现代机械设计的创新设计理论与方法研究

夏俊海

摘 要：现代机械设计技术主要有4种，分别为优良性能设计基础技术、全寿命周期设计技术、绿色产品设计技术、竞争优势创建技术。而现代机械设计的理念是结合信息化的手段，综合思维方式，通过精确的数据分析反复进行操作从而完成设计方案的过程。

关键词：现代机械设计;设计原则;创新方法

中图分类号：TH122             文献标识码：A

引言

随着科学和信息技术的不断发展，各类产业在自身的经济建设中也在逐渐地从传统模式中寻求创新和突破，不再一味地注重大型的生产和制造，更多的是向着精密化和科技化的方向发展。这种转换滋生了许多新型产业形式的发展，它们为了能够更好地维持自身的竞争优势，在市场竞争中处于有利地位，对新技术的关注和重视程度相较于以往而言有了更深层次的发展。同时也意味着，传统的社会基础产业会处于更好地保持市场地位的目标上思考问题，转变自身的发展模式，让自身的应用范围可以于新型的领域相对接，而不仅仅局限于基础设施的建设。

1现代机械设计创新要求与原则

（1）现代机械设计创新要求。现代机械设计的创新需求，通过创新的机械设计原理，突出机械设计产品的性能和技术的特点，提高现代机械设计产品的实用性、功能性、可靠性和经济性。现代机械设计的创新需要个性化，需要强大的实用性和标准量化创新，同时也要满足市场需求。机器设计产品应便于批量生产和功能部署，人机交互的合理性和可操作性强，现代机械设计创新需要可靠性和经济性，机械设计产品的安全性和市场价值决定了产品的设计价值。

（2）现代机械设计创新原则。现代机械设计创新原则包括：机械功能多样性，经济效益最大化，对现有单机产品的生产成本、制造成本等功能进行折现，使现代机械的功能多样化，满足增长的市场需求。功能性、健康安全的机械产品市场将逐步形成，注重机械设计和制造成本的控制，应使产品生产和销售的经济效益最大化。

2现代机械设计的创新设计理论与方法

2.1新型技术

1）虚拟轴基床位整合技术。这是一种创新现代技术的智能应用技术，可实现机床、机械设备之间的生产融合，控制生产机床的整体操作，从而实现机械整体生产工作流程。此外，该技术还具备了结构化、模块化等产类特点（生产分类），在该技术的使用过程中，它除了能有效减少成本投入，还能得到规范机械产量的重要保证，从而提升整体设备的使用效率。基于此，开技术的研发势在必行。2）微细纳米整合技术。该技术是基于传统切割技术的升级版，也是实现切割细小型零件构造需求的主要技术。它能在实际切割运行中，对直径为0.01～0.02nm的芯片进行精准切割并对其进行妥善处理。此外它还能针对芯片的整体材质进行分析，凭借计算机系统功能，合理选出切割点，故被广泛应用于现代社会发展中。

2.2并行设计（CD）

并行设计有一种不同于传统机械设计的串行模式。并行设计是一种对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行和集成设计的系统化工作模式。是在产品开发的初始阶段（即规划和设计阶段），就以并行的方式综合考虑其寿命周期中所有后续阶段，降低产品成本，提高产品质量。传统的机械设计周期长，设计顺序不跳步，相比较来说设计成本高，而现代机械设计充分体现了节约设计成本和周期，提高机械设计质量以及效率。

2.3绿色产品设计技术

这个技术要求机械产品在其使用的过程中要符合环境保护的相关要求进行设计。主要内容包括：面向环境设计技术，就是在机械产品整个使用的过程中要增加其可拆卸性、可回收性和可重复利用性等属性，把这些属性作为设计的目标，让机械产品具备这些属性;面向能源设计技术，机械产品在整个使用周期里要对环境的影响小，对资源的消耗少。机械产品在设计之初就要增加可装配性和可重复的使用性。

2.4简化机械设计

以往的机械设计中，设计人员往往需要综合考量产品的功用以及特点等从而进行针对性的设计，实际的产品或者包装往往可适用范围不广，且扩展性等方面也有待提升。基于模块化的设计，可以实现全系列的覆盖，如若客户需要提货，则只要对其进行模块化的更换即可。传统的机械设计往往需要对每一个的零部件进行仔细的考量与分析，需要设计人员具备更为全面的以及專业的知识素养，同时整个的设计周期以及实际投入也会更大，产品的生产制造周期也会被进一步的拉长。而基于模块化的设计理念，设计人员将从传统设计模式中进行解放，无需单独的着重的考量全部的机械零部件的设计，而只需要注重对当前模块的设计与优化即可。

2.5模块化设计理念应用

依据已有的一些立式车床的结构形态与模块化设计需要，模块划分的原则主要归纳为以下几方面，首先，以单独的功能作为划分单元，即对划分完成后的各个结构具有功能上的独立性。这样的设计模式一方面有利于后期组装拼接完成，另一方面则可以组成为多个类型的产品;其次，以部件作为模块，这样的设计使得各个模块具有一定的完整性，且组合装配时的质量也能得到更好的保障;另外，基于组件作为模块，将各个功能进行细分后，还需要对各个部件中的组件进行划分，从而基于更换以及取舍零配件的方式，使得部件具备不用的功用与性能。这样的更换方式无疑比整个的进行更换更具经济效益，且灵活性更高。除此之外，在进行模块化的划分期间，还应当注重对大件的模块化设计，大件的组合应当规范且利于组合与拆分，但在设计过程中需要考量各个模块的拓展空间，从而利于新型技术等的扩展不会对当前模块产生影响。

2.6计算机辅助设计（CAD）

计算机辅助设计，英文是计算机辅助设计的缩写。它利用计算机技术辅助机器的设计，从而大幅提高了现代机械设计效率。通常，对以前设计的机器模型进行建模，并进行图形处理和工艺分析，而CAD将机械设计的物理模型转换为数字模型，以便对每个产品的状态和工作参数进行分析。

2.7全寿命周期设计技术

这项技术要求设计产品的过程中除了要对产品的功能和结构考虑之外，还要对产品的规划、制造、营销、运行等一直到其回收再利用的全过程都要进行相关设计。在设计之初就要考虑到所有的环节，使产品在全寿命周期设计中得到优化。这项技术主要组成部分有：并行设计技术，对产品全寿命周期各个环节并行综合考虑;面向制造的新技术，在产品设计和制造的过程中设计最优方案，争取一次成功。

2.8优良性能设计基础技术

这个技术是在传统的性能设计背景下提出的，主要以提高机械产品的综合性能作为目的。其主要的内容包括：可靠性设计和实验技术，主要对产品或系统的故障原因进行消除和预防，以解决产品的基本问题作为出发点的一门工程技术;防疲劳断裂的设计技术，对外界因素进行研究，使材料不管在哪个环境下都具有很好的抗破坏能力;摩擦学设计技术，主要根据理论基础对工程表面的摩擦和磨损问题进行研究。

结束语

现代机械设计是一门复杂的学科，涉及面广，理论面广，过程复杂，随着机械设计得到了较好的发展，创新设计也得到了加强，对机械设计过程的探索加强学习，掌握机械设计的规律，提高设计的整体性和创新性，打破惯性思维，运用科学有效的设计创新，设计出更符合时代、更先进、更好地为社会和人民服务的机械产品。

参考文献

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