解析現(xiàn)代化機械設(shè)計的創(chuàng)新設(shè)計方法

申永紅

摘要：機械設(shè)計工程是我國由古到今所傳承的一門學科，其在制造業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。但是在現(xiàn)代化技術(shù)快速更新發(fā)展趨勢下，既有機械設(shè)計方式早已不能滿足社會發(fā)展新要求，且與新型技術(shù)理念不相符。為有效保障機械生產(chǎn)研發(fā)，全面做好機械設(shè)備設(shè)計，需始終遵循創(chuàng)新設(shè)計理念，有效解決機械設(shè)計成本，提高設(shè)備利用率，實現(xiàn)機械創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計。因此，本文主要對現(xiàn)代化機械設(shè)計的創(chuàng)新設(shè)計方法進行了詳細分析。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代化;機械設(shè)計;創(chuàng)新設(shè)計;方法

1? 現(xiàn)代化機械設(shè)計分析

1.1 明確具體流程與功能

為了進一步提升現(xiàn)代化機械設(shè)計效率，需全面做好相關(guān)工作，即明確具體設(shè)計流程。機械設(shè)備零部件千差萬別，在設(shè)計時存在一些微小差別，但是多數(shù)流程相同。詳細分析機械設(shè)計需求，確定機械設(shè)計約束條件，規(guī)劃制定具體設(shè)計任務(wù)書;基于現(xiàn)代化機械功能詳細分析，明確關(guān)聯(lián)參數(shù)，提出多種設(shè)計方案，比較分析;選擇最佳設(shè)計方案，通過專業(yè)設(shè)計工具，嚴格遵守既定規(guī)范加以設(shè)計，特別是需精確掌握設(shè)計細節(jié)，即機械尺寸、機構(gòu)、特性等等。

1.2 計算具體相關(guān)參數(shù)

在現(xiàn)代化機械設(shè)計中，參數(shù)計算精確度與機械生產(chǎn)制造質(zhì)量息息相關(guān)，所以在具體設(shè)計過程中，應(yīng)模擬仿真機械運行狀態(tài)，熟練掌握機械運行規(guī)律，防止機械結(jié)構(gòu)彼此干擾影響，在深層分析受力狀況的前提下，進行參數(shù)計算，在此過程中需加強對機械零部件強度參數(shù)研究的重視。機械零部件強度主要包括變應(yīng)力強度與靜應(yīng)力強度兩種，變應(yīng)力包含對稱循環(huán)類、脈動循環(huán)類、非對稱循環(huán)類，在設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)機械設(shè)計具體需要，強化分析不同類型變應(yīng)力變化特性，以保障機械設(shè)計強度可高度滿足實際需求[1]。

1.3 科學選擇合適材料

現(xiàn)代化機械材料類型十分繁雜，例如金屬、高分子、陶瓷、復(fù)合等，金屬材料的力學性能良好，可較好滿足機械零部件的實際功能與性能要求;高分子材料的耐腐蝕性突出，常應(yīng)用于冷凍與化工設(shè)備中;陶瓷材料具備熔點較高、耐腐蝕性較強、硬度較高等優(yōu)勢特性，常用于切削刀具生產(chǎn)制造中;復(fù)合材料的彈性模量與強度較好，常應(yīng)用于航天航空設(shè)備生產(chǎn)制造中。所以現(xiàn)代化機械設(shè)計中，為適應(yīng)機械性能相關(guān)要求，需選擇合適合理的材料。

2? 現(xiàn)代化機械創(chuàng)新設(shè)計流程分析

2.1 機械設(shè)計流程

現(xiàn)代化機械創(chuàng)新設(shè)計流程[2]具體如圖1所示。

在現(xiàn)代化機械設(shè)計中，前期工作主要包括實地調(diào)研，以及可行性研究分析，設(shè)計科學可行的計劃方案。方案設(shè)計包含功能總體分析、系統(tǒng)原理解釋分析、明確最佳方案;技術(shù)設(shè)計包含整體設(shè)計、實驗設(shè)計、選型設(shè)計等等;施工設(shè)計包含零部件繪圖、編寫技術(shù)文件等等。在現(xiàn)代化機械設(shè)計中，所有環(huán)節(jié)都需發(fā)揮人的主觀能動性，以科學技術(shù)手段實現(xiàn)機械創(chuàng)新設(shè)計。

著重分析機械產(chǎn)品工作原理與本質(zhì);側(cè)重分析機械生產(chǎn)產(chǎn)品性能與結(jié)構(gòu)，并綜合考慮其類型;優(yōu)化選擇機械產(chǎn)品尺度與參數(shù);最終整體分析與協(xié)調(diào)機械產(chǎn)品。機械長效設(shè)計流程具體如圖2所示。

2.2 創(chuàng)新設(shè)計流程

現(xiàn)代化機械創(chuàng)新設(shè)計基于智能系統(tǒng)角度，創(chuàng)造新概念設(shè)計可視為基于較大設(shè)計空間內(nèi)以知識為輔助的搜索。現(xiàn)代化機械創(chuàng)新設(shè)計流程[3]具體如圖3所示。

3? 現(xiàn)代化機械設(shè)計的創(chuàng)新設(shè)計方法分析

3.1 列舉法

所謂列舉法實際上就是在現(xiàn)代化機械創(chuàng)新設(shè)計過程中遇到的各種問題以陳列方式整理，加以思考分析，同時構(gòu)建新型創(chuàng)新設(shè)計方法，可健全優(yōu)化既有機械產(chǎn)品的缺陷，以此提出具有創(chuàng)造性的、想象力的機械設(shè)計方案。

3.2 聯(lián)想法

聯(lián)想法是基于機械設(shè)備的內(nèi)部關(guān)聯(lián)性，進行聯(lián)想分析，以事物的一面聯(lián)想到另一面，通過機械設(shè)備表面觀察其本質(zhì)，了解設(shè)備內(nèi)在的彼此關(guān)聯(lián)性，屬于內(nèi)部聯(lián)想方法。另外，還存在相對聯(lián)想，即基于相對的機械設(shè)備進行創(chuàng)新聯(lián)想;以及對比聯(lián)想，通過某事物聯(lián)想到另外完全不同的事物。

3.3 結(jié)合法

結(jié)合法則是將不同零部件、機械設(shè)備功能與材料實現(xiàn)科學合理化組合，根據(jù)專業(yè)機械原理有機結(jié)合，生成創(chuàng)新型機械設(shè)備，促使其具備更多新型性能。比如瑞士制造的軍用小刀，結(jié)合了機床與多功能粉碎機等各種儀器原理，才實現(xiàn)新型創(chuàng)作。

3.4 移植法

移植法即將機械產(chǎn)品中蘊藏的高科技技術(shù)投入于其他產(chǎn)品中，以創(chuàng)造新型產(chǎn)品。比如電火花加工廠加工機械機床時引進了真空技術(shù)，將其應(yīng)用于家庭產(chǎn)品制造中，便衍生制造了吸塵器，如此一來，可促使新產(chǎn)品實現(xiàn)突破性發(fā)展。比如傳統(tǒng)手機機械制造中，作為通訊通話與聯(lián)絡(luò)設(shè)備，手機在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展推動下，增加了聽音樂、觀看視頻、娛樂辦公等多種功能，融合了電腦電視等各式各樣的機械性功能。

3.5 綜合分析法

全部機械產(chǎn)品都屬于高新技術(shù)成果，呈現(xiàn)多項學科能力整體實踐應(yīng)用，所以綜合分析高科技產(chǎn)品，可基于整體分析流程，獲取全新設(shè)計理念，即通過既有現(xiàn)代化機械設(shè)計獲取全新設(shè)計理念與方法。

3.6 還原分析法

詳細分析已有機械設(shè)計，充分掌握其關(guān)鍵點，呈現(xiàn)機械產(chǎn)品關(guān)鍵性能，比如空調(diào)的發(fā)明就是提取冷暖性能，模仿自然界冬冷夏熱的狀態(tài)，基于內(nèi)部機械運動，實現(xiàn)升溫降溫[4]。

4? 現(xiàn)代化機械創(chuàng)新設(shè)計發(fā)展趨勢

4.1 虛擬化

就既有機械設(shè)計慣例可知，大部分設(shè)計人員都嚴格按照圖紙設(shè)計-產(chǎn)品試制-產(chǎn)品設(shè)計的路徑進行研發(fā)設(shè)計。在計算機技術(shù)更新發(fā)展趨勢下，機械設(shè)計行業(yè)實現(xiàn)了巨大轉(zhuǎn)變?；谟嬎銠C技術(shù)、自動化技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實踐運用，設(shè)計人員可以CAM、CAD、CAE等多種方式快速高效設(shè)計機械產(chǎn)品，并利用Solidworks、Pro-E、UG等三維設(shè)計軟件實現(xiàn)動態(tài)化仿真模擬，以有效提升產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計效率，保障機械產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，同時縮短研發(fā)周期，節(jié)約試驗成本。另外，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實踐運用，幫助研發(fā)設(shè)計人員擺脫時間地點限制，實現(xiàn)無障礙信息交流。

4.2 清潔化

在世界工業(yè)化水平不斷深化的形勢下，環(huán)境污染問題越來越嚴重，所以就機械制造企業(yè)來講，需以工藝創(chuàng)新、新能源運用、除塵系統(tǒng)與廢水處理系統(tǒng)引進等各種不同方式，實現(xiàn)機械制造清潔生產(chǎn)與合法合規(guī)排放，以此最大程度上降低既有生產(chǎn)模式的環(huán)境污染程度，這也是現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)所應(yīng)承擔的巨大社會責任。就機械產(chǎn)品來講，清潔生產(chǎn)貫穿了機械產(chǎn)品整個生命周期所有階段，即由原料提取到產(chǎn)品最終處理，全方位合理利用資源，以最大程度上降低機械設(shè)計對于人類與環(huán)境造成的不利影響[5]。

4.3 生態(tài)化

目前社會公眾愈發(fā)意識到環(huán)保對于社會實現(xiàn)長遠可持續(xù)發(fā)展的重要意義，綠色生態(tài)理念也由此衍生?，F(xiàn)代化機械創(chuàng)新設(shè)計的生態(tài)化發(fā)展趨勢，就是研發(fā)設(shè)計人員在提出產(chǎn)品概念時，遵循產(chǎn)品綠色生態(tài)設(shè)計理念，促使產(chǎn)品全面呈現(xiàn)環(huán)保性，以此在產(chǎn)品投產(chǎn)之后滿足節(jié)能減排要求?，F(xiàn)階段大多數(shù)機械創(chuàng)新設(shè)計都非常注重生態(tài)化，且在設(shè)計時加強了生態(tài)化研究與實踐。

5? 結(jié)語

總而言之，現(xiàn)代化機械設(shè)計與我國現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展息息相關(guān)，直接關(guān)系著我國工業(yè)化發(fā)展進程。為確保現(xiàn)代化機械設(shè)計整體水平，提升設(shè)備利用率，必須始終遵守創(chuàng)新理念，堅持創(chuàng)新設(shè)計思想，基于既有機械設(shè)計不足，樹立創(chuàng)新思維，實現(xiàn)創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計，以推動現(xiàn)代化機械設(shè)計創(chuàng)新發(fā)展。

參考文獻：

[1]舒龍挺.研究現(xiàn)代化機械設(shè)計的創(chuàng)新方法及發(fā)展趨勢[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017（13）：4997.

[2]李騰飛.現(xiàn)代化機械設(shè)計的方法研究[J].中國高新區(qū)，2018（15）：163.

[3]杜春.基于現(xiàn)代機械設(shè)計的創(chuàng)新方法探索[J].農(nóng)家科技（下旬刊），2015（6）：244.

[4]宋浩瑜.現(xiàn)代機械設(shè)計的創(chuàng)新方法研究[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2017（29）：254.

[5]李浩.機械創(chuàng)新設(shè)計及研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017（15）：847.