刘慧茹（焦作市技师学院，河南 焦作 454150）

现代机械设计理论与方法最新进展

刘慧茹
（焦作市技师学院，河南 焦作 454150）

随着经济全球化的不断发展，现代机械制造企业的竞争其实就是在产品设计方面的竞争。加强现代机械制造企业的关键性因素就是对机械产品进行快速的开发，而产品的设计方案、设计理论以及使用技术则成为了一项至关重要的工作。本文简单介绍了现代机械的设计理论，并对设计方法及最新进展进行了详细的探讨，希望能够提供一定的借鉴。

现代机械制造；产品设计；理论；方法；进展

一、现代机械的设计理论

现代机械的设计理念指的是：以信息科学学科、计算机技术学科、思维科学学科以及系统工程学科等为支撑，对机械产品本身的设计技术、设计规律、设计方法以及设计工具进行研究的工程技术的科学。设计方法的基本特点如下所示：

（一）产品的智能化。在一些大型的较为复杂的机械产品设计中，必须遵循先分析、再分解、最后综合的原则。在这一过程中，智能活动与创造性思维大量的体现。

（二）产品的经济性。由于激烈的市场竞争、较多的用户选择，机械产品必须保证较高的经济价值。

（三）产品的并行性。必须对后续的过程进行提前的考虑，实现面向装配与制造的设计，对库存、废品的消耗进行最大限度的压缩，保证产品的经济性。

（四）产品的集成化。建立起人与机械一体化、机械与电子信息技术一体化、软件与硬件一体化的模式，将现代技术、成果与机械产品的制造进行相互的融合，尤其是CAD技术的融合应用。

（五）产品的动态性。在现代的机械产品设计中，只考虑产品的静态性来设计是远远不够的，必须将产品在操作时的动态性考虑在内，例如外部环境与机械产品进行的能量流、物质流以及信息流的相互调换。

（六）产品的科学性。在现代的机械设计中，涉猎了大量的学科知识与学科成果，比如说智能科学、自动化技术、应用数学、现代信息学以及摩擦学等。

（七）产品的前瞻性。在对产品进行设计的前期，需要对产品的整个生命周期以及每个环节的设计要求进行充分的考虑，及时发现潜在缺陷，减少日后机械产品出现故障的几率。

二、现代机械的设计方法

（一）国内的设计方法

1 计算机辅助设计。随着计算机技术的飞速发展，用计算机对机械产品进行辅助设计的方法逐渐兴起。设计人员可以利用计算机进行产品设计的构思、画图以及快速运算等工作。传统的设计大都采用手绘图纸对产品方案进行设计，而计算机辅助的设计则能对机械产品进行有效的设计，不仅节省了人力，还缩短了产品的设计时间，提高了产品的设计质量。

2 系统化设计。传统的设计只是单一地追求产品的功能性，系统化设计则打破了这一方式，其使得整体的设计具备高智能化、高系统化以及高信息化的特性，能够管理用户的信息资料，禁止一些程序，还原丢失的数据资料，最大化地维护用户系统的切身利益，保障整个系统的健康运行。对用户系统进行维护的方式有很多，比如说：利用某种软件管理硬盘中的重要信息；对备份资料进行有效的隐藏。

3 全局设计或局部设计。与之前相比，我国现代的机械设计方法更加的全面与实用，设计理念更加的科学合理，通过其能够对整个设计过程进行全面准确的了解，从而进行系统性的监督与管理，使工作效率得到大幅度的提升。

（二）国外的设计方法

1 普适设计。此方法诞生于德国，对经验的积累与总结是其精华之处。现代的机械设计类型较多，需要系统的方法进行归纳与总结。普适设计理论拥有一套较为系统的设计方法，形成了设计策略-设计规则-设计方法-设计实施的体系。普适设计较为注重机械设计结构与功能的构建，其所有的能量输入及能量输出都建立在以往经验的基础上。因此，普适设计是一种以经验为基础的方法。

2 公理化设计。此方法诞生于美国，是一种以决策为基础的设计方法。公理化设计是以系统理论为基石，采纳普适设计中的经验积累，加之本身的科学化决策，建立的以科学与法律为基础的一种设计方法。同时，公理化设计也是一种传统的设计方法，即使没有经验与系统知识，依旧可以被有效的利用。一些机械产品的设计理论十分复杂，倘若只是根据普通的设计方法，无法设计出较为理想的机械产品。然而，采用公理化设计则能优化任何复杂的设计，实现理想的设计效果。

3 三次设计法。日本学者提出了此方法，其高质量的设计在国际上是公认的，主要包含了三个环节，分别为系统、参数以及容差的设计，参数与容差设计是三次设计方法的核心思想，具体如下：（1）系统设计。整个产品设计的核心为系统设计，其是最为基础的环节，是整个产品设计的始发环节。（2）参数设计。指的是优化组合机械产品的功能，使得系统中的参数组合达到最佳的状态，尽可能地减小产品的负面影响。（3）容差设计。是对机械产品设计的检验，对所有参数波动的范围进行确认，将机械制作成本降到最低。

三、现代机械设计的进展趋势

随着科学技术的不断进步与发展，现代机械的设计朝着大众理想的方向发展，以满足机械市场的需求。

（一）绿色化。绿色化设计能够充分高效地利用能源与资源，将产品制造时的环境属性放在设计的第一位，保证机械产品质量高、功能全、安全性高、经济价值高的特点，使得人们既能很好地使用机械产品，又能享受生活。因此，绿色化设计将成为机械设计的未来发展趋势。

（二）智能化。通过把CAD技术与人工智能相互结合，加之计算机的辅助，再建立相应的模型对机械产品设计过程中的各种情况进行描述，能够推动智能化设计的发展，提升机械产品的技术含量。

（三）网络化。在现今社会中，网络成为人们交流的平台，任何事物都可以在网络中进行交流探讨。因此，网络化设计也将成为机械设计的未来发展趋势。

（四）全球化。在全球的发展进程中，机械设计扮演着十分重要的角色。因此，全球化发展也将成为机械设计的必然发展趋势。

结语

随着社会的进步、科技的发展，我国的机械设计将逐渐的系统化、绿色化、智能化、网络化以及全球化，以期设计出质量更高、实用价值更好、功能更加齐全、结构更加合理、使用更加绿色的机械产品。

[1]张劲.现代机械设计的理论与方法及研究进展[J].林区教学，2010（12）.

TH122

A21世纪，机械制造企业的竞争逐渐朝着动态化、国际化以及多元化的方向发展，挑战与机遇并存。社会的逐渐进步对机械产品提出了更高的要求，体现在产品的质量、性能、结构、造型以及特色等方面。此外，鉴于有限的环境资源，机械制造企业必须生产出可持续、更节能的产品来满足市场的需求，而机械制造企业的竞争其实就是在产品设计方面的竞争。因此，必须对机械设计的方法进行不断的创新。