論機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展

1、工程與技術(shù)21ChinaPackagingIndustry1機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展歷程從歷史的角度來看，工業(yè)化國家機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展歷程基本由以下幾個階段組成[1]：第一階段，大致以工業(yè)革命為開端，到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束。在這個漫長的時(shí)期，機(jī)械設(shè)計(jì)工作的開展主要集中在歐美工業(yè)化國家。在物理學(xué)、力學(xué)研究取得重大發(fā)展的背景下，機(jī)械設(shè)計(jì)師們依托經(jīng)典設(shè)計(jì)公式，對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行有機(jī)的設(shè)計(jì)組合。在充分的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，確立了基本的設(shè)計(jì)理念，建設(shè)了基本的設(shè)計(jì)體系，形

2、成了初步的理論研究成果。第二階段，主要在第二次世界大戰(zhàn)中和戰(zhàn)后，機(jī)械設(shè)計(jì)的主要中心在美國。這一時(shí)期，世界機(jī)械工業(yè)取得了蓬勃的發(fā)展，從數(shù)量到質(zhì)量，都比前一時(shí)期有了質(zhì)的飛躍。在這一階段中，模型試驗(yàn)技術(shù)的成熟成為了一個顯著地亮點(diǎn)。模型可以為隨后的機(jī)械實(shí)體制造提供可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)，極大地提高了機(jī)械設(shè)計(jì)的效率。也是在這一時(shí)期，日本機(jī)械設(shè)計(jì)異軍突起，但其設(shè)計(jì)的基本思路任然沒有擺脫歐美設(shè)計(jì)的范式，基本上仍然處在模仿階段。由于世界經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，經(jīng)典設(shè)計(jì)理論

3、和方法獲得了極大的完善，有力的促進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的大發(fā)展。與此同時(shí)，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的理論也在這一時(shí)期產(chǎn)生了萌芽。第三階段，主要是在20世紀(jì)60年代到80年代。隨著機(jī)械產(chǎn)品數(shù)量的急速擴(kuò)大，世界對機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，具有實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的設(shè)計(jì)技術(shù)被更快的投入到實(shí)用中。應(yīng)用液壓技術(shù)和電子技術(shù)極大地提高了機(jī)械產(chǎn)品的性能，同時(shí)也為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了新的手段。這一時(shí)期機(jī)械應(yīng)用理論已經(jīng)逐步完備，有時(shí)僅僅通過理論推導(dǎo)，也可以對機(jī)械性能進(jìn)行確認(rèn)。高速電子計(jì)算機(jī)的實(shí)

4、用，使得機(jī)械設(shè)計(jì)的理論和方法取得了突破性的進(jìn)展，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)對有限元、差和邊界元法進(jìn)行了精確分析，可以準(zhǔn)確計(jì)算復(fù)雜結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、振動、傳熱等數(shù)值；(2)首次提出了最優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求和方法；(3)將可靠性設(shè)計(jì)和概率設(shè)計(jì)作為一個獨(dú)立方面提出；(4)設(shè)計(jì)方法學(xué)作為一個獨(dú)立學(xué)科提出；(5)機(jī)械零件的斷裂力學(xué)開始作為研究重點(diǎn)。第四階段，20世紀(jì)80年代以后，人們對生產(chǎn)數(shù)量的追求開始逐漸被對生產(chǎn)質(zhì)量的追求所取代，機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)人員

5、更專注于設(shè)計(jì)低成本、高質(zhì)量、能搶占市場先機(jī)的產(chǎn)品，更加注重機(jī)械產(chǎn)品的輕量化和自動化發(fā)展趨勢。這一時(shí)期的機(jī)械產(chǎn)品日益復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求有良好地動、靜特性。同時(shí)，這一時(shí)期人們對環(huán)境保護(hù)更為重視，堅(jiān)決反對損害工人健康、污染環(huán)境的機(jī)械設(shè)計(jì)方案，這一切促使機(jī)械設(shè)計(jì)由靜態(tài)解析轉(zhuǎn)向動態(tài)解析，以方便設(shè)計(jì)出低振動、低噪音的產(chǎn)品，動態(tài)特性數(shù)學(xué)模型技術(shù)取得了重大進(jìn)展。第五階段，進(jìn)入21世紀(jì)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步帶來了機(jī)械設(shè)計(jì)的新的發(fā)展契機(jī)，計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的

6、結(jié)合，產(chǎn)生了大量極具實(shí)用價(jià)值的協(xié)同設(shè)計(jì)軟件和繪圖軟件，極大的豐富了機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)手段，同時(shí)產(chǎn)生了全新的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)范式。2傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法和局限性傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)基本上經(jīng)過了一個由直覺設(shè)計(jì)到經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)再到經(jīng)驗(yàn)和理論結(jié)合設(shè)計(jì)的過程。這是一種基于不斷地摸索和改進(jìn)，充分利用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，利用前人的研究成果和設(shè)計(jì)理論，形成相應(yīng)的設(shè)計(jì)公式、圖表、規(guī)范，利用近似技術(shù)和類比等方法并結(jié)合自己的思想所進(jìn)行的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)方法主要體現(xiàn)在細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化分析和

7、可靠性分析以及設(shè)計(jì)模型的制作等方面[2]。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)思路的基本流程大概包括以下幾個方面：首先確定方案，然后進(jìn)行分析，最后選擇可實(shí)際操作的技術(shù)將方案落實(shí)。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)是一種經(jīng)驗(yàn)的累積，同時(shí)又是現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念產(chǎn)生的基石。從設(shè)計(jì)學(xué)的角度來看，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)是一種經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)思路著眼于產(chǎn)品的技術(shù)層面和物質(zhì)屬性，看重?cái)?shù)據(jù)的計(jì)算和校核，可以利用比較直接的方式獲得具有實(shí)際可操作性的效果。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)因其簡便實(shí)用的特點(diǎn)大受歡迎，并成為了所有機(jī)械設(shè)計(jì)

8、工作的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)具有比較成熟的理論依據(jù)和可參考的操作方法，而且目標(biāo)明確、功能單一，易于取得成績，而且一旦設(shè)計(jì)成功，非常適合機(jī)器大工業(yè)的生產(chǎn)流程，具有很高的可靠性[3]。但同時(shí)，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的缺陷也同樣明顯。首先是這種設(shè)計(jì)方法不夠靈活，很難對瞬息萬變的市場變化做出及時(shí)反映，在節(jié)約成本、提高效率、綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)要求方面顯得力不從心。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)不能及時(shí)利用先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段，往往造成精度不高、效率低下的情況，跟不上社會發(fā)展的需要，也不能

9、滿足可持續(xù)發(fā)展的要求[4]。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的局限性主要表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)設(shè)計(jì)的規(guī)范性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝性比較差；(2)設(shè)計(jì)周期比較長、成本比較高；(3)設(shè)計(jì)完成后，一些較小的調(diào)整有可能會帶來整個設(shè)計(jì)較大的改動，造成整體設(shè)計(jì)的動態(tài)性較差。3現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)注重高科技的技術(shù)手段和對傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法的改良?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)根植于傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)，但它更是一系列新的設(shè)計(jì)觀念的產(chǎn)物，這些觀念產(chǎn)生了很多的新的方法和技術(shù)，而這些方法和技術(shù)

10、也在不斷的發(fā)展變化和組合中。數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)造了數(shù)字仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)，這為機(jī)械產(chǎn)品設(shè)論機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展秦保杰(山東輕工業(yè)學(xué)院，山東濟(jì)南250353)【摘要】機(jī)械設(shè)計(jì)起源于歐美國家，隨機(jī)械化大生產(chǎn)的發(fā)展而獲得了很大的發(fā)展。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)更專注于經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和物理形態(tài)下的數(shù)據(jù)分析，而隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的領(lǐng)域被大大拓寬，對機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念和技術(shù)均取得了突破性的進(jìn)展。【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì)傳統(tǒng)現(xiàn)代工程與技術(shù)22ChinaPackagi

11、ngIndustry計(jì)開辟了全新的視野。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來自于電子學(xué)和生物學(xué)的科研成果，它利用多媒體仿真技術(shù)形成一個具有一定目標(biāo)性的特殊的三維環(huán)境，并且通過傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對話和交流。在這種環(huán)境下，機(jī)械設(shè)計(jì)工作者可以得到更加真實(shí)的設(shè)計(jì)感受。利用數(shù)字化仿真技術(shù)，虛擬環(huán)境可以創(chuàng)造出足以取代物理模型的數(shù)字化設(shè)計(jì)模型，并且可以完成各種在物理真實(shí)環(huán)境下很難實(shí)現(xiàn)的試驗(yàn)和測試。仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)有效地縮短了設(shè)計(jì)周期，減少了成本，極大地提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效果。

12、現(xiàn)代設(shè)計(jì)已經(jīng)越來越像一個集團(tuán)化的產(chǎn)品。隨著設(shè)計(jì)內(nèi)容的復(fù)雜性越來越高，不同領(lǐng)域、不同技術(shù)層面的專業(yè)人員相互之間的協(xié)同也變得越來越重要。人員協(xié)調(diào)和信息的實(shí)時(shí)交互已經(jīng)成為機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要課題。由此，協(xié)同設(shè)計(jì)理念應(yīng)運(yùn)而生。協(xié)同設(shè)計(jì)是一個復(fù)雜的組合體，計(jì)算機(jī)技術(shù)、行為科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)通訊、人工智能等領(lǐng)域都有涉及。協(xié)同設(shè)計(jì)有效地協(xié)調(diào)了設(shè)計(jì)工作者不同的專業(yè)特長和主觀能動性，在較少的時(shí)間和空間內(nèi)分析并組合了各種設(shè)計(jì)信息，從而實(shí)現(xiàn)了極高的設(shè)計(jì)效率[5

13、]。全生命周期設(shè)計(jì)是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)所提出的全新的設(shè)計(jì)理念，這一理念從根本上顛覆了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路。全生命周期設(shè)計(jì)就是指機(jī)械設(shè)計(jì)要對產(chǎn)品的規(guī)劃、制造、使用、報(bào)廢、回收等各個歷史階段全面負(fù)責(zé)?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)工作人員不但要熟悉自己的技術(shù)領(lǐng)域，同時(shí)也要熟悉相關(guān)的其他方面的技術(shù)領(lǐng)域，要能清晰的了解全盤的設(shè)計(jì)意圖。生命周期設(shè)計(jì)是一個平行的設(shè)計(jì)流程，所有設(shè)計(jì)人員都要考慮到機(jī)械產(chǎn)品使用周期的各個環(huán)節(jié)和所有因素，要以最優(yōu)的方法解決產(chǎn)品的加工性、可靠性和維護(hù)

14、性等方面的問題。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還要思考產(chǎn)品包裝的美觀性、裝配的便利性和報(bào)廢后的可回收性。隨著機(jī)械和電子技術(shù)的發(fā)展，以人工智能為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)開始出現(xiàn)。這一系統(tǒng)具有自我學(xué)習(xí)能力，可以對已有的知識進(jìn)行提煉和總結(jié)，然后形成新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)概念。如何充分利用人工智能系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出更為符合時(shí)代需要的機(jī)械產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的競爭力，是對每一個現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)工作者的新的挑戰(zhàn)[6]。由于互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)相比已經(jīng)產(chǎn)生了極大

15、地變化，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上逐步歸納演繹、綜合發(fā)展，延伸了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)活動，開創(chuàng)了全新的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，極大地綜合集成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，使得產(chǎn)品質(zhì)量和綜合性能得到了空前的提升。參考文獻(xiàn)[1]張強(qiáng).基于網(wǎng)絡(luò)機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)仿真及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究[D].北京:北京科技大學(xué)2005.[2]楊剛.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的綜合應(yīng)用[J].機(jī)械研究與應(yīng)用200417(6):79.[3]王鳳岐.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用[M].天津：天津大學(xué)出版社2008.

16、[4]陳鳳熹.機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)與分析技術(shù)研究[D].遼寧:東北大學(xué)2003.[5]曹保金.基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法研究[D].西安:西華大學(xué)2010.[6]姜亮.基于語義網(wǎng)技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和技術(shù)研究[D].大連:大連理工大學(xué)2009.2.4加強(qiáng)字體設(shè)計(jì)與其他專業(yè)課相結(jié)合，加強(qiáng)課程的應(yīng)用性注重字體設(shè)計(jì)課程的應(yīng)用性是字體設(shè)計(jì)的必備的要素之一。新的課程改革應(yīng)該側(cè)重于字體設(shè)計(jì)的應(yīng)用上，在教學(xué)中可以結(jié)合某品牌、商品進(jìn)行針對性的設(shè)計(jì)練習(xí)，

17、使學(xué)生有機(jī)會來感受總結(jié)字體設(shè)計(jì)的應(yīng)用性，做到學(xué)與練的統(tǒng)一，對視覺的傳達(dá)有一個體驗(yàn)的過程。所有商品的名稱、商標(biāo)都需要字體設(shè)計(jì)，報(bào)刊雜志書籍更是離不開字體的設(shè)計(jì)。因此，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。多參加社會比賽，通過多次參加比賽，了解現(xiàn)在設(shè)計(jì)的要求，與時(shí)俱進(jìn)。例如，組織學(xué)生參加第十三屆白金創(chuàng)意大賽，主題類作品“敦品設(shè)計(jì)”。讓字體設(shè)計(jì)與標(biāo)志設(shè)計(jì)這樣的專業(yè)性強(qiáng)的課程相結(jié)合，使學(xué)生了解社會設(shè)計(jì)發(fā)展之大趨勢。同時(shí)，設(shè)計(jì)要求也反映出現(xiàn)代社會客戶的欣賞水平和要求

18、。對學(xué)生的設(shè)計(jì)與思考起到了啟發(fā)作用，極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。還可以通過豬八戒網(wǎng)站的設(shè)計(jì)征稿，鍛煉學(xué)生的思維。中標(biāo)后既能得到經(jīng)濟(jì)利益，又能增加實(shí)踐能力。為畢業(yè)后的就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，學(xué)以致用。結(jié)語廣告大師韋伯揚(yáng)在他的名著《產(chǎn)生創(chuàng)意的方法》的“作者書后雜感”中說，“文字是創(chuàng)意的符號，我們能夠以收集文字來收集靈感”?，F(xiàn)代的字體設(shè)計(jì)應(yīng)該大膽創(chuàng)新，正確認(rèn)識字體設(shè)計(jì)的使命，在字體設(shè)計(jì)中融入感情，用設(shè)計(jì)的眼光看待文字，講求字體設(shè)計(jì)的創(chuàng)意開發(fā)，與時(shí)俱進(jìn)

19、，提高字體的設(shè)計(jì)水平和應(yīng)用水平。參考文獻(xiàn)[1]沈卓婭，王汀著，字體與版式設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)，上海：東方出版中心2008年1月.[2]余秉楠，字體設(shè)計(jì)，湖北美術(shù)出版設(shè)，2001年.[3]李棟，試談字體設(shè)計(jì)的教學(xué)與改革與創(chuàng)新，美術(shù)界，2012年第01期.[4]王琳，字體設(shè)計(jì)課程現(xiàn)狀與教學(xué)改革探究，科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011年第28期.《《《《《《上接第60頁更正啟事2012年10月下半月刊學(xué)術(shù)版第32頁《淺析中國“和”文化在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展中的體現(xiàn)》一文