劉正賓

（秦皇島博碩光電設(shè)備股份有限公司，河北 秦皇島 066000）

機(jī)械設(shè)計(jì)方法研究

劉正賓

（秦皇島博碩光電設(shè)備股份有限公司，河北 秦皇島 066000）

機(jī)械設(shè)計(jì)方法作為一門基礎(chǔ)性工作，有著不可替代的重要作用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)方法更應(yīng)該不斷創(chuàng)新，協(xié)調(diào)各生產(chǎn)要素，為生產(chǎn)力發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

機(jī)械設(shè)計(jì)；方法；智能化

1 機(jī)械設(shè)計(jì)方法之特征

何謂機(jī)械設(shè)計(jì)方法？機(jī)械設(shè)計(jì)方法即根據(jù)機(jī)械設(shè)備的工作目的，結(jié)合工作原理、機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)轉(zhuǎn)方式、配件材料的形狀、尺寸等進(jìn)行整體設(shè)計(jì)和計(jì)算，并將其描述為具體的步驟，以作為機(jī)械制造依據(jù)的過程的方式方法。工程師通過機(jī)械設(shè)計(jì)形成圖紙，工人們再通過具體的制造、組裝、調(diào)試而完成機(jī)械產(chǎn)品。機(jī)械設(shè)計(jì)的兩類設(shè)計(jì)方法分別是專業(yè)的設(shè)計(jì)方法和通用的設(shè)計(jì)方法，具有如下特征：

（1）機(jī)械設(shè)計(jì)方法具有鮮明的時(shí)代性。機(jī)械設(shè)計(jì)活動(dòng)不僅是工程師的個(gè)人思想體現(xiàn)，更是時(shí)代的產(chǎn)物。在微觀意義上，機(jī)械設(shè)計(jì)方法是一個(gè)創(chuàng)造性個(gè)體的才能表達(dá)；在宏觀意義上，機(jī)械設(shè)計(jì)方法是一個(gè)公司、行業(yè)乃至全社會生產(chǎn)力發(fā)展程度的體現(xiàn)。所有的機(jī)械設(shè)計(jì)活動(dòng)都具有鮮明的時(shí)代特征。比如我們從遠(yuǎn)古時(shí)代的青銅劍上就能夠看出當(dāng)時(shí)的冶金水平；我們從司母戊鼎上就能夠看出當(dāng)時(shí)的鍛造技術(shù)。機(jī)械設(shè)計(jì)方法受到當(dāng)時(shí)、當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、物質(zhì)條件、生活條件、技術(shù)條件等諸多要素綜合影響。所以，機(jī)械設(shè)計(jì)方法具有鮮明的時(shí)代烙印，是一個(gè)時(shí)代鮮活的工業(yè)生態(tài)標(biāo)本。

（2）機(jī)械設(shè)計(jì)方法蘊(yùn)含豐富的知識性。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，單純依靠空間想像，利用工程師的空間想象力，來完成機(jī)械設(shè)計(jì)。這樣的原始、傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能夠滿足當(dāng)代飛速發(fā)展的市場要求和訊息萬變的技術(shù)革新。一個(gè)好的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，不僅要將理論與實(shí)際相結(jié)合，更要具備豐富的知識內(nèi)涵。各種高科技手段、高精尖技術(shù)、實(shí)用新方法、前沿理論，綜合加以運(yùn)用方能形成一個(gè)成功的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。一些出色的機(jī)械設(shè)計(jì)方法有：發(fā)明問題解決理論TR IZ、QFD設(shè)計(jì)法、三次設(shè)計(jì)法和普適設(shè)計(jì)理論與方法等。這些機(jī)械設(shè)計(jì)方法理論蘊(yùn)含了豐富的知識，在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中都取得了斐然的成績。

（3）機(jī)械設(shè)計(jì)方法體現(xiàn)強(qiáng)烈的創(chuàng)造性。機(jī)械設(shè)計(jì)方法在本質(zhì)上是一種創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)活動(dòng)方法。我們機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)同樣也要重視創(chuàng)新。這里所說的創(chuàng)新并不是天馬行空的無邊想像；而是依據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)生產(chǎn)條件與工程師的創(chuàng)造性思維，結(jié)合出來的產(chǎn)物。我們既要在合理的框架內(nèi)進(jìn)行創(chuàng)造性活動(dòng)，又要打破限制不拘泥于教條。新的機(jī)械設(shè)計(jì)方法提出的是可行而合理的方法，它就可以改變機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能，從而提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低管理成本，縮短生產(chǎn)周期，減少對環(huán)境的不良影響。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)方法之現(xiàn)狀

（1）機(jī)械設(shè)計(jì)方法廣義化。當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)方法的范疇己經(jīng)不僅僅局限于對機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是將機(jī)械設(shè)計(jì)方法幾乎無限擴(kuò)大到機(jī)械產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中來。工程師們在機(jī)械設(shè)計(jì)方法中需要同時(shí)考慮機(jī)械產(chǎn)品的前期制造、后期維修、運(yùn)行成本、設(shè)備包裝、設(shè)備運(yùn)輸、廢物回收、產(chǎn)品質(zhì)量等諸多因素。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)方法的內(nèi)涵和外延都在擴(kuò)展，機(jī)械設(shè)計(jì)方法的意義趨于廣義化。

（2）機(jī)械設(shè)計(jì)方法與多學(xué)科重疊。在機(jī)械設(shè)計(jì)方法中，越來越多地需要不同學(xué)科之間的交叉與融合。在機(jī)械設(shè)計(jì)中不僅僅要應(yīng)用傳統(tǒng)的基礎(chǔ)機(jī)械、加工基礎(chǔ)知識，還不可或缺材料學(xué)、化學(xué)、信息學(xué)、圖形學(xué)等其他學(xué)科的知識。機(jī)械設(shè)計(jì)方法是集試驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)、可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)等多領(lǐng)域、多門類之研究大成。這就要求機(jī)械設(shè)計(jì)的工程師們不僅要引進(jìn)來，還要走出去，積極廣泛涉獵各學(xué)科的最新科研成果。如是，方滿足較高的機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量要求。

（3）機(jī)械設(shè)計(jì)過程智能化。當(dāng)前，智能化普遍運(yùn)用在社會生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。機(jī)械設(shè)計(jì)方法的進(jìn)化，已然悄無聲息地展開。智能化對機(jī)械設(shè)計(jì)方法的要求更高、更嚴(yán)。研發(fā)人員只有在短時(shí)間內(nèi)研制出高質(zhì)量的產(chǎn)品，才能在市場競爭中立于不敗之地。在此背景下，機(jī)械設(shè)計(jì)方法的智能化道路迫在眉睫。與此同時(shí)，利用的ADAMS的Plate、Cylinder等基本幾何體建立各式平臺等智能機(jī)械設(shè)計(jì)方法正在被廣泛使用。機(jī)械設(shè)計(jì)方法的智能化，包含了研發(fā)智能化、設(shè)計(jì)智能化、生產(chǎn)智能化、管理智能化、運(yùn)行智能化。機(jī)械設(shè)計(jì)方法智能化可以有效的節(jié)約資金，提高效率，已經(jīng)被越來越多的工程師們所采用。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)方法之展望

（1）機(jī)械設(shè)計(jì)方法逐步網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)化機(jī)械設(shè)計(jì)方法是基于產(chǎn)品描述的網(wǎng)絡(luò)化平臺，建立基于大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品模型，并在機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)全程采用，以期減少或避免使用實(shí)物模型的一種機(jī)械設(shè)計(jì)方法。網(wǎng)絡(luò)化機(jī)械設(shè)計(jì)方法實(shí)際上是CAD、CAE或CAX機(jī)械設(shè)計(jì)方法進(jìn)一步擴(kuò)展，涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)方法的最新成果。虛擬機(jī)械設(shè)計(jì)方法也可歸結(jié)為是一種網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)，因?yàn)槠湟嘟柚诰W(wǎng)絡(luò)化模型進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化機(jī)械設(shè)計(jì)方法可以在機(jī)械產(chǎn)品未被制造出之前，提前對相應(yīng)的零部件進(jìn)行檢查、裝配、模擬、仿真、整機(jī)運(yùn)行以及進(jìn)行有限元計(jì)算等操作。網(wǎng)絡(luò)化機(jī)械設(shè)計(jì)方法可以有效降低機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)成本、縮短機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)周期、節(jié)約機(jī)械產(chǎn)品的原料、提高機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。因此，發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化機(jī)械設(shè)計(jì)方法有著重要的意義。目前，在網(wǎng)絡(luò)化機(jī)械設(shè)計(jì)方法方面研究成果突出、運(yùn)用純熟的還是美國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家，其應(yīng)用在波音737客機(jī)、BMW汽車7系、尖端智能武器等產(chǎn)品的研發(fā)之中，并已取得了顯著的效果。

（2）機(jī)械設(shè)計(jì)方法環(huán)境友好化。隨著五大發(fā)展理念的提出，機(jī)械設(shè)計(jì)方法也隨之確立了綠色設(shè)計(jì)的理念。環(huán)境友好化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法正成為機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的主流路線。環(huán)境友好化機(jī)械設(shè)計(jì)方法，在前期，關(guān)乎到能否順利進(jìn)行環(huán)境評價(jià)并開展；在中期，關(guān)乎到機(jī)械運(yùn)行的效率和成本，能源和動(dòng)力；在后期，關(guān)乎到機(jī)械能否被社會認(rèn)可和環(huán)保部門所允許長時(shí)間的持續(xù)運(yùn)行下去。環(huán)境友好化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法更重要的意義在于，可以減少企業(yè)的研發(fā)投資風(fēng)險(xiǎn)，提高機(jī)械產(chǎn)品的市場競爭力。機(jī)械設(shè)計(jì)方法的環(huán)境友好化，也體現(xiàn)了設(shè)計(jì)師和企業(yè)的社會責(zé)任感，有利于樹立積極、正面、負(fù)責(zé)的企業(yè)形象，從而提高產(chǎn)品的品牌知名度和良好的市場口碑。

（3）機(jī)械設(shè)計(jì)方法復(fù)合一體化。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)不僅涉及到機(jī)械相關(guān)知識，還要求工程師們對材料學(xué)、信息學(xué)、電子學(xué)、液壓學(xué)、光學(xué)等學(xué)科進(jìn)行掌握，一體化機(jī)械設(shè)計(jì)方法因此應(yīng)運(yùn)而生。一體化機(jī)械設(shè)計(jì)方法包括機(jī)電機(jī)械設(shè)計(jì)方法一體化、材料結(jié)構(gòu)和環(huán)境機(jī)械設(shè)計(jì)方法一體化等。復(fù)合一體化機(jī)械設(shè)計(jì)方法以經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為基礎(chǔ)，基于長期機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐和理論計(jì)算，形成經(jīng)驗(yàn)、圖表、公式、設(shè)計(jì)圖紙等為依據(jù)，運(yùn)用公式、近似系數(shù)或同類比較等方法，融合了創(chuàng)新設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、智能設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)等多方面、多角度的綜合性設(shè)計(jì)方法，復(fù)合成為機(jī)械設(shè)計(jì)一體化方法。

4 結(jié)語

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使機(jī)械設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生了巨大的變革。工程師們更應(yīng)該集各學(xué)科之所長，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，大數(shù)據(jù)原理，提高機(jī)械設(shè)計(jì)方法質(zhì)量，縮短機(jī)械設(shè)計(jì)方法周期，降低研發(fā)費(fèi)用，節(jié)約研發(fā)資金，保持環(huán)境友好，保證一次設(shè)計(jì)成功率，進(jìn)而設(shè)計(jì)出受市場歡迎的機(jī)械產(chǎn)品。

TH122

A

1671-0711（2016）10（上）-0125-02