摘要：所謂的機(jī)械設(shè)計(jì)，是指根據(jù)使用要求對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式，各個(gè)零件的材料和形狀尺寸，潤(rùn)滑方法等進(jìn)行構(gòu)思，分析和計(jì)算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述，以作為制造依據(jù)的工作過(guò)程。本文就現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)原則進(jìn)行闡述，并提出自己的觀點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞:現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械工程 特點(diǎn) 原則

　　Abstract: the so-called mechanical design, it is to point to use requirements of mechanical the working principle, structure, sports mode, force and energy transfer mode, each part of materials and shape and size, lubrication method of design, analysis and calculation, and transformed into concrete description, as manufacturing is the basis of the working process. This paper the characteristics of modern mechanical design and design principle is expounded, and proposed own view.

　　Key Words: modern mechanical design characteristics of mechanical engineering principles

　　中圖分類號(hào)： F407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

　　機(jī)械工程的工作對(duì)象是動(dòng)態(tài)的機(jī)械，機(jī)械是現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)行生產(chǎn)和服務(wù)的五大要素之一。機(jī)械是現(xiàn)代社會(huì)的一個(gè)基礎(chǔ)，任何現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)和工程領(lǐng)域都需要應(yīng)用機(jī)械。而機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的重要組成部分，是機(jī)械生產(chǎn)的第一步，是決定機(jī)械性能的最主要的因素。機(jī)械設(shè)計(jì)方面包括：力學(xué)、機(jī)械制圖、機(jī)械制圖的相關(guān)軟件、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、互動(dòng)性與技術(shù)測(cè)量、液氣壓傳動(dòng)與控制以及機(jī)電一體化控制設(shè)計(jì)。

　　一、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)涵

　　現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)是在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法上的繼承、創(chuàng)新和發(fā)展，是一門(mén)多專業(yè)和多學(xué)科交叉，其綜合性很強(qiáng)的基礎(chǔ)技術(shù)科學(xué)，即將機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)等在系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)上有機(jī)地加以綜合，實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的最佳化。若從系統(tǒng)的觀點(diǎn)分析，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)由時(shí)間維、邏輯維和方法維共同組成的三維系統(tǒng)：時(shí)間維。是反映按時(shí)間順序的設(shè)計(jì)過(guò)程，分為產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和加工設(shè)計(jì)四個(gè)階段;邏輯維。是解決問(wèn)題的邏輯步驟，在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中解決問(wèn)題的合理步驟是：分析一綜合一評(píng)價(jià)一決策;方法維。是指設(shè)計(jì)過(guò)程中的各種思維方法和工作方法。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)采用各種先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論、方法和工具。使機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)入高效、優(yōu)質(zhì)和創(chuàng)新的新時(shí)代。

　　二、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

　　各個(gè)領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，都是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論和方法發(fā)展的基礎(chǔ)，這里包含哲學(xué)、思維科學(xué)、心理學(xué)和智能科學(xué)的研究成果;現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理學(xué)與應(yīng)用化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的研究成果;機(jī)械電子學(xué)、控制理論與技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和自動(dòng)化領(lǐng)域的研究成果;特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用和現(xiàn)代信息科學(xué)的發(fā)展，造就了現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的理論方法體系，使現(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計(jì)建立在與傳統(tǒng)方法迥然不同、全新的層次之上。與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)相比，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)有以下一些具體的特點(diǎn)。

　　1、傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)中，靈感和經(jīng)驗(yàn)的成分占有很大的比重，思維帶有很大的被動(dòng)性。但是今天，技術(shù)的飛速發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈化，要求人們不斷地提出大膽的設(shè)想和新的開(kāi)發(fā)目標(biāo)，要求運(yùn)用現(xiàn)有的最新技術(shù)去創(chuàng)造出前所未有的產(chǎn)品。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程明顯地不能適應(yīng)這一要求。

　　2、傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)偏重于強(qiáng)度準(zhǔn)則，現(xiàn)代的優(yōu)限單元法、斷裂力學(xué)等領(lǐng)域的研究成果，進(jìn)一步強(qiáng)化了人們強(qiáng)度設(shè)計(jì)的能力。在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則拓寬到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的更多領(lǐng)域。

　　3、傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)著重于實(shí)現(xiàn)機(jī)械本身預(yù)定的功能，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)則要求把對(duì)象置于大系統(tǒng)中，進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將預(yù)定功能在人-機(jī)-環(huán)境之間進(jìn)行科學(xué)合理的分配。對(duì)人開(kāi)展了深入地生理學(xué)、心理學(xué)研究，要求在人與機(jī)之間做出最佳的界面設(shè)計(jì)。還要考慮機(jī)械從原材料提取、加工裝配、投入使用，直到報(bào)廢回收全生命周期各階段與環(huán)境的關(guān)系，保證自然資源與生態(tài)的平衡，實(shí)現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展。

　　4、傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)建立在手工操作的基礎(chǔ)上，人腦的思維進(jìn)度在很大程度上被這種緩慢的操作過(guò)程所約束，許多原始發(fā)生于人腦的三維構(gòu)思，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中必須用抽象的二維圖形加以表達(dá)，而代表現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的CAD技術(shù)則很好地解決了這些問(wèn)題，技術(shù)人員從計(jì)算機(jī)那里可以很快地獲得為進(jìn)一步思維所必需的理論計(jì)算結(jié)果和信息;大量的繪圖工作有計(jì)算機(jī)辦理;屏幕上的三維圖形可以直接與人腦中的構(gòu)思接軌。

　　5、傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程往往是根據(jù)任務(wù)和目標(biāo)，先做出第一個(gè)方案，甚至造出樣機(jī)，然后通過(guò)評(píng)定與考核，進(jìn)行修改，形成第二輪方案，如此反復(fù)，直到滿意為止。這一設(shè)計(jì)過(guò)程歷時(shí)長(zhǎng)，消耗大，所謂滿意往往帶有很多的主觀性。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)則可根據(jù)各種給定的條件，運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法，借助計(jì)算機(jī)求得最佳設(shè)計(jì)參數(shù)和方案，因此設(shè)計(jì)的耗費(fèi)低，周期短，而且科學(xué)地反映設(shè)計(jì)的最佳狀態(tài)。

　　三、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)原則

　　功能滿足原則：顧客要購(gòu)買(mǎi)的不是產(chǎn)品本身而是產(chǎn)品的功能，功能實(shí)際上是體現(xiàn)了顧客的某種需要。機(jī)械設(shè)計(jì)的目的是構(gòu)造能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)定功能的機(jī)械產(chǎn)品。如果產(chǎn)品不具備要求的功能，設(shè)計(jì)就會(huì)失去價(jià)值。滿足功能是各類產(chǎn)品設(shè)計(jì)的首要原則。

　　經(jīng)濟(jì)合理原則：傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)原材料消耗大，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，反復(fù)多，浪費(fèi)嚴(yán)重。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)要求產(chǎn)品具有較低的開(kāi)發(fā)成本、制造成本、使用成本和維護(hù)成本。

　　質(zhì)量保障原則：質(zhì)量是產(chǎn)品的生命，保證質(zhì)量是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要原則。產(chǎn)品質(zhì)量主要由性能和可靠性決定，故這類原則主要包括：性能指標(biāo)、可靠性、強(qiáng)度原則、剛度原則、穩(wěn)定性、抗磨損性、抗腐蝕性、抗蠕變性、動(dòng)態(tài)特性、平衡特性、熱特性等。

　　可持續(xù)原則：要求考慮產(chǎn)品投放市場(chǎng)后的表現(xiàn)行為，包括環(huán)境友好性、環(huán)境適應(yīng)性、人機(jī)友好性、可維護(hù)性、可安裝性、可拆卸性、可回收性等。

　　工藝優(yōu)良原則：現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)，工藝為本。工藝優(yōu)良原則要求設(shè)計(jì)能夠并且容易通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)，它包括：可制造性、可裝配性、可測(cè)試性等。

　　現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)是許多學(xué)科和領(lǐng)域的技術(shù)交融后的捷徑，這些技術(shù)在現(xiàn)實(shí)機(jī)械中實(shí)現(xiàn)了完美的結(jié)合，其前提是相關(guān)知識(shí)在設(shè)計(jì)者的頭腦中首先實(shí)現(xiàn)完美的結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)有序的知識(shí)體系。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)不可能是個(gè)人行為，在設(shè)計(jì)群體中，所有成員都應(yīng)掌握現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，這樣才能做到相互了解和配合，才能建立全局觀念，最終實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代機(jī)械的完美設(shè)計(jì)。

　　目前，機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)正朝著計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)、智能化設(shè)計(jì)和滿足異地協(xié)同設(shè)計(jì)制造需求的方向邁進(jìn) ，由于產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)的方案設(shè)計(jì)工具軟件。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)方法的發(fā)展趨勢(shì)是綜合運(yùn)用系統(tǒng)工程理論、人工智能理論、計(jì)算機(jī)軟硬件工程、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等各方面的領(lǐng)域知識(shí) ，以產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)為方向。現(xiàn)方法的研究起步較晚 ，目前還沒(méi)有成熟的、能夠達(dá)到上述目標(biāo)。

　　參考文獻(xiàn)

　　【1】丁繼斌，封士彩：機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其控制技術(shù)[M].，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007

　　【2】魏玉新：現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方法研究[J]，裝備制造，2009