現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的原則及其進(jìn)展

關(guān)慶文

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，目前現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)也有了更大的發(fā)展空間。文章簡單介紹了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的基本概念，包括其內(nèi)涵及特點(diǎn)，提出了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的原則，并探討了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的進(jìn)展。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)；原則；研究進(jìn)展

0.引言

機(jī)械工程是一門古老的學(xué)科，但是隨著社會的不斷發(fā)展，其也需要結(jié)合當(dāng)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)才能獲得更好的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，尤其是計(jì)算機(jī)科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)的廣泛應(yīng)用使得現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的水平也得到了進(jìn)一步提高。包括現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的方法與理論、以及現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與其他設(shè)計(jì)技術(shù)的結(jié)合[1]。這些都使得現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)更精確，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的精確化、自動(dòng)化及虛擬化。

1.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的基本概念

一直以來，我們都是將機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)作是一種設(shè)計(jì)技術(shù)來研究。自20世紀(jì)60年代起，人們在制定機(jī)械設(shè)計(jì)的方案時(shí)將其分成了很多設(shè)計(jì)階段，包括用戶體驗(yàn)階段、設(shè)計(jì)方案階段、技術(shù)設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)階段等[2]。隨著科學(xué)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，現(xiàn)人們對于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)已不再是單獨(dú)依靠設(shè)計(jì)者的靈感或是經(jīng)驗(yàn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中引入系統(tǒng)科學(xué)之后，設(shè)計(jì)技術(shù)就慢慢發(fā)展成為一門系統(tǒng)的設(shè)計(jì)科學(xué)，設(shè)計(jì)科學(xué)是在知識的基礎(chǔ)上利用科學(xué)的設(shè)計(jì)手段來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)科學(xué)的形成促進(jìn)了機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展，再加上后期其他科學(xué)技術(shù)如信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得機(jī)械設(shè)計(jì)理念及方法有了更為豐富的內(nèi)容，從而讓機(jī)械設(shè)計(jì)上升到了一個(gè)更高的層次，也逐漸實(shí)現(xiàn)理性化。

簡單來說，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)是在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上通過利用新的科技研究成果者創(chuàng)新而發(fā)展起來的其引進(jìn)了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及控制技術(shù)等多種其他學(xué)科的研究成果，成為了一門多專業(yè)以及多學(xué)科相互交叉的具有很強(qiáng)綜合性的基礎(chǔ)技術(shù)科學(xué)[3]。通過對不同學(xué)科技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地加工及整合，從而使得機(jī)械系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)其最佳化。但是從系統(tǒng)的角度來說，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)又可以看作是一個(gè)包括時(shí)間維、邏輯維以及方法維的三維系統(tǒng)。其中時(shí)間維是指從時(shí)間順序來將設(shè)計(jì)過程進(jìn)行分段，其包括產(chǎn)品規(guī)劃階段、方案設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段以及最終的加工設(shè)計(jì)階段。邏輯維是指按照解決問題的步驟來將設(shè)計(jì)的過程進(jìn)行分段，其主要包括分析階段、綜合階段、評價(jià)階段以及決策階段。方法維是指在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)的思維方法以及工作方法?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)都是盡量采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、方法及工具來進(jìn)行的，使得機(jī)械設(shè)計(jì)朝著高效、優(yōu)質(zhì)和創(chuàng)新的道路發(fā)展。

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)有很多種方法及理念，其結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜。但總體來說，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)主要呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)：第一，創(chuàng)新性?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)是在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上通過創(chuàng)新而發(fā)展起來的，其運(yùn)用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)方法，并結(jié)合了設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性思維，因此現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)必然具有創(chuàng)新性。第二，動(dòng)態(tài)性?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)不但要看到產(chǎn)品的靜態(tài)特征，而且還要結(jié)合產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)特性，注意產(chǎn)品與外部環(huán)境在進(jìn)行物質(zhì)流、信息流及能量流等方面的交換時(shí)所出現(xiàn)的問題。第三，系統(tǒng)性?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)以系統(tǒng)的眼光來看待設(shè)計(jì)，其將機(jī)械產(chǎn)品當(dāng)作是一個(gè)系統(tǒng)的 整體，充分考慮其與外界的聯(lián)系。第四，前瞻性?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)初期就會考慮到產(chǎn)品的整個(gè)生命周期及其在各階段可能出現(xiàn)的問題，并在設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行解決，降低了產(chǎn)品的質(zhì)量缺陷。第五，計(jì)算機(jī)化。計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展，從而促進(jìn)了人類社會的發(fā)展。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中也引入了計(jì)算機(jī)技術(shù)，如仿真技術(shù)、設(shè)計(jì)優(yōu)化等。現(xiàn)計(jì)算機(jī)已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)階段。

2.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的原則

根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械的特征以及人們的需求，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)主要遵循以下原則：

第一，功能滿足原則。無論是哪一種機(jī)械，其要在市場上流通就必須具有其自身獨(dú)特的功能，顧客購買產(chǎn)品也是因?yàn)楫a(chǎn)品的功能，產(chǎn)品的功能是顧客需求的一種體現(xiàn)。進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的目的就是為了使產(chǎn)品具有某項(xiàng)功能，若所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品不具有某項(xiàng)具體的功能，那么產(chǎn)品的設(shè)計(jì)也就沒有任何價(jià)值。因此功能滿足原則是進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)最重要的原則。

第二，質(zhì)量保障原則，質(zhì)量是整個(gè)產(chǎn)品的靈魂，保證產(chǎn)品的質(zhì)量是進(jìn)行現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的重要原則。產(chǎn)品的質(zhì)量取決于產(chǎn)品的性能及可靠性，因此在進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意其性能指標(biāo)、可靠性、安全性、強(qiáng)度及剛度、抗腐蝕、抗磨損等性能。

第三，經(jīng)濟(jì)合理原則。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)其不僅需求消耗較多的原材料，而且其設(shè)計(jì)周期較長，試驗(yàn)次數(shù)較多，造成很大的能源耗費(fèi)及浪費(fèi)。因此現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)要遵循經(jīng)濟(jì)合理原則，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品要在符合保證功能及質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡可能地減少開發(fā)成本、生產(chǎn)成本、使用成本以及后期進(jìn)行維護(hù)的成本。

第四，工藝優(yōu)良原則。對于現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)來說，工藝是最根本的，若工藝不好，就算有再好的設(shè)計(jì)藍(lán)圖，產(chǎn)品最終也不可能會以很好的狀態(tài)呈現(xiàn)在顧客的面前，自然所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品也就失去了其本身的價(jià)值及意義。工藝優(yōu)良原則是指在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要保證所設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品在進(jìn)行生產(chǎn)的過程當(dāng)中不會存在很大的困難，其主要包括在生產(chǎn)過程當(dāng)中的可制造性、可裝配性及可測試性等。這樣所設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品才能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，其才有了設(shè)計(jì)最終的價(jià)值。

第五，可持續(xù)原則。我國乃至國際非常重視社會的可持續(xù)發(fā)展，其要求在各種活動(dòng)當(dāng)中要盡可能實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，因此在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意其在市場流通時(shí)是否會污染環(huán)境、是否能適應(yīng)環(huán)境、是否適應(yīng)人們的需求，在顧客購買之后是否方便安裝、拆卸、維護(hù)及回收等。

3.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的進(jìn)展

隨著經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)正呈現(xiàn)全面發(fā)展的狀態(tài)，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法也逐漸普及且慢慢適應(yīng)了市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求。目前對于現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的研究進(jìn)展主要體現(xiàn)在以下幾方面：第一，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)已逐漸全球化。機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展促進(jìn)了全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，隨著世界經(jīng)濟(jì)的全球化，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)也必然會實(shí)現(xiàn)全球化。第二，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)慢慢實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展，但是在當(dāng)今社會，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已非常普遍，其是一個(gè)大眾交流平臺，任何事情都可以在這個(gè)平臺中進(jìn)行討論，因此現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)也是密不可分的。第三，現(xiàn)代機(jī)械化設(shè)計(jì)逐漸虛擬化。設(shè)計(jì)其本身就是一個(gè)很抽象的概念，況且在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)這么發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會，其必然也會帶有一定的虛擬成分。第四，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)逐漸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化且朝綠色化發(fā)展?，F(xiàn)代社會是一個(gè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的時(shí)代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，現(xiàn)很多設(shè)計(jì)而不僅僅是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)其都利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。再者，現(xiàn)代社會人們都在講究可持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理念也越來越朝綠色化發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)其循環(huán)發(fā)展。在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中利用各種新技術(shù)來提高其設(shè)計(jì)的效率，同時(shí)在選材時(shí)也會注意各種材料是否能夠盡可能將其能耗降低，以保持可持續(xù)發(fā)展。

4.結(jié)語

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的理念及方法是在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國機(jī)械制造行業(yè)也迅速發(fā)展，關(guān)于現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的理念及方法也需要不斷進(jìn)行改善?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的方法是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的方式及目的。在未來的發(fā)展當(dāng)中，隨著各種科學(xué)技術(shù)不斷普及，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)將會朝著柔性化、智能化、信息化、綠色化的方向發(fā)展，因此在現(xiàn)階段，我國還需要致力于對現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的理論及方法進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

【參考文獻(xiàn)】

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