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摘要:伴随着社会的发展,在具体的社会学领域,设计方法已经成为了一个最新的技术领域,具有广泛的应用性和光明的应用前景,为了实现机械设计的进步,机械设计一定要密切的结合现代最先进的科学技术。基于此,本文对现代机械设计的有效措施进行了探讨。
关键词:现代机械设计 有效措施
按照具体的使用要求,分析、计算、构思机械的结构、原理、运动、能量和力的传递、零件的形状、大小、润滑等不同的方面,并最终予以制作的全过程,这就是机械设计。伴随着“现代设计方法是对应于传统设计方法”的提出,现代机械设计以一个较大的范畴和概念出现,在这个范畴和概念的下方,有现代磨具和现代设计等不同的方面。
1 机械设计的传统方法
在传统设计机械工程的过程中,通常的做法是按照目标和任务,制定一个方案,甚或制造出具体的样机,而后予以考核评定,在考核评定的基础之上,进行修改,形成第二方案;这一过程的循环反复一直等到满意。可以说,这样的设计方法,耗时太长、成本太高,而且评价方法过于主观。如下6点是机械设计传统的六个过程:
①需求调查,这个调查是建立在市场的基础之上的。
②总结归纳设计相关的问题。
③综合分析相关的工程设计中的问题。
④分析问题,优化方案。
⑤评修方案改。
⑥图样绘制,文件撰写。
如下人员和工作是上面描述的设计过程中必然涉及的方面:设计的可靠性、设计的科学性、设计的理论、设计的模型试验、设计工程的价值、未来在市场层面的预测、思维方法的科学化、设计中引进类比、分析和测试,对设计进行信息化的管理等等。因为受制于设计观念、技术方法和设备条件的限制,传统的机械设计中,验算是非常粗略的,设计的完成还借助于大量的静止化和简化假设,这样设计的精确性就难以达到;在设计的过程中,较多地依赖了经验和灵感,设计思维也是被动的,这也就是说设计的高效、准确和合理是不能够达到的。
2 现代设计机械的方法
2.1 现代设计技术的主要特征
①智能。“分析—分解—综合”这一个过程,对于复杂的大型机械设计来说,是一个必须一一要做的具体的过程,这个过程中,有很多的职能和创造思维活动需要做。
②经济。中国市场化的程度越来越高,激烈的市场竞争,用户的期冀,这些都对产品在经济适用角度提出了更高的要求。
③并行。后续问题,需要得到提前地考虑,尽可能的将库存、废品
压缩做到最小,力争实现DFA、DFM,对于经济性来说,这些也是保证。
④集成。即树立人—机一体化、机—电一体化、硬件—软件一体化观念,综合多方面测试分析数据指导、评价设计,融合了诸多的科学技术和科学成果,尤其是CAD技术的使用。
⑤精确。伴随着越来越复杂的机械工程,伴随着综合性越来越强的机械工程,精确成了必然的要求,精确的实现、精确度的提高,在现代的科学技术背景之下,也有更好的提升。
⑥动态。动态的体现不仅在于设计对象,也设计到了合作协调设
计组织这个层面上,比如连接各个设计系统、集成不同的设计数据等等。
2.2 现代机械设计的具体分类
对于机械设计,进行具体的分类,应该符合一定的分类原理。划分如果出发于应用成熟度,现代设计就可以被分作两种具体的类型:
①处于应用普及过程中的比较成熟的现代机械设计方法:CAD(中文名字为:计算机辅助设计)、光机电一体化或者说是机电一体化的设计方法、最优化的机械设计方法、有限元的机械设计方法等等。
②内容处于正发展过程中,仍然属于比较新颖的类型的机械设计,具体包括了:智能、生命周期、创新、并行、稳健、虚拟等不同的类型,具体内容可以参看图1。
图1对现代设计方法,进行的一级分类
另外,在具体的工程领域,可以将现代具体的设计方法划分为材料设计、模具设计、机械设计等等不同的类型。
按照涵盖的具体范围的不同,还可以将现代设计划分为广义和狭义两种。广义的设计针对的是实体化对象的整个过程,狭义设计针对的是图样完成的设计,计算机绘图也是涵括在狭义设计之中的。
2.3 现代机械设计遵循的基本规律
改进原有设计或者开始设计的时候,设计人员需要遵循一些已经被确定的基本规律,这些理性的、确定的规律有助于设计工作更加的科学、规范。在现代机械设计中,基本规律包括了如下四个基本的步骤:
①逻辑关系的确定。
②物理关系的确定。
③结构关系的确定。
④总体层面设计的最终确定。
具体讲,这四个步骤,每一个又具体包含了七个对应的过程:
①特性化机械基础。
②需要计算的数据要进一步的确定。
③收集起来的数据要能够科学的使用。
④数据处理需要遵循的基本原则也要得到遵守。
⑤使用到的数学方法也要明确化。
⑥优化。
⑦具体化最终的计算结果。
2.4 设计优化
选定一个或者几个设计目标,确定设计变量与目标之间具有什么样的函数关系,列出函数式,找到与设计对应的约束条件,求取对应数学模型的最优解。举一个简单的例子,一容器为圆柱形,如果这个容器的表面积是确定的,那么怎么样制作这个容器,才能最节省原料呢?可以将数学函数列为:f(x)=πx12+2πx1x2,V=πx12x2=C,x1,x2>0。
在这个函数式子中,C表示的是容积常数,x1,x2表示容器本身的半径以及容器的高度。经过计算,可以发现,在x1=2x2的情况下,能够实现用料最省的目的,对应到具体的设计方案,V=C这一目标的满足,有无数对应的设计方案。
3 结论
总而言之,研究现代机械设计必须要密切联系结合电子计算机、数学、力学、工程实践理论等不同的方面,这样发展前景才会更加的具有前瞻性,只有保持较高的创新意识,掌握现代工作的运用技术,明确理解现代的高水平科学技术,工业企业才能够在竞争和发展的过程中,获取一个非常优良的技术环境。
参考文献:
[1]中国机械工程学会中国机械设计大典编委会.中国机械设计大典:第1卷:现代机械设计方法[M].南昌:江西科学技术出版社,2002.
[2]卢险峰.现代设计方法的定义及一级分类[J].南昌大学学报,工科版,2009,31(1).
[3]商昌桥.现代机械设计的特点及设计手段的未来发展之我见[J].哈尔滨职业技术学院学报,2007,5,115.
关键词:现代机械设计 有效措施
按照具体的使用要求,分析、计算、构思机械的结构、原理、运动、能量和力的传递、零件的形状、大小、润滑等不同的方面,并最终予以制作的全过程,这就是机械设计。伴随着“现代设计方法是对应于传统设计方法”的提出,现代机械设计以一个较大的范畴和概念出现,在这个范畴和概念的下方,有现代磨具和现代设计等不同的方面。
1 机械设计的传统方法
在传统设计机械工程的过程中,通常的做法是按照目标和任务,制定一个方案,甚或制造出具体的样机,而后予以考核评定,在考核评定的基础之上,进行修改,形成第二方案;这一过程的循环反复一直等到满意。可以说,这样的设计方法,耗时太长、成本太高,而且评价方法过于主观。如下6点是机械设计传统的六个过程:
①需求调查,这个调查是建立在市场的基础之上的。
②总结归纳设计相关的问题。
③综合分析相关的工程设计中的问题。
④分析问题,优化方案。
⑤评修方案改。
⑥图样绘制,文件撰写。
如下人员和工作是上面描述的设计过程中必然涉及的方面:设计的可靠性、设计的科学性、设计的理论、设计的模型试验、设计工程的价值、未来在市场层面的预测、思维方法的科学化、设计中引进类比、分析和测试,对设计进行信息化的管理等等。因为受制于设计观念、技术方法和设备条件的限制,传统的机械设计中,验算是非常粗略的,设计的完成还借助于大量的静止化和简化假设,这样设计的精确性就难以达到;在设计的过程中,较多地依赖了经验和灵感,设计思维也是被动的,这也就是说设计的高效、准确和合理是不能够达到的。
2 现代设计机械的方法
2.1 现代设计技术的主要特征
①智能。“分析—分解—综合”这一个过程,对于复杂的大型机械设计来说,是一个必须一一要做的具体的过程,这个过程中,有很多的职能和创造思维活动需要做。
②经济。中国市场化的程度越来越高,激烈的市场竞争,用户的期冀,这些都对产品在经济适用角度提出了更高的要求。
③并行。后续问题,需要得到提前地考虑,尽可能的将库存、废品
压缩做到最小,力争实现DFA、DFM,对于经济性来说,这些也是保证。
④集成。即树立人—机一体化、机—电一体化、硬件—软件一体化观念,综合多方面测试分析数据指导、评价设计,融合了诸多的科学技术和科学成果,尤其是CAD技术的使用。
⑤精确。伴随着越来越复杂的机械工程,伴随着综合性越来越强的机械工程,精确成了必然的要求,精确的实现、精确度的提高,在现代的科学技术背景之下,也有更好的提升。
⑥动态。动态的体现不仅在于设计对象,也设计到了合作协调设
计组织这个层面上,比如连接各个设计系统、集成不同的设计数据等等。
2.2 现代机械设计的具体分类
对于机械设计,进行具体的分类,应该符合一定的分类原理。划分如果出发于应用成熟度,现代设计就可以被分作两种具体的类型:
①处于应用普及过程中的比较成熟的现代机械设计方法:CAD(中文名字为:计算机辅助设计)、光机电一体化或者说是机电一体化的设计方法、最优化的机械设计方法、有限元的机械设计方法等等。
②内容处于正发展过程中,仍然属于比较新颖的类型的机械设计,具体包括了:智能、生命周期、创新、并行、稳健、虚拟等不同的类型,具体内容可以参看图1。
图1对现代设计方法,进行的一级分类
另外,在具体的工程领域,可以将现代具体的设计方法划分为材料设计、模具设计、机械设计等等不同的类型。
按照涵盖的具体范围的不同,还可以将现代设计划分为广义和狭义两种。广义的设计针对的是实体化对象的整个过程,狭义设计针对的是图样完成的设计,计算机绘图也是涵括在狭义设计之中的。
2.3 现代机械设计遵循的基本规律
改进原有设计或者开始设计的时候,设计人员需要遵循一些已经被确定的基本规律,这些理性的、确定的规律有助于设计工作更加的科学、规范。在现代机械设计中,基本规律包括了如下四个基本的步骤:
①逻辑关系的确定。
②物理关系的确定。
③结构关系的确定。
④总体层面设计的最终确定。
具体讲,这四个步骤,每一个又具体包含了七个对应的过程:
①特性化机械基础。
②需要计算的数据要进一步的确定。
③收集起来的数据要能够科学的使用。
④数据处理需要遵循的基本原则也要得到遵守。
⑤使用到的数学方法也要明确化。
⑥优化。
⑦具体化最终的计算结果。
2.4 设计优化
选定一个或者几个设计目标,确定设计变量与目标之间具有什么样的函数关系,列出函数式,找到与设计对应的约束条件,求取对应数学模型的最优解。举一个简单的例子,一容器为圆柱形,如果这个容器的表面积是确定的,那么怎么样制作这个容器,才能最节省原料呢?可以将数学函数列为:f(x)=πx12+2πx1x2,V=πx12x2=C,x1,x2>0。
在这个函数式子中,C表示的是容积常数,x1,x2表示容器本身的半径以及容器的高度。经过计算,可以发现,在x1=2x2的情况下,能够实现用料最省的目的,对应到具体的设计方案,V=C这一目标的满足,有无数对应的设计方案。
3 结论
总而言之,研究现代机械设计必须要密切联系结合电子计算机、数学、力学、工程实践理论等不同的方面,这样发展前景才会更加的具有前瞻性,只有保持较高的创新意识,掌握现代工作的运用技术,明确理解现代的高水平科学技术,工业企业才能够在竞争和发展的过程中,获取一个非常优良的技术环境。
参考文献:
[1]中国机械工程学会中国机械设计大典编委会.中国机械设计大典:第1卷:现代机械设计方法[M].南昌:江西科学技术出版社,2002.
[2]卢险峰.现代设计方法的定义及一级分类[J].南昌大学学报,工科版,2009,31(1).
[3]商昌桥.现代机械设计的特点及设计手段的未来发展之我见[J].哈尔滨职业技术学院学报,2007,5,115.