淺析機(jī)械設(shè)計(jì)方法及發(fā)展方向

鄭銳　羅天鑫

摘 要：機(jī)械設(shè)計(jì)方法在一定程度上決定著機(jī)械設(shè)備的高效和節(jié)能等相關(guān)性能，只有在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到各方要素，打破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和理念，不過度追求機(jī)械設(shè)備的單一功能，使信息化、系統(tǒng)化以及智能化等相關(guān)要素融入到機(jī)械設(shè)計(jì)之中才能使設(shè)計(jì)水平得到有效提升，并促使其更好的發(fā)展。該文將主要對機(jī)械設(shè)計(jì)方法及發(fā)展方向進(jìn)行相應(yīng)的介紹和闡述。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì) 方法 發(fā)展方向 手段

中圖分類號：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（c）-0074-01

隨著我國科學(xué)的不斷進(jìn)步，機(jī)械系統(tǒng)中所引入的新工藝、方法、材料是越來越多了，并且在同一技術(shù)下，所具有的技術(shù)手段與功能載體也很多，因此，現(xiàn)代的工作設(shè)計(jì)者是否可以使自己設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品可以立足于市場，除了使機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能以外，還要達(dá)到機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行可靠、操作方便以及對環(huán)境的污染小等一些要求。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的重要地位

機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。如果沒有先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和理論基礎(chǔ)，一個(gè)國家是沒有實(shí)力去為經(jīng)濟(jì)發(fā)展各部門提供可靠的性能優(yōu)越的技術(shù)裝備，也就是說，方法和實(shí)踐是相輔相成的，同時(shí)具備這兩個(gè)條件，才能真正強(qiáng)大一個(gè)國家、一個(gè)民族。與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法相區(qū)別而提出的機(jī)械設(shè)計(jì)現(xiàn)代理論如方法，是將現(xiàn)代民計(jì)理論運(yùn)用于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過程。

2 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

在現(xiàn)代，機(jī)械的種類與結(jié)構(gòu)很多，相對來說比較復(fù)雜。從實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能角度來看，其主要包含了執(zhí)行、操作、控制、傳動以及動力等系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)都可以根據(jù)需要來分解更為小的子系統(tǒng)。其中它還具有很多鮮明的特點(diǎn)，也就是要求設(shè)計(jì)上對機(jī)械的工作原理、運(yùn)行方式、力和量的傳動以及物理技術(shù)、各個(gè)零部件上的材料、形狀、尺寸與潤滑方法進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算、分析與構(gòu)思，同時(shí)還要融入美學(xué)、仿生學(xué)、控制論、創(chuàng)造性工程和機(jī)械電子學(xué)等方面的知識，使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品在市場上有競爭力。

3 計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)方法

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAided Design，簡稱CAD）是電子信息技術(shù)中的一個(gè)重要組成部分，并且它為工程設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)服務(wù)，通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)告訴的運(yùn)算和快速繪圖的強(qiáng)大功能來實(shí)現(xiàn)服務(wù)，而這樣就改變了傳統(tǒng)的繪圖方式，大大提到了產(chǎn)品開發(fā)的精度與發(fā)展速度，使得設(shè)計(jì)人員的能力與智慧得到延伸。其中軟件與硬件系統(tǒng)是CAD系統(tǒng)的兩大部分。軟件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的核心部分，可以決定系統(tǒng)的所有功能；硬件系統(tǒng)則是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。軟件與硬件系統(tǒng)組合形成rCAD系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)的過程一般包括以下方面。

第一，建立數(shù)學(xué)模型。一般的機(jī)械零件都有數(shù)學(xué)模型，但是對沒有的數(shù)學(xué)模型紫色是要先建立模型。

第二，設(shè)計(jì)程序框圖。則是運(yùn)用手工計(jì)算的步驟方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

第三，運(yùn)用高級語言來編制程序，這部分則是運(yùn)用程序框圖老進(jìn)行編程。

第四，程序的調(diào)試。在程序編程好之后，要對程序進(jìn)行仔細(xì)檢查，在將其輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行試算，最后對程序的邊界、轉(zhuǎn)折點(diǎn)進(jìn)行試算，并且要求與手酸的完全一樣。

4 系統(tǒng)化機(jī)械設(shè)計(jì)方法

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)已突破傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)只注重機(jī)械產(chǎn)品單純能實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的要求，使機(jī)械設(shè)計(jì)向自系統(tǒng)化、信息化，柔性化和智能化的方向發(fā)展。從系統(tǒng)的觀轉(zhuǎn)自http：//www.Zhazhi.com點(diǎn)出發(fā)，機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其控制技術(shù)把原有機(jī)械產(chǎn)品的眭能、功能以及制造技術(shù)提高到一個(gè)嶄新的水平，甚至使原有的機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益是巨大的。所以機(jī)構(gòu)產(chǎn)品的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)及其控制技術(shù)是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是用新興技術(shù)改造傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)的有力措施?？茖W(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品功能要求的日益增多，復(fù)雜性增：響，壽命期縮短，更新?lián)Q代速度加快然而，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，尤其是機(jī)械產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)手段，則顯得力不從心，跟不上時(shí)代發(fā)展的需要。目前，計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的設(shè)計(jì)繪圖、設(shè)計(jì)計(jì)算、加工制造、生產(chǎn)規(guī)劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見成效，而產(chǎn)品開發(fā)初期方案的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)的需要。系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法將沒計(jì)任務(wù)由抽象到具體（由設(shè)計(jì)的任務(wù)要求到實(shí)現(xiàn)該任務(wù)的方案或結(jié)構(gòu)）進(jìn)行層次劃分，擬定出每一層欲實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和方法，由淺入深、由抽象至具體地將各層有機(jī)地聯(lián)系在一起，使整個(gè)設(shè)計(jì)過程系統(tǒng)化，使設(shè)計(jì)有規(guī)律可循，有方法可依，易于設(shè)計(jì)過程的計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：子設(shè)計(jì)看成由若干個(gè)設(shè)汁要素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性，各個(gè)要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)沒汁系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。在系統(tǒng)化機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，為使設(shè)計(jì)工作更為科學(xué)合理，常把一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)分解為若干個(gè)相聯(lián)系的比較簡單的子系統(tǒng)，可使設(shè)計(jì)和分析比較簡便。根據(jù)需要和可能，各子系統(tǒng)還可再分解為更小的子系統(tǒng)，依次分解，直至能進(jìn)行適宜的毆計(jì)和分析。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，異地協(xié)同設(shè)計(jì)與制造，以及從用戶對產(chǎn)品的功能需求、設(shè)計(jì)、加工、裝配、成晶這一并行工程的實(shí)現(xiàn)成為可能。但是，達(dá)到這些目標(biāo)的重要前提條件之一，就是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)效果的三維可視化。

5 結(jié)語

目前，機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)正朝著計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)、智能化設(shè)計(jì)和滿足異地協(xié)同設(shè)計(jì)制造需求的方向邁進(jìn)，因?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的研究起步相對較晚，沒有成熟的和可以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)設(shè)計(jì)工具。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)方法的發(fā)展趨勢是綜合運(yùn)用系統(tǒng)工程理論、人工智能理論、計(jì)算機(jī)軟硬件工程、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等各方面的領(lǐng)域知識，以產(chǎn)品方案沒計(jì)為方向。

參考文獻(xiàn)

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