现代机械设计的原则及其进展

关庆文

【摘 要】随着经济的发展，科学技术水平的不断提高，目前现代机械设计也有了更大的发展空间。文章简单介绍了现代机械设计的基本概念，包括其内涵及特点，提出了现代机械设计的原则，并探讨了现代机械设计的进展。

【关键词】现代机械设计；原则；研究进展

0.引言

机械工程是一门古老的学科，但是随着社会的不断发展，其也需要结合当代先进的科学技术才能获得更好的发展。随着科学技术水平的不断提高，尤其是计算机科学、系统科学的广泛应用使得现代机械设计的水平也得到了进一步提高。包括现代机械设计的方法与理论、以及现代机械设计与其他设计技术的结合[1]。这些都使得现代机械设计更精确，同时也实现了现代机械设计的精确化、自动化及虚拟化。

1.现代机械设计的基本概念

一直以来，我们都是将机械设计当作是一种设计技术来研究。自20世纪60年代起，人们在制定机械设计的方案时将其分成了很多设计阶段，包括用户体验阶段、设计方案阶段、技术设计与工艺设计阶段等[2]。随着科学技术及经济的不断发展，现人们对于产品的设计已不再是单独依靠设计者的灵感或是经验，在机械设计当中引入系统科学之后，设计技术就慢慢发展成为一门系统的设计科学，设计科学是在知识的基础上利用科学的设计手段来实现产品的设计。设计科学的形成促进了机械设计的发展，再加上后期其他科学技术如信息科学、计算机技术的广泛应用，使得机械设计理念及方法有了更为丰富的内容，从而让机械设计上升到了一个更高的层次，也逐渐实现理性化。

简单来说，现代机械设计是在传统的设计方法的基础上通过利用新的科技研究成果者创新而发展起来的其引进了机械技术、微电子技术、信息技术、计算机技术以及控制技术等多种其他学科的研究成果，成为了一门多专业以及多学科相互交叉的具有很强综合性的基础技术科学[3]。通过对不同学科技术进行有机地加工及整合，从而使得机械系统能够实现其最佳化。但是从系统的角度来说，现代机械设计又可以看作是一个包括时间维、逻辑维以及方法维的三维系统。其中时间维是指从时间顺序来将设计过程进行分段，其包括产品规划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段以及最终的加工设计阶段。逻辑维是指按照解决问题的步骤来将设计的过程进行分段，其主要包括分析阶段、综合阶段、评价阶段以及决策阶段。方法维是指在进行设计时的思维方法以及工作方法。现代机械设计都是尽量采用先进的设计理念、方法及工具来进行的，使得机械设计朝着高效、优质和创新的道路发展。

现代机械设计有很多种方法及理念，其结构也更为复杂。但总体来说，现代机械设计主要呈现出以下特点：第一，创新性。现代机械设计是在传统机械设计理念的基础上通过创新而发展起来的，其运用了先进的设计理念及设计方法，并结合了设计者的创造性思维，因此现代机械设计必然具有创新性。第二，动态性。现代机械设计不但要看到产品的静态特征，而且还要结合产品的动态特性，注意产品与外部环境在进行物质流、信息流及能量流等方面的交换时所出现的问题。第三，系统性。现代机械设计以系统的眼光来看待设计，其将机械产品当作是一个系统的 整体，充分考虑其与外界的联系。第四，前瞻性。现代机械设计在设计初期就会考虑到产品的整个生命周期及其在各阶段可能出现的问题，并在设计阶段就进行解决，降低了产品的质量缺陷。第五，计算机化。计算机的产生促进了生产力的发展，从而促进了人类社会的发展。现代机械设计当中也引入了计算机技术，如仿真技术、设计优化等。现计算机已广泛应用于现代机械设计的各个阶段。

2.现代机械设计的原则

根据现代机械的特征以及人们的需求，现代机械设计主要遵循以下原则：

第一，功能满足原则。无论是哪一种机械，其要在市场上流通就必须具有其自身独特的功能，顾客购买产品也是因为产品的功能，产品的功能是顾客需求的一种体现。进行机械设计的目的就是为了使产品具有某项功能，若所设计的产品不具有某项具体的功能，那么产品的设计也就没有任何价值。因此功能满足原则是进行机械设计最重要的原则。

第二，质量保障原则，质量是整个产品的灵魂，保证产品的质量是进行现代机械设计的重要原则。产品的质量取决于产品的性能及可靠性，因此在进行产品的设计时，要特别注意其性能指标、可靠性、安全性、强度及刚度、抗腐蚀、抗磨损等性能。

第三，经济合理原则。传统的机械设计其不仅需求消耗较多的原材料，而且其设计周期较长，试验次数较多，造成很大的能源耗费及浪费。因此现代机械设计要遵循经济合理原则，所设计的产品要在符合保证功能及质量的基础上尽可能地减少开发成本、生产成本、使用成本以及后期进行维护的成本。

第四，工艺优良原则。对于现代机械设计来说，工艺是最根本的，若工艺不好，就算有再好的设计蓝图，产品最终也不可能会以很好的状态呈现在顾客的面前，自然所设计的产品也就失去了其本身的价值及意义。工艺优良原则是指在进行设计时要保证所设计出来的产品在进行生产的过程当中不会存在很大的困难，其主要包括在生产过程当中的可制造性、可装配性及可测试性等。这样所设计出来的产品才能实现工业化生产，其才有了设计最终的价值。

第五，可持续原则。我国乃至国际非常重视社会的可持续发展，其要求在各种活动当中要尽可能实现循环利用，因此在进行机械产品的设计时要特别注意其在市场流通时是否会污染环境、是否能适应环境、是否适应人们的需求，在顾客购买之后是否方便安装、拆卸、维护及回收等。

3.现代机械设计的进展

随着经济及科学技术的发展，现代机械设计正呈现全面发展的状态，现代机械设计方法也逐渐普及且慢慢适应了市场经济的发展需求。目前对于现代机械设计的研究进展主要体现在以下几方面：第一，现代机械设计已逐渐全球化。机械设计的发展促进了全球经济的发展，随着世界经济的全球化，现代机械设计也必然会实现全球化。第二，现代机械设计慢慢实现网络化。计算机技术的发展促进了现代机械设计的发展，但是在当今社会，计算机网络已非常普遍，其是一个大众交流平台，任何事情都可以在这个平台中进行讨论，因此现代机械设计与网络也是密不可分的。第三，现代机械化设计逐渐虚拟化。设计其本身就是一个很抽象的概念，况且在这个网络这么发达的现代社会，其必然也会带有一定的虚拟成分。第四，现代机械设计逐渐实现自动化且朝绿色化发展。现代社会是一个科学技术发展的时代，随着计算机技术的普及，现很多设计而不仅仅是现代机械设计其都利用计算机实现了自动化。再者，现代社会人们都在讲究可持续发展，现代机械设计理念也越来越朝绿色化发展，以实现其循环发展。在设计的过程当中利用各种新技术来提高其设计的效率，同时在选材时也会注意各种材料是否能够尽可能将其能耗降低，以保持可持续发展。

4.结语

现代机械设计的理念及方法是在传统的机械设计理论的基础上发展起来，随着科学技术的不断发展，我国机械制造行业也迅速发展，关于现代机械设计的理念及方法也需要不断进行改善。现代机械设计的方法是实现现代机械设计的方式及目的。在未来的发展当中，随着各种科学技术不断普及，现代机械设计将会朝着柔性化、智能化、信息化、绿色化的方向发展，因此在现阶段，我国还需要致力于对现代机械设计的理论及方法进行进一步的研究。

【参考文献】

[1]张前森.浅析现代机械设计方法及研究进展[J].科技资讯，2011（18）.

[2]冉东平.现代机械设计方法浅析[J].科技创新与应用，2012（02）.

[3]范丽娜.浅谈现代机械设计方法[J].科技传播，2011（06）.