淺談現(xiàn)代機械設計方法與未來機械設計

杜東平

（大慶石化建設有限公司，黑龍江 大慶 163714）

隨著機械類產(chǎn)品在設計方式和設計理念上的不斷創(chuàng)新，通過借助計算機和信息化等新型技術，可以更好地提高產(chǎn)品整體的工作性能及結(jié)構穩(wěn)定性能。我國當前在機械設計方式上，還存在一些問題，其中最突出的是機械設計和未來發(fā)展不同步的問題，這在很大程度上阻礙了我國機械設計水平的進一步發(fā)展，影響了機械類產(chǎn)品質(zhì)量和性能的提升，如果機械設計不能很好地解決現(xiàn)存問題，將會極大地影響機械行業(yè)未來的發(fā)展，甚至可能導致機械產(chǎn)品研發(fā)速度無法滿足現(xiàn)代市場需求，相關產(chǎn)品在應用方面出現(xiàn)阻礙。通過對現(xiàn)代機械設計方式進行研究，能夠更好地了解未來機械設計發(fā)展方向，從而促進我國機械設計和生產(chǎn)進步，順應市場發(fā)展趨勢，設計出各個方面性能更加優(yōu)良的機械設備。

1 現(xiàn)代機械設計方法及理論

從現(xiàn)代機械設計的理論和方式進行分析，機械設計的整體發(fā)展進程主要可以分為2 個階段：在第一階段，主要是從17 世紀開始，將機械設計的直觀感覺以及相關實際經(jīng)驗，作為機械設計的基礎。在這一階段，在機械設計的過程中，運用了大量的公式和現(xiàn)有的設計手冊。在機械設計的傳統(tǒng)階段，其特征非常明顯，由于過多的使用到原有設計手冊與各種公式進行計算，所以這種設計方法導致機械在設計方面過于死板，在設計上幾乎沒有突破和創(chuàng)新，而且設計成本較高，設計周期較長，這導致機械設計水平根本無法滿足市場需求量，生產(chǎn)出的機械價格較高，無法做到普及，所以機械類產(chǎn)品的發(fā)展相對緩慢。機械設計發(fā)展到第二個階段是在20 世紀中后期開始，一直持續(xù)到現(xiàn)階段，進入這一階段后，機械設計開始被稱為現(xiàn)代設計階段。從現(xiàn)代設計階段開始到現(xiàn)在，人們開始逐漸發(fā)現(xiàn)，一味地按照傳統(tǒng)的機械設計理念和設計方式，無法滿足現(xiàn)代社會發(fā)展水平，很難做到與市場同步，這就需要對傳統(tǒng)的設計理念和方式進行有效改進，將更多新的想法和創(chuàng)意融合到機械設計中，不再拘泥于過去的形式，打破傳統(tǒng)觀念，推陳出新，才能更好地滿足現(xiàn)代機械制造行業(yè)的生存和發(fā)展需求，所以，當機械設計進入現(xiàn)代設計階段以后，在設計方法和理論方面進行了更深入的研究，也作出了很多大膽的改革和創(chuàng)新，這極大地影響了機械行業(yè)的生產(chǎn)和研究方式，推動了機械行業(yè)的進一步發(fā)展。

2 現(xiàn)代機械設計方式種類及特點

2.1 現(xiàn)代機械系統(tǒng)化設計方式

在現(xiàn)代機械的設計中，通過應用系統(tǒng)化設計方式，進一步實現(xiàn)了設計中機械整體與部分之間的有效聯(lián)系，從而提高了機械類產(chǎn)品的一體化構造模式，使機械類產(chǎn)品的使用性能得到了進一步提升。在應用系統(tǒng)化設計方式過程中，需要更好地體現(xiàn)系統(tǒng)原理在機械設計中的應用，并且在設計過程中需要將二者的緊密聯(lián)系性進行提升。通過借助系統(tǒng)化的設計方式，能夠更好地凸顯機械產(chǎn)品的使用特點，從多個方面進行功能分類，實現(xiàn)機械產(chǎn)品在設計上的層次劃分感。使機械產(chǎn)品在使用中能夠呈現(xiàn)層次較為分明的系統(tǒng)。

2.2 現(xiàn)代機械結(jié)構模塊化設計方式

在現(xiàn)代機械產(chǎn)品設計中應用結(jié)構模塊化設計方式，能夠使機械產(chǎn)品結(jié)構當中部件功能得到更好發(fā)揮，在利用這種方式進行機械設計時，首先應結(jié)合零部件在機械產(chǎn)品中的功能及其特點，將各零部件在使用過程中可能出現(xiàn)的沖突情況進行提前預判，并且通過合理設計解決可能存在的問題，從而有效地提高機械產(chǎn)品的整體運行狀態(tài)，而且能夠在一定程度上減少機械產(chǎn)品在設計研發(fā)的過程中需要消耗的成本及應用損耗。結(jié)構模塊化設計方式在具體應用的過程中，主要是通過將機械產(chǎn)品進行結(jié)構分層，進而實現(xiàn)在最大程度上，對機械制造過程中可能存在的風險進行合理規(guī)避，實現(xiàn)各個零部件在應用過程中優(yōu)勢最大化。使用這種設計方式可以更好地在機械產(chǎn)品設計過程中，體現(xiàn)設計人員對機械產(chǎn)品合理性的思考，使設計出的機械產(chǎn)品更具有個性和個人思維特征，此類設計產(chǎn)品在應用過程中能體現(xiàn)出設計者從不同角度進行思考和研究的成果，有效提高了機械類產(chǎn)品在應用中的適應性，可以更好地解決針對不同類型機械設備的使用要求。

3 未來機械設計方式發(fā)展方向

3.1 未來機械設計環(huán)保性提升

機械類產(chǎn)品的環(huán)保型設計主要是指，在當前可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略引導下，機械設計工作也應充分地利用各種能源及資源，使設計出來的機械產(chǎn)品可以更加符合低耗減排的環(huán)保要求。要想實現(xiàn)這一目標，就需要在進行機械產(chǎn)品設計之前，先將環(huán)保理念作為設計標注和前提，在保證產(chǎn)品質(zhì)量和各項功能齊備的基礎上，利用新型技術和能源實現(xiàn)產(chǎn)品的節(jié)能減排，降低設備在運行過程中對環(huán)境造成的污染或破壞。在設計階段引入環(huán)保設計理念不僅是現(xiàn)代機械設計發(fā)展的必然方向，同時也將是未來所有行業(yè)發(fā)展的共同趨勢。

3.2 未來機械設計自動化方式

隨著我國現(xiàn)代化信息技術的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，新型技術手段不斷更新，智能化和自動化被廣泛地應用在各個領域，在此背景下，未來的機械設計也將出現(xiàn)較為成熟的自動化設計理念及方法。通過使用信息科技進行機械產(chǎn)品的自動化設計，進而取代人工設計方式，也是未來機械設計工作發(fā)展的必然趨勢。通過充分的利用信息技術，將智能性和機械產(chǎn)品進行充分融合，利用信息技術對相關數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計、整合和分析，可以設計出性能更高的機械類產(chǎn)品，區(qū)別于人工設計方式，新型自動化設計方式出現(xiàn)誤差的可能性更低，設計的產(chǎn)品性能更佳，也更值得信賴。同時，應用自動化設計手段，有助于推動人機結(jié)合的發(fā)展進程，對數(shù)據(jù)分析的效率大大提升，有利于提高機械產(chǎn)品設計的科學性和嚴謹性。

3.3 未來機械設計定量計算方式

機械設計方式在未來的發(fā)展中，可以通過利用最新的技術手段，使用更加精確的計算方式及計算工具，對機械產(chǎn)品的零部件進行更為準確的計算，得到的零部件尺寸及剛度也能更好地滿足機械產(chǎn)品在應用過程中的需求，有效地提高機械產(chǎn)品的應用水平。同時，通過這種方式得到的零部件應用在機械產(chǎn)品中，可以有效地提高機械產(chǎn)品在設計過程中的規(guī)范性，進一步提升機械產(chǎn)品質(zhì)量。在我國現(xiàn)階段的機械產(chǎn)品設計活動中，仍然有一部分設計者在沿用經(jīng)驗類比法，雖然這種機械設計方式具有一定的便捷性，但卻很容易在應用階段出現(xiàn)問題，所以對傳統(tǒng)設計方式的創(chuàng)新已經(jīng)迫在眉睫。

3.4 未來機械設計動態(tài)模型建設方式

當前的機械設計方式仍然停留在靜態(tài)模型設計方式上，這在很大程度上可能導致設計和理念之間發(fā)生偏差，這將對機械產(chǎn)品質(zhì)量造成不利影響。利用信息技術作為載體，可以進行動態(tài)模型的建立，還能有效提高機械產(chǎn)品在結(jié)構動力學方面的計算分析準確性，提高這一部分的工作效率，同時能夠更好地保證測試的相關數(shù)據(jù)準確性及嚴謹性，有利于提高機械產(chǎn)品整體性能，有效減少了機械產(chǎn)品在使用過程中可能出現(xiàn)問題的風險。

4 結(jié)語

隨著信息技術的不斷發(fā)展，未來機械設計的方式必將得到優(yōu)化，將技術力量作為基礎，給現(xiàn)代機械設計水平的提高提供了更加充足的條件，所以，機械設計的未來發(fā)展也必將進行更多的創(chuàng)新和優(yōu)化，通過利用現(xiàn)代化技術，能夠更好地提升機械產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構以及整體性能。可通過建立更為確切的相關數(shù)學模型進行計算，通過對比選擇最優(yōu)設計方式，達到提高機械產(chǎn)品質(zhì)量、性能的目的。傳統(tǒng)的機械設計方式可以取其精髓，應用到新型設計模式中，從而更好地優(yōu)化設計方法，有助于對現(xiàn)代機械設計水平的革新，從而不斷地推動我國機械設計領域的發(fā)展和進步。