對于現(xiàn)代機械設(shè)計方法的探究論文

　　1 現(xiàn)代機械設(shè)計方法概述

　　近幾十年來，出現(xiàn)了新的現(xiàn)代機械設(shè)計方法，比如創(chuàng)造性、系統(tǒng)性、優(yōu)化性、綜合性、CAD 等設(shè)計方法，與傳統(tǒng)的、靜態(tài)的、手工的機械設(shè)計方法相比，現(xiàn)代機械設(shè)計方法是動態(tài)的、科學的、系統(tǒng)的，且可設(shè)計出產(chǎn)品參數(shù)。

　　2 現(xiàn)代機械設(shè)計方法的發(fā)展

　　隨著計算機行業(yè)發(fā)展的日新月異和現(xiàn)代機械設(shè)計方法的不斷改革，由傳統(tǒng)的以經(jīng)驗為主的設(shè)計理念轉(zhuǎn)變成了以系統(tǒng)設(shè)計方法為主。

　　3 現(xiàn)代機械設(shè)計方法的特點

　　現(xiàn)代機械設(shè)計方法特點鮮明，設(shè)計時不僅要對機械的工作原理、構(gòu)造、運作方式、力和能量的轉(zhuǎn)換方式、物流技術(shù)，以及各零部件的材料、形狀、大小和潤滑方法等進行思考、核對、研究，還要結(jié)合創(chuàng)造性工程、仿生學、控制論和機械電子學等眾多學科知識進行產(chǎn)品設(shè)計，從而使設(shè)計出的機械產(chǎn)品在市場中具有競爭力。

　　現(xiàn)代機械設(shè)計方法以傳統(tǒng)設(shè)計方法為基礎(chǔ)，經(jīng)過改進和發(fā)展，使現(xiàn)代機械設(shè)計方法更加科學、合理�，F(xiàn)代機械設(shè)計的綜合性非常強，且設(shè)計的知識領(lǐng)域廣泛，將控制技術(shù)、機械技術(shù)和科技信息技術(shù)等理論相結(jié)合，并實現(xiàn)了對整個機械系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)置�，F(xiàn)代機械設(shè)計屬于三維體系，包括時間維、邏輯維和方法維。其中，時間維主要體現(xiàn)在對產(chǎn)品策劃、產(chǎn)品設(shè)計方案等其他設(shè)計流程的步驟上;邏輯維是指解決問題的邏輯順序;方法維是指對設(shè)計過程中的思維和方法的具體體現(xiàn)，從而使現(xiàn)代機械設(shè)計實現(xiàn)更高效、更優(yōu)質(zhì)的目標。

　　4 現(xiàn)代機械設(shè)計方法分析

　　近年來，隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是計算機行業(yè)的突飛猛進和普遍應(yīng)用，為現(xiàn)代機械設(shè)計的理論研究、數(shù)據(jù)計算和物理模擬等創(chuàng)造了捷徑和有利條件。同時，生產(chǎn)技術(shù)的需要和先進設(shè)計理念的出現(xiàn)，大大推動了機械設(shè)計行業(yè)的改進和發(fā)展，這對現(xiàn)代機械設(shè)計而言是一場革命，使人們認識到了傳統(tǒng)機械設(shè)計的不足之處，開始注重使用科學動態(tài)的機械設(shè)計方法替代經(jīng)驗的、手工的設(shè)計方法，從而促進現(xiàn)代機械設(shè)計更新?lián)Q代。

　　4.1 可靠性設(shè)計方法

　　可靠性設(shè)計方法指在機械設(shè)計中不僅要引用數(shù)理統(tǒng)計理論和概念論概率論，還要運用可靠度指標進行機械設(shè)計。傳統(tǒng)的安全系數(shù)設(shè)計方法檢驗是否安全的標準是零部件強度設(shè)計是否達標，但隨著機械不斷向高溫、高速和大負荷的趨勢發(fā)展，機械構(gòu)造越來越復雜，所處的使用環(huán)境也越來越陳舊，難以保證所設(shè)計的零件具有安全性。而現(xiàn)代機械設(shè)計方法中的可靠性設(shè)計方法認為載荷、材料性能、強度和零件的尺寸都屬于某種概論分布的統(tǒng)計值，并運用概率統(tǒng)計理論和強度分析理論，求出在設(shè)定條件下零件不會受損的概率計算公式，分析在設(shè)定的可靠度范圍內(nèi)零件的尺寸或該尺寸下零件的安全系數(shù)。

　　可靠性設(shè)計主要包括可靠性理論依據(jù)和可靠性設(shè)計工程兩部分內(nèi)容。可靠性理論基礎(chǔ)即可靠性數(shù)學和物理;可靠性設(shè)計工程指可靠性設(shè)計、試驗、制造、運行、修理和監(jiān)管等方面。目前，可靠性預(yù)測是人們集中研究的方向，也就是在設(shè)計過程中計算失效率數(shù)據(jù)、預(yù)測零件或系統(tǒng)的可靠度、在設(shè)定的情況下和限定時間內(nèi)達到規(guī)定功能的概率。可靠性分配屬于另一個研究方向，是將系統(tǒng)容許范圍內(nèi)的失效概率合理地安排給該系統(tǒng)的各個零部件。在系統(tǒng)可靠性分配中應(yīng)用最優(yōu)化方法，即可靠性優(yōu)化設(shè)計。

　　4.2 動態(tài)性設(shè)計方法

　　所有機械產(chǎn)品的制造過程都是在隨機動態(tài)情況下完成的，但由于傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法存在很多不足之處，限制條件較多，所有傳統(tǒng)的機械設(shè)計的分析設(shè)計都只能在靜態(tài)狀況下完成，即使想從動態(tài)情況入手分析，也只能依據(jù)以往的數(shù)據(jù)做一些簡單的數(shù)據(jù)修改，無法真實、準確地反映產(chǎn)品的具體運行情況，與現(xiàn)代機械設(shè)計方法存在很大的差距，現(xiàn)代機械設(shè)計方法以載荷譜和零件損傷的條件為依據(jù)指導設(shè)計，大大提高了設(shè)計的成功概率。

　　4.3 優(yōu)化設(shè)計方法

　　優(yōu)化設(shè)計方法依據(jù)最優(yōu)化理論法，結(jié)合各種因素，根據(jù)人機配合的方法或自動搜查的方式，使用計算機進行半自動或全自動設(shè)計，是一種在現(xiàn)有工程情況下找出最優(yōu)設(shè)計方案的現(xiàn)代機械設(shè)計方法。優(yōu)化設(shè)計包括將設(shè)計中的具體問題抽象化成最優(yōu)化的數(shù)學模型，并應(yīng)用最優(yōu)化數(shù)值的方法通過迭代來遙近數(shù)學模型的解。機械零件優(yōu)化設(shè)計的步驟為：建立目標函數(shù)、確定設(shè)計變量、設(shè)定限制條件、運用科學的最優(yōu)化方法和通過計算機計算數(shù)學模型。

　　4.4 全局性設(shè)計方法

　　我國現(xiàn)代化機械設(shè)計方法理念與傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法相比更加全面，且實用性、功能性更高。現(xiàn)代化機械設(shè)計理念越來越科學、合理，通過這種先進的現(xiàn)代機械設(shè)計方法能更加全面地掌控整個機械設(shè)計的開展，可系統(tǒng)、全面地對整個機械設(shè)計的流程進行監(jiān)測或督查，從而提高工作效率。

　　4.5 并行設(shè)計方法

　　并行設(shè)計方法是一種對產(chǎn)品及其制作過程(包括制造過程和運行過程)進行并行和集成設(shè)計的系統(tǒng)化操作模式，也是一種集成、并行地進行產(chǎn)品的設(shè)計、制造和運行的系統(tǒng)方法。并行設(shè)計方法的理念是機械產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)者在產(chǎn)品研發(fā)的最初階段，即研究和設(shè)計階段，根據(jù)并行的設(shè)計方法全面考慮產(chǎn)品整個使用周期內(nèi)的所有環(huán)節(jié)，包括設(shè)計規(guī)劃、研發(fā)、安裝、調(diào)試運行、銷售、物流、運用、維修、后期保養(yǎng)和最后回收處理等步驟，從而在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時，降低產(chǎn)品的成本，以減少資源消耗。

　　5 結(jié)束語

　　現(xiàn)代機械設(shè)計方法對推動我國機械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著非常重要的作用，尤其是在我國目前經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的趨勢下，科學先進的機械設(shè)計有助于幫助我國大踏步跨入機械強國的行列，也可以縮小我國機械產(chǎn)業(yè)貿(mào)易與歐美國家的差距，同時，借鑒其他國家先進的設(shè)計理念，使我國的機械設(shè)計水平趕超歐美其他機械設(shè)計強國。

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