關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)中若干問(wèn)題的思考

1、    關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)中若干問(wèn)題的思考    張軍杰【摘 要】近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，機(jī)械工具作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的基礎(chǔ)，起到了不可替代的作用，它是以質(zhì)量、效益以及競(jìng)爭(zhēng)力的提高為主要目標(biāo)，其中又包含著信息流、物質(zhì)流以及能量流的方面的內(nèi)容，是一個(gè)系統(tǒng)的工程。本文將對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上就機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)、設(shè)計(jì)方法談一下自己的認(rèn)識(shí)和觀點(diǎn)，以供參考?！娟P(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì)；技術(shù)；方法；研究0.前言所謂機(jī)械設(shè)計(jì)，實(shí)際上就是根據(jù)應(yīng)用要求，對(duì)機(jī)械設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)以及能量傳遞等問(wèn)題進(jìn)行分析、研究，對(duì)零部件的規(guī)格、

2、形狀以及潤(rùn)滑狀況等，進(jìn)行構(gòu)思，從而將給機(jī)械設(shè)備制作出來(lái)。從實(shí)踐來(lái)看，機(jī)械設(shè)計(jì)是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，機(jī)械設(shè)計(jì)是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)快速發(fā)展的核心所在。雖然當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)理念較之于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)理念、模式，有了很大程度的提升和突破，但實(shí)踐中我們依然要正視國(guó)內(nèi)實(shí)際情況，即我國(guó)底層基礎(chǔ)非常的薄弱，較之于西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)內(nèi)制造業(yè)仍表現(xiàn)出階段性的整體不足。國(guó)內(nèi)機(jī)械設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展，通常是依靠于國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，嚴(yán)重缺乏自主創(chuàng)新環(huán)節(jié)，這在很大程度上成為國(guó)內(nèi)機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)快速發(fā)展的桎梏，加之研發(fā)資金嚴(yán)重短缺，導(dǎo)致機(jī)械制造業(yè)科研工作非常的滯后。據(jù)調(diào)查顯示，雖然當(dāng)前國(guó)內(nèi)機(jī)械產(chǎn)品制造數(shù)量已達(dá)世界前

3、列水平，但仍多是依賴(lài)傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型產(chǎn)品，而具有自主產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)代高、精、尖產(chǎn)品數(shù)量非常的少，缺乏國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。雖然國(guó)內(nèi)機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量都有了一定程度的提升，但機(jī)電產(chǎn)品自身的質(zhì)量、安全可靠性以及外觀設(shè)計(jì)和性能等方面，依然還存在著很多的問(wèn)題與不足。這些問(wèn)題的存在，將成為我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造也發(fā)展的瓶頸，因此在當(dāng)前的形勢(shì)下，加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的研究，具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。1.當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用與現(xiàn)代科學(xué)信息技術(shù)的快速發(fā)展，使得現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)和方法較之于傳統(tǒng)的技術(shù)方法有了很大的改變，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)占較大的比重，而且設(shè)

4、計(jì)思維也表現(xiàn)出一定的被動(dòng)性特點(diǎn)。然而，當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)有了很大程度的提升，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求人們應(yīng)當(dāng)有更為大膽的設(shè)想，對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)；同時(shí)，還要求充分利用當(dāng)前最前沿的科技技術(shù)去對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。（2）傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于機(jī)械自身預(yù)設(shè)功能的實(shí)現(xiàn)，而當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)則主要是要求將設(shè)計(jì)對(duì)象放在一個(gè)大系統(tǒng)環(huán)境之中，對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)，并且將預(yù)定的功能在人、機(jī)以及環(huán)境間合理分配。同時(shí)，還對(duì)人進(jìn)行了非常深入的心理學(xué)，甚至生理學(xué)研究，目的在于真正實(shí)現(xiàn)人與機(jī)械的界面最優(yōu)設(shè)計(jì)。在此過(guò)程中，要求充分考慮機(jī)械設(shè)備自原材料到加工裝配，再到最后的投入使用和報(bào)廢回收處理，即對(duì)其全生命周期進(jìn)行研究，

5、以確保自然與生態(tài)之間的平衡發(fā)展，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。（3）傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于強(qiáng)度準(zhǔn)則，而當(dāng)前則更注重優(yōu)限單元法和斷裂力學(xué)的應(yīng)用，強(qiáng)化了人的設(shè)計(jì)能力。當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)，可根據(jù)給定條件，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用來(lái)獲得最佳設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)主要是依賴(lài)于手工操作，人的思維進(jìn)度通常被該種緩慢操作所約束，實(shí)踐中必須利用二維圖形對(duì)其進(jìn)行表達(dá)。而現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中則對(duì)其進(jìn)行了創(chuàng)新，比如cad技術(shù)的應(yīng)用，即可有效解決上述問(wèn)題，只需利用計(jì)算機(jī)及相關(guān)程序，就能夠快速獲得計(jì)算結(jié)果及相關(guān)信息數(shù)據(jù)；當(dāng)前的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以對(duì)未來(lái)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行有效的描述，借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)獲

6、得后續(xù)信息，從而使設(shè)計(jì)人員可以及時(shí)對(duì)方案進(jìn)行修正，以確保設(shè)計(jì)方案的全面性與綜合性。2.當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)與方法2.1機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)第一，節(jié)能環(huán)保技術(shù)。這一技術(shù)主要考慮的是高效益、低能耗與環(huán)境保護(hù)。設(shè)計(jì)過(guò)程中確保能源利用率的最大化，充分考慮機(jī)械產(chǎn)品自身的結(jié)構(gòu)布局、工藝和重復(fù)利用性，在材料選擇時(shí)要注意滿(mǎn)足節(jié)能之要求；在產(chǎn)品全生命周期中，可回收與否，對(duì)人體健康、環(huán)境等不會(huì)造成嚴(yán)重的損害，同時(shí)還要適當(dāng)?shù)丶骖櫃C(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量。在機(jī)械材料設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮機(jī)械材料自身，以確保材料利用的最大化。同時(shí)，還要充分考慮人機(jī)合一、以人為本，兼顧科學(xué)合理性。第二，優(yōu)良的性能技術(shù)。當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮到機(jī)械產(chǎn)

7、品自身的綜合性能，具體包括以下內(nèi)容。首先，實(shí)驗(yàn)技術(shù)及其可靠性設(shè)計(jì)。實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)注意監(jiān)測(cè)產(chǎn)品與系統(tǒng)不出現(xiàn)故障問(wèn)題，分析檢測(cè)故障，對(duì)預(yù)防、處治故障方法進(jìn)行研究，以確保其性能可靠。其次，要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)材料、結(jié)構(gòu)性能以及載荷、溫度等作用條件進(jìn)行充分的考慮，確保其具有足夠抗破壞性。第三，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)技術(shù)。實(shí)踐中，為確保全過(guò)程都能運(yùn)行監(jiān)測(cè)機(jī)械，對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)、頻率以及運(yùn)動(dòng)等情況和結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性特征進(jìn)行分析研究，確保機(jī)械產(chǎn)品沒(méi)有磨損，保證機(jī)械產(chǎn)品能夠正常運(yùn)行。第四，全壽命周期技術(shù)。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，一方面要充分地考慮機(jī)械產(chǎn)品自身的功能性與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，另一方面還要充分考慮被設(shè)計(jì)產(chǎn)品全壽命周期，其中包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、

8、生產(chǎn)加工、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)以及運(yùn)行應(yīng)用和維修保養(yǎng)，同時(shí)還包括最后的回收再利用。對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全壽命周期設(shè)計(jì)，具有非常大的意義，即在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，都要充分地考慮被設(shè)計(jì)產(chǎn)品自身的生命歷程及其各個(gè)環(huán)節(jié)，以確保產(chǎn)品全壽命周期設(shè)計(jì)過(guò)程中的綜合優(yōu)化。具體而言，全壽命周期設(shè)計(jì)技術(shù)又可分為以下三種，即并行設(shè)計(jì)技術(shù)、基于制造的新技術(shù)和被設(shè)計(jì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息管理技術(shù)。在機(jī)械產(chǎn)品規(guī)劃與設(shè)計(jì)階段，采用并行方式對(duì)其全生命周期中所有后續(xù)階段進(jìn)行考慮，其中有規(guī)劃、生產(chǎn)制造、裝配、設(shè)備試驗(yàn)和檢驗(yàn)、運(yùn)輸、營(yíng)銷(xiāo)以及應(yīng)用維修和日常保養(yǎng)等環(huán)節(jié)；基于制造方法的全面評(píng)價(jià)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)，可得到目標(biāo)較優(yōu)的一系列設(shè)計(jì)方案，爭(zhēng)取將被設(shè)計(jì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與

9、制造的一次完成。2.2機(jī)械設(shè)計(jì)方法實(shí)踐中可以看到，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法有很多中，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，智能化方法。機(jī)械產(chǎn)品的智能化設(shè)計(jì)，其表現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：基于設(shè)計(jì)理論，利用三維圖形、智能化設(shè)計(jì)以及虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，采用多媒體技術(shù)和工具，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品構(gòu)思進(jìn)行表達(dá)、對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。第二，系統(tǒng)化方法。機(jī)械產(chǎn)品系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，其表現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：將設(shè)計(jì)作為由若干設(shè)計(jì)要素構(gòu)成的一個(gè)整體系統(tǒng)，其中每一個(gè)設(shè)計(jì)要素不僅要求獨(dú)立，而且還要存在一定的聯(lián)系，同時(shí)還要具有一定的層次性，將全部設(shè)計(jì)要素有機(jī)地結(jié)合在一起，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)化。第三，模塊化方法。機(jī)械產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)，其表現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：將具有部分功能的實(shí)現(xiàn)作為結(jié)構(gòu)模塊，然后將各結(jié)構(gòu)模塊進(jìn)行優(yōu)化組合，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品方案的有效設(shè)計(jì)。3.結(jié)語(yǔ)隨著現(xiàn)代科技水平的不斷提高，機(jī)械產(chǎn)品功能要求也在不斷的增加，尤其是機(jī)械產(chǎn)品自身的復(fù)雜性在不斷的提高，加之機(jī)械設(shè)備服役時(shí)間縮短，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平提出了更高的要求?，F(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)主要是要面向市場(chǎng)與用戶(hù)客觀需求，當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)既要能夠確保產(chǎn)品自身的基本功