其是中小型企業(yè)，受經(jīng)濟技術(shù)條件的限制，新產(chǎn)品開發(fā)能力極其薄弱。在市場環(huán)境中，機械制造行業(yè)要想更好地發(fā)展，必須打破傳統(tǒng)思維，積極創(chuàng)新，以往的創(chuàng)新方法主要包括試錯法、頭腦風(fēng)暴法等，但其關(guān)鍵依賴于設(shè)計中的經(jīng)驗和靈感，具有很多不足之處，為此，需要尋找一種新的方法，即TRIZ理論。
2 TRIZ理論
2.1 簡介
即發(fā)明問題的解決理論，該理論最早出現(xiàn)于上世紀40年代的前蘇聯(lián)，通過對技術(shù)更新、產(chǎn)品升級等內(nèi)在規(guī)律的分析掌握，主動對產(chǎn)品的設(shè)計及發(fā)展趨勢進行估測，經(jīng)多年研究，逐漸形成一套嚴密的綜合理論體系，包含著解決各種矛盾的創(chuàng)新原理以及相應(yīng)的算法。直至80年代，該理論體系才介紹到其他國家，在世界流行，經(jīng)過長期發(fā)展改進，除了工程技術(shù)領(lǐng)域，該理論的應(yīng)用范圍迅速擴大，涉及生物化學(xué)、醫(yī)療、教育、電子、商業(yè)、建筑等主諸多領(lǐng)域。
2.2 內(nèi)容
（1）該理論體系包括8個技術(shù)進化規(guī)律，能夠?qū)崟r掌握產(chǎn)品當前的技術(shù)狀態(tài)，同時對其未來趨勢進行預(yù)測，為研發(fā)新產(chǎn)品提供理論依據(jù)；此外，還有40個解決技術(shù)矛盾的原理，在此基礎(chǔ)上，可根據(jù)實際情況制定比較適宜的解決方案。
（2）科學(xué)分析問題的思維方法，包括用于一般問題的多屏幕法，和用于復(fù)雜問題的物-場分析法等；創(chuàng)新算法ARIZ，在對較為復(fù)雜的問題進行變形后，逐漸深入分析，直到解決問題。
（3）該理論體系是建立在對百萬項專利發(fā)明分析的基礎(chǔ)上的，涉及諸多領(lǐng)域和學(xué)科，建立有相應(yīng)的知識庫，在進行創(chuàng)新時可從此獲取已有的相關(guān)信息。
2.3 解決過程
不管是產(chǎn)品，還是技術(shù)，都是按照一定規(guī)律發(fā)展的，需經(jīng)歷產(chǎn)生、發(fā)展和淘汰的過程，具有客觀的規(guī)律，而技術(shù)的發(fā)展依靠的內(nèi)在動力，主要在于對各種矛盾和沖突的解決，最終以最少的資源消耗獲取最大的效益，這是該理論體系的核心理念。
TRIZ理論依賴的是技術(shù)進化原理，而保持技術(shù)不斷進化的唯一方法就是不斷解決出現(xiàn)的各種矛盾，在解決實際問題時，先將產(chǎn)品以TRIZ問題的形式表達出來，然后利用體系中的工具，如8種演化類型、沖突矩陣、39個工程技術(shù)特性等，求出該問題的模擬解，再將該解值轉(zhuǎn)化為領(lǐng)域解。
技術(shù)沖突和物理沖突是TRIZ體系研究的主要對象，技術(shù)沖突即指折衷，受某部分的影響，使得系統(tǒng)的狀態(tài)難以符合要求，多表現(xiàn)為一個事物的兩個技術(shù)要求產(chǎn)生矛盾，如飛機油箱容量越大，飛行時間越長，但同時因質(zhì)量加重會降低飛機的機動性，且需消耗更多的油量。該理論體系則通過建立39個標準技術(shù)特性及40個創(chuàng)新原理之間的對應(yīng)關(guān)系，形成了40行40列的沖突解決矩陣，在其中可合理選擇發(fā)明原理，解決技術(shù)沖突。
物理沖突指的是一個物體有相反的要求，如為了畫出更細的線，我們希望將筆尖變得更細，但同時也很容易將紙劃破。物理沖突是研究的重點，TRIZ理論在此方面提出了4種分離原理，依次為時間分離、空間分離、基于條件的分離、整體部分分離。在確定沖突的前提下，該理論體系能夠引導(dǎo)設(shè)計者選擇相適應(yīng)的解決原理。
2.4 優(yōu)勢
在競爭尤為激烈的當前時代，各行業(yè)要想更好地生存發(fā)展，提高核心競爭力，關(guān)鍵在于積極創(chuàng)新。TRIZ理論是實現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計的有效方法，與以往的頭腦風(fēng)暴法等相比，其優(yōu)勢更為突出，不但對創(chuàng)新的內(nèi)在規(guī)律做了更深入的分析，而且對發(fā)展中出現(xiàn)的各種矛盾尤為重視，強調(diào)對矛盾的解決，不再逃避矛盾，另外，其隨機性也有所降低，而是在研究技術(shù)發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上形成的一個設(shè)計開發(fā)的完整過程。
大量的實踐表明，對TRIZ理論加以合理應(yīng)用，能夠?qū)栴}情境進行系統(tǒng)分析，盡快觸到問題本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)存在的矛盾，并確定正確的研究方向，而且有利于突破定式思維的束縛，從多個新的角度分析問題矛盾，并估測其未來趨勢，在提升創(chuàng)新速度和產(chǎn)品質(zhì)量等方面都大有裨益。
3 創(chuàng)新設(shè)計TRIZ理論在現(xiàn)代機械設(shè)計中的應(yīng)用
3.1 開口扳手的設(shè)計
六角形的螺釘/母由于形狀特殊，兩條棱邊要承受很大的力，在利用開口扳手擰螺絲/母或卸螺絲/母時，極易導(dǎo)致螺絲/母出現(xiàn)形變，加大操作的難度。針對此問題，應(yīng)用TRIZ理論進行創(chuàng)新設(shè)計，可通過相應(yīng)的解決工具解決出現(xiàn)的矛盾。先從39個標準的技術(shù)參數(shù)中選擇一對特性參數(shù)：（1）提高質(zhì)量的參數(shù)：物體可能產(chǎn)生的有害因素；（2）造成負面影響的參數(shù)：制造精度和新的改進加大了制造難度。將（1）和（2）代入到?jīng)_突矩陣，可得出四條相關(guān)的理論，依次是：（1）不對稱；（2）維數(shù)變動；（3）拋棄和修復(fù)；（4）復(fù)制。對這些原理進一步分析，進行創(chuàng)新，研發(fā)新的產(chǎn)品，新設(shè)計的扳手在使用時，除了與螺絲/母的棱邊相接觸，還可與其側(cè)面相接觸，有效地解決了原來存在的問題。
從此實例中可知，在對技術(shù)或產(chǎn)品的某些參數(shù)和性能加以改進的同時，必然會造成其他參數(shù)的惡化，對此可應(yīng)用TRIZ理論進行創(chuàng)新，借助沖突矩陣等工具解決技術(shù)沖突，使該理論的應(yīng)用能力得到充分發(fā)揮。
3.2 波音737發(fā)動機引擎罩的設(shè)計
作為享譽世界的飛機公司，波音公司在飛機的制造和改進中，應(yīng)用了許多創(chuàng)新方法和技術(shù)。如在設(shè)計737時，技術(shù)上出現(xiàn)了矛盾，發(fā)動機要想吸入更多的空氣，就要縮減發(fā)動機罩和地面之間的距離。二者之間產(chǎn)生了技術(shù)沖突，將其轉(zhuǎn)化為物理沖突則是：發(fā)動機罩的直徑尤為關(guān)鍵，為保證既能吸收更多的空氣，又能保持機罩和地面原有的距離，可適當?shù)卦黾訖C罩直徑。接下來，可通過空間分離原理用于此物理沖突的解決，結(jié)合不對稱原理，將對稱設(shè)計改為不對稱設(shè)計。
4 TRIZ理論的推廣
我國引進該理論的時間較短，相關(guān)研究較淺，需要進一步推廣普及，在機械制造業(yè)引入該理論體系可借鑒日本的引進策略，先培養(yǎng)理論的帶頭人，并對企業(yè)外部的TRIZ資源加以充分應(yīng)用；其次，選擇適宜的方法，不斷學(xué)習(xí)，同時合理使用各種軟件工具；此外，還需大力宣傳相關(guān)知識，建立良好的實際應(yīng)用環(huán)境。
5 結(jié)束語
TRIZ理論的優(yōu)勢不言而喻，在各行業(yè)的發(fā)展都有著重大意義，尤其在當前激烈的競爭環(huán)境中，其作用更為突出。然而，該理論體系在我國的應(yīng)用時間較短，與國外相比，還有很大差距，因此，必須加大相關(guān)研究力度，將該技術(shù)進一步推廣，進而提高國內(nèi)現(xiàn)代機械的設(shè)計水平，以研發(fā)出更好的產(chǎn)品。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；CAD技術(shù)
1CAD技術(shù)的發(fā)展
CAD(ComputerAidedDesign)是計算機輔助設(shè)計的英文縮寫，是利用計算機強大的圖形處理能力和數(shù)值計算能力，輔助工程技術(shù)人員進行工程或產(chǎn)品的設(shè)計與分析，達到理想的目的，并取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。自1950年計算機輔助設(shè)計（CAD）技術(shù)誕生以來，已廣泛地應(yīng)用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領(lǐng)域，產(chǎn)品的設(shè)計效率飛速地提高。現(xiàn)已將計算機輔助制造技術(shù)（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)（ProductDataManagement，PDM）及計算機集成制造系統(tǒng)（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一體。
產(chǎn)品設(shè)計是決定產(chǎn)品命運的研究，也是最重要的環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的設(shè)計工作決定著產(chǎn)品75%的成本。目前，CAD系統(tǒng)已由最初的僅具數(shù)值計算和圖形處理功能的CAD系統(tǒng)發(fā)展成為結(jié)合人工智能技術(shù)的智能CAD系統(tǒng)（ICAD）(IntelligentCAD)。21世紀，ICAD技術(shù)將具備新的特征和發(fā)展方向，以提高新時代制造業(yè)對市場變化和小批量、多品種要求的迅速響應(yīng)能力。
以智能CAD（ICAD）為代表的現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、智能活動是由設(shè)計專家系統(tǒng)完成。這種系統(tǒng)能夠模擬某一領(lǐng)域內(nèi)專家設(shè)計的過程，采用單一知識領(lǐng)域的符號推理技術(shù)，解決單一領(lǐng)域內(nèi)的特定問題。該系統(tǒng)把人工智能技術(shù)和優(yōu)化、有限元、計算機繪圖等技術(shù)結(jié)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(guī)設(shè)計過程，借助計算機的支持，設(shè)計效率有了大大地提高。
2三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的優(yōu)點
通過實際應(yīng)用三維CAD系統(tǒng)軟件,筆者體會到三維CAD系統(tǒng)軟件比二維CAD在機械設(shè)計過程中具有更大的優(yōu)勢,具體表現(xiàn)在以下幾點:
2.1零件設(shè)計更加方便
使用三維CAD系統(tǒng),可以裝配環(huán)境中設(shè)計新零件,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設(shè)計新零件,既方便又快捷,避免了單獨設(shè)計零件導(dǎo)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(guān)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(nèi)部的裝配結(jié)構(gòu)。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(shè)計進行更改,避免了產(chǎn)品生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)需要修改甚至報廢。
2.3縮短了機械設(shè)計周期
采用三維CAD技術(shù),機械設(shè)計時間縮短了近1/3,大幅度地提高了設(shè)計和生產(chǎn)效率。在用三維CAD系統(tǒng)進行新機械的開發(fā)設(shè)計時,只需對其中部分零部件進行重新設(shè)計和制造,而大部分零部件的設(shè)計都將繼承以往的信息,使機械設(shè)計的效率提高了3~5倍。同時,三維CAD系統(tǒng)具有高度變型設(shè)計能力,能夠通過快速重構(gòu),得到一種全新的機械產(chǎn)品。
2.4提高機械產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量
由于機械產(chǎn)品與信息技術(shù)相融合,同時采用CADCIMS組織生產(chǎn),機械產(chǎn)品設(shè)計有了新發(fā)展。三維CAD技術(shù)采用先進的設(shè)計方法,如優(yōu)化、有限元受力分析、產(chǎn)品的虛擬設(shè)計、運動方針和優(yōu)化設(shè)計等,保證了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。同時,大型企業(yè)數(shù)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(chǎn)品的質(zhì)量。
3CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)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(tǒng)提供了六種基本體系,即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環(huán)狀體和楔形體。對簡單的零件,可通過對其進行結(jié)構(gòu)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(fù)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(chǎn)生的基本體過多,導(dǎo)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(gòu)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(zhuǎn)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(gòu)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(xiàn)。
3.2模具CAD/CAM的集成制造
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,制造行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)不斷提高,從普通機床到數(shù)控機床和加工中心,從人工設(shè)計和制圖到CAD/CAM/CAE,制造業(yè)正向數(shù)字化和計算機化方向發(fā)展。同時,模具CAD/CAM技術(shù)、模具激光快速成型技術(shù)(RPM)等,幾乎覆蓋了整個現(xiàn)代制造技術(shù)。
一個完整的CAD/CAM軟件系統(tǒng)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(shù)控加工、有限元分析、動態(tài)顯示等。這些模塊應(yīng)以工程數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),進行統(tǒng)一管理,而實體造型是工程數(shù)據(jù)的主要來源之一。
3.3機械CAE軟件的應(yīng)用
機械CAE系統(tǒng)的主要功能是:工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、強度設(shè)計評價與壽命預(yù)估、動力學(xué)/運動學(xué)仿真等。CAD技術(shù)在解決造型問題后,才能由CAE解決設(shè)計的合理性、強度、剛度、壽命、材料、結(jié)構(gòu)合理性、運動特性、干涉、碰撞問題和動態(tài)特性等。
4CAD前沿技術(shù)與發(fā)展趨勢
4.1圖形交互技術(shù)
CAD軟件是產(chǎn)品創(chuàng)新的工具,務(wù)求易學(xué)好用,得心應(yīng)手。一個友好的、智能化的工作環(huán)境可以開拓設(shè)計師的思路，解放大腦，讓他把精力集中到創(chuàng)造性的工作中。因此,智能化圖標菜單、“拖放式”造型、動態(tài)導(dǎo)航器等一系列人性化的功能，為設(shè)計師提供了方便。此外，筆輸入法草圖識別、語言識別和特征手勢建模等新技術(shù)
也正在研究之中。
4.2智能CAD技術(shù)
CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)用逐步深入,逐漸提出智能化需求.設(shè)計是一個含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動。智能CAD/CAM是發(fā)展的必然方向。智能設(shè)計在運用知識化、信息化的基礎(chǔ)上，建立基于知識的設(shè)計倉庫,及時準確地向設(shè)計師提品開發(fā)所需的知識和幫助,智能地支持設(shè)計人員，同時捕獲和理解設(shè)計人員意圖、自動檢測失誤，回答問題、提出建議方案等。并具有推理功能,使設(shè)計新手也能做出好的設(shè)計來,現(xiàn)代設(shè)計的核心是創(chuàng)新設(shè)計,人們正試圖把創(chuàng)新技法和人工智能技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用到CAD技術(shù)中,用智能設(shè)計、智能制造系統(tǒng)去創(chuàng)造性指導(dǎo)解決新產(chǎn)品、新工程和新系統(tǒng)的設(shè)計制造,這樣才能使我們的產(chǎn)品、工程和系統(tǒng)有創(chuàng)造性。
4.3虛擬現(xiàn)實技術(shù)
虛擬現(xiàn)實技術(shù)在CAD中已開始應(yīng)用,設(shè)計人員在虛擬世界中創(chuàng)造新產(chǎn)品,可以從人機工程學(xué)角度檢查設(shè)計效果,可直接操作模擬對象,檢驗操作是否舒適、方便,及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)空間布局中的干涉和運動機構(gòu)的碰撞等問題,及早看到新產(chǎn)品的外形,從多方面評價所設(shè)計的產(chǎn)品.虛擬產(chǎn)品建模就是指建立產(chǎn)品虛擬原理或虛擬樣機的過程.虛擬制造用虛擬原型取代物理原型進行加工、測試、仿真和分析,以評價其性能,可制造性、可裝配性、可維護性和成本、外觀等,基于虛擬樣機的試驗仿真分析,可以在真實產(chǎn)品制造之前發(fā)現(xiàn)并解決問題,從而降低產(chǎn)品成本.虛擬制造、虛擬工廠、動態(tài)企業(yè)聯(lián)盟將成為CAD技術(shù)在電子商務(wù)時代繼續(xù)發(fā)展的一個重要方向.另外,隨著協(xié)同技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、概念設(shè)計面向產(chǎn)品的整個生命周期設(shè)計理論和技術(shù)的成熟和發(fā)展,利用基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技術(shù),實現(xiàn)真正的全數(shù)字化設(shè)計和制造,已成為機械設(shè)計制造業(yè)的發(fā)展趨勢。
參考文獻
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