現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的實際應(yīng)用分析

熊朝茂

摘 要：我國實行改革開放政策以來，經(jīng)濟、科技等發(fā)展迅速，人們的生活水平也不斷提高，所以投入更多的資金用于房屋、公路等的建設(shè)，導(dǎo)致與之有關(guān)的機械工程技術(shù)水平面臨巨大的挑戰(zhàn)。作為機械工程核心組成部分，機械設(shè)計對產(chǎn)品能否滿足要求有直接關(guān)系，設(shè)計水平的高低會對產(chǎn)品性能、研制周期和經(jīng)濟效益等有直接影響。所以在科學(xué)發(fā)展的今天，越來越多的工程技術(shù)人員在機械設(shè)計中運用現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)，不僅能夠拓展設(shè)計思維，還能讓設(shè)計出來的產(chǎn)品滿足全球化市場競爭的需求，讓產(chǎn)品的競爭力進一步得到提高。本文通過比較傳統(tǒng)設(shè)計和現(xiàn)代機械設(shè)計的特點，分析現(xiàn)代設(shè)計在機械設(shè)計中有哪些應(yīng)用，讓產(chǎn)品設(shè)計滿足大眾的需求。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代設(shè)計；機械設(shè)計；實際應(yīng)用

機械設(shè)計是對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、每個零件的材料和尺寸大小等按照實際要求進行構(gòu)思、分析和計算得出結(jié)果，從而將所得結(jié)果轉(zhuǎn)化為人為制造產(chǎn)品的一個過程。由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、計算機的廣泛使用，致使設(shè)計手段發(fā)生了翻天覆地的變化，新的科學(xué)成果讓機械設(shè)計的設(shè)計思想、理論和方法都變得更加豐富，進一步加快機械設(shè)計的改革和發(fā)展。同時，現(xiàn)代設(shè)計不僅需要讓產(chǎn)品具備基礎(chǔ)功能，還應(yīng)在設(shè)計產(chǎn)品上將人性和保護環(huán)境思想體現(xiàn)出來。只有現(xiàn)代設(shè)計能夠滿足不同用戶需求，適合不斷變化的市場環(huán)境才能提高機械設(shè)計水平[ 1 ]。

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

（一）機械創(chuàng)新設(shè)計

在實際應(yīng)用中，機械創(chuàng)新設(shè)計的核心內(nèi)容就是需要讓設(shè)計人員的智慧和創(chuàng)新能力充分發(fā)揮出來，能夠設(shè)計出新型的產(chǎn)品具有機械功能和結(jié)構(gòu)。機械創(chuàng)新設(shè)計更加看重設(shè)計人員能夠在產(chǎn)品設(shè)計期間加入個人想法，所以在機械設(shè)計期間，設(shè)計人員應(yīng)該調(diào)動自身的創(chuàng)新思維模式。然而，在實際設(shè)計過程中設(shè)計人員的思維模式會受到很多因素的限制，例如選擇的機構(gòu)類型偏向復(fù)雜和多解，設(shè)計人員不能像藝術(shù)家設(shè)計作品一樣光憑想象力，只能在機械設(shè)計時通過應(yīng)用智能專家系統(tǒng)和計算機輔助系統(tǒng)解決較為繁瑣的計算和設(shè)計，才能讓設(shè)計人員集中于發(fā)揮創(chuàng)造性思維。

（二）機械優(yōu)勢設(shè)計

機械優(yōu)勢設(shè)計的核心時能夠在積累競爭的市場環(huán)境中爭取到競爭優(yōu)勢，和那些根據(jù)個人愛好為基礎(chǔ)的設(shè)計或者達到某種設(shè)計品質(zhì)的設(shè)計有所不同嗎，也不僅僅只追求設(shè)計的創(chuàng)新。因為滿足市場需求，所以機械優(yōu)勢設(shè)計傾向于預(yù)測產(chǎn)品方向和分析技術(shù)方向，分析能夠推動未來市場發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)品，讓產(chǎn)品和市場之間建立聯(lián)系，在產(chǎn)品設(shè)計的每個環(huán)節(jié)，可以開發(fā)和吸收新的設(shè)計技術(shù)，從而讓產(chǎn)品在市場中競爭力更強。雖鮮創(chuàng)新設(shè)計的產(chǎn)品能夠在市場中有一定的競爭力，但是無法保證產(chǎn)品足夠成熟，優(yōu)勢設(shè)計的基礎(chǔ)是成熟設(shè)計，所以設(shè)計者應(yīng)當(dāng)仔細考慮自己想要設(shè)計具備哪些優(yōu)勢的產(chǎn)品，才能確保其在市場上受歡迎[ 2 ]。

（三）機械穩(wěn)健設(shè)計

機械穩(wěn)健設(shè)計是能夠確保設(shè)計出來的產(chǎn)品在使用過程中，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化或者壽命范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)變質(zhì)等現(xiàn)象，產(chǎn)品的性能都能夠問維持在一定水平，其有利于設(shè)計質(zhì)量的提高，降低損失。由于市場競爭逐漸激烈，人們傾向于設(shè)計出來的產(chǎn)品具有高質(zhì)量、低成本的特點，穩(wěn)健設(shè)計正好人們的需求。在設(shè)計過程中，參數(shù)會發(fā)生變化，穩(wěn)健設(shè)計是通過模糊數(shù)學(xué)方式讓產(chǎn)品的不穩(wěn)定性、推理和尋優(yōu)算法逐步得到完善，建立穩(wěn)健設(shè)計系統(tǒng)，在求解時，需要明確產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)體系，其次獲得質(zhì)量設(shè)計模型，實現(xiàn)過后通過計算得出數(shù)據(jù)，找出穩(wěn)健設(shè)計最優(yōu)解才能得到穩(wěn)健產(chǎn)品的最終設(shè)計方案。

（四）機械模糊設(shè)計

模糊設(shè)計是在機械設(shè)計中使用模糊數(shù)學(xué)知識進行設(shè)計的一種方式。時代的發(fā)展，導(dǎo)致設(shè)計的機構(gòu)趨于復(fù)雜和龐大，設(shè)計過程中變量的增多導(dǎo)致它們之間關(guān)系更加復(fù)雜，且這些變量存在很多模糊現(xiàn)象，所以不能夠?qū)⒃O(shè)計的產(chǎn)品準(zhǔn)確描述出來。設(shè)計出來的產(chǎn)品使用周期長、承載力強都是屬于模糊現(xiàn)象，為了解決這些問題，就需要采用模糊數(shù)學(xué)的方法。在機械設(shè)計中，通常是將模糊技術(shù)和其他技術(shù)結(jié)合在一起使用，進而研究機械結(jié)構(gòu)。例如使用模糊對機械制造、設(shè)計參數(shù)、傳動方案等進行綜合評定。結(jié)合可靠性設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計進而形成模糊可靠性設(shè)計和模糊優(yōu)化性設(shè)計[ 3 ]。

（五）機械虛擬設(shè)計

虛擬設(shè)計是一項新興技術(shù)，需要運用多種學(xué)科知識，基礎(chǔ)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)，對象是機械產(chǎn)品，有利于產(chǎn)品的概念設(shè)計、裝配設(shè)計等。設(shè)計人用可以借用這種技術(shù)，通過自然交換傳感器和多維信息環(huán)境，在定量和定型的集合環(huán)境中實現(xiàn)感性的認識，進而可以更加理解設(shè)計概念和想出新的創(chuàng)意。虛擬設(shè)計技術(shù)主要是借用模擬仿真技術(shù)，與CAD系統(tǒng)相比，加強了人機交互的能力。設(shè)計人員可以與設(shè)計對象借助聽覺、視覺等進行直接的交流。虛擬設(shè)計能夠給產(chǎn)品提供虛擬三維環(huán)境，在設(shè)計期間，能夠?qū)Ξa(chǎn)品進行虛擬加工和評價等，防止產(chǎn)品出現(xiàn)設(shè)計缺陷的問題，不僅可以減少開發(fā)時間，還能有利于開發(fā)成本的降低。

（六）機械綠色設(shè)計

綠色設(shè)計主要關(guān)注產(chǎn)品的綠色程度，在符合環(huán)境要求的基礎(chǔ)上，保證產(chǎn)品的功能、使用周期和質(zhì)量都能達到標(biāo)準(zhǔn)。綠色設(shè)計也被成為生態(tài)設(shè)計，在使用傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)時，設(shè)計人員主要是根據(jù)產(chǎn)品的功能、質(zhì)量等開展設(shè)計工作，忽略了設(shè)計過程中產(chǎn)生的淘汰產(chǎn)品對環(huán)境造成的影響。但是現(xiàn)代綠色設(shè)計，包括產(chǎn)品設(shè)計概念到產(chǎn)品制造等每一個環(huán)節(jié)，著重于分析和評價產(chǎn)品的整個生命周期，將對環(huán)境的不利影響控制在一定范圍內(nèi)。

二、結(jié)論

總之，通過將現(xiàn)在設(shè)計技術(shù)應(yīng)用于在機械設(shè)計，可以讓設(shè)計出來的產(chǎn)品能夠滿足競爭激烈的市場需求，提高產(chǎn)品的市場競爭力。

參考文獻：

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