現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的理論與方法及研究進(jìn)展

梁昌杰　羅恩　王宜新

摘 要：現(xiàn)階段，隨著科技的快速發(fā)展，在很大程度上促進(jìn)著現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)水平的進(jìn)步?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論作為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)工程的重要核心，在機(jī)械工程中發(fā)揮著至關(guān)重要的力量。但是，通過深入的研究分析我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前我國對(duì)于機(jī)械化設(shè)計(jì)的理論與方法方面的研究依然較為不足，這也就使得我們所制造出的產(chǎn)品質(zhì)量仍有較大的上升空間?；诖?，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的理論與方法及研究具有重要意義。本文首先概述了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法；其次分析了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法存在的不足；最后探討了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)；理論與方法；研究進(jìn)展

一、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法概述

（一）現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)

（1）智能化

在較為復(fù)雜的大型機(jī)械設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，往往會(huì)面臨分析到分解再到綜合的這樣一個(gè)過程，因此在這一過程當(dāng)中，就包含著大量的創(chuàng)造性、智能化的活動(dòng)。

（2）經(jīng)濟(jì)性

現(xiàn)階段，隨著市場競爭的日益激烈，廣大用戶對(duì)于產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性方面的要求也越來越高。因此，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)也就有著經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)。

（3）并行性

我們在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，應(yīng)最大限度的實(shí)現(xiàn)DFM、DFA，并通過壓縮廢品、庫存的消耗，來有效確保上述經(jīng)濟(jì)性。

（4）集成化

所謂的集成化，就是指樹立人機(jī)、機(jī)電、硬軟件一體化的設(shè)計(jì)觀念，并通過深入的研究分析，將現(xiàn)代科技技術(shù)，合理的應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)當(dāng)中。

（5）動(dòng)態(tài)性

我們在進(jìn)行現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，不僅要充分的考慮到產(chǎn)品的靜態(tài)特性，更應(yīng)結(jié)合動(dòng)態(tài)特性，來充分的考慮產(chǎn)品和外部環(huán)境的物質(zhì)、能量流的交換。

（6）科學(xué)化

眾所周知，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)所包含的內(nèi)容是非常廣泛的，具體來說，包括智能、環(huán)境科學(xué)、自動(dòng)化技術(shù)、應(yīng)用力學(xué)、控制理論技術(shù)等眾多方面的知識(shí)成果。

（7）前瞻性

我們在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初級(jí)階段，要充分的結(jié)合不同階段的具體要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣一來，就能夠及時(shí)的發(fā)展產(chǎn)品所潛在的問題，有效降低故障率的產(chǎn)生。

（二）現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法分類

具體來說，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)主要包括以下四個(gè)方面的設(shè)計(jì)方法：

（1）智能化設(shè)計(jì)方法

智能化設(shè)計(jì)方法主要就是充分的結(jié)合設(shè)計(jì)方法學(xué)理論，并利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及三維圖形軟件等等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)。

（2）系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法，主要就是將設(shè)計(jì)分為多個(gè)設(shè)計(jì)要素，并且各個(gè)要素之間并不是獨(dú)立存在的，而是相互聯(lián)系的關(guān)系。在這種情況下，通過對(duì)于設(shè)計(jì)要素的融合，進(jìn)而完成設(shè)計(jì)工作。系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法主要包括構(gòu)思設(shè)計(jì)、元素、圖形建模法等等。

（3）基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法

基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法，主要是通過建立一套完善的知識(shí)庫以及推理機(jī)，然后再充分的結(jié)合對(duì)產(chǎn)品的認(rèn)知了解，進(jìn)而利用計(jì)算機(jī)來輔助產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)。

（4）結(jié)構(gòu)模塊化方法

結(jié)構(gòu)模塊化方法主要是以功能化的產(chǎn)品為基礎(chǔ)的，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，結(jié)合已有產(chǎn)品，最大限度的避免在我們在進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)的過程當(dāng)中出現(xiàn)矛盾。

二、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法存在的不足

（一）現(xiàn)有相似設(shè)計(jì)難于進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)

創(chuàng)新作為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)永恒的話題，如果我們并沒有及時(shí)的創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計(jì)作品，就如同鮮花失去了生命力。但是，在現(xiàn)階段的教科書所教授的方法當(dāng)中，大多是模擬的現(xiàn)象，并沒有從根本上來有效的改善設(shè)計(jì)創(chuàng)新這一問題。只是對(duì)于設(shè)計(jì)的局部進(jìn)行相應(yīng)的研究分析，這也就使得整個(gè)技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)兩者之間存現(xiàn)了一定的脫節(jié)現(xiàn)象。此外，我們在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，我們不僅要確保概念設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)的有機(jī)融合，而且還應(yīng)充分的結(jié)合技術(shù)、材料等因素，及時(shí)的對(duì)技術(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行修改，確保設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（二）知識(shí)重用設(shè)計(jì)與知識(shí)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

我們在進(jìn)行分離設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，不僅要重視起知識(shí)，而且還要重視起對(duì)知識(shí)的創(chuàng)新，由此我們可以看出，兩者之間是相互依存的關(guān)系。但是，通過深入的研究分析我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前現(xiàn)代設(shè)計(jì)狀況來說，知識(shí)重用設(shè)計(jì)和知識(shí)創(chuàng)新設(shè)計(jì)兩者之間仍處于分離的狀態(tài)，這也在很大程度上影響著現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法的創(chuàng)新。

（三）設(shè)計(jì)過程集成程度低造成信息孤島

不得不說，整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程是較為復(fù)雜的，在這種情況下，就極易導(dǎo)致業(yè)務(wù)流程、信息、以及應(yīng)用孤島的現(xiàn)象。這樣一來，如何才能夠有效的整合當(dāng)前相關(guān)工程設(shè)計(jì)及仿真分析軟件的相關(guān)技術(shù)資源，并充分的發(fā)揮出創(chuàng)新管理設(shè)計(jì)方法，有效提高設(shè)計(jì)過程集中程度。

三、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法發(fā)展趨勢

（一）綠色化設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，綠色化設(shè)計(jì)理念越來越深入人心。在這種情況下，廣大的設(shè)計(jì)人員，應(yīng)充分的利用現(xiàn)有資源及能源，在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，融入產(chǎn)品的環(huán)境屬性，并最大限度的確保產(chǎn)品的質(zhì)量，進(jìn)而在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，使得人們能夠充分的享受到安全、舒適的生活。

（二）智能化設(shè)計(jì)

將人工智能和CAD技術(shù)兩者之間進(jìn)行有機(jī)的融合，然后充分的利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，來建立一套能模擬描述機(jī)械產(chǎn)品狀況的模型，進(jìn)一步促進(jìn)智能化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，提高產(chǎn)品技術(shù)內(nèi)涵。

（三）系統(tǒng)和定量化設(shè)計(jì)

在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，采用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)方法，充分的協(xié)調(diào)好各個(gè)系統(tǒng)之間的融合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最終的目標(biāo)。但是，在這里需要我們指出道德是機(jī)械產(chǎn)品的功能的完成，是在隨機(jī)的狀況下進(jìn)行的，在這種情況下，系統(tǒng)和定量化設(shè)計(jì)，成為未來的發(fā)展方向之一。

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