浅谈现代机械设计方法及存在的相关问题

摘 要：本文重点介绍了优化设计的现代机械设计的方法，现代机械设计的发展综合论述，现代机械设计方法的特点，以及与传统机械设计的不同，现代设计方法存在的问题以及发展趋势进行浅析。

关键词：现代设计方法；机械设计；优化设计；设计问题

中图分类号：TH122 文献标识码：A

随着科技进步，工业发展，人文和谐社会的进步，机械在人类进步的步伐中有着领头羊的作用。然而，机械系统引入新材料、新工艺、新方法等越来越多，实现这些技术的具体方法也有很多，现代设计应使自己设计的产品满足市场物美价廉、运行可靠、使用方便、可持续发展等一系列要求，所以传统的设计方法已经满足适应不了现代技术的飞速发展的要求，现代设计方法便应运而生，与国外现代设计方法相比，我们的机械设计显然慢得多。本文就现代设计方法以及相关问题进行论述。

机械设计根据使用情况对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方式等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。

1 现代设计的组成

现代机械设计是对传统设计方法发展和继承的产物，以科学理论为基础，以计算机为工具，运用知识进行创新创造的方法。现代设计已经形成分析与综合、收敛与发散、对应于联想、分散与组合、换元与移植、正与反等一系列的思维法则，以及智暴法、635法、陈列法、戈顿发、输入与输出法等科学组织的多种思维方法。

1.1 现代设计方法。产品设计过程来看广义设计体系有产品规划、概念设计、技术设计、施工设计和服务设计。产品设计对象来看简单的普通零件，由机、电、磁、光、液、软件、仿生等物质、信息和能量的高度耦合的极限系统于产品的全部构成。

初步统计设计方法有50种左右，如：计算机辅助设计、概念设计、结构设计、优化设计、可靠性设计、标准化设计、可视化设计、虚拟设计、数字化设计、仿生设计、智能设计、摩擦学设计、TRIZ设计、三次设计、有限元方法及无网格法、CAX集成设计等。如广义质量的产品质量功能化设计、动态优化设计、智能控制系统设计和可视化设计的综合设计方法，基于QFD，TRIZ和三次设计的集成话设计方法等。

1.2 现代设计工具和平台。现代设计工具和平台是现代设计的重要组成部分，主要由硬件和软件两类，然而实际中是硬软件结合使用。现代设计的工具和平台主要有：CAX系统；DFX类；仿真系统类；数据库，知识库类。

2 现代机械设计方法的特点

现代机械的种类繁多、结构复杂，总体由配电系统、动力系统、控制系统、执行系统、传动系统等组成。而且每个系统都可以细分为无数的子系统。

现代机械设计与传统机械设计存在相应的差别，传统机械设计方法基于经验、经典模型、力学及实验，然而，现代机械设计运用创造与设计的思维规律及方法；涉及广泛的交叉科学；运用有限元分析等模拟软件分析系统；还以人机工程学、现代工业设计和产品造型设计等创造出既科学又有艺术美的设计美。

现代机械设计方法以计算机绘图，从传统的串行设计到并行设计，由计算机进行各种各样动态模拟仿真，系统优化等。现代机械设计离不开计算机这个主要载体，实现集成化、可视化、智能化、数字化设计。

3 存在的相关问题

我国在机械设计上与西方国家存在很大的差距，特别是在设计的整体和国际先进水平研究上存在相当大的差距，我认为有以下几个方面：

3.1 理论的运用和研究。机械设计现在的瓶颈问题之一是弱理论强经验的领域，这个阻挡着现代机械设计方法的继续发展。基础理论有专业与通用之分，但这些理论都比较分散，没有形成整体化，大多在某一个方面进而发展。

3.2 创新设计与模仿重复的分散。往往在设计上，创新与传统是分不开的，只有发现啦传统的不足之处，创新来弥补相应的不足，从当今社会来看，现代设计方法的研究与运用，两者还是分离，有必要将两者紧密地联系在一起来研究和运用。

3.3 设计与制造的脱轨。现阶段，有的设计出来的东西在加工制造上存在很大的难度，相应的提高制造成本，以及加工的难度系数，产品的加工制造与材料、技术能力、设备等都有很大影响。然而，产品的设计必须考虑加工等众多因素，达到制造的工艺相对简便等优点。

3.4 创新与相似设计划分不明确。现有的设计方法对理论的运用还是局限于模仿和相似的运用，只有改进，没有充分的认识到创新和相似的跨类存在关系，相似的设计就成为了创新设计，然而，这样的设计很困难从根本上解决自主创新设计。

3.5 现代仿真技术的单一。由复杂的产品设计过程，会用到不同的仿真软件进行逐一的分析，然而，这些软件的开发商也是高低不一，仿真软件层出不穷，在运用上使用者需要大量学习和操作过大，使相应信息流共享资源障碍，如何整合多款的设计软件是一个重大的研究问题，扩大仿真数据交流、模块化、集成化和通用性是个很值得研究和的问题。

结语

综上所述，现代机械设计方法的研究种类繁多，怎样整合这些方法是一个很值得研究的内容，机械设计理论和经验固然重要，合理运用相应的设计软件平台进行数据模块的集成，有利于资源的共享构成现代设计完美理论体系。

在科技飞速发展和学科广泛的交汇下，现代机械设计方法的创新，设计规律和规范的研究有着重要作用，使设计过程可简便化、多彩化、功能化和可持续化。

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作者简介：甘涛（1990—），男，湖北省恩施州咸丰县人，工作单位：长江大学文理学院机电与信息工程系 机械5112 ，职务：学生，研究方向：机械设计。