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摘要:
本文拟对于现代机械设计中智能化发展趋势进行分析和展望。首先,对于传统的机械设计与现代机械设计的发展方向进行了对比,进而对机械设计的现状进行总结和分析,得出现代机械最大的发展方向就是对于智能化的不断追求。对于机械设计中的智能化理念和追求进行追溯,并在此基础上展望和分析未来机械设计中的智能化发展的趋势。
关键词:
机械设计;智能化;趋势
一、引言
机械设计是人类科技发展史上的一项具有几千年历史的古老门类,也是一门根据人类某一项生产部门的具体操作需求,对机器的运作原理、运动方式、构造、力量和动能进行传递的方法、部分配件的材质和形态、大小以及性能进行设计、测量和构图,并将其转化为具体的图纸以作为生产依据的制造学科。中国是全世界机械制造行业发展最早的国家之一。在奴隶社会时期,已经在机械方面有许多发明和创造,在对于自然和人工动力、风能、水能的利用和机械产品的形态设计上都形成了自己的特色和方法,具有深厚的历史底蕴。然而,由于封建社会中后期落后的生产关系导致生产力的发展受到桎梏,中国在科技发展方面已经从以往领先世界的地位上跌落下来,被率先完成工业革命的欧美国家远远低甩在了后面。特别是从18世纪初到19世纪40年代,落后的社会制度下中国的机械设计水平停滞不前。直到新中国成立后,在大力发展生产力,实现农业、工业现代化的号召下,机械设计才重新受到人们的重视,在近半个多世纪的时间里有了长足的发展。
二、现代机械设计的现状和主要特征
机械设计是机械工程的重要环节,它先于现实的机械生产和应用,是生产机械产品,实现机械使用功能的初始环节。自动化、智能化是现代机械和传统的机械在设计理念上的最重要区别之一。自从我国从上个世纪80年代初开始在机械设计制造领域加大力度,改革创新传统的机械设计方法和理念以来,在自动化和智能化设计方面,展开了大量的研究和应用工作,在许多生产制造领域已经取得了许多成果。并在机械设计的方向上做了系统的分类。以对物资的移动、搬运和加工为主,例如起重机械、纺织机械、印刷机械、轻工机械等。以对于风能、水能、太能等自然能源和电能等人工能源为主,通过输入能量和信息,获得动力转换的称为动力机,其中对于机械能量的转移称为原动机。如电动机、鼓风机、内燃机、柴油机等。还有以电子信息的处理和传输为主,例如对于对数据、声音、文字和图像等产品的传输和使用称之为信息机械。如各种计量仪器、测绘仪表、传真机、电脑以及各种日常办公机械等。随着机械自动化和智能化在各行各业的应用和发展,机械自动化和智能化的发展已经取得了很大的进步。其中,机械自动化已经在关系到国计民生的诸多领域基本得到了实现,无论是日常生活中的衣食住行,还是工业、农业等第一第二产业的生产部门。今后,在机械设计的未来发展中,强调功能的多样化、机械效率的显著提高、机械运作的的安全性和可靠性,并针对资源短缺,环境污染等现实问题,在制作材料和耗费能源方面倡导节约,必将是未来机械设计智能化的发展趋势。人性化作为机械设计智能化的最终目的和设计指南,也将成为机械设计智能化道路上的一个重要参照点,将机械设计的智能化目标,定位在不断满足人们生活便利、先进的需求上。
三、未来机械设计智能化的发展趋势
鉴于未来的机械设计需要满足人类对于机械设备多功能、高质量、高可靠性的同时还要有效减少损耗的需求,所以机械自动化依然是机械智能化发展趋势的一部分。此外,在自动化的发展过程中还要进一步实现机械运转的工作的系统性。把对于机械产品的智能化、自动化开发作为一个系统工程来进行设计。所谓系统化,就是在实现机械设计智能化的基础上,更加看重人在使用和操作机器中的操作人、机械使用环境三位一体的协调。要想实现这种人、机器、工作环境的协调一体,就需要将智能化设计向更深一步推进,对于难以在实际操作中进行试验和检验的某些机械设备,例如农业机械,受季节性和地域性差异,设计和试验周期会受到外部环境的影响,这就需要在设计中充分发挥智能化的优点,在设计过程中通过计算机建立模型等方法,对于机械产品的预测性能、设计的合理性和使用方法的最优性进行预测,并在人工模拟环境下进行效果试验。未来的机械智能化开发中人性化和绿色环保理念也将成为重点,特别是针对于家用电器的开发和设计上。使用过程的人性化和产品性能的绿色环保在当今家用电器产品市场竞争力空前激烈的今天已经成为商家在宣传推广家电产品的一个重点。早些时候媒体热衷于曝光的中国人利用长假期间,赴日购买智能马桶的新闻正是反映了对于机械智能化设计中人性化和节省能源的两方面的广泛需求。日本的诸多家电在使用上非常的人性化,无论是电饭煲还是马桶盖,都考虑到了在时间和空间上的节省空间,省时省力,高质量服务同时兼具方便快捷,易于操作和维护的功效。随着人类生存空间的不断拓展,未来的机械设计必将产生与诸多科技领域的融合并进。机械设计也将不再是单一的机器设计和制造,满足人们在某一个领域的单项需求,而是渗透到无人机设计、生物工程、纳米科技和机器人等诸多行业中去。因此,对于从事机械专业的设计人员,不能只专一于某一领域的技术改进,而要考虑在跨领域的技术交叉和融合,推进机械设计的智能化和产业化,在机械设计的道路上向日本、美国等机械智能化技术领先的国家学习先进经验。为我国机械设计智能化的道路开辟更加广阔的新天地。
作者:季达 张雨 果崇实 单位:沈阳理工大学
参考文献
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[3]邹芳.机械制造智能化的发展趋势探析[J].机械管理开发.2015(07)