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传统机械设计方法范文1
关键词：机械设计方法 发展 趋势
中图分类号：TH126-4 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0241-01
1 前言
我们所说的机械设计指的是根据要求对机械工作原理、组成结构、运动方式及能量传递方式等进行分析和计算，并对其进行具体的描述，使它成为工作过程中的重要依据。机械设计的目的就是在各种要求之下将设计图纸做到最好，也就是做出优化的设计。当今社会，科技在不断地进步，尤其是计算机及系统科学的迅猛发展，机械设计的水平与能力也在不断提高，在进行机械设计时要将多种设计技术与理论紧密的联合在一起，使设计方法得到进一步的优化，使设计的手段更具智能化、精确化。
2 现代计算机机械设计方法的发展过程
现如今，各种技术都在快速发展，现代计算机机械设计在适应科技发展的要求的同时，更应该注重设计的质量，加快设计的速度，并对现代化的设计方法进行深入的研究与探讨。现代设计方法顾名思义是将现代化的设计方法应用到机械设计当中，其常用的设计方法有：技术预测法、系统设计法、可靠性设计法以及优化设计法等。各种机械设计方法由来已久，但机械设计传统的设计方法和理论的形成才仅仅有100年的历史，当然，传统设计方法肯定会有很多的局限性，会逐渐的退出机械设计的舞台。由于经济的飞速发展，使得计算机得到广泛的应用，这种巨大的改变就使得现代机械的设计方法也发生了很大变化，机械设计由传统的经验设计发展到全面利用的优化设计，促进了机械设计的全面发展。计算机技术的进步也为机械设计提供了便利条件，辅助软件例如CAD等都极大的便利了设计人员的工作。
3 现代机械设计的特点
现代机械设计分为很多的种类，其结构也越来越复杂，但从实现的功能上来看，它主要包括了动力系统、传动系统、操纵系统及控制系统等，而且每个系统又可以分解为若干的子系统。现代的机械设计不但要求设计师对其原理、结构、运行方式全面了解，而且还需要融合多种学科进行深入的交叉研究，使设计出的产品更具有竞争力。
传统的机械设计方法过程繁杂，且有很大的局限性，设计师水平有限，经验缺乏，很多机械中所要求的参数和指标都达不到要求，进而导致设计的成功率偏低，产品没有竞争力。但现代机械设计是在传统设计的基础上继承和发展的，将现代很多的科学技术都融入到了机械设计里，使得现代机械设计技术水平更高，同时也向着理性设计的方向发展。使现代机械设计成为了一门综合性强、多种学科交叉进行的基础性科学，将控制技术与科学技术有机结合到一起，实现机械系统的最优化。
4 现代机械设计所面临的形势
计算机机械设计在近年来发展迅猛，其便捷、直观等有点使得在设计工作中得到普及。同时，现代化的机械设计面临着非常严峻的挑战，设计的领域由单一化发展成为多元化，并且多种学科渗透其中，设计对象也发生了变化，由单机设计变成了系统设计，设计人员也从个人发展到了群体，这样一来，设计出的产品会更新颖，设计步骤会更有序，产品更新换代会更迅速。
5 现代机械设计方法的分类
现代机械设计的方法可从多方面对其进行分类：第一类是从工程领域的角度，我们可以将现代机械设计方法分为现代模具设计方法、现代材料设计方法等等；第二类是按其应用成熟度进行分类，它大体上分为两种，一种是应用正普及类，另一种是内容正发展类，前一种又可以划分为优化设计和计算机辅助设计，而后一种还可以分为创新设计、虚拟设计、智能设计等；第三类是从涵盖范围的角度，我们将现代机械设计分为广义设计类及狭义设计类；第四类便是中义设计类，顾名思义其设计内容是介于广义设计与狭义设计之间。目前，在现代机械设计中应用最为广泛的设计方法是最优化方法、动态设计和数值仿真。
6 机械设计的现代设计方法
在机械设计中，其设计方法有很多种，但大体上可以分为两种，一种是专业的现代设计方法，另一种是通用的现代设计方法。下面我们对其进行单独说明：
6.1 专业的现代设计方法
现代科技在不断进步，科技也在飞速发展，为了满足机械产品性能的需要，计算机专业人员和机械设计专业人员应相互合作，共同开发其设计软件，使设计的软件能更为准确的反应机械产品在运行中的各种情况，并对其进行定量分析，了解各个零件及机械的动态性能，形成相对稳定的设计程序，这便是专业的设计方法。
6.2 通用的现代设计方法
由于计算机的应用和普及，为了满足机械的各种性能，我们不仅要掌握专业的现代设计方法，在机械设计上也应该广泛采用计算机技术对系统进行分析和辅助设计，这种方法就叫做通用的现代设计方法，其中包括最优化、可靠性、仿真等。
7 现代机械设计的发展趋势
7.1 智能化
计算机技术的飞速发展促进了智能CAD的产生，将CAD技术与人工智能结合在一起，提高了系统的创造力。具有一定智能的系统通常用来进行方案的综合和对设计进行评价。这些年还出现了适合机械设计的模糊设计和模糊评判方法。由于现代化设计有着智能化和集成化等特点，就使得CAD技术必须与人工智能相结合，才能充分发挥智能作用，实现其本身的智能化，也进一步促进了计算机系统集成化的发展。现如今，计算机在已成为了通用的设计工具，通过对智能化的处理，使产品的设计方案更加高效、准确。
7.2 系统化和定量化
现代机械的设计指的是将传统设计中的经验逐步提高到了逻辑的、理性的、系统的新的设计方法。也就是说假如将产品看成是一个总系统，人们利用计算机技术，实现了人、机与环境相互协调，共同发展。现代机械的设计方法不仅要充分考虑到材料的强度，还应运用数学规划法等方式实现设计的可靠性，这样既缩短了研发的周期，又保证了设计的成功率。
8 结语
现代设计方法与传统方法相比发生了很大的变化，我们应博取众科之长，对设计的内容进行进一步的扩展，使设计的产品更加实用与新颖。
参考文献
传统机械设计方法范文2
【关键词】机械设计；现代设计；传统设计
机械设计是根据产品的使用要求对机械产品的结构、运动形式、工作原理、方式等进行分析、计算和设计并将这些方法应用到具体的设计过程的方法。传统的机械设计方法也称常规机械设计方法，是需要设计人员去检索资料、手工计算和绘图，设计周期长，设计质量不高的产品设计方法。随着科学科学技术的发展，产品迅速的更新换代，传统的机械设计方法已不能满足机械设计人员的设计要求，这就提出了现代机械设计方法。现代机械设计方法是对传统机械设计方法的完善和改变，它以发展并完善设计理论、改进产品的设计方法、提高设计产品的质量和缩短设计周期为目标为宗旨，包含了创造性设计方法、系统分析设计方法、优化设计方法、有限元分析方法、反求工程设计等。
1.传统机械设计方法与现代机械设计方法
传统机械设计的方法是以设计人员对于所设计产品的理论认知和工作经验为基础而进行静态、直觉的设计。（1）产品的理论认知来自于长期的设计经验和实验结果，是固定不变的。但现实社会往往是复杂多变的，这就存在设计出的产品考虑不全面，存在安全隐患，我们用安全系数来概述。如果选择的安全系数过大，则投入产品的资金就会增加，成本增加；如果选择的安全系数过小，则在保证产品的安全性方面很难做到。（2）工作经验是设计人员根据所设计产品已经存在的设计过程和经验公式，或设计人员本身的设计思路与同类或者相似产品的设计方法进行类比。随着不断提高的产品技术含量，设计体系变的越来越复杂，传统的机械设计方法已不能满足产品的更新速度和市场的需求。
以思维科学、设计理论系统工程为基础，计算机为工具的现代机械设计方法出现了。与传统机械设计方法相比，现代机械设计方法是动态，科学的。现代机械设计方法设计出的产品比传统机械设计方法所设计出的产品在质量上更可靠、更安全，在外观上更自然、更吸引人，在总体功能上更人性化。显然，现代机械设计方法具有很多传统机械设计方法不能比的特点：（1）随着社会的发展，产品的更新换代很快，设计人员要不断的改善旧产品推出新产品。而在新产品的开发过程中，被动的传统机械设计方法已不能满足要求，需要主动性比较强的现代机械设计方法来适应。（2）现代社会的消费群体在追求先进产品的同时还要求产品的绿色环保性。传统的机械设计方法追求的是产品本身的质量和预定功能，而现代机械设计方法在追求产品预定性能的基础上还要考虑产品在原料的选取、工件的加工、产品的装配、产品的使用到产品的报废回收都需要考虑和环境的关系，保证产品的绿色性。（3）传统机械设计方法一般先根据设计思路制定出第一套方案并做出样机，然后对样机进行试验、评定并且不断的修改直到满意而形成第二套方案，期间耗费高、时间周期长。现代机械设计方法依据各种既定的条件，综合运用优化设计的方法，借助计算机软件设计仿真出产品，设计周期短，耗资低。
2.现代机械设计方法
现代机械设计方法实际上是把科学方法论运用到机械设计当中，它是以设计出的产品为目标的一系列设计方法和先进技术手段的完美结合。现代机械设计方法在不断的完善和改变中，但它以发展并完善设计理论、改进产品的设计方法、提高设计产品的质量和缩短设计周期为目标的宗旨是不会改变的。经归纳总结现代机械设计方法有创造性设计方法、系统分析设计方法、优化设计方法、有限元分析方法、反求工程设计等。
2.1系统分析设计方法
传统的分析设计方法一般是把要设计的对象分成独立的几部分来分别进行研究。因为各个部分的研究人员不能及时交流，导致所设计对象的各个部分是独立的，所以得出的结论往往是片面的、不完整的。现代系统分析设计方法把所设计的对象看成是一个完整的系统，用系统工程的方法来进行研究，并且在寻求最佳的设计方案时还要考虑产品或系统的制造过程和运行情况。即系统分析设计应同时考虑系统的开发、系统的制造和系统的运行这三个部分，只有这样才能验证出产品的设计效果。
2.2优化设计方法
现代化的优化设计方法已不再是传统的那种根据设计人员的经验或直观想法来确定结构方案，也不是再满足所设计产品要求的前提下，先确定设计方案再根据安全准则对产品的强度、刚度和寿命等分析计算，然后确定产品的尺寸等；而是不仅要考虑产品结构设计还要同时考虑产品的运输和产品的流通等各个方面。现代机械优化设计方法包含建立优化设计的数学模型和选择恰当的优化设计的方法。因为优化设计方法是根据在寻求数学模型的解决方法时得到产品解决的最优方案，所以设计人员要根据所设计产品的要求建立相应的数学模型，而数学模型一旦建立后，机械问题就变成了一个数学问题。设计人员根据数学模型的特点选择合适的优化设计方法，然后借助计算机软件等工具求出数学解，然后把求出的解应用到机械产品中，满足产品设计的要求。
2.3有限元分析方法
有限元分析方法是随着计算机的发展而迅速发展起来的一种现代化设计计算方法，它首先是应用在连续力学领域的数值分析方法，随后随着计算机的快速发展而扩展到热、磁等连续性分析领域。有限元分析方法的原理是将要分析的产品划分为有限的、独立而又相互联结的部分，这些部分一般都是常见的形状，比如在有限元分析软件ANSYS中，被分析的产品如果是平面则最好划分为四边形，如果是立体则最好划分为六面体。划分好单元后设计人员需要确定所分析产品的各个变量，然后建立单元函数进行单元求解，最后联立单元方程求解。概括起来说有限元分析方法可以分为三个阶段：前处理阶段是建立有限元模型并进行网格划分；处理阶段是进行参数的确定和单元的计算；后处理阶段是提取分析结果，得出结论。
2.4反求工程设计
反求工程也称为逆向工程，它是以先进的产品为研究对象，通过现代设计方法进行研究分析，探索并掌握产品应用的先进技术，然后设计出同类的先进产品的一系列方法和技术的总称。我国是制造业大国而非制造业强国，要想达到制造业强国关键是人才和技术，外国有很多机械设计方法和技术领先于我们，但他们对我国采取封锁的政策。研究表明运用反求工程设计掌握先进产品的关键技术可以使设计人员的研究周期缩短百分a之四十以上，极大的提高了设计速度。可见研究反求工程设计对我国的技术发展有很重要的意义。一个先进成熟的产品，要在了解掌握原设计的基础上设计出同类有竞争性的新产品也是有一定的难度的，所以反求工程是一种先被动后主动的创造性活动，并非产品设计的逆过程。
传统机械设计方法范文3
关键词：机械设计 技术创新 措施
随着社会的快速发展，传统的机械设计技术中存在的弊端逐渐的凸显出来，传统的机械设计技术已经没有办法在当今社会之中发展，进而被现代的机械设计技术所取代。因此想要在一定程度上加强我国的现代化建设，就应该加强现代机械设计的创新，推动我国机械制造业的进一步发展。
一、现代机械设计技术创新的重要意义
对于现代机械技术的创新现代机械设计技术的创新对我们来说不仅是是在学术价值方面具有非常重要的意义，在经济效益以及社会效益方面同样具有着非常大的意义。
传统的机械设计技术已经无法满足现如今不断发展的现代对于机械设计技术的要求，因此解决目前情况下现代机械技术存在的问题，对现代机械技术的创新技术具有非常深远重要的意义。随着我国经济的不断发展，我国的现代机械工程得到了很大程度的发展，与此同时现代机械设计技术作为机械工程之中重要的组成部分之一，现代机械设计技术也得到了非常良好的发展。现代的机械设计是将新的技术以及新的理念的结合而产生的产品。因此，现代机械设计技术创新的是具有非常深远的战略意义的，我们应该将现代机械设计技术朝着智能化、系统化以及节能化的方向不断发展。
二、现代机械设计中具有优势的技术
在经济不断发展的今天，社会对于现代机械设计的要求也越来越高，下面笔者就现如今比较有竞争力的几种技术设计。
（一）创新技术
创新技术是在现代社会之中最为重要和关键的技术之一，将现代机械设计产品进行创新能够在很大程度上提高产品在市场上的竞争力，并且能够快速的在市场之中占据重要的位置。创新技术要求现代机械设计者充分的结合功能以及质量，发挥出创新的思维能力，研发和设计出不仅能够满足消费者需求而且还有着较高的市场竞争力的新产品。
（二）智能设计技术
随着信息化技术以及数码技术的飞速发展，市场之中的智能化产品也越来越多，现代机械设计技术中对于智能化自动化的设计技术也越发的注重。传统的CAD技术已经远远地不能够满足于现代社会对于机械自动化以及智能化的需求，随之ICAD应运而生，它不仅具有知识处理能力，同时又能够在设计的过程中提供智能化计算的支持。
（三）降低成本设计技术
在如今激烈的市场竞争之中如何才能够做到脱颖而出，从而获得良好的经济效益，想要做到这样，那就必须要在保证质量的前提下，尽最大的可能将设计的成本降低。只有将成本充分的降低，才能够保证企业在市场之中获得足够的经济利益。当然在保证能够保持质量以及降低成本之下，还应该注意现代机械设计技术的发展速度，由于随着时代的不断进步，现如今的现代机械的发展更新速度也是非常之快的，由此产品设计的周期以及设计速度也是非常重要的。
三、现代机械设计创新方法
现代机械设计技术是一有待我们开创的新的设计技术和方法，它集多种技术为一体，比如说计算机辅助技术、机械诶系统设计、优化设计、摩擦学设计等等，同时在人工智能、人脑研究以及认识科学的研究不断的深入，现代机械设计技术得到了世界各地多数专家学者的重视。
（一）伪生类比技术
伪生类比技术就是在设计的过程中采用伪生学的原理，对于动植物进行分析以及类比，在分析以及类比的过程中受到启发产生灵感而产生的一种创造性的方法。在自然界中存在很多别奇妙的结构，这些非常奇妙的结构能够给机械设计者带来非常棒的思路和灵感。机械设计者将大自然中奇妙的结构与机械设计进行充分的结合，让消费者也能够感受到来自大自然的奇妙，同时使得现代机械设计的创新方案更加的多。
（二）变形设计
变形设计就是在保证原机械质量和实际应用需求的基础上，对于机械化进行标准化以及系列化的设计，使得机械的零件规格变得更加的标准、不同产品的部件能够通用，一次来满足消费者的多样化的需求。
能够称之为设计变型的就是产品功能、结构以及原理都相同的，但是性能的参数以及尺寸不同的设计。在基础性的产品上将其的功能进行扩展，这样的设计我们通常称之为横系列产品的设计变型。这样的变型设计不仅拥有产品的基本功能以及适用性，还能够根据消费者以及使用者的需求的变化，适当的进行参数的调整就能够满足使用者不同的多样新的需求。
在魍车牟问化设计之中，对于一部分特征驱动尺寸做出一些修改是一些其他的关联尺寸也随之得到适当的修改和调整，进而得到一个结构相同但是尺寸不同的听见三维模型。当然机械产品的三围参数化变型不仅仅只是这些，还包含了其他的相关信息的自动更新，以及其他参数化关联设计。
（三）优化设计
我国对于优化设计的研究已经有了比较大的突破，虽然是这样，但是在具体的应用放卖弄之中优化设计技术还没有得到广泛的普及。对于现代机械设计来讲，优化设计将会是现代机械设计技术创新的一个比较重要的方向。在这种设计技术之中不仅要求设计者拥有比较强硬的专业知识以及专业技能，还要求设计者拥有比较好的创新意识，在原来的基础上不断额进行探索、创新，来设计出满足社会以及使用者的新的需求。
采用优化设计的方法，这样我们还会能够考虑到更多方面的因素，在进行设计的过程之中更加全面以及系统的来发现问题、分析问题以及最终解决问题，帮助设计者获得更加准确的数据，这样很大程度的提高了机械设计的质量，摆脱了原先传统的设计方法，使得设计的机械更为安全，来满足不同的时代对于机械设备不同的需求。
四、结语
综上所述，现代机械设计技术与社会之中各行各业都有着非常密切的关系，在日益重视创新意识和能力的今天，机械制造业也应该朝着创新化努力，提高机械产品在市场之中的竞争力。
参考文献：
[1]魏玉新.现代机械设计的创新方法研究[J].装备制造，2009，（05）.
[2]周剑明.现代机械设计技术问题刍议[J].机电信息，2011，（11）.
[3]杨海荣.现代机械设计的创新方法研究[J].机电信息，2011，（03）.
传统机械设计方法范文4
关键词:机械;设计方法;展望
Abstract: The mechanical design is an important part of mechanical engineering, mechanical design is in accordance with the requirements of mechanical work principle, structure, mode of motion, force and energy transmission, each parts of the material and shape size, lubrication methods for design, analysis and calculation and these into specific description of human based on the working process of manufacture. This paper summarizes the development trend of modern mechanical design of several commonly used methods and prospects the future of the mechanical design method.
Key words: machinery; design method; Prospect
中图分类号：TU2
一、现代机械设计的特点
传统的机械设计已经形成了比较成熟的理论和方法，但是现代机械的面貌已经发生了重大的变化。可以认为，各个领域科学技术的发展，都是现代机械设计理论和方法发展的基础，这里包含哲学、思维科学、心理学和智能科学的研究成果；现代应用数学、物理学与应用化学等基础科学领域的研究成果；机械电子学、控制理论与技术、检测技术和自动化领域的研究成果；特别是电子计算机的广泛应用和现代信息科学的发展，造就了现代设计技术的理论方法体系，使现代的机械设计建立在与传统方法迥然不同、全新的层次之上。与传统的机械设计相比，现代机械设计有以下一些具体的特点。
1.1传统的机械设计中，灵感和经验的成分占有很大的比重，思维带有很大的被动性。但是今天，技术的飞速发展和市场竞争的激烈化，要求人们不断地提出大胆的设想和新的开发目标，要求运用现有的最新技术去创造出前所未有的产品。传统设计过程明显地不能适应这一要求。
1.2传统的机械设计着重于实现机械本身预定的功能，现代机械设计则要求把对象置于大系统中，进行系统的设计，将预定功能在人-机-环境之间进行科学合理的分配。对人开展了深入地生理学、心理学研究，要求在人与机之间做出最佳的界面设计。还要考虑机械从原材料提取、加工装配、投入使用，直到报废回收全生命周期各阶段与环境的关系，保证自然资源与生态的平衡，实现人类的可持续发展。
1.3传统的机械设计偏重于强度准则，现代的优限单元法、断裂力学等领域的研究成果，进一步强化了人们强度设计的能力。在此基础上，现代机械设计的准则拓宽到产品设计的更多领域。
1.4传统的机械设计过程往往是根据任务和目标，先做出第一个方案，甚至造出样机，然后通过评定与考核，进行修改，形成第二轮方案，如此反复，直到满意为止。这一设计过程历时长，消耗大，所谓满意往往带有很多的主观性。现代机械设计则可根据各种给定的条件，运用优化设计理论和方法，借助计算机求得最佳设计参数和方案，因此设计的耗费低，周期短，而且科学地反映设计的最佳状态。
1.5传统的设计建立在手工操作的基础上，人脑的思维进度在很大程度上被这种缓慢的操作过程所约束，许多原始发生于人脑的三维构思，在传统的设计中必须用抽象的二维图形加以表达，而代表现代机械设计的CAD技术则很好地解决了这些问题，技术人员从计算机那里可以很快地获得为进一步思维所必需的理论计算结果和信息；大量的绘图工作有计算机；屏幕上的三维图形可以直接与人脑中的构思接轨。在传统的设计中，机器的动态效果只能通过抽象的运动学、动力学数据加以反映，而现代的计算机仿真技术能对未来机器的运转状态清楚地加以描述。在传统的设计中，从概念设计、技术设计到编制工艺、计算工时成本，有许多部门用串行工作方法参与，需要一个漫长的过程，而现代的并行设计技术，使人们在作出一个方案的设计时，通过计算机网络同时获得后续过程相关信息，使设计者有可能及时修改方案，寻求一个全面、综合的优化方案。
二、机械设计的常用现代设计方法
2.1专业的现代设计方法。由机械设计和计算机专业人员共同开发的计算机软件能够反映和描述机械产品在实际工况下的各种损伤、失效和破坏的机理可以定量分析和计算机械零件和机械的动态行为并形成固定的设计程序这就是专业的现代设计方法如振动分析和设计摩擦学设计热力学传热设计强度、刚度设计温度场分析等等。这些软件都是在传统的设计方法基础上应用计算机技术开发出来的。例如用pro/m软件分析机械装置的动态特性用ansys软件分析应力都是这方面很好的例子为准确判断装置的可靠性和选择设计参数奠定了基础。
2.2 通用的现代设计方法。为了满足机械产品性能的高要求在机械设计中大量采用计算机技术进行辅助设计和系统分析这就是通用的现代设计方法。常见的方法包括优化、有限元、可靠性、仿真、专家系统、cad等。这些方法并不只是针对机械产品去研究还有其自身的科学理论和方法。（1）优化设计。机械优化设计是最优化技术在机械设计领域的移植和应用其基本思想是根据机械设计的理论方法和标准规范等建立一反映工程设计问题和符合数学规划要求的数学模型然后采用数学规划方法和计算机计算技术自动找出设计 问题的最优方案。它是机械设计理论与优化数学、电子计算机相互结合而形成的一种现代设计方法。（2）仿真与虚拟设计。计算机仿真技术是以计算机为工具“建立实际或联想的系统模型”并在不同条件下对模型进行动态运行实验的一门综合性技术。而虚拟技术的本质是以计算机支持的仿真技术为前提在产品设计阶段实时地并行地模拟出产品开发全过程及其对产品设计的影响预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性、产品的可维护性和可拆卸性等从而提高产品设计的一次成功率。这种方法不但缩短产品开发周期也实现了缩短产品开发与用户之间的距离。（3）有限元设计。这种方法是利用数学近似的方法对真实物理系统几何和载荷工况进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素即单元就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。它不仅能用于工程中复杂的非线行问题、非稳态问题的求解而且还可用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析并能准确地计算形状复杂零件的应力分布和变形成为复杂零件强度和刚度计算的有力分析工具。（4）模糊设计。它是将模糊数学知识应用到机械设计中的一种设计方法。机械设计中就存在大量的模糊信息。如机械零部件设计中零件的安全系数往往从保守观点出发取较大值而不经济但在其允许的范围内存在很大的模糊区间。机械产品的开发在各阶段常会遇到各种模糊问题虽然这些问题的特点、性质及对计策的要求不尽相同但所采取的模糊分析方法是相似的。它的最大特点是可以将各因素对设计结果的影响进行全面定量地分析得出综合的数量化指标作为选择决断的依据。
三、机械设计技术的展望
将来机械设计学必将渗透到半导体制造、生物工程、纳米技术和机器人等行业中去在对社会发展做出贡献的同时不断完善自己使理论进一步创新。
3.1进一步实现系统性。即从系统观点入手把机械产品看作一个系统或整体依赖计算机技术实现人、机、环境和相互协调。具体来说是把总系统分解为若干个子系统采用各种现代设计理论和方法追求系统优化为目标协调各子系统的设计和匹配。
3.2深化智能化设计。随着科技的进步和发展设计要越来越多地考虑智能的因素。大量设计内容都可通过建立模型来描述机械产品的各种工况行为对模型求解可预测产品的性能、设计的合理性和最优性。例如各类车辆性能 评价的智能决策系统齿轮箱设计专家系统故障诊断系统等已应用在新车的开发设计中。
3.3更加注重绿色思想。绿色设计技术是对产品在其生命周期中按符合环境保护、资源利用率最高、能源消耗最低的要求进行设计的技术。要求设计者从全周期考虑产品的环境属性和基本属性在设计时始终立足于人的身心健康、环境保护等同时要求所设计的产品具有可回收利用性对环境的损害最小。
传统机械设计方法范文5
关键词：机械设计；多媒体教学；现状；对策
人民网哈尔滨5月6日电（2014年）第六届全国大学生机械创新设计大赛黑龙江赛区决赛于今天在哈尔滨工业大学开幕。大赛是由教育部高等教育司发文组建大赛组委会的全国大学生竞赛项目，大赛的主题是“幻・梦课堂――教室用设备和教具的设计与制作”，大赛目的是强化学生动手能力和工程实践能力，以此培养大学生的创新设计能力、综合设计能力和团队协作精神，扩展工科大学生的素质教育空间。所以在实际的教学中如果仅用传统的教学方法已经不能很好地适应教学内容和新时期大学生素质提高的需要了，要创新教学，使机械设计教学更多注重的是空间、理性、科学和前沿，以此来提高学生的学习兴趣和创新意识。加强多媒体技术与机械设计课程的整合，使学生从传统教学方法中的视觉单一模式互动向视觉、触觉、听觉等多模态发展，转变为空间概念。真正形成以学生为中心，发挥学生的主体作用，使学生在课堂学习中，朝着个性化和自主学习的方向发展，提升学生的整体素质。
一、《机械设计》教学的现状及成因
目前，职业院校机械设计教学依然沿袭传统的“粉笔”课堂教学，新设备、新教具用不上（懒于使用新设备），加上面对的是新时期的大学生，接受新生事物特别快，致使教与学的矛盾日渐突出，学生不愿学，教师教的更是没有劲头。其中最突出的教学矛盾就是教学模式、教学方法不够灵活。一是在院校的个别教师因“资深”等原因，对多媒体等新的教学设备缺乏认识，甚至认为用多媒体进行《机械设计》教学费时费力费工不讨好，是花架子，好看不管用，心里不同程度存在排斥心理，导致对多媒体教学模式不愿意做出更多的学习和没有兴趣，不愿意尝试，更不用说付出努力和付出辛苦了。这种心态的存在即使学校、新课标有要求实施也存在被动应付现象，导致了多媒体教学质量不高。二是个别《机械设计》授课老师错误地认为：多媒体教学，就是把以前的“黑板加粉笔”变成“电脑加屏幕”，在教学方法上看起来全用了多媒体教学，但在教学手段上仍然沿用了旧的教学模式，没有起到把多媒体手段引入机械设计教学课堂的初衷。这种盲目、机械地多媒体教学手段，不但不能真正起到有效的教学效果，克服传统教学的不足，还会给多媒体教学的发展带来负面的影响，反而影响到教学效果。
二、《机械设计》实施多媒体教学的可能性
新时期素质教育和新课标要求深化《机械设计》教学改革，以学生为本，积极推广实施多媒体教学模式，并通过改革全面提高机械设计制造教学水平和广大学生的机械设计实际综合应用能力。
1、《机械设计》教学理念的更新。在教学中，老师对推进机械设计教学改革的重要性都有深刻的认识和体会，用多媒体教学不但省时省力，而且其“声光电”的作用更是让学生普遍要求和接受机械设计课堂更多采用多媒体教学。
2、《机械设计》教学信息化设备的完善。随着我国社会经济的发展，国家加大了教学信息化建设，硬件设备得到了普遍加强，有些甚至达到了全球领先水平。大学院校普遍都建设有校园网，多媒体教室等，为计算机和校园网上学习机械设计课程提供了硬件技术条件。
3、《机械设计》教学软件已逐步配套。经过近些年的发展，社会各方投入了相当的精力和技术设计了机械设计课堂教学软件和个人自学辅助软件，为推动以机械设计的多媒体教学改革提供了丰富的软件支持。
三、《机械设计》多媒体教学的对策
多媒体教学是传统课堂教学的拓展。用多媒体进行机械设计课程的教学必须正确认识并在实践中注意是否适用，只有这样方能够确保教学效果的落实。
1、根据《机械设计》教学的需要选用多媒体。把多媒体教学引入机械设计课堂，从手段上来讲，是为了“活化教材”，创造较为真实的教学环境，如果过多使用甚至会起到相反的效果。教学效果如何，并不是说多媒体手段越多效果越好。多媒体教学，从某个层面来讲，是体现的人机。对话，然而，人与人之间的对话，是最好的沟通手段。如果在教学环节中，授讲老师过多应用多媒体，就会使课堂教学成为老师对电脑的操作和学生观看演示的过程，这样的话，多媒体辅助教学的初衷就会受到了扭曲，这也违背了教学的规律。
2、根据《机械设计》教学的需要注重多媒体课堂的“声光电”的作用。多媒体本身是作为一种教学辅助工具引入机械设计教学的，其本身不带任何的感彩，要使课堂教学生动起来，就需要发挥多媒体“声光电”的作用，激发学生学习的兴趣和激情。为此教师在应用多媒体进行机械设计教学时，面对海量的信息，必须结合各方实际快速作了抉择，通过其他手段表现出更多的亲和力和学生的可接受性，这样才能起到事半功倍的效果。
3、根据《机械设计》教学的需要注重多媒体与传统模式充分交融。多媒体教学是利用现代信息技术带动教学内容、教学方法和教学手段的全面改革，然而，多媒体教学只是一种在效的教学辅助手段，并不能完成取代传统的教学模式。因此，在机械设计教学中，我们不能完全依赖多媒体技术，只能是充分利用并与传统教学模式有机结合，只有这样，才能使做到张弛有度，互促互长，取得更好的教学效果。
总之，新时期《机械设计》的教学应按照新时期素质教育和新课标的要求，根据教材内容，以学生为本，利用多媒体的辅助做教学使机械设计制造朝着个性化学习、主动式学习方向发展，应体现机械设计教学的实用性、趣味性，在技术上应是可操练，可实现和易操作的，确保教学质量稳定提高和学生整体素质的提高。
参考文献
[1] 王霄，刘会霞等.Pro/Engineer Wildfire3.0典型机械零件设计手册[M].化学工业出版社，2007
[2] 谭谊.浅谈高等职业教育与普通高等教育的区别[J].职业圈，2007[12]：173-183
传统机械设计方法范文6
［关键词］机械设计现代设计方法优化设计
中图分类号：TD404 文献标识码：A 文章编号：
一、机械设计
机械设计（machine design），根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
二、机械设计面临的形势
1、设计对象由单机趋向系统,如机械行业中的普通机床发展成为机械加工中心。
2、设计所涉及的领域由单一领域向多领域发展,如系工程、人机工程、价值工程等许多学科正不断地应用到设计领域中来。
3、承担设计的技术人员由单人变为小组甚为大到群体,许多原本不属于设计领域的技术人员参与到重大课题的设计中来。
4、产品更新换代的速度加快,产品设计由自由发展变化为有计划有组织分阶段的展开。
5、计算机技术的应用和发展对工程设计提出了新的更高的要求。
三、传统机械设计方法
传统的机械设计过程:
1、市场(用户)对产品的需求调查；
2、工程设计问题的归纳定义;
3、工程设计问题的综合；
4、设计问题的分析和方案的优化;
5、已有设计方案的反复评价修改;
6、是绘制工程图样和撰写设计文件。
上述设计过程分别涉及以下各方面的工作和相关的技术人员:市场预测、科学思维方法学、相似理论和模型试验、价值工程、可靠性设计、测试与分析技术、类比设计和设计信息管理。传统的设计技术受低劣的设备条件和落后的技术方法所限,只能在保守的观念下,依据粗略的验算甚至估计,通过大量的简化和静止化假设完成机械工程设计,它必然使设计存在随意性，灵感和经验的成分占有很大的比例，思维带有很大的被动性。对个人的经验和习惯的依赖性极大,极难实现合理、准确和高效的设计。
传统的机械设计过程, 往往是根据任务和目标先做出第一方案,甚至造出样机,然后通过评定与考核进行修改形成第二方案;如此反复直到满意为止。这一设计过程历时长,耗费大。所谓满意,往往带有很大的主观性。
四、现代机械设计方法
进入21世纪以来“, 现代设计方法”已经发展成为一门新的学科或一个新的技术领域,相当时髦,应用广泛。
“现代设计方法是对应于传统设计方法”而提出与发展的,为一种大概念,有大的范畴,其下位可有现代机械设计方法、现代模具设计方法等。
《中国机械设计大典》第1 卷第1 篇总论的前言中指出,什么是“现代设计方法”，很难有一个明确的界限来划分“现代设计方法”和“传统设计方法”之间的区别。“这是因为传统的设计方法会不断发展,注入新的内容和活力;而新近涌现出来的设计方法,可能因为迅速和大面积的普及而被认为是很一般的设计方法”。
目前,最具权威的《中国机械设计大典》第1 卷“现代机械设计方法”选列了设计方法中的十个题目,然而它们是创新设计、生命周期设计、有限元设计、虚拟设计、优化设计、稳健设计、并行设计、智能设计、机电一体化设计和计算机辅助设计。该书中指出,以上这些选题分为两大类:一类是过去的设计手册中曾经出现的选题,另一类则是在以前的手册中未曾出现过的选题。
现代机械设计方法的分类基于上述认识，按照分类学的基本原理,应该选择一个划分标准来进行分类。从应用成熟度的角度,对现代设计方法进行分类,可以将它们分成相对应的两类:
①比较成熟,应用正普及类:有限元设计(有限元分析)、优化设计(最优化方法)、机电一体化设计(或光机电一体化设计)、计算机辅助设计(CAD)......
②比较新颖,内容正发展类:有创新设计、生命周期设计、虚拟设计、稳健设计、并行设计、智能设计……参见图1。
图1 现代设计方法一级分类
其次,从工程领域角度,现代设计方法可以分为:现代机械设计方法、现代模具设计方法、现代材料设计方法……[5]
计涵盖范围的角度可将现代设计方法划分为:广义设计类:设计内容针对其对象实体化的全过程。狭义设计类:设计内容仅为完成图样(包括计算机绘图)。
中义设计类:设计内容介于两者之间。比如,当今数字化时代着重于数学计算的现代工程分析设计方法,比较时兴的有:有限元分析、最优化方法、数值仿真、动态设计。其原理与特点参考图2。
图2 着重数字设计的设计方法
现代设计技术具有以下特点:
一是智能化。大型复杂机械的设计必须完成“分析—分解—综合”的过程。其中包含了大量创造性思维过程和智能活动。
二是经济性，市场的竞争、用户的选择使对产品的经济性要求越来越高。
三是并行性。必须超前考虑后续过程,实现DFM、DFA,以压缩废品、库存的消耗,确保上述经济性。
四是集成化。即树立人—机一体化、机—电一体化、硬件—软件一体化观念,综合多方面测试分析数据指导、评价设计,融多种现代科技成果和技术,特别是CAD技术于机械产品之中。
五是精确性。这是机械工程产品复杂度、综合性提高的必然结果,现代先进的计算技术、计算理论和计算分析工具的使用也使之得以迅速提高。
六是动态性。不仅分析设计对象要从动态的观点出发,设计组织的合作协调也具有动态性,后者要求设计数据集成、设计系统无缝连接。
现代机械设计的规律:
在进行新的设计或改进老的设计过程中,设计者应遵循一种理性化的规律,一步步地进行设计,这样才有利于对设计工作进行科学的管理。现代机械设计规律分四个步骤:①确定设计的逻辑关系;②确定设计的物理关系;③确定设计的结构关系;④确定总体设计。四个步骤中各含七个过程:①将机械基础特性化;②确定计算数据;③应用收集数据;④确定处理数据的原则;⑤确定应用的数学方法;⑥优化准则;⑦将计算结果具体化。
优化设计
选定设计目标(单个或多个),找出目标与设计变量的函数关系式,列出各项设计要求所对应的约束条件,对这个数学模型求它的最优解。如一个圆柱形容器,求容积一定的条件下,用料最省。其数学模型如下:
极小化满足于: 其中, 分别表示容器的半径和高度,为容积常数。计算后得出时,用料一定最省,但在设计中能满足的设计方案有无数个。
五、结束语
总之,只有掌握好现代科学知识,运用好现代的科学技术和工具,保持创新意识, 才能为工业企业的发展和竞争创造一个较宽松的技术环境。既然现代机械设计与传统的机械设计相比,已经发生了很大的变化,当然也就必须改革以往的传统教学模式, 才能培养出真正的高素质人才,以适应现代机械设计的需要。
参考文献
［1］邱宣怀等编著.机械设计［M］.北京：高等教育出版社，2007
［2］华同曙.浅谈现代机械设计的特点及其教育模式［J］.江苏石油化工学院学报，2002,3(3):53
［3］中国机械工程学会中国机械设计大典编委会.中国机械设计大典:第1 卷:现代机械设计方法［M］.南昌:江西科学技术出版社, 2002
［4］卢险峰.现代设计方法的定义及一级分类［J］. 南昌大学学报·工科版，2009， 31（1）
