淺談現代機械設計方法

1、<p>　　淺談現代機械設計方法</p><p>　　摘要：與傳統(tǒng)機械設計只單純的注重實現產品預期功能不同，現代機械設計正朝著系統(tǒng)化、信息化、柔性化、智能化方向發(fā)展。本文在傳統(tǒng)機械的基礎上，對現在機械設計的特點、現代計算機輔助設計方法進行了詳細的介紹。 </p><p>　　關鍵詞：傳統(tǒng)機械設計；預期功能；智能化；計算機輔助 </p><p><b&

2、gt;　　0 引言 </b></p><p>　　隨著社會經濟的發(fā)展，中國的科學取得了長足的進步，現代機械也發(fā)生了飛躍性的發(fā)展。現代機械在繼承了傳統(tǒng)設計的原則、步驟、造型設計標注、類比設計等基礎上，將迅速發(fā)展的計算機技術、電子學技術、測試分析等多種技術融入到機械設計中，同時在機械系統(tǒng)中引入新材料、新工藝，實現了同一種技術功能所具有的載體功能和技術手段的多樣性?，F代社會對機械系統(tǒng)提出了更高的要求，為了使

3、產品能夠立足于市場，機械系統(tǒng)不僅需要能夠在實現預期功能的基礎上，還需要設計的機械系統(tǒng)滿足物美價廉、操作方便、安全性能高、污染小等特點。因此現代機械系統(tǒng)對機械設計這提出了更高的要求，只有通曉機電、液壓技術、計算機技術等才能夠設計出性價比高的優(yōu)良現代機械系統(tǒng)。 </p><p>　　1 現代機械設計的特點 </p><p>　　機械設計是實現某一種功能，同時綜合制造產品的經濟性、制造可能性等，

4、從而構思的一種具有創(chuàng)新性機械產品過程。與傳統(tǒng)機械設計相比，現代機械設計有著其自身獨有的特點，為了使得設計的產品具有更大的市場競爭力，現代機械在設計時不僅僅需要對系統(tǒng)的機械工作原理、運動形式、力量的傳遞方式、零部件結構尺寸、外部阻力、摩擦力、各零部件間的耦合方式等等進行考慮，還需要綜合融入多門新的科學知識，比如計算機學、機械電子、控制理論、仿生學、美術學等等，是一種融入多門科學知識的綜合性設計過程。隨著社會的發(fā)展以及科技的進步，現代機械的

5、種類越來越多，機械系統(tǒng)的結構復雜度也是逐年的增加。但是從系統(tǒng)功能角度上來說，機械系統(tǒng)可以分為動力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、動力傳輸系統(tǒng)等等，如果再進行細分，每個系統(tǒng)在原系統(tǒng)的基礎上仍可進行劃分。 </p><p>　　2 計算機輔助機械設計方法 </p><p>　　計算機輔助技術簡稱CAD技術，它屬于計算機技術，是電子信息技術的重要組成部分之一。作為當代機械設計過程中最具靈活的技術手段之

6、一，CAD技術這一新興的學科顛覆了傳統(tǒng)手工設計效率低下的方式，充分利用計算機所具有的運算快、記憶力強、邏輯判斷高、計算精度高、繪圖能力強等特殊功能，并結合設計人員的經驗、智慧以及創(chuàng)造力來計產品，極大的降低了產品的開發(fā)周期，提高了產品設計精度，減輕了設計人員的勞動強度，提高了產品的設計質量，使得設計人員的創(chuàng)造性以及個人能力得到延伸。 </p><p>　　CAD系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，硬件系統(tǒng)是支撐計算

7、機輔助系統(tǒng)的物質基礎，而軟件系統(tǒng)決定了CAD系統(tǒng)所具有的功能，它是系統(tǒng)的核心技術，軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)聯合在一起共同組成了計算機輔助系統(tǒng)。從軟件的功能上來劃分的話，系統(tǒng)軟件可以分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應用軟件三部分。其中，系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)、數據通信系統(tǒng)等，它是整個軟件的核心內層，能夠自動管理和控制計算機資源；支撐軟件亦成為開發(fā)軟件，它能夠幫助設計人員更高效率的開發(fā)其他應用軟件；應用軟件是在系統(tǒng)軟件和支撐軟件的基礎上，設計人員進行自

8、行編制用于解決實際問題的程序。 </p><p>　　利用計算機輔助技術進行機械設計的步驟主要包含以下幾部分，首先就是建立數學模型，在cad系統(tǒng)中常規(guī)的機械零部件都具有自己的數學模型，如果設計的模型在系統(tǒng)中不存在，則需要重新建立正確的數學模型；其次是設計程序流程圖，根據機械系統(tǒng)的工作原理對零部件的控制步驟進行設計；后根據程序流程圖的工作步驟，利用計算機語言進行程序的編制；最后在相關開發(fā)軟件系統(tǒng)下進行程序的調試，并

9、檢查程序是否能夠正確運行，如果不能，則需要發(fā)現錯誤并進行程序修改。 </p><p>　　3 系統(tǒng)化機械設計方法 </p><p>　　伴隨著科技的迅速發(fā)展，人們對產品的功能需求也是日益的增多，產品的設計復雜性也隨之增加?，F代產品具有壽命周期短，更新速度快等特點，利用傳統(tǒng)的機械設計手段來設計現代機械產品則顯得有點力不從心，傳統(tǒng)機械設計手段已跟不上現代產品發(fā)展的步伐。基于傳統(tǒng)機械設計的缺點，

10、現代機械在繼承前者的基礎上發(fā)展而來。現代機械設計突破傳統(tǒng)只注重實現產品預期功能的需求，并結合現代先進的計算機等其他綜合技術，使得現代機械設計向信息化、系統(tǒng)話、柔性化和智能化方向發(fā)展。由于現代機械產品設計融入了多種綜合性技術，當代的設計技術使得原有的機械產品機構發(fā)生重大變化，將機械產品性能、功能及其制造技術提高到了一個嶄新的水平，帶來了巨大的經濟效益和社會效益。機械產品的系統(tǒng)化設計和多種控制技術的運用是未來機械行業(yè)發(fā)展的趨勢。 </

11、p><p>　　目前，計算機輔助技術已經在產品的設計繪圖、加工制造、生產規(guī)劃等環(huán)節(jié)得到了廣泛而深入的研究，并且也取得了一定的成果。但是其在產品開發(fā)初期設計環(huán)節(jié)上運用的相對較少，遠遠不能夠滿足現代設計需求，而系統(tǒng)化設計能夠解決該問題。系統(tǒng)化設計能夠將任務實現由具體到抽象的層次劃分，并能夠擬出實現該方案的目標方法，由淺入深、由抽象到具體的將各層次緊密的聯系在一起，最終是產品設計規(guī)劃化、系統(tǒng)化，易于實現計算機輔助技術在整個

12、機械產品的設計。在系統(tǒng)化設計中，將產品的設計系統(tǒng)看作由多個設計要素組成，并且每個設計要素具有一定的獨立性，各個要素具有層次性，每個要素之間存在著一定的聯系，當所有的要素設計完成后，將他們有機的整合在一起即實現所需的機械系統(tǒng)。為了更加 </p><p>　　科學合理化的進行機械系統(tǒng)設計，在系統(tǒng)化設計過程中，常常將一個機械系統(tǒng)分解為許許多多比較簡單的系統(tǒng)，從而使得機械設計變得更加的簡單、方便。有時候，為了需要，可能將

13、劃分后的系統(tǒng)進行劃分為更加簡單的更小子系統(tǒng)，直至能夠進行適宜的設計和分析。 </p><p>　　但是在系統(tǒng)設計時需要注意以下問題： </p><p>　?。?） 系統(tǒng)分解數和層次數應適宜。如果分解的子系統(tǒng)數目太少，則子系統(tǒng)復雜度稍高，不便于產品的模型化，同時也給設計工作增加難度；如果分解數和層次數過多，則容易造成系統(tǒng)臃腫，給最終的系統(tǒng)整合帶來難度。 </p><p&g

14、t;　　（2）避免過分的復雜面。在系統(tǒng)設計時，盡量選擇要素間聯系數較少和作用較弱的地方。 </p><p>　　（3）使得系統(tǒng)中能量流、信息流、物料流的合理的流動。在機械系統(tǒng)中，一般包含能量流、信息流、物料流，并且該三部分間可實現相互轉換。他們在系統(tǒng)的輸入到系統(tǒng)的輸出工作過程中，按一定的方向和途徑不間斷的流動著。即使在劃分的各個子系統(tǒng)中，他們的流動途徑也是不變的。 </p><p>　?。?/p>

15、4）系統(tǒng)分解與功能分解的不同。在系統(tǒng)分解中，存在子系統(tǒng)分解和功能分解，這兩者間的分解是不相同的。雖然系統(tǒng)被分解為各個子系統(tǒng)，但是每個子系統(tǒng)仍是一個單獨的系統(tǒng)，子系統(tǒng)雖然相對簡單，但是可能具有多項功能，并且每個子系統(tǒng)間仍是具有緊密聯系的。功能分解不一樣，系統(tǒng)按照功能逐一分解，直至不能夠再次分解系統(tǒng)功能。 </p><p><b>　　4 結束語 </b></p><p>

16、;　　伴隨著網絡技術的發(fā)展以及異地的協(xié)同設計制造，使得產品的功能需求、設計、加工、裝配并行工程具有一定的可行性。但是產品設計方案的三維可視化是實現這一目標的前提條件，因此，近些年來，智能化軟件設計、三維圖形設計、虛擬技術等等越來越多的被應用到現代產品的設計中。目前，機械產品的設計正朝著智能化設計、計算機輔助實現以及能夠滿足異地系統(tǒng)設計的方向發(fā)展，并且隨著人們對產品功能性越來越高的要求，人工智能理論、系統(tǒng)工程理論、計算機軟硬件工程等多技術