浅谈现代机械设计方法

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科技论坛 ·249·浅谈现代机械设计方法邱 斌(广西 南宁 530022)摘 要：机械设计是机械设备是否更具高效性、节能性的关键因素，只有周全的考虑到机械各个方面的结构，将以往传统的设计方式打破，不再仅仅只注重机械设备自身单纯的某-功能实现的要求，从而使得机械设计能够朝着信息化、系统化、智能化、柔性化的方向发展。本篇文章主要对现代机械设计进行了全面详细的介绍。 关键词：现代机械设计；系统化机械设计；计算机辅助机械设计随着我国科技技术的不断进步，机械系统所引入的各项新工艺、新材料、新方式也越来越多，而要让-种功能实现的方法以及载体已经非常丰富。因此，我国的机械设备在进行设计的过程中，要使得自身的产品具有更好的竞争能力，除了要让自己的机械系统能够实现预期的相应功能之外，还必须要让设计的机械系统设计产品自身能够操作方便、运行可靠、物美价廉、环保性强等特性。机械设计师自身要想真正设计出具有实效功能以及竞争力强的产品，必须完全精通电、机、液等各个方面的综合性技术，才能够设计出同时兼顾性能和价格的机械系统。

1现代机械设计的特点现代机械种类较多 ，其结构形式也有着极大的差别 ，结构的复杂性也在逐渐增大。但是从整个机械系统的功能上来看，这其存在着传动系统、动力系统、操纵系统、执行系统、控制系统等，而每-个系统又可以根据需求的不同来细化为更小的子系统。现代机械设计中有着极为鲜明的特性，也即是设计过程中要对机械工作的原理、运动方式、能量传递方式等各个方面进行计算、分析、构思，同时还必须要在进行设计的过程中运用多种科学知识，例如仿生学、控制论、美学、价值工程等等，这些看似与机械无关的科学知识，运用在机械设计中，恰恰能够使得机械在市场中获得更好的竞争力。

2计算机辅助机械设计方法计算机辅助设计(ComputerAidedDesign，简称CAD)技术是电子信息技术的-个重要组成部分。这-新兴学科能充分运用计算机高速运算和快速绘图的强大功能为工程设计及产品设计服务，彻底改变了传统的手工设计绘图方式，极大地提高了产品开发的速度和精度，使得科技人员的智慧和能力得到了延伸。它把计算机所具有的运算快、计算精度高、有记忆、逻辑判断、图形显示以及绘图等特殊功能与人们的经验、智慧和创造力结合起来，从而减轻设计人员的体力劳动，提高设计质量，缩短设计周期。CAD系统包括硬件系统和软件系统两大部分。硬件系统是计算机辅助设计技术的物质基础；软件系统是计算机辅助设计技术的核心，它决定了系统所具有的功能。硬件和软件的组合形成了CAD系统：1)软件可分为系统软件、支撑软件和应用软件 3个层次；2)系统软件对计算机资源进行自动管理和控制，它处于整个软件的核心内层，主要包括操作系统和数据通信系统等；3)支撑软件是帮助人们高效率开发应用软件的软件工具系统，亦称为软件开发工具；4)应用软件是用户利用计算机以及它所提供的各种系统软件和支撑软件，自行编制的用于解决各种实际问题的程序。计算机辅助机械设计的-般过程包括 ：1)建立数学模型：-般机械零件基本都有现成的数学模型，但对没有数学模型的则首先要建立正确的数学模型；2)设计程序框图：程序框图根据手工计算的步骤来设计；3)用高级语言编制程序：根据程序框图来编程；4)程序调试：程序编好后，先仔细检查源程序，然后将其输入计算机进行试算，再对程序适用范围的边界、转折点进行试算，要求与手算结果完全吻合。

3系统化机械设计方法现代化机械设计已经不仅将实现机械实现某-个单-的功能作为设计的要求，而是越来越多的将机械设计向柔性化、信息化、系统化、智能化等方向进行发展。从系统的观点来出发，机械系统设计过程中，必须要将以往传统的产品功能、性能、制造技术等提高到-个新的高度，利用更好的技术水平来使得产品结构发生巨大的变化，使得机械产品所具有的经济价值以及社会效益更高。因此，机械产品的控制技术以及系统化设计已经成为了我国机械行业发展过程中的必然，同时，这也是对传统机械设备进行改造的有效措施。

随着科学技术的快速发展，人们对于机械产品的功能需求越来越多，使得机械构造的复杂性不断增加，其寿命期也在逐渐缩短，机械产品更替的速度越来越快。但是机械产品实际上所产线出的功能已经无法满足现代社会的需要，尤其是机械产品的自身所具有的应用功能，已经出现了力不从心的现象。现目前，我国开始利用计算机来辅助产品的设计计算、设计绘图、生产规划、加工制造等方面的工作，并且已经进行广泛的推广以及深入的研究，获得喜人的效果。但是产品开发初期方案的计算机辅助设计，却无法充分的满足设计的预期需求。

系统化设计法，就是将需要设计的任务，先抽象、再具体，以达到层次的划分，从而规划出每-层的既定目标和所采取的方法，整个设计由抽象到具体，由浅入深的将各个层级都有机的结合在-起，从而使得整个机械设计能够系统化，让设计过程中更具规律性，能够为计算机辅助设计提供相应的便利。系统化设计法自身所主要具有的特性是：必须要将机械设计看做是由多个设计要素相组合而成的-个系统设计，并且没-个设计自身还必须要具有相应的独立性，各个要素之间必须保持着有机的联系。

在系统化机械设计过程中，为使设计工作更为科学合理，常把- 个机械系统分解为若干个相联系的比较简单的子系统，可使设计和分析比较简便。根据需要和可能，各子系统还可再分解为更小的子系统，依次分解，直至能进行适宜的设计和分析。系统分解时就注意以下几点：1)分解数和层次应适宜。分解数太少，子系统仍很复杂，不便于模型化和优化工作，分解数和层次太多又会给总体系统的综合造成困难；2)避免过于复杂的分界面。应旧能选择在要素间结合枝数(联系数)较少和作用较弱的地方；3)保持能量流、物料流和信息流的合理流动途径。通常机械系统工作时都存在着能量、物料和信息 3种转换，它们从系统输入到系统输出的过程中，按-定的方向和途径流动，既不可中断，也不可紊流，即使分解成各个子系统，它们的流动途径仍应明确和畅通；4)了解分系统分解与功能分解的关系与不同。系统分解时，每个系统仍是-个系统，它把具有比较密切结合关系的要素结合在-起，其结构组成虽稍微简单，但其功能往往还有多项。而功能分解时，是按功能体系进行逐级分解，直至不能再分解的单元功能。

4结论总而言之，在现代机械设计领域，不仅越来越多的智能化的设计软件被应用在了机械设计中，还有更多的媒体、超媒体工具、虚拟现实技术等也在机械设计过程中展现出了优势。现目前，我国的机械设计正在朝着智能化设计、异地协同设计、计算机辅助等制造方向发展，但当前这些技术还处在起步的阶段，技术并不完全成熟，还需要不断的深入研究，扩展领域知识，让机械设计能够得到更大的提升。