机械设计技术的发展现状与趋势分析

发表时间:2020/11/2   来源:《基层建设》2020年第18期   作者:刘灿成
[导读] 摘要:从现代机械设计技术的整体发展情况来看,诸多周边技术已经被广泛地应用到这一领域之中,如电子计算机辅助设计技术、现代信息技术等。
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        摘要:从现代机械设计技术的整体发展情况来看,诸多周边技术已经被广泛地应用到这一领域之中,如电子计算机辅助设计技术、现代信息技术等。在这些周边技术被引入后,以往机械制造与加工领域长期存在的一些技术难题随之迎刃而解。文章从机械设计技术的发展现状入手,分析机械设计技术的发展趋势,以供参考。
        关键词:机械设计技术;发展现状;趋势
        1  机械设计技术的现状
        1.1 现代设计技术的运用现状
        在现代机械设计中,有限元设计、优化设计时非常重要的设计技术。其中,有限元设计,本质上就是一种数值计算方法,在现代工程设计分析中常常会运用有限元设计技术,随着计算机技术水平的不断提高,在整个机械设计领域中,有限元设计技术的运用变得更为深化和广泛。有限元设计技术的重要思想,就是协调条件求解、有限节点衔接、结构离散法。对于有限元设计技术来说,节点数量是固定的,在对有限元设计技术进行运用,进行有关机械设计时,只要将实际情况作为依据,对单元数目进行改变,便能够对机械设计的准确度进行有效调整,同时能够和机械产品的实际解进行无限接近。有限元设计技术中包含多种学科自身,如高等数学、工程数学、工程力学等,在求解非线性问题和非稳态问题、分析复杂结构动力等,可以运用有限元设计技术。而高等数学中的线性规划理论是优化设计学科的理论基础,计算机数值程序设计时主要技术支撑。根据最优化思想,现代机械设计技术变得越来越成熟和完善。在进行机械设计过程中,为能够进行合理的机械设计,应运用现代计算机技术、数学优化思维,优化分析各种机械设计方案,以能够获取最佳的设计方案,同时能够对多种复杂问题进行有效解决。在对优化设计技术进行应用过程中,必须要对一些重要内容进行全面考虑,包括机械设计方法、现代计算机技术、机械设计标准、机械设计理论、数学规划要求等,这样才能够对最优化的机械产品进行设计和制造。
        1.2 常规设计技术的运用现状
        现代设计技术发展、运用、学习的主要基础就是模型实验设计、经验设计、理论设计,它们和设计费用、技术含量、设计安全性之间的关系是非常密切的。一般来说,在对前人工作中的失误、成就、实验数据进行总结后,便能够形成理论设计。有关机械研究人员通过进一步系统化、规范化整理分析前人的设计情况后,能够形成理论性更强、可以传承的理论设计技术。例如:在设计简单受拉杆件的强度时,应从以下3点着手进行:第一,根据有关机械设计公式、机械原理,计算、分析和求解杆件的横截面积。第二,运用其他有关机械设计方法,验证和检验杆件的横截面积,进而能够对杆件横截面积计算的精准性进行最大程度保证。第三,通过对强度计算公式进行运用,计算出验证数值,进行又一次的审核和校对。对于理论设计技术,校对核查法则、恒定公式计算是其主要遵循内容,但是这和变化多段的额实际情况并不能后完全相符合。在机械设计时,要想有效控制机械的安全系数,其难度是非常高的,进而不能够设计出安全性能较高的机械产品。机械工作设计人员在工作期间不断积累出来的直接经验、从书本知识中学习到的间接经验,极为经验设计技术。特征显著的零部件设计时经验设计技术的主要对象,包括结构稳定、变化不大的箱体、机架等。随着我国社会科学技术的不断发展和进度,机械设计产品变得越来越复杂,市场对机械产品的技术含量提出越来越高的要求,在这种情况下,出现了现代机械设计,且逐渐取代经验设计技术。
        当设计尺寸偏大、结构比较复杂的重型整体机械零件时,常常会选用模型实验设计技术。通过运用模型实验设计技术,可以对大部件进行小尺寸样机的有效模拟,然后将小尺寸样机的实际情况作为主要依据,进行有效修改和调整,进而能够不断升级、优化重型整体机械的零部件,满足市场的使用要求。但是,运用模拟实验设计技术时,常常需要花费较高的经济成本和时间成本,但是当前我国的机械制造设计水平尚不够成熟和完善,并不能够完全取代模拟实验设计技术。所以,在设计特大型机械时,常常会选用模拟实验设计技术。


        2  我国机械设计技术的未来发展趋势分析
        2.1 网络化
        在信息技术以及网络技术快速发展的背景下,各项技术以及各个领域间的相互影响日益加深,在接下来的一段时间之内,我国机械设计技术将会朝着网络化方向迅猛发展。究其原因在于传统形式的自动技术从某种程度上讲与网络没有密切联系,这种情况下,就会对信息
        使用安全产生严重影响,而且还会限制自动化设计技术在实际工作效率上的不断提升,大大增加工作人员的设计难度。所以,随着网络技术以及信息技术的日趋成熟,机械设计技术的网络化趋势似乎已经成为必然,在该发展趋势下,可以尽快实现自动化技术的全方位监视控制以及远程化管理,增强机械设计的监管力度,从根本上降低机械设计制造成本。
        2.2 微型化
        对于机械设计制造的发展来说,微型化也是当下发展的重点之一,而产生这一现象的主要原因是因为纳米技术的发展。在前几年中,我国的纳米技术仅仅停留在研究的阶段,而在近几年内,纳米技术的运用已经逐渐扩展开来,其运用的范围也逐渐扩大到了机械设计制造领域。因此,在机械设计制造的发展中,纳米技术所带来的微型化趋势将会是未来几年的发展重点之一。当然,微型化同样能够给机械设计制造带来极大的进步,其主要体现在生产设备精准度与灵活度的提高以及复杂设备的精简与统一方面。而生产设备的精准与灵活以及复杂设备的精简与统一就能够使得机械设计制造的效率得到更好的提升,从而使得机械设计制造企业的市场竞争力得到更好的发展。
        2.3 智能化
        鉴于未来的机械设计需要满足人类对于机械设备多功能、高质量、高可靠性的同时还要有效减少损耗的需求,所以机械自动化依然是机械智能化发展趋势的一部分。此外,在自动化的发展过程中还要进一步实现机械运转的工作的系统性。把对于机械产品的智能化、自动化开发作为一个系统工程来进行设计。所谓系统化,就是在实现机械设计智能化的基础上,更加看重人在使用和操作机器中的操作人、机械使用环境三位一体的协调。要想实现这种人、机器、工作环境的协调一体,就需要将智能化设计向更深一步推进,对于难以在实际操作中进行试验和检验的某些机械设备,例如农业机械,受季节性和地域性差异,设计和试验周期会受到外部环境的影响,这就需要在设计中充分发挥智能化的优点,在设计过程中通过计算机建立模型等方法,对于机械产品的预测性能、设计的合理性和使用方法的最优性进行预测,并在人工模拟环境下进行效果试验。
        2.4 绿色化
        机械设计技术的绿色化实质上对技术进行优化之外,也在材料的使用上避免出现浪费和污染,来达到资源节约。部分机械设计制造上技术、原理、产品功能没有发生任何变化,知识对原材料以及机械工作处理方式进行了调整。在资源节约方针的指导下,在技术设计上首先对工程机械的原理、工作形式、选择材料上都要进行相应的了解与熟悉。通过这些环节来对工程机械设计有一定的了解,来达到优化技术与资源节约。
        结束语
        创新是时代的主题,机械生产制造企业必须注重对机械设计技术的不断研发创新,以便借此实现出产产品性能的不断进步。希望今后机械设计技术发展能够朝着创新与科技的方向更好地发展。
        参考文献:
        [1]机械制造技术中数控技术的应用分析[J]. 王守峰.  中国新通信. 2019(24)
        [2]浅析机械制造技术的发展及创新[J]. 魏珊珊.  时代农机. 2018(09)
        [3]机械制造技术的现状及发展趋势[J]. 赵旭.  南方农机. 2016(06)
        [4]机械制造技术在数控中的应用[J]. 刘永东,郑英明.  南方农机. 2020(10)
        [5]现代机械制造技术发展趋势[J]. 行志娟.  科技资讯. 2019(33)
        [6]数控技术在机械制造技术中的应用[J]. 王超.  南方农机. 2019(24)
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