試論現代機械設計的創(chuàng)新方式

徐偉

【摘 要】隨著社會經濟的不斷進步，科學技術不斷更新，機械設備在人們的生活、工作中的運用越來越普遍，人們對機械設備功能要求越來越高，尤其是家用電器。目前的家用電器不但要滿足人們功能上的需求，還必須保證物美價廉，經濟實惠，且對環(huán)境造成的損害小。因此，作為一名家用電器的設計人員，就必須熟練掌握現代機械設計各個方面的知識與技術。本文將對現代機械設計的特征進行介紹，并對現代機械設計的創(chuàng)新方式加以闡述。

【關鍵詞】現代機械設計；創(chuàng)新；計算機輔助設計

0.前言

總所周知，機械實際上就是一個比較大型的硬件設備，設計人員在對其進行設計時，不但要了解一定的專業(yè)設計知識，還必須要求其具備極大的耐心與細心。傳統(tǒng)機械設計只需達到上述中的幾點要求。但是隨著社會的不斷發(fā)展、經濟的不斷進步，科學水平得到了極大的改進，人們對機械有了更高的要求，這就要求新時期的機械設計人員必須具備革新思想與創(chuàng)新思維。第三次工業(yè)革命時期，機械行業(yè)發(fā)生了極大的改變，同時機械設計的要求也隨之增高。在機械設計中加入創(chuàng)新是一種必然的趨勢，創(chuàng)新的設計思維能夠有效的促進機械行業(yè)的快速發(fā)展。機械設計隨著時代的改變而變化，當前，我國的機械設計應該走與創(chuàng)新的發(fā)展道路，緊隨時代的腳步不斷進步。

1.現代機械設計方式的基本特征

1.1和傳統(tǒng)機械設計方式相比較

傳統(tǒng)機械設計的過程主要包括幾個方面，具體分為市場需求調查，歸納問題概念，對問題進行綜述，進行分析并優(yōu)化設計方案，修改評價，繪制圖紙與編寫文件。傳統(tǒng)的機械設計方式存在極大的局限，例如分析時采用的是經驗類比的方法，設計能力較差；產品的指標與參數不夠準確，是采取試湊的方式得到的；將靜態(tài)的假使作為設計的基礎，該形式無法滿足動態(tài)設計的需要；機械產品設計成功的概率不高，且費用投入大；產品信息反饋的時間比較長。

在對傳統(tǒng)的機械設計方式進行發(fā)展與繼承之后，得到目前的現代化的機械設計?，F代的機械設計引入了系統(tǒng)科學，這在很大程度上提升了設計技術的水平，使其顯得更加的理性。從本質上講，現代機械設計就是一門基礎性的科學，多種學科知識交叉其中，例如機械設計、控制技術以及信息技術等，利用系統(tǒng)工程將其進行結合，從而達到機械系統(tǒng)最優(yōu)化的最終目標，具有較強的綜合性。從系統(tǒng)角度來看，可以將現代機械看做是一個三維系統(tǒng)，主要由方法維、時間維以及邏輯維等三維構成。其中方法維指的是機械在設計過程中所運用的工作方法以及工作思維。時間維按照時間順序，將機械設計的整個流程表現出現，具體的流程有：機械產品的規(guī)劃、產品方案設計、產品技術設計以及產品加工設計等。邏輯維就是處理問題的邏輯程序，也就是分析、綜合、評估以及決策。設計人員在通過現代化的設計理論、工具以及手段等，是設計出的機械功能更加強大、質量更加優(yōu)質。

1.2現代機械設計方式的類別

從多角度分析，可以將現代機械設計分成四個類別，具體有：

（1）涵蓋范疇方面對現代機械設計方式分類，一類是狹義設計，即完成圖紙；廣義設計，即完成實體化產品的整個過程。

（2）中義設計，機械設計的內容只是界定在狹義設計與廣義設計間。當前使用比較廣泛的方法有動態(tài)設計、最優(yōu)化方式以及數值仿真等等[1]。

（3）從成熟度方面分類：一類為內容正在發(fā)展類別，例如智能設計、虛擬設計、創(chuàng)新設計以及并行設計等；應用正在發(fā)展類別，例如機電一體化、優(yōu)化設計以及計算機輔助設計等等。

（4）從工程角度分類：具體包括現代材料設計、現代模具設計等等。

2.系統(tǒng)化機械設計方式

原有的機械設計方式十分關注機械產品預期功能的實現，而現代的機械設計方式已經打破這種觀念，機械設計開始向智能化、信息化、系統(tǒng)化以及柔性化的道路前進。從系統(tǒng)角度來看，現代機械設計以及控制技術將機械產品的制造工藝、使用功能以及性能等都提升到一定的高度，并且將原有機械產品結構進行了改進，從而有效促進了經濟的發(fā)展。因此在機械工業(yè)的發(fā)展過程中，機械產品必將朝系統(tǒng)化方向發(fā)展。機械設計的系統(tǒng)化以及控制技術是一項改進傳統(tǒng)機械的有效手段。

隨著科學技術水平的不斷進步，人們對機械產品的功能要求越來越高，技術工藝越來越復雜，使用期限越來越短，人們更新換代的速度越來越快，家用電器在使用幾年之后就會更換。但是家電產品設計方案的設計方法上，則無法更上時代發(fā)展的步伐，不能滿足人們對產品的需要。當前，計算機輔助產品的繪圖設計、設計計算、生產規(guī)劃以及加工制造等方面，已經獲得較為廣泛的分析與研究，并且獲得了一定的成果，但是機械產品開發(fā)的初期方案，利用計算機輔助設計則難以達到其設計的要求。

系統(tǒng)化機械設計方式就是產品的設計從抽象分解到具體，依層次進行，將每一層所要達成的方法與目標都加以制定，使其能從淺到深從抽象到具體相連，從而實現機械設計的系統(tǒng)化。系統(tǒng)化機械設計的基本特征有：它是把設計當作由多個設計要素所構成的系統(tǒng)，其中的設計要素是獨立存在的，要素之間又是相連，富有一定的層次性，將全部設計要素組成之后，那么就能達成系統(tǒng)設計所要實現的目標[2]。

在進行系統(tǒng)化機械設計時，為了達到產品設計的科學性與合理性，一般會將一個機械系統(tǒng)分成幾個子系統(tǒng)，其中子系統(tǒng)較為簡單，且相互聯系，這樣就能設計變得更加簡便?？梢砸罁嶋H的需要，在對分解后的子系統(tǒng)進行再次分解，從而使設計與分析工作更加的簡單。

3.計算機輔助機械設計方式

計算機輔助設計技術作為電子信息技術中的一個關鍵內容。在機械設計中加入該技術，能充分將計算機強大的功能運用到產品設計中，例如繪圖功能、計算功能，從而有效提升機械產品開發(fā)的精確度以及速度，并進一步發(fā)展設計人員的能力與技能。計算機輔助設計方式將計算機的速度快、精確度高、有識別判斷、繪圖以及圖像顯示等功能與人類的創(chuàng)造、智慧等有機結合，進而在最大限度上降低設計人員的勞動強度，縮短設計時間，提升設計質量水平。

計算機輔助機械設計的方法有四個步驟，具體為：第一步，構建數學模型：通常情況下，機械的零部件都擁有現成的數學模型，對于沒有現成模型的，首先就必須構建一個準確的模型。第二步，對程序框圖進行設計：程序框圖的設計一般是依據人工計算的步驟完成的。第三步，通過高級語言對程序進行編制：按照程序框圖進行編制。第四步，對程序進行調試：在編制好程序之后，首先對源程序進行認真檢查，之后輸到計算機中，開始進行試算，然后再試算程序適用范圍的轉折點以及界限等，注意所計算出來的結果必須和人工結果相一致[1]。

4.結束語

和傳統(tǒng)的機械設計方法比較，現代機械設計發(fā)展了極大的改變，它將吸取各家所長，并將其整合運用與優(yōu)化?，F代的機械設計方式的基礎就在于設計方法學，它充分發(fā)揮計算機的優(yōu)勢，縮短設計的時間，且有效提升機械設計的質量，節(jié)約機械開發(fā)研究的費用，確保一次性成功完成機械設計，從而加強機械產品的市場競爭力。當前現代機械設計開始朝智能化、系統(tǒng)化、綠色化以及定量化方向發(fā)展。伴隨系統(tǒng)控制技術、計算機技術以及檢測技術的不斷發(fā)展，現代機械設計也將隨之發(fā)展變化，將來所設計出的產品功能會更加的強大。

【參考文獻】

[1]商昌橋.現代機械設計的特點及設計手段的未來發(fā)展之我見[J].哈爾濱職業(yè)技術學院學報，2009（05）.

[2]胡笛川.機械優(yōu)化設計[J].內蒙古科技與經濟，2009（05）.

[3]張前森.淺析現代機械設計方法及研究進展[J].科技資訊，2011（18）.

[4]石楓.機械產品方案的現代設計方法[J].科技信息（科學教研），2009（17）.