现代机械创新设计理论及方法

发表时间:2020/12/31   来源:《基层建设》2020年第25期   作者:郑士良 何见光
[导读] 摘要:机械工程在现代经济领域内的重要性毋庸置疑,而采取科学的机械工程设计方法,加大对创新理论的运用,则可以丰富机械产品的外观造型、优化机械产品结构设计、完善机械运动方案,事实上,正是因为创新理论与现代化科学技术的运用,才使得机械工程设计从传统阶段转向了现代化阶段。
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        摘要:机械工程在现代经济领域内的重要性毋庸置疑,而采取科学的机械工程设计方法,加大对创新理论的运用,则可以丰富机械产品的外观造型、优化机械产品结构设计、完善机械运动方案,事实上,正是因为创新理论与现代化科学技术的运用,才使得机械工程设计从传统阶段转向了现代化阶段。因此,如何对创新理论进行科学运用,提升设计效率,值得思考。
        关键词:机械工程设计;创新理论;重要作用;改进历程
        1 创新理论的定义
        创新理论作为现代社会发展大力提倡的一种理论模式,得到了各行各业的重视。究其本质,创新理论主要是指人们突破传统理论习惯,在常见的事物中挖掘新的思路或是创造新的事物,它能够引导人从多个角度看待问题,以全新的思路解决问题,力求办事、工作的精简性与高效性。而将创新理论与机械工程设计结合起来,可以在很大程度上改善其设计效率与质量,打造更为出色的机械工程产品。
        2 机械工程创新设计
        2.1 机械工程创新设计的目的
        步入现代社会,机械工程领域逐步向高精尖方向进步,因此在工程的设计过程中,引入创新理论可谓是势在必行。事实上,运用创新理论,其一大目的就在于提升机械工程产品的智能化与科技化水平,提升其市场竞争优势,这些创新产品可以申请相关的专利,进而给企业单位甚至是国家社会创造更多的经济收益。
        2.2 机械工程创新设计形式和特点
        与一般的设计工作不同,机械设计的特殊性在于设计工作者必须兼具出色的创造力与专业知识水平,要能够灵活运用丰富的机械知识原理与现代化创新理论,最终打造出能满足社会生产需要的科学的机械产品。当前的机械创新设计包含了两个关键理念,其一是对生产及生活系统加以完善,推动其不断优化升级,再则是对新产品、机器的研发。当前机械创新设计的核心特征在于它本身具有一定的综合性与复杂性特征,它是多个学科知识与专业技术的交叉与结合,且在整个机械创新设计过程中,其中的部分工作带有非数据性特征,必须在深厚积淀与丰富经验的基础上展开合理判断,此时才能将创新理论的优势充分发挥出来。
        3 在机械工程中运用创新理论的重要作用
        3.1 丰富了机械产品的外观造型
        当前,随着我国经济社会的快速进步,群众生活水平不断得到改善,其不仅在物质追求方面有了质的提升,在精神追求与审美方面也表现出更高的标准。基于此,群众在选择机械产品时,会直观地对其外观造型是否符合个人审美加以评估,进而形成其选择产品的一个重要考虑指标。在对机械产品加以分析选购时,群众对机械产品外观的关注,形成了一个重要的市场需求标准,并且从该方面促使机械工程设计人员对产品外观进行精心设计,在产品的外观、颜色、造型的展示等方面下功夫,探索出系统化的外观设计理念与方法,不断提高产品外型美观度,以此来求得市场大众的广泛关注与认可。
        3.2 优化了机械产品结构设计
        当前,在机械工程的设计工作中,产品结构的设计始终是占据核心地位的一个关注对象,因为特定产品的结构如何,其框架特征与元件配置如何,会在很大程度上影响其实用价值,决定了其最终能在多大程度上满足市场大众的使用需求。而在对机械工程产品结构进行设计时,不同地区、生活环境的人,会对其有着不同的使用需求,进而要对个性化设置保持足够的关注。事实上,加强创新理论的利用,可以对机械产品性能进行必要的丰富处理,使其性能能在更大范围内满足更多的受众,而个性化理论则能在受众需求细分的基础上,把握其各自的消费倾向,为其提供更贴合其心意的优质产品,进而得到受众的青睐。
        3.3 实现了机械产品新能源设计需求
        由于机械工程的生产需要耗费大量的资源,且必然会产出一定量的固体、气体与液体废弃物,因此可能对生态环境造成一定的负面影响。

而按照传统的机械工程设计与生产模式,其所用资源大多为不可再生类,因此其对生态的破坏往往难以恢复,其造成的严重后果令人咋舌。因此,在机械工程设计工作中引入创新理论,就必然要对绿色生态理念与技术进行充分的利用,要重视对新型清洁能源的利用,要对生产工序进行持续的创新,使其减少污染物排放量,创造更好的生态效益。
        4 机械工程设计的改进历程
        机械设计本身带有创新性质与要求,尤其是进入现代社会以后,市场经济高速发展,机械工程设计的核心竞争力必然被归结在其创造能力方面。当前,我国工业水平、科技研发能力都得到了一定的改善。基于此,行业内各企业单位纷纷从技术创新、专业人才培养等方面入手,对机械工程设计的方法进行全面创新,将智能化技术与网络设备引入设计工作中,改变传统的依赖人力进行信息采集、数据分析与产品设计的落后模式。
        5 创新理论在机械设计中的运用
        5.1 推理理论法
        在机械工程的设计过程中,往往会用到推理理论法,而该方法又可以细分为四种不同的形式。第一种是提问法,针对产品设计制造中的一些重难点,通过提问并分析,找到合理改进办法,从而研发出更好的产品。第二种是反面求索法,运用该方法能够对现阶段的方案进行严格的审查和否定,再从常规的对立角度考虑产品相反方向的组成进行分析,找出创新设计途径的同时也能够更好的对产品进行了解。第三种为缺点列举法,通过发现方案中存在的产品缺陷进行列举,可以找出原产品中的缺点,再根据改进方案进行全新的创新设计,以此更好的设计出改良型的新型产品。最后一种是系统分析法,根据系统设计方案进行展开分析,找出设计方案优缺点的同时,能够更好的完善整体的设计理念,通过推理形式更好地将创新理论运用在这些设计中。最终形成合理的解决方法。
        5.2 联想类比法
        不只是在机械工程的设计这一个领域,在整个设计行业,联想、设计的方法都是极为常见的。例如,相似类比法,它指的是在设计过程中,对特定机械工程产品的结构、性能及生产工艺进行深入研究,通过对目标工程具有相似性的系统、部件展开来,对其进行分解研究,进而模拟出新的产品设计方案。如:在设计中结合齿轮啮合原理,发明同步齿形传动技术,经过对人与动物进行相似类比,可以设计出与动物生存方式类同的产品结构,就如同根据螃蟹钳爪,设计出了蟹爪装载结构。与之相对的,移植法也是采取类比的原理,该方法是把别的行业领域技术移植到机械产品领域内,例如将物理学领域的激光技术借鉴到机械产品的设计中,就可以形成激光切割机的先进仪器。除此之外,还有一种仿生法,目前在机械工程设计领域模仿人类设计出的机器人,就是仿生法的应用,机器人的出现在很大程度上造福了人类社会。
        5.3 组合创新法
        组合创新法的运用又可以细分为模块组合法、形态矩阵法等等。其中,模块组合法主要是根据设备相似功能,通过基本功能单元和独立层次来将其组成标准的模块,用户在一些模块进行更换的同时并不需要重新购买机器。另外一种是形态矩阵法,可以将复杂问题做出分类,通过对影响因素的分解,更好地将所有影响因素进行匹配组合,找出其中参量的可能状态,进行标记后形成形态矩阵,以此更好的在大型机械设计中运用创新的设计方案。
        结 语:
        综上所述,加强对机械工程设计中创新理论的运用问题的探讨,意义重大。相关工作人员需要明确创新理论与机械工程创新设计的概念,主动了解机械工程创新设计的目的、形式和特点,然后在此基础上对创新理论在机械设计中的运用方法展开研究,并对智力理论法、推理理论法、联想类比法、组合创新法进行全面深入的研究与正确的实践。
        参考文献:
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        [2]郭晓萌. 现代设计技术在农业机械工程设计中的应用探究[J]. 南方农机,2018,49(7):66.
        [3]何苗. 魏书华.  融合“大图学与大工程观” 的工程图学课程教学体系研究 [J]. 高教论坛,2017(9):77-79,83.
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