机械设计在机械设计与制造中的重要性张伟

机械设计在机械设计与制造中的重要性张伟

张伟

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摘要：机械设计是机械工程的重要基础和前提，其在某种程度上决定着其它的步骤发展的方向，合理的机械设计能够不断地促进机械制造的发展水平。现在随着我国经济水平的迅速发展和科学技术的日益完善，整体的机械设计水平也在逐步地提高。

关键词：机械设计与制造；重要性；设计

机械工程中机械设计与制造技术是十分重要的内容，是其机械性能的最重要决定因素。随着信息技术的发展，新的机械设计制造方法不断出现，诸如基于数学规划理论与计算机程序而建立，利用数值计算优化设计方案，使期望指标实现最优化的方法；利用结构离散化，采用有限个相互连接并进行分析的单元节点，依据变形协调条件对有限元进行综合求解的设计方法；在规定条件及时间内，规定功能可完成的可靠设计方法；利用虚拟现实与仿真技术，对产品设计、制造等全过程进行模拟，并预测评估技术数据与性能指标的虚拟制造技术；采用目前主流智能制造、绿色制造、纳米制造、个性制造等技术，随着新的设计制造技术的广泛研究应用，将会对世界经济发展起到重要促进作用。

一、现阶段我国机械设计的准则

（一）机械设计的标准化准则

在机械设计中，标准化准则具体包括概念标准化、实物形态标准化、方法标准化三个方面。其中概念标准化主要指的是在设计机械的过程中涉及到的符号、名词术语、计量单位等要符合标准；实物形态标准化主要指的是零部件、设备、原材料和能源等在结构形态、性能和尺寸等方面都要在统一的规定中进行选用；操作方法、测量以及试验方法等按照有关的规定来具体实施主要说的是方法的标准化。简而言之，标准化准则是对机械设计全过程的所有行为制定的准则，根据使用的强制性程度不同，现在我国已经发布的机械零件设计有关的标准可以分为必须执行和推荐使用两种，而根据运用范围的不同，现在我国已经发布的机械零件设计有关的标准可以分为国家标准、行业标准和企业标准。

（二）机械设计的安全性准则

在机械设计中机械如果能够在规定的条件下没有故障，能正常的实现总体功能就可以称作是整机安全性；如果我们在机械设计的过程中能够确保操作人员的生命健康安全，能够对操作人员进行适时地保护就可以称作工作安全性；如果能确保在机械设计的过程中不对机器周围的环境和人造成污染和危害就可以称作环境安全性；同样在机械设计过程中能确保有关的零件在规定外载荷和规定时间内零件不发生如断裂、过度变形、过度磨损和不丧失稳定性等情况就可以称作是零件安全性。整机安全性、工作安全性、环境安全性和零件安全性都是机械设计安全性准则的重要内容。

（三）机械设计的技术性准则

技术性准则是指在机械设计中相关的技术性能必须达到规定的要求，技术性能既可以指静态性能也可以指产品的功率、效率、使用寿命、抗摩擦、振动稳定性等动态性能，也就是说产品功能、制造和运行状况在内的一切性能都可以称作是技术性能。以振动稳定性准则为例，振动会产生额外的动载荷和变应力，尤其是当其频率接近机械系统或者零件的固有频率时就会产生共振现象，这时的振幅会有明显的增大，很有可能会立刻损坏零件甚至是损坏整个系统，这时就需要振动稳定性准则的约束，具体来讲是该准则可以将机械系统或者是零件的相关振动参数（频率、振幅、噪音等）控制在规定的允许范围内。

二、我国机械设计与制造行业的发展现状和未来发展趋势

（一）我国机械设计与制造行业的发展现状

随着以互联网为核心的信息技术的发展和进步，大量的信息技术融入到机械设计制造当中，使得机械设计制造呈现出了明显的智能化特点。所谓的智能化，就是在机械设计制造的过程中体现出人的智慧和和思维来，在当前的机械设计制造行业对人类智能思维体现的最为明显的就是机器人，各种类型的机器人通过一定的计算器程序可以完成很多人类智能才能完成的工作任务，大量的实践证明，随着科学技术的发展，这些机器人所具备的人工智能水平会越来越高，在不少的关键机械设计制造领域都已经出现了机器人的身影，通过各种技术实现对机器人智能水平的提升，可以很好的提高机器人对各种机械设计制造流程了解和认识水平，可以实现更为人性化的控制目标。当前智能化在机械设计制造领域体现出来的作用功效不断增大，在一些常规的设计构思、对故障问题的分析判断等方面，智能化都是大有作为的，通过这种把人的思维融入到智能机器人当中，可以对各种机械设计制造的过程中进行充分的梳理和优化，使得机器人可以代替人类从事大量的机械设计制造工作，人们也可以从反复的机械设计制造工作中解放出来，把更多的时间和精力用到更为关键的环节和流程的研究上。

（二）我国机械设计与制造行业未来发展趋势

全球经济的增长和各国的机械设计与制造业的持续发展密切相关，2008年全球经济危机爆发之前，在新兴国家尤其是中国强劲增长的需求拉动下，全球的机械设计与制造业保持了连续几年高度发展的状态，但是在全球经济危机的影响下，全球的机械制造业受到了不同程度的重创。根据现在全球机械制造业的发展现状，未来全球机械设计与制造业的发展主要有三大趋势：（1）整个机械设计与制造业的发展重心将逐步向亚洲迁移，这样迁移的趋势是为了获得本地化的成本优势并很好地为本地客户服务。另外，以我国机械设计与制造业为主的亚州竞争对手的成长速度非常迅速，在全球市场中所占的份额也在逐年的增加，现在我国在2010年成为全球最大的机械制造国已经成功地印证了这一产业向亚洲迁移的方向，在未来，我国必将成为主导全球机械制造业的主要力量。因为在2010年到2015年这五年间，我国的国内生产制造业保持着远高于发达国家普遍将近%3的增长速度，这对未来几年中国机械制造业的高速增长是一种拉动，并且我国的机械制造业在以其巨大的规模优势争取着全球机械制造业的领导权，到二零一五年我国将能领导接近半数的全球细分市场，最主要的是我国正在努力地缩短和领先国家技术水平上的差距；（2）全球市场的竞争将聚集在中端市场；（3）节能环保类产品将会越来越受用户和制造商的重视和关注。

三、结束语

综上所述，在认识了机械设计制造的基本内容及相关特点基础上，不难发现，机械设计制造将是基本的发展趋势，为了更好的把握其发展方向，就应当从虚拟化、智能化等多个方面切入，只有这样，才能更好的推动机械设计制造行业的发展和进步。

参考文献：

[1]刘斌，刘安心.先进制造技术与先进制造模式[J].机械制造与自动化，2016（1）.

[2]张艳.机械设计制造及其自动化的发展方向[J].工程技术，2016.

[3]陈静.机械设计技术的发展现状与趋势[J].中国石油和化工标准与质量，2015.