機(jī)械設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的重要性

鄧云虎

摘要：機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的重要基礎(chǔ)和前提，其在某種程度上決定著其它的步驟發(fā)展的方向，合理的機(jī)械設(shè)計(jì)能夠不斷地促進(jìn)機(jī)械制造的發(fā)展水平?，F(xiàn)在隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的迅速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日益完善，整體的機(jī)械設(shè)計(jì)水平也在逐步地提高。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;重要性;設(shè)計(jì)

機(jī)械工程中機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)是十分重要的內(nèi)容，是其機(jī)械性能的最重要決定因素。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，新的機(jī)械設(shè)計(jì)制造方法不斷出現(xiàn)，諸如基于數(shù)學(xué)規(guī)劃理論與計(jì)算機(jī)程序而建立，利用數(shù)值計(jì)算優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，使期望指標(biāo)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的方法;利用結(jié)構(gòu)離散化，采用有限個(gè)相互連接并進(jìn)行分析的單元節(jié)點(diǎn)，依據(jù)變形協(xié)調(diào)條件對(duì)有限元進(jìn)行綜合求解的設(shè)計(jì)方法;在規(guī)定條件及時(shí)間內(nèi)，規(guī)定功能可完成的可靠設(shè)計(jì)方法;利用虛擬現(xiàn)實(shí)與仿真技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造等全過(guò)程進(jìn)行模擬，并預(yù)測(cè)評(píng)估技術(shù)數(shù)據(jù)與性能指標(biāo)的虛擬制造技術(shù);采用目前主流智能制造、綠色制造、納米制造、個(gè)性制造等技術(shù)，隨著新的設(shè)計(jì)制造技術(shù)的廣泛研究應(yīng)用，將會(huì)對(duì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要促進(jìn)作用。

一、現(xiàn)階段我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則

（一）機(jī)械設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則具體包括概念標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)物形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化、方法標(biāo)準(zhǔn)化三個(gè)方面。其中概念標(biāo)準(zhǔn)化主要指的是在設(shè)計(jì)機(jī)械的過(guò)程中涉及到的符號(hào)、名詞術(shù)語(yǔ)、計(jì)量單位等要符合標(biāo)準(zhǔn);實(shí)物形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化主要指的是零部件、設(shè)備、原材料和能源等在結(jié)構(gòu)形態(tài)、性能和尺寸等方面都要在統(tǒng)一的規(guī)定中進(jìn)行選用;操作方法、測(cè)量以及試驗(yàn)方法等按照有關(guān)的規(guī)定來(lái)具體實(shí)施主要說(shuō)的是方法的標(biāo)準(zhǔn)化。簡(jiǎn)而言之，標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)全過(guò)程的所有行為制定的準(zhǔn)則，根據(jù)使用的強(qiáng)制性程度不同，現(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)發(fā)布的機(jī)械零件設(shè)計(jì)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)可以分為必須執(zhí)行和推薦使用兩種，而根據(jù)運(yùn)用范圍的不同，現(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)發(fā)布的機(jī)械零件設(shè)計(jì)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)可以分為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（二）機(jī)械設(shè)計(jì)的安全性準(zhǔn)則

在機(jī)械設(shè)計(jì)中機(jī)械如果能夠在規(guī)定的條件下沒(méi)有故障，能正常的實(shí)現(xiàn)總體功能就可以稱(chēng)作是整機(jī)安全性;如果我們?cè)跈C(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中能夠確保操作人員的生命健康安全，能夠?qū)Σ僮魅藛T進(jìn)行適時(shí)地保護(hù)就可以稱(chēng)作工作安全性;如果能確保在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中不對(duì)機(jī)器周?chē)沫h(huán)境和人造成污染和危害就可以稱(chēng)作環(huán)境安全性;同樣在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中能確保有關(guān)的零件在規(guī)定外載荷和規(guī)定時(shí)間內(nèi)零件不發(fā)生如斷裂、過(guò)度變形、過(guò)度磨損和不喪失穩(wěn)定性等情況就可以稱(chēng)作是零件安全性。整機(jī)安全性、工作安全性、環(huán)境安全性和零件安全性都是機(jī)械設(shè)計(jì)安全性準(zhǔn)則的重要內(nèi)容。

（三）機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)性準(zhǔn)則

技術(shù)性準(zhǔn)則是指在機(jī)械設(shè)計(jì)中相關(guān)的技術(shù)性能必須達(dá)到規(guī)定的要求，技術(shù)性能既可以指靜態(tài)性能也可以指產(chǎn)品的功率、效率、使用壽命、抗摩擦、振動(dòng)穩(wěn)定性等動(dòng)態(tài)性能，也就是說(shuō)產(chǎn)品功能、制造和運(yùn)行狀況在內(nèi)的一切性能都可以稱(chēng)作是技術(shù)性能。

以振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則為例，振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生額外的動(dòng)載荷和變應(yīng)力，尤其是當(dāng)其頻率接近機(jī)械系統(tǒng)或者零件的固有頻率時(shí)就會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，這時(shí)的振幅會(huì)有明顯的增大，很有可能會(huì)立刻損壞零件甚至是損壞整個(gè)系統(tǒng)，這時(shí)就需要振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則的約束，具體來(lái)講是該準(zhǔn)則可以將機(jī)械系統(tǒng)或者是零件的相關(guān)振動(dòng)參數(shù)（頻率、振幅、噪音等）控制在規(guī)定的允許范圍內(nèi)。

二、我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

（一）我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著以互聯(lián)網(wǎng)為核心的信息技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，大量的信息技術(shù)融入到機(jī)械設(shè)計(jì)制造當(dāng)中，使得機(jī)械設(shè)計(jì)制造呈現(xiàn)出了明顯的智能化特點(diǎn)。所謂的智能化，就是在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中體現(xiàn)出人的智慧和和思維來(lái)，在當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)對(duì)人類(lèi)智能思維體現(xiàn)的最為明顯的就是機(jī)器人，各種類(lèi)型的機(jī)器人通過(guò)一定的計(jì)算器程序可以完成很多人類(lèi)智能才能完成的工作任務(wù)，大量的實(shí)踐證明，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些機(jī)器人所具備的人工智能水平會(huì)越來(lái)越高，在不少的關(guān)鍵機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域都已經(jīng)出現(xiàn)了機(jī)器人的身影，通過(guò)各種技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人智能水平的提升，可以很好的提高機(jī)器人對(duì)各種機(jī)械設(shè)計(jì)制造流程了解和認(rèn)識(shí)水平，可以實(shí)現(xiàn)更為人性化的控制目標(biāo)。當(dāng)前智能化在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域體現(xiàn)出來(lái)的作用功效不斷增大，在一些常規(guī)的設(shè)計(jì)構(gòu)思、對(duì)故障問(wèn)題的分析判斷等方面，智能化都是大有作為的，通過(guò)這種把人的思維融入到智能機(jī)器人當(dāng)中，可以對(duì)各種機(jī)械設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中進(jìn)行充分的梳理和優(yōu)化，使得機(jī)器人可以代替人類(lèi)從事大量的機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作，人們也可以從反復(fù)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作中解放出來(lái)，把更多的時(shí)間和精力用到更為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)和流程的研究 上。

（二）我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

全球經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和各國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)，2008年全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)爆發(fā)之前，在新興國(guó)家尤其是中國(guó)強(qiáng)勁增長(zhǎng)的需求拉動(dòng)下，全球的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造業(yè)保持了連續(xù)幾年高度發(fā)展的狀態(tài)，但是在全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響下，全球的機(jī)械制造業(yè)受到了不同程度的重創(chuàng)。根據(jù)現(xiàn)在全球機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，未來(lái)全球機(jī)械設(shè)計(jì)與制造業(yè)的發(fā)展主要有三大趨勢(shì)：（1）整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造業(yè)的發(fā)展重心將逐步向亞洲遷移，這樣遷移的趨勢(shì)是為了獲得本地化的成本優(yōu)勢(shì)并很好地為本地客戶(hù)服務(wù)。另外，以我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造業(yè)為主的亞州競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的成長(zhǎng)速度非常迅速，在全球市場(chǎng)中所占的份額也在逐年的增加，現(xiàn)在我國(guó)在2010年成為全球最大的機(jī)械制造國(guó)已經(jīng)成功地印證了這一產(chǎn)業(yè)向亞洲遷移的方向，在未來(lái)，我國(guó)必將成為主導(dǎo)全球機(jī)械制造業(yè)的主要力量。因?yàn)樵?010年到2015年這五年間，我國(guó)的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造業(yè)保持著遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家普遍將近%3的增長(zhǎng)速度，這對(duì)未來(lái)幾年中國(guó)機(jī)械制造業(yè)的高速增長(zhǎng)是一種拉動(dòng)，并且我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)在以其巨大的規(guī)模優(yōu)勢(shì)爭(zhēng)取著全球機(jī)械制造業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)權(quán)，到二零一五年我國(guó)將能領(lǐng)導(dǎo)接近半數(shù)的全球細(xì)分市場(chǎng)，最主要的是我國(guó)正在努力地縮短和領(lǐng)先國(guó)家技術(shù)水平上的差距;（2）全球市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)將聚集在中端市場(chǎng);（3）節(jié)能環(huán)保類(lèi)產(chǎn)品將會(huì)越來(lái)越受用戶(hù)和制造商的重視和關(guān)注。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在認(rèn)識(shí)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的基本內(nèi)容及相關(guān)特點(diǎn)基礎(chǔ)上，不難發(fā)現(xiàn)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造將是基本的發(fā)展趨勢(shì)，為了更好的把握其發(fā)展方向，就應(yīng)當(dāng)從虛擬化、智能化等多個(gè)方面切入，只有這樣，才能更好的推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

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（作者單位：浙江師范大學(xué)行知學(xué)院）