摘 要：凡是與設(shè)計(jì)相關(guān)的學(xué)科，都不離開創(chuàng)新，同樣，機(jī)械設(shè)計(jì)也是與創(chuàng)新緊緊相連的復(fù)雜學(xué)科。只有充滿創(chuàng)意的合格高效產(chǎn)品，才能受到消費(fèi)者、使用者的歡迎，也才能更好的服務(wù)于整個(gè)社會(huì)。該文從設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新、設(shè)計(jì)創(chuàng)意的優(yōu)化、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的變型以及設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)的關(guān)系等多個(gè)方面論述機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方法。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì) 創(chuàng)新 方法

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（b）-0239-01

機(jī)械因其作為龐大的硬件特質(zhì)，設(shè)計(jì)的過程非常漫長(zhǎng)，不僅需要專業(yè)設(shè)計(jì)人員要有專業(yè)技術(shù)知識(shí)，還需要有韌勁、有耐心，設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)真細(xì)心。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)不斷提升，對(duì)于機(jī)械的設(shè)計(jì)也有了新的要求，機(jī)械設(shè)計(jì)的要打破傳統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新，進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)行革新。特別是在第三次工業(yè)革命以后，世界范圍內(nèi)的機(jī)械行業(yè)突飛猛進(jìn)，也對(duì)機(jī)械的設(shè)計(jì)提出新的更高要求，創(chuàng)新成為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域新的歷史性要求，大膽創(chuàng)新的設(shè)計(jì)將使機(jī)械領(lǐng)域發(fā)生前所未有的發(fā)展。當(dāng)然設(shè)計(jì)要有時(shí)代性和適用性，要隨著時(shí)代的變化而創(chuàng)新，要與社會(huì)的發(fā)展、行業(yè)的發(fā)展相適應(yīng)。筆者就機(jī)械設(shè)計(jì)的方法創(chuàng)新以及創(chuàng)新評(píng)估進(jìn)行論述。

1 設(shè)計(jì)者要有創(chuàng)新思想

設(shè)計(jì)者如果不能突破過往的思路和方法，就容易變成思維定勢(shì)，固步自封，不能創(chuàng)新。因此，設(shè)計(jì)者應(yīng)能改舊創(chuàng)新，要有創(chuàng)新的思想，并且將這種創(chuàng)新靈活的運(yùn)用到設(shè)計(jì)當(dāng)中去。創(chuàng)新就是要打破過去的思想方法、思想方式，用新的視角、新的思路、新的方法來分析問題、解決問題，創(chuàng)新對(duì)于任何人、任何產(chǎn)業(yè)、任何事物來說非常重要。設(shè)計(jì)人員如果不能創(chuàng)新，那么它的作品就不會(huì)被肯定，不會(huì)被接受。凡是優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員都具有創(chuàng)新思想和創(chuàng)新精神，總是在不斷推陳出新，因此，就要求設(shè)計(jì)人員要有創(chuàng)新思想，要用創(chuàng)新思想來武裝自己，用創(chuàng)新思想來解決問題，結(jié)合創(chuàng)新思想更好的開展各項(xiàng)工作。一是獨(dú)創(chuàng)意義是創(chuàng)新的靈魂，也就是能打破人們的思維定勢(shì)，能打破傳統(tǒng)思想，尋求更為高效的方法和思路、措施，獨(dú)創(chuàng)讓設(shè)計(jì)變的更加脫俗，進(jìn)入到更加廣泛領(lǐng)域獲得發(fā)展。二是創(chuàng)新具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，創(chuàng)新使產(chǎn)品更加有效的生產(chǎn)，更加適應(yīng)市場(chǎng)的需求。三是創(chuàng)新就是突破，要在思想上打破傳統(tǒng)的思想，要在技術(shù)上打破傳統(tǒng)技術(shù)使用新技術(shù)，要通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)新的發(fā)展空間。第四，創(chuàng)新不是單層面的創(chuàng)新，而是要有多維度的創(chuàng)新，既要橫向方面的創(chuàng)新，也要有縱向的創(chuàng)新，還要反向的創(chuàng)新，只有這樣才能得到最為優(yōu)秀的作品。

2 優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展

數(shù)學(xué)規(guī)劃是優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提，電腦是優(yōu)化設(shè)計(jì)的專業(yè)設(shè)備，對(duì)相關(guān)制約條件進(jìn)行深入分析以后，在創(chuàng)新思想的主導(dǎo)下尋求最佳規(guī)劃，這是優(yōu)化設(shè)計(jì)中最為優(yōu)秀的措施，其設(shè)計(jì)思想體現(xiàn)了時(shí)代的特征。我國(guó)在創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面做了很多的研究和開發(fā)，創(chuàng)造了很多優(yōu)秀而獨(dú)特的設(shè)計(jì)程序，被設(shè)計(jì)領(lǐng)域廣泛認(rèn)可，反響強(qiáng)烈。但是可惜的是該措施并沒有被廣泛的運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)當(dāng)中去。當(dāng)然，這種設(shè)計(jì)措施絕對(duì)是有效的，要求設(shè)計(jì)者要有較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)和水平，還要鼓勵(lì)他們勇于創(chuàng)新，勇于打破常規(guī)，積極尋找適應(yīng)發(fā)展需要的新方法，而且要不斷創(chuàng)新和變化。這種設(shè)計(jì)措施使我們?cè)诳紤]問題時(shí)要具有全面性，涉及全部層次，能夠全面合理的處理問題。使設(shè)計(jì)的信息更加精準(zhǔn)、設(shè)計(jì)的時(shí)間更少，設(shè)計(jì)的效率更高。

3 關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)的定型設(shè)計(jì)

所謂的定型設(shè)計(jì)，就是要在產(chǎn)品開始制造之前，實(shí)施產(chǎn)品的創(chuàng)新探索活動(dòng)，使零件規(guī)格更符合要求，尺寸更符合規(guī)定，產(chǎn)品更具有系列的特征，更加具有通用性，更加適合使用者使用。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的定型設(shè)計(jì)首先要了解跨系列產(chǎn)品、縱系列產(chǎn)品和橫系列產(chǎn)品的概念。所謂的橫系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)只是在基礎(chǔ)產(chǎn)品上，擴(kuò)展產(chǎn)品的功能；而縱系列產(chǎn)品的概念是指：功能相同、結(jié)構(gòu)相同、原理相同，只是尺寸和性能不同的設(shè)計(jì)。而對(duì)于跨系列產(chǎn)品，其概念就是有先進(jìn)的動(dòng)力參數(shù)，且在不同的類型產(chǎn)品之間的設(shè)計(jì)變型。定型設(shè)計(jì)的概念就是指產(chǎn)品的功能不變，產(chǎn)品的理念不變，為了適用人的使用，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的一些參數(shù)和數(shù)據(jù)，進(jìn)而制造出更加合理的產(chǎn)品。技術(shù)基礎(chǔ)有拓?fù)浼夹g(shù)約束、尺寸技術(shù)約束和工程技術(shù)約束三種相驅(qū)動(dòng)，通過三維參數(shù)的變化進(jìn)行變型設(shè)計(jì)。以傳統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)與三維的參數(shù)化設(shè)相比較，傳統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計(jì)只對(duì)零部件的個(gè)別或者部分特征驅(qū)動(dòng)的尺寸進(jìn)行修改，并對(duì)關(guān)聯(lián)的尺寸進(jìn)行調(diào)整后，得到相應(yīng)的不同尺寸的系列零件。而三維參數(shù)化變型設(shè)計(jì)中，可變化的信息非常之多，包括：工程圖的視圖位置、工程圖的比例、工程圖的尺寸、工程圖的注釋、工程圖的BOM表，這些參數(shù)及信息在三維參數(shù)化模型驅(qū)動(dòng)后可以自動(dòng)更新，以及在產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中所需要的工裝夾具、NC代碼、產(chǎn)品生命周期等參數(shù)化進(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)。由上可知，機(jī)械設(shè)計(jì)涉及數(shù)學(xué)規(guī)劃、三維圖、IT技術(shù)以及更多的學(xué)科原理，非常深?yuàn)W，要素較多，在具體的設(shè)計(jì)中，應(yīng)堅(jiān)持多樣化、個(gè)性化和適宜性。定型設(shè)計(jì)與其它設(shè)計(jì)相比，有其思想的超前性，該項(xiàng)設(shè)計(jì)打破陳規(guī)，更加精準(zhǔn)，更具創(chuàng)意。

4 反求設(shè)計(jì)

反求設(shè)計(jì)的探討應(yīng)著重以下技術(shù)內(nèi)容：

（1）對(duì)測(cè)量措施和機(jī)械進(jìn)行研究，為設(shè)計(jì)提供更加精準(zhǔn)的機(jī)具，以減小在設(shè)計(jì)中的測(cè)量誤差Δ測(cè)。（2）對(duì)三維重構(gòu)方法和軟件系統(tǒng)進(jìn)行研究，使設(shè)計(jì)的實(shí)用性更強(qiáng)，以提高設(shè)計(jì)的精度，以減小在設(shè)計(jì)中的計(jì)算誤差Δ計(jì)。（3）既要有人工的智能技術(shù)，還要有數(shù)理統(tǒng)計(jì)的各種理論，更要有設(shè)計(jì)中精度的學(xué)科技術(shù)，通過多種學(xué)科相互整合，上升到一種獨(dú)特的設(shè)計(jì)理論參數(shù)，解決設(shè)計(jì)參數(shù)的問題。（4）為了更好的還原設(shè)計(jì)參數(shù)，重點(diǎn)研究產(chǎn)品主模技術(shù)，以滿足反求工程Ⅱ?qū)υO(shè)計(jì)參數(shù)的還原要求，最終形成產(chǎn)品裝配的建模體系。（5）要在軟件開發(fā)上做好工作，開發(fā)的軟件應(yīng)滿足分析原型產(chǎn)品設(shè)計(jì)精度的能力。

無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，引用的反求工程CAD模型與精度設(shè)計(jì)、精度構(gòu)造的要求還有很大的差距，基本上就是一個(gè)幾何形狀的重構(gòu)。反求工程要求獨(dú)有3個(gè)參數(shù)：一是重構(gòu)參數(shù)；二是實(shí)物原型參數(shù)；三是原始設(shè)計(jì)參數(shù)。在反求工程Ⅱ的設(shè)計(jì)階段，以各種參數(shù)重構(gòu)建立CAD三維模型，這些參數(shù)具有反求工程的屬性，全部是在重構(gòu)的CAD模型上體現(xiàn)的，是反求工程對(duì)模型測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合運(yùn)算后得出的結(jié)果，因此叫做重構(gòu)參數(shù)。反求工程所使用的數(shù)據(jù)并不是原物測(cè)量數(shù)據(jù)，也不是最初設(shè)計(jì)的數(shù)值，而是根據(jù)重構(gòu)模型參數(shù)作為原始參數(shù)。也就說依據(jù)模型數(shù)據(jù)的重構(gòu)參數(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的制造?，F(xiàn)在分析一下制造產(chǎn)品的原始參數(shù)和制造原型的原始參數(shù)二者之間的誤差：零件或原型的制造誤差記為制造誤差Δ制，制造的原型使用磨損記為誤差Δ損。重構(gòu)誤差記為Δ計(jì)；原型測(cè)量誤差記Δ測(cè)；由于產(chǎn)品的原型是根據(jù)最為原始的參數(shù)設(shè)計(jì)制造的，而現(xiàn)有的產(chǎn)品則是用重構(gòu)的參數(shù)制造的，所以二者之間也存在誤差即重構(gòu)誤差Δ構(gòu)。從這個(gè)分析可以看出，重構(gòu)參數(shù)制造的產(chǎn)品與原型制造的產(chǎn)品有誤差，用重構(gòu)的參數(shù)制造的產(chǎn)品放在原型環(huán)境下會(huì)達(dá)不到要求。

5 結(jié)語

任何設(shè)計(jì)工作都不可能脫離創(chuàng)新而永遠(yuǎn)存在，因此，設(shè)計(jì)者的一個(gè)特質(zhì)就是要有創(chuàng)新精神，要熟練運(yùn)用各種分析設(shè)備，設(shè)計(jì)出創(chuàng)新超前、品質(zhì)更高、更加符合使用者的設(shè)備。創(chuàng)新設(shè)計(jì)存在于任何時(shí)代任何發(fā)展階段。

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