浅议现代机械设计理念和技术展望

刘度军

【摘 要】机械设计是机械工业中最为关键的环节，能否做好现代机械设计是机械制造工业发展的关键因素，现代机械设计的理念与传统机械设计相比有着明显的突破，本文就对现代机械设计理念和技术进行了扼要的探讨。

【关键词】机械制造；机械设计；设计理念；技术创新

作为国民经济发展和现代化建设的基础性行业，随着现代社会工业化进程的不断加快，工业生产的需要也在不断增大，机械设计的技术水平也在不断的更新进步。现代机械设计巧妙的结合电子计算机、数学、力学、工程实践理论等领域，颠覆了以往传统的人工或生硬机械化的生产模式，给现代工业制造业带来了全新的改革。机械工具作为工业生产的基础方式，其奠基作用是无可替代的，现代机械制造行业的发展也是一国的综合国力和技术水平的很好体现，市场经济的飞速发展，科学技术的突飞猛进，和现代化建设的急切脚步都让工业机械的市场需求大大提高，在未来，机械制造行业的发展将有着更好的前景。现代机械设计应与最先进的科学技术和理念相结合，现代机械设计理念和技术创新对我国机械制造行业的发展有着不可忽略的意义。

1.现代机械设计内涵与设计理念

1.1现代机械设计概述

现代机械设计就是巧妙的结合电子计算机、数学、力学、工程实践理论等领域，按照具体的使用要求，分析、计算、构思机械的结构、原理、运动、能量和力的传递、零件的形状、大小、润滑等不同的方面，并最终予以制作的全过程。

1.2现代机械设计的方法

传统的机械设计一般是按照目标和任务，制定一个方案，甚或制造出具体的样机，而后予以考核评定，在考核评定的基础之上，进行修改，形成第二方案，循环反复进行这一过程一直等到满意为止。具体的流程是：市场需求调查；归纳相关问题；综合分析问题；优化方案；修改方案；绘制图样。在传统机械设计中，由于受到设计观念、技术方法和设备条件的限制，设计要借助于大量的静止化和简化假设，这样就大大地影响了设计的精确度，设计中过度依靠主观灵感和经验，高效、准确和科学合理性受到了影响。现代机械设计分为广义的和狭义的两种，广义的设计针对的是实体化对象的整个过程，狭义设计针对的是图样完成的设计。现代机械设计的基本特征是智能化、经济性、集成化、并行、精确、动态运行。现代机械设计一般有几种分类，比较成熟的设计方法有：CAD、机电一体化的设计方法、最优化的机械设计方法、有限元的机械设计方法等等。正在发展中的新颖设计包括：智能、生命周期、创新、并行、稳健、虚拟等不同的类型。

1.3现代机械设计的理念

设计过程要遵循一些理性的、科学的基本原则，一般来说包括逻辑关系的确定，物理关系的确定，结构关系的确定，总体层面设计的最终确定。现代机械设计的理念是把信息技术、计算机辅助技术、智能技术和机械工程技术相结合，通过建立数学模型进行优化，融合数学、物理学、电子信息学、化工学、人体心理学、测量学等学科知识，从形象思维开始，综合运行各种思维方式，经过逻辑推理和判断及相应的综合、分析与决策，产生设计创意，经过精确的数据分析和操作，反复操作循环，最终完成设计方案。设计过程要充分考虑到设计任务，清晰设计目标，充分收集资料和数据，要设计出新结构和新方案，还要和客户进行讨论，注重各专业知识的配合，力求方案的科学性，要以严谨的态度对待设计图，不断修改方案，直到最佳，最后，现代机械设计的一个重要理念就是要将设计的过程贯彻于机械制造的始终，即使是草图结束以后也要动态进行调整。现代机械设计的理念秉承创新精神，注重逻辑和思维方式，运用科学合理的设计方法，结合最先进的科学技术，并且还要综合考虑经济性、稳定性、精确性、智能性等相关因素，充分融合环保设计、人性化设计、高性能设计、低能耗设计等理念，并且借鉴国内外的相关理论，实现设计理念的创新和发展。

2.现代机械设计相关技术分析

2.1节能环保设计技术

该技术充分考虑到了低耗能、高效益、环境保护等因素，主要包括以下几种：

（1）节能机械设计技术。设计中要求将能源利用率提高到最大化，在设计阶段要充分考虑产品的结构布局、加工工艺以及重复使用性和材料选择，以满足节能要求。

（2）环保机械设计技术。在产品的生命周期内，是否可以回收，对环境和人体健康有没有损害，要兼顾产品质量。

（3）材料设计。要充分考虑到材料本身，实现材料利用率的最大化。

（4）人性化设计技术。要考虑到人机统一，机械设计以人为本，从人出发，兼顾到科学技术，实现人机合一。

2.2优良性能设计技术

现代机械设计要充分考虑到产品的综合性能，主要包括：

（1）实验技术和可靠性的设计。监测产品和系统是否出现故障，对故障进行检测分析，研究预防故障和处治故障的方法，保证性能的可靠性。

（2）防断裂技术的设计。要充分考虑到机械设计的材料和结构能否在载荷、温度和电场等外力的作用下具有足够的抗破坏能力。

（3）系统动态设计技术。为了保证能够全过程监测机械的运行，对频率、动态响应、运动和振动等结构动态特性进行分析、评价和设计进行研究，研究机械是否有磨损等情况，保证产品的正常运行。

（4）防腐蚀设计技术。保证产品不被腐蚀，要在选择材料、防腐蚀结合和强度设计上着手。此外还包括状态检测补偿和控制技术。

2.3创建竞争优势设计技术

这是考虑到市场的需求，在市场中建立竞争优势的设计技术，主要包括以下几种：

（1）创新技术。在结合产品实际功能和质量的基础上，充分发挥创造性思维，设计出客户满意度高，符合市场需求的产品。

（2）低成本设计技术。设计时为保持竞争力，要充分降低成本，当然要兼顾现代机械设计投放市场的速度，缩短产品的设计周期。

（3）智能设计技术。智能化是现代机械设计中的一个重要特征，由于传统的CAD自动化技术已经不能满足机械自动化的要求，就要求比如ICAD这样的能够满足图形处理，数值计算，具备知识处理能力和能够为设计全过程提供智能化支持的技术。

3.实现不断创新理念的有效途径

要实现机械设计理念的不断创新，就要做到：一是要有着大胆的挑战权威精神，要常存质疑，充分利用各种假说，大胆假设，小心求证，突破传统的束缚创新的理念。二是要勇于承担责任，敢于承受风险，机械设计的研究是一个漫长的循环的过程，周而复始，备尝艰辛，要在失败中不断奋斗，不畏惧风险。三是要正确认识机械设计的特点，掌握科学的理论，合理实践，不断突破机械设计创新的理论，可以根据已有的科学原理和技术进行创新，可以在原有原理和技术的基础上进行技术改革和创新，可以吸收其他领域的研究成果进行创新，可以引进国外先进技术进行创新。

4.结束语

综上所述，现代机械设计是充分结合电子计算机、数学、力学、工程实践理论等领域的一项综合技术应用，由于它给制造业带来了全新的改革，促进了传统的机械设计发生了跨越式的技术改革，在现代工业发展中占有越来越重要的位置。我们要始终坚持理念的创新，加强机械设计技术研究，不断总结创新，争取在激烈的市场竞争中得到更大的突破和发展，促进现代制造业以及国民经济的稳定发展。