关于机械设计方法趋势的探讨

邹家柱　刘爱华

摘要：随着科学技术的快速发展，人们对于环境保护的日益重视，机械设计领域也受到了巨大的影响，传统的机械设计方法已经不能够满足当代发展对机械的要求。文童对当代机械设计发展的趋势进行相关的探索。

前言：

机械设计发展的三个阶段的是将预定的目标，经过一系列的规划与分析决策产生一定的信息形成设计，并通过制造，使设计成为产品，造福人类。机械设计的发展史按时间来分，可分为三个阶段：从古代社会到17世纪为机械设计起源和古代机械设计阶段，由17世纪至第二次世界大战结束为近代机械设计，第二次世界大战结束直到现在为现代设计阶段。如果按其内容可分为：直觉设计阶段，经验设计阶段和理论设计阶段。两种划分是一一对应的，是从不同角度来划分机械设计的发展史。每一个阶段在设计理论，方法和制造工艺方面都有明显的特色。

1.机械设计的发展史

在我国古代，机械发明，设计者与制造者是统一的。有许多著名的人物，他们的成果代表了当时我国的机械的设计水平。唐代的时侯我国与许多国家开展了经济，文化和科学技术的交流，对中国和世界其它的一些国家有很大的影响。由于贸易的发展，要求商品增加，从而改进生产设备，使机械设计有了很大的发展，造纸，纺织，农业，矿业，陶瓷，印染，兵器等都有了新的进展，机械设计水平也提高了一大步。

在1854年学者劳莱克斯发表了著作《机械制造中的设计学》把过去溶在力学中的机械设计学独立出来，建立了以力学和制造为基础的新科学体系，由此放生了“机构学”，“机械零件设计”，成为机械设计中的基本的内容。在这一基础上，机械设计学得到了很快的发展。在疲劳强度，接触应力，断裂力学，高温蠕变，流体动力润滑，齿轮接触疲劳强度计算，弯曲疲劳强度计算，滚动轴承强度理论等方面都取得了大量的成果，新工艺，新材科的，新结构的不断涌现机械设计的水平也取得了很大的发展。机器的尺寸减少，速度增加，性能提高，机械设计的计算方法和数据积累也相应有了很大的发展，反映了时代的特色。

现代机械设计方法的特征是，它具有自己的学科体系和专门的内容。其核心技术有3个方面：

（1）以产品的“功能”作为机械设计的核心目标。美国麦尔斯提出了“顾客购买的不是产品的本身，而是产品所具有的功能”，说明了“功能”是产品的本质和灵魂。原理的提出大大解放了设计师的思想，为了实现功能，可以采用不同的原理和结构。我们可以从近年来的计时装置，文件复制设备，通讯方法等方面的飞速发展看出，设计师的聪明才智得到了发挥，多方面满足了社会需要。

（2）“人机学”的形成和发展。机械的工作与人是不可分的，有些操纵的信号要靠人输入。必须考虑操纵者的反应速度和能力限制，还必须考虑操纵者和乘客的舒适性。虽然许多产品已经向自动化发展，许多民用产品对使用者的技术要求日益降低。但是机械产品毕竟是为了人类设计的。考虑“人机学”是提高产品的竞争能力的重要方面。实际上“傻瓜化”就是当前处理人机问题的一个重要的途径。

（3）建立系统的“工业设计”学科体系。工业设计是设计者使产品在外观，色彩，形状，尺寸比例等方面的合理设计，使产品与人，环境更协调，以得到更好的使用效果与况争力。

2.现代代机械制造业设计的发展趋势

2.1现代化机械设计的核心是数字化

随着数字化技术的发展，在设计之前可以对整个生命周期进行建模。利用计算机进行模拟，利用计算机定义产品设计的整个生命周期的完整过程，为机械设计提供参考：设计中可以采用大量的数字化的设计工具和手段。利用数字化的管理手段对整个设计的过程进行科学的管理，从而确保资源的优化配置，提高设计效率。

2.2现代化机械设计的大趋势是并行化

通过计算机平台的支持，设计团队可以共享相关的信息，不在一个地方的设计人员和可以进行协同设计工作。在设计的过程中可以最大限度的获得技术支持，实现优势互补，提升设计能力。而传统意义上的机械设计是一种串行的设计理念，将产品分成几个步骤，然后一个环节完成了才能进行下个环节。并且在设计过程中各个阶段的设计缺乏沟通手段，不能够对发现的问题进行及时的修正，从而极大的延长了机械设计的开发周期，增加了大量的工作量。

现代化机械朝着大型化、综合化的方向发展，机械自身的构造和功能将变得越来越复杂，产品在开发初期做出的相应的设计思路将会直接影响到后期的设计。所以在开发设计的初级阶段一定要进行充分的论证和实验，考虑产品面临的各种因素，这样可以极大的降低在产品后期的修改的次数，缩短开发周期。现代机械设备的科技含量不断的增加，其所涉及到多个部门的知识，一个企业往往没有能力独立完成一个机械的完整的设计，就需要将相关领域的企业或者是研究机构的设计人员集中起来共同设计，通过并行工程的强大支持，各个领域的设计人员同时进行机械的设计，优势互补，强强联合，最终设计出满意的机械产品。

2.3现代化机械设计的要求是智能化

随着自动化技术在机械领域的使用，机械的自动化程度越来越高。设计师充分利用智能技术展开机械的设计工作，组成一套智能化的体系。智能化系统能够独立的进行计算以及逻辑推理，大大减少设计师的工作量，提高设计工作效率。

3.结束语

发展我国的机械设计科学研究，必须集中探讨机械设计各主要环节的正确工作方法和解决问题的途径，收集开发新产品的成功经验和范例，积累大量的设计资料，了解世界有关行业的发展动向，致力于提高我国机械工业的水平，生产具有国际竞争力的机械产品。相信我国学者们要总结过去设计经验并吸收外国先进的学术思想和科学技术的基础上，定能研究出一套适合我国的国情。高效优质，经济地进行设计的规律和方法来为加速现代化建设做出应有的贡献

参考文献

[1]李润方，林腾蛟，陶泽光，韩西.现代机械设计方法及其应用[J].机械工艺师，2000，（09）.

[2]张艳.谈现代机械设计方法与未来机械设计[J].现代机械，1998，（02）.

[3]刘利军.谈现代机械设计方法[J].包头职业技术学院学报，2003，（01）.