传统机械设计方法篇1
中图分类号：tp39文献标识码：a文章编号：1672-3791（2010)04(a)-0000-00
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、方法等进行构思、分析和计算并将这些转化为具体的描述以人为制造依据的工作过程。传统的机械设计也称常规设计，是一种以强度和低压控制为中心的安全系数设计、经验设计、类比设计和机电分离设计。随着现代科学技术的发展，现代机械产品设计更加强调创造性，在注重整体功能的基础上以现代化的设计方法和计算机技术作为工具，提高了设计的质量、效率和精度，满足了产品对经济性、适应性和可靠性统一的要求。与传统设计相比，现代机械设计在功能、结构和产品的设计要求方面都有明显的优势。
一、现代设计方法和传统设计方法比较
1、传统的设计方法。传统设计方法以直觉设计、经验设计、静态设计为基础，所使用的设计方法有理论设计和经验设计两种。（1)根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计称为理论设计。实际情况往往复杂多变，理论设计对问题的考虑不够全面，若安全系数选择过大，则产品可能超大。若安全系数过小，又很难保证产品的安全性。（2)经验设计指根据某类零件已有的设计方法与经验关系式，或者按照设计者个人的工作经验用类比方法进行的设计。随着设计产品的技术含量不断提高，技术系统变得越来越复杂，产品更新的速度也在逐渐加快，经验类比的设计方法已远远不能满足市场的需求。
2、现代机械设计方法。现代设计方法是以思维科学、设计理论系统工程为基础，以计算机作为工具的各种技术和程序的总和。与传统设计方法比较，传统设计是静态系统、以经验作为方法，纯手工手段的；现代设计是动态系统，以科学为方法，用计算机手段。在设计方法上，与传统机械设计相比现代设计在机械零件的设计上更可靠、更优化。
现代设计将传统设计方法中涉及到的设计变量如材料强度、尺寸、应力等，当成服从某种分布的随机变量，并根据产品的可靠性指标要求，用概率统计的方法得出零部件和元器件的主要结构参数和尺寸。根据概率论的观点，安全系数必须和对应的可靠性联系起来才有意义。如：按传统设计法，安全系数大于1的零件是不应该失效的，而实际应用中，安全系数很大的零件也有可能发生失效。按传统的设计方法，对绝大多数零件(如齿数、轮齿宽、螺旋角等)的设计结果虽然在刚度、强度两方面满足了设计要求，往往因为经验性和盲目性，很难达到最优化结果。现代优化设计跳出了传统的设计思维，在符合一系列条件的前提下，求出满足最优效果的设计参数解。
此外，传统设计往往需要人工资料检索、手工计算和绘图，需要耗费较多的时间和人力，设计质量受到影响。计算机辅助集合人的经验和智慧，将计算机的高速运算功能和人的创造力结合起来，加速了设计进程。
二、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、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。
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。
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。
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。
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。
三、小结
现代机械与传统设计相比，在功能、结构和产品的设计要求方面都有明显的优势，改变并完善了传统机械设计的缺陷。它将许多学科和领域融合，并将这些技术在现实机械中实现了完美的结合。但现代机械设计不仅仅个人行为，在设计群体中，所有成员都应掌握现代机械设计的有关知识，做到相互了解和配合，并建立全局观念，才能实现现代机械的完美设计。
参考文献：
[1]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(6):92-96.
传统机械设计方法篇2
关键词传统设计；现代设计方法；机械设计；创新理念
中图分类号tH122文献标识码a文章编号1674-6708（2013）89-0103-02
0引言
在很长的一段时间，大多数学生对机械专业认识不够。至少在本科阶段，所知道的只是简单认为机械是一个容易找到工作的专业，太枯燥，没有什么发展前景。尤其是对于机械设计，多数学生认为就是坐在电脑前绘制工程图，用一些基本满足使用条件的零件进行堆积装配。这些错误的认为对多数的学生造成了影响，对机械设计不感兴趣，更对这个专业没有信心。随着计算机技术的发展，现在的机械行业得到了飞速发展，先进的制造技术代替了原有的设计方式，制造设备也有较大改变。
原有的设计多数只是满足使用性这一重要目的，而现代设计的产品在满足使用的前提下，更趋于精密、微小、可靠、美观、机电一体化等。要实现这样的目标，传统制造设备是很难做到的，必须借助先进的制造设备和先进的设计方法才能实现此目的。现阶段对机械设计提出了更高的要求，这也需要我们对高等院校的机械专业课程进行变革。要借助于现代设计方法树立全新机械设计的新思路，新理念，把新思维的设计理念注入当代学生的头脑中，这对我们新技术的革新设计有较大的推动作用。
1传统设计与现代设计对比分析
机械设计是一门很古老的学科。它是设计者根据产品使用的要求对机械的结构、工作方式、控制要求、维护保养等进行思考、分析和设计的过程，最后经过机械制造进行生产。因此机械设计对一个机械产品的诞生起到了至关重要的基础作用，设计的优良直接影响产品最终的质量。
传统的机械设计多数依靠设计者的经验和直觉，经验在传统设计上占的比重较大。因此一个具有几十年设计经验的产品设计者依靠经验也可以设计出很好的产品，但是对于直觉，因人而异。这也可以理解为传统机械设计的部分创新，直觉让每个人设计出的东西略有不同，但传统设计的本质还是经验基础，一成不变。因此传统机械设计，对设计的问题考虑不够全面，只是满足了最基本的使用要求，很少考虑到设计的成本减少和结构的性能可靠，更不会考虑设计的艺术美观。但是传统机械设计周期较短，使用要求基本可以大大满足。对于产品的安全性，一般考虑较为充裕，因此传统机械较为笨重，难以实现精密微小特点。传统机械设计如图1所示。
现代设计方法多数利用计算机技术，在满足使用条件的基础上，在其他方面有较多的考虑，尤其是现在的产品倾向于机电一体化，美观设计等。比如分析设计产品的寿命周期、实现产品的微小精密、考虑合适的安全系数、分析产品特殊部位的负载影响以便进行优化设计等。这些不是设计者的经验和盲目考虑可以解决的，而是利用强大的理论知识和分析软件计算出来的，因此这样的设计更具有科学性和说服力，设计流程如图2所示。
2现代设计方法创新研究
现代设计方法的运用离不开强大的计算机技术。三维造型软件越来越多，较为常用的是Solidworks，pro/e，UG，CaD等，这样设计的模型，我们可以直观的看出设计的优劣，并且整体的模型装配可以在三维软件中模拟完成，能及时修改因为设计考虑不周引起的装配干涉等因素，这也为后续的分析提供基础。现如今，计算机进行数值分析的运用在机械设计方面发挥了重要作用。matLaB在现代设计方法中得到了较大的运用，尤其是在优化设计中。通过遗传算法，最优求解等求得最合适的参数，运算过程快而且可靠。现在的计算机辅助工程（Cae）在机械设计中的运用较广，比如anSYS的机械结构分析，对设计的机械进行模拟仿真可以得出局部的容易受损的部位，在尺寸设计的时候进行额外的考虑。有对动力学进行分析的adams仿真，分析整体机构的动力学分析。同样还有一些反求设计，柔性设计等先进的设计方法。对产品的可靠性设计利用了概率论的知识，这是两学科的交叉运用。
这些学科的理论知识为现代设计注入了新的活力，创新研究变得有理有据，对机械设计的全面发展有较大的推动作用。
3机械设计新理念
机械设计讲究的是创新，没有创新的东西只能被淘汰。这对我们新一届机械专业的学生是一大考验，不能再简单的认为机械设计就是绘制工程图，不是绘制三维图，也不是简单的考虑使用要求，更不是各种零件的简单组合和装配。因此对现在的机械设计新理念应该植入我们每个设计者的头脑中。
改变传统的设计方式，进行现代设计方法的全新教育模式对提高机械设计成效有较大的帮助。运用现代设计方法进行机械设计是对每个设计者的较高要求，在进行简单的三维造型之后，要根据机械产品的使用条件进行仿真模拟，判断产品的失效位置和可能发生的故障等。对提倡的节能制造，绿色制造更应该过多考虑，如今的产品设计成本较高，在满足使用条件的前提下进行材料使用的减少也是机械设计中的重要目标。
4结论
根据现代设计方法的设计要求，很多课程比如数值分析，计算机仿真，软件工程等多学科对机械设计都有较大的帮助，因此有必要加大设计者的各科知识的学习，对专业课程设计、前沿技术进行专门培训，树立设计者现代机械设计的新理念。对现代的设计理论和最新设计成果进行展示，激发设计者更加的创新能力。只有这样，我们的机械专业人才才能设计出有创新的机械产品。
参考文献
[1]李才运.现代设计和传统机械设计的比较[J].工业技术，2012，10：97.
传统机械设计方法篇3
随着社会经济的快速发展，以计算机技术为代表的现代科学技术水平的发展也进入了飞速发展的新时期。在这种情况下，现代机械设计理论与方法也受到了极大的影响。科学技术的发展拓展了现代机械设计理论与方法的涵盖范围。使更多的技术理论与方法得到了有机地结合，同时，还提升了现代机械设计理论与方法的自动化与精确化程度。进入新的历史时期，现代机械的设计理论与方法要适应国际化机械产品市场竞争的需要，不断地从机械产品的质量、功能以及结构等方面进行改进。因此，机械产品在国际市场中竞争的实质就是机械产品设计水平之间的较量，所以关于现代机械设计理论与方法的研究是具有重要意义的。
2现代机械设计理论与方法的发展进程
从机械设计理论与方法的总体发展进程来看，可以分为两个阶段，第一个阶段是从十七世纪开始的以机械设计的直观感觉和经验作为设计基础的传统设计阶段，在这个阶段，机械设计过多运用了现有的设计手册与相关公式。传统设计阶段具有明显的特点，运用原有的设计手册和相关公式的设计方法使得整体的机械设计过程显得极其死板，缺乏创新性，并且设计成本也相对较高，机械制造的周期也较长，使得机械设计理论与方法很难满足市场需求，理论与实践没能有机结合，严重制约和影响了机械设计理论与方法，以及机械制造业的进一步发展。第二个阶段是从二十世纪中后期到现在，这个阶段被称为现代设计阶段。在现代设计阶段，人们更多地发现按照原有的设计理念已经无法与现代社会经济的发展水平保持同步，必须打破传统的设计观念，推陈出新，才能够逐渐满足机械制造业的发展需求。因此，在机械设计理论与方法的研究方面进行了大胆创新与改革。
3现代机械设计理论与方法的种类与特点
3.1现代机械设计理论与方法的种类
我国在现代机械设计理论与方法的研究方面自成一派，我国在机械设计学领域，更多地强调了实用性的要求，理论与实践要相互结合，从实践中不断地总结理论中存在的不足，并加以弥补，使得我国在机械设计理论方面的研究更加的系统化。现代机械设计理论与方法的系统化过程，使其逐渐形成了不同的类型。第一，是以智能化著称的设计理论与方法。这个类型的机械设计更多地运用了现代计算机软件技术，使设计理论与方法在三维图形以及媒体工具上得以进行展现，突出了设计学理论在机械设计过程中的重要作用。第二，是以系统化著称的设计理论与方法。这个类型的机械设计将机械整体分解成为了不同的设计阶段，通过对不同阶段或部分的设计研究，从而使各个部分能够实现最终的有机结合。这个类型的机械设计坚持的是矛盾统一的原则，既强调各个部分的独立性，又重视各个部分的内在联系。在这个类型的机械设计理论中，具有代表性的设计方法有图形建模法、元素法以及构思设计法等。第三，是以产品的特征知识作为基础的设计理论与方法。这种类型的设计理论与方法是建立在对机械产品具有较高的认知程度的基础之上的，通过对机械产品整体构成及相关原理知识的了解，建立相应的推理机制和知识体系，为以后的相关机械产品的制造提供借鉴和参考。第四，是以机械产品的功能作为主要设计理念的设计理论与方法，这种类型的设计理论与方法以模块化结构设计为主要设计手段[1]。现代机械设计理论与方法的各个种类之间有着必然的联系，每个种类并不是孤立的，相互之间保持着一定的渗透性和共享性。
3.2现代机械设计理论与方法的特点
在机械设计的传统设计阶段，由于设计理论与方法单一，机械设计者只能根据机械设计的要求，以原有的机械设计经验作为理论基础，结合相关的数学公式和力学公式，运用类比、模拟等方式展开机械设计。传统机械设计阶段受当时设计条件的影响较大，不具备深入研究的物质与实践基础，导致传统设计阶段的机械产品整体技术含量较低，新产品的研发过程相对缓慢，使得传统设计阶段的机械产品容易出现同一问题。发展到现代机械设计阶段，机械设计理论与方法获得了与其他学科相互融合的机会，在多学科的共同影响之下，现代机械设计理论与方法得到了进一步的发展，表现出以下的特点。第一，创新性。对于一个国家而言，创新是其生存和发展的根基，也是一个民族壮大和发展的灵魂。现代机械设计理论与方法是在不断地对原有设计理论与方法的实践和改进过程中发展的，在继承了传统机械设计理论与方法的先进性的同时，对其相对薄弱的方面进行了批判与改造，使得现代机械设计理论与方法能够更好地适应和满足现代机械产品市场的客观需求。现代机械设计理论与方法给予了机械产品设计者充分的发挥空间，设计者可以在既定的设计思维允许的范围内，对机械产品结构和功能进行大胆地创新，在保证产品质量的同时，不断降低产品开发和生产生本[2]。第二，系统性。在现代机械设计理论与方法的类型中，有一种是将机械产品看做是多个独立结构的产品的组合。这种类型的设计理论与方法被称为系统设计法。现代机械设计理论与方法的系统性就是在系统设计法的运用中体现出来的。由于机械产品的设计与开发要满足日益增长的市场需求，因此，从整体上把握机械产品的结构、功能及质量是极其困难的，将机械产品的设计过程细化是一个必然的发展趋势。机械产品设计的系统化就是为了更好地解决产品各个部分的细节问题，使机械产品设计更具针对性，着重把握设计过程中的关键环节。第三，前瞻性。现代机械产品设计理论与方法的前瞻性主要体现在机械产品的设计阶段。机械产品最终要用于实际的生产过程当中，因此，在产品设计时，就要考虑到机械产品在实际的运作环境中可能对环境造成的影响，以及机械产品在运行过程中可能出现的故障等。这些因素都直接影响着机械产品在实际的运行过程中的效率，而机械产品设计理论与方法具有的前瞻性就使得机械产品从最初的设计就开始对运行中的问题展开了研究和技术改进，这些能够有力地推动机械产品设计理论与方法的发展。第四，融合性。从现代机械设计理论与方法的发展进程来看，其发展历史相对较短，属于新兴学科。但现代机械设计理论与方法中所包含的一些内容却并非与其同时代出现，其中也包括了传统机械设计理论与方法的部分内容。而现代机械设计理论与方法在技术层面更多地运用到了现代计算机理论与技术，相关力学理论与技术，以及工业造型设计理论与技术等。这些都说明了现代机械设计理论与方法是一门具有高度融合性的学科理论。
4现代机械设计理论与方法的不足之处
4.1基础性理论研究相对欠缺
从现代机械设计理论与方法的本质来看，其并不具有较高的理论性，而这一点也是现代机械设计理论与方法在发展过程中存在的难点。出现这一问题的主要原因，是我国在现代机械设计理论层面缺乏对基础性理论的研究。基础性理论可以分为通用型和专用型，而我国的研究多半停留在通用型的机械设计基础性理论，对于具有专业性质的机械设计基础性理论的研究过于分散，不利于我国现代机械设计理论与方法的整体发展[3]。
4.2具有现代设计理念的机械设计创新不足
创新是时展的根本动力，现代机械设计理论与方法也是如此。我国对于现代机械设计理论与方法的研究更多地是向国外先进理念的借鉴和学习，而缺乏自己独立的产品设计。使得我国的机械产品从外观和功能上都与其他国家的同类型产品十分接近，而机械产品的研发要与我国社会经济发展水平和相对的市场需求相适应，照搬照抄只能是越来越脱离实际。
4.3现代机械设计理论的各个环节联系不够紧密
由于现代机械设计理论与方法具有系统性特征，因此，在系统性的作用之下，机械产品被分解为多个部分，通过对不同部分的设计的整合，才能够获得完成的机械产品设计。然而，在实际的产品设计过程中，各个部分的设计工作很难达到统一，相互之间的联系也不够紧密。通常情况下，各个部分的设计都是相互独立的，使得最终难以保证将各个部分进行有效对接，极大地降低了机械产品的整体设计效率。
5现代机械设计理论与方法的发展趋势
5.1环保型设计
所谓环保型设计，就是在可持续发展战略的指导下，充分利用能源和资源，使得机械产品从整体上符合低耗减排的要求。这就要求在机械设计过程中将环境保护作为产品开发的前提和基础，同时还要确保产品的质量和功能不会因此而受到影响。环保型设计理念的引入，将极大地提升机械产品的运行效率，降低对环境的污染。环保型设计理念不仅是现代机械设计理论与方法的必然发展方向，也是所有行业设计理论的共同发展趋势。
5.2智能型设计
智能型设计就是要在机械产品中，设计安装能够为操作者提品运行过程中基本参数以及各个组成部分的运行情况的智能装置。这就要求在机械产品设计过程中要运用现代人工智能与计算机辅助技术，使人们能够及时地获得关于机械产品运行中的所有参数及各个构成要件的基本情况，这样就便于设计者按照产品运行中的缺陷对产品设计进行改进，不断提升机械产品的技术含量。
6结论
传统机械设计方法篇4
【关键词】机械设计；制造工艺；方法；特点
0.引言
作为一项举足轻重的行业，机械设计制造业在我国的各项社会事业中的地位不容忽视。随着现代科学技术的不断发展，机械设计制造也应该被提升到新的高度进行探究，以更好地对该行业的发展产生推动作用，更好地服务于经济建设。
1.机械设计制造
人类从原始社会发展到现在，从使用简单的天然工具，到手工制造简单的工具，再发展到用机械制造工具，使用机床制造技术，在此期间，人类不断努力的创新并发展适应时代需求的制造技术，其中，机械制造技术的不断研究，不断发展，使机械制造技术在科学运用中获得了很好的成果，比如制造的产品在质量上有保障，在经济效益上有提高，在竞争力上拔得头等。现阶段的机械制造技术在传统的制造基础上逐步发展，才能够一步一步成为先进的机械制造技术的，这种先进技术的发展，利用传统技术的有利分子，不断与各种各样的高新技术相结合，把机械制造的技术领域不断提高到更高的高度，使制造业的经济效益与社会效益不断增加得到有力的保障。
在科技迅猛发展的当今社会中，机械制造这一行业在我国国民经济发展中取得了越来越好的成绩，不管是什么部门的技术装备来源都离不开机械制造，机械制造是制造产业中非常重要的组成部分，在我国的不断完善的工业体系中有着非常重要的意义，因此，未来机械设计和制造技术的发展需要进一步的明确出来，为此我们需要进一步系统的提出机械设计和制造技术的发展方向。
2.机械产品的现代设计方法
2.1智能化
智能化设计方法的主要特点是：根据设计方法学理论，借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体等工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构。
2.2系统化
系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素既具有独立性又存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。
2.3模块化
模块化设计方法的主要特点是：视具有某种功能的实现为一个结构模块，通过结构模块的组合，实现产品的方案设计。
2.4基于产品特征知识
基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机实现产品的方案设计。
3.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。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。
（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）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。
（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。
（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。
4.机械设计制造工艺的发展方向
4.1网络化发展趋势
随着科学技术的不断发展，网络遍布全球，给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们日常生活带来了巨大的变革。我们在进行机械制造的时候要根据实际的网络为主要媒介，通过产品在制造上、材料选购以及市场的开发上我们可以通过网络在异地正常进行，网络技术的不断发展可以使得我们在强化管理学习的时候，通过技术信息的交流，使得我们在机械的制造技术上的发展向着网络化、便捷化的方向发展。因此，机械自动化产品无疑朝着网络化方向发展。
4.2智能化发展
智能化是21世纪机械自动化技术发展的一个重要发展方向。智能化是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心里学、生理学和混饨动力学等新思想、新方法、模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，使机械自动化产品具有低级智能或人的部分智能，取代或是协助人类工作的工作。
4.3微型化
国外将其称为微电子机械系统，或微机械自动化系统，泛指几何尺寸不超过1cm3的机械自动化产品，并向微米、纳米级发展。微机械自动化产品体积小、耗能少、运动灵活，但是其功能无一不全，生产技术反而会更加精确；同时也减少了企业工厂用地，节约了企业土地资源，原本放一台机械设备的场地可放两台甚至更多，在生物医疗、军事、信息、等方面具有不可比拟的优势。微机械自动化发展的瓶颈在于微机械技术，微机械自动化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
5.结束语
通过对现代机械制造工艺的相关研究，我们可以发现，传统的机械设计制造要更多地融入现代化设计因素。同时，有关人员还应在探讨现代机械设计制造的相关特点、设计方法的基础上，把握好现代机械设计制造工艺的未来发展方向。[科]
【参考文献】
[1]王炳发，刘越.基于机械制造工艺的合理化机械设计[J].价值工程，2013（27）：88-89.
[2]张仕娥，缪芸芸.基于卓越计划的机械设计制造及其自动化专业实施探讨[J].人才培养，2013（10）：102-103.
[3]陈宗涛，熊巍.浅谈工业设计及机械设计制造技术的应用[J].社科学论，2013（21）：51-53.
传统机械设计方法篇5
【关键词】机械零部件设计；传统零部件设计；创新设计
1.传统机械零部件设计的自身局限性
传统机械零部件的设计在运用中出现的诸多问题，这些问题的出现，都是机械零部件传统的设计局限性所产生的。传统设计在长期运用中得到不断的完善和提高，目前在大多数情况下仍然是有效的设计方法，但是它有很多局限：在方案设计时凭借设计者有限的直接经验或间接经验，通过计算、类比分析等，以收敛思维方式，过早地确定方案。这种方案设计既不充分又不系统，不强调创新，因此很难得到最优方案；在机械零部件设计中，仅对重要的零部件根据简化的力学模型或经验公式进行静态的或近似的设计计算，其他零部件只作类比设计，与实际工况有时相差较远，难免造成失误；传统设计偏重于考虑产品自身的功能的实现，忽略人―机―环境之间关系的重要性；传统设计采用手工计算、绘图，设计的准确性差、工作周期长、效率低。
2.机械零部件创新设计的思维方式
机械零部件设计的本质是创造和革新。现代机械机械零部件设计强调创新设计，要求在设计中更充分地发挥设计者的创造力，利用最新科技成果，在现代设计理论和方法的指导下，设计出更具有生命力的产品。
2.1运用创造思维
设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现，它包括观察能力、记忆能力、想象能力、思维能力、表达能力、自控能力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。其中想象能力和思维能力是创造力的核心，它是将观察、记忆所得信息有控制地进行加工变换，创造表达出新成果的整个创造活动的中心。创造力的开发可以从培养创新意识、提高创新能力和素质、加强创新实践等方面着手。设计者不是把设计工作当成例行公事，而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动，掌握必要创新方法，加强学习和锻炼，自觉开发创造力，成为一个符合现代设计需要的创新人才。
2.2运用发散思维
发散思维又称辐射思维或求异思维等。它是以欲解决的问题为中心，思维者打破常规，从不同方向，多角度、多层次地考虑问题，求出多种答案的思维方式。例如，若提出“将两零部件联结在一起”的问题，常规的办法有螺纹联结、焊接、胶接、铆接等，但运用发散思维思考，可以得到利用电磁力、摩擦力、压差或真空、绑缚、冷冻等方法。发散思维是创造性思维的主要形式之一，在技术创新和方案设计中具有重要的意义。
2.3运用创新思维
创造力的核心是创新思维。创新思维是一种最高层次的思维活动，它是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下，将各种信息重新综合集成，产生新的结果的思维活动过程就是创新思维。机械机械零部件设计的过程是创新的过程。设计者应打破常规思维的惯例，追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等，在求异和突破中体现创新。
3.设计机械零部件的过程
3.1机械零部件设计的主要内容
机械零部件设计是机械设计的重要组成部分，机械运动方案中的机构和构件只有通过零部件设计才能得到用于加工的零部件工作图和部件装配图，同时它也是机械总体设计的基础。机械零部件设计的主要内容包括：根据运动方案设计和总体设计的要求，明确零部件的工作要求、性能、参数等，选择零部件的结构构形、材料、精度等，进行失效分析和工作能力计算，画出零部件图和部件装配图。机械产品整机应满足的要求是由零部件设计所决定的，机械零部件设计应满足的要求为：在工作能力上要求具体有强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性及精度等；在工艺性上要求加工、装配具有良好的工艺性及维修方便；在经济性上的要求主要指生产成本要低。
3.2准确把握机械零部件的失效形式
机械零部件由于各种原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有断裂、表面压碎、表面点蚀、塑性变形、过度弹性变形、共振、过热及过度磨损等。为了保证零部件能正常工作，在设计零部件时应首先进行零部件的失效分析，预估失效的可能性，采取相应措施，其中包括理论计算，计算所依据的条件称为计算准则，常用的计算准则有：一是强度准则。强度是机械零部件抵抗断裂、表面疲劳破坏或过大塑性变形等失效的能力。强度要求是保证机械零部件能正常工作的基本要求。二是刚度准则。刚度是指零部件在载荷的作用下，抵抗弹性变形的能力。刚度准则要求零部件在载荷作用下的弹性变形在许用的极限值之内。三是振动稳定性准则。对于高速运动或刚度较小的机械，在工作时应避免发生共振。振动稳定性准则要求所设计的零部件的固有频率与其工作时所受激振源的频率错开。四是耐热性准则。机械零部件在高温工作条件下，由于过度受热，会引起油失效、氧化、胶合、热变形、硬度降低等问题，使零部件失效或机械精度降低。
3.3选择合理的机械零部件表面粗糙度
表面粗糙度是反映零部件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是检验零部件表面质量的主要依据；它选择的合理与否，直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。机械零部件表面粗糙度的选择方法有3种，即计算法、试验法和类比法。在机械零部件设计工作中，应用最普通的是类比法，此法简便、迅速、有效。应用类比法需要有充足的参考资料，现有的各种机械设计手册中都提供了较全面的资料和文献。最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。在通常情况下，机械零部件尺寸公差要求越小，机械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它们之间又不存在固定的函数关系。在实际工作中，对于不同类型的机器，其零部件在相同尺寸公差的条件下，对表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。在机械零部件的设计和制造过程中，对于不同类型的机器，其零部件的配合稳定性和互换性的要求是不同的。在设计工作中，表面粗糙度的选择归根到底还是必须从实际出发，全面衡量零部件的表面功能和工艺经济性，才能作出合理的选择。
3.4整体优化机械零部件设计方法
要充分运用机械学理论和方法，包括机构学、机械动力学、摩擦学、机械结构强度学、传动机械学等及计算机辅助分析的不断发展，对设计的关键技术问题能作出很好的处理，一系列新型的设计准则和方法正在形成。
【参考文献】
［1］隋明阳．机械设计基础[m]．北京：机械工业出版社，2002．
传统机械设计方法篇6
【关键词】机械制造；工艺；精密加工
机械技术是机电控制系统最重要的基础技术。近些年来，各种新兴技术快速发展，传统机械技术也受到严峻挑战，它的主要支柱，如机械设计、制造工艺等出现了重大的变化，这些为机电控制系统的运用创造条件。
1、机械设计与制造工艺
1.1机械设计
机械设计技术主要包括产品结构设计、工艺设计、材料选用及设计理论和方法等。目前，传统的机械设计技术和方法，已不能满足现代生产实践的需要。例如，汽轮机叶片结构设计、数控机床设计、高效节能电机设计等，一般的机械设计技术已很难实现设计要求。如高度自动化的数控机床，在生产加工中不能实施人工补偿和调整，应在设计上采用新结构、新材料，保证机床结构及工艺中的高精度、高刚度、微少热变形和良好的精度保持性。现在，设计方法已由直觉设计、经验设计发展到现代设计。设计方法是在设计的各个阶段应用先进理论和有效方法，解决设计中遇到的各类问题。现代设计涉及系统工程、仿真技术、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计(CaD）、动态载荷和模态分析等内容。它是应用现代信息技术，进行科学思维，有效利用设计方法。提高了设计的水平、设计质量和设计效率，促进了机械设计技术的高速发展。
1.2制造工艺
（1）高效率。这是现代制造技术的一个重要特征。制造工艺的高效可缩短加工周期，提高加工速度。如：冷加工工艺，一般采用三种方法：①提高切削速度。因涂层刀具、tiC硬质合金刀具、陶瓷刀具和金刚石刀具等一批高性能刀具的使用，高速切削的线速度可达10m/s以上。②采用新的加工工艺。对一些性能特殊、不易加工的材料，要采用新的加工工艺，比如在振动和加温过程中进行切削；应用激光、电火花、化学腐蚀等方法进行加工。③实行集中加工方法。加工中心等设备集各类加工于一体，在计算机控制条件下，完成对工件的各种切削加工，缩短了加工周转时间和辅助时间。
（2）高精度。精度对计算机科学、国防、航空航天、核工业、制造产业等技术领域的发展做出的贡献重大。
（3）高柔性。加工的柔性化是机械技术发展的重要方向。加工柔性化是加工品种的多样性，加工的灵活性和多适应性。各类程控、数控机床和工业机器人等高度自动化设备的出现，使柔性制造系统成为现实。柔性制造系统分为柔性制造单元、柔性制造自动线和柔性制造系统，它们都是以数控设备为基础的，以自动运储系统连接，由计算机控制的能加工多品种零部件的自动化生产系统。它的出现有力推动了机械制造工艺的发展。
制造工艺对高精度的要求，使得传统机械技术与新兴技术相结合，形成了现代机械技术的重要发展方向，即精密机械技术，包括精密加工技术和微机械技术。
2、精密加工技术与微机械技术
2.1精密加工技术
（1）精密切削技术。目前，直接用切削方法获得高精度仍然是一种常用方法。但是，要用切削方法获得高精度和高水平的表面粗糙度，必须排除机床、刀具、工件和外界等因素的影响。比如，为了提高机床的加工精度，要求机床具有高的刚度，小的热变形和良好的抗振性能。这就要求采用更先进的技术，如空气静压轴承、精密陶瓷导轨、微驱动和微进给技术、精密定位技术、精密控制技术及其他先进技术。当然，提高机床主铀的转速也是行之有效的办法。现在超精密加工机床的转速已从每分钟几千转提高到几万转。
（2）模具成型技术。据相关资料显示，汽车、飞机、电机、仪表及家电产品的1/3以上零部件是用模具加工出来的，预计近几年产品粗加工的3/4和精加工的1/4将由模具来完成。模具成型的关键是如何提高模具本身的加工精度。它已成为衡量一个国家制造技术水平的重要标志之一。电解加工工艺可以使模具达到微米级精度，并能有效地解决工件的表面质量问题。数控电火花成型机床能可靠地解决电极自动更换相重复定位精度间题，有利于复杂型腔的加工。
（3）超精密研磨技术。用于集成电路基板的硅片，其表面粗糙度要求达到1~2mm，需要进行原子级的研磨抛光。用传统的磨削、研磨和抛光等方法已很难满足。为此，采用各种新原理、新方法的超精密研磨就应运而生。比如，包括弹性发射加工和流体动压型悬浮研磨的非接触研磨；利用机械加工液，促进化学反应的机械化学研磨。这些新的研磨原理和方法，将为超精密研磨做出贡献。
（4）微细加工技术。为了满足电子元器件体积越来越小，运行频率越来越高，能量消耗越来越小的要求。日本利用超微细离子技术，在半导体上的加工精度达到了几百个埃的水平。
（5）纳米技术。它是一个多学科交叉的学科，是现代物理和先进工程技术结合的产品。纳米机械技术发展十分迅速。它能在硅片上刻写几个纳米宽的线，这表明信息存储的数据密度能提高几个数量级。
2.2微机械技术
目前，微细加工技术已从一维、二维的平面结构发展到三维立体结构，这为微机械制作打下了良好的基础。
（1）微机械驱动技术。微机械技术能不能进入更广泛的应用范围，驱动技术是个关键。现在一般运用静电力学原理的静电动机和压电元件制成的微驱动器，其动作响应快、精度较高、易于操作。
（2）微机械传感技术。微机械除了要求传感器微型化，还要求它具有更高的分辨率、灵敏度和数据密度。目前，用大规模集成电路技术已能生产如力传感器、加速度传感器、触觉阵列传感器等微型传感器。而为了适应微机械的特点和要求，已在研究开发无源传感器、复合传感器及驱动、传感合一的集成部件。
传统机械设计方法篇7
关键词：机械设计；现代设计；特点；方法；发展趋势
中图分类号：F407文献标识码：a
一、现代机械设计的特点
（1）创新性
现代化机械设计，主要是通过先进的设计理论与设计工具为依托，能充分发挥设计者的创造性思维能力，运用各种创造性的方法和手段，开发出具有创新性的产品。现代机械在机械性能的稳定性以及测验等方面，能够利用计算机完成工作的模拟和再现。这种操作可以大幅度节省时间，能够直观地观察到工作的结果并保证质量水平。此外，它能够节约预备和其他相关细节工作的时间，使得工作的合理性和速度都得到提升。
（2）系统性
现代机械设计，比较注重用系统的观点来看待设计问题,把机器看做是具有特定功能和相互间具有的有机联系的各组成部分，来构成一个整体，考虑对象与外界的联系。机械间的协调性与整体也得到了突出发挥，依照已经编好的程序，来进行运作，如果想要更改内部运行的顺序和规律等，可以不依照元件的硬件来说，只需要改变内部软件工作的性能即可。这使得工作的范围得以扩展，有利于灵活性和能动性的发挥。
（3）计算机化
计算机的诞生，也是人类社会发展的一个里程碑，极大地促进了我国生产力的发展。计算机已经渗透到机械设计的每个环节，许多现代设计方法，如系统仿真和优化设计等都主要依靠计算机来进行操作。
二、现代机械设计方法的发展过程及其面临的形势
（一）现代机械设计方法的发展过程
顺应机械设计发展的需求，面对科学技术的迅速发展，机械设计要跟上步伐，加强现代化设计工作要求，并且在保质保量的同时，产生了探讨和研究现代设计方法的思想。机械设计中蕴含了现代设计方法，通常采用的方法包括，预测技术的方法，分析信号，设计系统，模糊设计，有限元和边界元分析设计法，设计可靠性，优化设计和计算机辅助设计法等。很久以前就产生了设计和设计方法，然而将机械设计转变成为传统的设计方法和理论的时间仅有一百多年。由于传统设计方法中存在很多局限性限制着机械设计的发展，因此传统方法已经逐渐消失在人们的视野里。社会主义经济发展浪潮牵动着科技的发展水平和人们对生活水平的要求，通过普及和应用计算机科学，转变了现代机械设计的方式方法，使其迈向全面利用优化设计、仿真模拟、计算机辅助设计，这样可以保证计算更精确，并且看到清晰的图片内容，彻底颠覆了传统设计方法的理念。
（二）现代机械设计面临的形势
现代机械设计的发展趋势主要有以下几个方面。首先，设计领域涉及多种学科，多元化发展；其次，设计对象由单一内容转向系统内容；第三，设计人员的变化，从单人设计变成多人设计；第四，新产品更新速度快，产品设计有序可循；第五，由于科技在不断进步，同时对现代设计也提出新要求。
三、现代机械设计方法的特征
（一）与传统机械设计方法的对比
传统设计方法受到一定的局限，一般来讲，其设计过程主要是针对产品需求展开调查；找出相关问题并归纳总结；问题综述；针对问题进行分析并提出最优方案；点评并完善方案；最后确定图样并编辑文件。这里体现的局限性有很多方面，通过经验分析，发现传统设计方法设计水平不高；以测试凑到的参数和指标不精确、设计成功几率低，成本高；得不到及时有效的反馈信息。在传统设计方法的基础上，现代设计方法继承并发展了传统方法，结合系统科学理念，将设计水平提高到一个新的层次，并且保证了设计的合理性。现在机械设计涉及范围广泛，综合性强，涉及多门学科，通过系统工程学将机械设计、信息技术和控制机械重新整合，得以优化整个机械系统。谈到系统，时间维、方法维、逻辑这三位系统构成了现代机械设计。其中时间维指设计流程按照时间顺序排列，一般从产品规划到方案设计，设计加工再到加工设计；逻辑维指按照逻辑思维解决问题，一般是先分析-综合-评价-决策；方法维指在工作中和设计过程中使用的思维方法。现代化先进的设计理论、方法和工具得到有效利用，有利于使机械设计提高效率，同时保质保量。
（二）现代机械设计方法分类
现代机械设计方法可从多角度进行划分：首先，从工程领域角度将现代设计方法分为：现代模具设计方法、现代材料设计方法等。其次，按应用成熟度对现代设计方法进行分类：应用正普及类一优化设计、计算机辅助设计、机电一体化设计等；内容正发展类一创新设计、虚拟设计、并行设计、智能设计等。最后，中义设计类：设计内容介于广义设计和狭义设计之间。目前应用较广的有：最优化方法、数值仿真和动态设计等。
（三）机械设计中专业的现代设计方法
当前我国社会不断发展进步，科学技术也不甘落后，紧随步伐，计算机专业人员同机械设计人员共同开发设计计算机软件，应用此软件的机械产品可以随时掌握产品的损伤、失效和破坏运行原理，并且产品的各零部件和机械的动态行为可得到定量分析，使得设计程序保持稳定，这就是专业的现代设计方法。一些例子可以说明，如摩擦学的设计、强度设计和温度场的分析。
四、现代机械设计的发展趋势
（一）智能化
由于广泛使用范例推理和约束满足的设计方法，智能CaD技术得以诞生。人们为了继续推进CaD系统的创造力，结合人工智能和CaD技术，得到很好的效果。当前社会把有智能的专家系统用在了方案综合和设计评价当中，同时这几年也产生了模糊设计和模糊评定方法，主要用于机械设计的多解性。现代机械设计普遍存在智能化和技能化优点，由于这些特性的存在，使得只有将人工智能和专家系统等技术通过CaD技术有机结合，才可以让CaD技术本身也具有智能化的特点，通过这样的途径提高计算机系统之间的集成率。就目前机械设计的发展方向来看，计算机是设计师们首选的工具，计算机可以将机械产品的各种情况通过建立模型的方式直观的表现出来，接着进行智能化操作，最终可以实现提高产品设计方案的效率，因此，机械设计智能化是现在机械设计的必经之路。
（二）绿色化
随着社会经济的不断发展，人们的生活水平也在不断提高，对生活质量也出现的更高的要求，好的生活质量首先是要有个健康的生活环境，因此，当越来越多的人们注意到发展程度和环境好坏有着千丝万缕的联系时，便产生了绿色设计的观念。所谓绿色设计是指在进行产品设计的同时将节约有限能源和资源并有效利用能源和资源的观念考虑进去，这样得到的设计就可以称为是绿色设计。例如，在设计产品的过程中，首先要将产品的环境属性考虑其中，必须让产品设计保证符合环境的要求，并且保留产品的基本功能、质量和经济效益。通常人们听到的绿色产品就是产品本身有一定的特定功能，同时在使用此产品时不会威胁到人们的身体健康，更不会对人们的生活环境造成污染的产品。绿色设计的产生符合社会发展的需求，能够让人们在健康的环境下享受美好生活，同时让社会走可持续发展之路。采用绿色设计既可以缩小企业投资过程中遇到的风险，同时能够提高工作效率，促进产品在市场上的良性竞争，这正是未来技术的发展方向。
结束语:
综上所述，近年来，随着我国社会经济的发展，科学技术也在突飞猛进，尤其是计算机科学和系统科学发展尤为突出，这也有助于机械水平的提高和发展。通过结合设计技术和理论知识，进一步发展了机械设计方法，同时从设计手法上看，也可以发现其设计更精确和智能化。
参考文献：
[1]陈涛.关于对机械设计中现代设计的思考[J].山东工业技
术,2013,14:257.
[2]吴伟星.略论机械设计中现代设计技术的应用策略[J].科
技创新与应用,2014,05:82.
传统机械设计方法篇8
【关键词】：现代机械；设计方法；理论
中图分类号：F407.4
0.前言
机械设计（machinedesign），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、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
1.现代机械设计概述
1.1现代机械设计的内涵
在20世纪60年代初期，人们将机械设计方案的过程分为不同的设计阶段，如用户体验阶段、设计方案阶段、技术设计与工艺设计阶段等。但是随着科技的不断发展，产品技术的发展不再单纯依赖于设计者的思想灵感或经验技术，而是逐渐发展成为一门科学，并且是以知识为基础，具有科学设计手段的现代机械设计技术。随后，现代机械设计又引进了多种不同的设计方法理念，例如系统科学、信息科学、计算机技术等，这些都为我国的机械设计理念增色不少。
1.2现代机械设计的特点
现代机械设计种类繁多，其结构也越来越复杂。现代机械设计可以从实现功能的角度来考查，其中包括系统功能、传统功能、执行功能和操作功能等，这些功能都可以用来协助机械的运作，每一种功能都有其自身的特点。现代机械设计方法一般都是凭借计算机网络或其他一些现代化机械设备，引进先进的现代化设计理念及方法，创造出具有现代化机械设计特点的作品。现代机械设计的主要工具也是计算机，如利用计算机计算、分析、绘图等，可以大大提高现代机械设计的效率。
2.国内外现代机械设计的方法与理论
随着科技的不断发展，人们对于机械产品的质量要求越来越高，许多科研工作者对现代机械设计方法都进行了研究。在国外有许多现代机械设计方法，比较著名的有普适设计理论方法、公理化设计理论方法和三次设计法理论。
2.1国外现代机械设计的方法
2.1.1普适设计理论方法
普适设计理论产生于德国，其理论方法的精华就是经验的累积和总结。现代机械设计种类较多，这就需要有一个系统的理论方法对其进行总结与归纳。普适设计理论方法是一种典型的设计方法学，这种理论建立起了一系列系统的理论设计方法，从策略、规则、方法到实施都有其具体的设计规则模型。普适设计理论方法的重点就是构建机械设计的功能结构，其每一步的能量输入与输出都是根据已有的经验作为基础所构建出来的，所以普适设计理论方法是一种基于经验的方法。
2.1.2公理化设计理论方法
公理化设计理论方法产生于美国，是一种基于决策的理论设计方法。公理化设计理论方法结合了普适法的经验累积，利用系统理论作为基础，再加上其自身的科学决策，构建起以科学基础和法律公则为基础的设计理论方法。公理化设计理论方法还是一种较为传统的方法，在没有系统知识和经验的时候也可以有效利用。有些机械化设计理论较为复杂，如果根据一般的理论设计方法不能有效地设计出好的机械作品，利用公理化设计理论方法，就能对各种复杂的机械设计进行优化，从而达到很好的设计效果。
2.1.3三次设计法理论
三次设计法理论是由日本学者提出的，这种机械设计理论方法主要包括3个过程，即系统设计、参数设计和容差设计。
（1）系统设计是整个机械设计的核心理念，也是最基础的部分，它是整个机械设计的始发站。
（2）参数设计就是对各个功能进行优化组合，使系统中所有参数组合最佳，这样可以使产品的负面影响减到最小。
（3）容差设计相当于是对整个机械设计的一个检验，确认各个参数的波动范围，从而尽可能减少制作成本，整个设计过程总称为三次设计。
三次设计法理论是目前国际公认的质量最高的机械设计方法，其设计的核心内容就是参数设计和容差设计，每一种设计都是整个机械设计过程中的有效工具，利用其设计方法对机械设计的参数进行优选。
2.2国内现代机械设计的方法
机械设计理念在不断发展，为适应科学发展的要求，我国大量的科研工作者也对其进行了不断地探讨和研究，并且取得了一些成果。这些新型的设计方法理念，有效地解决了机械设计过程中出现的一些问题，具有很好的实用性。计算机辅助机械设计方法、系统化机械设计方法和局部或全局性的设计方法都是我国科研工作者的研究成果，下面以其为代表进行介绍。
2.2.1计算机辅助机械设计方法（简称“电子信息技术”）
计算机辅助机械设计方法是随着计算机科学技术的不断发展而兴起的一种机械设计方法。机械设计人员在画图、构思和高速运算等方面可以运用计算机来协助工作。传统的机械设计方法，除了科学的设计理念，其设计步骤也非常重要，传统的机械设计方法都是利用图纸或手绘而制作出设计方案，而计算机辅助方法出现之后，设计者就可以利用计算机有效地进行产品设计。计算机辅助机械设计方法不仅可以减少设计人员的体力劳动，还可以提高设计质量，缩短设计周期。
2.2.2系统化机械设计方法
系统化机械设计方法是对传统机械设计方法的一种突破，它改变了以往一成不变的单纯的功能性要求。系统化机械设计方法使整个机械设计的方法理念更加系统化、信息化与智能化，能够在不丢失数据的前提下，通过对用户信息进行管理或禁用某些程序，使一些丢失的数据还原，保护用户系统的利益，从而保护整个系统。系统化机械设计方法通过多种方式对用户系统进行合理保护：（1）利用一些软件对硬盘中的信息进行管理；（2）有效地隐藏备份，如系统化机械设计方法可以还原一些丢失的文件、更改文件属性或对文件加密等。
2.2.3局部或全局性设计方法
国内现代化机械设计方法理念较之以前更为全面，实用性更强。现代化机械设计理念更为科学，通过它可以全面了解整个机械设计过程，系统地对整个机械设计过程进行监测或督查，以提高工作效率。
3.现代机械设计的研究进展
现代机械设计全面发展。随着科技的不断进步，现代机械设计方法逐渐面向大众，适应市场化的发展需求。
（1）全球化。机械设计全面发展，在全球化的进程当中占据着非常重要的地位，所以面向全球化是机械设计发展的必然趋势。
（2）网络化。在机械设计的发展中，很多人认为机械化与网络没有太多的联系，但事实上这种思想是错误的，当今社会网络化越来越成为大众交流发展的一个平台，任何事情在网络化这个大平台中都可以得到讨论，因此机械化设计是与其紧密相连、密不可分的。
（3）虚拟化。设计过程本身就是一个抽象的过程，自然带有一定的虚拟色彩。
（4）自动化与绿色化。这是现代机械设计中较为先进的一种科学理念，设计者应有效地利用这种理念进行设计，以提高机械设计工作的效率，降低能耗。
4.结语
随着我国机械制造产业的不断发展，我国的机械设计理念也需要不断更新。高质量、高生产率一直是机械设计的主要目标。因此，21世纪机械设计应朝着柔性化、灵捷化、智能化、信息化、网络化、绿色化的方向发展。
【参考文献】：
传统机械设计方法篇9
关键词：机电一体化；机械系统；设计
中图分类号：tH-39文献标识码：a文章编号：
引言：
随着科技的发展,尤其是:电子技术、信息技术的发展,使得传统的机械系统的设计受到了极大的冲击。现在,越来越多的机电‘一体化产品在机械系统中发挥着重要的作用。面对信息时代冲击,客观要求工程技术人员改变传统的设计思维理念,在传统的机械系统设计的基础上,结合电子技术、信息技术,设计出更多更好的机电一体化产品。
1.机电一体化机械系统的设计特点
传统的机械系统和机电一体化机械系统的主要功能都是完成一系列的机械运动,但由于它们的组成不同,导致它们实现运动的方式也不同。传统机械系统一般是由动力件、传动件、执行件3部分加上电器、液压和机械控制等部分组成,而机电一体化中的机械系统应该是“由计算机信息网络协调与控制的,用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和(或)机电部件相互联系的系统”。其核心是由计算机控制的,包括机、电、液、光、磁等技术的伺服系统。由此可见,机电一体化中的机械系统,已经成为机电一体化伺服系统中的一个重要组成部分,它不再仅仅是转速和转矩的变换器,还需使伺服电机和负载之间的转速与转矩得到匹配,也就是在满足伺服系统高精度、高响应速度、良好稳定性的前提下,还应该具有较大的刚度、较高的可靠性和重量轻、体积小、寿命长等特点。
机电一体化机械系统设计与传统的机械系统设计一样有传动设计和结构设计部分,只是由于机电一体化的特征决定了在机械系统设计过程中有它自身的特点,下面就从传动设计和结构设计两方面进行叙述。
1.1机械传动设计的特点
机械传动设计的任务是把动力机产生的机械能传递到执行机械上去,机电一体化系统中机械传动系统的设计就是面向机电伺服系统的伺服机械传动系统设计。根据机电有机结合的原则,机电一体化系统中采用了调速范围大、可无级调速的控制电机,从而节省了大量用于进行变速和换向的齿轮、轴承和轴类零件,减少了产生误差的环节,提高了传动效率,因此使机械传动设计也得到了很大的简化,其机械传动方式也由传统的串联或串并联方式演变为并联的传动方式,即每一个机械运动都由单独的控制电机、传动机构和执行机构组成的子系统来完成,各个运动之间的传动关系则由计算机来统一协调和控制。因此机电一体化机械传动系统具有传动链短、转动惯量小、尽可能采用线性传递、无间隙传递等设计特点。
1.2机械结构设计的特点
机电一体化的机械结构仍属于传统机械技术的范畴,在满足伺服系统对其稳、准、快要求的前提下,从整体上说应逐步向精密化、高速化、小型化和轻量化的方向发展。因此在进行结构设计时就应综合考虑到各个零部件的制造、安装精度,结构刚度,稳定性以及动作的灵敏性和易控性。对具体的零部件的设计提出了更高、更严的要求,例如:采用合理的截面形状和尺寸、采用新材料和钢板焊接结构来提高支承件的静刚度;采用高传动效率和无间隙的传动装置和元件,如滚动丝杠,消除间隙的齿轮副、齿轮齿条副、蜗轮蜗杆副来提高运动的灵敏性和定位的准确性;采用低摩擦系数的导轨提高运动的平稳性。近几年在结构上也出现了并联形式,如并联机器人、并联机床等,极大地简化了机械结构,提高了产品的刚度重量比及精度。
2.机电一体化机械系统的设计思路
机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节:静态设计和动态设计。
2.1静态设计
静态设计是指依据系统的功能要求,通过研究制定出机械系统的初步设计方案。该方案只是一个初步的轮廓,包括系统主要零、部件的种类,各部件之间的联接方式,系统的控制方式,所需能源方式等。有了初步设计方案后,开始着手按技术要求设计系统的各组成部件的结构、运动关系及参数；零件的材料、结构、制造精度确定；执行元件(如电机)的参数、功率及过载能力的验算；相关元、部件的选择；系统的阻尼配置等。以上称为稳态设计。稳态设计保证了系统的静态特性要求。
2.2动态设计
动态设计是研究系统在频率域的特性,是借助静态设计的系统结构,通过建立系统组成各环节的数学模型和推导出系统整体的传递函数,利用自动控制理论的方法求得该系统的频率特性(幅频特性和相频特性)。系统的频率特性体现了系统对不同频率信号的反应,决定了系统的稳定性、最大工作频率和抗干扰能力。
2.3静态设计的优势
静态设计是忽略了系统自身运动因素和干扰因素的影响状态下进行的产品设计,对于伺服精度和响应速度要求不高的机电一体化系统,静态设计就能够满足设计要求。对于精密和高速智能化机电一体化系统,环境干扰和系统自身的结构及运动因素对系统产生的影响会很大,因此必须通过调节各个环节的相关参数,改变系统的动态特性以保证系统的功能要求。动态分析与设计过程往往会改变前期的部分设计方案,有时甚至会整个方案,要求重新进行静态设计。
3.机电一体化机械系统的设计
机电一体化机械系统的设计和传统的机械系统的设计有很大的不同之处。传统机械系统一般是由动力元件、传动元件、执行元件3个部分加上电磁、液压和机械控制部分,而机电一体化中的机械系统应该是“由计算机信息网络协调与控制的,用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和机电部件相互联系的系统。”其核心是由计算机控制的,包括机、电、液、光、磁等技术的伺服系统。由于机电一体化机械系统有别于传统的机械系统,所以在机电一体化机械系统的设计过程中要从以下两个方面加以重视。
3.1机械传动设计
机械传动设计的任务是把动力机产生的机械能传递到执行机械上去,机电一体化系统中机械传动系统的设计就是面向机电伺服系统的机械传动系统设计。根据机电有机结合的原则,机电一体化系统中采用了调速范围大、可无级调速的控制电机,从而节省了大量用于进行变速和换向的齿轮、轴承和轴类零件,减少了产生误差的环节,提高了传动效率,因此使机械传动设计也得到了很大的简化,其机械传动方式也由传统的串联或串并方式演变为并联的传动方式,即每一个机械运动都由单独的控制电机、传动机构和执行机构组成的子系统来完成,各个运动之间的传动关系则由计算机来统一协调和控制。因此机电一体化机械传动系统具有传动链短、转动惯量小、尽可能采用线性传递、无间隙传递等设计特点。
3.2机械结构设计
从结构设计来讲,应从整体上向精密化、高速化、小型化和轻量化的方向发展。因此在结构设计时应综合考虑到各个零部件的制造、安装精度,结构刚度,稳定性以及动作的灵敏性和易控性。对具体的零部件的设计提出了更高、更严的要求,如采用合理的截面形状和尺寸、采用新材料和钢板焊接结构来提高支承件的刚度;采用低摩擦系数的导轨提高运动的平稳性。除了以上两个方面以外,机电一体化机械系统设计还需工程技术人员在设计方法上大胆创新,充分利用已有的模块,,并且在设计之初,就考虑到产品在制造、使用过程中对生态环境的影响。
4.结语
机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力,又是开启机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。设计好机电一体化机械系统是“机电一体化”产品的前提。面对日益发展信息时代,掌握机电‘一体化机械系:统设计的思路,是开发机电一体化产品的关键所在。必须结合各自的实际,开发实事求是的机电一体化机械系统,实现效益的提升。
参考文献：
[1]汪丁丁.机电一体化机械系统设计.济南:山东出版社,2003
[2]杨光化.机电一体化与微电子技术的整合.计算机教育,2004(5)
传统机械设计方法篇10
【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。