傳統(tǒng)機械設計與現(xiàn)代機械設計優(yōu)劣的對比分析

葉 紅

（武漢軟件工程職業(yè)學院，武漢 430205）

在機械設計領(lǐng)域，傳統(tǒng)機械設計與現(xiàn)代機械設計并存。傳統(tǒng)機械設計更為注重對具體的設計經(jīng)驗進行積累，且更為重視用戶體驗；現(xiàn)代機械設計則相對重視采用科學性較強的設計方法和設計手段，更為重視設計的精確性。在機械設計實踐中，二者具有各自的優(yōu)點和劣勢，但可以實現(xiàn)融合互補。因此，有必要深入分析兩者的優(yōu)劣，以推動機械設計技術(shù)進步。

1 常用的傳統(tǒng)機械設計與現(xiàn)代機械設計方法

1.1 常用的傳統(tǒng)機械設計方法

1.1.1 理論設計

理論設計是將長期的機械設計實踐中對相關(guān)經(jīng)驗進行總結(jié)產(chǎn)生的理論及將相關(guān)數(shù)據(jù)作為依據(jù)對機械進行設計。例如，彎曲強度計算模型，將輪齒視作是等強度的懸臂梁，并假設僅存在一對齒輪呈現(xiàn)嚙合狀態(tài)，全部荷載均集中于齒頂；只對周向力的作用進行考慮，如圖1所示危險界面上的彎曲應力。

1.1.2 經(jīng)驗設計

通過對某類機械零件設計及其使用狀況對相關(guān)經(jīng)驗進行歸納總結(jié)。在機械設計中，根據(jù)此類經(jīng)驗采用類比設計。經(jīng)驗設計典型結(jié)構(gòu)形狀的零件設計中應用較多，如箱體結(jié)構(gòu)、軸結(jié)構(gòu)等。零件示意圖如圖2所示。

圖1 Lewis懸臂梁模型

圖2 標準直齒輪二維結(jié)構(gòu)示意圖

1.1.3 模型實驗設計

對于具有巨大尺寸和復雜結(jié)構(gòu)的重要零件，尤其是重型機械的相關(guān)零件，通常采用模型實驗設計。該設計方式，是按照一定比例制作縮小的零件模型，對零件模型實施性能測試，各項設計指標進行檢驗?；跍y試結(jié)果和相關(guān)結(jié)論科學改進初步設計。

1.2 常用的現(xiàn)代機械設計方法

計算機輔助設計，即利用計算CAD軟件對機械進行設計，涵蓋機械設計的各個環(huán)節(jié)。CAD技術(shù)能有效結(jié)合計算機數(shù)據(jù)存儲及處理能力與創(chuàng)造性的機械設計思維能力，可基于機械設計的物理模型實現(xiàn)數(shù)字模型的轉(zhuǎn)化，并通過計算機對之進行分析處理。CAD技術(shù)能實現(xiàn)三維建模及自動繪圖，有效提高機械設計質(zhì)量和大幅度降低設計成本，并能有效縮短機械設計周期。

2 傳統(tǒng)機械設計與現(xiàn)代機械設計特點對比

第一，傳統(tǒng)機械設計呈現(xiàn)出顯著的精益求精的設計特點。傳統(tǒng)機械設計，其相關(guān)機械產(chǎn)品的設計實施，通常經(jīng)歷了次數(shù)較多的實踐探索，具備極為豐富的實踐經(jīng)驗設計基礎(chǔ)。一般情況下，傳統(tǒng)機械設計，其設計的具體執(zhí)行，在設計之初即確定了水平較高的設計目標，隨著每一帶機械設計產(chǎn)品的設計生產(chǎn)和投入使用，都實現(xiàn)了對上一代機械設計產(chǎn)品的技術(shù)更新和完全更替，呈現(xiàn)出更加良好的機械使用性能，操作方法也日趨便捷。但是，傳統(tǒng)機械設計在設計特點方面也存在一定的劣勢，具體體現(xiàn)在如下方面：在傳統(tǒng)機械設計研究過程中，具有較強的復雜性和難度，諸多機械設計技術(shù)方面的難題難以在短期內(nèi)獲得突破性成果，且缺乏較高的機械設計成功率。另外，在傳統(tǒng)機械設計過程中，存在諸多不確定性因素，其機械產(chǎn)品的設計過于依賴設計工作人員的設計工藝水平和實踐經(jīng)驗，且難以有效控制機械設計的具體過程，極易產(chǎn)生各類人工失誤。

第二，相對于傳統(tǒng)機械設計，現(xiàn)代機械設計滿足了對各類強度準則相關(guān)要求，實現(xiàn)了對機械設計各項參數(shù)控制的有效強化。當前，在現(xiàn)代機械設計領(lǐng)域中，各類先進的理論技術(shù)研究成果，諸如有限單元法以及斷裂力學相關(guān)理論技術(shù)得到了日漸廣泛的應用，有效提高了現(xiàn)代機械設計的技術(shù)水平，強化了現(xiàn)代機械設計強度，并達到了現(xiàn)代設計相關(guān)準則的要求，使之在更多技術(shù)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了應用。當前，機械產(chǎn)品的消費者已經(jīng)不單純滿足與對機械產(chǎn)品使用性能的要求，日益注重機械產(chǎn)品帶來的良好用戶體驗和精神享受，這就對機械產(chǎn)品設計提出了更高的藝術(shù)觀感和審美要求。而現(xiàn)代機械設計憑借先進的技術(shù)優(yōu)勢，設計生產(chǎn)的機械產(chǎn)品具有良好的藝術(shù)觀感和審美品位，能給消費者帶來良好的用戶體驗。

3 結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)機械設計與現(xiàn)代機械設計各自具備相應的優(yōu)點和劣勢。在未來的機械設計中，要深入考察兩者的優(yōu)劣，在此基礎(chǔ)上，積極探究有效措施，實現(xiàn)傳統(tǒng)機械設計與現(xiàn)代機械設計工藝的有效結(jié)合，對機械設計的相關(guān)工藝及技術(shù)方法進行妥善處理，實現(xiàn)揚長補短，優(yōu)勢互補，大幅度提升機械設計產(chǎn)品用戶體驗。

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