淺析機械設計方法及發展方向

【摘 要】機械設計理論與方法在國民經濟中占有重要地位，當前的機械設計不僅增強了相關機械設備的穩定性，而且還使我們認識到在現代發展情況下，現代機械制造不斷走向了智能化的方向，提高了產品的競爭力。對于機械設計及其自動化的重要性不言而喻。因此加強對其的研究非常有必要，基于此本文分析了機械設計方法及發展方向。

【關鍵詞】機械設計；方法；發展方向

1、現代機械設計的特點

在現代，機械的種類與結構很多，相對來說比較復雜。從實現系統功能角度來看，其主要包含了執行、操作、控制、傳動以及動力等系統，每個系統都可以根據需要來分解更為小的子系統。其中它還具有很多鮮明的特點，也就是要求設計上對機械的工作原理、運行方式、力和量的傳動以及物理技術、各個零部件上的材料、形狀、尺寸與潤滑方法進行相應的計算、分析與構思，同時還要融入美學、仿生學、控制論、創造性工程和機械電子學等方面的知識，使設計出的產品在市場上有競爭力。

2、機械設計的優勢

2.1、優化生產方式，提高生產效率。通過運用機械設計制造及其自動化技術，我們可以更加精準的實施生產，控制機械運作，提高機械自動化程度，加速生產速率，減少人力運作，不但降低生產過程中可能存在的不當后果對人身所產生的危害，還能節約生產成本，加大產品產出。在大部分生產過程中，我們都會遇到一些人力無法切身控制和操作的情況，在這種情況下，我們便可以應用機械設計制造及其自動化技術來代替人力本身，在極限環境和不利于生命體健康的生產過程中，進行操作完成必要的生產工序。除此之外，相對于人力本身，機械操作在某些程度上，會更加準確無誤地完成預定工序，也可避免因人為操作不當而產生的相關損失。

2.2、保障生產安全，履行生產流程。相對于當代的自動化機械而言，傳統意義上的機械生產更多的依賴于人工控制和操作。當機械在生產某一環節出現問題時，傳統機械生產只能根據有經驗的工人對問題環節進行主觀判斷和改良維修等，不但過分依賴于主觀經驗，也增加了機使用過程中損耗的概率；相較于傳統的機械生產，自動化機械生產有效避免了因人為判斷失誤而產生的不必要生產損失，大大減少了生產過程中可能造成的人員傷亡和生產事故的發生，降低了機械的損耗率，延長了機械的使用年限，節約了生產成本。

2.3、簡化生產過程，促進產業改革。在生產過程中加入自動化技術，各生產工序按照程序的設計運行，而不再依賴于工人本身的控制，簡化了生產過程，從根本上降低了對操作人員技術水平的要求和人工操作的難度，也減少甚至避免了人工操作不當的事故。以電子程序對生產過程進行控制，不但對產品的生產做出了巨大貢獻，也同時促進了整個機械生產產業的改革。

3、機械設計制造及自動化的設計原則

3.1、功能的要求

由于人們的某種需求，就會去制造能滿足人們需求的產品。所以說任何一種產品它一定是能滿足人們的某一種需求的，所對應的是這種產品必須具備某一種功能。不同的產品有不同的功能就能滿足人們不同的需求。正因如此，機械自動化系統也必須具有一定的能滿足人們需求的功能。

3.2、利用先進的科學技術不斷的改革

創新科學技術的不斷發展，為機械制造業及自動化的發展提供了技術支持，也使發展機械制造業及自動化成為可能。在21世紀這個科學技術日新月異的時代，一定要利用好科學技術，使得科學技術成果為機械制造業及自動化的發展提供服務?？茖W技術促進了機械業的發展，機械業又反過來會推動科學技術的發展，它們兩是相輔相成、互相促進。

4、現代機械設計方法

4.1、現代機械設計的優化

設計的優化就是通過不同的方式進行方式的優化，這樣的優化是為了保證設計出的機械產品一方面具有外在的品質保證，另一方面是保證產品的內在的質量。優化設計一般分為兩種方式。

4.1.1、數學規劃實現的設計優化

我們說的數學規劃法，就是把數學規劃的理論作為基礎，是一種嚴格意義上的優化方法。這種算法對理論依據有很高的要求，同時對設計流程的規格也有著嚴格的標準。因為這種規劃方法在計算的過程中要進行很多的迭代，并對數學模型要求高性態。所以這樣的優化方式的適用范圍很小，適用于目標明確，容易建立數學模型或者結構不復雜的機械設計中。

4.1.2、人工智能實現的設計優化

現代機械設計是我國人民創造型勞動中的一種，機械設計的過程需要進行以下四個步驟，任務的明確，設計方案，設計技術以及設計施工，并且每個環節都要及時地對建立的模型進行仔細分析，對設計的模型進行修改與合理性評價。人工智能優化設計活動有下面兩種，一直對設計數值的計算，內容主要是大量的繪圖與計算分析；二是對設計方案進行設計以及推理，內容主要是方案的提出，方案的優化以及設計結構等方面。因為思考和推理是這種優化活動的基礎，所以這就要求設計人員要有豐富的專業知識和設計經驗。

作為機械設計重要的內容，設計方案的設計以及推理設計的結果對產品的質量起著關鍵性的作用，在這種情況下使用人工智能技術能為設計中的非數值計算工作提供保障。

4.2、現代機械設計的并行設計

我們說的機械設計的并行設計就是在對機械產品進行設計的時候，通過應用IT技術中的CAM或者CAD技術，以集成或者并成的方式對產品設計出合適的生產步驟。這種設計方法要求機械設計人員，從設計的最初階段就要對機械產品的整個生產過程，包括生產周期內的設計，測試，工藝規劃以及配置進行細致的考慮和規劃，將產品的概念設計到產品的報廢等一切可能發生的問題進行分析，最大限度地對用戶的需求進行把握。根據設計的效果，通過對并行設計進行全面的評價，對產品的設計進行改進，能有效地保證產品生產過程中的一次成功率，還能夠增強企業的自身管理以及提高資源的利用率，減少生產成本提高生產效益。

4.3、現代機械的網絡協同設計

一般來說，所謂的網絡協同設計，就是通過利用現代的網絡機制，將分布在不同地方的設計資源以及設計任務進行統一，以協同工作中的機制以及平面支撐工具為基礎對信息進行有效的管理，進而完成對機械產品的研發以及設計工作。隨著現代IT技術的不斷發展與成熟，網絡時代中的寬帶也得到了很大程度上的提高，所以利用現代化中多媒體實時數據的傳輸特性，一方面能夠對機械設計中的相關數據進行了解，另一方面還能建立起數據平臺，這個數據平臺是以web為基礎的，進而解決web中數據的修改、訪問以及傳輸工作，從而進一步實現數據的共享，進一步滿足現代機械設計過程中的技術要求。

5、現代機械設計的發展趨勢

5.1、智能化

由于廣泛使用范例推理和約束滿足的設計方法，智能CAD技術得以誕生。人們為了繼續推進CAD系統的創造力，結合人工智能和CAD技術，得到很好的效果。當前社會把有智能的專家系統用在了方案綜合和設計評價當中，同時這幾年也產生了模糊設計和模糊評定方法，主要用于機械設計的多解性?，F代機械設計普遍存在智能化和技能化優點，由于這些特性的存在，使得只有將人工智能和專家系統等技術通CAD技術有機結合，才可以讓CAD技術本身也具有智能化的特點，通過這樣的途徑提高計算機系統之間的集成率。就目前機械設計的發展方向來看，計算機是設計師們首選的工具，計算機可以將機械產品的各種情況通過建立模型的方式直觀的表現出來，接著進行智能化操作，最終可以實現提高產品設計方案的效率，因此，機械設計智能化是現在機械設計的必經之路。

5.2、綠色化

隨著社會經濟的不斷發展，人們的生活水平也在不斷提高，對生活質量也出現的更高的要求，好的生活質量首先是要有個健康的生活環境，因此，當愈來愈多的人們注意到發展程度和環境好壞有著千絲萬縷的聯系時，便產生了綠色設計的觀念。所謂綠色設計是指在進行產品設計的同時將節約有限能源和資源并有效利用能源和資源的觀念考慮進去，這樣得到的設計就可以成為是綠色設計。例如，在設計產品的過程中，首先要將產品的環境屬性考慮其中，必須讓產品設計保證符合環境的要求，并且保留產品的基本功能、質量和經濟效益。通常人們聽到的綠色產品就是產品本身有一定的特定功能，同時在使用此產品時不會威脅到人們的身體健康，更不會對人們的生活環境造成污染的產品。綠色設計的產生符合社會發展的需求，能夠讓人們在健康的環境下享受美好生活，同時讓社會走可持續發展之路。采用綠色設計既可以縮小企業投資過程中遇到的風險，同時能夠提高工作效率，促進產品在市場上的良性競爭，這正是未來技術的發展方向。

綜上所述，現代的工作設計者想要讓自己設計出的產品可以立足于市場，除了使機械系統實現預期的功能以外，還要達到機械系統的運行可靠、操作方便以及對環境的污染小等一些要求，因此加強對其的研究非常有必要。

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