試論現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法與未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)趨勢(shì)

方志軍

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各種機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品的品種和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度不斷增加，對(duì)生產(chǎn)器械和生產(chǎn)設(shè)備的要求也不斷提升。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的不斷應(yīng)用，在現(xiàn)代機(jī)械構(gòu)造的過(guò)程中也實(shí)現(xiàn)除一個(gè)日新月異的變化過(guò)程。根據(jù)當(dāng)前我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的現(xiàn)實(shí)情況，各種機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)隨著科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展也在不斷的促進(jìn)。因?yàn)楝F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)生，它突破了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的只關(guān)注實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品預(yù)期功能的要求，引導(dǎo)機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)化、智能化的發(fā)展。本文對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的方法以及未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì);問(wèn)題;方法;未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)

引言：

當(dāng)前社會(huì)是一個(gè)科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的社會(huì)，在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中，各個(gè)產(chǎn)品功能和產(chǎn)品需求不斷增加促使當(dāng)期社會(huì)額發(fā)展，這也是社會(huì)發(fā)展過(guò)程中的主要因素，在當(dāng)前各種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)已成為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和中心環(huán)節(jié)。但是現(xiàn)在我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法在應(yīng)用方面仍存在發(fā)展不同步的問(wèn)題，在一定程度上阻礙了我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)的進(jìn)步，甚至?xí)?dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)用方面的問(wèn)題。通過(guò)分析現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)，可以更好的了解其發(fā)展方向，進(jìn)而有助于提高我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)步。

一、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)涵

機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程重要組成部分，也是決定機(jī)械性能最主要的因素。機(jī)械設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)者以設(shè)計(jì)的思維融入機(jī)械產(chǎn)品的具體應(yīng)用中，使得機(jī)械產(chǎn)品使用性能得以提高。機(jī)械設(shè)計(jì)是根據(jù)機(jī)械工作原理、運(yùn)動(dòng)方式、零件的形狀尺寸等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算，再轉(zhuǎn)化成具體的描述作為制造依據(jù)的工作過(guò)程?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用越來(lái)越注重其結(jié)構(gòu)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，需要在信息時(shí)代背景下將智能化和自動(dòng)化更充分的融入到機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，進(jìn)而提高我國(guó)機(jī)械產(chǎn)品的整體性能。目前，我國(guó)在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方面仍屬于探索階段，但伴隨著我國(guó)科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域也取得了突破性進(jìn)展。

二、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的方法

1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法

計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，包括機(jī)械設(shè)計(jì)中，因而產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)方法（CAD），此方法是機(jī)械設(shè)計(jì)者將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在構(gòu)思、畫(huà)圖、修改和運(yùn)算等方面。這一新興的學(xué)科充分利用了計(jì)算機(jī)高速運(yùn)算和簡(jiǎn)便繪圖的功能，提高了機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的精度和速度。相比于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法用手繪或者圖紙的方法來(lái)制定設(shè)計(jì)過(guò)程，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)不僅可以減少機(jī)械設(shè)計(jì)人員的體力勞動(dòng)，更重要的是可以提高機(jī)械設(shè)計(jì)的精確度，操作簡(jiǎn)便快速，縮短設(shè)計(jì)周期，減少設(shè)計(jì)的成本。

CAD系統(tǒng)包含硬件和軟件兩系統(tǒng)。其中硬件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)部分;而軟件系統(tǒng)則是輔助設(shè)計(jì)的核心關(guān)鍵部分，它決定了CAD的所具有的功能，具備自動(dòng)管理和控制計(jì)算機(jī)資源的功能。系統(tǒng)中的支撐系統(tǒng)，又稱(chēng)軟件開(kāi)發(fā)工具，幫助技術(shù)人員開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件的工具;還有應(yīng)用軟件，它是用戶(hù)應(yīng)用上述系統(tǒng)來(lái)自主編制各種解決問(wèn)題的程序。

CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程包括建模、程序框圖、編制程序和調(diào)試程序等。其中建模就是一般常見(jiàn)的機(jī)械零件擁有現(xiàn)成的模型，倘若沒(méi)有的話(huà)，則需要先建立正確的模型;還有，程序框圖即根據(jù)手工計(jì)算的步驟來(lái)設(shè)計(jì)程序的框圖。

2結(jié)構(gòu)模塊化的設(shè)計(jì)方法

運(yùn)用結(jié)構(gòu)模塊化的設(shè)計(jì)方法運(yùn)用到機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，可以使得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)零部件功能更好的實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)模塊化的設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用需要結(jié)合各零部件的特征，針對(duì)各零部件運(yùn)作中出現(xiàn)的沖突情況能提前解決，這樣可以提高整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)行效率，還可以在一定程度上減少機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)成本和應(yīng)用損耗。為了最大程度規(guī)避機(jī)械制造中出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)用結(jié)構(gòu)模塊化的設(shè)計(jì)方法將機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分層，從而使各零部件功能應(yīng)用到達(dá)最優(yōu)。機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中要充分結(jié)合設(shè)計(jì)者自身的思維特征，根據(jù)設(shè)計(jì)者的不同思路來(lái)更好地實(shí)現(xiàn)各零部件功能的應(yīng)用，提高機(jī)械產(chǎn)品整體的性能。

3系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法

現(xiàn)代系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)方法不同于傳統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)方法，傳統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)方法在進(jìn)行研究時(shí)一般是把要設(shè)計(jì)的對(duì)象分成幾個(gè)獨(dú)立的部分，由于各個(gè)部分的研究中，工作人員不能及時(shí)交流，而導(dǎo)致所設(shè)計(jì)對(duì)象的各個(gè)部分是獨(dú)立的，因此得出的結(jié)論往往是不完整的、片面的。而現(xiàn)代系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)方法是把所設(shè)計(jì)的對(duì)象看成是一個(gè)完整的系統(tǒng)，研究時(shí)使用系統(tǒng)工程的方法，并且考慮產(chǎn)品或系統(tǒng)的制造過(guò)程和運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上尋求最佳的設(shè)計(jì)方案。即系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)考慮系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)的制造和系統(tǒng)的運(yùn)行這三個(gè)部分，只有這樣才能驗(yàn)證出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效果。

三、未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)

1智能化設(shè)計(jì)

智能化設(shè)計(jì)必將成為機(jī)械設(shè)計(jì)的未來(lái)設(shè)計(jì)方向，這由于科學(xué)技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，以致機(jī)械的智能化水平越來(lái)越高。智能化模仿人類(lèi)的思維甚至代替人類(lèi)進(jìn)行思維進(jìn)行工作，它主要包含了人工智能、計(jì)算機(jī)等多種綜合性的學(xué)科。智能化機(jī)械設(shè)備代替了很多人工操作的工作流程，因此，在很多工作中降低了人類(lèi)工作中的危險(xiǎn)性，從而減少了人工事故的發(fā)生。

2綠色機(jī)械設(shè)計(jì)

在可持續(xù)發(fā)展的持續(xù)推行下，未來(lái)的機(jī)械設(shè)計(jì)跟環(huán)境和生態(tài)聯(lián)系在一起，綠色機(jī)械設(shè)計(jì)也將成為機(jī)械設(shè)計(jì)的一大方向。綠色機(jī)械設(shè)計(jì)是較為先進(jìn)的一種科學(xué)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候必須要考慮到該方法及工藝對(duì)環(huán)境生態(tài)產(chǎn)生的影響，盡量減少在機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染;此外，在提高工作效率的同時(shí)，爭(zhēng)取將能耗降到最低，這也是綠色機(jī)械設(shè)計(jì)倡導(dǎo)的理念。

3以自動(dòng)化設(shè)計(jì)取代人工設(shè)計(jì)

伴隨著我國(guó)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，在未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)中會(huì)呈現(xiàn)出自動(dòng)化的設(shè)計(jì)趨勢(shì)，由信息科技自動(dòng)化設(shè)計(jì)取代人工設(shè)計(jì)。充分運(yùn)用電子信息技術(shù)的智能性來(lái)融合機(jī)械產(chǎn)品的數(shù)據(jù)資料，并通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)資料的整合分析設(shè)計(jì)出高性能的機(jī)械產(chǎn)品。通過(guò)運(yùn)用自動(dòng)化設(shè)計(jì)，可以有效提高人機(jī)結(jié)合的進(jìn)程，大大提高了相關(guān)數(shù)據(jù)分析的效率，進(jìn)而有助于提高機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性。

4以?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)取代可行性設(shè)計(jì)

信息技術(shù)的發(fā)展為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了更多的優(yōu)化條件，因此在機(jī)械設(shè)計(jì)未來(lái)的發(fā)展中將更多地進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)提升機(jī)械產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)來(lái)提高整體的性能。在具體的應(yīng)用中通過(guò)建立更貼切的數(shù)學(xué)模型來(lái)選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)結(jié)果，取代傳統(tǒng)的可行性設(shè)計(jì)方法。優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用不僅有助于提高現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法的革新，同時(shí)有助于現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品的整體性能提高，推動(dòng)我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)步。

5實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)

在當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)普及的現(xiàn)狀下，網(wǎng)絡(luò)成了大眾的一個(gè)發(fā)展交流平臺(tái)，當(dāng)然機(jī)械設(shè)計(jì)也不例外。在未來(lái)的發(fā)展中把機(jī)械化設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)緊密聯(lián)系，時(shí)刻掌握機(jī)械行業(yè)的最新動(dòng)向，這樣才能有利于在未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)中了解最新動(dòng)態(tài)并加以改進(jìn)。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)了解我國(guó)機(jī)械產(chǎn)品現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法及未來(lái)的機(jī)械設(shè)計(jì)，了解到在未來(lái)的發(fā)展中，機(jī)械設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用將更大程度與計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)等融合，并在此融合過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自身系統(tǒng)的升級(jí)優(yōu)化，為用戶(hù)提供性能更高的機(jī)械產(chǎn)品，并推動(dòng)我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]淺析現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法及研究進(jìn)展[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018，v.26;No.648（22）：101;

[2]李達(dá)勇.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的未來(lái)發(fā)展研究[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2017（12）;

[3]張艷.談現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法與未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代機(jī)械，2015（2）：58-59。