现代机械设计方法研究及其创新杨引平

现代机械设计方法研究及其创新杨引平

杨引平

杨引平

广东索特能源科技有限公司

摘要：现代机械设计方法是在科技发展与生产制造过程中不断探索出来的，比传统的设计方法更具优势，更能体现人类的智慧。但随着市场经济以及全球化的不断深化，我们仍需要在现代设计方法的基础上继续革新，创造出更多优秀的设计方法，创造出更多优质的产品。本文主要对几种现代设计方法和机械创新设计进行了研究与分析。

关键词：机械设计；设计方法；机械创新

引言

时代的变革，科学技术的迅速发展，不断改变着人类的生产和生活面貌，丰富了人类的物质与精神生活，也使得人们的需求更加个性化、多元化、高端化，在这种情况下，人们对市场上各类产品的要求也随之提高，不仅要求质量优越、价格低廉，还要求产品的功能更加丰富，更新速度不断加快。而机械设计作为产品创造过程中的重要环节，正是一种需要不断创新的活动，现代设计方法正是在这种要求下产生的，它将各种设计技术与设计方法深度融合，灵活应用，极大的提升了产品的创新程度和质量，也带动了机械设计领域效率的提升，丰富了产品市场，不断满足着人们日益增长的需求。

一、现代机械设计方法

（一）计算机辅助设计

计算机技术迅猛的发展速度和运算速度快、存储量大、存储便捷、运算精确、逻辑判断能力强等诸多优点使其成为推动制造产业发展，提升创新能力的重要推动力。在机械设计领域，计算机的应用使得计算机辅助设计越来越受到重视并迅速普及。计算机辅助技术即CAD技术正是依靠计算机技术进行信息处理完成一定的设计工作并实现了人机交互。其主要具备以下几方面特点：1.计算机能够存储大量设计方案、经验以及其他相关信息，有助于帮助设计新手快速学习并完成一定的设计任务；2.计算机技术除了能够辅助设计外，在产品生产过程中的制造、自动化管理等方面都发挥了重要作用，而同样依托计算机技术的CAM计算机辅助制造、计算机自动化管理能够与CAD紧密结合，形成集产品设计、产品制造、市场预测、生产规划以及产品销售与一体的集成制造系统，对人力、物力、技术与时间等各种资源进行整合利用，有效提升企业效益；3.计算机技术的诸多优势在机械设计领域得到充分发挥，极大的提高了设计效率，使得产品的更新速度加快，周期缩短，进而增强了产品与企业的市场竞争力；4.计算机辅助性技术在提高设计效率的同时，其强大的运算能力能够迅速帮助设计人员形成多种设计方案，极大的降低了设计者的工作量，解放了更多劳动力，可以让设计者有充足的时间去进行创新性工作，不断为机械设计提供更多有效方法与灵感。

（二）模块化设计

模块化设计作为一种新的机械设计方法，其优势在于能够提前对一定范围内的相关产品进行汇总分析，针对不同规格和相同功能的不同性能与属性进行分析整理，从中有针对性的寻找出所需要的属性、功能以及性能模块，并对这些模块进行重新组合从而创造出更加符合市场需求的产品。模块化设计在减少工作量，精简产品模型，提升产品品质方面具有重要作用，通过最少的模块种类与数量形成更多规格的产品，有助于提升更新换代速度，降低成本，减少设计环节，在一定程度上也帮助设计者提升了设计效率。

（三）并行设计

并行设计也称之为同步工程或集成工程，是对于各种可以进行并行设计的产品或者制造过程进行系统化设计的一种方法。传统串行设计的弊端在于需要在产品设计过程中进行逐个环节的设计，无法进行跳跃设计，这就导致其中某一环节出现错误，就需要对之前许多环节进行修改，改动量过大，增加了开发周期与开发成本。而并行设计正好打破了内部各单元之间的界限，形成以人际关系为基础的协同设计模式，效率更高，成本更低。

（四）机械系统设计

相较于新的机械设计方法，传统设计方法更多关注产品内部零件的完善或者一些子系统特性的优化，而忽视了零件之间以及产品内部与外部之间的联系，这就容易导致设计与最终产品出现脱节或者与市场需求脱轨。机械系统设计方法作为一种以系统性为核心的一系列设计方法，涵盖了设计计划、外部系统设计、内部系统设计与最终的制造与销售等各个环节的内容，并根据系统性原则，综合考虑产品创造过程中的内外部关系以及各子系统之间的关联，帮助协调各环节和系统之间的联系与作用，从而形成最优的系统功能表现。

（五）机械优化设计

机械优化设计是将工程问题的物理模型转化为相应的数学模型，再根据最优化设计理论选择出最优的方法，并借助计算机技术最终求得设计方法的最优解。目前，优化设计逐渐与其他方法融合形成各种新的优化设计方法，如与疲劳设计结合形成疲劳化设计，与机械动态设计结合形成机械动态优化设计，同时与反求工程、摩擦学设计以及创造性设计相结合，也产生出相应的优化设计方法，极大的丰富了机械设计的手段。

二、现代设计方法创新性研究

（一）创新设计原则

现代设计方法是在创新的基础上诞生的，因此创新是机械设计的灵魂，但是创新并不意味着没有章法随意创造，要想使设计的产品能够符合一定要求，创新时必须遵循一定的原则。首先创新必须遵循安全可靠性原则，对于产品最终品质的评定，其安全可靠性是重要的标准，因此设计方法必须要尽量使产品满足必要的强度、稳定性以及耐磨性等要求；其次，创新必须要遵循生态效益最优原则，尤其在当前大力提倡绿色、环保、节约的背景下，机械设计也必须要尽可能选择环保材料，减少对环境的污染；最后，创新需要遵循经济效益最优原则，这需要从设计和制造两方面进行考量，在设计上不但要选用价廉质优的材料，更要注重环境保护，在制造上要保证材料与零件符合加工与装配工艺要求，以确保最终的产品功能能够满足既定的需求，只有如此才能收获市场认可度，提高效益。

（二）机械创新设计

机械创新设计是对科技进行充分利用的一种创新设计理念，它要求设计者尽可能的运用已有的科学技术成果创造出更加新颖、实用的机械装置。机械创新设计与机械系统设计、优化设计、计算机辅助设计以及有限元设计等共同构成现代设计方法库，通过对其他学科中有用的理论、设计思路、思维方法的借鉴与参考，不断丰富着机械设计方法。在当前人工智能、思维科学以及人脑研究不断取得新突破的情况下，机械创新设计的前景更加受到瞩目。一方面，人工智能、专家系统、思维科学等新兴理论与成果不断丰富着创新设计的理论库，为创新设计注入新鲜活力；另一方面，随着创新设计研究的不断深入，又反过来推动了其他相关领域科学的发展，在对人类创造思维机理了解不断深入的基础上，推动人类整体科学系统的共同前进。

作为一种新的现代设计方法，创新设计的内涵更具广度，除了承担着改善当前现有机械产品技术、属性、可靠性、功能、实用性和经济性等多种工作，更需要不断为人类的生产与生活创造出新的产品。因此，创新设计就是要在不断探索机械产品创新机理、模式和方法的过程中，将机械产品设计过程城市化、定量化。

结语：在人们生产生活需求日益丰富的今天，企业竞争力要想不断提升，就需要持续创造出更多新颖优质的产品，而要实现这一目标，就需要我们对现代机械设计方法进行不断研究与创新，从而为社会生产制造提供更多有效方法，推动经济的进一步发展。

参考文献：

[1]李彦.现代设计方法在机械创新设计中的应用探讨[J].湖北农机化,2018(05):60-61.

[2]郭长城.现代机械设计理论与方法最新进展[J].电子制作,2014(07):265-266.