現(xiàn)代機械設(shè)計的發(fā)展趨勢

魏鑫 解超 呂思亮

摘 要：隨著工業(yè)化進程的不斷加快，我國正從工業(yè)大國向工業(yè)強國大步邁進，傳統(tǒng)的機械設(shè)計僅憑經(jīng)驗來預(yù)判方案的可實施性顯然已經(jīng)遠遠不夠，機械設(shè)計作為機械制造的前提，對于如何快速的選擇并制定最優(yōu)化、最可靠的制造方案，進而進行機械制造顯得尤為重要?？萍嫉陌l(fā)展，要求機械系統(tǒng)智能化、高效化、簡單化和美觀化。信息化時代，計算機的應(yīng)用使得機械設(shè)計不再被動，現(xiàn)代機械設(shè)計應(yīng)運而生。本文就現(xiàn)代機械設(shè)計的概念、特點及發(fā)展趨勢進行敘述。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機械設(shè)計 發(fā)展趨勢 高效 智能

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）02-0-01

一、機械設(shè)計

機械設(shè)計是根據(jù)在不同情況下的使用要求，對機械的工作原理、運動方式、傳動機構(gòu)及其結(jié)構(gòu)進行分析、計算、構(gòu)思并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述，用來作為制造依據(jù)的工作過程。傳統(tǒng)機械設(shè)計主要是依據(jù)經(jīng)驗的積累和用戶的體驗，在大腦中想象或者一次又一次實踐嘗試后進行設(shè)計；而現(xiàn)代機械設(shè)計是在科學(xué)方法及精確手段的基礎(chǔ)上，高效地進行著最優(yōu)化、最可靠性方案的設(shè)計。為了滿足機械產(chǎn)品高質(zhì)量、高性能的要求，在機械設(shè)計中大量采用計算機技術(shù)進行輔助設(shè)計、系統(tǒng)分析、數(shù)據(jù)對比，形態(tài)仿真，這就是通用的現(xiàn)代機械設(shè)計方法。常見的方法包括優(yōu)化、有限元、可靠性、仿真、CAD、三維建模等。隨著計算機接口技術(shù)、機械工程基礎(chǔ)理論、系統(tǒng)分析、有限元分析與應(yīng)用、互換性與測量技術(shù)等新學(xué)科的發(fā)展，制造技術(shù)成熟、工藝參數(shù)、經(jīng)濟數(shù)據(jù)的積累，以及計算機廣泛的推廣使用，機械設(shè)計逐漸舍棄依靠主觀判斷而依靠科學(xué)計算和方法。

二、現(xiàn)代機械設(shè)計的特點

1.機械設(shè)計自身特點

制造業(yè)的不斷發(fā)展使得現(xiàn)代機械種類越來越多，機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。在不同的機械應(yīng)用場景中選擇合適的機械結(jié)構(gòu)需要考慮的因素也很多：機械的工作原理、運動形式、力的傳遞方式、各零部件的規(guī)格及相互耦合方式、機械運動過程中各部件的做功情況及功耗，這就決定機械設(shè)計融入的學(xué)科知識有很多，設(shè)計過程綜合性相當強。設(shè)計者只有通曉機、電、液等各種綜合技術(shù)，才能設(shè)計出性能價格比優(yōu)良的機械系統(tǒng)[1]。

2.機械設(shè)計者思維特點

傳統(tǒng)的機械設(shè)計大都是建立在實踐動手操作的基礎(chǔ)上，進行不斷完善來實現(xiàn)最終的功能。設(shè)計者在設(shè)計過程中所需要的數(shù)據(jù)、信息及大量的圖紙都有計算機所提供。人類的思維局限在緩慢的操作過程及不理想的結(jié)果中，三維構(gòu)思和二維圖形只能在大腦中進行繁瑣的構(gòu)想，費時費力。但自計算機問世以來，機械設(shè)計的發(fā)展隨之進入了高速發(fā)展的快車道，徹底地改變了設(shè)計者的思維方式。取而代之的是現(xiàn)代計算機的各種技術(shù)：仿真技術(shù)等。各種預(yù)設(shè)假定的方案在計算機的輔助下得以快速的實施并呈現(xiàn)，最終達到最優(yōu)化設(shè)計和可靠性設(shè)計。在 CAD 軟件的應(yīng)用過程中，人的力量是主要的，也就是說人才是主導(dǎo)，設(shè)計者必須中充分發(fā)揮主觀能動性，靈活運用計算機，盡可能做到人與計算機完美融合，創(chuàng)造性加上計算機的靈活性、精確性，這樣設(shè)計出的產(chǎn)品才更能滿足當今機械設(shè)計的要求[2]。

三、現(xiàn)代機械設(shè)計的發(fā)展趨勢

1.高效+智能化

時間高效化，空間高效化，功能智能化。結(jié)合當下世界先進的機械設(shè)計理念、設(shè)計方法及設(shè)計工藝，根據(jù)人們?nèi)粘Ｉ钪信c時俱進的生活需求變化來設(shè)計，快節(jié)奏生活的今天，時間和空間顯得尤為珍貴。這就要求現(xiàn)代機械設(shè)計的產(chǎn)品能夠在有限時間段內(nèi)完成不止一項任務(wù)使其功能增加，如：普通車床—數(shù)控車床等，達到節(jié)約時間的目的；在一定的空間內(nèi)使得產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能，如：傳統(tǒng)家具—多功能家具等，實現(xiàn)節(jié)約空間的作用。如何降低成本，人工費其實占據(jù)很大一部分，智能在當下已不再是新詞匯，已被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，機械制造業(yè)更是成果顯著，如：傳統(tǒng)人力生產(chǎn)線—智能無人流水作業(yè)等。這就是現(xiàn)代機械設(shè)計的偉大之處。設(shè)計出更加貼切市場、貼切時代需求的新產(chǎn)品。

2.簡單+美觀化

結(jié)構(gòu)簡單化，外觀藝術(shù)化。社會在發(fā)展，時代在進步，人們的審美逐漸要求在質(zhì)量中追求個性化，藝術(shù)化，美觀化，不再是曾經(jīng)那種只要求“能用”的舊觀念，人們的思想層面已經(jīng)到了物質(zhì)與精神并重的層次。創(chuàng)造學(xué)、美學(xué)的誕生可謂填補了現(xiàn)代機械設(shè)計在外觀這方面的空白。結(jié)構(gòu)的復(fù)雜只會使得生產(chǎn)效率降低，歷時長，耗費大，必將被高速發(fā)展的現(xiàn)代機械設(shè)計出的新成果所取代。現(xiàn)代機械設(shè)計要求要在既能實現(xiàn)原有功能的同時盡可能的簡化結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計，降低成本，提高性能。

總結(jié)

目前，隨著人們對產(chǎn)品功能性越來越高的要求，機械設(shè)計行業(yè)憑借計算機輔助能夠高性能、高質(zhì)量、高標準的進行設(shè)計，進而來滿足當前社會的需要。這不僅是目前社會發(fā)展的需要，也是將來機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢。人工智能、計算機軟硬件工程、數(shù)據(jù)庫存儲、仿真技術(shù)等多技術(shù)融合技術(shù)也是未來機械產(chǎn)品設(shè)計的發(fā)展方向?，F(xiàn)代化機械設(shè)計理念的形成和發(fā)展離不開現(xiàn)代技術(shù)的支持，人們對機械產(chǎn)品的愈來愈高的要求和市場需求的變化都推動了新的機械設(shè)計理念的形成[3]。

參考文獻

[1]顧志勇.淺談現(xiàn)代機械設(shè)計的特點及創(chuàng)新[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，15：74

[2]葛秀龍.現(xiàn)代設(shè)計和傳統(tǒng)機械設(shè)計的比較[J]城市建設(shè)理論研究，2015，19

[3]冉書明.淺談運用現(xiàn)代設(shè)計方法樹立機械設(shè)計新理念[J]中國化工貿(mào)易，2015，26，120

作者簡介：魏鑫，男，漢，（1997.12-），山西臨汾市堯都區(qū)，現(xiàn)就讀于中北大學(xué)（朔州校區(qū)）機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)。

解超，男，現(xiàn)就讀于中北大學(xué)（朔州校區(qū)）機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)。

呂思亮，男，現(xiàn)就讀于中北大學(xué)（朔州校區(qū)）機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)。