現(xiàn)代機械設計的創(chuàng)新方法

田華玉

摘 要：隨著科技的進步，機械設計有很大的發(fā)展。機械設計的目的是通過新的設計理念和設計實施手段實現(xiàn)機械設備的便捷性和高效性?，F(xiàn)代的機械設計就更是如此，它在設計方式的獨特性和機械功能的綜合性上都提出了更高標準的創(chuàng)新要求，而且，設計的應用性與和社會發(fā)展需求的匹配性更加適應社會發(fā)展的動態(tài)變化。即現(xiàn)代的機械設計，是要不斷地進行更新和發(fā)展的。因此，如何找準它的設計創(chuàng)新方向，使用科學的方法實施機械設計的創(chuàng)新，促進機械設備設計水平的不斷提升，需要進行深層次的總結和思考。

關鍵詞：機械設計；創(chuàng)新；制造工藝；自動化

引言

機械本身就是個龐大的硬件，其設計的過程不僅僅需要一定的專業(yè)技術知識，而且需要很大的耐心，同時也需要設計人員細心。傳統(tǒng)的機械設計可能具備以上幾點就足夠了，但新時期我們更需要的是創(chuàng)新、革新的理念。

第三次工業(yè)革命帶來的巨大沖擊使機械行業(yè)發(fā)展飛速，相應地，對于機械設計的要求也必定越來越高。創(chuàng)新是機械設計領域的一次機遇，將大膽創(chuàng)新的設計理念應用到機械領域必定會推動其發(fā)展。機械設計具有時代性，也就是說設計理念是隨時代發(fā)展而變革的，中國當下需要的是設計與創(chuàng)新相結合，緊跟時代發(fā)展的步伐。本文接下來將探討機械設計的具體創(chuàng)新方法以及對于這些方法的評估。

1機械設計人員應當樹立創(chuàng)新的理念

要突破傳統(tǒng)模式而有所創(chuàng)新，首先要求機械設計人員具有大膽創(chuàng)新的理念并將其運用到實踐中去。創(chuàng)新意味著突破傳統(tǒng)的思維方式，運用現(xiàn)代的超前的理念來想問題。創(chuàng)新對于一個民族、一個國家來說是不可缺少的，而對于一個設計者來說，如果沒有創(chuàng)新的能力，他的工作就無法被肯定。一個優(yōu)秀而專業(yè)的機械設計者必然時刻謹記創(chuàng)新理念，運用獨特的創(chuàng)新思維來深入思考問題，然后不斷運用自己的專業(yè)知識來促成設計的變革?，F(xiàn)在我們來具體探討一下創(chuàng)新的理念。

（1）創(chuàng)新具有獨創(chuàng)性，即敢于突破一切傳統(tǒng)理念，打破常規(guī)，尋找更加合理的新原理、新機構、新功能等等。獨創(chuàng)性能使設計方案在理念上脫穎而出，不斷追求更高層次的創(chuàng)新。

（2）創(chuàng)新具有實用性，它體現(xiàn)在對市場的適應性和可生產(chǎn)性2方面。

（3）創(chuàng)新具有突破性，它要求設計人員敢于突破思維慣性，從定向思維中走出來，善于從新的技術領域中接受有用的事物，提出新的原理，為機械設計打開新的局面。

（4）創(chuàng)新還具有聯(lián)動性。創(chuàng)造性思維就是一種聯(lián)動思維，包括橫向、縱向及逆向思維，這三種思維要求我們從不同的角度去思考問題，進而得出最合理有效的設計方案。

2關于機械設計的優(yōu)化設計

現(xiàn)代的優(yōu)化設計是以數(shù)學規(guī)劃為理論基礎，以電子計算機為工具，在充分考慮各種相關約束的前提下，尋求滿足某些預定目標的最優(yōu)方案的設計方法。優(yōu)化設計是現(xiàn)代機械設計創(chuàng)新方法中較為先進的一種，它建立在最優(yōu)化數(shù)學理論和現(xiàn)代計算機技術基礎之上，運用數(shù)學函數(shù)和計算機來計算出最優(yōu)、最有效率的設計方案，其核心的設計理念適應了時代發(fā)展的需求。我國在優(yōu)化設計的研究方面已經(jīng)有了很大突破，開發(fā)了一些先進的優(yōu)化設計程序并在設計行業(yè)引起了很大反響，但在應用方面優(yōu)化設計方法尚未普及到每一個設計領域，對于機械設計領域來說，優(yōu)化設計是機械創(chuàng)新設計的一個前進方向。優(yōu)化設計方法無疑是科學的，它不僅要求設計者具有較高的專業(yè)技能，更要求他們具備大膽的創(chuàng)新理念，有創(chuàng)造性、革新性，在原來的基礎上不停追求新的高度，由此設計出滿足大家需要并且引領一個時代發(fā)展的產(chǎn)品。采用優(yōu)化設計方法，可以使我們綜合考慮到方方面面的因素，更全面更系統(tǒng)地分析問題、解決問題；可以使我們獲得更加精確的設計所需數(shù)據(jù)，縮短設計周期。它是新時期CAD設計不可缺少的一部分，它將設計最優(yōu)的原則注入了設計中，總是尋求最優(yōu)的設計方案，大大提高了機械設計的質(zhì)量，使機械設計徹底擺脫了古老的設計模式。

3關于機械設計的變型設計

機械設計的變型設計是指在原產(chǎn)品的基礎上進行新的開發(fā)，使機械零件的規(guī)格更加標準、產(chǎn)品部件通用化、產(chǎn)品系列化，從而能夠更好地滿足廣大使用者需求的設計方法。我們將產(chǎn)品功能、原理和結構都相同，而尺寸和性能參數(shù)不同的設計稱為縱系列產(chǎn)品的設計變型；將在基礎型產(chǎn)品的基礎上擴展功能的設計稱為橫系列產(chǎn)品的設計變型；另外，設計具有先進動力參數(shù)的不同類型產(chǎn)品我們稱之為跨系列產(chǎn)品的設計變型。由此可見，機械設計的變型設計可以在保證產(chǎn)品原有基本功能和原理不變的情況下，隨時根據(jù)使用者的需要，調(diào)整其他參數(shù)，從而設計出更加完善的產(chǎn)品。

機械產(chǎn)品三維參數(shù)化變型設計是以拓撲約束、尺寸約束、工程約束驅(qū)動為技術基礎的變型設計方法中的一種。傳統(tǒng)參數(shù)化設計對部分特征驅(qū)動尺寸做出修改，使其他關聯(lián)尺寸得到相應調(diào)整，從而得到結構相同但尺寸不同的系列零件三維模型；三維參數(shù)化變型設計不僅包括這些，而且涵蓋了三維參數(shù)化模型驅(qū)動后與之相關聯(lián)的工程圖的視圖位置、比例、尺寸、注釋、BOM表等相關信息的自動更新，生產(chǎn)制造的下游工裝夾具、工藝規(guī)程規(guī)劃、NC代碼等的參數(shù)化關聯(lián)設計，乃至整個產(chǎn)品生命周期的參數(shù)化設計。機械設計是一門博大精深的學科，包含了很多方面，所以機械設計的方法也相應有很多種。作為這些設計方法中的一種，變型設計理念的先進性、科學性讓機械設計突破了以往的設計模式，走向了更加成熟、精確、理想的路線。

4關于機械設計的反求設計

對于反求工程的研究，應解決以下關鍵技術問題：

（1）研究更加實用的測量方法和設備，提高測量精度，減小測量誤差。

（2）研究更加實用的三維重構方法和軟件系統(tǒng)，提高計算精度，減小計算誤差。

（3）將人工智能技術、數(shù)理統(tǒng)計理論、精度設計等多學科技術合理融合運用，形成一種獨特的設計參數(shù)還原技術，有效地解決原始設計參數(shù)還原問題。

（4）研究能滿足反求工程Ⅱ要求的產(chǎn)品主模型技術，形成描述產(chǎn)品裝配關系的建模體系，以利于原始設計參數(shù)的還原。

（5）開發(fā)具備原型產(chǎn)品設計精度分析功能，可實現(xiàn)原始設計參數(shù)還原的軟件。

結語

現(xiàn)代機械設計離不開創(chuàng)新，設計人員應當樹立創(chuàng)新的理念，充分發(fā)揮主觀能動性，同時熟練應用現(xiàn)代機械分析工具，從而設計出質(zhì)量更高、更能滿足使用者需要的機械，這是貫穿于機械設計發(fā)展始終的必然要求。

參考文獻

[1]楊璟.創(chuàng)新超越[N].中國民航報，2008-01-25

[2]白柳.淺談機械創(chuàng)新設計中的反求設計[J].山西冶金，2009（6）

[3]程志剛，李瑞琴，董亞峰，等.機電一體化產(chǎn)品概念設計理論現(xiàn)狀與展望[J].中北大學學報，2006（1）

（作者身份證號碼：130221198801202381）