现代机械设计范文

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关键字：机械设计现代设计技术

Abstract: the mechanical design is an important part of mechanical engineering, design of level directly related to the quality of the products performance, development cycles and economic benefits etc. Along with the science and technology progress and development, modern design technology is also constantly and mechanical design technologies, design the new method, the new method, the new technology constantly emerging. The engineering and technical personnel should be constantly updated design thinking, adopting the modern design technology, really improve product design level and market competitiveness.

Key word: mechanical design modern design techniques

中图分类号：TH122文献标识码： A 文章编号：

引言

机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、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、方法等进行构思、分析和计算并将这转化为具体的描述以人为制造依据的工作过程。机械设计是机械工程的重要组成部分,是决定机械性能最主要的因素。设计工作的质量水平,直接关系到机械产品的质量性能、研制周期和技术经济效益

1.现代机械设计与传统设计特点比较

现代科学技术的发展与计算机的广泛应用，使现代机械设计形成了自己的理论方法和体系，汇集了多个专业和领域的知识，成为一门交叉学科。与传统的机械设计相比，现代机械设计具有很多明显的优点。

1.1传统机械设计思维比较被动，现代机械设计具有较强的主动性。传统设计依靠灵感和经验，思维往往比较被动。而随着现代技术的迅速发展和市场竞争的日益激烈，人们必须不断的提出新的、大胆的开发目标和设想，并运用现有的最新科学技术创造出全新的产品。传统依靠经验的设计已经不能适应这一需求。现代设计在进行研究创造设计思维本身的规律时，运用灵感、方案、优化设计产生的内在逻辑，并由此产生了创造学、价值工程、设计方法学等理论。

1.2传统设计注重机械本身预定功能的实现，现代机械设计要求把对象置身于大系统中，并对系统作出设计，将预定的功能在人—机—环境之间进行合理分配。充分考虑到人的生理和心理因素，力求在人际之间做出最佳设计。此外，现代设计还考虑到机械从原料图区、加工装配、投入使用至报废回收等全部生命周期中各个阶段与环境的关系，以减少对自然环境的伤害并保证生态平衡。

1.3现代机械设计强化了传统机械设计对强度准则的要求。有限单元法和断裂力学等领域的研究成果在现代机械设计中的应用，强化了设计者强度设计的能力，现代设计的准则也因此拓宽到产品设计的更多领域。现代消费者对产品的需求从实用需求上升到物质与精神享受并重的层次，对现代机械设计提出了艺术和美学方面的要求。

1.4传统设计历时长、耗费大，现代机械设计周期短，耗费低。传统机械设计一般先根据目标和任务做出第一个方案并造出样机，然后对样机评定、考核，进行修改，形成第二套方案，如此反复，到满意为止，设计过程周期长、耗费高。现代设计根据各种给定的条件，运用优化设计的原理和方法，借助计算机求取最佳设计参数和设计方案。在现代设计中，优化意识还延伸到产品的总体方案论证，产品结构和工艺设计各个方面，并产生了遗传算法、模糊算法等许多新的理论方法。

1.5传统设计受思维进度的约束，现代机械设计利用计算机改变了这一缺陷。在传统的设计中，从概念设计、技术设计到编制工艺、计算工时成本，有许多部门用串行工作方法参与，需要一个漫长的过程，而现代的并行设计技术，使人们在作出一个方案的设计时，通过计算机网络同时获得后续过程相关信息，使设计者有可能及时修改方案，寻求一个全面、综合的优化方案。

2. 机械设计中现代设计技术的应用

2.1 MSD（机械优势设计）

机械优势设计（Mechanical Superiority Design，简称MSD）的关注焦点在于市场的需求，而不是以单纯的创新和个人的兴趣作为设计的出发点。以市场为导向的核心设计理念然让MSD（机械优势设计）具备了更好地适应市场经济环境的能力，主要表现为它能够通过分析和预测机械产品的技术方向，找准自己的市场定位，明确设计的技术方向，协调技术和市场之间的关系；同时，也能够更快的吸收相关的先进的设计技术，并将其应用到机械设计方案当中去。总体来看，MSD（机械优势设计）所采取的一切措施和策略均是为了增强机械设计产品的市场竞争能力。需要注意的是，MSD（机械优势设计）应该充分保证设计技术的成熟度和可靠度，并以此为基础让机械设计产品获得市场竞争优势。

2.2 MCD（机械创新设计）

机械创新设计（Mechanical Creative Design，简称MCD）的关注焦点在于充分发动设计人员的智慧和创新思维能力，进而设计出来新型的机械功能、机械结构或者机械产品。MCD（机械创新设计）非常强调设计人员在机械设计过程中的灵魂作用和主导作用。因此，在机械设计的过程中，设计人员要充分动用各种创新思维模式（例如，发散思维模式、头脑风暴等）。但是在机械设计中设计人员很难向艺术家构思艺术作品那样做到“天马行空”，因为机械结构选型的多解性和复杂性将创造性思维限制在一定的范围内。但是智能专家系统和各种计算机辅助设计系统在机械设计中的应用，让设计人员能够有更多的精力去运用创造性思维，把繁琐的计算和设计求解交给智能专家系统去完成。

2.3 MFD（机械模糊设计）

机械模糊设计（Mechanical Fuzzy Design，简称MFD）的关注焦点在于模糊数学知识在机械设计过程中的充分、灵活、深入地运用。复杂化是当前机械设计的重要趋势之一，复杂化的机械设计必然导致设计中各种变量关系的复杂化。但是过于复杂的机械设计方案，想要对其进行精确的描述则具有极大的困难或者需要花费极大的精力。但是如果将机械设计方案的精确描述改为“承载能力较强”或者“使用寿命较长”等类似的模糊描述，实质上出现了设计中的“模糊现象”。

2.4 MGD（机械绿色设计）

机械绿色设计（Mechanical Green Design，简称MGD）的关注焦点在于提高产品的“绿色程度”，即在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命和质量等[3]。绿色设计通常也称为生态设计、环境设计、环境意识设计等。在传统产品设计过程中，设计人员主要按照产品性能、质量和成本要求等指标进行设计，设计过程中对产品的维护性、拆卸性、回收性、淘汰废弃产品的处理及对生态环境的影响等考虑较少[4]。这样制造出来的产品，在其使用寿命结束后，由于缺乏必要的拆卸和回收性能，回收利用率低，其中的有害物质对生态环境造成了严重污染，影响生活质量和生态环境，造成资源的大量浪费。绿色设计就是针对传统设计的这种不足而提出的一种全新的设计理念，它包含产品从概念形成到生产制造、使用乃至废弃后的回收、重用及处理处置的各个阶段，即涉及产品的整个生命周期；强调在产品开发阶段按照全生命周期的观点进行系统的分析与评价，消除潜在的、对环境的负面影响。

3.结束语

在机械工程中，机械设计时非常关键和重要的部分，它直接决定了机械的真实性能水平；同时，在机械设计工作质量的高低也会对机械产品的技术水平、研发周期、经济效益以及实际性能产生重要的影响。当前，以计算机技术、网络通信技术、材料科学的发展和进步，将现代设计技术高效的融入到机械设计当中，能够推动机械设计实现智能化、集成化、网络化的发展目标。在进行机械设计的过程中，设计人员利用现代设计技术提供的新技术和新方法可以提升机械设计水平，增强研发能力。

参考文献

1.张海筹. 基于IT技术的现代机械设计方法[J]. 机械设计与制造，2005，（05）：147-148.

2.胡晓波，张焕. 现代设计技术的发展现状与趋势[J]. 机械研究与应用，2005，（04）：158-159.

3.胡玲凤. 现代设计技术在机械设计中的应用分析[J]. 农机化研究，2005，（06）：145-148.

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【关键词】 机械产品 现代设计 计算机

1 现代设计理念概述

所谓设计就是根据一定的设计目的和产品应用要求，借助一定媒体将软性思维转化为相关产品信息、产品模型的过程。因此，机械产品的设计必须具有目的性、结构性和严谨性，而现代设计是基于提高设计速度和设计水平为出发点，将智能化和自动化充分运用于产品设计与研发当中的一种设计方法。因此，机械产品现代设计理念的特点就是智能化和自动化。在上世纪80年代以前，我国在设计领域中的一些设计技术、设计方法、设计理念相比国际上相对落后，对于一些先进科学技术的应用知之甚少，而为了强调设计技术的变革，通常把我国过去常用的设计称为传统设计，而把国际上兴起的新兴设计技术称为现代设计。经济的快速发展必然要求生产效率的提高，而生产效率的提高必须要将新兴科学技术充分运用于生产领域中，因此机械产品功能的多样性、机械产品结构的复杂性、机械产品使用寿命的长期性必然会给机械设计提出时代课题。随着科学技术的高速发展，在产品设计绘图、加工制造等方面的研究已经取得了一定的成果，但计算机在产品初期设计中的应用却少之又少，因此计算机在设计中的应用是机械产品现代设计方法的必然选择。

2 机械产品现代设计方法类型

2.1 系统化设计方法

所谓系统就是整体与部分之间相互联系、密不可分的一种构成方式。同时，每个组成部分又具有独立性，每个组成部分发挥的作用也不尽相同，这些不同的作用对于整体而言又是必不可少的，正是由于不同元素之间的相互作用，才维持了整体作用的持续发挥。系统化设计方法正是对系统原理的充分体现，系统化设计方法理论源于德国学者Pahl和Beitz教授，我国多学着在设计实践中充分借鉴西方国家设计理念，同时根据我国实际情况对系统化设计理论不断进行深化，一是从产品开发过程的宏观性为出发点，根据用户需求，利用质量功能布置法，以产品开发阶段技术要求为目标，系统地将客户需求转化为实际产品功能。二是借助生命系统理论将产品视作为层次分明的生命系统，在产品设计过程中进行层次上的划分，以达到产品功能结构的系统性。设计就本质来说是产品要求和设计者自身思想的有效结合，因此不同设计者对待同一产品会有不同的角度和思路，总的来说，具有代表性的系统化设计方法主要包括设计元素法、图形建模法、“构思”―“设计”法、矩阵设计法、键合图法等等。

2.2 结构模块化设计方法

结构模块化设计方法是从规划产品的角度出发而提出的，而这种方法的设计任务又是以产品结构为基础，利用产品通用零部件来确定设计任务，同时在分解设计任务时就要充分考虑好不同零部件之间存在的作用冲突，解决好矛盾，同时还要及早预测生产能力和费用，由此来提高设计效率，从而降低产品研发成本。设计任务的功能化产品结构共分为四层：产品―功能组成―主要功能组件―功能元件。为了更好地评价专用机械设计和更有效地规避制造风险，在专用机械设计中采用功能化的产品结构将充分发挥优势作用。

2.3 基于产品特征知识的设计方法

利用计算机的语言识别功能来描述产品特征及相关专家的知识经验是基于产品特征知识设计方法的主要特点，这种方法实际上是利用知识库和推理机及已储存领域知识来实现计算机辅助产品的方案设计。产品特征是机械系统方案设计的主要依据，而设计领域相关专家的知识和经验又是对机械系统特征的规律性把握，基于产品特征知识的设计就是利用这两个方面来进行推量和决策，从而来完成机构的型、数综合。而知识的自动获取、表达、集成、协调管理和使用，又是实现这一阶段计算机辅助设计的必然前提。综观国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化获取的研究，采用的方法主要包括：编码法、知识的混合型表达法、利用基于知识的开发工具、设计目录法、基于实例的方法这五种。

2.4 智能化设计方法

根据设计方法学理论，借助三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体工具来进行产品开发设计是智能化设计方法的主要特点。数学系统理论和系统工程理论是智能化设计方法的理论支柱，在利用这两个理论时，充分利用产品设计技术和系统开发方法学研制出与产品设计初期相适应的多媒体开发系统软件是智能化设计方法的基本原理。

3 结语

机械产品的系统化设计方法、结构模块化设计方法、基于产品特征知识的设计方法、智能化设计方法是机械现代化设计的主要内容，而这四者之间又有着密切的联系。在信息化的时代背景下，科学技术飞速发展带来了机械产品功能与结构的深刻变革，但机械产品功能与结构的变革与机械设计的发展却并不同步，机械产品方案的设计手段显得力不从心，跟不上时展的需要。由于这四者之间密切的联系，要想有效的实现机械化设计的现代化，还必须对这四种方法进行综合运用。而计算机辅助功能在机械设计领域的运用也必然会带来新技术、新方法、原理的大量涌现。因此，在机械现代化设计中必须将计算机功能充分运用其中，因为计算机的运用本身就是信息化、智能化的一个重要标志，计算机在机械设计中的应用也必然会在很大程度上提高设计水水平、加快设计速度。所以机械现代化设计是机械设计的必然发展趋势。机械产品作为生产领域的重要生产工具，它的变革往往会带来整个生产领域的变革，从而带动经济的发展，而机械设计已经从传统走向了现代，这是思想变革和技术变革的有效结合，为了实现我国机械设计的现代化，必须完善创新机制，加大科研投资力度，培养机械设计人才队伍，只有通过技术创新才能够保证我国机械设计能够步入世界先进行列。

参考文献：

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IT技术在机械设计中的应用，主要表现在四个方面，即仿真与虚拟设计技术、网络协同设计、并行设计和智能设计。其中，仿真技术以计算机和专业设备为工具，设计的模型模仿实际需要而产生，是一门多学科的综合性技术。虚拟设计则设计者在虚拟环境中进行的设计，这种多维化人机交互信息环境，使实际产品应有的要求得以在虚拟的环境中实现。

网络协同设计结合独到的软件设计理念而产生，对软件模块和项目管理统筹安排，从图形的设计、校审到打印归档等都有机统一起来，使成本可以降低，可以更快地完成设计。并行设计更强调功能上和过程上的集成，是相对于传统的串行设计而言的，更强调功能上和过程上的集成，力求更好的满足客户对产品综合性能的要求。就智能设计方面来说，智能设计采用计算机模拟人类的思维活动，能够较好地支持设计过程自动化，从而成为设计人员的重要辅助工具。

2数学知识在机械设计中的应用

数学知识在机械设计中的应用要把握好三个关键点，一是有限元法；二是优化设计；三是产品可靠性设计。有限元法又称有限单元法，是一种高效能、常用的计算方法。从数学知识理论方面来说，是求解偏微分方程的一种有效的数值方法。优化设计则要求先建立符合实际的数学模型，将设计要求用抽象化的数学符号表现出来，如约束条件和函数，建立目标函数，并根据所建立的模型，寻求最优的设计方案。如机械设计对载荷和工艺方面的要求就可作为设计参数。另外，在应用现代技术进行机械设计时，对于产品可靠性的设计应建立在产品设计之初，以机械的载荷和强度等影响因素为基准，应用可靠性数学理论与方法，保证机械及其零部件满足给定的可靠性指标，可以保障机械的可靠性。

3新概念在机械设计中的应用

新概念在机械设计中的应用，主要是指绿色产品设计的概念和机械创新设计的概念。具体说来，绿色产品设计是从产品的安全生命周期出发，将生态环境观念有意识地融入到机械设计中，考虑了生命周期各个阶段对环境的影响。为减小能源消耗，机械设计在应用绿色产品设计的过程中，应考虑废弃产品如何回收、再生和利用，对产品和零部件的回收再生循环或者重新利用，才能最大限度地提高资源的循环利用率。

机械创新设计的设计过程大致可以分为三个阶段，分别是直觉思维、逻辑思维和创造过程。其中，直觉思维是意识形态领域对机械产品的直观反映，具有强烈的灵感凸显特点。至于直觉思维是否具有实用性，则需要逻辑思维来判断，通过逻辑推理思维进行分析，在反复实验中确定机械产品设计方案的可行性，而对机械产品的创造过程也就是机械创新设计的过程。

4结束语

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关键词：机械设计；机械制造；技术分析

中图分类号：F407文献标识码： A

一、现代机械产品的特点

在当前的信息时代背景下,机械产品的设计与制造正在向着智能化、自动化的方向不断发展,因而这也就决定了现代机械产品的特点。即智能化、系统化、模块化,并且能够实现基于产品特点的个性化设计。所谓智能化,是指现代的机械产品在设计中常常采用先进的计算机科技技术和网络技术,来开发具功能更完善,性能更良好的机械产品。系统化是指机械产品的设计是一个由若干设计因素组合而成的系统,具有很强的层次性,且各层之间各自独立又相互关联。模块化是现代机械设计的最大特点,即将机械产品的各个功能分别划分为不同的模块来设计和生产,并将多种模块组合在一起形成整个机械产品。另外,为了满足不同领域的机械产品需求,现代机械产品还要求在设计和制造中要根据机械的功能特点和产品特征知识进行个性化设计,从而提升机械产品的整体性能。

二、机械设计的技术分析

1、机械设计的初期计划设计分析

机械设计的初期计划设计非常类似于计算机软件设计的需求分析，即在设计之前，对机器的设计要求进行调查与分析。从分析的要求与研究中了解机器应该具有的功能。以此，作为机械设计的初期基础，并规定机器在设计与制造过程中的约束条件。

2、机械设计的设计方案分析

方案的设计是机械设计的关键部分，方案是设计中的灵魂，决定着设计的成功与失败。这一设计阶段，需要处理的问题较多。一般认为，要处理实际与理论之间的矛盾。方案的设计不仅要符合机器自身的性能以及功能要求，更要考虑到检验者对于机器的开发与认识以及创新。这一阶段的主要设计步骤可以简单认为：工作原理的定义-机器的基本结构-运动方式的设计-零部件的选取与设计-工程制图的设计-初步设计的检查。

3、机械设计的主要技术设计分析

机械设计的技术设计，这一工序中，对于技术层面的要求最为苛刻。这一阶段主要是对于设计图纸的核对与计算。总图与部件草图的对比核对分析等。此外，要对每个部分的设计都进行严格意义上的核对，不允许出现疏漏，如果出现，则应该做好校对工作。对于待生产的产品，则可以根据产品进行定型设计。

4、机械设计的技术发展趋势分析

4.1针对现代机械产品的机械设计

现代的机械产品对于机械设计提出了更高的要求，而对于机械设计而言，其技术层面也发生了转变。首先，对于产品的设计要求更加倾向于智能化。智能化的特点是利用现代化的设计手段，如CAD设计软件以及虚拟的设计技术对需要设计的产品进行模拟设计，并能够通过多媒体等对产品的性能、结构等进行模拟演示。其次是更加系统化。系统化要求是要将产品的每个部件的有机内在联系进行整合设计，并要求有一定的层次性，通过系统整体来完成设计任务。然后是模块化。模块化的设计理念较为简单，即将具有一定实现功能的模块进行组合，并实现

产品的方案设计。最后是产品的特性设计。依据产品的特性，利用计算机的技术对产品进行知识构建与逻辑推理，最终形成产品的方案设计。

4.2现代机械设计的未来发展与前景分析

第一，性能更加优良。现代的机械产品多要求性能的优良化。因此，在对机械产品设计的过程中，要尽量提高产品设计的性能优良性。其中，优良性能分为可靠性技术设计、动态设计、防腐设计、补偿设计以及控制设计技术等。

第二，更适合市场竞争的设计技术。产品的形成最终是要投放市场，在市场要有绝对的竞争力。面对当前的市场经济体制，要开发新原理以及新技术，给予产品以新技术与新功能。竞争优势的技术设计包括产品的技术创新、成本的降低、仿真设计与智能设计等等。不断的创新技术以及竞争需要，让机械设计更加向市场竞争方向发展。

第三，节能环保的绿色设计理念。对于环境的保护，环保意识在当今社会更加深入人心，因此，对于机械设计而言，也应该以绿色设计为设计理念。对于机械设计的产品要以智能化和绿色化为基础。不仅如此，还要以资源的利用为前提，即通过先进的机械设计技术实现资源利用的最大化。此外，实现资源的循环利用，则是更加先进的机械设计理念。

二、机械制造的先进技术

1、计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术

计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术是20世纪制造领域最杰出的成就之一,也是计算机在制造业中应用最成功的范例之一,它是一门多学科综合的技术,也是当今发展最快的技术之一,目前已经形成相关产业。CAD/CAM等新技术在制造业的应用,对制造业的制造模式和市场形势产生了巨大影响,促进了生产模式的转变和制造业市场形势的变化。

2、数控加工技术

为了保证产品质量、提高生产率和降低成本,要求机床不仅具有较好的通用性和灵活性,而且对加工过程中的自动化提出了更高的要求。数控加工技术就是在这种环境下发展起来的,适用于精度高,零件形状复杂的单件和中小批量生产的高效、柔性的自动化加工技术。目前,数控技术发展迅速,应用领域已从航空航天普及到汽车、机床等制造业及其他中小批量生产的机械制造行业中。

3、精密与超精密加工技术

随着航空航天、计算机、材料科学、激光和自动控制系统等高科技产业的迅猛发展,综合应用当今先进的加工技术,使机械加工精度已经提高到了0.01μm的亚纳米级,并向纳米级发展。精密加工和超精密加工技术是现代制造技术的前沿和主要发展方向之一,它已经成为国际科技竞争中能否取得成功的关键技术,尤其是精密加工技术在尖端产品和现代武器制造中有举足轻重的地位。

4、超高速切削、磨削技术

超高速加工技术是指采用超硬刀具和磨具,利用能可靠实现高速运动的高精度、高自动化和高柔性的制造设备,以提高切削速度来达到提高材料去除率、加工精度和加工质量的先进加工技术。具有切削力小、热变形小、加工精度高和降低加工成本等优越性。

5、新一代制造装备技术

5.1少无夹具制造技术

在常规制造系统中,产品生产所需大量夹具不仅耗费大量资金,更严重的是延长了产品的准备时间,形成制造过程中的“瓶颈”,这是造成柔性差、响应速度慢、生产成本高、企业竞争能力弱的主要因素之一。鉴于少无夹具制造技术所具有的重要学术意义和实用价值,国内外多个单位均在这一领域开展了研究工作。

5.2虚拟轴机床

新型并联构型制造装备虚拟轴机床实质上是机器人与机床的混合物,其在结构上完全不同于传统的数控机床,具有模块化程度高,结构简单,速度、动态响应快,造价低等优点,克服了传统的机床设备一些无法避免的固有缺陷。

6、微细制造与纳米技术

随着人们对许多工业产品的功能集成化和外观小型化的需求,使零部件的尺寸日趋微小化。这些需求导致了自20世纪70年代起出现了微细加工和纳米制造技术,他们促使了微型机器向系统化方向发展,并形成了有广阔发展前景的微机电系统(MEMS)。

结束语

综上所述，在机械制造业中，机械设计与机械制造技术之间关系密切，息息相关，共同为机械制造业的发展提供强大的动力，根据两者的性质作用来说，机械设计水平的高低影响着机械制造技术的水平，而机械设计又要以机械制造技术为基础，这样才能为提高机械产品的性能提供基础，保障机械制造的质量。机械设计与制造技术在一定程度上决定了制造业的发展前景，能够有效创造财富、促进科技进步。在当今市场发展的形式与科学技术发展水平的情况来看，我国的机械设计与机械制造技术很很广阔的发展前景，因此，在机械设计工程中，机械设计要以机械制造技术为基础，保障机械制造的质量，设计出高水平的机械产品。

参考文献

[1]汪雷.机械设计与机械制造技术分析[J].企业技术开发,2013,Z3:7-8.

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1现代机械设计

1.1主要特点

（1）传统的机械设计中，通常需要设计人员根据以往的设计经验和对机械的主观判断进行设计，这对设计人员的设计水平要求更高。当今社会，很多先进的技术广泛的运用到各个领域当中，现代机械的设计人员能更快、更好的完成机械的设计，旧时代的设计模式已经不能满足现代机械设计人员的需求。所以，在现代机械设计过程中，为了能减少工作误差，提高工作效率，设计人员应运用新的设计技术。（2）传统的设计过程中，都是依据总目标完成设计。在不同的流程上所采用的设计方案也不同，只有完成上一个流程的方案才能展开下一步的工作，导致对完成产品的效率低下，浪费了很多时间。在现代机械设计中，制定方案的同时就避免了时间的过度浪费，直接将设计数据和方案导入计算机中，然后打印出立体图形，针对数据进行修改，确立最后的设计方案，使机械设计更具科学性和准确性[1]。

1.2机械设计的原则

在制定设计方案时，就要对产品的性能进行确定，采用最好的设计方式，缩短设计时间。将使用价值最低的机械部件找出进行分析，找出和整体设计中存在的问题，尽量减少改动来解决问题，降低对时间和材料的损耗。机械设计过程中，需要不断的去联想，对相同的事物进行研究和总结，判断联想得出的结构和设计方案的结果是否有关联性，如果有关联性，那么在机械产品的设计中，加入创新思维是很重要的。

2机械设计的发展

2.1传统机械设计

在机械设计初期，经济发展缓慢，没有创新能力，过度的依附以往的经验，设计人员的水平低下和设计设备不完善，无法摆脱传统机械设计的束缚。导致我国在机械设计的发展比较迟缓，经济效益有限。通过工作人员用各种方法了解客户对产品的要求，对市场情况进行初步的了解，分析产品在投入市场时会遇到的各种问题并找出解决措施[2]。

2.2现代机械设计

现代机械设计是最能体现人的能动性和创新性的活动。随着社会的进步和工业技术的提升，对人的技术能力水平的重视程度也加大，显现出人的价值性和创造性。在现代机械设计中，技术人员作为主力军，需要通过科技成果来不断的开发创新思维和潜能，并且运用到机械设计中去，加快机械设计的工作进度，减少对材料的使用。减轻机械工程设计工作的枯燥，激发设计人员的工作热情，更易于制定完整的设计方案，研制出性能更大的产品，使产品具备安全性和可行性，降低生产成本。通过创新思维，推动机械设计朝智能化和自动化发展[3]。

3在机械设计中创新思维的体现

创新是社会发展的源泉和动力，目的在于激发人们的思维创造性和活跃性。要具备敢于创新和研究的精神才能实现对机械设计的创新，制定完整的设计方案，不断的对方案进行充实，突破传统模式的束缚，寻求新的设计理念和设计方式。

3.1外观造型在机械产品的体现

在机械产品设计过程中，不仅要考虑性能，还要注重美观。应用美学基本原理对产品的装饰、外形设计和色彩搭配进行研究并使用到产品中去，符合艺术造型的审美规律。在机械产品的外观设计上，不仅要达到功能的标准要求，还要把创新思维融入到选材过程中，考虑外形设计的实用性和可行性，利用工艺手段和材料来展现外观的材质美、色彩美、形体美和线型美，通过视觉效果的呈现给予人美的享受。发挥机械产品设计人员的创新思维和创造能力，优化机械产品的外观设计。

3.2动力能源设计在机械产品的体现

随着工业的发展，新型的能源技术、制造技术和材料加工技术日益凸显。在进行产品动力系统设计时，机械设计师对产品的动力能源选择性更强，可以采用太阳能、电能、石油和天然气，比较节能环保。设计者要发挥自主创新能力，找寻新的方式方法，对产品系统的设计方案进行改进，把新型的能源加入到机械产品中，作为动力能源来使用。除此之外，还可以根据用户的需求，设计出更节能环保的产品[4]。比如，在我国的公共交通工具中，使用更广的是电动公车，通过电能来保证汽车的安全行驶。新型的电动公车和燃油公车对比，在排放污染气体方面对环境的保护更有利。新型的电动公车在电能产生过程中仍然会排放气体，但对空气并不会造成污染，控制了气体的排放量。在经济发达的城市，使用电动公车能减少污染气体的排放，还能提高电能的使用效率，顺应了国家节能减排的措施，提升了经济效益[5]。因此，应该广泛地推广电动公车（如图1）的使用。

3.3运动方案在机械产品的体现

根据用户对产品性能的需求，设计人员开展机械产品的运动方案设计，寻找最佳方法去解决问题，为机械设计系统奠定了基础。在进行整个运动方案设计时，主要从系统的执行机构、原动机和传动机构整个框架来进行设计，是一种对运动性能要求极高的机构运动。运动方案的设计对产品的后期维护、性能、结构、成本和工艺都有影响。运动方案的设计是整个机械设计的重要部分，设计人员通过创新思维设计并调整最佳的运动方案。例如在汽车的运动方案中，大多采用了逆反和移植的创新思维。传统的设计方案中，会出现动力效率低、制造成本高、汽车空间狭窄、牵引力不足等问题。在现代机械设计能力提高的背景下，汽车厂商通过发动机前置的方式把汽车前轮的传动机构和发动机的输出轴线连接（见图2），这样可以简化汽车的驱动机构，减少对部件的使用，降低生产制造成本；提升了汽车的加速性能，减少了油量的损耗，缩短了刹车的距离；加大的汽车的车内空间，提高了汽车的舒适程度。

3.4结构设计在机械产品的体现

机械产品的结构设计包括了产品的总体结构、外形的设计以及对各个部分的合理配置。不同的用户对机械产品的功能都有不同的需求，要根据不同的结构形态去设计方案并且设计出新型的产品。目前来说，人们对机械产品的结构设计和功能的要求更高，需要设计者在有限的空间里加入更多的功能，满足人们的需求。比如在办公室里，各种扫描仪器、打印机和复印机占据了很多空间，影响了办公的环境和员工的工作效率。人们迫切的需要集齐了多种功能的工作设备。一些机械制造企业在了解到人们的需求之后，开始研究、设计功能一体化的办公设备，其能够有效的改善办公室环境。

4结语

创新推动了人类文明进步，推动了社会经济的发展。机械设计是整个机械工程体系中最重要的一部分，决定了机械产品的性能。在产品设计过程中，不论是变型设计还是继承设计都离不开创新思维的运用。在创新思维的推动下，我国的机械设计工程朝着算法化，程序化的方向发展。提高创新思维能力对机械设计工程的稳定发展有着重要的作用。

作者:丁舒园 单位:安徽东风机电科技股份有限公司

参考文献:

[1]关博文.浅议现代机械设计理念和技术展望[J].现代制造技术与装备，2016（01）.

[2]陈华金，刘宏.现代机械设计方法及研究[J].科技经济市场，2016（02）.

[3]易汉江，刘宏.现代机械设计的创新方法探究[J].科技经济市场，2016（03）.

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关键词:机械设计;机械制造;理念创新

在经济快速发展的同时，我国的工业化进程也随之不断变化，工业生产在需求方面也具有不断扩大的迅猛势头，作为工业生产基础性方式的机械工具，其存在的特殊性、基础性作用是无可取代的，对于目前机械制造行业的飞速发展，也更加体现出一个国家的技术实力和综合国力。在市场经济的快速发展的前提下，科学技术也在日新月异和大踏步的现代化建设，这些都使得工业机械在市场方面的需求不断加大，就目前的情况而言，机械制造行业的发展前途一片光明，前景向好。这就更加凸显出机械设计重要性，机械设计作为机械制造的第一个环节，有着非常重要的意义。根据使用要求，进行科学的机械设计，不但能使机械产品的性能得到非常有力的提高，同时还会使其质量得到进一步的保障。因此作为机械制造的关键性因素的机械设计，对于机械制造业的未来发展具有相当的重要意义，但是现代化的一些先进的机械设计理念相驳于传统的机械设计。文章就以上所诉问题进行阐述。

一、探究现代的机械设计

1．对于现代机械设计理念方法与传统的方式方法进行分析

过去的机械设计，在通常情况下都是在特定的任务与目标下进行方案的确定，也有的事先对于样机进行制造，以后再对于样机进行相关的考核预评价，依照评价和考核结果，对于其进行相关的改进处理，如此反反复复，不断地进行样机的测试与修复改进，最终才能实现与既定的目标相符合，直至效果良好。具体来说，往往首先需要进行相关的市场调查，通过相关的调查而后总结分析，进行相关优化方案的制定，让后在进行二次、三次修改，才能够绘制出具体图样。这种传统的机械设计存在很多弊端，由于设计理念的陈旧老套的方法和落后的基础设备条件都会对其造成一定的影响，没有实际参考，都是基于一种既定的静止化的假设来设计，这对于精确度而言，没有科学高效、准确的合理性作指导，只是凭自己的感觉、灵感，可想其精确度必定不会很高。就现代机械设计而言，他不同于传统的机械设计，又有广义和狭义上的区分，广义上的机械设计是针对于实体化的机械设计过程而言，而狭义的机械设计则是非实体的图样设计过程。现代化的工业设计具有多方面的优势特征。

2．对于现代机械设计的理念分析

现代化的机械设计理念，其设计过程是在(科学的、理性的)基本原则下展开的，通常认为其主要包括(物理关系、逻辑关系、结构关系)的确定，最终确定在总体层面上的设计。现代机械设计理念是通过数字模型对于(信息技术、计算机辅助技术、智能技术、机械工程技术)等多方面相结合的优化方法，集多种学科相结合，知识汇集形成的一种全新的设计理念，依照形象思维，并且使多种思维方式有效结合，综合分析，进行合理的逻辑思维推理，而后进行判断总结，进而进行相关决策，促使设计创意的产生，再者还要经历一个特定的精密数据分析过程，不断操作，循环往复，最后确定方案的设计。在设计过程中，一定要对设计任务进行全方位的考虑，全面的进行相关资料与数据的收集，保持清醒的目标设计，从而实现新方案和新结构设计完成，与此同时要与客户进行必要的讨论，使各专业知识的通力配合，达到科学的设计方案。一定要有严谨的工作态度，对设计图进行科学的论证分析，寻找方案中存在的不足之处，而后对其进行修改，直至完美无缺。还有就是把机械设计的整个过程贯穿于机械制造的全过程之中，这是现代化机械设计理念的一个具体体现，在机械制造的全过程中进行相应的动态调整。现代机械设计的理念承袭创新精神的前提下，科学的逻辑思维，利用先进的科学技术为基础，采用正确的方法进行设计，还要集(经济性、稳定性、精确性、智能性)于一体，充分利用国内外的相关报道理论，融入(人性化、性能高、能耗小、经济环保)等设计理念，达到机械设计理念的发展与创新。

二、现代机械设计相关技术

1．节能环保设计。节能环保是在追求效益的同时，把对于环境的影响降到最低。(1)节能。节能就是对于产品而言必须在(结构布局上、加工工艺上、使用性、材料选择)等方面达到节能目标，最大化的能源利用。(2)环保。在质量合格的前提下，考虑其是否可回收再利用，绿色无污染。(3)材料设计。必须达到相当的利用率。(4)人性化设计技术。

2．优越性能设计技术。(1)实验技术和可靠性的设计，很好的保证其性能。(2)防断裂。(3)系统动态设计，有效保证设计产品的正常运行。(4)防腐蚀设计技术。一定要对于材料进行选择，通过(防腐蚀与强度设计)的有效结合，确保设计出的相关机械产品，不被腐蚀。3．创立社会市场中具有竞争优势的设计技术。这种技术是为了达到在目前社会市场的激烈竞争的前提下，具备一定的优势特点，提高市场竞争力。(1)革新技术。一定要保持设计产品的质量与功能要求的前提下，进行不断创新，适应市场需求，并且有很好的客户满意度。(2)低成本设计。这就是说基最大的可能，有效的减小设计时间，缩小成本，但必须具备市场竞争力。(3)智能设计。

三、结语

在目前科学技术飞速发展的今天，只有将多领域的相关知识进行充分有效的相互融合，不断发展自己的综合能力，全面掌握相关知识，有效灵活的运用现代设计技术，在质量上下功夫，只有这样才有可能在现代竞争激励的市场环境下找到突破口，满足市场发展的需要，进而使现代机械设计得到很好的持续发展。

作者:顾午妙 单位:航空电子(无锡) 有限公司

参考文献::

［1］张海筹．基于IT技术的现代机械设计方法［J］．机械设计与制造，2012(05):147－148．

［2］胡晓波，张焕．现代设计技术的发展现状与趋势［J］．机械研究与应用，2011(04):158－159．

［3］胡玲凤．现代设计技术在机械设计中的应用分析［J］．农机化研究，2013(06):145－148．

篇7

【关键词】现代机械；设计；制造工艺

按照产品使用要求，机械设计的结构、形式、工作原理等，展开合理分析和科学计算，并通过机械设计方法，实现产品设计的具体运用。在传统机械设计中，主要依靠设计人员手工计算、手工绘图和检索资料，产品设计的周期较长，且无法保证设计质量。近些年来，随着科学技术迅猛发展，机械产品不断更新，传统机械设计方法无法适应新时展，因此催生了现代机械设计工艺。不断改变了传统设计方法，对设计理论、设计方法不断改进，使产品设计周期明显缩短，产品质量明显提高。笔者根据自身多年的机械设计经验，主要分析现代机械设计的制造工艺。

1.现代机械设计方法的优点分析

1.1通过现代化机械设计，可提升产品质量、工作效率

针对现代化机械设计，可实现生产、作业的现代化处理，通过机械设计的优质产品，可灵敏、精确控制作业流程，准确把握生产控制，利用机械操作系统，确保机械制造程序现代化设计，保证产品设计达到规定操作。采取现代化设计，可实现操作系统全程数据化控制，无主观因素影响，确保操作流程科学、有序运行，通过精确规定动作，提升产品质量、工作效率。

1.2通过现代化机械设计，可改善劳动条件

现代化发展的机械设计，属于技术密集型、知识密集型的集合技术，通过现代化机械设计，降低作业人员劳动负担，使作业人员摆脱繁重手工作业。随着机械现代化产品的逐渐推广应用，使机械行业生产环境得以有效改善，有利于提高行业劳动条件，实现机械制造的现代化办公，进而使机械制造劳动条件得以有效改善。

1.3通过现代化机械设计，提高机械设备可靠性、安全性

对于机械设计所包含的现代化功能，包含了问题诊断、警报处理、系统保护、系统监视等现代化、对于机械生产，若遭遇电压短路，或超负荷运载问题，利用现代化系统，可采取控制保护措施，实现系统现代运行，可降低人身事故发生率，对设备起着良好保护作用，使设备损坏率明显下降。对于机械设计、现代化发展，电子元件是其主要部件，可有效降低元件磨碎率，提高机械现代化产品可靠性、安全性，进而使设备故障率明显降低，延长机械设备的使用寿命。

2.现代化机械设计的主要工艺

2.1智能化设计方法

对于机械设计而言，实现现代化控制技术，就是为提高生产作业、机械制造的智能化。立足现代化机械设计角度，智能化是立足动力学、社会学与心理学理论角度，结合人工智能技术与计算机技术学科等，将其纳入机械设计学科。通过交叉学科建设，有效吸取机械设计智能化发展新方法与新思维。利用人工智能模拟技术，就是使机器行为与人脑推理、逻辑、决策等思维能力类似，智能化机械设计是机械制造领域的重要设计工艺。

2.2机电一体化设计方法

按照现代学科发展模式，使传统单一学科模式被打破，逐渐往学科融合方向不断发展。对于现代机械设计而言，也必须转变传统设计思维，创新机械设计思路，趋向学科融合发展。立足学科建设角度，在未来发展中，机电一体化是机械设计的重要发展方向。机电一体化，是通过机械、微电子、电子信息、传感器、电子工程等技术，相互结合而产生，从这些技术理论中，吸取机械设计所需理论、技术，在机械设计、现代化发展中，不断综合运用，使机械产品往机电一体化方向不断发展，机电一体化设计，极大推动机械制造行业的积极、健康发展。可以说，机电一体化设计，是机械设计的关键工艺。

2.3网络化设计方法

近些年来，随着互联网技术兴起和日益发展，使人民生产、生活发生巨大改变。随着互联网快速发展，加速了全球经济一体化。对于机械设计而言，其产品换代、理论更新，均离不开互联网发展。提高机械设计、现代化发展，必须紧密联系互联网，利用互联网监控技术、远程控制技术，实现实时操作、动态化控制，利用计算机安全、云计算数据、局域网等互联网技术，为机械设计、现代化发展创造良好网络运行环境。总之，随着互联网不断发展，机械设计产品和互联网联系日益紧密。

2.4模块化设计方法

针对机械设计产品研发，现代化属于系统性、复杂性的工程，所涉及产品规格、种类繁杂。现阶段，对于机械设计现代化研发，若想实现产品接口生产标准化，还存在一定难度。所以，通过模块化处理技术，目的就是为简化设计流程。系统模块化，就是复杂、庞大的设计系统进行分解，建立良好管理模块。利用标准单元模式，实现产品的快速研发，使产品生产规模日益扩大，进而分解模块，简化处理机械产品。

2.5绿色化设计方法

由工业革命开始，全球进入工业化社会，影响着人们的生产、生活，有效提升了人们物质、文化生活。然而，随着粗放型经济不断发展，人们生态环境遭到严重破坏，环境污染与资源浪费问题日益突出。因此，工业改革是社会发展的必然趋势，发展绿色工业，保护生态环境，降低资源浪费率，要求机械设计必须提倡绿色、环保，设计出环保型、节能型的现代化产品，是机械制造发展不可小视的问题。

3.结束语

综上所述，现代机械设计工艺，主要是完善、补充传统机械设计工艺，主动性较强，且设计周期较短，可明显降低设计耗费。通过现代机械设计方法，不管是产品设计、产品制造，或报废回收方面，比传统机械设计工艺明显要好。对于现代机械设计工艺，是诸多学科知识、领域的完美融合，并实际运用于产品设计中，不仅是单独个人设计，还是一个设计团队的设计，在设计设计中，运用现代机械设计方法，确保每个设计人员做到相互了解，运用模块化、网络化、智能化等设计工艺，通过设计工艺的有机融合，方可设计出完美、优质的机械产品。 [科]

【参考文献】

[1]王秀凤.现代机械设计制造工艺综述[J].科技与企业，2014，（2）：217-217.

篇8

【关键词】现代机械设计制造工艺；发展现状；特点；创新

1、我国机械工业的发展现状分析

随着改革开放步伐的加快，为了适应国内外市场和国民经济发展的需要，我国的机械工业充分借鉴国外的先进技术经验，利用国内的技术资源，有计划地对企业的技术进行了改造。历经30多年的不懈努力，我国机械工业的生产技术水平、工艺水平和产品质量都得到了显著提高，有力地推动了本土经济的发展、国内市场的繁荣、进出口贸易的发展。据有关统计显示，目前在全球所有销售或使用的工业产品中，小到玩具、服装，大到电器、飞机和轮船，都会出现中国制造的标志，这充分显示了迅猛发展的中国机械工业在世界的地位，因为如果没有高度发展的机械工业，上述各类消费产品就没有生产它们的最基本的工具。

但是，我国的机械工业也还存在一定的问题，主要表现在：一是机械工业结构不合理。在产品结构方面，生产的中低端产品大大超出市场需求，而生产的高端产品却远远不能满足市场需求；在机械工业结构分布方面，主要集中在东部和南部地区，而中西部地区则发展落后；在人力资源方面，具有丰富的一般性的制造加工人力资源，而严重缺乏创新型的高科技人才和杰出的企业家；在组织结构方面，主要表现为竞争力弱，缺少具有鲜明特色的企业；在形态结构方面，多为传统的制造加工业，而现代制造服务业严重不足。二是机械工业的自主创新能力不强。虽然在世界范围内，中国是机械工业大国，但是其高端装备仍然要依靠进口。究其原因，根本在于我国机械工业不具备较强的自主创新能力，产品升级得不到有力的支撑。再加上政府和企业往往把目光盯在眼前的经济效益上，长远发展眼光不足；强调工业生产的重要性，却不注重科学研究；先进技术依赖引进，但是不重视消化吸收。

2、现代机械设计制造的特点分析

机械设计的制造的发展是与各种学科的发展分不开的。不仅是机械专业，还要应用到哲学、心理学、思维和智能科学的研究成果，现代应用数学和化学、物理学等的研究成果，机械电子学、控制理论与技术、检测技术和自动化领域的研究成果。尤其是当代广泛应用电子计算机，以及现代信息科学的飞速发展，促进了现代设计技术的理论方法体系的形成与发展。因此，相比于传统的机械设计制造，现代机械设计制造具有以下特点。

2.1传统的机械设计制造过于注重人的感性经验和主观态度，对人员的技艺和判断能力具有较高的要求。但是，由于计算机的广泛应用，从而能够制定出更多更快速的方法。现代传统的机械设计更加注重的是新的方法和经验。

2.2传统机械设计制造比较单纯地侧重于机械自身所要求达到的能力；而现代机械设计制造，更加讲究各个要素的配合。具体说就是：机械设计制造理念与所处的环境和人的需求相适应，充分考虑到人的生物性和感官等因素，并且周密考虑机械生命循环的整个过程，充分计算好从设计、加工到使用、修理、报废等与人和环境的联系，从而促进了可持续发展的实现，平衡了生产与环境之间的关系。

2.3传统机械的设计制造更加注重力学的作用，在设计制造的过程中，强调把握力学能力，而现代设计制造发展了这类效果，具有了更宽阔的设计的领域、更广的范围、更多样的手段。

2.4在传统的机械设计制造流程方面，在总的目标下，设计方案形成很多的层次，每一遍的方案经修改后进入下一轮，因此要消耗很多的时间和能源才可能完成一个设计，而选择的所谓的最好方案，也可能因为没有直观的感受而带有主观性。现代机械设计对于重复浪费的现象有了很好的避免措施，在计算机内直接输入数字和方案，从而得出立体图，设计人员通过内部数字的调整，就可以得到最佳的设计方案。

3、现代机械设计制造的创新

机械创新制造设计主要是指，设计者充分发挥创造性思维，对现有的科学技术成果加以利用，设计制造出新颖、实用、具有创造性的机械装置。机械创新设计制造技术与机械系统、优化、可靠性、计算机辅助、有限元等设计一起，构成现代设计方法学库，邻近学科的有利的设计思想和方法，有待于进一步的开发。随着人工智能、专家系统、认识和思维科学、人脑研究的发展，人们益受重视机械的创新设计制造。原因有二：一是专家系统、人工智能、认识和思维科学、设计方法学等提供了一定的理论基础；二是研究和发展创新设计，有利于对于人类的创造思维机理进行解释，又能够推动一系列科学的发展。

创新设计制造的内容主要包括两个方面：一是在生产生活中对现有机械产品的性能（技术性、可靠性、适用性以及经济性）进行改善；二是为了满足新的生产生活的需要，设计制造出新的产品。创新设计制造的核心内容就是，对于机械产品创新发明的机理、模式和方法进行探索，程式化、定量化地看待机械产品的创新设计制造过程。

受地域广、人口等因素的影响，一直以来我国的机械工业保持着快速发展的良好态势，但这难以掩盖其发展方式过于粗放的问题。导致这一问题存在的主要原因是，对机械工业的发展政府的宏观调控不足，致使重复建设同类型的机械产业，且区域发展不平衡，核心竞争和经济效益都比较低下。因此，必须要改革机械工业发展模式， 优先考虑机械工业质量的提高，坚持以集约型增长方式取代变粗放型增长方式。

改革开放以来，为了推动国民经济的快速发展，在很多的时候，我国的机械工业走的是世界采购、国内组装的发展道路，不但本土技术严重缺乏，而且严重制约着发展的规模和产品的效益，更是制约国内机械工业发展的最大瓶颈。鉴于此，在“十二五”期间，机械工业应抓住国家政策的扶持和引导的有利契机，加强开发基础技术、工艺和产品，打破传统的发展模式，促进主机与零部件行业相互配合和推进，实现二者的同步发展。

篇9

【关键词】现代机械设计；创新；计算机辅助设计

0.前言

总所周知，机械实际上就是一个比较大型的硬件设备，设计人员在对其进行设计时，不但要了解一定的专业设计知识，还必须要求其具备极大的耐心与细心。传统机械设计只需达到上述中的几点要求。但是随着社会的不断发展、经济的不断进步，科学水平得到了极大的改进，人们对机械有了更高的要求，这就要求新时期的机械设计人员必须具备革新思想与创新思维。第三次工业革命时期，机械行业发生了极大的改变，同时机械设计的要求也随之增高。在机械设计中加入创新是一种必然的趋势，创新的设计思维能够有效的促进机械行业的快速发展。机械设计随着时代的改变而变化，当前，我国的机械设计应该走与创新的发展道路，紧随时代的脚步不断进步。

1.现代机械设计方式的基本特征

1.1和传统机械设计方式相比较

传统机械设计的过程主要包括几个方面，具体分为市场需求调查，归纳问题概念，对问题进行综述，进行分析并优化设计方案，修改评价，绘制图纸与编写文件。传统的机械设计方式存在极大的局限，例如分析时采用的是经验类比的方法，设计能力较差；产品的指标与参数不够准确，是采取试凑的方式得到的；将静态的假使作为设计的基础，该形式无法满足动态设计的需要；机械产品设计成功的概率不高，且费用投入大；产品信息反馈的时间比较长。

在对传统的机械设计方式进行发展与继承之后，得到目前的现代化的机械设计。现代的机械设计引入了系统科学，这在很大程度上提升了设计技术的水平，使其显得更加的理性。从本质上讲，现代机械设计就是一门基础性的科学，多种学科知识交叉其中，例如机械设计、控制技术以及信息技术等，利用系统工程将其进行结合，从而达到机械系统最优化的最终目标，具有较强的综合性。从系统角度来看，可以将现代机械看做是一个三维系统，主要由方法维、时间维以及逻辑维等三维构成。其中方法维指的是机械在设计过程中所运用的工作方法以及工作思维。时间维按照时间顺序，将机械设计的整个流程表现出现，具体的流程有：机械产品的规划、产品方案设计、产品技术设计以及产品加工设计等。逻辑维就是处理问题的逻辑程序，也就是分析、综合、评估以及决策。设计人员在通过现代化的设计理论、工具以及手段等，是设计出的机械功能更加强大、质量更加优质。

1.2现代机械设计方式的类别

从多角度分析，可以将现代机械设计分成四个类别，具体有：

（1）涵盖范畴方面对现代机械设计方式分类，一类是狭义设计，即完成图纸；广义设计，即完成实体化产品的整个过程。

（2）中义设计，机械设计的内容只是界定在狭义设计与广义设计间。当前使用比较广泛的方法有动态设计、最优化方式以及数值仿真等等[1]。

（3）从成熟度方面分类：一类为内容正在发展类别，例如智能设计、虚拟设计、创新设计以及并行设计等；应用正在发展类别，例如机电一体化、优化设计以及计算机辅助设计等等。

（4）从工程角度分类：具体包括现代材料设计、现代模具设计等等。

2.系统化机械设计方式

原有的机械设计方式十分关注机械产品预期功能的实现，而现代的机械设计方式已经打破这种观念，机械设计开始向智能化、信息化、系统化以及柔性化的道路前进。从系统角度来看，现代机械设计以及控制技术将机械产品的制造工艺、使用功能以及性能等都提升到一定的高度，并且将原有机械产品结构进行了改进，从而有效促进了经济的发展。因此在机械工业的发展过程中，机械产品必将朝系统化方向发展。机械设计的系统化以及控制技术是一项改进传统机械的有效手段。

随着科学技术水平的不断进步，人们对机械产品的功能要求越来越高，技术工艺越来越复杂，使用期限越来越短，人们更新换代的速度越来越快，家用电器在使用几年之后就会更换。但是家电产品设计方案的设计方法上，则无法更上时展的步伐，不能满足人们对产品的需要。当前，计算机辅助产品的绘图设计、设计计算、生产规划以及加工制造等方面，已经获得较为广泛的分析与研究，并且获得了一定的成果，但是机械产品开发的初期方案，利用计算机辅助设计则难以达到其设计的要求。

系统化机械设计方式就是产品的设计从抽象分解到具体，依层次进行，将每一层所要达成的方法与目标都加以制定，使其能从浅到深从抽象到具体相连，从而实现机械设计的系统化。系统化机械设计的基本特征有：它是把设计当作由多个设计要素所构成的系统，其中的设计要素是独立存在的，要素之间又是相连，富有一定的层次性，将全部设计要素组成之后，那么就能达成系统设计所要实现的目标[2]。

在进行系统化机械设计时，为了达到产品设计的科学性与合理性，一般会将一个机械系统分成几个子系统，其中子系统较为简单，且相互联系，这样就能设计变得更加简便。可以依据实际的需要，在对分解后的子系统进行再次分解，从而使设计与分析工作更加的简单。

3.计算机辅助机械设计方式

计算机辅助设计技术作为电子信息技术中的一个关键内容。在机械设计中加入该技术，能充分将计算机强大的功能运用到产品设计中，例如绘图功能、计算功能，从而有效提升机械产品开发的精确度以及速度，并进一步发展设计人员的能力与技能。计算机辅助设计方式将计算机的速度快、精确度高、有识别判断、绘图以及图像显示等功能与人类的创造、智慧等有机结合，进而在最大限度上降低设计人员的劳动强度，缩短设计时间，提升设计质量水平。

计算机辅助机械设计的方法有四个步骤，具体为：第一步，构建数学模型：通常情况下，机械的零部件都拥有现成的数学模型，对于没有现成模型的，首先就必须构建一个准确的模型。第二步，对程序框图进行设计：程序框图的设计一般是依据人工计算的步骤完成的。第三步，通过高级语言对程序进行编制：按照程序框图进行编制。第四步，对程序进行调试：在编制好程序之后，首先对源程序进行认真检查，之后输到计算机中，开始进行试算，然后再试算程序适用范围的转折点以及界限等，注意所计算出来的结果必须和人工结果相一致[1]。

4.结束语

和传统的机械设计方法比较，现代机械设计发展了极大的改变，它将吸取各家所长，并将其整合运用与优化。现代的机械设计方式的基础就在于设计方法学，它充分发挥计算机的优势，缩短设计的时间，且有效提升机械设计的质量，节约机械开发研究的费用，确保一次性成功完成机械设计，从而加强机械产品的市场竞争力。当前现代机械设计开始朝智能化、系统化、绿色化以及定量化方向发展。伴随系统控制技术、计算机技术以及检测技术的不断发展，现代机械设计也将随之发展变化，将来所设计出的产品功能会更加的强大。

【参考文献】

[1]商昌桥.现代机械设计的特点及设计手段的未来发展之我见[J].哈尔滨职业技术学院学报，2009（05）.

[2]胡笛川.机械优化设计[J].内蒙古科技与经济，2009（05）.

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关键词：机械设计；CAD技术 

1 CAD技术的发展 

 

CAD(Computer Aided Design)是计算机辅助设计的英文缩写，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Com-puter Aided Manufacturing，CAM）和产品数据管理技术（Product Data Management，PDM）及计算机集成制造系统（Computer Itegrated manufacturing system，CIMS）集于一体。 

产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(Intelligent CAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。 

以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。 

 

2 三维CAD技术在机械设计中的优点 

 

通过实际应用三维CAD系统软件,笔者体会到三维CAD系统软件比二维CAD在机械设计过程中具有更大的优势,具体表现在以下几点: 

2.1 零件设计更加方便 

使用三维CAD系统,可以装配环境中设计新零件,也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件,既方便又快捷,避免了单独设计零件导致装配的失败。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来,使人一目了然。 

2.2 装配零件更加直观 

在装配过程中,资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系,若装配不正确即予以显示,另外,零件还可以隐藏,在隐藏了外部零件的时候,可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示,对于有一定运动行程要求的,可检验行程是否达到要求,及时对设计进行更改,避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。 

2.3 缩短了机械设计周期 

采用三维CAD技术,机械设计时间缩短了近1/3,大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继承以往的信息,使机械设计的效率提高了3~5倍。同时,三维CAD系统具有高度变型设计能力,能够通过快速重构,得到一种全新的机械产品。 

2.4 提高机械产品的技术含量和质量 

由于机械产品与信息技术相融合,同时采用CAD CIMS组织生产,机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法,如优化、有限元受力分析、产品的虚拟设计、运动方针和优化设计等,保证了产品的设计质量。同时,大型企业数控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工,一致性很好,保证了产品的质量。 

 

3 CAD技术在机械设计中的应用 

 

3.1 零件与装配图的实体生成 

3.1.1 零件的实体建模。CAD的三维建模方法有三种,即线框模型、表面模型和实体模型。在许多具有实体建模功能的CAD软件中,都有一些基本体系。如在AutoCAD的三维实体造型模块中,系统提供了六种基本体系,即立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体。对简单的零件,可通过对其进行结构分析,将其分解成若干基本体,对基本体进行三维实体造型,之后再对其进行交、并、差等布尔运算,便可得出零件的三维实体模型。 

对于有些复杂的零件,往往难以分解成若干个基本体,使组合或分解后产生的基本体过多,导致成型困难。所以,仅有基本体系还不能完全满足机器零件三维实体造型的要求。为此,可在二维几何元素构造中先定义零件的截面轮廓,然后在三维实体造型中通过拉伸或旋转得到新的“基本体”,进而通过交、并、差等得到所需要零件的三维实体造型。 

3.1.2 实体装配图的生成。在零件实体构造完成后,利用机器运动分析过程中的资料,在运动的某一位置,按各零件所在的坐标进行“装配”,这一过程可用CAD软件的三维编辑功能实现。

3.2 模具CAD/CAM的集成制造 

随着科学技术的不断发展,制造行业的生产技术不断提高,从普通机床到数控机床和加工中心,从人工设计和制图到CAD/CAM/CAE,制造业正向数字化和计算机化方向发展。同时,模具CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术(RPM)等,几乎覆盖了整个现代制造技术。 

一个完整的CAD/CAM软件系统是由多个功能模块组成的。如三维绘图、图形编辑、曲面造型、仿真模拟、数控加工、有限元分析、动态显示等。这些模块应以工程数据库为基础,进行统一管理,而实体造型是工程数据的主要来源之一。

3.3 机械CAE软件的应用 

机械CAE系统的主要功能是:工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学/运动学仿真等。CAD技术在解决造型问题后,才能由CAE解决设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性等。 

 

4 CAD前沿技术与发展趋势