浅谈现代机械设计理念

王晓枫，尚国栋

（合肥工业大学 机械与汽车工程学院，安徽 合肥230009）

现如今，随着全球化趋势的发展，信息传播在计算机技术的帮助下，以更高速的传输方式，更大的传输量，更广泛的受众面深刻地影响着人类生活。现代设计概念中丰富的信息，在全球化浪潮的作用下充斥着人类的物质生活和精神生活。这种趋势正在迅速地向各个行业蔓延，其中就包括机械设计行业。当前制造业的竞争焦点实际上就是设计的竞争，目前进行现代机械设计理论方法的研究比以往任何时期都更加显得十分重要。

1 现代机械设计理念形成经历

17世纪前的“直觉设计阶段”和17世纪后的“经验设计阶段”，我们也称它为传统设计阶段。传统的机械设计，主要依据于公式、经验、图表、手册等方法来进行静态分析、近似计算、经验设计等半经验半理论的设计。传统设计在设计过程中只考虑产品本身，面对包括产品整个生命周期的质量、成本、服务等方面考虑不足，往往供选的方案少，设计不合理，计算误差大造成浪费。这种设计方法的缺点是：设计水平低、成功率低、花费大、信息馈周期长。其以经验为基础，运用设计手册、数学和力学公式进行设计。由于其先天存在缺陷导致其无法满足产品结构和功能的多样化要求继而慢慢退出机械设计的历史舞台。

当今的现代设计阶段。近几十年来，科学技术迅速发展，设计工作所需的理论基础和手段有了很大的进步。特别是电子计算机技术的发展及应用。其计算速度不断加快，存储能力不断加强、工程软件水平不断提高。数据库的完备和网络技术的出现，对设计工作产生了革命性的影响，为设计工作提供了实现设计自动化和精密计算的条件。

随着城市和社会的发展，人们生活水平的不断提高，人类对机械产品提出了越来越高的要求，这就使得机械设计的理论和方法不断向前推进。科学技术的不断进步，也为现代机械设计的理论和方法提供了手段。而设计理论和方法的进步往往会带动产品的革新，从而形成良性循环。

总之，不同阶段的设计方法各有特点：传统设计采用的是静态的、经验的、手工式的方法，而现代设计采用的是动态的、科学的计算化的方法。

2 现代机械设计理念概述

现代机械设计是面向市场、面向用户的设计。熟悉市场，了解客户需求是设计成败的首要环节。用户满意的标准常常受到多重因素的左右，归根到底还是性价比的问题。在争取用户满意的竞争中现代机械设计要求对产品进行全寿命周期设计。这就是说在设计时要考虑设计、制造、安装、运行、维护、报废每一个阶段中用户的要求。

因此，现代机械设计理念的最主要特点即以满足客户需求为原则。掌握机械设计理论的程度将直接反应机械设计的水平。现代机械设计理论与方法是相对于传统设计理论方法而言的。

在产品设计中应用CAD/CAE,优化设计，动态设计等技术方法广泛应用试验和计算机技术进行产品设计。应用现代设计方法使新产品的开发周期大大缩短。产品生产过程的自动化程度得到了提高，降低了产品的生产成本，增强了产品的竞争力。据目前国内外设计学者进行机械产品设计所使用的方法，现代设计方法可以概括为四类：

（1）系统化设计方法

系统化设计的主要特征方法是：将设计的几个设计元素组成的一个系统，每一个设计拥有独立的设计元素，各元素之间存在有机的联系，并具有层次性。这样的话，所有的设计要素进行组合后，可以达到设计系统所需的任务。

（2）结构模块化设计方法

通过结构模块的组合，实现产品的方案设计的方法被称为结构模块化设计方法。其具体的应用适用于特定种类的机械产品。由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易。结构模块化设计方法通过结构模块的组合，实现产品的方案设计的方法被称为结构模块化设计方法。其具体的应用适用于特定种类的机械产品。由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易。

（3）智能化设计方法

借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，根据设计方法学理论，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计，表达产品的构思、描述产品的结构是智能化设计方法的主要特点。

（4）基于产品特征知识的设计方法

用计算机能够识别的语言描述产品的特征是基于产品特征知识设计方法的主要特点。其特点还有可以表述其设计领域专家的知识和经验，并建立相应的知识库及推理机。计算机辅助产品的方案设计可以利用已存储的领域知识和建立的推理机制进行相关应用。

3 现代机械设计理念对机械行业的贡献

现代机械设计理念为当今机械行业的各个分支行业提供了一个提出问题、分析问题并且解决问题的途径。经过系统化的新理念将机械设计这一原本单一的设计思路拓展为一种立体的、综合的、新的设计思想，从而帮助我们更好、更快、更全方位的设计出符合社会需要的机械产品。这样一种新的思想能够带领我们这些机械产品设计者在机械设计的舞台上迈上更高的一个层次，从而带动整个机械行业走向更光辉的明天。

4 机械设计理论与方法的发展趋势

随着经济全球化以及知识经济时代的到来，使得未来的机械设计呈现不同于以往的发展趋势，主要表现在以下几个方面：

（1）敏捷化

随着市场需求的日益多元化，机械设计必须要尽可能的符合市场的需求，而市场需求总是处于相对的动态变化中，所以这就要求机械设计能实现敏捷化这样才能够保证设计出来的产品能够符合市场的需求。

（2）虚拟化

虚拟技术、计算机通讯技术与网络技术被称为21世纪科学技术巾的三大核心技术，是信息技术最重要的组成部分。熟练地掌握这三大技术就有可能率先进入信息社会。虚拟技术作为2l世纪的三大核心技术之首，其已不仅是一种技术，而是一个有着影响人类社会发展和改变人类生活的领域。虚拟技术包括虚拟加工、虚拟测试、虚拟控制，利用声、光、电、机、计算机等综合交叉技术的有机结合，还可实现各种类型、各种场合的虚拟式环境模拟。虚拟技术的出现几乎可以肯定地说它将大大改变人类现有的思维模式、工作模式和生活模式。

（3）绿色化

当今人类社会面临的三大主要问题是环境、资源、人口问题。环境恶化的程度与日剧增，对人类社会的生存与发展造成了严重威胁。而资源问题不仅涉及人类世界有限的资源如何利用，更是产生环境问题的主要根源。于是，近年来一个新的概念已经提出：如何最有效地利用资源和最低限度地利用废弃物。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式,包括很多的方面，贯穿于一个机械产品从设计到最终的报废整个生命周期中，保证整个生命周期对于环境的影响降低到最低。

5 结束语

现代机械设计理念是前辈们在机械设计的研究中不断的努力、不断试验、不断总结而探索出来的。它对于我们国家机械行业的发展具有非常重要的作用，特别是针对于我国这种机械大国，其是我们走向机械强国的一条必经之路。同时，也是我们逆转机械行业贸易逆差的好途径。只要把这条路走好了，我国的机械设计水平就能赶超世界上的机械设计强国。

[1]孙靖民.现代机械设计方法[M].黑龙江：哈尔滨工业大学出版社，2003.

[2]刘利军.谈现代机械设计方法[J].包头职业技术学院学报，2003（1）：22-25.

[3]张 鄂.现代设计理论与方法[M].北京：科学出版社，2007.

[4]胡胜海.机械系统设计[M].黑龙江：哈尔滨工程大学出版社，1999.