機械設(shè)計中現(xiàn)代設(shè)計探討

范高鋒++王清成++王延春

摘 要：伴隨著我國的經(jīng)濟發(fā)展和科學技術(shù)的全面提高，人民群眾對于社會各類設(shè)施的期待也越來越高，機械設(shè)計作為我國發(fā)展的重要力量，一直受到廣泛的關(guān)注。若想讓機械產(chǎn)品更具有競爭的優(yōu)勢，讓人們更加的接受它，就必須要把社會科學技術(shù)真正的應用到機械設(shè)計中去。本文結(jié)合了相關(guān)文獻理論基礎(chǔ)，對于目前我國機械設(shè)計中的現(xiàn)代技術(shù)進行了簡單分析。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計 現(xiàn)代設(shè)計 探討

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0073-02

自改革開放以來，我國的社會發(fā)展和技術(shù)水平不斷提升，人們的生活水平也在不斷的上升，各類新型技術(shù)的出現(xiàn)給人們的日常生活帶來了巨大的影響。機械一直都是我國社會不斷發(fā)展的重要保證，發(fā)展水平及發(fā)展方向始終受到人們的關(guān)注，如何才能夠有效的將現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)應用到機械設(shè)計中去，是當前人們研究的主要課題之一，所以，對于當前正處于轉(zhuǎn)型期的社會而言，對機械設(shè)計中的現(xiàn)代設(shè)計應用進行研究具有重要的意義。

1 現(xiàn)代機械設(shè)計的特點

現(xiàn)代社會科技發(fā)展日新月異，各種現(xiàn)代化新技術(shù)和新的發(fā)明如雨后春筍不斷出現(xiàn)，各種電子技術(shù)以及機械技術(shù)與現(xiàn)代化的機械設(shè)備正在漸漸融合，各種機械器材的設(shè)計理論以及制作的方法都有了一定程度的改善?，F(xiàn)代化機械設(shè)計過程也利用了計算機技術(shù)，來使得機械設(shè)計的過程更加合理，步驟更為清晰，同時還能夠使設(shè)計更加趨向于人性化。規(guī)范而有效的機械設(shè)計相比于傳統(tǒng)意義上的技術(shù)設(shè)計更具有遠瞻性和創(chuàng)新性的特點。首先，利用現(xiàn)代設(shè)計的理論方法來考慮整個產(chǎn)品的細節(jié)問題，可以比傳統(tǒng)機械設(shè)計方法更在的發(fā)現(xiàn)潛在問題，減少未來出現(xiàn)故障的可能，同時，現(xiàn)代化機械設(shè)計可以更加充分的考慮到產(chǎn)品的靜態(tài)屬性和動態(tài)屬性。另外，計算機技術(shù)的日益成熟可以運用到現(xiàn)代的機械設(shè)計方方面面中，優(yōu)化現(xiàn)代設(shè)計的仿真性。

2 現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)的應用技術(shù)

通過對大量機械產(chǎn)品的研究分析，現(xiàn)代設(shè)計在機械設(shè)計中應用較為廣泛的技術(shù)大致可以分為四大類，分別是能提高產(chǎn)品優(yōu)良性能的設(shè)計技術(shù)，能夠滿足市場要求的創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)方法，能夠優(yōu)化產(chǎn)品使用壽命的設(shè)計技術(shù)以及發(fā)展綠色技術(shù)的設(shè)計技術(shù)。

2.1 提高產(chǎn)品性能的設(shè)計

機械產(chǎn)品必須具有優(yōu)良的性能，只有良好的性能才能夠保證機械產(chǎn)品的生命力，提高產(chǎn)品優(yōu)良性能的設(shè)計方法有很多，最重要的內(nèi)容和特點有：

（1）能夠消除并及時的預防產(chǎn)品可能產(chǎn)生的故障，這種技術(shù)特點是圍繞產(chǎn)品的可靠性而設(shè)計的，主要是研究產(chǎn)品和系統(tǒng)所產(chǎn)生的故障的原因，來提出相應的解決方案。

（2）能夠提高材料抵御破壞能力的設(shè)計方法技術(shù)。當材料和結(jié)構(gòu)在外界因素如高溫、電荷強度等的影響作用下，其性能會受到較大的影響，所以，其設(shè)計的重點是要提高產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)承受能力以及抗疲勞強度，來提高產(chǎn)品在各種工作環(huán)境中的使用壽命。

（3）解決物體表面的摩擦和潤滑等問題的設(shè)計技術(shù)。這種設(shè)計技術(shù)綜合運用了摩擦學的理論研究方法和基本數(shù)據(jù)，將產(chǎn)品的磨損降低到最低的水平，目的是為了降低產(chǎn)品原材料的消耗，節(jié)約了部分能源，同時提高機械裝置的可靠性，有效的提高設(shè)備的使用壽命，提高其在市場中的競爭力。

（4）防腐蝕的設(shè)計技術(shù)。這種設(shè)計技術(shù)要科學合理的選擇材料并制定出相應的加工工藝，來提高產(chǎn)品的抗腐蝕能力，防腐蝕的設(shè)計加工方法能夠有效的延長產(chǎn)品使用周期以及使用效率。

2.2 滿足需求的創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)

當今社會市場經(jīng)濟體制存在著強烈的競爭機制以及供求關(guān)系，在當今瞬息萬變的市場經(jīng)濟中，產(chǎn)品的創(chuàng)新能夠有效的提高企業(yè)產(chǎn)品的核心競爭力，滿足顧客的市場需求同時提高企業(yè)的核心競爭能力，產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)的主要特點包括：

（1）解決發(fā)明問題的創(chuàng)新技術(shù)。這種創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)包含對新產(chǎn)品的適應性和變參數(shù)的設(shè)計，主要是在設(shè)計的起初階段運用創(chuàng)造性的思維來構(gòu)建出一個原來并不存在的全新產(chǎn)品技術(shù)的過程，這是解決掉發(fā)明問題的非常重要的階段。適應性設(shè)計主要是為了滿足莫忠需要和要求，對現(xiàn)有的產(chǎn)品進行合理的改進，變參數(shù)設(shè)計是在原有的設(shè)計原理基礎(chǔ)上，對部分零件進行的完善和改進過程。

（2）復雜產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)。對于復雜的產(chǎn)品設(shè)計要利用到信息網(wǎng)絡(luò)的仿真虛擬技術(shù)來只能設(shè)計產(chǎn)品，這種設(shè)計方法能夠有效降低產(chǎn)品的功能與結(jié)構(gòu)的復雜性以及組織過程與系統(tǒng)的復雜性。這種設(shè)計的核心就是概念的設(shè)計，設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)包括概念設(shè)計建模技術(shù)、產(chǎn)品的布局設(shè)計、產(chǎn)品的形狀設(shè)計、多目標協(xié)同工作技術(shù)以及產(chǎn)品方案的綜合評價技術(shù)等。當前主要是應用于航空航天事業(yè)、汽車制造行業(yè)以及數(shù)控機床等方面。

（3）降低設(shè)計成本，優(yōu)化設(shè)計資源的設(shè)計技術(shù)。為了能夠在保證產(chǎn)品的功能與質(zhì)量的條件下增強自身的市場競爭力，提高企業(yè)的經(jīng)濟收益，就必須要優(yōu)化產(chǎn)品資源，降低設(shè)計的產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。這種設(shè)計技術(shù)是在設(shè)計目標產(chǎn)品的時候約束好一個基本的成本，以成本為前提，保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，通過理論的分析計算，對于全過程的連續(xù)優(yōu)化來降低成本，追求出更高的產(chǎn)品經(jīng)濟效益以及社會的綜合運用性能。

（4）縮短產(chǎn)品的研究周期。在對新的機械產(chǎn)品進行研究設(shè)計的時候，可以利用三維的CAD系統(tǒng)來使新的產(chǎn)品繼承以往的數(shù)據(jù)信息，僅僅對其中的部分構(gòu)造進行重新的計算和設(shè)計，提高新產(chǎn)品的研發(fā)效率，降低研究周期，盡量縮短產(chǎn)品從研發(fā)到投入市場的周期時間，來保證企業(yè)的核心競爭力。

2.3 提高產(chǎn)品壽命的設(shè)計

產(chǎn)品的整個壽命周期是指從產(chǎn)品的原材料選取加工制造開始，知道消費者使用完畢宣布產(chǎn)品報廢將其拆卸成原材料的整個過程，提高產(chǎn)品的全壽命周期設(shè)計技術(shù)主要包含以下幾個方面：

（1）具有集成特性的并行設(shè)計。這種設(shè)計技術(shù)是在產(chǎn)品的規(guī)劃和設(shè)計階段，將所有能夠支持產(chǎn)品全壽命使用周期的信息用并行的方式來對工藝規(guī)劃制造轉(zhuǎn)杯試驗、運輸、維護以及回收等相關(guān)環(huán)節(jié)綜合的整合起來，集成設(shè)計的目標，處理好各個任務(wù)間的耦合關(guān)系，應用計算機輔助系統(tǒng)來進行評價決策，達到降低成本，提高使用壽命的目的。endprint

（2）面向制造的設(shè)計方法。這種方法主要由面向制造的機械零部件結(jié)構(gòu)模型、機械零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械部件和整機裝配的設(shè)計、以及環(huán)境模擬裝配等，讓設(shè)計出的產(chǎn)品綜合性能最好，保證產(chǎn)品的設(shè)計制造的成功性。

（3）全壽命周期設(shè)計數(shù)據(jù)管理。這種設(shè)計技術(shù)主要是利用跨平臺數(shù)據(jù)集成于共享的PDM系統(tǒng)，來將網(wǎng)絡(luò)上不同的東西同系統(tǒng)之間形成一體化，高效且完整的將產(chǎn)品從規(guī)劃生產(chǎn)到報廢處理整個使用壽命周期內(nèi)復雜的數(shù)字化信息記錄下來，是產(chǎn)品所需的重要數(shù)據(jù)完整的保留下來并進行有效的管理。

2.4 綠色產(chǎn)品的設(shè)計

綠色產(chǎn)品要求既能夠滿足使用的要求，同時還必須有利于環(huán)境的保護。當前人類正面臨資源短缺和人口過生的問題，設(shè)計綠色有效的產(chǎn)品也是社會向前發(fā)展的必然選擇和整體的趨勢。綠色的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)包含以下幾點：

（1）面向環(huán)境的技術(shù)。在產(chǎn)品的整個使用壽命期間，能夠有效的保護環(huán)境的關(guān)鍵技術(shù)包括綠色產(chǎn)品集成設(shè)計理論、綠色產(chǎn)品建模研究技術(shù)、綠色產(chǎn)品的環(huán)境指標等等。在保證不會影響到環(huán)境質(zhì)量的情況下，具有優(yōu)良的質(zhì)量保證。

（2）面向能源的設(shè)計。這種設(shè)計技術(shù)是為了提高能源的利用效率以及降低資源的浪費，以保護環(huán)境為目的的設(shè)計方法。這種方法的設(shè)計即可以優(yōu)惠能源的供給以及驅(qū)動的方式，同時還能夠有效的回收并實現(xiàn)能源的重新利用。在產(chǎn)品的功能特點等基本要素已經(jīng)明確的條件下，在設(shè)計時確定產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)制定、材料選擇以及加工的工藝方法、可重新利用的能力以及是否具有裝配性，用最少的能源消耗來設(shè)計并生產(chǎn)出新的產(chǎn)品。

（3）面向材料選擇的設(shè)計。材料的選擇是綠色產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵所在，能夠在根本上來減少對環(huán)境的污染，同時降低能源的消耗。當前應用較為廣泛的設(shè)計方法有新材料實用化設(shè)計技術(shù)、材料回收以及二次利用的技術(shù)、基于材料選擇的CAD技術(shù)等等。

（4）人機工程設(shè)計技術(shù)是以人機工程學理論為研究基礎(chǔ)，面向人的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)。這種技術(shù)是以人的心里特點和生理特征為參考依據(jù)，利用科學的技術(shù)成果數(shù)據(jù)來設(shè)計的技術(shù)方法。目前所使用的關(guān)鍵技術(shù)有心里模型技術(shù)、人機界面設(shè)計技術(shù)、人機工程測量技術(shù)以及產(chǎn)品設(shè)計中的人機工程。

3 結(jié)語

現(xiàn)代設(shè)計在機械設(shè)計的應用主要是體現(xiàn)在創(chuàng)新性技術(shù)在現(xiàn)代機械設(shè)計中的應用。在整個智能化的機械設(shè)計中，基礎(chǔ)的設(shè)計細節(jié)是可以利用計算機來進行精準的計算的，選擇出最好的設(shè)計方法并且形成一套獨特的智能化設(shè)計體系，不僅僅可以有效的減少機械設(shè)計工作人員的工作量，同時還能夠大幅度提高機械設(shè)計的準確性以及設(shè)計的效率，為機械設(shè)計的不斷發(fā)展提供強大的技術(shù)支持。

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