時間：2022-06-16 14:28:33
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇現代機械設計，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
本文就以現代設計技術為闡述的重點，對現代設計技術和傳統的設計技術之間區別，進行了簡要的分析，并對現代設計技術的應用形式，提出了一些意見，希望可以對我國機械行業的發展，起到一定的幫助。
關鍵詞
現代設計技術；傳統設計技術；機械設計；應用形式
機械設計是保證機械生產質量和性能的重要因素，在機械工程發展的過程中，占有重要的地位。在機械工程生產的過程中，為了有效的將其功能得到充分的發揮，那么在機械設計的過程中，就要對機械工程中的工作原理、機械的結構、運動的形式內容，進行全面的構思、分析、計算，這樣可以有效的提高機械工程的質量。近年來，我國現代化信息技術正在高速的發展中，對機械產品在設計過程中，也帶來了新的挑戰和機遇。這不僅僅機械生產過程中的一種轉型形式，也使機械產品中的功能、用途、質量、性能等方面，也更加的多元化，并且在一定程度上也提高了良好的經濟效益。同時，在現代設計技術形式不斷深入的過程中，也對傳統設計技術帶來的不足，進行了一定的彌補。下面就對現代化設計技術在機械設計中運行的進行了分析和闡述。
1現代化設計技術與傳統化設計技術分析
1.1傳統化設計技術
設計是指對某項事物進行合理、科學的形式，利用人體的視覺傳達的能力，和思維的想象能力，經過不斷實踐，最終將想法變為現實的一個過程。在過去的機械工程生產的過程中，都是依靠傳統的設計形式。在傳統機械設計的過程中，工作人員往往是憑借著自己以往的工作經驗和自覺，但是對其設計的專業性，和思維活動能力、創造性并沒有給予高度的重視。同時，從機械參考模型的角度上進行分析，根據一定的要求，進行設計。但是，在設計的過程中，較為側重于人職能機械活動機制，僅僅利用CAD作為設計的輔助軟件，這樣形式對機械工程的質量，就會造成了嚴重的影響，出現了很多的弊端。另外，在傳統機械設計過程中，也對相關數據的計算和分析，也造成了嚴重的影響。不僅僅計算的速度相對較慢，機械設計的工作效率也相對較低，這樣在機械工程在生產的過程中，時間就會相應的加長。并且，由于設計的過程中，時間較長，定型后的產品，再進行更改是非常繁瑣的一項工程，也不利于窩溝機械生產行業的發展。
1.2現代化設計技術
現代化設計技術在傳統設計技術形式，進行不斷的完善，要取其精華、去其糟粕。在原有的基礎上，加入的了現代化的設計理念，不僅將工作人員的想法間充分的展現，也有效的滿足了現代化機工程生產的要求。因此，現代化設計技術在我國機械工程生產行業中，受到了高度的重視。從廣義的角度上進行分析，在現代化機械設計的過程中，要將整體作為設計的主要方向，將設計形式一個系統，這樣可以對傳統機械設計中的經驗層等，進行全面的提升，并具有一定的合理性、科學性。另外，在現代化設計技術應用的過程中，注重產品的創新，利用先進的信息技術，對機械產品的功能、性能等方面，進行一定的深入，這樣才能在最大程度上贏得市場的競爭力。但是，在設計的過程中，也要對機械產品的實用性、美觀性、安全性等方面進行全面的考慮，根據我國市場發展的形式，人們對機械產品的需求進行設計。總的來說，現代設計技術，不僅僅是一項機械設計這么簡單的了，是一門多學科、對專業的一項技術形式，在我國機械行業的發展，已經是必然的趨勢了。
2現代設計技術在機械設計中的應用形式
2.1IT設計技術的應用
IT設計技術形式是現代設計技術中的重要組成部分，也是機械設計中的主要的設計形式，其中主要表現為4個方面：仿真與虛擬設計技術、網絡協同設計、并行設計和智能設計等方面。仿真技術是以是以計算機和專業設備，為主要的設計工作，將所設計模型按照實際的需要而形成的，是一門綜合性的技術形式。虛擬設計是指：工作人員在設計的過程中，名在虛擬的背景下進行設計，是利用人對產品設計的構思，和信息環境進行相互交流的一種形式，將產品中所有的功能在虛擬的環境實現。網絡協同設計是指：在相應的設計軟件中進行設計，并對相關的模板和項目進行統一的管理，例如，從圖形設計、校審、打印、歸檔等一些項目，有效的進行整合，這樣不僅僅可以有效的降低了成本，從而也提升了工作效率。并行設計是指：是對產品的功能和設計過程，進行有效的集成，這樣和傳統的設計技術來說，更能展示機械產品的功能，滿足人們的需要。智能設計是指，工作人員在設計的過程中，利用計算機技術對設計者的思維和構思，進行一定程度上模擬，更能體現機械產品自動化的特點。這樣一來，可以設計形式變成人們在生產過程中的輔助工具。
2.2利用數學知識進行設計
數學知識在機械設計的過程中，起到了重要的作用。但是，在工作人員運行的過程中，應當對以下幾點全面的而掌握，主要為：一是有限元法；二是優化設計；三是產品可靠性設計。第一，有限元法也可以叫做有限單元法，是一種較為常見的計算形式，并且具有較高的性能。從數學方面進行分析，有限元法屬于偏微分的計算形式。第二，優化設計是指：在設計的過程中，要要求先建立符合實際生產的模型，并將其進行抽象化，并用數學符號進行表示，例如，在設計的過程中，約束條件和函數，建立目標函數，工作人員根據所建立的模型，對設計方進行選擇。第三，產品可靠性設計是指：在機械產品設計初期的過程中，經常會受一些影響。例如：機械的載荷、強度等因素影響，利用數學中的基本理論知識，對其相關的數據進行計算和分析，這樣可以在最大程度上滿足了機械產品的需要，也對其它的逐漸給予了可靠性。
2.3現代化理念在機械設計中的運行形式
現代化理念在機械設計中的運行形式主要為：綠色產品設計的概念和機械創新設計的概念等這樣兩個方面。總得來說，綠色產品設計是將環保、生態等意識，加入到了機械設計中，對機械生產中各個環節對環境，造成的影響進行了全面的考慮和分析。因此，在設計的過程中，為了減少能源的消耗，降低對環境的影響，應當注重分配如何的回收、再生、利用等，并對相關的零件間回收重組，在進行二次利用，這樣不僅僅對資源的利用率，得到有效的提高，也是對我國環保事業的一種支持。第二，機械創新設計在設計的過程中，其實可以分為單個部分：直覺思維、邏輯思維和創造過程。其中，直覺思維是將人們對機械產品的第一反映，和對機械產品的構思，進行一定的呈現。同時，需要邏輯思維對構思和反映間仔細的判斷，并且在反復的實驗中，將各個設計方案進行實驗。在實驗的過程中，對每一個方案的優點進行分析和記錄，這樣對可以有效的判斷哪一個設計方案更加具有可行性，對選擇優質方案，提供了重要的參考信息，這樣可以不僅僅可以有效的提高工作的效率，也相應的減小了成本，保證了機械生產的質量。
3結論
通過以上的綜合論述，我們可以知道，現代化設計技術在機械設計中，起到了重要的作用。本文現代設計技術在機械設計中的運用形式，進行了簡要的闡述，并將現代設計技術和傳統設計技術進行了一定比較。其實，在上述文章中，就可以知道，現代設計技術已經成為我國機械設計發展中的一種必然趨勢，不僅僅可以提高了工作效率，降低了生產的成本，也為我國的環保事業做出了自己的一份貢獻，間接的推動了我國經濟的發展。
作者：林朝 單位：湖州師范學院求真學院
參考文獻
【關鍵詞】機械設計；現代設計；傳統設計
機械設計是根據產品的使用要求對機械產品的結構、運動形式、工作原理、方式等進行分析、計算和設計并將這些方法應用到具體的設計過程的方法。傳統的機械設計方法也稱常規機械設計方法，是需要設計人員去檢索資料、手工計算和繪圖，設計周期長，設計質量不高的產品設計方法。隨著科學科學技術的發展，產品迅速的更新換代，傳統的機械設計方法已不能滿足機械設計人員的設計要求，這就提出了現代機械設計方法。現代機械設計方法是對傳統機械設計方法的完善和改變，它以發展并完善設計理論、改進產品的設計方法、提高設計產品的質量和縮短設計周期為目標為宗旨，包含了創造性設計方法、系統分析設計方法、優化設計方法、有限元分析方法、反求工程設計等。
1.傳統機械設計方法與現代機械設計方法
傳統機械設計的方法是以設計人員對于所設計產品的理論認知和工作經驗為基礎而進行靜態、直覺的設計。（1）產品的理論認知來自于長期的設計經驗和實驗結果，是固定不變的。但現實社會往往是復雜多變的，這就存在設計出的產品考慮不全面，存在安全隱患，我們用安全系數來概述。如果選擇的安全系數過大，則投入產品的資金就會增加，成本增加；如果選擇的安全系數過小，則在保證產品的安全性方面很難做到。（2）工作經驗是設計人員根據所設計產品已經存在的設計過程和經驗公式，或設計人員本身的設計思路與同類或者相似產品的設計方法進行類比。隨著不斷提高的產品技術含量，設計體系變的越來越復雜，傳統的機械設計方法已不能滿足產品的更新速度和市場的需求。
以思維科學、設計理論系統工程為基礎，計算機為工具的現代機械設計方法出現了。與傳統機械設計方法相比，現代機械設計方法是動態，科學的。現代機械設計方法設計出的產品比傳統機械設計方法所設計出的產品在質量上更可靠、更安全，在外觀上更自然、更吸引人，在總體功能上更人性化。顯然，現代機械設計方法具有很多傳統機械設計方法不能比的特點：（1）隨著社會的發展，產品的更新換代很快，設計人員要不斷的改善舊產品推出新產品。而在新產品的開發過程中，被動的傳統機械設計方法已不能滿足要求，需要主動性比較強的現代機械設計方法來適應。（2）現代社會的消費群體在追求先進產品的同時還要求產品的綠色環保性。傳統的機械設計方法追求的是產品本身的質量和預定功能，而現代機械設計方法在追求產品預定性能的基礎上還要考慮產品在原料的選取、工件的加工、產品的裝配、產品的使用到產品的報廢回收都需要考慮和環境的關系，保證產品的綠色性。（3）傳統機械設計方法一般先根據設計思路制定出第一套方案并做出樣機，然后對樣機進行試驗、評定并且不斷的修改直到滿意而形成第二套方案，期間耗費高、時間周期長。現代機械設計方法依據各種既定的條件，綜合運用優化設計的方法，借助計算機軟件設計仿真出產品，設計周期短，耗資低。
2.現代機械設計方法
現代機械設計方法實際上是把科學方法論運用到機械設計當中，它是以設計出的產品為目標的一系列設計方法和先進技術手段的完美結合。現代機械設計方法在不斷的完善和改變中，但它以發展并完善設計理論、改進產品的設計方法、提高設計產品的質量和縮短設計周期為目標的宗旨是不會改變的。經歸納總結現代機械設計方法有創造性設計方法、系統分析設計方法、優化設計方法、有限元分析方法、反求工程設計等。
2.1系統分析設計方法
傳統的分析設計方法一般是把要設計的對象分成獨立的幾部分來分別進行研究。因為各個部分的研究人員不能及時交流，導致所設計對象的各個部分是獨立的，所以得出的結論往往是片面的、不完整的。現代系統分析設計方法把所設計的對象看成是一個完整的系統，用系統工程的方法來進行研究，并且在尋求最佳的設計方案時還要考慮產品或系統的制造過程和運行情況。即系統分析設計應同時考慮系統的開發、系統的制造和系統的運行這三個部分，只有這樣才能驗證出產品的設計效果。
2.2優化設計方法
現代化的優化設計方法已不再是傳統的那種根據設計人員的經驗或直觀想法來確定結構方案，也不是再滿足所設計產品要求的前提下，先確定設計方案再根據安全準則對產品的強度、剛度和壽命等分析計算，然后確定產品的尺寸等；而是不僅要考慮產品結構設計還要同時考慮產品的運輸和產品的流通等各個方面。現代機械優化設計方法包含建立優化設計的數學模型和選擇恰當的優化設計的方法。因為優化設計方法是根據在尋求數學模型的解決方法時得到產品解決的最優方案，所以設計人員要根據所設計產品的要求建立相應的數學模型，而數學模型一旦建立后，機械問題就變成了一個數學問題。設計人員根據數學模型的特點選擇合適的優化設計方法，然后借助計算機軟件等工具求出數學解，然后把求出的解應用到機械產品中，滿足產品設計的要求。
2.3有限元分析方法
有限元分析方法是隨著計算機的發展而迅速發展起來的一種現代化設計計算方法，它首先是應用在連續力學領域的數值分析方法，隨后隨著計算機的快速發展而擴展到熱、磁等連續性分析領域。有限元分析方法的原理是將要分析的產品劃分為有限的、獨立而又相互聯結的部分，這些部分一般都是常見的形狀，比如在有限元分析軟件ANSYS中，被分析的產品如果是平面則最好劃分為四邊形，如果是立體則最好劃分為六面體。劃分好單元后設計人員需要確定所分析產品的各個變量，然后建立單元函數進行單元求解，最后聯立單元方程求解。概括起來說有限元分析方法可以分為三個階段：前處理階段是建立有限元模型并進行網格劃分；處理階段是進行參數的確定和單元的計算；后處理階段是提取分析結果，得出結論。
2.4反求工程設計
反求工程也稱為逆向工程，它是以先進的產品為研究對象，通過現代設計方法進行研究分析，探索并掌握產品應用的先進技術，然后設計出同類的先進產品的一系列方法和技術的總稱。我國是制造業大國而非制造業強國，要想達到制造業強國關鍵是人才和技術，外國有很多機械設計方法和技術領先于我們，但他們對我國采取封鎖的政策。研究表明運用反求工程設計掌握先進產品的關鍵技術可以使設計人員的研究周期縮短百分a之四十以上，極大的提高了設計速度。可見研究反求工程設計對我國的技術發展有很重要的意義。一個先進成熟的產品，要在了解掌握原設計的基礎上設計出同類有競爭性的新產品也是有一定的難度的，所以反求工程是一種先被動后主動的創造性活動，并非產品設計的逆過程。
[關鍵詞]機械設計；機械制造；作用
中圖分類號：F407 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）37-0292-01
一、機械設計
所謂機械設計是指根據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式，各個零件的材料和形狀尺寸，方法等進行構思，分析和計算并將其轉化為具體的描述，以作為制造依據的過程。在機械領域發展越來越好的形勢下，機械制造成為機械領域中中重要的組成部分。因此，有效的、合理的進行機械制造制作至關重要。然而，要想實現此目的需要保證機械設計的規范的進行，從而提高機械動態化水平，才能夠實現機械制造合理而有效。一個好的機械設計必須有以下幾個工作階段構成。
1、計劃階段
在具體開展機械設計之前結合機械相關的資料進行設計是非常必要的。其目的是通過機械資料進行了解，從而合理的規劃如何進行機械設計才能夠保證機械的性能、安全、質量等方面能夠符合規范性文件的要求，為后續進行具體的機械設計做好鋪墊工作。
2、方案階段
方案階段是機械設計的關鍵部分，其主要進行的工作內容是詳細的設計機械的每個部分，最終設計出完整的機械。但是，需要注意的是方案階段所設計出的機械并不是最終定稿的設計方案。因為方案階段僅是按照要求將機械設計出來，未涉及到設計方案檢查相關的內容。
3、技術設計階段
技術設計階段需要進行的工作內容是結合總裝配草圖及相關技術性文件就機械設計方案中的設計部分進行優化和完善，最大限度的提高設計的合理性和有效性。由于在后續的工作中對機械設計方案改動的可能性較大，需要將此階段設計完成的方案安全的保存，為后續工作做準備。
二、機械設計的分類
現代社會，機械產業發展迅速，機械種類越來越多，相應的其工作原理也會有所不同，對應的工作特性和性能也會有很大差異，機械設計就會各有特性。在機械制造領域，可將機械設計分為新型、繼承和變型設計三種。
1、新型設計
新型設計是指將試驗驗證可行的技術或者成熟的設計技術應用在新型產品上。
2、繼承設計
繼承設計是指為了提高現有機械的工作性能以及工作效率，大大減少生產成本，機械設計人員根據自己的豐富經驗和現有的設計技術對已有機械進行重新設計、改造。
3、變型設計
變型設計是指為滿足用戶新的使用需求，設計人員對現有的機械設計圖進行部分改變（如添加或刪改），進而設計出不同于原有的機械。
以上三種機械設計的相同點都是對機械進行科學、合理的設計與創新。不同之處在于三者的側重點不一樣，新型設計更注重創新，設計新的產品；繼承設計是在原有的機械上修改，注重的是經濟性；而變型設計則是對落后的機械進行重改，使其更能滿足現代社會發展所需。
三、在進行機械設計的時候存在的問題
1、機械設計者的視野過于狹窄
由于人們對機械的要求越來越高，希望機械的功能能夠滿足自身的要求，從而獲得更多的經濟利益，所以要求機械設計者能夠設計出多功能的機械，但是，由于設計者的知識有限，沒有對各個領域的機械進行深入的研究，因此導致設計者的視野過于狹窄，無法生產出多功能的機械。
2、設計圖紙太復雜
經過學校的教育，新型的機械設計人才出現在機械制造企業，但是由于這些機械設計人才所學的東西大多是課本上老舊的知識，或者是較為新穎的知識，老舊的知識無法繼續使用，新穎的知識又無法在校園的實習中得到實施，所以他們設計出的圖紙太復雜，難以讓機械制造者理清頭緒，因而降低了機械制造的效率，不利于機械制造行業的快速發展。
3、制造機械時無法獲得設計圖紙中的材料
近幾年來，人們漸漸對新工藝和新材料產生濃厚的興趣，一些機械設計人員為了迎合客戶的需求，在設計圖紙中應用較為先進的施工材料，但是在實際的機械制造過程中，機械制造企業無法大量獲得這些新型的材料，這時制造人員只能使用傳統的材料進行機械制造，一經客戶發現，就會產生企業與客戶之間的矛盾。
4、按設計圖紙制造出來的機械穩定性不高
當機械制造人員使用設計圖紙進行設計的時候，由于機械設計人員在設計的過程中，沒有使用較為先進的設計方法來進行設計，并且計算結果不夠準確，所以導致按照此種設計圖紙制造出來的機械穩定性差，壽命短，無法為客戶帶來長久的經濟利益，阻礙了機械制造企業的發展。
四、解決機械設計過程中遇到的問題的方法
1、拓寬設計者的視野
為了制造出多功能的機械來為企業帶來更多的經濟利益，機械設計者首先要增加自身的知識儲量，然后對不同行業所需的機械的特點進行研究，再根據企業所需機械的特點進行機械設計，從而讓設計出來的機械擁有更多的功能，幫助企業獲得更多的經濟利益。
2、簡化設計圖紙
機械制造企業在招聘機械設計人員的時候，必須對其設計能力進行檢驗，從而能夠讓其在客觀情況允許的情況下，按照客戶和設計結果的要求進行機械設計。此設計圖紙還要有易于實施的特點，從而降低機械制造的難度，減少制造成本，促進機械制造企業的發展。
五、進行機械設計應遵循的原則
“無規矩不成方圓”，同樣在機械設計領域中也會存在許多“規矩”，機械設計人員進行設計時，除了要遵循主要程序之外，設計準則也是其必須遵守的約束條件。
1、技術性能準則
技術性能除了包含機械性能之外，還包括機械在制造和使用過程中所涉及的所有性能，技術性能既包含靜態性能，又包含動態性能。技術性能準則是指相關的技術性能必須達到規定的要求。
2、標準化準則
任何行業都有自己的標準化規范，而機械制造中與設計相關的主要標準有：（1）概念標準化，所謂概念標準化即是指在機械設計過程中所提到的專業術語、字母符號等其他專業性表述應符合行業標準。（2）實物形態標準化，設計過程中應按統一規定選取零部件、原材料、設備等的結構形式、尺寸等。（3）方法標準化，在機械設計中涉及的操作、測量或者試驗方法應按照規定進行。
3、安全性準則
機械設計要考慮機械制造過程中的安全問題，其準則有：（1）生產安全性，在進行機械設計時，應考慮操作人員生產時的安全性等。（2）零件安全性，確保機械制造中使用的全部零件在額定的外負載條件下，不會發生嚴重變形、斷裂以及重度磨損等情況。（3）整機安全性，確保機械在正常操作下不發生故障，能實現機械的所有功能。（4）環境安全性，設計人員設計的機械應能保證不對機器周圍的環境和人造成污染和危害。
結束語
在我國改革開放以后，工業生產不斷發展，這在一定程度上帶動機械領域的進步，促使機械領域在現代化社會中越來越重要。此種情況下，不斷的優化和完善機械制造尤為重要。機械設計作為機械制造的重要組成部分，其是否合理、有效、標準、正規直接關乎機械制造質量。可以說，機械設計在機械制造中發揮重要作用。
計算機輔助設計，簡稱CAD，是一種運用計算機軟件系統來輔助設計人員對煤礦機械進行設計的方法。到目前為止，我國煤礦機械產品已經進入一個穩步發展的階段，將計算機輔助設計方法應用于煤礦機械設計中，不但可以另設計更方便、更簡捷，同時也全面的實現了煤礦機械的模塊化設計、系統化設計和并行設計，從而提高了煤礦機械設計與生產的一體化。1）模塊化設計。煤礦機械設備的設計，涉及面廣、內容繁冗，對此可進行分模塊式設計。通常講，設計者是按著機械的具體功能來劃分模塊的，然后利用計算機軟件對機械進行模塊化的分區設計，同時將較為穩定、不常變動的模塊設計存儲。如此在有效地時間內，不但可以提高工作效率，而且能夠有效提高機械設計的精確度、減少技術失誤，從而增強機械設備結構的生產性和互換性，確保機械設備的準確性和維修性。2）系統化設計。將現代設計理論和方法應用于煤礦機械設計，即建立相應的數學模型，然后運用計算機技術作為輔助設計，在以往實驗數據的基礎上，采用先進的科學計算方法對煤礦機械系統在預期工作中的情況進行分析設計。對煤礦機械設備進行系統化的分析設計，可真實的反應出機械設備在真實工作時的受力情況、運作情況，從而提高了所設計機械設備投入運作的有效性和穩定性。3）并行設計。計算機輔助設計的應用，實現了將產品設計與具體運行使用一體化的效果，從而切實的避免了設計效果與實際效果不相符現象的發生。目前，多數煤礦機械設備上都安裝有故障監測器，但是故障監測器只能在機械設計生產、試驗后才能發現故障，而運用計算機輔助實現并行設計，可以將機械設備的設計和生產過程進行系統化的設計，進而實現機械設計的有效性。
2優化設計的應用
優化設計是現代設計理論與方法的經濟之本，優化設計一方面可以確保機械設備的良好性能和質量，另一方面可適當地縮小產品體積，降低生產成本，因此優化設計是礦山機械設備設計所必須使用的方法。據相關資料表明，在煤礦機械減速器的設計過程中有效運用優化設計方法，可使其體積減小13%，質量減少12%，由此證實了優化設計對于降低機械設備生產成本有著重要作用。
3有限元法設計的應用
從狹義上講，有限元法就是通過對有限個單元作分片插值求解各種力學、物理問題的一種數值方法，而鑒于煤礦機械的工作性質，正適合用有限元法對其受理進行有效的分析。通常，煤礦機械設備受力情況較為復雜，例如煤礦挖掘用的電動挖掘機，對于挖掘機的斗桿和動臂，受力較為復雜，用正常的力學知識根本起不到作用，為此將有限元法應用于機械設計中，能夠很好的解決機械設備中的受力問題。
4創新環保設計的應用
創新、環保是當今社會發展的兩大重要元素，是現代設計理論與方法的組成部分。創新設計，即要求設計人員在已知和可行事物的基礎上，充分發揮創造性思維，構想、設計出以前未有過的技術過程。創新設計，不但可對原有設計的欠缺處進行改善，同時能夠促進產業發展你與進步。環保設計在煤礦機械設計的應用，主要體現在延長機械使用壽命、提高機械使用效率和降低環境污染三個方面。
5智能化設計的應用
現代設計理論與方法中的智能化設計，也可理解為智能工程，即通過使用不同種類傳感器、控制器和執行器等多種高科技產品，實現機械運作、自檢的自動化工作模式。煤礦開采挖掘具有一定的危險性，所以將智能化設計應用于機械設計，可確保煤礦正常生產的有效運行，例如目前已廣泛應用于煤礦勘探、開采等工作中的機器人技術和紅外技術，都是智能化設計的成果。
6可靠化設計的應用
【關鍵詞】現代機械；設計；制造工藝
按照產品使用要求，機械設計的結構、形式、工作原理等，展開合理分析和科學計算，并通過機械設計方法，實現產品設計的具體運用。在傳統機械設計中，主要依靠設計人員手工計算、手工繪圖和檢索資料，產品設計的周期較長，且無法保證設計質量。近些年來，隨著科學技術迅猛發展，機械產品不斷更新，傳統機械設計方法無法適應新時展，因此催生了現代機械設計工藝。不斷改變了傳統設計方法，對設計理論、設計方法不斷改進，使產品設計周期明顯縮短，產品質量明顯提高。筆者根據自身多年的機械設計經驗，主要分析現代機械設計的制造工藝。
1.現代機械設計方法的優點分析
1.1通過現代化機械設計，可提升產品質量、工作效率
針對現代化機械設計，可實現生產、作業的現代化處理，通過機械設計的優質產品，可靈敏、精確控制作業流程，準確把握生產控制，利用機械操作系統，確保機械制造程序現代化設計，保證產品設計達到規定操作。采取現代化設計，可實現操作系統全程數據化控制，無主觀因素影響，確保操作流程科學、有序運行，通過精確規定動作，提升產品質量、工作效率。
1.2通過現代化機械設計，可改善勞動條件
現代化發展的機械設計，屬于技術密集型、知識密集型的集合技術，通過現代化機械設計，降低作業人員勞動負擔，使作業人員擺脫繁重手工作業。隨著機械現代化產品的逐漸推廣應用，使機械行業生產環境得以有效改善，有利于提高行業勞動條件，實現機械制造的現代化辦公，進而使機械制造勞動條件得以有效改善。
1.3通過現代化機械設計，提高機械設備可靠性、安全性
對于機械設計所包含的現代化功能，包含了問題診斷、警報處理、系統保護、系統監視等現代化、對于機械生產，若遭遇電壓短路，或超負荷運載問題，利用現代化系統，可采取控制保護措施，實現系統現代運行，可降低人身事故發生率，對設備起著良好保護作用，使設備損壞率明顯下降。對于機械設計、現代化發展，電子元件是其主要部件，可有效降低元件磨碎率，提高機械現代化產品可靠性、安全性，進而使設備故障率明顯降低，延長機械設備的使用壽命。
2.現代化機械設計的主要工藝
2.1智能化設計方法
對于機械設計而言，實現現代化控制技術，就是為提高生產作業、機械制造的智能化。立足現代化機械設計角度，智能化是立足動力學、社會學與心理學理論角度，結合人工智能技術與計算機技術學科等，將其納入機械設計學科。通過交叉學科建設，有效吸取機械設計智能化發展新方法與新思維。利用人工智能模擬技術，就是使機器行為與人腦推理、邏輯、決策等思維能力類似，智能化機械設計是機械制造領域的重要設計工藝。
2.2機電一體化設計方法
按照現代學科發展模式，使傳統單一學科模式被打破，逐漸往學科融合方向不斷發展。對于現代機械設計而言，也必須轉變傳統設計思維，創新機械設計思路，趨向學科融合發展。立足學科建設角度，在未來發展中，機電一體化是機械設計的重要發展方向。機電一體化，是通過機械、微電子、電子信息、傳感器、電子工程等技術，相互結合而產生，從這些技術理論中，吸取機械設計所需理論、技術，在機械設計、現代化發展中，不斷綜合運用，使機械產品往機電一體化方向不斷發展，機電一體化設計，極大推動機械制造行業的積極、健康發展。可以說，機電一體化設計，是機械設計的關鍵工藝。
2.3網絡化設計方法
近些年來，隨著互聯網技術興起和日益發展，使人民生產、生活發生巨大改變。隨著互聯網快速發展，加速了全球經濟一體化。對于機械設計而言，其產品換代、理論更新，均離不開互聯網發展。提高機械設計、現代化發展，必須緊密聯系互聯網，利用互聯網監控技術、遠程控制技術，實現實時操作、動態化控制，利用計算機安全、云計算數據、局域網等互聯網技術，為機械設計、現代化發展創造良好網絡運行環境。總之，隨著互聯網不斷發展，機械設計產品和互聯網聯系日益緊密。
2.4模塊化設計方法
針對機械設計產品研發，現代化屬于系統性、復雜性的工程，所涉及產品規格、種類繁雜。現階段，對于機械設計現代化研發，若想實現產品接口生產標準化，還存在一定難度。所以，通過模塊化處理技術，目的就是為簡化設計流程。系統模塊化，就是復雜、龐大的設計系統進行分解，建立良好管理模塊。利用標準單元模式，實現產品的快速研發，使產品生產規模日益擴大，進而分解模塊，簡化處理機械產品。
2.5綠色化設計方法
由工業革命開始，全球進入工業化社會，影響著人們的生產、生活，有效提升了人們物質、文化生活。然而，隨著粗放型經濟不斷發展，人們生態環境遭到嚴重破壞，環境污染與資源浪費問題日益突出。因此，工業改革是社會發展的必然趨勢，發展綠色工業，保護生態環境，降低資源浪費率，要求機械設計必須提倡綠色、環保，設計出環保型、節能型的現代化產品，是機械制造發展不可小視的問題。
3.結束語
綜上所述，現代機械設計工藝，主要是完善、補充傳統機械設計工藝，主動性較強，且設計周期較短，可明顯降低設計耗費。通過現代機械設計方法，不管是產品設計、產品制造，或報廢回收方面，比傳統機械設計工藝明顯要好。對于現代機械設計工藝，是諸多學科知識、領域的完美融合，并實際運用于產品設計中，不僅是單獨個人設計，還是一個設計團隊的設計，在設計設計中，運用現代機械設計方法，確保每個設計人員做到相互了解，運用模塊化、網絡化、智能化等設計工藝，通過設計工藝的有機融合，方可設計出完美、優質的機械產品。 [科]
【參考文獻】
[1]王秀鳳.現代機械設計制造工藝綜述[J].科技與企業，2014，（2）：217-217.
【關鍵詞】機械設計；機械制造；設計理念
機械設計，是指根據產品的使用功能要求，對機械的工作原理、結構形式、運動方式、力和能量的傳遞方式，各個零件的材料和形狀尺寸、精度、配合形式和技術要求，方法等進行構思、綜合分析和計算并將其轉化為具體的設計方案，以作為生產制造依據的指導文件之一。
1現代機械設計概述
1.1.現代機械設計的現狀。機械產品設計開發中，機械設計是十分重要的一步，是機械生產的起始段，決定了機械的性能，質量和品質。機械設計對于人類社會的進步，起到了不可磨滅的作用，極大提高了社會生產力的發展和生產的進步。現代機械設計理論，總結了現代機械產品生產的經驗和原理，是現代機械設計的指導方針和設計綱領。而現代機械設計方法，則確保了現代機械產品能夠滿足設計初衷和功能需要。現代機械設計理論是現代機械設計方法的根本和核心，是機械設計中必須面對的基礎和要求。現代社會對與機械設計水平的要求越來越高，對現代機械設計的需求也越來越大，這就決定了現代機械設計必須要不斷進步，與時俱進，同時社會生產力水平的提高，科技水平的進步，在客觀上也推動了現代機械設計的進步，為機械設計理論和方法的發展提供了動力。
1.2.現代機械設計的特征。現代機械不僅應用于物質于能量方面，更多的進步體現在對信息的處理，不再只注重于單一功能而傾向于綜合作用，換而言之，機械不再僅僅是一種工具，而進一步應用了智能技術使其具有了自主處理能力和信息接受交換能力。上述現代機械的進步與變化，也使現代機械設計與傳統機械設計有了很大不同，相對于傳統機械設計更多的靠以前的經驗和設計師突發的靈感，現代機械設計則更多的運用新興技術，綜合各學科內容，以現代機械設計理論為基礎和準則，展現出了機械設計在現代的新面貌。傳統機械設計是在存在需求的情況下設計出方案進而做出樣品進行實驗并根據實驗成果改進方案繼續制作樣品進行實驗，如此循環不僅費時費力，制作出的產品性能，適用性等均不能達到最優化。現代機械設計則可以在計算機的使用下直接進行虛擬實驗，在對實驗現代機械設計方法的分類。從工程領域方面劃分現代機械設計方法，可分為現評估后優化參數改進虛擬樣機，在達到最有效果之后，再進行設計制作，不僅節約材料，降低成本，且方便快捷，設計效果較好。
1.2現代機械設計的理念。設計過程要遵循一些理性的、科學的基本原則，一般來說包括邏輯關系的確定，物理關系的確定，結構關系的確定，總體層面設計的最終確定。現代機械設計的理念是把信息技術、計算機輔助技術、智能技術和機械工程技術相結合，通過建立數學模型進行優化，融合數學、電子信息學、化工學、人體心理學等學科知識，從形象思維開始，綜合運行各種思維方式，經過邏輯推理和判斷及相應的綜合、分析與決策，產生設計創意，經過精確的數據分析和操作，反復操作循環，最終完成設計方案。設計過程要充分考慮到設計任務，清晰設計目標，充分收集資料和數據，要設計出新結構和新方案，還要和客戶進行討論，注重各專業知識的配合，力求方案的科學性，要以嚴謹的態度對待設計圖，不斷修改方案，直到最佳，最后，現代機械設計的一個重要理念就是要將設計的過程貫徹于機械制造的始終，即使是草圖結束以后也要動態進行調整。現代機械設計的理念秉承創新精神，注重邏輯和思維方式，運用科學合理的設計方法，結合最先進的科學技術，并且還要綜合考慮經濟性、穩定性、智能性等相關因素，充分融合環保設計、人性化設計、低能耗設計等理念，并且借鑒國內外的相關理論，實現設計理念的創新和發展。
2關于是機械設計其中的一個方面的探討
設計一部機器，其產品性能如何，關鍵在于其設計的質量。機械設計是機械工程的重要組成部分，是機械生產的第一步，是決定機械性能的最主要的因素。制造一部機器，在滿足預期功能的前提下，要求性能好、效率高、成本低、造型美觀，同時要滿足人類工程的使用要求，在設計使用期限內要安全可靠、操作方便，維修簡單。機械設計是一個創造性的工作，同時也是充分利用已有的成功經驗的工作。因此，要很好的把繼承與創新有機結合起來，才能設計出高質量的機器。設計程序有以下幾個階段：
2.1調研階段。在調研階段應對所需要設計的機器的技術和使用要求情況做充分的調查研究和分析，通過分析，能夠進一步明確機器所應具有的功能，并為以后的決策提出由環境、經濟、加工以及時限等方面所確定的約束條件。
2.2方案的初步設計階段。方案的初步設計不單單是滿足產品功能的需要和本產品行業的發展方向，更重要的是檢驗設計者對于產品的開發的認識，以及“四新”運用的能力。初步設計的主要步驟是：確定工作原理和基本結構型式、運動形式設計、設計主要零部件，繪制初步總裝配圖，初步設計審查。
2.3產品設計階段。產品設計階段分三步：首先，是設計總裝配草圖及部件裝配草圖。根據總裝配草圖和部件裝配草圖對產品進行整體設計。再者，在產品設計階段要根據審查意見修改設計，設計全部零部件，繪制新的總圖，技術設計總審。最后的設計階段，要根據審查意見修改設計，繪制全部工作圖和制定全部技術文件。對于大型設備，需要多名設計人員分工合作、密切配合，總設計師要密切關注結合部分的連接設計，做到連接科學、簡單。而相對于批量或大量生產的產品，還要進行定型設計，考慮采取工裝設計，提高產品生產效率、降低成本。
2.4技術文件編制階段：其種類較多，常用的有產品的設計計算說明書、使用說明書、標準件、常用件、易損件的明細表等等。
計算機在機械設計中得到了日益廣泛的使用，并出現了許多高效率的設計分析軟件，如：（三維：PRE、UGNX、solidWorks等；二維：AutoCAD、CAXA電子圖版等、CAM：Cimatron、SolidCAM等）。運用計算機軟件設計，使設計變得更加快捷、標準化強，同時，利用此類軟件可以在設計階段進行多方案的對比，以及可以對不同的方案其結構強度，剛度和動力特性進行精確的分析。因此，計算機軟件繪圖在機械設計進程中替代了手工繪圖。
在繪制零件圖的同時還需要進行兩項工作，其一、工藝性審核，要考慮本企業的設備加工能力和工人的技術水平，使零件便于加工并降低制造成本。其二、標準審核，使零件結構要素、尺寸、公差配合，熱處理條件以及標準和通用零件等符合標準的規定。零件圖完成后開始圖紙核對，經過仔細校對的圖紙，能保證加工后裝配順利和滿足技術要求。最可靠的校對方法是根據已繪制好的零件圖重繪出一張總裝配圖，所有的矛盾之處就會體現出來。
綜上所述，現代機械設計是許多學科和領域的技術交融之后的捷徑，這些技術在現實機械中實現了完美的結合，前提是相關的知識在設計者的頭腦中首先實現完美的結合，構成一個有序的知識體系。現代機械設計不可能是個人行為，在設計群體中，所以偶成員都應掌握現代機械設計的有關知識，這樣才能做到相互了解和配合，才能建立全局觀念，最終實現現代機械的完美設計。
參考文獻：
前言：機械設計作為一個復雜的過程，評價其好壞當然不能只從某一個或者某幾個側面來說。但是，機械設計的最終成果就是產品，產品直接面對終端消費者，所以說機械設計水平高低的最為直接的體現就在于產品。機械設計的創新方法也是為提高該過程的水平而服務，因此，可以從產品質量的角度出發來進行機械設計創新方法的研究。結合近年經驗來看，主要是變元法的變型運用、新型材料的合理運用和三維CAD等技術的革新。
1.基于產品全方位優化的機械創新設計
1.1 基于產品穩定性的機械設計創新
產品的穩定性對于產品而言可謂是評價其性能好壞的關鍵之所在，如果一臺機器頻繁出現故障，那么即使它運作時再流暢，它也無法算得上是一臺好產品。通過機械設計創新來提高產品的穩定性，就要運用到現代優化設計理念。現代優化設計包括了現代科技的眾多因素，如函數、數學理論、信息技術等，通過最新型的設計途徑得出最優化的設計方案，以滿足工業發展的新要求，這里得要求主要指針對產品的穩定性進行機械設計創新。[1]從原件入手，使機械設備在零件上具備更標準的規格，在部件上更加通用，在設備整體上更加系統，這就要用到變型設計。變型設計就是在原有產品的類型基礎上，在機械設計時進行深度開發，其中又包括縱系列和橫系列，涉及機械產品設備的尺寸、參數和功能。要增加產品的穩定性，很重要的一點就是機械設備內部元件的固化，這涉及到不同的工藝方法，使用不同的工藝裝配出來的產品最終在穩定性上會有很大差異，需要具體情況進行具體分析，需要工藝適當更改以滿足產品性能要求.這就要求對零件的加工工藝和熱處理工藝能夠合理選擇并在一定程度上予以改良，也就是對機械設備工藝方法進行科學變元。
1.2 基于產品環保性能的機械設計創新
隨著環保觀念逐漸深入人心，機械設計也無法不與環保聯系起來，綠色環保機械逐漸步入人們的視野。相應地，如何設計出符合環保要求的機械產品也成為機械設計的一大突破點。從材料選擇入手，要盡量考慮選用可回收、易分解、可再生的環保材料。除此之外，結構件的設計要滿足無毒無害的選配要求，還以提高機械材料的再生率為宗旨，盡量遵循低能耗、長壽命、無污染的原則，盡可能提高機械設備的耐久性能，實現機械化高效率。就環保來說，最為長久的就是節能設計，如果機械設備能做到節能，那可以說是“一勞永逸”。要做到節能，可以考慮采用雙泵分合流技術、液壓負荷傳感技術和靜液驅動技術等設計方式達到高效節能的目的。談到電機，如何選擇電機也很重要。應當選擇噪音小，油耗少，排放少的電機。如果噪音不能避免，那就要增加機械設計中的降噪處理環節，這也可以成為機械設計創新的一個思考方向。
1.3 基于產品經濟效益的機械設計創新
所謂經濟效益，就是要達到利益最大化，達到利益最大化可以從機械設計的過程中和機械設計的成果著手。一方面來說，現代機械工程創新設計應結合市場需求和客戶要求，科學、合理地控制機械工程設計成本。要做到節約成本，首先就應當從原材料入手。固然，選擇價格低廉且品質優良的原材料最為符合要求，可是事實上這樣的材料并不好找，再者不同的材料擁有各自不同的功能，而這些原材料對于工藝加工的要求又不盡相同，只有通過加工以后才能得到最后想要的理想材料，才能夠達到參數的標準，這樣一來找到替換的材料難度極其大。這時就是就要運用機械設計創新了。為什么這么說呢？其實就是對于這些不可加工的材料可以運用材料變元法進行新的方案的設計和研究，此處所謂的變元法就是改變一種變量或兩種變量從而達到最后的結果不變的道理來實現接卸設計中的創新設計的。除此之外，還可以運用人工智能化的方法，解放設計人員的思維，降低設計人員的勞動量，這就是在環節中無形降低了生產的成本。人工智能，無疑也是一種創新。另一方面，從機械設計的成果來說，就是要讓產品的銷路打開，跟機械設計聯系起來就是說成品要能夠吸引受眾，產品的穩定性和環保性能在上文已經詳細介紹過，此處不再贅述，這里主要說明機械設計創新之于產品的外觀，主要手段就是加大機械設計中的設計幾何學的運用，即用單位坐標系分析形體分割位置，用心規劃比例關系以賦予成品更強的協調感。這個過程中可以引進國外的經驗和先進理念。只有從過程和結果分別進行機械設計的創新，才能最大程度上保證經濟效益。
2.現代機械工程創新設計的突破點
2.1 機械設計人員思維的創新
機械設計人員的思維創新可以說是現代機械設計創新的根本。最為根本的思維上的突破應當就是人工智能的使用，其中包括CAD技術、基于ASP的Internet接口方案、基于Browser/Server的網絡計算模型、SQS Server數據庫等，其中以CAD技術和數據庫技術的使用最為常見。除了人工智能以外，就設計人員的自身思維來講也可以有所突破，這里頭最難的就是設計人員思維的立體性，也就是思維的聯動性。之所以要實現創新思維的立體性，保持思維的層次性立體性，實現橫向、豎向和逆向思維的統一，就是為做到在設計時權衡利弊，選擇最優方案。再就是老生常談的話題了，即思維的突破性、獨創性和實用性。[2]也就是說，要求設計人員不要囿于固有思維套路，而要積極探尋，爭取研發出更優的設計方案，但與此同時還不能罔顧機械設計實際，紙上談兵。總的來說，就是設計人員要在符合實際的情況下開拓自身思維，力求更完美的設計方案。
2.2 探索創新之于機械設計各環節
說到機械設計各環節的方法創新，其實有很多，接下來列舉幾例。比如說立足于分析機械結構設計流程的基礎上，研究參數化設計方法再轉變到CAE模型的CAD/CAE轉換機制，是一種有效的雙向機制。再比如說，設計環節的反求設計，這主要是針對減少誤差和數據還原而設計的。還有三維CAD技術的大量運用，再加上之前談到過的各個環節變元法的靈活運用及其各種變型方法在實踐中的大量運用，以及和CAD/CAE轉換機制類似的同樣立足于IT技術的 CAM技術的運用和運用IT技術的同時需要設計人員積極配合的網絡協同技術，后者主要是利用網絡實時數據的傳輸特性，這樣一來不僅能夠掌握動態數據，還便于設計人員建立相關網絡平臺進行探討、比對、研究。每個方法的運用范圍或有重疊，交叉，但是他們各自又具備彼此所不能取代的優點，他們對于機械設計的探索創新來說都很重要。
關鍵詞：現代機械；設計創新；特點
中圖分類號：C35文獻標識碼： A
前言：機械因其作為龐大的硬件特質，設計的過程非常漫長，不僅需要專業設計人員要有專業技術知識，還需要有韌勁、有耐心，設計時認真細心。隨著經濟社會的發展，現代化工業技術不斷提升，對于機械的設計也有了新的要求，機械設計的要打破傳統進行創新，進行改進，進行革新。特別是在第三次工業革命以后，世界范圍內的機械行業突飛猛進，也對機械的設計提出新的更高要求，創新成為機械設計領域新的歷史性要求，大膽創新的設計將使機械領域發生前所未有的發展。當然設計要有時代性和適用性，要隨著時代的變化而創新，要與社會的發展、行業的發展相適應。筆者就機械設計的方法創新以及創新評估進行論述。
1、 機械設計的定義
機械設計是指根據用戶的使用要求對專用機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、方法等進行構思、分析和計算并將其轉化為具體的描述以作為制造依據的工作過程。機械設計是機械工程的重要組成部分，是機械生產的第一步，是決定機械性能的最主要的因素。
2、 運用創新思維實現機械設計的重要意義
具體到機械設計中，創新思維主要有還原分析法、綜合分析法、列舉法、結合法、移植法、聯想法、相似和對立對比聯想等多種分析手段。假設可以把以上思維方法應用到實際生產當中，那么其所產生的回報則是無比巨大的。機械創新設計能夠提高機械設計人員的智能化水平，達到建立有效的機械設計“專家”系統的目標，加速機械設計向著智能化、自動化、最夠有效地鍛煉機械設計人員的創造性思維，激發他們的潛在能力，提高人員自身實現技術創新的自覺意識。
3、設計者要有創新思想
設計者如果不能突破過往的思路和方法，就容易變成思維定勢，固步自封，不能創新。因此，設計者應能改舊創新，要有創新的思想，并且將這種創新靈活的運用到設計當中去。創新就是要打破過去的思想方法、思想方式，用新的視角、新的思路、新的方法來分析問題、解決問題，創新對于任何人、任何產業、任何事物來說非常重要。設計人員如果不能創新，那么它的作品就不會被肯定，不會被接受。凡是優秀的設計人員都具有創新思想和創新精神，總是在不斷推陳出新，因此，就要求設計人員要有創新思想，要用創新思想來武裝自己，用創新思想來解決問題，結合創新思想更好的開展各項工作。一是獨創意義是創新的靈魂，也就是能打破人們的思維定勢，能打破傳統思想，尋求更為高效的方法和思路、措施，獨創讓設計變的更加脫俗，進入到更加廣泛領域獲得發展。二是創新具有十分重要的現實意義，創新使產品更加有效的生產，更加適應市場的需求。三是創新就是突破，要在思想上打破傳統的思想，要在技術上打破傳統技術使用新技術，要通過創新設計實現新的發展空間。第四，創新不是單層面的創新，而是要有
多維度的創新，既要橫向方面的創新，也要有縱向的創新，還要反向的創新，只有這樣才能得到最為優秀的作品。
3.1 優化設計的發展
數學規劃是優化設計的前提，電腦是優化設計的專業設備，對相關制約條件進行深入分析以后，在創新思想的主導下尋求最佳規劃，這是優化設計中最為優秀的措施，其設計思想體現了時代的特征。我國在創新設計方面做了很多的研究和開發，創造了很多優秀而獨特的設計程序，被設計領域廣泛認可，反響強烈。但是可惜的是該措施并沒有被廣泛的運用到實際的設計當中去。當然，這種設計措施絕對是有效的，要求設計者要有較強的專業技術和水平，還要鼓勵他們勇于創新，勇于打破常規，積極尋找適應發展需要的新方法，而且要不斷創新和
變化。這種設計措施使我們在考慮問題時要具有全面性，涉及全部層次，能夠全面合理的處理問題。使設計的信息更加精準、設計的時間更少，設計的效率更高。
3.2 關于機械設計的定型設計
所謂的定型設計，就是要在產品開始制造之前，實施產品的創新探索活動，使零件規格更符合要求，尺寸更符合規定，產品更具有系列的特征，更加具有通用性，更加適合使用者使用。產品設計的定型設計首先要了解跨系列產品、縱系列產品和橫系列產品的概念。所謂的橫系列產品設計只是在基礎產品上，擴展產品的功能；而縱系列產品的概念是指：功能相同、結構相同、原理相同，只是尺寸和性能不同的設計。而對于跨系列產品，其概念就是有先進的動力參數，且在
不同的類型產品之間的設計變型。定型設計的概念就是指產品的功能不變，產品的理念不變，為了適用人的使用，調節產品的一些參數和數據，進而制造出更加合理的產品。技術基礎有拓撲技術約束、尺寸技術約束和工程技術約束三種相驅動，通過三維參數的變化進行變型設計。以傳統的參數化設計與三維的參數化設相比較，傳統參數化設計只對零部件的個別或者部分特征驅動的尺寸進行修改，并對關聯的尺寸進行調整后，得到相應的不同尺寸的系列零件。而三維參數化變型設計中，可變化的信息非常之多，包括：工程圖的視圖位置、工程圖的比例、工程圖的尺寸、工程圖的注釋、工程圖的BOM表，這些參數及信息在三維參數化模型驅動后可以自動更新，以及在產品的生產制造中所需要的工裝夾具、NC代碼、產品生命周期等參數化進行關聯設計。由上可知，機械設計涉及數學規劃、三維圖、IT技術以及更多的學科原理，非常深奧，要素較多，在具體的設計中，應堅持多樣化、個性化和適宜性。定型設計與其它設計相比，有其思想的超前性，該項設計打破陳規，更加精準，更具創意。
3.4 反求設計
反求設計的探討應著重以下技術內容:（1）對測量措施和機械進行研究，為設計提供更加精準的機具，以減小在設計中的測量誤差Δ測。（2）對三維重構方法和軟件系統進行研究，使設計的實用性更強，以提高設計的精度，以減小在設計中的計算誤差Δ計。（3）既要有人工的智能技術，還要有數理統計的各種理論，更要有設計中精度的學科技術，通過多種學科相互整合，上升到一種獨特的設計理論參數，解決設計參數的問題。（4）為了更好的還原設計參數，重點研究產品主模技術，以滿足反求工程Ⅱ對設計參數的還原要求，最終形成產品裝配的建模體系。（5）要在軟件開發上做好工作，開發的軟件應滿足分析原型產品設計精度的能力。無論是國內還是國外，引用的反求工程CAD模型與精度設計、精度構造的要求還有很大的差距，基本上就是一個幾何形狀的重構。反求工程要求獨有3個參數：一是重構參數；二是實物原型參數；三是原始設計參數。在反求工程Ⅱ的設計階段，以各種參數重構建立CAD三維模型，這些參數具有反求工程的屬性，全部是在重構的CAD模型上體現的，是反求工程對模型測量點的數據進行擬合運算后得出的結果，因此叫做重構參數。反求工程所使用的數據并不是原物測量數據，也不是最初設計的數值，而是根據重構模型參數作為原始參數。也就說依據模型數據的重構參數進行產品的制造。現在分析一下制造產品的原始參數和制造原型的原始參數二者之間的誤差：零件或原型的制造誤差記為制造
誤差Δ制，制造的原型使用磨損記為誤差Δ損。重構誤差記為Δ計；原型測量誤差記Δ測；由于產品的原型是根據最為原始的參數設計制造的，而現有的產品則是用重構的參數制造的，所以二者之間也存在誤差即重構誤差Δ構。從這個分析可以看出，重構參數制造的產品與原型制造的產品有誤差，用重構的參數制造的產品放在原型環境下會達不到要求。
4、結束語
任何設計工作都不可能脫離創新而永遠存在，因此，設計者的一個特質就是要有創新精神，要熟練運用各種分析設備，設計出創新超前、品質更高、更加符合使用者的設備。創新設計存在于任何時代任何發展階段。
參考文獻:
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【關鍵詞】機械設計方法；發展；
1 現代機械設計的特點
現代機械種類很多，結構也越來越復雜。但從實現系統功能的角度來看，它主要包括動力系統、傳動系統、執行系統、操縱及控制系統等，每個系統又可根據需要繼續分解為更小的子系統。現代機械設計有其鮮明的特點，不但要求設計對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、物流技術、各零部件的材料、形狀、尺寸、方法等進行構思、分析、計算，而且還需融通多門科學知識，如創造性工程、美學、仿生學、控制論、機械電子學、價值工程等，使設計出的產品在市場中具有競爭力。
2 現代機械設計方法
2.1 計算機輔助設計
利用計算機運算速度快、存儲量大、運算準確、邏輯判斷功能強等優點，通過人機交互進行信息的處理，完成設計工作。主要有以下特點：
2.1.1 由于可以存儲大量的設計信息和設計經驗。可以幫助缺乏設計經驗的新手順利完成工作。
2.1.2 計算機輔助設計與計算機輔助制造（CAM）、計算機自動化管理結合起來形成計算機集成制造系統，進行產品設計、市場預測、生產計劃、制造和銷售等一系列工作。以企業的最高效益為目標，綜合對人力、物力和時間各種資源進行最有效的利用。
2.1.3 可以大大提高設計的效率，加快產品的更新速度，縮短設計周期，增強市場競爭力。
2.1.4 設計人員不僅能在很短時間里給出多種設計方案，分析比較后獲得最佳設計方案，還可以從繁重的重復性工作中得到解脫，有更多的時間和精力進行創造性工作。
2.2 機械設計中的綠色產品設計技術
現代機械設計中的綠色產品設計技術是指在設計機械產品時要符合低耗能、高效益、環境保護等要求。綠色產品設計技術主要包括以下幾個方面：第一，針對能源利用的機械設計技術。產品設計是減少能源消耗最重要最關鍵的環節，這要求在現代機械設計當中以最小的能源消耗來達到最大的能源利用率，同時符合對環境影響最小的環保要求。產品的結構布局、加工工藝以及重復使用性和材料選擇等都是在產品功能和各項基本要素確定之后，在設計階段就考慮好的。第二，針對環境設計的機械設計技術。主要是指在整個產品的生命周期內，考慮的重點和關鍵是產品是否可以回收、是否可以重復利用、是否可以維護，以及是否有利于使用者的身體健康和安全性等方面的屬性。第三，針對材料設計的機械設計技術。在這方面，設計的訴求點在材料身上，即要充分發揮材料的利用價值，并且以最小的材料消耗達到最大的利用率。
2.3 模糊設計
模糊設計是將模糊數學知識應用到機械設計中的一種設計方法。隨著科技的深入發展，需要設計的機構越來越大、也越來越復雜，設計中涉及的變量越來越多且變量間的關系也越來越復雜，這些變量中存在大量的模糊現象，許多情況下并不能精確描述所設計的產品。在設計中除了識別“非此即彼”的精確現象，還要能識別“亦此亦彼”的模糊現象，這就要求采用模糊數學的方法來解決這些問題。模糊數學的研究領域非常廣泛，其包括模糊變換、模糊綜合評判、模糊模式識別、模糊決策、模糊拓撲、模糊專家系統等綜合理論。在機械設計中，一般將模糊技術與其它設計方法相結合，對機構進行研究。如利用模糊綜合評判進行機械制造、機械設計參數、傳動方案等的優化選擇；將模糊技術與可靠性設計、優化設計相結合，形成了模糊可靠性設計、模糊優化設計、模糊可靠性優化設計等方法。隨著人們對模糊現象的進一步深化認識，對模糊現象定量處理方法的逐漸掌握，模糊技術必將得到進一步的發展與完善，并廣泛用于工程設計中去。
2.4 基于產品特征知識的設計方法
基于產品特征知識設計方法的主要特點是：用計算機能夠識別的語言描述產品的特征及其設計領域專家的知識和經驗，建立相應的知識庫及推理機，再利用已存儲的領域知識和建立的推理機制實現計算機輔助產品的方案設計。機械系統的方案設計主要是依據產品所具有的特征，以及設計領域專家的知識和經驗進行推量和決策，完成機構的型、數綜合。欲實現這一階段的計算機輔助設計，必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協調、管理和使用。
需要強調的是，機械設計技術是基于上述技術有機融合的一種綜合性技術，而不是機械技術以及其他新技術的簡單組合、拼湊。現代機械設計制造出的產品，不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸。
3 我國機械設計的發展方向
3.1 遠程機械設計。我國未來的機械設計要把遠程機械設計作為重點發展方向，遠程機械設計目前在我國正處于初步發展階段，它是一個多學科、多技術的研究領域，涉及許多機械工程和計算機方面的知識領域。，因此要大力研究網絡環境下設計資源獲取及調用，這樣設計人員在設計過程中遇到問題，就能通過網絡及時的進行分析計算或查詢數庫，很快的解決問題，進行下一步工作，相對來說降低了成本，節約了時間，有效地提高了工作的效率。
3.2 自動化發展趨勢。機械制造技術的自動化發展是必然趨勢，科技發展推動了自動化的普及，自動化的發展表現在制造技術中系統技術、集成技術、人機一體化制造等各個系統中，自動化給機械制造技術的快速發展奠定了良好的基礎。
3.3 人性化設計。機械控制技術的電子化代表了當今技術的發展趨勢，采用微機控制技術，達到發動機的最佳功率匹配，減少發動機的燃油消耗，并自動診斷機器狀態，使機器使始終能保持良好狀態，因此控制和操縱的人性化能大大提高作業的安全眭和舒適性。
3.4 系統性設計。從系統觀點入手，把機械產品看作一個總系統或整體，依賴計算機技術，實現人、機、環境相互協調。在具體實施上，是把總系統分解為若干個子系統，采用各種現代設計理論和方法，追求系統優化為目標協調各子系統的設計和匹配。
3.5 隨機和動態性設計。任何機械產品都是在隨機動態下完成其功能的。傳統設計是在不得已條件下用靜態分析設計，即使考慮隨機動態，也只是憑經驗選取系數進行修正，故不能反映實際工況條件下機械產品運行的行為。而現代設計要考慮載荷譜、材料強度譜，零部件的損傷譜條件下來設計，運用有限元法，可靠性設計法，數學規劃法等，達到定量、動態、可靠的設計，以達到滿足性能要求、實現最大性能優化，節約能源的目的。
3.6 虛擬化設計。虛擬技術、計算機通訊技術與網絡技術是信息技術最重要的組成部分，它們被稱21世紀科學技術巾的三大核心技術。虛擬技術作為2l世紀的三大核心技術之首，足以見它在廣義上已不僅是一種技術，而是一個有著影響人類社會發展、改變人類生活的具有深層含義的領域。虛擬技術包括虛擬加工、虛擬測試、虛擬控制，利用聲、光、電、機、計算機等綜合交叉技術的有機結合。虛擬技術的出現幾乎可以肯定地說它將大大改變人類現有的思維模式、工作模式和生活模式。
綜上所述，機械設計是一個創造性的工作過程，是多門技術學科相互滲透、相互結合的產物，同時也是一個盡可能多地利用已有的成功經驗不斷創新的過程。因此，只有很好的把繼承與創新結合起來，才能更好地設計出多功能、高質量、高可靠性和低能耗的機器，最終滿足生產需要。
參考文獻
關鍵詞：機械設計；CAD技術
1 CAD技術的發展
CAD(Computer Aided Design)是計算機輔助設計的英文縮寫，是利用計算機強大的圖形處理能力和數值計算能力，輔助工程技術人員進行工程或產品的設計與分析，達到理想的目的，并取得創新成果的一種技術。自1950年計算機輔助設計（CAD）技術誕生以來，已廣泛地應用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領域，產品的設計效率飛速地提高。現已將計算機輔助制造技術（Com-puter Aided Manufacturing，CAM）和產品數據管理技術（Product Data Management，PDM）及計算機集成制造系統（Computer Itegrated manufacturing system，CIMS）集于一體。
產品設計是決定產品命運的研究，也是最重要的環節，產品的設計工作決定著產品75%的成本。目前，CAD系統已由最初的僅具數值計算和圖形處理功能的CAD系統發展成為結合人工智能技術的智能CAD系統（ICAD）(Intelligent CAD)。21世紀，ICAD技術將具備新的特征和發展方向，以提高新時代制造業對市場變化和小批量、多品種要求的迅速響應能力。
以智能CAD（ICAD）為代表的現代設計技術、智能活動是由設計專家系統完成。這種系統能夠模擬某一領域內專家設計的過程，采用單一知識領域的符號推理技術，解決單一領域內的特定問題。該系統把人工智能技術和優化、有限元、計算機繪圖等技術結合起來，盡可能多地使計算機參與方案決策、性能分析等常規設計過程，借助計算機的支持，設計效率有了大大地提高。
2 三維CAD技術在機械設計中的優點
通過實際應用三維CAD系統軟件,筆者體會到三維CAD系統軟件比二維CAD在機械設計過程中具有更大的優勢,具體表現在以下幾點:
2.1 零件設計更加方便
使用三維CAD系統,可以裝配環境中設計新零件,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設計新零件,既方便又快捷,避免了單獨設計零件導致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過程通過動畫演示出來,使人一目了然。
2.2 裝配零件更加直觀
在裝配過程中,資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關系,若裝配不正確即予以顯示,另外,零件還可以隱藏,在隱藏了外部零件的時候,可清楚地看到內部的裝配結構。整個機器裝配模型完成后還能進行運動演示,對于有一定運動行程要求的,可檢驗行程是否達到要求,及時對設計進行更改,避免了產品生產后才發現需要修改甚至報廢。
2.3 縮短了機械設計周期
采用三維CAD技術,機械設計時間縮短了近1/3,大幅度地提高了設計和生產效率。在用三維CAD系統進行新機械的開發設計時,只需對其中部分零部件進行重新設計和制造,而大部分零部件的設計都將繼承以往的信息,使機械設計的效率提高了3~5倍。同時,三維CAD系統具有高度變型設計能力,能夠通過快速重構,得到一種全新的機械產品。
2.4 提高機械產品的技術含量和質量
由于機械產品與信息技術相融合,同時采用CAD CIMS組織生產,機械產品設計有了新發展。三維CAD技術采用先進的設計方法,如優化、有限元受力分析、產品的虛擬設計、運動方針和優化設計等,保證了產品的設計質量。同時,大型企業數控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM進行機械零件加工,一致性很好,保證了產品的質量。
3 CAD技術在機械設計中的應用
3.1 零件與裝配圖的實體生成
3.1.1 零件的實體建模。CAD的三維建模方法有三種,即線框模型、表面模型和實體模型。在許多具有實體建模功能的CAD軟件中,都有一些基本體系。如在AutoCAD的三維實體造型模塊中,系統提供了六種基本體系,即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環狀體和楔形體。對簡單的零件,可通過對其進行結構分析,將其分解成若干基本體,對基本體進行三維實體造型,之后再對其進行交、并、差等布爾運算,便可得出零件的三維實體模型。
對于有些復雜的零件,往往難以分解成若干個基本體,使組合或分解后產生的基本體過多,導致成型困難。所以,僅有基本體系還不能完全滿足機器零件三維實體造型的要求。為此,可在二維幾何元素構造中先定義零件的截面輪廓,然后在三維實體造型中通過拉伸或旋轉得到新的“基本體”,進而通過交、并、差等得到所需要零件的三維實體造型。
3.1.2 實體裝配圖的生成。在零件實體構造完成后,利用機器運動分析過程中的資料,在運動的某一位置,按各零件所在的坐標進行“裝配”,這一過程可用CAD軟件的三維編輯功能實現。
3.2 模具CAD/CAM的集成制造
隨著科學技術的不斷發展,制造行業的生產技術不斷提高,從普通機床到數控機床和加工中心,從人工設計和制圖到CAD/CAM/CAE,制造業正向數字化和計算機化方向發展。同時,模具CAD/CAM技術、模具激光快速成型技術(RPM)等,幾乎覆蓋了整個現代制造技術。
一個完整的CAD/CAM軟件系統是由多個功能模塊組成的。如三維繪圖、圖形編輯、曲面造型、仿真模擬、數控加工、有限元分析、動態顯示等。這些模塊應以工程數據庫為基礎,進行統一管理,而實體造型是工程數據的主要來源之一。
3.3 機械CAE軟件的應用
機械CAE系統的主要功能是:工程數值分析、結構優化設計、強度設計評價與壽命預估、動力學/運動學仿真等。CAD技術在解決造型問題后,才能由CAE解決設計的合理性、強度、剛度、壽命、材料、結構合理性、運動特性、干涉、碰撞問題和動態特性等。
4 CAD前沿技術與發展趨勢
關鍵詞：現代機械設計 TRIZ理論體系 開口扳手創新設計 應用
中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）012-245-02
1 引言
當前各行各業的競爭尤為激烈，為提高核心競爭力，關鍵在于創新，從國內機械制造業的目前狀況來看，存在很多缺陷，如技術落后、缺乏創新、市場不景氣等，尤其是中小型企業，受經濟技術條件的限制，新產品開發能力極其薄弱。在市場環境中，機械制造行業要想更好地發展，必須打破傳統思維，積極創新，以往的創新方法主要包括試錯法、頭腦風暴法等，但其關鍵依賴于設計中的經驗和靈感，具有很多不足之處，為此，需要尋找一種新的方法，即TRIZ理論。
2 TRIZ理論
2.1 簡介
即發明問題的解決理論，該理論最早出現于上世紀40年代的前蘇聯，通過對技術更新、產品升級等內在規律的分析掌握，主動對產品的設計及發展趨勢進行估測，經多年研究，逐漸形成一套嚴密的綜合理論體系，包含著解決各種矛盾的創新原理以及相應的算法。直至80年代，該理論體系才介紹到其他國家，在世界流行，經過長期發展改進，除了工程技術領域，該理論的應用范圍迅速擴大，涉及生物化學、醫療、教育、電子、商業、建筑等主諸多領域。
2.2 內容
（1）該理論體系包括8個技術進化規律，能夠實時掌握產品當前的技術狀態，同時對其未來趨勢進行預測，為研發新產品提供理論依據；此外，還有40個解決技術矛盾的原理，在此基礎上，可根據實際情況制定比較適宜的解決方案。
（2）科學分析問題的思維方法，包括用于一般問題的多屏幕法，和用于復雜問題的物-場分析法等；創新算法ARIZ，在對較為復雜的問題進行變形后，逐漸深入分析，直到解決問題。
（3）該理論體系是建立在對百萬項專利發明分析的基礎上的，涉及諸多領域和學科，建立有相應的知識庫，在進行創新時可從此獲取已有的相關信息。
2.3 解決過程
不管是產品，還是技術，都是按照一定規律發展的，需經歷產生、發展和淘汰的過程，具有客觀的規律，而技術的發展依靠的內在動力，主要在于對各種矛盾和沖突的解決，最終以最少的資源消耗獲取最大的效益，這是該理論體系的核心理念。
TRIZ理論依賴的是技術進化原理，而保持技術不斷進化的唯一方法就是不斷解決出現的各種矛盾，在解決實際問題時，先將產品以TRIZ問題的形式表達出來，然后利用體系中的工具，如8種演化類型、沖突矩陣、39個工程技術特性等，求出該問題的模擬解，再將該解值轉化為領域解。
技術沖突和物理沖突是TRIZ體系研究的主要對象，技術沖突即指折衷，受某部分的影響，使得系統的狀態難以符合要求，多表現為一個事物的兩個技術要求產生矛盾，如飛機油箱容量越大，飛行時間越長，但同時因質量加重會降低飛機的機動性，且需消耗更多的油量。該理論體系則通過建立39個標準技術特性及40個創新原理之間的對應關系，形成了40行40列的沖突解決矩陣，在其中可合理選擇發明原理，解決技術沖突。
物理沖突指的是一個物體有相反的要求，如為了畫出更細的線，我們希望將筆尖變得更細，但同時也很容易將紙劃破。物理沖突是研究的重點，TRIZ理論在此方面提出了4種分離原理，依次為時間分離、空間分離、基于條件的分離、整體部分分離。在確定沖突的前提下，該理論體系能夠引導設計者選擇相適應的解決原理。
2.4 優勢
在競爭尤為激烈的當前時代，各行業要想更好地生存發展，提高核心競爭力，關鍵在于積極創新。TRIZ理論是實現創新設計的有效方法，與以往的頭腦風暴法等相比，其優勢更為突出，不但對創新的內在規律做了更深入的分析，而且對發展中出現的各種矛盾尤為重視，強調對矛盾的解決，不再逃避矛盾，另外，其隨機性也有所降低，而是在研究技術發展規律的基礎上形成的一個設計開發的完整過程。
大量的實踐表明，對TRIZ理論加以合理應用，能夠對問題情境進行系統分析，盡快觸到問題本質，發現存在的矛盾，并確定正確的研究方向，而且有利于突破定式思維的束縛，從多個新的角度分析問題矛盾，并估測其未來趨勢，在提升創新速度和產品質量等方面都大有裨益。
3 創新設計TRIZ理論在現代機械設計中的應用
3.1 開口扳手的設計
六角形的螺釘/母由于形狀特殊，兩條棱邊要承受很大的力，在利用開口扳手擰螺絲/母或卸螺絲/母時，極易導致螺絲/母出現形變，加大操作的難度。針對此問題，應用TRIZ理論進行創新設計，可通過相應的解決工具解決出現的矛盾。先從39個標準的技術參數中選擇一對特性參數：（1）提高質量的參數：物體可能產生的有害因素；（2）造成負面影響的參數：制造精度和新的改進加大了制造難度。將（1）和（2）代入到沖突矩陣，可得出四條相關的理論，依次是：（1）不對稱；（2）維數變動；（3）拋棄和修復；（4）復制。對這些原理進一步分析，進行創新，研發新的產品，新設計的扳手在使用時，除了與螺絲/母的棱邊相接觸，還可與其側面相接觸，有效地解決了原來存在的問題。
從此實例中可知，在對技術或產品的某些參數和性能加以改進的同時，必然會造成其他參數的惡化，對此可應用TRIZ理論進行創新，借助沖突矩陣等工具解決技術沖突，使該理論的應用能力得到充分發揮。
3.2 波音737發動機引擎罩的設計
作為享譽世界的飛機公司，波音公司在飛機的制造和改進中，應用了許多創新方法和技術。如在設計737時，技術上出現了矛盾，發動機要想吸入更多的空氣，就要縮減發動機罩和地面之間的距離。二者之間產生了技術沖突，將其轉化為物理沖突則是：發動機罩的直徑尤為關鍵，為保證既能吸收更多的空氣，又能保持機罩和地面原有的距離，可適當地增加機罩直徑。接下來，可通過空間分離原理用于此物理沖突的解決，結合不對稱原理，將對稱設計改為不對稱設計。
4 TRIZ理論的推廣
我國引進該理論的時間較短，相關研究較淺，需要進一步推廣普及，在機械制造業引入該理論體系可借鑒日本的引進策略，先培養理論的帶頭人，并對企業外部的TRIZ資源加以充分應用；其次，選擇適宜的方法，不斷學習，同時合理使用各種軟件工具；此外，還需大力宣傳相關知識，建立良好的實際應用環境。
5 結束語
TRIZ理論的優勢不言而喻，在各行業的發展都有著重大意義，尤其在當前激烈的競爭環境中，其作用更為突出。然而，該理論體系在我國的應用時間較短，與國外相比，還有很大差距，因此，必須加大相關研究力度，將該技術進一步推廣，進而提高國內現代機械的設計水平，以研發出更好的產品。
參考文獻：
[1] 郭青山.TRIZ理論及其在現代機械產品創新設計的應用[J].商業經濟，2012，29（4）：142-143.
關鍵詞：機械設計；CAD技術
1CAD技術的發展
CAD(ComputerAidedDesign)是計算機輔助設計的英文縮寫，是利用計算機強大的圖形處理能力和數值計算能力，輔助工程技術人員進行工程或產品的設計與分析，達到理想的目的，并取得創新成果的一種技術。自1950年計算機輔助設計（CAD）技術誕生以來，已廣泛地應用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領域，產品的設計效率飛速地提高。現已將計算機輔助制造技術（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和產品數據管理技術（ProductDataManagement，PDM）及計算機集成制造系統（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一體。
產品設計是決定產品命運的研究，也是最重要的環節，產品的設計工作決定著產品75%的成本。目前，CAD系統已由最初的僅具數值計算和圖形處理功能的CAD系統發展成為結合人工智能技術的智能CAD系統（ICAD）(IntelligentCAD)。21世紀，ICAD技術將具備新的特征和發展方向，以提高新時代制造業對市場變化和小批量、多品種要求的迅速響應能力。
以智能CAD（ICAD）為代表的現代設計技術、智能活動是由設計專家系統完成。這種系統能夠模擬某一領域內專家設計的過程，采用單一知識領域的符號推理技術，解決單一領域內的特定問題。該系統把人工智能技術和優化、有限元、計算機繪圖等技術結合起來，盡可能多地使計算機參與方案決策、性能分析等常規設計過程，借助計算機的支持，設計效率有了大大地提高。
2三維CAD技術在機械設計中的優點
通過實際應用三維CAD系統軟件,筆者體會到三維CAD系統軟件比二維CAD在機械設計過程中具有更大的優勢,具體表現在以下幾點:
2.1零件設計更加方便
使用三維CAD系統,可以裝配環境中設計新零件,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設計新零件,既方便又快捷,避免了單獨設計零件導致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過程通過動畫演示出來,使人一目了然。
2.2裝配零件更加直觀
在裝配過程中,資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關系,若裝配不正確即予以顯示,另外,零件還可以隱藏,在隱藏了外部零件的時候,可清楚地看到內部的裝配結構。整個機器裝配模型完成后還能進行運動演示,對于有一定運動行程要求的,可檢驗行程是否達到要求,及時對設計進行更改,避免了產品生產后才發現需要修改甚至報廢。
2.3縮短了機械設計周期
采用三維CAD技術,機械設計時間縮短了近1/3,大幅度地提高了設計和生產效率。在用三維CAD系統進行新機械的開發設計時,只需對其中部分零部件進行重新設計和制造,而大部分零部件的設計都將繼承以往的信息,使機械設計的效率提高了3~5倍。同時,三維CAD系統具有高度變型設計能力,能夠通過快速重構,得到一種全新的機械產品。
2.4提高機械產品的技術含量和質量
由于機械產品與信息技術相融合,同時采用CADCIMS組織生產,機械產品設計有了新發展。三維CAD技術采用先進的設計方法,如優化、有限元受力分析、產品的虛擬設計、運動方針和優化設計等,保證了產品的設計質量。同時,大型企業數控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM進行機械零件加工,一致性很好,保證了產品的質量。
3CAD技術在機械設計中的應用
3.1零件與裝配圖的實體生成
3.1.1零件的實體建模。CAD的三維建模方法有三種,即線框模型、表面模型和實體模型。在許多具有實體建模功能的CAD軟件中,都有一些基本體系。如在AutoCAD的三維實體造型模塊中,系統提供了六種基本體系,即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環狀體和楔形體。對簡單的零件,可通過對其進行結構分析,將其分解成若干基本體,對基本體進行三維實體造型,之后再對其進行交、并、差等布爾運算,便可得出零件的三維實體模型。
對于有些復雜的零件,往往難以分解成若干個基本體,使組合或分解后產生的基本體過多,導致成型困難。所以,僅有基本體系還不能完全滿足機器零件三維實體造型的要求。為此,可在二維幾何元素構造中先定義零件的截面輪廓,然后在三維實體造型中通過拉伸或旋轉得到新的“基本體”,進而通過交、并、差等得到所需要零件的三維實體造型。
3.1.2實體裝配圖的生成。在零件實體構造完成后,利用機器運動分析過程中的資料,在運動的某一位置,按各零件所在的坐標進行“裝配”,這一過程可用CAD軟件的三維編輯功能實現。
3.2模具CAD/CAM的集成制造
隨著科學技術的不斷發展,制造行業的生產技術不斷提高,從普通機床到數控機床和加工中心,從人工設計和制圖到CAD/CAM/CAE,制造業正向數字化和計算機化方向發展。同時,模具CAD/CAM技術、模具激光快速成型技術(RPM)等,幾乎覆蓋了整個現代制造技術。
一個完整的CAD/CAM軟件系統是由多個功能模塊組成的。如三維繪圖、圖形編輯、曲面造型、仿真模擬、數控加工、有限元分析、動態顯示等。這些模塊應以工程數據庫為基礎,進行統一管理,而實體造型是工程數據的主要來源之一。
3.3機械CAE軟件的應用
機械CAE系統的主要功能是:工程數值分析、結構優化設計、強度設計評價與壽命預估、動力學/運動學仿真等。CAD技術在解決造型問題后,才能由CAE解決設計的合理性、強度、剛度、壽命、材料、結構合理性、運動特性、干涉、碰撞問題和動態特性等。
4CAD前沿技術與發展趨勢
4.1圖形交互技術
CAD軟件是產品創新的工具,務求易學好用,得心應手。一個友好的、智能化的工作環境可以開拓設計師的思路，解放大腦，讓他把精力集中到創造性的工作中。因此,智能化圖標菜單、“拖放式”造型、動態導航器等一系列人性化的功能，為設計師提供了方便。此外，筆輸入法草圖識別、語言識別和特征手勢建模等新技術
也正在研究之中。
4.2智能CAD技術
CAD/CAM系統應用逐步深入,逐漸提出智能化需求.設計是一個含有高度智能的人類創造性活動。智能CAD/CAM是發展的必然方向。智能設計在運用知識化、信息化的基礎上，建立基于知識的設計倉庫,及時準確地向設計師提品開發所需的知識和幫助,智能地支持設計人員，同時捕獲和理解設計人員意圖、自動檢測失誤，回答問題、提出建議方案等。并具有推理功能,使設計新手也能做出好的設計來,現代設計的核心是創新設計,人們正試圖把創新技法和人工智能技術相結合應用到CAD技術中,用智能設計、智能制造系統去創造性指導解決新產品、新工程和新系統的設計制造,這樣才能使我們的產品、工程和系統有創造性。
4.3虛擬現實技術
虛擬現實技術在CAD中已開始應用,設計人員在虛擬世界中創造新產品,可以從人機工程學角度檢查設計效果,可直接操作模擬對象,檢驗操作是否舒適、方便,及早發現產品結構空間布局中的干涉和運動機構的碰撞等問題,及早看到新產品的外形,從多方面評價所設計的產品.虛擬產品建模就是指建立產品虛擬原理或虛擬樣機的過程.虛擬制造用虛擬原型取代物理原型進行加工、測試、仿真和分析,以評價其性能,可制造性、可裝配性、可維護性和成本、外觀等,基于虛擬樣機的試驗仿真分析,可以在真實產品制造之前發現并解決問題,從而降低產品成本.虛擬制造、虛擬工廠、動態企業聯盟將成為CAD技術在電子商務時代繼續發展的一個重要方向.另外,隨著協同技術、網絡技術、概念設計面向產品的整個生命周期設計理論和技術的成熟和發展,利用基于網絡的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技術,實現真正的全數字化設計和制造,已成為機械設計制造業的發展趨勢。
參考文獻
[1]黃森彬主編.機械設計基礎.高等教育出版社.
[2]榮涵銳.新編機械設計CAD技術基礎〔M〕.北京:機械工業出版社,2002.
[3]徐建平,盛和太.精通AutoCAD2005[M].北京:清華大學出版社,2004.
