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浅谈现代机械设计的创新设计理论与方法研究

曹瑞俊

平度市技师学院,山东青岛,266700

摘要: 随着我国工程设计技术的快速发展,现代机械设计成为工程设计的“宠儿”,推动着我国现代工程的快速发展,实现现代机械设计不断创新就显得尤为重要。为了能够全面了解和把握现代机械设计的创新设计理论和方法。
关键词: 现代机械设计;创新设计;理论;方法
DOI:10.12721/ccn.2021.157003
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一、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、物理学、电子信息学、化工学、人体心理学、测量学等学科知识,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、精确性、智能性等相关因素,充分融合环保设计、人性化设计、高性能设计、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。

二、现代机械设计特点及内涵

1、性能较高结构简单

现代机械与传统机械不同的是,现代机械具有较高的性能,其结构也越来越简单,功能变得更加容易、方便。随着技术的发展,设计方法变得多样化,作为设计人员,可以将多种技术进行融合,最终实现现代机械的综合利用。并通过不同的角度和切入点,使现代机械具有更加科学合理的结构,顺应时代发展的需求。

2、成本降低效率提高

现代机械的成本大幅度降低,因此能够获得更多的效益,节省人力、物力、财力。同时现代机械的效率也获得提高,缩短了工作时间。对于工作成果的展示更加清晰和明确,使现代机械使用人员对于工作成果可以进行较为直观的理解和感受。在产品质量上也获得提高,工作整体质量得以提升。

3、设计内涵

具体来讲,现代机械设计就是将微电子、机械、控制、信息等技术在系统工程的基础上有机地结合到一起,借此来实现机械系统最优化的目标。鉴于机械设计是为系统服务的,故此从系统的角度上看,可将现代机械设计看作是一个三维系统,这里的三维主要是指逻辑维、时间维以及方法维。逻辑维具体是指解决相关问题的逻辑程序或步骤,即分析、综合、评价、决策,这是解决现代机械设计中相关问题最为合理的四个步骤;时间维则是反映时间顺序的设计过程,大致可分为四个阶段,即产品规划、方案确定、技术以及加工设计;方法维指的是机械设计过程中所采用的各种思维方式和设计方法。

三、现代机械设计的创新思路分析

1、系统化的设计思路分析

传统机械设计过程中更多的是关注机械产品预期功能效果的实现,而新时代背景下机械设计的主要方式已经突破了传统的观念,并逐渐的朝着智能化和信息化以及系统化的方向发展,从整个设计系统的方面来分析可以看出,现代机械设计和设备的控制技术已经完全的将产品的制造工艺和性能等升级到新的高度,并且实现了对传统设计结构的创新和改进,在促进我国工业领域发展的同时,对我国社会和经济的快速发展也起到了极大的促进作用。所以,在机械工业领域当中机械产品的制造和生产朝着系统化和智能化方向发展是必然的趋势。经济和科学技术的不断发展和应用,人们对机械产品功能的需求也在不断地提高,工艺技术也逐渐的复杂化,使机械设备和产品的使用期限逐渐的缩短。例如人们对家电产品的使用更换速度也不断的加快,但是对于家电产品设计的方案和技术则并没有适应时代的发展步伐。现阶段,计算机网络技术的不断应用,计算机辅助绘图设计和计算以及加工制造等方面已经获得一定的研究成果,但是在机械产品初期的设计方案利用计算机技术还不能实现良好的设计效果。

2、计算机辅助机械设计方式

计算机辅助设计是电子信息技术的一项重要内容,将该技术融入到机械设计当中,使设计出的产品能够发挥出计算机技术的各项功能,例如计算机的绘图功能和计算功能等,这样极大的提高了机械产品设计和研发的准确性,并且在实际使用中能够实现识别判断和绘图以及显示功能等,这是人力智慧与机械设计的完美结合,进而最大限度的降低机械设计工作人员的劳动强度以及劳动时间,有效的提高了机械设计的整体质量和水平。计算机辅助设计在机械设计中的有效应用一般可以分为以下几个重要的步骤,首先是需要在设计之初构建出科学完整的数学模型,对于没有完整模型的零部件必须先构建出完整的模型,这样才能保证后续的设计能够符合设计的初衷。第二个步骤就是需要对设计程序框图并且按照程序框图对系统进行编制。第三个步骤需要利用计算机的语言程序对高级语言进行编程,第四步需要对设计完成的程序通过实践进行检测,然后再次输入到计算机程序当中进行试行运算,要充分保证最后程序设计得出的结果要与人工计算的结果具有一致性,这样才能保证计算机程序设计在机械设计当中应用的有效性。

四、国内外机械设计创新的方法研究

机械设计创新理论方法在国外,由于机械设计起步较早,发展较为成熟,因此研究成果十分丰富,目前已经形成了三种较为成熟的理论。

1、普适设计理

论该理论起源于德国,是以传统设计方法为基础衍生出来的一种理论,即通过将现有设计方法进行总结和规范,形成具体的设计规则模型,根据既有的经验,设计和构建能量的输出和输入环节,进而将机械设计功能结构具体化;

2、公理化设计理论

该理论起源于美国,是在决策的基础上发展起来的,其将科学决策和系统理论紧密结合起来,与普世理论相同的是,功利化设计方法同样注重于经验的积累,最终形成以法律公则和科学方法为基础的创新方法。公理化设计理论的优势在于能够

优化和完善较为复杂的机械设计,其设计效果也比较令人满意。

3、三次设计法理论

该理论主要起源于日本,包括系统设计、参数设计、容差设计几个方面,近年来,得到了越来越广泛的应用。该理论方法准确性和效率都大大提升,是目前世界上较为先进的设计方法,具有高质、高效、方便、快捷等特征。

五、结 语

随着现代科学技术的不断发展和应用,在机械设计领域当中只有掌握了现代科技的理论知识和运用手段,才能不断的促进机械设计领域的发展,同时在发展的过程中要重视对设能计工作人员创新意识的培养,使其在实际设计工作中利用创新思维和科技手段不断的优化设计方案,这样才能使机械设计朝着职能化和系统化的趋势发展,进而促进我国社会和经济的不断发展。

参考文献

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[2] 程会凯.试论创新思维在现代机械设计中的体现[J].山东工业技术,2017(9):236.

[3] 于占泉,党华.关于《机械设计基础》教学中创新思维的思考[J].中国校外教育,2010(2):114.