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现代机械设计方法研究及其创新张钦松

发表时间：2021/5/20 来源：《基层建设》2020年第35期作者：张钦松

[导读] 摘要：时代从未停滞发展的脚步，和过去比对来看，当前时代的机械制造工艺发展速度非常快，而且总体上有了显著的发展，这主要体现在产品制造工艺层面中，在质量有了提升的前提之下，工艺也得到了显著的创新。

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        摘要：时代从未停滞发展的脚步，和过去比对来看，当前时代的机械制造工艺发展速度非常快，而且总体上有了显著的发展，这主要体现在产品制造工艺层面中，在质量有了提升的前提之下，工艺也得到了显著的创新。利用先进设计理念设计得到的产品，不论是在经济性亦或是环保方面较之于之前的产品都有了很大的改善，产品类型更多，用途更广，外在形象更加完美。文章在此前提之下，具体分析并且阐述了现代机械设计的方法有关的内容。
        关键词：机械设计；现代设计；传统设计
        一、现代机械特点
        （一）性能较高结构简单
        与传统机械不同的是，现代机械具有较高的性能，其结构也越来越简单，功能变更更加容易、方便。随着技术的发展，设计方法变得多样化，作为设计人员，可以将多种技术进行融合，最终实现现代机械的综合利用。并通过不同的角度和切入点，使现代机械具有更加科学合理的结构，顺应时代发展的需求。
        （二）成本降低效率提高
        现代机械的成本大幅度降低，因此能够获得更多的效益，节省人力、物力、财力。同时现代机械的效率也获得提高，缩短了工作时间。对于工作成果的展示更加清晰和明确，使现代机械使用人员对于工作成果可以进行较为直观的理解和感受。在产品质量上也获得提高，工作整体质量得以提升。
        （三）功能增加柔性增强
        现代机械的功能逐渐增加，并向着多元化的方向发展，涵盖面及涉及对象的领域越来越宽广。现代机械是顺应时代发展的产物，具有广阔的发展前景，其柔性逐渐增强。所谓柔性，就是功能要求发生变化时，机械产品能够进行很好的适应，因此柔性的增强无疑能够使现代机械获得更加广泛的应用。
        二、几种常见的现代机械设计方法
        （一）系统分析设计方法
        传统法旨在将设计客体分成很多单独的模块，然后由各个模板的研究组织单独研究。该方法的好处在于它的针对性非常高，不过它的缺陷在于每个项目组织之间的交流较少，导致总体成效受到影响，由此得出的结论也存在问题，缺少系统性。而现代设计法更加看重整体性，利用系统工程法展开对应的研究，结合系统生产以及运行等过程的具体状态，在确保条件不受影响的前提之下，制定最为合理的方案，以此来保证产品符合预期目的。
        （二）优化设计方法
        传统法指的是设计者在确保产品特定条件不受影响的前提之下，事先拟定方案，然后分析产品安全性能，进而对其强度以及使用时间等要素加以分析论述，最终明确尺寸。而现代法主要是在上述前提之下，把设计的后期部分，也就是产品的流通等考虑到设计范围之内。综上所述可知，现代化方法更加注重产品的综合性，因而由此设计得出的产品更加完美。建立数学模型是现代机械优化设计方法的核心内容。只有建立正确的模型，我们才能够将原本复杂的设计内容转变为明了的数学知识，此时设计者凭借自身掌握的数学内容，并且依据模型特征，就能够选择正确的优化设计措施，最终利用电脑得出数学值，然后把它转化为机械问题，这样就能够合理的帮助我们处理机械设计方面的问题。
        （三）有限元分析方法
        随着科学技术水平的发展，相关的科研计算方法也更加完善和成熟，从而为现代机械设计提供了便利。例如有限元分析法，它最早出现于连续力学领域，后来因其在数值计算分析方面的便利性，又被广泛应用于热学领域，现在又被引入了机械设计领域。有限元分析法就是将分析对象拆分为若干个具有一定形状的单位元，这些单位元之间彼此分离却又存在联系，然后再确定分析对象各个变量并通过联立方程求解，最后再将结果进行整理分析的分析方法。

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        （四）反求工程设计
        目前在机械设计领域开始运用反求工程设计方法。具体来讲，该方法指的是将已经设计得到的产品逐步拆分，分析其中的设计原理，然后依据原理设计出类似的产品，我们将这一过程称之为反求工程设计。由于它是一种逆向分析的过程，所以我们也称之为逆向工程。我们国家作为世界大国，对于机械产品的需求量非常大，市场前景非常好，不过我们国家的生产工艺相对落后，加之研发团队的能力和素养有待提升，导致总体制造水平不高。虽说许多西方国家掌握有先进的设计方法，不过它们却是对外保密的。所以，我们为了学习先进的技术，通常通过采购西方国家的高性能指标的机械设备，对其展开逆向研究，由此学为己用，研制出先进的设备，这样能够帮助我们缩短研发时间，带动了技术的进步。
        三、现代机械设计的创新方法
        （一）制造工艺的创新
        机械设备的固有特征是已经设计制造，它的功能实现原理和操作流程就进入了模式化，从现实的视角来看，机械设备的制造一般重点是在技术上的创新，并且当新技术产生并成熟后，就会进入不断循环且高频度的使用中，且在一段时期内创新就很难在获得突破性进展。为了解决这种问题，可以在机械设备的制造工艺上动脑进行技术开发和创新，通过对机械设备构造中的各组成部分的制造工艺的技术性开发和功能性提升，促进机械设备的整体性能加强，实现机械设计在运用中的创新。
        （二）自动化程度的提升
        机械设备的创新设计要求除了在基础层面提升操作者的实操便捷性，最理想的创新是以自动化的流程设计将一部分的生产工作量从人工操作中解放出来，让自动化的智能功能分担甚至替代一部分原本需要人工完成的工作内容。这种自动化程在整个机械设备系统中的应用，不但可以提升机械设备的整体工作效率，并且还能同步达到对工作精确性的要求，提升机械设备自动化和智能化的创新理念，实现了机械设计在运转流程中的创新。
        （三）先进信息平台的支持
        现代机械的设计理念源头虽然是来自工作人员的个人智慧和工作经验，但要促进这种设计理念高效准确的实现，像计算这种先进信息和网络技术的集成设备的利用必不可少，这个角度的创新主要是在创新效果的实现上起到一定的辅助作用。机械设备设计工作本身是一项非常繁琐细致化的活动，假如只是依靠人力开展设计的话，不仅仅速度受到影响，而且还无法避免人力操控导致的失误。所以，依托电脑建立起一个综合化的网络平台，不仅仅能够帮助我们吸收先进设计理念，而且还能够确保产品品质更加有保证，从总体上来讲，它是一种资源运用方面的发展。
        四、结束语
        通过上文的叙述，我们明确了传统机械设计方法和现代机械设计法的区别，现代设计法主要是在传统法的基础之上发展得来的，它是对传统法优点的传承，同时恰当的弥补了它的缺陷之处，切实提升了设计水准，缩减了设计用时，减少了设计总成本。从总体上来看，现代法更加注重将各种先进学科知识融合到一起，不论是从最初的设计亦或是到后续的生产等过程，较之于传统法都是一大创新。我们必须深入分析现代设计方法，并能够在具体的工作中合理运用，争取设计出符合人们需求的优秀产品，更好的服务于社会发展。
        参考文献：
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        [2]刘权毅.现代机械设计方法研究及其创新[J].家庭生活指南,2019(01):287.
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        [4]陈彤.现代机械设计方法研究及其创新[J].机械研究与应用,2015,28(02):195-197.
        [5]武丽.机械产品的现代设计方法及其创新[J].科技创新导报,2008(33):184-185.