论机械设计中的设计要素分析

许绍炮

【摘 要】随着社会的不断进步，消费者对机械产品的购买不仅看重它的质量，还在乎它的外观，而现在大多数机械设计人员对机械设计的要素不是很清晰，他们只是在盲目的设计产品，而不考虑产品的使用性和消费群体的购买力。本文主要分析了机械设计中的市场需求、设计人员的技术水平和产品质量和外观三大设计要素来指导机械设计人员，使其明白机械设计的总体思路和设计步骤，能快速入门。

【关键词】机械设计；市场需求；软件仿真

随着科学技术的发展，现行的机械设计要素已不能满足消费者对机械产品的需求，而对于新的设计人员来说，更难上加难了。设计人员在机械的设计过程中，需要考虑很多要素来设计产品。本文按照产品设计的过程例举了市场需求要素、设计人员的技术要素和产品的质量外观要素等来指导设计人员从事产品设计工作，帮助设计人员快速的进入设计这个行业，下面就对这几个要素详细阐述。

1.市场需求要素

市场需求是指顾客在一定的时间、一定的地区和一定的市场环境下对某种商品或服务的需求和购买的数量。设计人员设计出的产品是要面向社会、面向人群，因此在设计产品时首先要考虑的因素就是市场需求，所以市场需求在机械设计中有着不可忽视的作用。

人是社会的主体，设计出的产品首先要面向消费者个人。消费者个人的性格和兴趣不同，对产品或服务的观点不同，决定他们选择哪种产品或服务，并且消费者每个人的收入有差别，家庭负担有差别，这就决定了他们的购买能力，决定他们选择哪种产品或服务。而在设计产品时除了考虑消费者个人这一方面外，还需要考虑市场的变化这一因素。

在机械设计中，设计人员要掌握在某个特定的区域中，同类或相似产品的平均价格、年销售额等基本情况，要明白在大多数情况下，消费者对产品的购买量增大，产品的价格就会下降，即购买量与价格成反比；市场的过量需求、充分需求、潜伏需求和下降需求等市场变化。要时刻改善产品结构或设计出新的产品来满足市场的变化和消费者的需求。

2.设计人员的技术要素

设计人员了解了市场需求后，还需要考虑所设计的产品是面向哪个消费群体。消费群体又有消费者个人和企业两种：消费者个人有低、中、高三个档次；企业有化工、装配、轻工业和服务业等。设计人员确定消费群体后就可以用三维软件设计产品了，但在设计产品的过程中要考虑机械设计中的一些注意事项。

2.1机械设计的注意事项

在进行机械设计时要考虑如何提高产品的强度、刚度、精度和耐磨性以及减少发热、噪声等问题。①提高产品的强度、刚度、精度和耐磨性：设计人员设计出的产品要考虑：受力点和支持点的距离，防止受力不平衡而使产品的损坏；产品结构要设计合理，防止出现应力，减少产品的使用寿命；如果所设计的产品中有轴承，在设计过程中要留有润滑油孔等方面的因素；产品有摩擦表面的要注意摩擦表面的润滑和留有足够的余量，增加产品的使用年限。②提高产品的散热，减小产品的噪声：设计人员要根据产品的使用环境而考虑其散热和噪声。散热的方法有：辐射散热，传导散热，对流散热等，一般产品采用传导散热，有动力源的产品优先采用对流散热，这些设计人员应该根据产品的特点选择。控制噪声的方法有控制噪声源和阻断噪声的传播路径。设计者可以根据实际情况选用相应的产品或提高产品的精度来解决。③合理的机械加工工件。在设计机加工零件时要注意：毛坯的尺寸要合理；刀具容易切入或切出工件的加工面；工件要有夹持部位，尽量设计到一次装夹可以加工多个平面等。④易于装配和维修。产品的需要装配，使用规定的时间会有零件损坏，这就需要设计人员在设计时考虑到：零件错误安装后不损坏产品的其他部分；可以直接拆卸需要的零件而不影响其他零件，如果是损坏的零件可一直接拆卸后回收；设计时尽可能多的使用标准件。⑤实用的传动系统。传动系统是产品的一个重要部件，设计时一定要留意传动结构处不出现死点；动力源的启动时性能不稳定等情况。

2.2软件仿真技术

在十几年前，机械设计人员在设计过程中一个很重要的过程就是绘图，工程师对产品的交流是通过机械图来实现的。随着科学技术的发展，现代化工厂正在向无纸化发展，人工绘图已经不能满足社会的需求，而机械软件的出现与发展是推动这个过程的主要动力。现在机械行业常用的二维软件以美国Autodesk的Auto cad为主，其他的二维软件还有我国的caxa、中望cad等。机械方面的三维软件就比较多了，可以分为两个层次：第一层次三维软件的代表为达索公司的solidworks、西门子公司的solidedge和autodesk公司的inventor；第二层次即高端的三维软件代表为达索公司的catia、西门子公司的ug和PTC公司的proe。设计人员可以根据公司的实际情况而使用相应的软件绘出所设计产品的实体图，根据相应软件的自动检查分析修改所设计的零件。对于特殊的零件需要应力分析或热分析，设计人员可以用Ansys或cosmos等CAE软件进行设计调整。

3.产品质量外观要素

分析一个机械产品的优劣，其性价比固然重要，但满足人类审美的心理欲望和情感的外观设计也受到人们的关注。在激烈的市场竞争中，随着人类审美能力的提高，造型冷漠的产品已经不能满足人们的生活需求，而具有情感因素的产品在消费市场中优势越来越明显。一方面，现有的证据表明，在审美上令人感觉快乐的物品能使你更好地工作和生活。因此，要想在销售中占有优势，产品的造型必须兼顾美、智慧、乐趣和可用性。另一方面，情感化设计可以加快推进产业转型升级，用情感化设计提升产品附加价值，增强产品综合竞争力，促进产业从“中国制造”向“中国创造”、“中国专利”转变。总之，情感化的产品不但拉近了人机之间的距离，改善了人机关系，还改变了人们的生活环境。因此，目前消费市场中情感产品的需求还是占据主导作用。

3.1质量要素

产品质量狭义上说就是我们所理解的产品表面质量好，使用时间长；广义上理解为产品质量不仅仅包含实体质量，还包含产品售出后的服务质量。当然作为设计人员首先应考虑的是狭义上的产品质量。产品质量是根据社会的发展而变化的，设计人员要时刻了解社会的变化，特别是新材料的发展。当然，产品质量可以用产品的性能、安全、可用性、可靠性等具体的质量指标来衡量。设计人员设计出的产品都具有一定的使用目标或用途，并且能在使用过程中，按时完成既定的目标。当产品发生故障时，能迅速维修实现其正常运转等方面来验证产品的质量。

3.2外形要素

随着时间的车轮滚动，我们经历了蒸汽时代、工业时代而进入信息时代。在信息化高速发达的现代社会，消费者对产品的要求除了有好的质量外，很美的外观也成为其选择产品的另一决定性因素。产品的外观设计由形状、图案、色彩三种或三种混合组成。设计人员在设计产品时要考虑产品的形状既有很好的产品质量还能吸引消费者的眼光。举个例子，在一次访谈节目中，一位来自摩托罗拉的设计师拿出了一部看上去有点古怪的手机问现场的观众：你们愿意用这样的手机吗？在场的观众都回答：不愿意。之后他解释这个手机是专门为十几岁的小女孩设计的，因为小女孩喜欢往手机上挂一些饰品，而这款奇怪的手机就是设计了很多的挂钩来供小女孩挂饰品的。这样的一个手机设计不仅不影响手机的正常使用，还贴近了使用者的心，表达了使用者的情感。

4.结论

在信息化的今天，产品的设计已经不单单是满足消费者的使用性能，还有其他性能。机械设计人员在设计产品时要考虑市场因素、技术因素和质量外观因素等，还有要与时俱进，了解科技的发展，新型材料的应用，国家的政策，消费者的观念和对产品的期望，设计出满足消费者的产品。在产品上市后还要根据机械的设计要素积极的修改相关产品，推出新产品，并在改善产品的过程中设计新的产品。