尹玄煒

摘 要：為了提高現(xiàn)代機械設計技術水平，根據(jù)機械設計逐漸復雜化的特點，尤其是供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革對機械產(chǎn)品的高性能，高質(zhì)量的需求，需要我們不斷發(fā)掘現(xiàn)代設計技術在機械設計中的應用，只有這樣才能促進機械設計水平快速提高。本文主要圍繞供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革下現(xiàn)代機械設計的創(chuàng)新理念和實踐經(jīng)驗展開討論。

關鍵詞：現(xiàn)代機械設計；分析研究；供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革

現(xiàn)代設計技術與傳統(tǒng)的機械設計相比而言，本身就包含了設計方法創(chuàng)新的理念和思路。任何一件事物的創(chuàng)新都離不開思維的創(chuàng)新，現(xiàn)代機械設計也不例外，創(chuàng)新思維是現(xiàn)代機械設計不斷向前發(fā)展的根本。作為機械設計的從業(yè)人員，要善于把理論知識和實踐經(jīng)驗相結(jié)合，并且運用先進的計算機技術，設計出符合大眾需求的高品質(zhì)機械產(chǎn)品。

一.現(xiàn)代機械設計的特點

現(xiàn)代機械設計并不是脫離傳統(tǒng)機械設計，而是以傳統(tǒng)機械設計為基礎，并且運用先進的計算機技術進行完善和發(fā)展。在產(chǎn)品設計理念、設計方法、產(chǎn)品質(zhì)量、縮短設計時間等方面進行完善，現(xiàn)代機械設計相對于傳統(tǒng)機械設計具有以下幾個特點。

1.程序性：從現(xiàn)代機械設計的過程來看，它更加重視產(chǎn)品從設計到生產(chǎn)再到銷售的一體化設計，因此這就需要設計者從產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品方案的設計、技術設計以及施工總體設計等步驟進行全面的考慮，從而更加體現(xiàn)現(xiàn)代機械設計方法的程序性。

2.系統(tǒng)性：從設計系統(tǒng)的角度來分析，現(xiàn)代機械設計更加注重使用系統(tǒng)工程來進行處理問題，因此在設計的過程中力求將各個部分進行關聯(lián)，使其成為一個有機的整體，從而使整個系統(tǒng)得到最優(yōu)化的處理，使系統(tǒng)與外界也能產(chǎn)生相應的聯(lián)系。

3.創(chuàng)造性：當前我國經(jīng)濟處在轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，優(yōu)化經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)化增長動力的攻關期。供給側(cè)創(chuàng)新不足導致很多關鍵設備，核心技術和高端產(chǎn)品依賴進口，核心技術被“卡脖子”的事情時有發(fā)生。解決這一問題的關鍵在提高科技創(chuàng)新能力，提高供給側(cè)體系質(zhì)量。因此現(xiàn)代機械設計要敢于打破常規(guī)，突破傳統(tǒng)思維，探索新方法，新原理，并且依托先進的設計技術和工具，來開發(fā)出高品質(zhì)的，具有原創(chuàng)性的新產(chǎn)品。

4.高效性：運用現(xiàn)代技術設計出的機械產(chǎn)品，在質(zhì)量檢測時可以直接使用計算機直接進行模擬使用，這樣設計者可以直接看到自己設計產(chǎn)品的質(zhì)量水平，同時節(jié)約了很多設計時間。除此之外現(xiàn)代機械設計可以縮短前期準備和細節(jié)工作的時間，大大提高了設計人員的工作效率。

5.優(yōu)化性：現(xiàn)代機械設計技術力求通過不斷優(yōu)化相關的理論和技術，達到技術系統(tǒng)的優(yōu)化，從而使參數(shù)、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)整體等都得到最優(yōu)化的處理，進而使產(chǎn)品具備高性能、低成本的特點。

二.現(xiàn)代機械設計方法：

現(xiàn)代機械設計主要依托于先進的科學技術，將好的設計方法與先進科學技術完美融合?，F(xiàn)代機械設計的根本宗旨是不斷改進設計產(chǎn)品的設計思維、產(chǎn)品質(zhì)量、減少設計時間等。無論發(fā)展到什么階段，現(xiàn)代機械設計的這一根本宗旨都不會改變?，F(xiàn)代機械設計設計方法可以歸納為以下幾個方面。

1系統(tǒng)分析設計方法

在傳統(tǒng)的設計方法中，一般都是將要設計的產(chǎn)品分為幾個模塊，分別進行探討研究。但在一個公司內(nèi)各部門之間并不能做到及時交流，這種現(xiàn)象導致各部門設計出的部件產(chǎn)品都是獨立存在的，片面不完整的。而現(xiàn)代系統(tǒng)分析設計方法要求，產(chǎn)品在設計過程中是一個完整的整體，要用系統(tǒng)完整的方法進行設計，在確立好設計方案后還要把產(chǎn)品的制造過程和運行情況都考慮進去。要想設計出一個好產(chǎn)品，就要把系統(tǒng)開發(fā)、制造、運行三個方面綜合考慮，這樣設計生產(chǎn)出的產(chǎn)品才能符合現(xiàn)代社會需要。

2.優(yōu)化設計方法

傳統(tǒng)的設計方法是根據(jù)人的經(jīng)驗和想法直接確定方案的設計模式，已經(jīng)不再符合現(xiàn)代機械設計。優(yōu)化設計方法不僅要考慮所設計產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，同時還要把所設計產(chǎn)品的運輸和流通等都考慮全面。要完成一個優(yōu)秀的現(xiàn)代機械化設計方案，需把優(yōu)化設計中的數(shù)學模型和設計方法都運用到其中。因為優(yōu)化涉及的方法是以數(shù)學模型為基礎，以計算機技術為工具，在探究數(shù)學模型的過程中找到設計產(chǎn)品的最佳方案，所以機械設計人員在設計產(chǎn)品前首先要建立一個完整的數(shù)學模型，這樣一個復雜的機械問題就轉(zhuǎn)變?yōu)榱藬?shù)學建模問題。設計人員在選出最佳方案后，應用計算機軟件將設計的數(shù)學模型求出解，然后再將求出的結(jié)果應用到機械產(chǎn)品設計中，從而滿足產(chǎn)品設計的各種需求。

3有限元分析方法

隨著現(xiàn)代計算機技術的發(fā)展，有限元分析方法迅速發(fā)展成為現(xiàn)代設計計算方法重要組成部分，這種方法的使用原理是將設計產(chǎn)品分成有限的、獨立的、相互聯(lián)結(jié)的三個部分，這些被分出的部分大多都是一些比較常見的形狀。例如在有限元分析方法中，如果被分析的產(chǎn)品是平面的，就可以把它劃分到四邊形里面，如果要分析到產(chǎn)品是立體的，就可以把它劃分到六面體里面。在劃分完產(chǎn)品單元后，設計人員接下來就要確定所分析產(chǎn)品的每個變量，然后將分析出的產(chǎn)品變量應用的單元函數(shù)中，并進行求解，最后再將列出的單元方程連立求解。

4反求工程設計

反求工程設計又稱為逆向工程，它也是一種新型的設計方法。這種設計方法是把市場上先進的產(chǎn)品作為研究對象，研究并掌握該產(chǎn)品中的先進技術，然后根據(jù)這種先進技術再設計出新的同類產(chǎn)品。我國是制造業(yè)大國但并不是制造業(yè)強國，供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革要求要以中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變，制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變，其中最關鍵的因素是人才和科學技術。國外有很多領先于我們的技術，但他們不會把真正的先進技術交給我們。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，如果在現(xiàn)代機械設計中使用反求工程設計方法，可以使設計人員在研究新產(chǎn)品的時間上縮短40%以上，大大提高了新產(chǎn)品的設計速度，由此可見反求工程設計方法很符合我國現(xiàn)今的技術發(fā)展趨向。雖然反求工程設計一定程度上幫助設計人員減輕了工作難度，但如果想設計出與先進技術同類的新產(chǎn)品也不是一件容易的事情，反求工程設計方法更需要設計人員具備創(chuàng)新思維。

5虛擬設計

虛擬設計是以虛擬現(xiàn)實技術為基礎的一種設計方法，設計者用構(gòu)建模型的方法將現(xiàn)實世界的信息直觀的展現(xiàn)出來。虛擬設計方法是以并行工程為基礎的，它主要是對處于設計階段的產(chǎn)品進行分析和比較，選出最佳方案，找出對涉及產(chǎn)品影響最大的關鍵參數(shù)，通過計算機平臺用可視化技術對處于設計中的產(chǎn)品進行預測，提前預知產(chǎn)品在實際使用中的行為特征和行為響應，優(yōu)化了設計人員的工作性能。虛擬設計還可以通過計算機對設計的產(chǎn)品進行數(shù)字化仿真模擬，這種模擬次數(shù)是沒有限制的，可以不斷實驗直到得到最優(yōu)結(jié)果，綜上所述，虛擬設計方法以自身成本低、研發(fā)周期短，品質(zhì)高的優(yōu)勢，在現(xiàn)代機械設計中的地位是不可取代的。

總之，現(xiàn)代機械設計方法是在傳統(tǒng)機械設計方法的基礎上進行的完善和發(fā)展，這個系統(tǒng)的主動性比較強，設計需要的時間短，消耗低的優(yōu)點。除了這些，現(xiàn)代機械設計方法在產(chǎn)品的制造、報廢、回收等方面都比傳統(tǒng)機械設計方法要好。同時這種設計方法在設計過程中可以吸取很多領域和學科知識，并將這些優(yōu)秀的資源應用到自己的產(chǎn)品設計中，現(xiàn)代機械設計方法的優(yōu)點不僅體現(xiàn)在獨特的創(chuàng)造性，它還會將不同的優(yōu)秀科學技術完美的融合在一個設計產(chǎn)品里。因此，現(xiàn)代機械化設計如果想持續(xù)發(fā)展，就一定要與先進科學技術結(jié)合，只有這樣才能使自身價值不斷提高。

參考文獻：

[1]李玉光.現(xiàn)代機械人性化設計技術探討[J].科技風，2018（21）：150.

[2]堅持以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為主線新湘論壇2019.05