机械设计方法研究

刘正宾

（秦皇岛博硕光电设备股份有限公司，河北 秦皇岛 066000）

机械设计方法研究

刘正宾

（秦皇岛博硕光电设备股份有限公司，河北 秦皇岛 066000）

机械设计方法作为一门基础性工作，有着不可替代的重要作用。随着经济的发展，机械设计方法更应该不断创新，协调各生产要素，为生产力发展打下坚实基础。

机械设计；方法；智能化

1 机械设计方法之特征

何谓机械设计方法？机械设计方法即根据机械设备的工作目的，结合工作原理、机械结构、运转方式、配件材料的形状、尺寸等进行整体设计和计算，并将其描述为具体的步骤，以作为机械制造依据的过程的方式方法。工程师通过机械设计形成图纸，工人们再通过具体的制造、组装、调试而完成机械产品。机械设计的两类设计方法分别是专业的设计方法和通用的设计方法，具有如下特征：

（1）机械设计方法具有鲜明的时代性。机械设计活动不仅是工程师的个人思想体现，更是时代的产物。在微观意义上，机械设计方法是一个创造性个体的才能表达；在宏观意义上，机械设计方法是一个公司、行业乃至全社会生产力发展程度的体现。所有的机械设计活动都具有鲜明的时代特征。比如我们从远古时代的青铜剑上就能够看出当时的冶金水平；我们从司母戊鼎上就能够看出当时的锻造技术。机械设计方法受到当时、当地的气候条件、物质条件、生活条件、技术条件等诸多要素综合影响。所以，机械设计方法具有鲜明的时代烙印，是一个时代鲜活的工业生态标本。

（2）机械设计方法蕴含丰富的知识性。传统的机械设计方法，单纯依靠空间想像，利用工程师的空间想象力，来完成机械设计。这样的原始、传统机械设计方法已经不能够满足当代飞速发展的市场要求和讯息万变的技术革新。一个好的机械设计方法，不仅要将理论与实际相结合，更要具备丰富的知识内涵。各种高科技手段、高精尖技术、实用新方法、前沿理论，综合加以运用方能形成一个成功的机械设计方法。一些出色的机械设计方法有：发明问题解决理论TR IZ、QFD设计法、三次设计法和普适设计理论与方法等。这些机械设计方法理论蕴含了丰富的知识，在实际的生产实践中都取得了斐然的成绩。

（3）机械设计方法体现强烈的创造性。机械设计方法在本质上是一种创新性的设计活动方法。我们机械设计行业同样也要重视创新。这里所说的创新并不是天马行空的无边想像；而是依据现有的技术生产条件与工程师的创造性思维，结合出来的产物。我们既要在合理的框架内进行创造性活动，又要打破限制不拘泥于教条。新的机械设计方法提出的是可行而合理的方法，它就可以改变机械产品的结构和性能，从而提高生产效率，提升产品质量，降低管理成本，缩短生产周期，减少对环境的不良影响。

2 机械设计方法之现状

（1）机械设计方法广义化。当前机械设计方法的范畴己经不仅仅局限于对机械产品的研发进行设计，而是将机械设计方法几乎无限扩大到机械产品的整个生命周期中来。工程师们在机械设计方法中需要同时考虑机械产品的前期制造、后期维修、运行成本、设备包装、设备运输、废物回收、产品质量等诸多因素。因此，机械设计方法的内涵和外延都在扩展，机械设计方法的意义趋于广义化。

（2）机械设计方法与多学科重叠。在机械设计方法中，越来越多地需要不同学科之间的交叉与融合。在机械设计中不仅仅要应用传统的基础机械、加工基础知识，还不可或缺材料学、化学、信息学、图形学等其他学科的知识。机械设计方法是集试验设计技术、可靠性设计技术、计算机辅助设计技术、现代设计方法学等多领域、多门类之研究大成。这就要求机械设计的工程师们不仅要引进来，还要走出去，积极广泛涉猎各学科的最新科研成果。如是，方满足较高的机械设计质量要求。

（3）机械设计过程智能化。当前，智能化普遍运用在社会生产的各个领域。机械设计方法的进化，已然悄无声息地展开。智能化对机械设计方法的要求更高、更严。研发人员只有在短时间内研制出高质量的产品，才能在市场竞争中立于不败之地。在此背景下，机械设计方法的智能化道路迫在眉睫。与此同时，利用的ADAMS的Plate、Cylinder等基本几何体建立各式平台等智能机械设计方法正在被广泛使用。机械设计方法的智能化，包含了研发智能化、设计智能化、生产智能化、管理智能化、运行智能化。机械设计方法智能化可以有效的节约资金，提高效率，已经被越来越多的工程师们所采用。

3 机械设计方法之展望

（1）机械设计方法逐步网络化。网络化机械设计方法是基于产品描述的网络化平台，建立基于大数据的网络化产品模型，并在机械产品研发全程采用，以期减少或避免使用实物模型的一种机械设计方法。网络化机械设计方法实际上是CAD、CAE或CAX机械设计方法进一步扩展，涵盖了机械设计方法的最新成果。虚拟机械设计方法也可归结为是一种网络化设计，因为其亦借助于网络化模型进行机械设计。应用网络化机械设计方法可以在机械产品未被制造出之前，提前对相应的零部件进行检查、装配、模拟、仿真、整机运行以及进行有限元计算等操作。网络化机械设计方法可以有效降低机械产品研发成本、缩短机械产品研发周期、节约机械产品的原料、提高机械产品的设计质量。因此，发展网络化机械设计方法有着重要的意义。目前，在网络化机械设计方法方面研究成果突出、运用纯熟的还是美国、德国、日本等发达国家，其应用在波音737客机、BMW汽车7系、尖端智能武器等产品的研发之中，并已取得了显著的效果。

（2）机械设计方法环境友好化。随着五大发展理念的提出，机械设计方法也随之确立了绿色设计的理念。环境友好化的机械设计方法正成为机械设计行业的主流路线。环境友好化机械设计方法，在前期，关乎到能否顺利进行环境评价并开展；在中期，关乎到机械运行的效率和成本，能源和动力；在后期，关乎到机械能否被社会认可和环保部门所允许长时间的持续运行下去。环境友好化的机械设计方法更重要的意义在于，可以减少企业的研发投资风险，提高机械产品的市场竞争力。机械设计方法的环境友好化，也体现了设计师和企业的社会责任感，有利于树立积极、正面、负责的企业形象，从而提高产品的品牌知名度和良好的市场口碑。

（3）机械设计方法复合一体化。机械产品设计不仅涉及到机械相关知识，还要求工程师们对材料学、信息学、电子学、液压学、光学等学科进行掌握，一体化机械设计方法因此应运而生。一体化机械设计方法包括机电机械设计方法一体化、材料结构和环境机械设计方法一体化等。复合一体化机械设计方法以经验总结为基础，基于长期机械设计实践和理论计算，形成经验、图表、公式、设计图纸等为依据，运用公式、近似系数或同类比较等方法，融合了创新设计、绿色设计、功能设计、动态设计、强度设计、可靠性设计、摩擦学设计、优化设计、智能设计、虚拟设计、网络化设计等多方面、多角度的综合性设计方法，复合成为机械设计一体化方法。

4 结语

经济的发展使机械设计方法产生了巨大的变革。工程师们更应该集各学科之所长，利用计算机网络技术，大数据原理，提高机械设计方法质量，缩短机械设计方法周期，降低研发费用，节约研发资金，保持环境友好，保证一次设计成功率，进而设计出受市场欢迎的机械产品。

TH122

A

1671-0711（2016）10（上）-0125-02