机械设计中现代设计研究

机械设计中现代设计研究

李志军

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摘要：机械创新设计（MechanicalCreativeDesign，简称MCD）的关注焦点在于充分发动设计人员的智慧和创新思维能力，进而设计出来新型的机械功能、机械结构或者机械产品。机械创新设计可以分为三个过程：直觉思维、逻辑思维、创造过程。MCD（机械创新设计）非常强调设计人员在机械设计过程中的灵魂作用和主导作用。因此，在机械设计的过程中，设计人员要充分动用各种创新思维模式（例如，发散思维模式、头脑风暴等）。

关键字：机械设计；现代设计；技术研究

机械设计是机械工程的重要组成部分,设计水平的高低直接关系到产品的质量性能、研制周期和经济效益等。随着科技的不断进步与发展,现代设计技术也不断与机械设计技术相结合,设计新手段、新方法、新技术不断地涌现。

1现代机械设计的特点

（1）计算机技术的应用使现代化机械设计的步骤更加明晰，设计周期更短；（2）现代化机械设计初始阶段能及时发现不良问题，所以机械发生故障的可能性较低；（3）现代化机械设计同时考虑机械产品的动态与静态属性；（4）现代化机械设计能充分利用计算机技术来实现设计方案优化、系统防真。

2现代机械设计优势

2.1现代设计更加重视产品强度

有限单元法和断裂力学等领域的研究成果在现代机械设计中的应用，强化了设计者强度设计的能力，现代设计的准则也因此拓宽到产品设计的更多领域。现代消费者对产品的需求从实用需求上升到物质与精神享受并重的层次，对现代机械设计提出了艺术和美学方面的要求。

2.2现代设计更重视产品的功能分配

拿机械设计来说，传统机械设计只重视机械的预定功能，设计产品只需实现预定功能即可。而现代设计则要求将设计产品放到一个大系统中，综合系统情况来对产品进行设计，重视产品功能的合理分配，维持“人―机―环境”的平衡。现代设计在设计时将“人”考虑到其中，重视人机关系，同时考虑到自然环境保护，坚持环保原则，力求保证设计的生态平衡。

2.3现代机械设计周期短，耗费低

代设计根据各种给定的条件，运用优化设计的原理和方法，借助计算机求取最佳设计参数和设计方案。在现代设计中，优化意识还延伸到产品的总体方案论证，产品结构和工艺设计各个方面，并产生了遗传算法、模糊算法等许多新的理论方法。

2.4现代设计的设计思维更主动

传统设计主要依靠设计者的灵感和设计经验，只有同时具备了这两种因素，设计才能完成，所以传统设计大多是被动设计，缺乏一定的主动性。而现代设计则截然不同，现代设计以灵感、方案、设计优化为基础，利用现有的先进技术与先进理念主动创新，以市场为导向，占据主动权，所以由此滋生了诸如创造学、设计方法学等多种理论科学。比起传统设计技术，现代设计技术的主动意识更强。

3现代设计技术在机械设计中的应用

3.1机械优势设计

机械优势设计（MechanicalSuperiorityDesign，简称MSD）的关注焦点在于市场的需求，而不是以单纯的创新和个人的兴趣作为设计的出发点。以市场为导向的核心设计理念然让MSD（机械优势设计）具备了更好地适应市场经济环境的能力，主要表现为它能够通过分析和预测机械产品的技术方向，找准自己的市场定位，明确设计的技术方向，协调技术和市场之间的关系；同时，也能够更快的吸收相关的先进的设计技术，并将其应用到机械设计方案当中去。总体来看，MSD（机械优势设计）所采取的一切措施和策略均是为了增强机械设计产品的市场竞争能力。需要注意的是，MSD（机械优势设计）应该充分保证设计技术的成熟度和可靠度，并以此为基础让机械设计产品获得市场竞争优势。

3.2机械绿色设计

现代科学技术的发展与计算机的广泛应用，使现代机械设计形成了自己的理论方法和体系，汇集了多个专业和领域的知识，成为一门交叉学科。与传统的机械设计相比，现代机械设计具有很多明显的优点。在机械工程中，相关技术人员务必要重视机械设计，不断更新知识，创新设计方法，将先进技术科学应用到机械设计中，切实提高机械设计水平。机械绿色设计（MechanicalGreenDesign，简称MGD）的关注焦点在于提高产品的“绿色程度”，即在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命和质量等。绿色设计通常也称为生态设计、环境设计、环境意识设计等。

（1）面向环境的技术。在产品的整个使用寿命期间，能够有效的保护环境的关键技术包括绿色产品集成设计理论、绿色产品建模研究技术、绿色产品的环境指标等等。在保证不会影响到环境质量的情况下，具有优良的质量保证。

（2）面向能源的设计。这种设计技术是为了提高能源的利用效率以及降低资源的浪费，以保护环境为目的的设计方法。这种方法的设计即可以优惠能源的供给以及驱动的方式，同时还能够有效的回收并实现能源的重新利用。在产品的功能特点等基本要素已经明确的条件下，在设计时确定产品的结构制定、材料选择以及加工的工艺方法、可重新利用的能力以及是否具有装配性，用最少的能源消耗来设计并生产出新的产品。

（3）面向材料选择的设计。材料的选择是绿色产品设计的关键所在，能够在根本上来减少对环境的污染，同时降低能源的消耗。当前应用较为广泛的设计方法有新材料实用化设计技术、材料回收以及二次利用的技术、基于材料选择的CAD技术等等。

3.3机械模糊设计

机械模糊设计（MechanicalFuzzyDesign，简称MFD）的关注焦点在于模糊数学知识在机械设计过程中的充分、灵活、深入地运用。复杂化是当前机械设计的重要趋势之一，复杂化的机械设计必然导致设计中各种变量关系的复杂化。但是过于复杂的机械设计方案，想要对其进行精确的描述则具有极大的困难或者需要花费极大的精力。但是如果将机械设计方案的精确描述改为“承载能力较强”或者“使用寿命较长”等类似的模糊描述，实质上出现了设计中的“模糊现象”。

3.4机械创新设计

但是在机械设计中设计人员很难向艺术家构思艺术作品那样做到“天马行空”，因为机械结构选型的多解性和复杂性将创造性思维限制在一定的范围内。但是智能专家系统和各种计算机辅助设计系统在机械设计中的应用，让设计人员能够有更多的精力去运用创造性思维，把繁琐的计算和设计求解交给智能专家系统去完成。

4结语

机械设计是机械工程的重要组成部分,设计水平的高低直接关系到产品的质量性能、研制周期和经济效益等。当前，以计算机技术、网络通信技术、材料科学的发展和进步，将现代设计技术高效的融入到机械设计当中，能够推动机械设计实现智能化、集成化、网络化的发展目标。在进行机械设计的过程中，设计人员利用现代设计技术提供的新技术和新方法可以提升机械设计水平，增强研发能力。

参考文献:

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