機械設(shè)計中現(xiàn)代設(shè)計研究

【摘 要】為探討現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用，本文將現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)與傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)相比較，重點分析了現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的優(yōu)點，并對其在機械設(shè)計中的應(yīng)用作詳細(xì)探討，得出相關(guān)結(jié)論，供同行參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計；現(xiàn)代設(shè)計；設(shè)計技術(shù)；研究

機械設(shè)備的產(chǎn)生與使用為人類生活、生產(chǎn)提供了巨大便利，不僅節(jié)省了人工勞動力的支出，還提高了工作與生產(chǎn)效率，促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的積極發(fā)展。要提及的是，機械設(shè)計作為機械工程的一部分，它影響并決定著機械設(shè)備的性能，也順帶影響著機械工程的發(fā)展與進(jìn)步，因此在機械工程中，相關(guān)技術(shù)人員務(wù)必要重視機械設(shè)計，不斷更新知識，創(chuàng)新設(shè)計方法，將先進(jìn)技術(shù)科學(xué)應(yīng)用到機械設(shè)計中，切實提高機械設(shè)計水平。下面就機械設(shè)計中應(yīng)用到的現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)作詳細(xì)論述。

1 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)與傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的比較

現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)匯集了多個專業(yè)、多個學(xué)科知識，與傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)最大的區(qū)別在于，現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)引進(jìn)了計算機技術(shù)，屬于交叉性學(xué)科。對比分析現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)與傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的優(yōu)缺點，得出結(jié)論如下：

1.1 現(xiàn)代設(shè)計的設(shè)計思維更主動

傳統(tǒng)設(shè)計主要依靠設(shè)計者的靈感和設(shè)計經(jīng)驗，只有同時具備了這兩種因素，設(shè)計才能完成，所以傳統(tǒng)設(shè)計大多是被動設(shè)計，缺乏一定的主動性。而現(xiàn)代設(shè)計則截然不同，現(xiàn)代設(shè)計以靈感、方案、設(shè)計優(yōu)化為基礎(chǔ)，利用現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)與先進(jìn)理念主動創(chuàng)新，以市場為導(dǎo)向，占據(jù)主動權(quán)，所以由此滋生了諸如創(chuàng)造學(xué)、設(shè)計方法學(xué)等多種理論科學(xué)。比起傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的主動意識更強。

1.2 現(xiàn)代設(shè)計更重視產(chǎn)品的功能分配

拿機械設(shè)計來說，傳統(tǒng)機械設(shè)計只重視機械的預(yù)定功能，設(shè)計產(chǎn)品只需實現(xiàn)預(yù)定功能即可。而現(xiàn)代設(shè)計則要求將設(shè)計產(chǎn)品放到一個大系統(tǒng)中，綜合系統(tǒng)情況來對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計，重視產(chǎn)品功能的合理分配，維持“人—機—環(huán)境”的平衡。現(xiàn)代設(shè)計在設(shè)計時將“人”考慮到其中，重視人機關(guān)系，同時考慮到自然環(huán)境保護(hù)，堅持環(huán)保原則，力求保證設(shè)計的生態(tài)平衡。

1.3 現(xiàn)代設(shè)計更加重視產(chǎn)品強度

現(xiàn)代機械設(shè)計傳統(tǒng)機械設(shè)計更注重強度設(shè)計準(zhǔn)則，現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)在設(shè)計中應(yīng)用了有限單元法和斷裂力學(xué)，切實強化了機械產(chǎn)品的設(shè)計強度。而該設(shè)計準(zhǔn)則在傳統(tǒng)設(shè)計中是沒有涉及的。另外，除了強度設(shè)計準(zhǔn)則以外，現(xiàn)代設(shè)計還將藝術(shù)、美學(xué)因素考慮到了設(shè)計中，提出了藝術(shù)設(shè)計與美學(xué)設(shè)計要求。

1.4 現(xiàn)代設(shè)計周期更短，耗費更少

對比傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計的設(shè)計周期，由于引進(jìn)了計算機等先進(jìn)技術(shù)，現(xiàn)代設(shè)計的設(shè)計周期比傳統(tǒng)設(shè)計周期要短很多，設(shè)計效率也得到了大幅度的提高。另外在設(shè)計耗費上，現(xiàn)代設(shè)計所消耗的費用比傳統(tǒng)設(shè)計耗費要少很多，設(shè)計總效益也比傳統(tǒng)設(shè)計高。

2 現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)的特點

總結(jié)上述所分析的現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)特點，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)具有思維主動、功能完善、設(shè)計邏輯明確、設(shè)計強度高、設(shè)計周期短、耗費少且效益高扥特點。如果將現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)應(yīng)用到機械設(shè)計中，實現(xiàn)現(xiàn)代化機械設(shè)計，則該類設(shè)計技術(shù)在實際應(yīng)用時將具備以下特點：（1）計算機技術(shù)的應(yīng)用使現(xiàn)代化機械設(shè)計的步驟更加明晰，設(shè)計周期更短；（2）現(xiàn)代化機械設(shè)計初始階段能及時發(fā)現(xiàn)不良問題，所以機械發(fā)生故障的可能性較低；（3）現(xiàn)代化機械設(shè)計同時考慮機械產(chǎn)品的動態(tài)與靜態(tài)屬性；（4）現(xiàn)代化機械設(shè)計能充分利用計算機技術(shù)來實現(xiàn)設(shè)計方案優(yōu)化、系統(tǒng)防真。

3 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用

3.1 機械優(yōu)化設(shè)計

優(yōu)化設(shè)計是現(xiàn)代化機械設(shè)計的一個重要表現(xiàn)形式，基本思想是利用現(xiàn)代化設(shè)計技術(shù)來優(yōu)化機械設(shè)計方案，并建立一套與機械設(shè)計規(guī)劃相符的現(xiàn)代化設(shè)計模型，輔以計算機軟件，計算分析出最佳的機械設(shè)計方案。這一設(shè)計方式能有效提高機械設(shè)計效率，確?，F(xiàn)代化機械設(shè)計方案的可行，創(chuàng)新并設(shè)計出性能良好的機械設(shè)備。

3.2 防真與虛擬設(shè)計

現(xiàn)代化機械設(shè)計以計算機作基礎(chǔ)，隨時隨地都離不開計算機軟件與計算機系統(tǒng)。在現(xiàn)代化機械設(shè)計的初始階段，設(shè)計者可以利用計算機仿真技術(shù)對機械產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)全過程進(jìn)行模擬，預(yù)定下產(chǎn)品的性能，分析產(chǎn)品的可制造性以及需要花費的產(chǎn)品制造成本。如果可行，再進(jìn)行機械設(shè)計。這一設(shè)計方式不但能提高機械產(chǎn)品的設(shè)計可行性，還能有效控制設(shè)計成本，縮短產(chǎn)品的設(shè)計周期，提高機械產(chǎn)品的設(shè)計效率，切實保證機械產(chǎn)品的性能完善。

3.3 機械創(chuàng)新設(shè)計

機械創(chuàng)新設(shè)計（Mechanical Creative Design，簡稱MCD）的關(guān)注焦點在于充分發(fā)動設(shè)計人員的智慧和創(chuàng)新思維能力，進(jìn)而設(shè)計出來新型的機械功能、機械結(jié)構(gòu)或者機械產(chǎn)品。MCD非常強調(diào)設(shè)計人員在機械設(shè)計過程中的靈魂作用和主導(dǎo)作用。因此，在機械設(shè)計的過程中，設(shè)計人員要充分動用各種創(chuàng)新思維模式（例如，發(fā)散思維模式、頭腦風(fēng)暴等）。但是在機械設(shè)計中設(shè)計人員很難向藝術(shù)家構(gòu)思藝術(shù)作品那樣做到“天馬行空”，因為機械結(jié)構(gòu)選型的多解性和復(fù)雜性將創(chuàng)造性思維限制在一定的范圍內(nèi)。但是智能專家系統(tǒng)和各種計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)在機械設(shè)計中的應(yīng)用，讓設(shè)計人員能夠有更多的精力去運用創(chuàng)造性思維，把繁瑣的計算和設(shè)計求解交給智能專家系統(tǒng)去完成。

3.4 機械模糊設(shè)計

機械模糊設(shè)計（Mechanical Fuzzy Design，簡稱MFD）的關(guān)注焦點在于模糊數(shù)學(xué)知識在機械設(shè)計過程中的充分、靈活、深入地運用。復(fù)雜化是當(dāng)前機械設(shè)計的重要趨勢之一，復(fù)雜化的機械設(shè)計必然導(dǎo)致設(shè)計中各種變量關(guān)系的復(fù)雜化。但是過于復(fù)雜的機械設(shè)計方案，想要對其進(jìn)行精確的描述則具有極大的困難或者需要花費極大的精力。但是如果將機械設(shè)計方案的精確描述改為“承載能力較強”或者“使用壽命較長”等類似的模糊描述，實質(zhì)上出現(xiàn)了設(shè)計中的“模糊現(xiàn)象”。

3.5 機械綠色設(shè)計

機械綠色設(shè)計（Mechanical Green Design，簡稱MGD）的關(guān)注焦點在于提高產(chǎn)品的“綠色程度”，即在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時，保證產(chǎn)品應(yīng)有的功能、使用壽命和質(zhì)量等。綠色設(shè)計通常也稱為生態(tài)設(shè)計、環(huán)境設(shè)計、環(huán)境意識設(shè)計等。在傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計過程中，設(shè)計人員主要按照產(chǎn)品性能、質(zhì)量和成本要求等指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計過程中對產(chǎn)品的維護(hù)性、拆卸性、回收性、淘汰廢棄產(chǎn)品的處理及對生態(tài)環(huán)境的影響等考慮較少。這樣制造出來的產(chǎn)品，在其使用壽命結(jié)束后，由于缺乏必要的拆卸和回收性能，回收利用率低，其中的有害物質(zhì)對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，影響生活質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境，造成資源的大量浪費。綠色設(shè)計就是針對傳統(tǒng)設(shè)計的這種不足而提出的一種全新的設(shè)計理念，它包含產(chǎn)品從概念形成到生產(chǎn)制造、使用乃至廢棄后的回收、重用及處理處置的各個階段，即涉及產(chǎn)品的整個生命周期；強調(diào)在產(chǎn)品開發(fā)階段按照全生命周期的觀點進(jìn)行系統(tǒng)的分析與評價，消除潛在的、對環(huán)境的負(fù)面影響。

4 結(jié)束語總而言之，隨著計算機技術(shù)在機械設(shè)計行業(yè)中的不斷滲透與應(yīng)用，機械設(shè)計技術(shù)也逐漸由傳統(tǒng)設(shè)計轉(zhuǎn)向了現(xiàn)代設(shè)計，實現(xiàn)了機械設(shè)計的現(xiàn)代化。在本篇文章中，筆者分析比較了現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)與傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的區(qū)別，并探討了現(xiàn)代化機械設(shè)計技術(shù)的特點，同時結(jié)合現(xiàn)代化機械設(shè)計現(xiàn)狀，對現(xiàn)代化機械設(shè)計中的現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)應(yīng)用情況作了詳細(xì)論述，得出相關(guān)結(jié)論，希望能為同行工作者提供幫助。

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