徐偉

【摘 要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)不斷更新，機(jī)械設(shè)備在人們的生活、工作中的運(yùn)用越來(lái)越普遍，人們對(duì)機(jī)械設(shè)備功能要求越來(lái)越高，尤其是家用電器。目前的家用電器不但要滿足人們功能上的需求，還必須保證物美價(jià)廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，且對(duì)環(huán)境造成的損害小。因此，作為一名家用電器的設(shè)計(jì)人員，就必須熟練掌握現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)各個(gè)方面的知識(shí)與技術(shù)。本文將對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的特征進(jìn)行介紹，并對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方式加以闡述。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)；創(chuàng)新；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

0.前言

總所周知，機(jī)械實(shí)際上就是一個(gè)比較大型的硬件設(shè)備，設(shè)計(jì)人員在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不但要了解一定的專業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)，還必須要求其具備極大的耐心與細(xì)心。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)只需達(dá)到上述中的幾點(diǎn)要求。但是隨著社會(huì)的不斷發(fā)展、經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，科學(xué)水平得到了極大的改進(jìn)，人們對(duì)機(jī)械有了更高的要求，這就要求新時(shí)期的機(jī)械設(shè)計(jì)人員必須具備革新思想與創(chuàng)新思維。第三次工業(yè)革命時(shí)期，機(jī)械行業(yè)發(fā)生了極大的改變，同時(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)的要求也隨之增高。在機(jī)械設(shè)計(jì)中加入創(chuàng)新是一種必然的趨勢(shì)，創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思維能夠有效的促進(jìn)機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)隨著時(shí)代的改變而變化，當(dāng)前，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)該走與創(chuàng)新的發(fā)展道路，緊隨時(shí)代的腳步不斷進(jìn)步。

1.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方式的基本特征

1.1和傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方式相比較

傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程主要包括幾個(gè)方面，具體分為市場(chǎng)需求調(diào)查，歸納問(wèn)題概念，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行綜述，進(jìn)行分析并優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，修改評(píng)價(jià)，繪制圖紙與編寫(xiě)文件。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方式存在極大的局限，例如分析時(shí)采用的是經(jīng)驗(yàn)類比的方法，設(shè)計(jì)能力較差；產(chǎn)品的指標(biāo)與參數(shù)不夠準(zhǔn)確，是采取試湊的方式得到的；將靜態(tài)的假使作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，該形式無(wú)法滿足動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的需要；機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)成功的概率不高，且費(fèi)用投入大；產(chǎn)品信息反饋的時(shí)間比較長(zhǎng)。

在對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方式進(jìn)行發(fā)展與繼承之后，得到目前的現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計(jì)引入了系統(tǒng)科學(xué)，這在很大程度上提升了設(shè)計(jì)技術(shù)的水平，使其顯得更加的理性。從本質(zhì)上講，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)就是一門基礎(chǔ)性的科學(xué)，多種學(xué)科知識(shí)交叉其中，例如機(jī)械設(shè)計(jì)、控制技術(shù)以及信息技術(shù)等，利用系統(tǒng)工程將其進(jìn)行結(jié)合，從而達(dá)到機(jī)械系統(tǒng)最優(yōu)化的最終目標(biāo)，具有較強(qiáng)的綜合性。從系統(tǒng)角度來(lái)看，可以將現(xiàn)代機(jī)械看做是一個(gè)三維系統(tǒng)，主要由方法維、時(shí)間維以及邏輯維等三維構(gòu)成。其中方法維指的是機(jī)械在設(shè)計(jì)過(guò)程中所運(yùn)用的工作方法以及工作思維。時(shí)間維按照時(shí)間順序，將機(jī)械設(shè)計(jì)的整個(gè)流程表現(xiàn)出現(xiàn)，具體的流程有：機(jī)械產(chǎn)品的規(guī)劃、產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)品技術(shù)設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品加工設(shè)計(jì)等。邏輯維就是處理問(wèn)題的邏輯程序，也就是分析、綜合、評(píng)估以及決策。設(shè)計(jì)人員在通過(guò)現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理論、工具以及手段等，是設(shè)計(jì)出的機(jī)械功能更加強(qiáng)大、質(zhì)量更加優(yōu)質(zhì)。

1.2現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方式的類別

從多角度分析，可以將現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)分成四個(gè)類別，具體有：

（1）涵蓋范疇方面對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方式分類，一類是狹義設(shè)計(jì)，即完成圖紙；廣義設(shè)計(jì)，即完成實(shí)體化產(chǎn)品的整個(gè)過(guò)程。

（2）中義設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容只是界定在狹義設(shè)計(jì)與廣義設(shè)計(jì)間。當(dāng)前使用比較廣泛的方法有動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、最優(yōu)化方式以及數(shù)值仿真等等[1]。

（3）從成熟度方面分類：一類為內(nèi)容正在發(fā)展類別，例如智能設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)以及并行設(shè)計(jì)等；應(yīng)用正在發(fā)展類別，例如機(jī)電一體化、優(yōu)化設(shè)計(jì)以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等等。

（4）從工程角度分類：具體包括現(xiàn)代材料設(shè)計(jì)、現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)等等。

2.系統(tǒng)化機(jī)械設(shè)計(jì)方式

原有的機(jī)械設(shè)計(jì)方式十分關(guān)注機(jī)械產(chǎn)品預(yù)期功能的實(shí)現(xiàn)，而現(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計(jì)方式已經(jīng)打破這種觀念，機(jī)械設(shè)計(jì)開(kāi)始向智能化、信息化、系統(tǒng)化以及柔性化的道路前進(jìn)。從系統(tǒng)角度來(lái)看，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)以及控制技術(shù)將機(jī)械產(chǎn)品的制造工藝、使用功能以及性能等都提升到一定的高度，并且將原有機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，從而有效促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此在機(jī)械工業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，機(jī)械產(chǎn)品必將朝系統(tǒng)化方向發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化以及控制技術(shù)是一項(xiàng)改進(jìn)傳統(tǒng)機(jī)械的有效手段。

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的功能要求越來(lái)越高，技術(shù)工藝越來(lái)越復(fù)雜，使用期限越來(lái)越短，人們更新?lián)Q代的速度越來(lái)越快，家用電器在使用幾年之后就會(huì)更換。但是家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)方法上，則無(wú)法更上時(shí)代發(fā)展的步伐，不能滿足人們對(duì)產(chǎn)品的需要。當(dāng)前，計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的繪圖設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)計(jì)算、生產(chǎn)規(guī)劃以及加工制造等方面，已經(jīng)獲得較為廣泛的分析與研究，并且獲得了一定的成果，但是機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的初期方案，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)則難以達(dá)到其設(shè)計(jì)的要求。

系統(tǒng)化機(jī)械設(shè)計(jì)方式就是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)從抽象分解到具體，依層次進(jìn)行，將每一層所要達(dá)成的方法與目標(biāo)都加以制定，使其能從淺到深從抽象到具體相連，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化。系統(tǒng)化機(jī)械設(shè)計(jì)的基本特征有：它是把設(shè)計(jì)當(dāng)作由多個(gè)設(shè)計(jì)要素所構(gòu)成的系統(tǒng)，其中的設(shè)計(jì)要素是獨(dú)立存在的，要素之間又是相連，富有一定的層次性，將全部設(shè)計(jì)要素組成之后，那么就能達(dá)成系統(tǒng)設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)[2]。

在進(jìn)行系統(tǒng)化機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，為了達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性，一般會(huì)將一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)分成幾個(gè)子系統(tǒng)，其中子系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，且相互聯(lián)系，這樣就能設(shè)計(jì)變得更加簡(jiǎn)便?？梢砸罁?jù)實(shí)際的需要，在對(duì)分解后的子系統(tǒng)進(jìn)行再次分解，從而使設(shè)計(jì)與分析工作更加的簡(jiǎn)單。

3.計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)方式

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)作為電子信息技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容。在機(jī)械設(shè)計(jì)中加入該技術(shù)，能充分將計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的功能運(yùn)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，例如繪圖功能、計(jì)算功能，從而有效提升機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的精確度以及速度，并進(jìn)一步發(fā)展設(shè)計(jì)人員的能力與技能。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方式將計(jì)算機(jī)的速度快、精確度高、有識(shí)別判斷、繪圖以及圖像顯示等功能與人類的創(chuàng)造、智慧等有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而在最大限度上降低設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量水平。

計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)的方法有四個(gè)步驟，具體為：第一步，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型：通常情況下，機(jī)械的零部件都擁有現(xiàn)成的數(shù)學(xué)模型，對(duì)于沒(méi)有現(xiàn)成模型的，首先就必須構(gòu)建一個(gè)準(zhǔn)確的模型。第二步，對(duì)程序框圖進(jìn)行設(shè)計(jì)：程序框圖的設(shè)計(jì)一般是依據(jù)人工計(jì)算的步驟完成的。第三步，通過(guò)高級(jí)語(yǔ)言對(duì)程序進(jìn)行編制：按照程序框圖進(jìn)行編制。第四步，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試：在編制好程序之后，首先對(duì)源程序進(jìn)行認(rèn)真檢查，之后輸?shù)接?jì)算機(jī)中，開(kāi)始進(jìn)行試算，然后再試算程序適用范圍的轉(zhuǎn)折點(diǎn)以及界限等，注意所計(jì)算出來(lái)的結(jié)果必須和人工結(jié)果相一致[1]。

4.結(jié)束語(yǔ)

和傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法比較，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展了極大的改變，它將吸取各家所長(zhǎng)，并將其整合運(yùn)用與優(yōu)化?，F(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計(jì)方式的基礎(chǔ)就在于設(shè)計(jì)方法學(xué)，它充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，縮短設(shè)計(jì)的時(shí)間，且有效提升機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量，節(jié)約機(jī)械開(kāi)發(fā)研究的費(fèi)用，確保一次性成功完成機(jī)械設(shè)計(jì)，從而加強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。當(dāng)前現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)開(kāi)始朝智能化、系統(tǒng)化、綠色化以及定量化方向發(fā)展。伴隨系統(tǒng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)也將隨之發(fā)展變化，將來(lái)所設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品功能會(huì)更加的強(qiáng)大。

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