时间：2022-06-16 14:28:33
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇现代机械设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
本文就以现代设计技术为阐述的重点，对现代设计技术和传统的设计技术之间区别，进行了简要的分析，并对现代设计技术的应用形式，提出了一些意见，希望可以对我国机械行业的发展，起到一定的帮助。
关键词
现代设计技术；传统设计技术；机械设计；应用形式
机械设计是保证机械生产质量和性能的重要因素，在机械工程发展的过程中，占有重要的地位。在机械工程生产的过程中，为了有效的将其功能得到充分的发挥，那么在机械设计的过程中，就要对机械工程中的工作原理、机械的结构、运动的形式内容，进行全面的构思、分析、计算，这样可以有效的提高机械工程的质量。近年来，我国现代化信息技术正在高速的发展中，对机械产品在设计过程中，也带来了新的挑战和机遇。这不仅仅机械生产过程中的一种转型形式，也使机械产品中的功能、用途、质量、性能等方面，也更加的多元化，并且在一定程度上也提高了良好的经济效益。同时，在现代设计技术形式不断深入的过程中，也对传统设计技术带来的不足，进行了一定的弥补。下面就对现代化设计技术在机械设计中运行的进行了分析和阐述。
1现代化设计技术与传统化设计技术分析
1.1传统化设计技术
设计是指对某项事物进行合理、科学的形式，利用人体的视觉传达的能力，和思维的想象能力，经过不断实践，最终将想法变为现实的一个过程。在过去的机械工程生产的过程中，都是依靠传统的设计形式。在传统机械设计的过程中，工作人员往往是凭借着自己以往的工作经验和自觉，但是对其设计的专业性，和思维活动能力、创造性并没有给予高度的重视。同时，从机械参考模型的角度上进行分析，根据一定的要求，进行设计。但是，在设计的过程中，较为侧重于人职能机械活动机制，仅仅利用CAD作为设计的辅助软件，这样形式对机械工程的质量，就会造成了严重的影响，出现了很多的弊端。另外，在传统机械设计过程中，也对相关数据的计算和分析，也造成了严重的影响。不仅仅计算的速度相对较慢，机械设计的工作效率也相对较低，这样在机械工程在生产的过程中，时间就会相应的加长。并且，由于设计的过程中，时间较长，定型后的产品，再进行更改是非常繁琐的一项工程，也不利于窝沟机械生产行业的发展。
1.2现代化设计技术
现代化设计技术在传统设计技术形式，进行不断的完善，要取其精华、去其糟粕。在原有的基础上，加入的了现代化的设计理念，不仅将工作人员的想法间充分的展现，也有效的满足了现代化机工程生产的要求。因此，现代化设计技术在我国机械工程生产行业中，受到了高度的重视。从广义的角度上进行分析，在现代化机械设计的过程中，要将整体作为设计的主要方向，将设计形式一个系统，这样可以对传统机械设计中的经验层等，进行全面的提升，并具有一定的合理性、科学性。另外，在现代化设计技术应用的过程中，注重产品的创新，利用先进的信息技术，对机械产品的功能、性能等方面，进行一定的深入，这样才能在最大程度上赢得市场的竞争力。但是，在设计的过程中，也要对机械产品的实用性、美观性、安全性等方面进行全面的考虑，根据我国市场发展的形式，人们对机械产品的需求进行设计。总的来说，现代设计技术，不仅仅是一项机械设计这么简单的了，是一门多学科、对专业的一项技术形式，在我国机械行业的发展，已经是必然的趋势了。
2现代设计技术在机械设计中的应用形式
2.1IT设计技术的应用
IT设计技术形式是现代设计技术中的重要组成部分，也是机械设计中的主要的设计形式，其中主要表现为4个方面：仿真与虚拟设计技术、网络协同设计、并行设计和智能设计等方面。仿真技术是以是以计算机和专业设备，为主要的设计工作，将所设计模型按照实际的需要而形成的，是一门综合性的技术形式。虚拟设计是指：工作人员在设计的过程中，名在虚拟的背景下进行设计，是利用人对产品设计的构思，和信息环境进行相互交流的一种形式，将产品中所有的功能在虚拟的环境实现。网络协同设计是指：在相应的设计软件中进行设计，并对相关的模板和项目进行统一的管理，例如，从图形设计、校审、打印、归档等一些项目，有效的进行整合，这样不仅仅可以有效的降低了成本，从而也提升了工作效率。并行设计是指：是对产品的功能和设计过程，进行有效的集成，这样和传统的设计技术来说，更能展示机械产品的功能，满足人们的需要。智能设计是指，工作人员在设计的过程中，利用计算机技术对设计者的思维和构思，进行一定程度上模拟，更能体现机械产品自动化的特点。这样一来，可以设计形式变成人们在生产过程中的辅助工具。
2.2利用数学知识进行设计
数学知识在机械设计的过程中，起到了重要的作用。但是，在工作人员运行的过程中，应当对以下几点全面的而掌握，主要为：一是有限元法；二是优化设计；三是产品可靠性设计。第一，有限元法也可以叫做有限单元法，是一种较为常见的计算形式，并且具有较高的性能。从数学方面进行分析，有限元法属于偏微分的计算形式。第二，优化设计是指：在设计的过程中，要要求先建立符合实际生产的模型，并将其进行抽象化，并用数学符号进行表示，例如，在设计的过程中，约束条件和函数，建立目标函数，工作人员根据所建立的模型，对设计方进行选择。第三，产品可靠性设计是指：在机械产品设计初期的过程中，经常会受一些影响。例如：机械的载荷、强度等因素影响，利用数学中的基本理论知识，对其相关的数据进行计算和分析，这样可以在最大程度上满足了机械产品的需要，也对其它的逐渐给予了可靠性。
2.3现代化理念在机械设计中的运行形式
现代化理念在机械设计中的运行形式主要为：绿色产品设计的概念和机械创新设计的概念等这样两个方面。总得来说，绿色产品设计是将环保、生态等意识，加入到了机械设计中，对机械生产中各个环节对环境，造成的影响进行了全面的考虑和分析。因此，在设计的过程中，为了减少能源的消耗，降低对环境的影响，应当注重分配如何的回收、再生、利用等，并对相关的零件间回收重组，在进行二次利用，这样不仅仅对资源的利用率，得到有效的提高，也是对我国环保事业的一种支持。第二，机械创新设计在设计的过程中，其实可以分为单个部分：直觉思维、逻辑思维和创造过程。其中，直觉思维是将人们对机械产品的第一反映，和对机械产品的构思，进行一定的呈现。同时，需要逻辑思维对构思和反映间仔细的判断，并且在反复的实验中，将各个设计方案进行实验。在实验的过程中，对每一个方案的优点进行分析和记录，这样对可以有效的判断哪一个设计方案更加具有可行性，对选择优质方案，提供了重要的参考信息，这样可以不仅仅可以有效的提高工作的效率，也相应的减小了成本，保证了机械生产的质量。
3结论
通过以上的综合论述，我们可以知道，现代化设计技术在机械设计中，起到了重要的作用。本文现代设计技术在机械设计中的运用形式，进行了简要的阐述，并将现代设计技术和传统设计技术进行了一定比较。其实，在上述文章中，就可以知道，现代设计技术已经成为我国机械设计发展中的一种必然趋势，不仅仅可以提高了工作效率，降低了生产的成本，也为我国的环保事业做出了自己的一份贡献，间接的推动了我国经济的发展。
作者：林朝 单位：湖州师范学院求真学院
参考文献
【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。
[关键词]机械设计；机械制造；作用
中图分类号：F407 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0292-01
一、机械设计
所谓机械设计是指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，以作为制造依据的过程。在机械领域发展越来越好的形势下，机械制造成为机械领域中中重要的组成部分。因此，有效的、合理的进行机械制造制作至关重要。然而，要想实现此目的需要保证机械设计的规范的进行，从而提高机械动态化水平，才能够实现机械制造合理而有效。一个好的机械设计必须有以下几个工作阶段构成。
1、计划阶段
在具体开展机械设计之前结合机械相关的资料进行设计是非常必要的。其目的是通过机械资料进行了解，从而合理的规划如何进行机械设计才能够保证机械的性能、安全、质量等方面能够符合规范性文件的要求，为后续进行具体的机械设计做好铺垫工作。
2、方案阶段
方案阶段是机械设计的关键部分，其主要进行的工作内容是详细的设计机械的每个部分，最终设计出完整的机械。但是，需要注意的是方案阶段所设计出的机械并不是最终定稿的设计方案。因为方案阶段仅是按照要求将机械设计出来，未涉及到设计方案检查相关的内容。
3、技术设计阶段
技术设计阶段需要进行的工作内容是结合总装配草图及相关技术性文件就机械设计方案中的设计部分进行优化和完善，最大限度的提高设计的合理性和有效性。由于在后续的工作中对机械设计方案改动的可能性较大，需要将此阶段设计完成的方案安全的保存，为后续工作做准备。
二、机械设计的分类
现代社会，机械产业发展迅速，机械种类越来越多，相应的其工作原理也会有所不同，对应的工作特性和性能也会有很大差异，机械设计就会各有特性。在机械制造领域，可将机械设计分为新型、继承和变型设计三种。
1、新型设计
新型设计是指将试验验证可行的技术或者成熟的设计技术应用在新型产品上。
2、继承设计
继承设计是指为了提高现有机械的工作性能以及工作效率，大大减少生产成本，机械设计人员根据自己的丰富经验和现有的设计技术对已有机械进行重新设计、改造。
3、变型设计
变型设计是指为满足用户新的使用需求，设计人员对现有的机械设计图进行部分改变（如添加或删改），进而设计出不同于原有的机械。
以上三种机械设计的相同点都是对机械进行科学、合理的设计与创新。不同之处在于三者的侧重点不一样，新型设计更注重创新，设计新的产品；继承设计是在原有的机械上修改，注重的是经济性；而变型设计则是对落后的机械进行重改，使其更能满足现代社会发展所需。
三、在进行机械设计的时候存在的问题
1、机械设计者的视野过于狭窄
由于人们对机械的要求越来越高，希望机械的功能能够满足自身的要求，从而获得更多的经济利益，所以要求机械设计者能够设计出多功能的机械，但是，由于设计者的知识有限，没有对各个领域的机械进行深入的研究，因此导致设计者的视野过于狭窄，无法生产出多功能的机械。
2、设计图纸太复杂
经过学校的教育，新型的机械设计人才出现在机械制造企业，但是由于这些机械设计人才所学的东西大多是课本上老旧的知识，或者是较为新颖的知识，老旧的知识无法继续使用，新颖的知识又无法在校园的实习中得到实施，所以他们设计出的图纸太复杂，难以让机械制造者理清头绪，因而降低了机械制造的效率，不利于机械制造行业的快速发展。
3、制造机械时无法获得设计图纸中的材料
近几年来，人们渐渐对新工艺和新材料产生浓厚的兴趣，一些机械设计人员为了迎合客户的需求，在设计图纸中应用较为先进的施工材料，但是在实际的机械制造过程中，机械制造企业无法大量获得这些新型的材料，这时制造人员只能使用传统的材料进行机械制造，一经客户发现，就会产生企业与客户之间的矛盾。
4、按设计图纸制造出来的机械稳定性不高
当机械制造人员使用设计图纸进行设计的时候，由于机械设计人员在设计的过程中，没有使用较为先进的设计方法来进行设计，并且计算结果不够准确，所以导致按照此种设计图纸制造出来的机械稳定性差，寿命短，无法为客户带来长久的经济利益，阻碍了机械制造企业的发展。
四、解决机械设计过程中遇到的问题的方法
1、拓宽设计者的视野
为了制造出多功能的机械来为企业带来更多的经济利益，机械设计者首先要增加自身的知识储量，然后对不同行业所需的机械的特点进行研究，再根据企业所需机械的特点进行机械设计，从而让设计出来的机械拥有更多的功能，帮助企业获得更多的经济利益。
2、简化设计图纸
机械制造企业在招聘机械设计人员的时候，必须对其设计能力进行检验，从而能够让其在客观情况允许的情况下，按照客户和设计结果的要求进行机械设计。此设计图纸还要有易于实施的特点，从而降低机械制造的难度，减少制造成本，促进机械制造企业的发展。
五、进行机械设计应遵循的原则
“无规矩不成方圆”，同样在机械设计领域中也会存在许多“规矩”，机械设计人员进行设计时，除了要遵循主要程序之外，设计准则也是其必须遵守的约束条件。
1、技术性能准则
技术性能除了包含机械性能之外，还包括机械在制造和使用过程中所涉及的所有性能，技术性能既包含静态性能，又包含动态性能。技术性能准则是指相关的技术性能必须达到规定的要求。
2、标准化准则
任何行业都有自己的标准化规范，而机械制造中与设计相关的主要标准有：（1）概念标准化，所谓概念标准化即是指在机械设计过程中所提到的专业术语、字母符号等其他专业性表述应符合行业标准。（2）实物形态标准化，设计过程中应按统一规定选取零部件、原材料、设备等的结构形式、尺寸等。（3）方法标准化，在机械设计中涉及的操作、测量或者试验方法应按照规定进行。
3、安全性准则
机械设计要考虑机械制造过程中的安全问题，其准则有：（1）生产安全性，在进行机械设计时，应考虑操作人员生产时的安全性等。（2）零件安全性，确保机械制造中使用的全部零件在额定的外负载条件下，不会发生严重变形、断裂以及重度磨损等情况。（3）整机安全性，确保机械在正常操作下不发生故障，能实现机械的所有功能。（4）环境安全性，设计人员设计的机械应能保证不对机器周围的环境和人造成污染和危害。
结束语
在我国改革开放以后，工业生产不断发展，这在一定程度上带动机械领域的进步，促使机械领域在现代化社会中越来越重要。此种情况下，不断的优化和完善机械制造尤为重要。机械设计作为机械制造的重要组成部分，其是否合理、有效、标准、正规直接关乎机械制造质量。可以说，机械设计在机械制造中发挥重要作用。
计算机辅助设计，简称CAD，是一种运用计算机软件系统来辅助设计人员对煤矿机械进行设计的方法。到目前为止，我国煤矿机械产品已经进入一个稳步发展的阶段，将计算机辅助设计方法应用于煤矿机械设计中，不但可以另设计更方便、更简捷，同时也全面的实现了煤矿机械的模块化设计、系统化设计和并行设计，从而提高了煤矿机械设计与生产的一体化。1）模块化设计。煤矿机械设备的设计，涉及面广、内容繁冗，对此可进行分模块式设计。通常讲，设计者是按着机械的具体功能来划分模块的，然后利用计算机软件对机械进行模块化的分区设计，同时将较为稳定、不常变动的模块设计存储。如此在有效地时间内，不但可以提高工作效率，而且能够有效提高机械设计的精确度、减少技术失误，从而增强机械设备结构的生产性和互换性，确保机械设备的准确性和维修性。2）系统化设计。将现代设计理论和方法应用于煤矿机械设计，即建立相应的数学模型，然后运用计算机技术作为辅助设计，在以往实验数据的基础上，采用先进的科学计算方法对煤矿机械系统在预期工作中的情况进行分析设计。对煤矿机械设备进行系统化的分析设计，可真实的反应出机械设备在真实工作时的受力情况、运作情况，从而提高了所设计机械设备投入运作的有效性和稳定性。3）并行设计。计算机辅助设计的应用，实现了将产品设计与具体运行使用一体化的效果，从而切实的避免了设计效果与实际效果不相符现象的发生。目前，多数煤矿机械设备上都安装有故障监测器，但是故障监测器只能在机械设计生产、试验后才能发现故障，而运用计算机辅助实现并行设计，可以将机械设备的设计和生产过程进行系统化的设计，进而实现机械设计的有效性。
2优化设计的应用
优化设计是现代设计理论与方法的经济之本，优化设计一方面可以确保机械设备的良好性能和质量，另一方面可适当地缩小产品体积，降低生产成本，因此优化设计是矿山机械设备设计所必须使用的方法。据相关资料表明，在煤矿机械减速器的设计过程中有效运用优化设计方法，可使其体积减小13%，质量减少12%，由此证实了优化设计对于降低机械设备生产成本有着重要作用。
3有限元法设计的应用
从狭义上讲，有限元法就是通过对有限个单元作分片插值求解各种力学、物理问题的一种数值方法，而鉴于煤矿机械的工作性质，正适合用有限元法对其受理进行有效的分析。通常，煤矿机械设备受力情况较为复杂，例如煤矿挖掘用的电动挖掘机，对于挖掘机的斗杆和动臂，受力较为复杂，用正常的力学知识根本起不到作用，为此将有限元法应用于机械设计中，能够很好的解决机械设备中的受力问题。
4创新环保设计的应用
创新、环保是当今社会发展的两大重要元素，是现代设计理论与方法的组成部分。创新设计，即要求设计人员在已知和可行事物的基础上，充分发挥创造性思维，构想、设计出以前未有过的技术过程。创新设计，不但可对原有设计的欠缺处进行改善，同时能够促进产业发展你与进步。环保设计在煤矿机械设计的应用，主要体现在延长机械使用寿命、提高机械使用效率和降低环境污染三个方面。
5智能化设计的应用
现代设计理论与方法中的智能化设计，也可理解为智能工程，即通过使用不同种类传感器、控制器和执行器等多种高科技产品，实现机械运作、自检的自动化工作模式。煤矿开采挖掘具有一定的危险性，所以将智能化设计应用于机械设计，可确保煤矿正常生产的有效运行，例如目前已广泛应用于煤矿勘探、开采等工作中的机器人技术和红外技术，都是智能化设计的成果。
6可靠化设计的应用
【关键词】现代机械；设计；制造工艺
按照产品使用要求，机械设计的结构、形式、工作原理等，展开合理分析和科学计算，并通过机械设计方法，实现产品设计的具体运用。在传统机械设计中，主要依靠设计人员手工计算、手工绘图和检索资料，产品设计的周期较长，且无法保证设计质量。近些年来，随着科学技术迅猛发展，机械产品不断更新，传统机械设计方法无法适应新时展，因此催生了现代机械设计工艺。不断改变了传统设计方法，对设计理论、设计方法不断改进，使产品设计周期明显缩短，产品质量明显提高。笔者根据自身多年的机械设计经验，主要分析现代机械设计的制造工艺。
1.现代机械设计方法的优点分析
1.1通过现代化机械设计，可提升产品质量、工作效率
针对现代化机械设计，可实现生产、作业的现代化处理，通过机械设计的优质产品，可灵敏、精确控制作业流程，准确把握生产控制，利用机械操作系统，确保机械制造程序现代化设计，保证产品设计达到规定操作。采取现代化设计，可实现操作系统全程数据化控制，无主观因素影响，确保操作流程科学、有序运行，通过精确规定动作，提升产品质量、工作效率。
1.2通过现代化机械设计，可改善劳动条件
现代化发展的机械设计，属于技术密集型、知识密集型的集合技术，通过现代化机械设计，降低作业人员劳动负担，使作业人员摆脱繁重手工作业。随着机械现代化产品的逐渐推广应用，使机械行业生产环境得以有效改善，有利于提高行业劳动条件，实现机械制造的现代化办公，进而使机械制造劳动条件得以有效改善。
1.3通过现代化机械设计，提高机械设备可靠性、安全性
对于机械设计所包含的现代化功能，包含了问题诊断、警报处理、系统保护、系统监视等现代化、对于机械生产，若遭遇电压短路，或超负荷运载问题，利用现代化系统，可采取控制保护措施，实现系统现代运行，可降低人身事故发生率，对设备起着良好保护作用，使设备损坏率明显下降。对于机械设计、现代化发展，电子元件是其主要部件，可有效降低元件磨碎率，提高机械现代化产品可靠性、安全性，进而使设备故障率明显降低，延长机械设备的使用寿命。
2.现代化机械设计的主要工艺
2.1智能化设计方法
对于机械设计而言，实现现代化控制技术，就是为提高生产作业、机械制造的智能化。立足现代化机械设计角度，智能化是立足动力学、社会学与心理学理论角度，结合人工智能技术与计算机技术学科等，将其纳入机械设计学科。通过交叉学科建设，有效吸取机械设计智能化发展新方法与新思维。利用人工智能模拟技术，就是使机器行为与人脑推理、逻辑、决策等思维能力类似，智能化机械设计是机械制造领域的重要设计工艺。
2.2机电一体化设计方法
按照现代学科发展模式，使传统单一学科模式被打破，逐渐往学科融合方向不断发展。对于现代机械设计而言，也必须转变传统设计思维，创新机械设计思路，趋向学科融合发展。立足学科建设角度，在未来发展中，机电一体化是机械设计的重要发展方向。机电一体化，是通过机械、微电子、电子信息、传感器、电子工程等技术，相互结合而产生，从这些技术理论中，吸取机械设计所需理论、技术，在机械设计、现代化发展中，不断综合运用，使机械产品往机电一体化方向不断发展，机电一体化设计，极大推动机械制造行业的积极、健康发展。可以说，机电一体化设计，是机械设计的关键工艺。
2.3网络化设计方法
近些年来，随着互联网技术兴起和日益发展，使人民生产、生活发生巨大改变。随着互联网快速发展，加速了全球经济一体化。对于机械设计而言，其产品换代、理论更新，均离不开互联网发展。提高机械设计、现代化发展，必须紧密联系互联网，利用互联网监控技术、远程控制技术，实现实时操作、动态化控制，利用计算机安全、云计算数据、局域网等互联网技术，为机械设计、现代化发展创造良好网络运行环境。总之，随着互联网不断发展，机械设计产品和互联网联系日益紧密。
2.4模块化设计方法
针对机械设计产品研发，现代化属于系统性、复杂性的工程，所涉及产品规格、种类繁杂。现阶段，对于机械设计现代化研发，若想实现产品接口生产标准化，还存在一定难度。所以，通过模块化处理技术，目的就是为简化设计流程。系统模块化，就是复杂、庞大的设计系统进行分解，建立良好管理模块。利用标准单元模式，实现产品的快速研发，使产品生产规模日益扩大，进而分解模块，简化处理机械产品。
2.5绿色化设计方法
由工业革命开始，全球进入工业化社会，影响着人们的生产、生活，有效提升了人们物质、文化生活。然而，随着粗放型经济不断发展，人们生态环境遭到严重破坏，环境污染与资源浪费问题日益突出。因此，工业改革是社会发展的必然趋势，发展绿色工业，保护生态环境，降低资源浪费率，要求机械设计必须提倡绿色、环保，设计出环保型、节能型的现代化产品，是机械制造发展不可小视的问题。
3.结束语
综上所述，现代机械设计工艺，主要是完善、补充传统机械设计工艺，主动性较强，且设计周期较短，可明显降低设计耗费。通过现代机械设计方法，不管是产品设计、产品制造，或报废回收方面，比传统机械设计工艺明显要好。对于现代机械设计工艺，是诸多学科知识、领域的完美融合，并实际运用于产品设计中，不仅是单独个人设计，还是一个设计团队的设计，在设计设计中，运用现代机械设计方法，确保每个设计人员做到相互了解，运用模块化、网络化、智能化等设计工艺，通过设计工艺的有机融合，方可设计出完美、优质的机械产品。 [科]
【参考文献】
[1]王秀凤.现代机械设计制造工艺综述[J].科技与企业，2014，（2）：217-217.
【关键词】机械设计；机械制造；设计理念
机械设计，是指根据产品的使用功能要求，对机械的工作原理、结构形式、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、精度、配合形式和技术要求，方法等进行构思、综合分析和计算并将其转化为具体的设计方案，以作为生产制造依据的指导文件之一。
1现代机械设计概述
1.1.现代机械设计的现状。机械产品设计开发中，机械设计是十分重要的一步，是机械生产的起始段，决定了机械的性能，质量和品质。机械设计对于人类社会的进步，起到了不可磨灭的作用，极大提高了社会生产力的发展和生产的进步。现代机械设计理论，总结了现代机械产品生产的经验和原理，是现代机械设计的指导方针和设计纲领。而现代机械设计方法，则确保了现代机械产品能够满足设计初衷和功能需要。现代机械设计理论是现代机械设计方法的根本和核心，是机械设计中必须面对的基础和要求。现代社会对与机械设计水平的要求越来越高，对现代机械设计的需求也越来越大，这就决定了现代机械设计必须要不断进步，与时俱进，同时社会生产力水平的提高，科技水平的进步，在客观上也推动了现代机械设计的进步，为机械设计理论和方法的发展提供了动力。
1.2.现代机械设计的特征。现代机械不仅应用于物质于能量方面，更多的进步体现在对信息的处理，不再只注重于单一功能而倾向于综合作用，换而言之，机械不再仅仅是一种工具，而进一步应用了智能技术使其具有了自主处理能力和信息接受交换能力。上述现代机械的进步与变化，也使现代机械设计与传统机械设计有了很大不同，相对于传统机械设计更多的靠以前的经验和设计师突发的灵感，现代机械设计则更多的运用新兴技术，综合各学科内容，以现代机械设计理论为基础和准则，展现出了机械设计在现代的新面貌。传统机械设计是在存在需求的情况下设计出方案进而做出样品进行实验并根据实验成果改进方案继续制作样品进行实验，如此循环不仅费时费力，制作出的产品性能，适用性等均不能达到最优化。现代机械设计则可以在计算机的使用下直接进行虚拟实验，在对实验现代机械设计方法的分类。从工程领域方面划分现代机械设计方法，可分为现评估后优化参数改进虚拟样机，在达到最有效果之后，再进行设计制作，不仅节约材料，降低成本，且方便快捷，设计效果较好。
1.2现代机械设计的理念。设计过程要遵循一些理性的、科学的基本原则，一般来说包括逻辑关系的确定，物理关系的确定，结构关系的确定，总体层面设计的最终确定。现代机械设计的理念是把信息技术、计算机辅助技术、智能技术和机械工程技术相结合，通过建立数学模型进行优化，融合数学、电子信息学、化工学、人体心理学等学科知识，从形象思维开始，综合运行各种思维方式，经过逻辑推理和判断及相应的综合、分析与决策，产生设计创意，经过精确的数据分析和操作，反复操作循环，最终完成设计方案。设计过程要充分考虑到设计任务，清晰设计目标，充分收集资料和数据，要设计出新结构和新方案，还要和客户进行讨论，注重各专业知识的配合，力求方案的科学性，要以严谨的态度对待设计图，不断修改方案，直到最佳，最后，现代机械设计的一个重要理念就是要将设计的过程贯彻于机械制造的始终，即使是草图结束以后也要动态进行调整。现代机械设计的理念秉承创新精神，注重逻辑和思维方式，运用科学合理的设计方法，结合最先进的科学技术，并且还要综合考虑经济性、稳定性、智能性等相关因素，充分融合环保设计、人性化设计、低能耗设计等理念，并且借鉴国内外的相关理论，实现设计理念的创新和发展。
2关于是机械设计其中的一个方面的探讨
设计一部机器，其产品性能如何，关键在于其设计的质量。机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。制造一部机器，在满足预期功能的前提下，要求性能好、效率高、成本低、造型美观，同时要满足人类工程的使用要求，在设计使用期限内要安全可靠、操作方便，维修简单。机械设计是一个创造性的工作，同时也是充分利用已有的成功经验的工作。因此，要很好的把继承与创新有机结合起来，才能设计出高质量的机器。设计程序有以下几个阶段：
2.1调研阶段。在调研阶段应对所需要设计的机器的技术和使用要求情况做充分的调查研究和分析，通过分析，能够进一步明确机器所应具有的功能，并为以后的决策提出由环境、经济、加工以及时限等方面所确定的约束条件。
2.2方案的初步设计阶段。方案的初步设计不单单是满足产品功能的需要和本产品行业的发展方向，更重要的是检验设计者对于产品的开发的认识，以及“四新”运用的能力。初步设计的主要步骤是：确定工作原理和基本结构型式、运动形式设计、设计主要零部件，绘制初步总装配图，初步设计审查。
2.3产品设计阶段。产品设计阶段分三步：首先，是设计总装配草图及部件装配草图。根据总装配草图和部件装配草图对产品进行整体设计。再者，在产品设计阶段要根据审查意见修改设计，设计全部零部件，绘制新的总图，技术设计总审。最后的设计阶段，要根据审查意见修改设计，绘制全部工作图和制定全部技术文件。对于大型设备，需要多名设计人员分工合作、密切配合，总设计师要密切关注结合部分的连接设计，做到连接科学、简单。而相对于批量或大量生产的产品，还要进行定型设计，考虑采取工装设计，提高产品生产效率、降低成本。
2.4技术文件编制阶段：其种类较多，常用的有产品的设计计算说明书、使用说明书、标准件、常用件、易损件的明细表等等。
计算机在机械设计中得到了日益广泛的使用，并出现了许多高效率的设计分析软件，如：（三维：PRE、UGNX、solidWorks等；二维：AutoCAD、CAXA电子图版等、CAM：Cimatron、SolidCAM等）。运用计算机软件设计，使设计变得更加快捷、标准化强，同时，利用此类软件可以在设计阶段进行多方案的对比，以及可以对不同的方案其结构强度，刚度和动力特性进行精确的分析。因此，计算机软件绘图在机械设计进程中替代了手工绘图。
在绘制零件图的同时还需要进行两项工作，其一、工艺性审核，要考虑本企业的设备加工能力和工人的技术水平，使零件便于加工并降低制造成本。其二、标准审核，使零件结构要素、尺寸、公差配合，热处理条件以及标准和通用零件等符合标准的规定。零件图完成后开始图纸核对，经过仔细校对的图纸，能保证加工后装配顺利和满足技术要求。最可靠的校对方法是根据已绘制好的零件图重绘出一张总装配图，所有的矛盾之处就会体现出来。
综上所述，现代机械设计是许多学科和领域的技术交融之后的捷径，这些技术在现实机械中实现了完美的结合，前提是相关的知识在设计者的头脑中首先实现完美的结合，构成一个有序的知识体系。现代机械设计不可能是个人行为，在设计群体中，所以偶成员都应掌握现代机械设计的有关知识，这样才能做到相互了解和配合，才能建立全局观念，最终实现现代机械的完美设计。
参考文献：
前言：机械设计作为一个复杂的过程，评价其好坏当然不能只从某一个或者某几个侧面来说。但是，机械设计的最终成果就是产品，产品直接面对终端消费者，所以说机械设计水平高低的最为直接的体现就在于产品。机械设计的创新方法也是为提高该过程的水平而服务，因此，可以从产品质量的角度出发来进行机械设计创新方法的研究。结合近年经验来看，主要是变元法的变型运用、新型材料的合理运用和三维CAD等技术的革新。
1.基于产品全方位优化的机械创新设计
1.1 基于产品稳定性的机械设计创新
产品的稳定性对于产品而言可谓是评价其性能好坏的关键之所在，如果一台机器频繁出现故障，那么即使它运作时再流畅，它也无法算得上是一台好产品。通过机械设计创新来提高产品的稳定性，就要运用到现代优化设计理念。现代优化设计包括了现代科技的众多因素，如函数、数学理论、信息技术等，通过最新型的设计途径得出最优化的设计方案，以满足工业发展的新要求，这里得要求主要指针对产品的稳定性进行机械设计创新。[1]从原件入手，使机械设备在零件上具备更标准的规格，在部件上更加通用，在设备整体上更加系统，这就要用到变型设计。变型设计就是在原有产品的类型基础上，在机械设计时进行深度开发，其中又包括纵系列和横系列，涉及机械产品设备的尺寸、参数和功能。要增加产品的稳定性，很重要的一点就是机械设备内部元件的固化，这涉及到不同的工艺方法，使用不同的工艺装配出来的产品最终在稳定性上会有很大差异，需要具体情况进行具体分析，需要工艺适当更改以满足产品性能要求.这就要求对零件的加工工艺和热处理工艺能够合理选择并在一定程度上予以改良，也就是对机械设备工艺方法进行科学变元。
1.2 基于产品环保性能的机械设计创新
随着环保观念逐渐深入人心，机械设计也无法不与环保联系起来，绿色环保机械逐渐步入人们的视野。相应地，如何设计出符合环保要求的机械产品也成为机械设计的一大突破点。从材料选择入手，要尽量考虑选用可回收、易分解、可再生的环保材料。除此之外，结构件的设计要满足无毒无害的选配要求，还以提高机械材料的再生率为宗旨，尽量遵循低能耗、长寿命、无污染的原则，尽可能提高机械设备的耐久性能，实现机械化高效率。就环保来说，最为长久的就是节能设计，如果机械设备能做到节能，那可以说是“一劳永逸”。要做到节能，可以考虑采用双泵分合流技术、液压负荷传感技术和静液驱动技术等设计方式达到高效节能的目的。谈到电机，如何选择电机也很重要。应当选择噪音小，油耗少，排放少的电机。如果噪音不能避免，那就要增加机械设计中的降噪处理环节，这也可以成为机械设计创新的一个思考方向。
1.3 基于产品经济效益的机械设计创新
所谓经济效益，就是要达到利益最大化，达到利益最大化可以从机械设计的过程中和机械设计的成果着手。一方面来说，现代机械工程创新设计应结合市场需求和客户要求，科学、合理地控制机械工程设计成本。要做到节约成本，首先就应当从原材料入手。固然，选择价格低廉且品质优良的原材料最为符合要求，可是事实上这样的材料并不好找，再者不同的材料拥有各自不同的功能，而这些原材料对于工艺加工的要求又不尽相同，只有通过加工以后才能得到最后想要的理想材料，才能够达到参数的标准，这样一来找到替换的材料难度极其大。这时就是就要运用机械设计创新了。为什么这么说呢？其实就是对于这些不可加工的材料可以运用材料变元法进行新的方案的设计和研究，此处所谓的变元法就是改变一种变量或两种变量从而达到最后的结果不变的道理来实现接卸设计中的创新设计的。除此之外，还可以运用人工智能化的方法，解放设计人员的思维，降低设计人员的劳动量，这就是在环节中无形降低了生产的成本。人工智能，无疑也是一种创新。另一方面，从机械设计的成果来说，就是要让产品的销路打开，跟机械设计联系起来就是说成品要能够吸引受众，产品的稳定性和环保性能在上文已经详细介绍过，此处不再赘述，这里主要说明机械设计创新之于产品的外观，主要手段就是加大机械设计中的设计几何学的运用，即用单位坐标系分析形体分割位置，用心规划比例关系以赋予成品更强的协调感。这个过程中可以引进国外的经验和先进理念。只有从过程和结果分别进行机械设计的创新，才能最大程度上保证经济效益。
2.现代机械工程创新设计的突破点
2.1 机械设计人员思维的创新
机械设计人员的思维创新可以说是现代机械设计创新的根本。最为根本的思维上的突破应当就是人工智能的使用，其中包括CAD技术、基于ASP的Internet接口方案、基于Browser/Server的网络计算模型、SQS Server数据库等，其中以CAD技术和数据库技术的使用最为常见。除了人工智能以外，就设计人员的自身思维来讲也可以有所突破，这里头最难的就是设计人员思维的立体性，也就是思维的联动性。之所以要实现创新思维的立体性，保持思维的层次性立体性，实现横向、竖向和逆向思维的统一，就是为做到在设计时权衡利弊，选择最优方案。再就是老生常谈的话题了，即思维的突破性、独创性和实用性。[2]也就是说，要求设计人员不要囿于固有思维套路，而要积极探寻，争取研发出更优的设计方案，但与此同时还不能罔顾机械设计实际，纸上谈兵。总的来说，就是设计人员要在符合实际的情况下开拓自身思维，力求更完美的设计方案。
2.2 探索创新之于机械设计各环节
说到机械设计各环节的方法创新，其实有很多，接下来列举几例。比如说立足于分析机械结构设计流程的基础上，研究参数化设计方法再转变到CAE模型的CAD/CAE转换机制，是一种有效的双向机制。再比如说，设计环节的反求设计，这主要是针对减少误差和数据还原而设计的。还有三维CAD技术的大量运用，再加上之前谈到过的各个环节变元法的灵活运用及其各种变型方法在实践中的大量运用，以及和CAD/CAE转换机制类似的同样立足于IT技术的 CAM技术的运用和运用IT技术的同时需要设计人员积极配合的网络协同技术，后者主要是利用网络实时数据的传输特性，这样一来不仅能够掌握动态数据，还便于设计人员建立相关网络平台进行探讨、比对、研究。每个方法的运用范围或有重叠，交叉，但是他们各自又具备彼此所不能取代的优点，他们对于机械设计的探索创新来说都很重要。
关键词：现代机械；设计创新；特点
中图分类号：C35文献标识码： A
前言：机械因其作为庞大的硬件特质，设计的过程非常漫长，不仅需要专业设计人员要有专业技术知识，还需要有韧劲、有耐心，设计时认真细心。随着经济社会的发展，现代化工业技术不断提升，对于机械的设计也有了新的要求，机械设计的要打破传统进行创新，进行改进，进行革新。特别是在第三次工业革命以后，世界范围内的机械行业突飞猛进，也对机械的设计提出新的更高要求，创新成为机械设计领域新的历史性要求，大胆创新的设计将使机械领域发生前所未有的发展。当然设计要有时代性和适用性，要随着时代的变化而创新，要与社会的发展、行业的发展相适应。笔者就机械设计的方法创新以及创新评估进行论述。
1、 机械设计的定义
机械设计是指根据用户的使用要求对专用机械的工作原理、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。机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。
2、 运用创新思维实现机械设计的重要意义
具体到机械设计中，创新思维主要有还原分析法、综合分析法、列举法、结合法、移植法、联想法、相似和对立对比联想等多种分析手段。假设可以把以上思维方法应用到实际生产当中，那么其所产生的回报则是无比巨大的。机械创新设计能够提高机械设计人员的智能化水平，达到建立有效的机械设计“专家”系统的目标，加速机械设计向着智能化、自动化、最够有效地锻炼机械设计人员的创造性思维，激发他们的潜在能力，提高人员自身实现技术创新的自觉意识。
3、设计者要有创新思想
设计者如果不能突破过往的思路和方法，就容易变成思维定势，固步自封，不能创新。因此，设计者应能改旧创新，要有创新的思想，并且将这种创新灵活的运用到设计当中去。创新就是要打破过去的思想方法、思想方式，用新的视角、新的思路、新的方法来分析问题、解决问题，创新对于任何人、任何产业、任何事物来说非常重要。设计人员如果不能创新，那么它的作品就不会被肯定，不会被接受。凡是优秀的设计人员都具有创新思想和创新精神，总是在不断推陈出新，因此，就要求设计人员要有创新思想，要用创新思想来武装自己，用创新思想来解决问题，结合创新思想更好的开展各项工作。一是独创意义是创新的灵魂，也就是能打破人们的思维定势，能打破传统思想，寻求更为高效的方法和思路、措施，独创让设计变的更加脱俗，进入到更加广泛领域获得发展。二是创新具有十分重要的现实意义，创新使产品更加有效的生产，更加适应市场的需求。三是创新就是突破，要在思想上打破传统的思想，要在技术上打破传统技术使用新技术，要通过创新设计实现新的发展空间。第四，创新不是单层面的创新，而是要有
多维度的创新，既要横向方面的创新，也要有纵向的创新，还要反向的创新，只有这样才能得到最为优秀的作品。
3.1 优化设计的发展
数学规划是优化设计的前提，电脑是优化设计的专业设备，对相关制约条件进行深入分析以后，在创新思想的主导下寻求最佳规划，这是优化设计中最为优秀的措施，其设计思想体现了时代的特征。我国在创新设计方面做了很多的研究和开发，创造了很多优秀而独特的设计程序，被设计领域广泛认可，反响强烈。但是可惜的是该措施并没有被广泛的运用到实际的设计当中去。当然，这种设计措施绝对是有效的，要求设计者要有较强的专业技术和水平，还要鼓励他们勇于创新，勇于打破常规，积极寻找适应发展需要的新方法，而且要不断创新和
变化。这种设计措施使我们在考虑问题时要具有全面性，涉及全部层次，能够全面合理的处理问题。使设计的信息更加精准、设计的时间更少，设计的效率更高。
3.2 关于机械设计的定型设计
所谓的定型设计，就是要在产品开始制造之前，实施产品的创新探索活动，使零件规格更符合要求，尺寸更符合规定，产品更具有系列的特征，更加具有通用性，更加适合使用者使用。产品设计的定型设计首先要了解跨系列产品、纵系列产品和横系列产品的概念。所谓的横系列产品设计只是在基础产品上，扩展产品的功能；而纵系列产品的概念是指：功能相同、结构相同、原理相同，只是尺寸和性能不同的设计。而对于跨系列产品，其概念就是有先进的动力参数，且在
不同的类型产品之间的设计变型。定型设计的概念就是指产品的功能不变，产品的理念不变，为了适用人的使用，调节产品的一些参数和数据，进而制造出更加合理的产品。技术基础有拓扑技术约束、尺寸技术约束和工程技术约束三种相驱动，通过三维参数的变化进行变型设计。以传统的参数化设计与三维的参数化设相比较，传统参数化设计只对零部件的个别或者部分特征驱动的尺寸进行修改，并对关联的尺寸进行调整后，得到相应的不同尺寸的系列零件。而三维参数化变型设计中，可变化的信息非常之多，包括：工程图的视图位置、工程图的比例、工程图的尺寸、工程图的注释、工程图的BOM表，这些参数及信息在三维参数化模型驱动后可以自动更新，以及在产品的生产制造中所需要的工装夹具、NC代码、产品生命周期等参数化进行关联设计。由上可知，机械设计涉及数学规划、三维图、IT技术以及更多的学科原理，非常深奥，要素较多，在具体的设计中，应坚持多样化、个性化和适宜性。定型设计与其它设计相比，有其思想的超前性，该项设计打破陈规，更加精准，更具创意。
3.4 反求设计
反求设计的探讨应着重以下技术内容:（1）对测量措施和机械进行研究，为设计提供更加精准的机具，以减小在设计中的测量误差Δ测。（2）对三维重构方法和软件系统进行研究，使设计的实用性更强，以提高设计的精度，以减小在设计中的计算误差Δ计。（3）既要有人工的智能技术，还要有数理统计的各种理论，更要有设计中精度的学科技术，通过多种学科相互整合，上升到一种独特的设计理论参数，解决设计参数的问题。（4）为了更好的还原设计参数，重点研究产品主模技术，以满足反求工程Ⅱ对设计参数的还原要求，最终形成产品装配的建模体系。（5）要在软件开发上做好工作，开发的软件应满足分析原型产品设计精度的能力。无论是国内还是国外，引用的反求工程CAD模型与精度设计、精度构造的要求还有很大的差距，基本上就是一个几何形状的重构。反求工程要求独有3个参数：一是重构参数；二是实物原型参数；三是原始设计参数。在反求工程Ⅱ的设计阶段，以各种参数重构建立CAD三维模型，这些参数具有反求工程的属性，全部是在重构的CAD模型上体现的，是反求工程对模型测量点的数据进行拟合运算后得出的结果，因此叫做重构参数。反求工程所使用的数据并不是原物测量数据，也不是最初设计的数值，而是根据重构模型参数作为原始参数。也就说依据模型数据的重构参数进行产品的制造。现在分析一下制造产品的原始参数和制造原型的原始参数二者之间的误差：零件或原型的制造误差记为制造
误差Δ制，制造的原型使用磨损记为误差Δ损。重构误差记为Δ计；原型测量误差记Δ测；由于产品的原型是根据最为原始的参数设计制造的，而现有的产品则是用重构的参数制造的，所以二者之间也存在误差即重构误差Δ构。从这个分析可以看出，重构参数制造的产品与原型制造的产品有误差，用重构的参数制造的产品放在原型环境下会达不到要求。
4、结束语
任何设计工作都不可能脱离创新而永远存在，因此，设计者的一个特质就是要有创新精神，要熟练运用各种分析设备，设计出创新超前、品质更高、更加符合使用者的设备。创新设计存在于任何时代任何发展阶段。
参考文献:
[1]龚志英. 浅谈现代机械设计的创新方法[J]. 科学中国人,2014,14.
[2]蒋佳兴. 现代机械设计新技术的探讨[J]. 湖南农机,2014,03.
[3]郭长城. 现代机械设计理论与方法最新进展[J]. 电子制作,2014,07.
【关键词】机械设计方法；发展；
1 现代机械设计的特点
现代机械种类很多，结构也越来越复杂。但从实现系统功能的角度来看，它主要包括动力系统、传动系统、执行系统、操纵及控制系统等，每个系统又可根据需要继续分解为更小的子系统。现代机械设计有其鲜明的特点，不但要求设计对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、物流技术、各零部件的材料、形状、尺寸、方法等进行构思、分析、计算，而且还需融通多门科学知识，如创造性工程、美学、仿生学、控制论、机械电子学、价值工程等，使设计出的产品在市场中具有竞争力。
2 现代机械设计方法
2.1 计算机辅助设计
利用计算机运算速度快、存储量大、运算准确、逻辑判断功能强等优点，通过人机交互进行信息的处理，完成设计工作。主要有以下特点：
2.1.1 由于可以存储大量的设计信息和设计经验。可以帮助缺乏设计经验的新手顺利完成工作。
2.1.2 计算机辅助设计与计算机辅助制造（CAM）、计算机自动化管理结合起来形成计算机集成制造系统，进行产品设计、市场预测、生产计划、制造和销售等一系列工作。以企业的最高效益为目标，综合对人力、物力和时间各种资源进行最有效的利用。
2.1.3 可以大大提高设计的效率，加快产品的更新速度，缩短设计周期，增强市场竞争力。
2.1.4 设计人员不仅能在很短时间里给出多种设计方案，分析比较后获得最佳设计方案，还可以从繁重的重复性工作中得到解脱，有更多的时间和精力进行创造性工作。
2.2 机械设计中的绿色产品设计技术
现代机械设计中的绿色产品设计技术是指在设计机械产品时要符合低耗能、高效益、环境保护等要求。绿色产品设计技术主要包括以下几个方面：第一，针对能源利用的机械设计技术。产品设计是减少能源消耗最重要最关键的环节，这要求在现代机械设计当中以最小的能源消耗来达到最大的能源利用率，同时符合对环境影响最小的环保要求。产品的结构布局、加工工艺以及重复使用性和材料选择等都是在产品功能和各项基本要素确定之后，在设计阶段就考虑好的。第二，针对环境设计的机械设计技术。主要是指在整个产品的生命周期内，考虑的重点和关键是产品是否可以回收、是否可以重复利用、是否可以维护，以及是否有利于使用者的身体健康和安全性等方面的属性。第三，针对材料设计的机械设计技术。在这方面，设计的诉求点在材料身上，即要充分发挥材料的利用价值，并且以最小的材料消耗达到最大的利用率。
2.3 模糊设计
模糊设计是将模糊数学知识应用到机械设计中的一种设计方法。随着科技的深入发展，需要设计的机构越来越大、也越来越复杂，设计中涉及的变量越来越多且变量间的关系也越来越复杂，这些变量中存在大量的模糊现象，许多情况下并不能精确描述所设计的产品。在设计中除了识别“非此即彼”的精确现象，还要能识别“亦此亦彼”的模糊现象，这就要求采用模糊数学的方法来解决这些问题。模糊数学的研究领域非常广泛，其包括模糊变换、模糊综合评判、模糊模式识别、模糊决策、模糊拓扑、模糊专家系统等综合理论。在机械设计中，一般将模糊技术与其它设计方法相结合，对机构进行研究。如利用模糊综合评判进行机械制造、机械设计参数、传动方案等的优化选择；将模糊技术与可靠性设计、优化设计相结合，形成了模糊可靠性设计、模糊优化设计、模糊可靠性优化设计等方法。随着人们对模糊现象的进一步深化认识，对模糊现象定量处理方法的逐渐掌握，模糊技术必将得到进一步的发展与完善，并广泛用于工程设计中去。
2.4 基于产品特征知识的设计方法
基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。
需要强调的是，机械设计技术是基于上述技术有机融合的一种综合性技术，而不是机械技术以及其他新技术的简单组合、拼凑。现代机械设计制造出的产品，不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸。
3 我国机械设计的发展方向
3.1 远程机械设计。我国未来的机械设计要把远程机械设计作为重点发展方向，远程机械设计目前在我国正处于初步发展阶段，它是一个多学科、多技术的研究领域，涉及许多机械工程和计算机方面的知识领域。，因此要大力研究网络环境下设计资源获取及调用，这样设计人员在设计过程中遇到问题，就能通过网络及时的进行分析计算或查询数库，很快的解决问题，进行下一步工作，相对来说降低了成本，节约了时间，有效地提高了工作的效率。
3.2 自动化发展趋势。机械制造技术的自动化发展是必然趋势，科技发展推动了自动化的普及，自动化的发展表现在制造技术中系统技术、集成技术、人机一体化制造等各个系统中，自动化给机械制造技术的快速发展奠定了良好的基础。
3.3 人性化设计。机械控制技术的电子化代表了当今技术的发展趋势，采用微机控制技术，达到发动机的最佳功率匹配，减少发动机的燃油消耗，并自动诊断机器状态，使机器使始终能保持良好状态，因此控制和操纵的人性化能大大提高作业的安全眭和舒适性。
3.4 系统性设计。从系统观点入手，把机械产品看作一个总系统或整体，依赖计算机技术，实现人、机、环境相互协调。在具体实施上，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。
3.5 随机和动态性设计。任何机械产品都是在随机动态下完成其功能的。传统设计是在不得已条件下用静态分析设计，即使考虑随机动态，也只是凭经验选取系数进行修正，故不能反映实际工况条件下机械产品运行的行为。而现代设计要考虑载荷谱、材料强度谱，零部件的损伤谱条件下来设计，运用有限元法，可靠性设计法，数学规划法等，达到定量、动态、可靠的设计，以达到满足性能要求、实现最大性能优化，节约能源的目的。
3.6 虚拟化设计。虚拟技术、计算机通讯技术与网络技术是信息技术最重要的组成部分，它们被称21世纪科学技术巾的三大核心技术。虚拟技术作为2l世纪的三大核心技术之首，足以见它在广义上已不仅是一种技术，而是一个有着影响人类社会发展、改变人类生活的具有深层含义的领域。虚拟技术包括虚拟加工、虚拟测试、虚拟控制，利用声、光、电、机、计算机等综合交叉技术的有机结合。虚拟技术的出现几乎可以肯定地说它将大大改变人类现有的思维模式、工作模式和生活模式。
综上所述，机械设计是一个创造性的工作过程，是多门技术学科相互渗透、相互结合的产物，同时也是一个尽可能多地利用已有的成功经验不断创新的过程。因此，只有很好的把继承与创新结合起来，才能更好地设计出多功能、高质量、高可靠性和低能耗的机器，最终满足生产需要。
参考文献
关键词：机械设计；CAD技术
1 CAD技术的发展
CAD(Computer Aided Design)是计算机辅助设计的英文缩写，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Com-puter Aided Manufacturing，CAM）和产品数据管理技术（Product Data Management，PDM）及计算机集成制造系统（Computer Itegrated manufacturing system，CIMS）集于一体。
产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(Intelligent CAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。
以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。
2 三维CAD技术在机械设计中的优点
通过实际应用三维CAD系统软件,笔者体会到三维CAD系统软件比二维CAD在机械设计过程中具有更大的优势,具体表现在以下几点:
2.1 零件设计更加方便
使用三维CAD系统,可以装配环境中设计新零件,也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件,既方便又快捷,避免了单独设计零件导致装配的失败。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来,使人一目了然。
2.2 装配零件更加直观
在装配过程中,资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系,若装配不正确即予以显示,另外,零件还可以隐藏,在隐藏了外部零件的时候,可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示,对于有一定运动行程要求的,可检验行程是否达到要求,及时对设计进行更改,避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。
2.3 缩短了机械设计周期
采用三维CAD技术,机械设计时间缩短了近1/3,大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继承以往的信息,使机械设计的效率提高了3~5倍。同时,三维CAD系统具有高度变型设计能力,能够通过快速重构,得到一种全新的机械产品。
2.4 提高机械产品的技术含量和质量
由于机械产品与信息技术相融合,同时采用CAD CIMS组织生产,机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法,如优化、有限元受力分析、产品的虚拟设计、运动方针和优化设计等,保证了产品的设计质量。同时,大型企业数控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工,一致性很好,保证了产品的质量。
3 CAD技术在机械设计中的应用
3.1 零件与装配图的实体生成
3.1.1 零件的实体建模。CAD的三维建模方法有三种,即线框模型、表面模型和实体模型。在许多具有实体建模功能的CAD软件中,都有一些基本体系。如在AutoCAD的三维实体造型模块中,系统提供了六种基本体系,即立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体。对简单的零件,可通过对其进行结构分析,将其分解成若干基本体,对基本体进行三维实体造型,之后再对其进行交、并、差等布尔运算,便可得出零件的三维实体模型。
对于有些复杂的零件,往往难以分解成若干个基本体,使组合或分解后产生的基本体过多,导致成型困难。所以,仅有基本体系还不能完全满足机器零件三维实体造型的要求。为此,可在二维几何元素构造中先定义零件的截面轮廓,然后在三维实体造型中通过拉伸或旋转得到新的“基本体”,进而通过交、并、差等得到所需要零件的三维实体造型。
3.1.2 实体装配图的生成。在零件实体构造完成后,利用机器运动分析过程中的资料,在运动的某一位置,按各零件所在的坐标进行“装配”,这一过程可用CAD软件的三维编辑功能实现。
3.2 模具CAD/CAM的集成制造
随着科学技术的不断发展,制造行业的生产技术不断提高,从普通机床到数控机床和加工中心,从人工设计和制图到CAD/CAM/CAE,制造业正向数字化和计算机化方向发展。同时,模具CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术(RPM)等,几乎覆盖了整个现代制造技术。
一个完整的CAD/CAM软件系统是由多个功能模块组成的。如三维绘图、图形编辑、曲面造型、仿真模拟、数控加工、有限元分析、动态显示等。这些模块应以工程数据库为基础,进行统一管理,而实体造型是工程数据的主要来源之一。
3.3 机械CAE软件的应用
机械CAE系统的主要功能是:工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学/运动学仿真等。CAD技术在解决造型问题后,才能由CAE解决设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性等。
4 CAD前沿技术与发展趋势
关键词：现代机械设计 TRIZ理论体系 开口扳手创新设计 应用
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-245-02
1 引言
当前各行各业的竞争尤为激烈，为提高核心竞争力，关键在于创新，从国内机械制造业的目前状况来看，存在很多缺陷，如技术落后、缺乏创新、市场不景气等，尤其是中小型企业，受经济技术条件的限制，新产品开发能力极其薄弱。在市场环境中，机械制造行业要想更好地发展，必须打破传统思维，积极创新，以往的创新方法主要包括试错法、头脑风暴法等，但其关键依赖于设计中的经验和灵感，具有很多不足之处，为此，需要寻找一种新的方法，即TRIZ理论。
2 TRIZ理论
2.1 简介
即发明问题的解决理论，该理论最早出现于上世纪40年代的前苏联，通过对技术更新、产品升级等内在规律的分析掌握，主动对产品的设计及发展趋势进行估测，经多年研究，逐渐形成一套严密的综合理论体系，包含着解决各种矛盾的创新原理以及相应的算法。直至80年代，该理论体系才介绍到其他国家，在世界流行，经过长期发展改进，除了工程技术领域，该理论的应用范围迅速扩大，涉及生物化学、医疗、教育、电子、商业、建筑等主诸多领域。
2.2 内容
（1）该理论体系包括8个技术进化规律，能够实时掌握产品当前的技术状态，同时对其未来趋势进行预测，为研发新产品提供理论依据；此外，还有40个解决技术矛盾的原理，在此基础上，可根据实际情况制定比较适宜的解决方案。
（2）科学分析问题的思维方法，包括用于一般问题的多屏幕法，和用于复杂问题的物-场分析法等；创新算法ARIZ，在对较为复杂的问题进行变形后，逐渐深入分析，直到解决问题。
（3）该理论体系是建立在对百万项专利发明分析的基础上的，涉及诸多领域和学科，建立有相应的知识库，在进行创新时可从此获取已有的相关信息。
2.3 解决过程
不管是产品，还是技术，都是按照一定规律发展的，需经历产生、发展和淘汰的过程，具有客观的规律，而技术的发展依靠的内在动力，主要在于对各种矛盾和冲突的解决，最终以最少的资源消耗获取最大的效益，这是该理论体系的核心理念。
TRIZ理论依赖的是技术进化原理，而保持技术不断进化的唯一方法就是不断解决出现的各种矛盾，在解决实际问题时，先将产品以TRIZ问题的形式表达出来，然后利用体系中的工具，如8种演化类型、冲突矩阵、39个工程技术特性等，求出该问题的模拟解，再将该解值转化为领域解。
技术冲突和物理冲突是TRIZ体系研究的主要对象，技术冲突即指折衷，受某部分的影响，使得系统的状态难以符合要求，多表现为一个事物的两个技术要求产生矛盾，如飞机油箱容量越大，飞行时间越长，但同时因质量加重会降低飞机的机动性，且需消耗更多的油量。该理论体系则通过建立39个标准技术特性及40个创新原理之间的对应关系，形成了40行40列的冲突解决矩阵，在其中可合理选择发明原理，解决技术冲突。
物理冲突指的是一个物体有相反的要求，如为了画出更细的线，我们希望将笔尖变得更细，但同时也很容易将纸划破。物理冲突是研究的重点，TRIZ理论在此方面提出了4种分离原理，依次为时间分离、空间分离、基于条件的分离、整体部分分离。在确定冲突的前提下，该理论体系能够引导设计者选择相适应的解决原理。
2.4 优势
在竞争尤为激烈的当前时代，各行业要想更好地生存发展，提高核心竞争力，关键在于积极创新。TRIZ理论是实现创新设计的有效方法，与以往的头脑风暴法等相比，其优势更为突出，不但对创新的内在规律做了更深入的分析，而且对发展中出现的各种矛盾尤为重视，强调对矛盾的解决，不再逃避矛盾，另外，其随机性也有所降低，而是在研究技术发展规律的基础上形成的一个设计开发的完整过程。
大量的实践表明，对TRIZ理论加以合理应用，能够对问题情境进行系统分析，尽快触到问题本质，发现存在的矛盾，并确定正确的研究方向，而且有利于突破定式思维的束缚，从多个新的角度分析问题矛盾，并估测其未来趋势，在提升创新速度和产品质量等方面都大有裨益。
3 创新设计TRIZ理论在现代机械设计中的应用
3.1 开口扳手的设计
六角形的螺钉/母由于形状特殊，两条棱边要承受很大的力，在利用开口扳手拧螺丝/母或卸螺丝/母时，极易导致螺丝/母出现形变，加大操作的难度。针对此问题，应用TRIZ理论进行创新设计，可通过相应的解决工具解决出现的矛盾。先从39个标准的技术参数中选择一对特性参数：（1）提高质量的参数：物体可能产生的有害因素；（2）造成负面影响的参数：制造精度和新的改进加大了制造难度。将（1）和（2）代入到冲突矩阵，可得出四条相关的理论，依次是：（1）不对称；（2）维数变动；（3）抛弃和修复；（4）复制。对这些原理进一步分析，进行创新，研发新的产品，新设计的扳手在使用时，除了与螺丝/母的棱边相接触，还可与其侧面相接触，有效地解决了原来存在的问题。
从此实例中可知，在对技术或产品的某些参数和性能加以改进的同时，必然会造成其他参数的恶化，对此可应用TRIZ理论进行创新，借助冲突矩阵等工具解决技术冲突，使该理论的应用能力得到充分发挥。
3.2 波音737发动机引擎罩的设计
作为享誉世界的飞机公司，波音公司在飞机的制造和改进中，应用了许多创新方法和技术。如在设计737时，技术上出现了矛盾，发动机要想吸入更多的空气，就要缩减发动机罩和地面之间的距离。二者之间产生了技术冲突，将其转化为物理冲突则是：发动机罩的直径尤为关键，为保证既能吸收更多的空气，又能保持机罩和地面原有的距离，可适当地增加机罩直径。接下来，可通过空间分离原理用于此物理冲突的解决，结合不对称原理，将对称设计改为不对称设计。
4 TRIZ理论的推广
我国引进该理论的时间较短，相关研究较浅，需要进一步推广普及，在机械制造业引入该理论体系可借鉴日本的引进策略，先培养理论的带头人，并对企业外部的TRIZ资源加以充分应用；其次，选择适宜的方法，不断学习，同时合理使用各种软件工具；此外，还需大力宣传相关知识，建立良好的实际应用环境。
5 结束语
TRIZ理论的优势不言而喻，在各行业的发展都有着重大意义，尤其在当前激烈的竞争环境中，其作用更为突出。然而，该理论体系在我国的应用时间较短，与国外相比，还有很大差距，因此，必须加大相关研究力度，将该技术进一步推广，进而提高国内现代机械的设计水平，以研发出更好的产品。
参考文献：
[1] 郭青山.TRIZ理论及其在现代机械产品创新设计的应用[J].商业经济，2012，29（4）：142-143.
关键词：机械设计；CAD技术
1CAD技术的发展
CAD(ComputerAidedDesign)是计算机辅助设计的英文缩写，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和产品数据管理技术（ProductDataManagement，PDM）及计算机集成制造系统（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一体。
产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(IntelligentCAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。
以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。
2三维CAD技术在机械设计中的优点
通过实际应用三维CAD系统软件,笔者体会到三维CAD系统软件比二维CAD在机械设计过程中具有更大的优势,具体表现在以下几点:
2.1零件设计更加方便
使用三维CAD系统,可以装配环境中设计新零件,也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件,既方便又快捷,避免了单独设计零件导致装配的失败。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来,使人一目了然。
2.2装配零件更加直观
在装配过程中,资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系,若装配不正确即予以显示,另外,零件还可以隐藏,在隐藏了外部零件的时候,可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示,对于有一定运动行程要求的,可检验行程是否达到要求,及时对设计进行更改,避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。
2.3缩短了机械设计周期
采用三维CAD技术,机械设计时间缩短了近1/3,大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继承以往的信息,使机械设计的效率提高了3~5倍。同时,三维CAD系统具有高度变型设计能力,能够通过快速重构,得到一种全新的机械产品。
2.4提高机械产品的技术含量和质量
由于机械产品与信息技术相融合,同时采用CADCIMS组织生产,机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法,如优化、有限元受力分析、产品的虚拟设计、运动方针和优化设计等,保证了产品的设计质量。同时,大型企业数控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工,一致性很好,保证了产品的质量。
3CAD技术在机械设计中的应用
3.1零件与装配图的实体生成
3.1.1零件的实体建模。CAD的三维建模方法有三种,即线框模型、表面模型和实体模型。在许多具有实体建模功能的CAD软件中,都有一些基本体系。如在AutoCAD的三维实体造型模块中,系统提供了六种基本体系,即立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体。对简单的零件,可通过对其进行结构分析,将其分解成若干基本体,对基本体进行三维实体造型,之后再对其进行交、并、差等布尔运算,便可得出零件的三维实体模型。
对于有些复杂的零件,往往难以分解成若干个基本体,使组合或分解后产生的基本体过多,导致成型困难。所以,仅有基本体系还不能完全满足机器零件三维实体造型的要求。为此,可在二维几何元素构造中先定义零件的截面轮廓,然后在三维实体造型中通过拉伸或旋转得到新的“基本体”,进而通过交、并、差等得到所需要零件的三维实体造型。
3.1.2实体装配图的生成。在零件实体构造完成后,利用机器运动分析过程中的资料,在运动的某一位置,按各零件所在的坐标进行“装配”,这一过程可用CAD软件的三维编辑功能实现。
3.2模具CAD/CAM的集成制造
随着科学技术的不断发展,制造行业的生产技术不断提高,从普通机床到数控机床和加工中心,从人工设计和制图到CAD/CAM/CAE,制造业正向数字化和计算机化方向发展。同时,模具CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术(RPM)等,几乎覆盖了整个现代制造技术。
一个完整的CAD/CAM软件系统是由多个功能模块组成的。如三维绘图、图形编辑、曲面造型、仿真模拟、数控加工、有限元分析、动态显示等。这些模块应以工程数据库为基础,进行统一管理,而实体造型是工程数据的主要来源之一。
3.3机械CAE软件的应用
机械CAE系统的主要功能是:工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学/运动学仿真等。CAD技术在解决造型问题后,才能由CAE解决设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性等。
4CAD前沿技术与发展趋势
4.1图形交互技术
CAD软件是产品创新的工具,务求易学好用,得心应手。一个友好的、智能化的工作环境可以开拓设计师的思路，解放大脑，让他把精力集中到创造性的工作中。因此,智能化图标菜单、“拖放式”造型、动态导航器等一系列人性化的功能，为设计师提供了方便。此外，笔输入法草图识别、语言识别和特征手势建模等新技术
也正在研究之中。
4.2智能CAD技术
CAD/CAM系统应用逐步深入,逐渐提出智能化需求.设计是一个含有高度智能的人类创造性活动。智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上，建立基于知识的设计仓库,及时准确地向设计师提品开发所需的知识和帮助,智能地支持设计人员，同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误，回答问题、提出建议方案等。并具有推理功能,使设计新手也能做出好的设计来,现代设计的核心是创新设计,人们正试图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中,用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品、新工程和新系统的设计制造,这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。
4.3虚拟现实技术
虚拟现实技术在CAD中已开始应用,设计人员在虚拟世界中创造新产品,可以从人机工程学角度检查设计效果,可直接操作模拟对象,检验操作是否舒适、方便,及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题,及早看到新产品的外形,从多方面评价所设计的产品.虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程.虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析,以评价其性能,可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等,基于虚拟样机的试验仿真分析,可以在真实产品制造之前发现并解决问题,从而降低产品成本.虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向.另外,随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展,利用基于网络的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技术,实现真正的全数字化设计和制造,已成为机械设计制造业的发展趋势。
参考文献
[1]黄森彬主编.机械设计基础.高等教育出版社.
[2]荣涵锐.新编机械设计CAD技术基础〔M〕.北京:机械工业出版社,2002.
[3]徐建平,盛和太.精通AutoCAD2005[M].北京:清华大学出版社,2004.
