孫成仁 孫夢穎
摘? 要:現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法對于現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)作用,但在其發(fā)展過程中還存在著嚴(yán)重的不足之處。本文從現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的發(fā)展進(jìn)程談起,對其種類和特點(diǎn)進(jìn)行了簡單闡述,并結(jié)合其不足之處,大膽預(yù)測了其未來發(fā)展趨勢,以期為國內(nèi)機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的研究提供一定的理論借鑒與參考。
關(guān)鍵詞:現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì);理論與方法;種類;特點(diǎn);發(fā)展趨勢
1 前言
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,以計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展也進(jìn)入了飛速發(fā)展的新時(shí)期。在這種情況下,現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法也受到了極大的影響??茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展拓展了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的涵蓋范圍。使更多的技術(shù)理論與方法得到了有機(jī)地結(jié)合,同時(shí),還提升了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的自動(dòng)化與精確化程度。進(jìn)入新的歷史時(shí)期,現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)理論與方法要適應(yīng)國際化機(jī)械產(chǎn)品市場競爭的需要,不斷地從機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、功能以及結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行改進(jìn)。
2 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的發(fā)展進(jìn)程
從機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的總體發(fā)展進(jìn)程來看,可以分為兩個(gè)階段,第一個(gè)階段是從十七世紀(jì)開始的以機(jī)械設(shè)計(jì)的直觀感覺和經(jīng)驗(yàn)作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段,在這個(gè)階段,機(jī)械設(shè)計(jì)過多運(yùn)用了現(xiàn)有的設(shè)計(jì)手冊與相關(guān)公式。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段具有明顯的特點(diǎn),運(yùn)用原有的設(shè)計(jì)手冊和相關(guān)公式的設(shè)計(jì)方法使得整體的機(jī)械設(shè)計(jì)過程顯得極其死板,缺乏創(chuàng)新性,并且設(shè)計(jì)成本也相對較高,機(jī)械制造的周期也較長,使得機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法很難滿足市場需求,理論與實(shí)踐沒能有機(jī)結(jié)合,嚴(yán)重制約和影響了機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法,以及機(jī)械制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。第二個(gè)階段是從二十世紀(jì)中后期到現(xiàn)在,這個(gè)階段被稱為現(xiàn)代設(shè)計(jì)階段。
3 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的種類與特點(diǎn)
3.1現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的種類
我國在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的研究方面自成一派,我國在機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)領(lǐng)域,更多地強(qiáng)調(diào)了實(shí)用性的要求,理論與實(shí)踐要相互結(jié)合,從實(shí)踐中不斷地總結(jié)理論中存在的不足,并加以彌補(bǔ),使得我國在機(jī)械設(shè)計(jì)理論方面的研究更加的系統(tǒng)化。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的系統(tǒng)化過程,使其逐漸形成了不同的類型。第一,是以智能化著稱的設(shè)計(jì)理論與方法。這個(gè)類型的機(jī)械設(shè)計(jì)更多地運(yùn)用了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟件技術(shù),使設(shè)計(jì)理論與方法在三維圖形以及媒體工具上得以進(jìn)行展現(xiàn),突出了設(shè)計(jì)學(xué)理論在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中的重要作用。第二,是以系統(tǒng)化著稱的設(shè)計(jì)理論與方法。這個(gè)類型的機(jī)械設(shè)計(jì)將機(jī)械整體分解成為了不同的設(shè)計(jì)階段,通過對不同階段或部分的設(shè)計(jì)研究,從而使各個(gè)部分能夠?qū)崿F(xiàn)最終的有機(jī)結(jié)合。這個(gè)類型的機(jī)械設(shè)計(jì)堅(jiān)持的是矛盾統(tǒng)一的原則,既強(qiáng)調(diào)各個(gè)部分的獨(dú)立性,又重視各個(gè)部分的內(nèi)在聯(lián)系。在這個(gè)類型的機(jī)械設(shè)計(jì)理論中,具有代表性的設(shè)計(jì)方法有圖形建模法、元素法以及構(gòu)思設(shè)計(jì)法等。第三,是以產(chǎn)品的特征知識作為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)理論與方法。這種類型的設(shè)計(jì)理論與方法是建立在對機(jī)械產(chǎn)品具有較高的認(rèn)知程度的基礎(chǔ)之上的,通過對機(jī)械產(chǎn)品整體構(gòu)成及相關(guān)原理知識的了解,建立相應(yīng)的推理機(jī)制和知識體系,為以后的相關(guān)機(jī)械產(chǎn)品的制造提供借鑒和參考。第四,是以機(jī)械產(chǎn)品的功能作為主要設(shè)計(jì)理念的設(shè)計(jì)理論與方法,這種類型的設(shè)計(jì)理論與方法以模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主要設(shè)計(jì)手段。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的各個(gè)種類之間有著必然的聯(lián)系,每個(gè)種類并不是孤立的,相互之間保持著一定的滲透性和共享性。
3.2現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的特點(diǎn)
在機(jī)械設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段,由于計(jì)理論與方法單一,機(jī)械設(shè)計(jì)者只能根機(jī)械設(shè)計(jì)的要求,以原有的機(jī)械設(shè)計(jì)經(jīng)作為理論基礎(chǔ),結(jié)合相關(guān)的數(shù)學(xué)公式和力學(xué)公式,運(yùn)用類比、模擬等方式展開機(jī)械設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)階段受當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)條件的影響較大,不具備深入研究的物質(zhì)與實(shí)踐基礎(chǔ),導(dǎo)致傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段的機(jī)械產(chǎn)品整體技術(shù)含量較低,新產(chǎn)品的研發(fā)過程相對緩慢,使得傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段的機(jī)械產(chǎn)品容易出現(xiàn)同一問題。
4 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的不足之處
4.1基礎(chǔ)性理論研究相對欠缺
從現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的本質(zhì)來看,其并不具有較高的理論性,而這一點(diǎn)也是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法在發(fā)展過程中存在的難點(diǎn)。出現(xiàn)這一問題的主要原因,是我國在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論層面缺乏對基礎(chǔ)性理論的研究?;A(chǔ)性理論可以分為通用型和專用型,而我國的研究多半停留在通用型的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)性理論,對于具有專業(yè)性質(zhì)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)性理論的研究過于分散,不利于我國現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的整體發(fā)展。
4.2具有現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念的機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新不足
創(chuàng)新是時(shí)代發(fā)展的根本動(dòng)力,現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法也是如此。我國對于現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的研究更多地是向國外先進(jìn)理念的借鑒和學(xué)習(xí),而缺乏自己獨(dú)立的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。使得我國的機(jī)械產(chǎn)品從外觀和功能上都與其他國家的同類型產(chǎn)品十分接近,而機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)要與我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和相對的市場需求相適應(yīng),照搬照抄只能是越來越脫離實(shí)際。
5 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的發(fā)展趨勢
5.1環(huán)保型設(shè)計(jì)
所謂環(huán)保型設(shè)計(jì),就是在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的指導(dǎo)下,充分利用能源和資源,使得機(jī)械產(chǎn)品從整體上符合低耗減排的要求。這就要求在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中將環(huán)境保護(hù)作為產(chǎn)品開發(fā)的前提和基礎(chǔ),同時(shí)還要確保產(chǎn)品的質(zhì)量和功能不會(huì)因此而受到影響。環(huán)保型設(shè)計(jì)理念的引入,將極大地提升機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)行效率,降低對環(huán)境的污染。環(huán)保型設(shè)計(jì)理念不僅是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的必然發(fā)展方向,也是所有行業(yè)設(shè)計(jì)理論的共同發(fā)展趨勢。
5.2智能型設(shè)計(jì)
智能型設(shè)計(jì)就是要在機(jī)械產(chǎn)品中,設(shè)計(jì)安裝能夠?yàn)椴僮髡咛峁┊a(chǎn)品運(yùn)行過程中基本參數(shù)以及各個(gè)組成部分的運(yùn)行情況的智能裝置。這就要求在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中要運(yùn)用現(xiàn)代人工智能與計(jì)算機(jī)輔助技術(shù),使人們能夠及時(shí)地獲得關(guān)于機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)行中的所有參數(shù)及各個(gè)構(gòu)成要件的基本情況,這樣就便于設(shè)計(jì)者按照產(chǎn)品運(yùn)行中的缺陷對產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn),不斷提升機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)含量。
6 結(jié)論
現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程,已經(jīng)逐步形成了具有創(chuàng)新性、系統(tǒng)性、前瞻性以及融合性設(shè)計(jì)理論,但在現(xiàn)代機(jī)械基礎(chǔ)性設(shè)計(jì)理論與創(chuàng)新性的研究方面還十分欠缺。這也為我國的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的發(fā)展指明了方向。
參考文獻(xiàn)
[1]張勁.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的理論與方法及研究進(jìn)展[J].林區(qū)教學(xué),2017,12:6-8.
[2]蔡郭生,王篤雄.基于現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論方法特點(diǎn)與研究進(jìn)展的探討[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,06:94-95.