現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論與方法

簡(jiǎn)幫強(qiáng)

鄭州深瀾動(dòng)力科技有限公司 河南省鄭州市 450000

隨著我國(guó)各領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)工業(yè)逐漸走向智能化發(fā)展，在面對(duì)世界智能工程概念的普及，我國(guó)智能工業(yè)化進(jìn)程可以說(shuō)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，國(guó)家對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的要求必然會(huì)越來(lái)越高。近幾年，我國(guó)開始對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)人才加大力度培養(yǎng)，為了能夠讓現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方面的人才更加專業(yè)化，并能夠創(chuàng)造出更加符合當(dāng)代人生產(chǎn)生活的需求，我國(guó)相關(guān)部門首先從現(xiàn)代機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論開始著手。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的發(fā)展進(jìn)程

縱觀世界現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展歷程，按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展可以分為兩個(gè)階段，第一階段要追溯到17世紀(jì)，一直到20世紀(jì)中葉，是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的初級(jí)階段[1]，該階段的機(jī)械設(shè)計(jì)非常傳統(tǒng)，且設(shè)計(jì)的水平一般，方法、理念等方面更無(wú)科學(xué)化可言。很多時(shí)候新產(chǎn)品的研發(fā)速度非常慢，可以說(shuō)，此時(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)不僅受到各種條件的制約，生產(chǎn)力低下，無(wú)法滿足當(dāng)時(shí)市場(chǎng)的需求。第二階段是從20世紀(jì)中后期至今[2]，新興技術(shù)的引進(jìn)，帶動(dòng)了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的提高，在這一階段，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的整體水平都得到了大幅度提升。

2 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法需具備的特點(diǎn)

2.1 創(chuàng)新性

21世紀(jì)以來(lái)，創(chuàng)新已經(jīng)滲入到人們的生產(chǎn)、生活中，對(duì)我國(guó)各行各業(yè)的影響非常深遠(yuǎn)，更是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)快速發(fā)展到的源泉[4]。從企業(yè)的角度看，不進(jìn)行積極地創(chuàng)新該給，就無(wú)法在新型市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的激烈競(jìng)爭(zhēng)中獲得一席之地。對(duì)研究人員來(lái)說(shuō)，創(chuàng)新是其開展現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)，一方面研究人員要結(jié)合傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念中的重要部分，另一方面要將現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)理念融合進(jìn)去。目前，在我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，很多技術(shù)人才在學(xué)習(xí)先進(jìn)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，能夠充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，充分利用現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新的特點(diǎn)，挖掘機(jī)械設(shè)計(jì)理論的核心體系，促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)階段很多機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

2.2 綜合性

隨著我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的快速發(fā)展，在人們智慧下，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與市場(chǎng)需求相互融合，在人們的生產(chǎn)、生活中發(fā)揮了重要的作用。作為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)人才，在創(chuàng)新的同時(shí)，還要考慮現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的綜合性發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品可以創(chuàng)新，但是不能天馬行空的想象，要讓自己的產(chǎn)品符合人們生產(chǎn)、生活的需求。在設(shè)計(jì)現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，就要求設(shè)計(jì)員們主要考慮產(chǎn)品與市場(chǎng)的融合、產(chǎn)品與人們需求的融合等方面，科學(xué)的作出綜合性考量，這樣才能確保更多現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的生產(chǎn)，進(jìn)而滿足市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需求[3]。

3 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方法

3.1 對(duì)現(xiàn)代機(jī)械型號(hào)、規(guī)格進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)

我國(guó)各行各業(yè)在快速發(fā)展的過(guò)程中，對(duì)機(jī)械型號(hào)和規(guī)格精準(zhǔn)度的要求也會(huì)越來(lái)越高。尤其對(duì)機(jī)械的型號(hào)和規(guī)格，在設(shè)計(jì)方面有著非常嚴(yán)格的要求。怎樣才能讓機(jī)械的型號(hào)和規(guī)格可以滿足各行各業(yè)的需求，這就需要設(shè)計(jì)員們進(jìn)行創(chuàng)新。如在保障機(jī)械產(chǎn)品基本功能的基礎(chǔ)上，對(duì)產(chǎn)品的型號(hào)和規(guī)格進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，使其滿足各行各業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)還可以在原有功能的基礎(chǔ)上，不斷豐富其功能，就如同在人們的生活中經(jīng)常使用的刀一樣，通過(guò)在外形上改進(jìn)，使其既可以切菜，又可以起瓶蓋，這樣多功能的產(chǎn)品才是現(xiàn)階段市場(chǎng)的需求。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，很多設(shè)計(jì)員們結(jié)合了數(shù)學(xué)模型的算法，對(duì)每個(gè)現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，這樣做既可以提高新型機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，又可以滿足人們對(duì)新型機(jī)械產(chǎn)品的要求。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，該方法無(wú)疑成為設(shè)計(jì)員們的一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新。

3.2 引進(jìn)先進(jìn)的信息技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，無(wú)疑為我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)增添了動(dòng)力，至今在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，已經(jīng)起到了非常重要的影響，計(jì)算機(jī)技術(shù)可以在龐大網(wǎng)絡(luò)群體的支撐下，為設(shè)計(jì)員們提供最前沿、更先進(jìn)的產(chǎn)品信息以及現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新發(fā)展方向，幫助設(shè)計(jì)員們充分了解和預(yù)算產(chǎn)品的特性，進(jìn)而提出可行性的改革思路和方案。近幾年，在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，三維模型圖等設(shè)計(jì)理念都是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可以說(shuō)，在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，通過(guò)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，在很大程度上節(jié)約了時(shí)間、物力和人力的成本，很多技術(shù)人員可以通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)突破時(shí)間和空間的限制，讓每一個(gè)設(shè)計(jì)的概念產(chǎn)品具有自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。

此外，技術(shù)人員通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)線上和線下同步互動(dòng)，及時(shí)分享自己的設(shè)計(jì)理念，與同行技術(shù)人才共享設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這樣在相互學(xué)到知識(shí)的同時(shí)，還可以激發(fā)自己的靈感，進(jìn)而全面提升現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的整體水平。

3.3 采用并行與集成設(shè)計(jì)方法

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，不僅要依靠創(chuàng)新的思維和先進(jìn)的技術(shù)，還要依靠設(shè)計(jì)的方法，現(xiàn)階段，在我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域最常見的一種設(shè)計(jì)方法是并行與集成設(shè)計(jì)法。所謂的并行與集成設(shè)計(jì)法是指在現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品制作的統(tǒng)一時(shí)間段內(nèi)，既可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)又可以進(jìn)行產(chǎn)品的測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、測(cè)試同步進(jìn)行，在很大程度上縮短了機(jī)械產(chǎn)品上市的時(shí)間，這對(duì)我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)員們來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一個(gè)福音。與此同時(shí)，并行和集成設(shè)計(jì)方法能夠從兩個(gè)方面幫助設(shè)計(jì)員們解決新型的難題，即減少設(shè)計(jì)生產(chǎn)的時(shí)間和降低重復(fù)修改的次數(shù)，也就是說(shuō)這樣的方法能夠提高設(shè)計(jì)員們整體設(shè)計(jì)的質(zhì)量?，F(xiàn)代機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方法隨著技術(shù)的發(fā)展而不斷的更新?lián)Q代，現(xiàn)階段，并行與集成設(shè)計(jì)方法已經(jīng)成為技術(shù)員們首選的方案。

3.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿生類比設(shè)計(jì)法

在我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，還有一種方法被廣泛應(yīng)用，那就是優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿生類比設(shè)計(jì)法。該方法的核心操作主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)員們充分利用計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科理論為支撐點(diǎn)，在設(shè)計(jì)研究期間，通過(guò)不斷創(chuàng)新和改良，利用計(jì)算機(jī)模型對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣做可以在設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，對(duì)可預(yù)知的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)修正，在很大程度上提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和合格率。從現(xiàn)代機(jī)械研發(fā)的角度看，優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿生類比設(shè)計(jì)法可以讓設(shè)計(jì)員們有效的利用仿生學(xué)原理，對(duì)現(xiàn)代機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行模擬和演練，這樣從實(shí)驗(yàn)中找出產(chǎn)品的問(wèn)題，設(shè)計(jì)員們需要將從中獲得的啟示做好記錄，作為經(jīng)驗(yàn)累積的基礎(chǔ)。

3.5 變形設(shè)計(jì)與移植技術(shù)設(shè)計(jì)法

在現(xiàn)代機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方法中，變形設(shè)計(jì)與移植技術(shù)也是非常常見的設(shè)計(jì)方法，這種方法主要應(yīng)用在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)上，設(shè)計(jì)員們會(huì)結(jié)合這兩種方法對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工的原理和功能進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，來(lái)提高產(chǎn)品整體的質(zhì)量[4]。在我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展中，除了機(jī)械產(chǎn)品制造業(yè)之外，還有很多行業(yè)的發(fā)展也開始逐步引進(jìn)這種變形設(shè)計(jì)和移植技術(shù)的方法，很多設(shè)計(jì)者們?cè)谠瓉?lái)方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大刀闊斧的改良，他們不斷發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，讓這樣的技術(shù)和方法符合自己行業(yè)的發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展過(guò)程中，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)有著非常重要的影響，提高我國(guó)工業(yè)的整體水平，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)必須創(chuàng)新，只有為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)注入源源不斷的創(chuàng)新理念，才能促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展更加多元化。不論是集成設(shè)計(jì)、變形設(shè)計(jì)還是仿生類比設(shè)計(jì)等，都應(yīng)以創(chuàng)新為出發(fā)點(diǎn)，努力制造出更多智能化的創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品。