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浅析机械设计在机械设计与制造中的重要性史佳宜

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：史佳宜

[导读] 摘要：在机械设计制造行业中，其中最为重要的就是机械设计，机械设计的合理性和科学性，机械设备产品的性能质量以及整个机械制造行业的发展都密切相关。

        东北农业大学工程学院黑龙江省哈尔滨市 150030
        摘要：在机械设计制造行业中，其中最为重要的就是机械设计，机械设计的合理性和科学性，机械设备产品的性能质量以及整个机械制造行业的发展都密切相关。尤其随着现阶段各行各业以及国家发展对于机械制造行业提出了更高的要求和标准，在现阶段更需要不断提高机械设计水平和设计质量。因此，文章就对机械设计的重要性进行了探讨，并分析了现阶段机械设计的准则和常用方法，以供参考。
        关键词：机械设计与制造；重要性；设计准则；发展趋势
        引言
        机械设计是发展机械工程的基础，合理科学的机械设计既能够促进机械设备性能的提升，机械制造行业的可持续发展，同时还能够为其他行业发展提供更加高效稳定的机械设备。因此在现阶段必须充分认识到机械设计的重要性和关键性，按提高机械设计质量和设计水平。
        1机械设计概念
        机械设计是根据机械原理以及机械性能要求，从而对机械设备的各个部分结构展开构思，然后再通过科学的分析计算，将性能要求和原理转化为机械制造的依据。在现阶段机械设计中，多数都是通过计算机软件来开展设计的，这样能够在计算机中获得一个初始模拟设计图，并且还能够利用计算机来对比各种不同机械设计方案的优越，找出其中的优点和劣势，从而不断对机械设计方案进行优化完善，从而设计出满足性能要求和设备要求的机械设计方案。在此过程中设计人员必须全面准确的完成对设计要求的分析认知，并反复验证设计中所涉及的原理、力学性能、能量传递等各方面内容，这样才能够确保最终机械设计图纸和方案的合理科学，达到预期设计目标。
        2机械设计在机械设计与制造中的重要性
        在机械设计与制造中，机械设计的重要性主要体现在以下几方面：（1）提高机械设计制造过程的程序性和系统性。机械设计是一个严谨、系统的过程，其在具体设计时需要考虑整个机械的性能、成本、使用、生产销售等各个方面的要求，与此同时在设计过程中还需要通过系统工程来完成对机械设备各相关部分的连接，从而将其制作成有机整体，从而实现有效确保所设计出机械设备的性能。只有机械设计系统科学才能够为后续机械生产制造奠定良好基础。（2）促进机械设计与制造行业的发展。机械设计具备非常强的创造性。每一项新的机械设备和机械技术都需要建立在新机械设计的基础之上，通过创新机械设计，促进机械制造行业水平的提高，实现智能制造的发展目标，设计制造出更多自动化、智能化机械设备，为国家的发展以及各行各业的进步做出有效贡献。（3）提升机械设计制造效率。在现阶段机械设计是可以通过各种各样先进技术来直接进行机械设计模型的模拟，比如虚拟现实技术、3D打印技术等等，这样就可以迅速完成设计到生产制造的过程，及时找出在设计中所存在的问题和不足，提高设计效率和设计质量。（4）提高机械设备的质量。在机械设计中，设计人员会以精益求精的原则通过相关技术和理论来对设计方案和设计图进行进一步的优化完善，尽可能确保各个设计细节的精准精确，从而为高质量高水准机械产品的制造奠定良好基础。
        3机械设计的原则
        在现阶段机械设计中，主要围绕以下三项原则：（1）标准化原则。标准化指的是机械设计概念、具体形态和方法的标准化。概念的标准化指的是在机械设计中所用到的各种专业符号名词、计量单位等都必须按照这些行业要求来进行标明和说明，这才能保证概念的标准化；其次，形态的标准化指的是在设计中所用的各种零部件、材料、动力源等都必须按照统一的形态尺寸性能要求来进行选择；最后，方法的标准化指的是机械设计必须满足既定的国家要求和国家标准，通过相关试验、操作以及测量等方面的标准要求。（2）安全性原则。安全性主要指的是机械设备在投入使用后的操作安全、环保性能、使用性能、稳定性能等方面的要求。

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在具体设计时，设计人员需要充分考虑到设备投入使用后的使用安全，避免因为机械设备设计方面的问题而对使用操作人员造成安全危险；其次，需要尽可能降低机械设备在运行中的污染和能耗，这样才能够符合绿色环保的发展要求；此外，还需要尽可能延长设备的使用寿命，提高使用性能和稳定性，确保所设计的机械设备在规定时间内不会存在各种设备故障，比如零部件变形等问题。（3）技术性原则。在机械设计前，都会明确设计要求，详细细致的将所要设计机械的性能、使用周期、功率效率、稳定性、动力、震动要求等都进行明确说明，设计人员在设计过程中需要充分考虑这些方面的要求和标准，确保最终所得到的设计图和设计方案能够达到预期的设计要求和设计标准。
        4机械设计方法分析
        在现阶段常用的机械设计方法有下述几种。
        4.1系统分析设计
        在以往机械设计中，通常都会将所要设计的机械分为各个不同模块，然后进行分开设计，此来提高设计效率。但是该方法在具体应用中可能存在设计、研发、制造部门沟通交流不到位的情况，这就有可能致使最终机械设计结果存在不合理或者不相匹的情况。而系统分析设计则是从设计的整体性入手，综合考虑设计、开发、制造运行等各个方面的内容，从而设计出更加高质量高水准的产品。
        4.2优化设计方法
        优化设计指的是利用数学模型和设计方法来对机械设计方案进行进一步的优化。其在具体设计时，主要围绕数学模型和计算机技术，来不断研究分析数学模型中所存在的问题和不足，然后再对其进行优化完善，最终得到一个更加完善科学的机械设计产品。但是该方法必须建立在科学合理的数学模型基础之上，作为设计人员必须综合考虑各方面要求来构建出相应的数学模型，以模型为基础来优化完善机械设计，提高设计质量。
        4.3有限元分析方法
        在现阶段有限元分析方法是最为常用的设计方法，其在具体应用中会把设计进行划分，分成有限、独立和相互连接几个部分，被分出的部分一般都是比较规则的形状。比如在应用该方法时，对于平面产品和立体产品，就可以分别分为四边形和六面体，然后设计人员就可以根据具体要求对产品中的不同变量进行进一步的分析，列出相应的变量单元函数并求解，最后就可以得到所需的参数结果，完成机械产品的设计。
        5机械设计和制造行业的发展趋势
        在现阶段国家整体发展战略为可持续绿色发展战略，因此各行各业也需要围绕绿色可持续发展的原则来进行行业发展策略的制定和行业改革。因此在现阶段以及今后机械设计制造行业中，也需要围绕绿色环保节能要求来进行机械设备产品的设计，优化设计方案，重视对先进技术工艺和环保材料的应用，降低机械设备在制造、使用方面的能耗和污染，延长机械设备的使用性能。此外，在现阶段还需要积极进行机械设计制造技术的创新，不断提高设计质量和设计水平，为工业4.0时代的到来和智能制造发展目标的实现做出有效贡献。
        结语
        总而言之，在机械设备制造领域中，机械设计是整个行业发展的基础和关键，与最终产品质量、性能以及机械设计制造企业的经济效益都密切相关。因此在现阶段机械设计制造企业需要充分认识到机械设计的重要性和关键性，围绕绿色环保的可持续发展理念，不断提高设计水平和设计质量，为各行各业的发展提供更加高效安全、节能环保的机械设备。
        参考文献：
        [1]张宝坤，王淑霞，王艳.机械设计制造及其自动化的发展方向[J].化工装备技术，2018（01）：26.
        [2]孙朝霞，赵建发，付明慧．机械设计制造及其自动化发展方向的研究[J]．工程建设与设计，2019（4）：176-177．
        [3]刘斌，刘安心.先进制造技术与先进制造模式[J].机械制造与自动化，2016（10）：54-55.