现代机械设计方法的几点思考

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  摘要:现代设计技术在机械设计中的应用是一项综合的系统工程,具有长期性和复杂性。面对机械设计日趋复杂的现状,不断探索现代设计技术在机械设计中的应用策略,只有这样,才能不断提高现代设计技术的应用水平,进而促进机械设计又好又快地发展。
  关键词:现代机械;机械设计;方法
  引言
  与传统的机械设计相比,现代机械设计具有自身设计新理念和新思路。而现代机械设计离不开创新思维,创新思维是社会发展的源泉,是现代机械设计中重要的组成部分。机械设计人员只有树立创新思维的理念,并结合自身丰富的实践经验和扎实的理论知识,同时充分利用现代计算机技术的优势,发挥主观能动性,才能够设计出满足人们对于产品越来越高的要求,从而促进我国现代机械设计发展。
  1.现代机械设计的特点
  1.1 创新性
  现代机械设计以先进的设计理论和设计工具为依托,能充分发挥设计者的创造性思维能力,运用用各种创造性的方法和手段,开发出具有创新性的产品。现代机械在机械性能的稳定性以及测验等方面,能够利用计算机完成工作的模拟和再现。这种操作大大节省了时间,能够直观地观察到工作的结果并保证质量水平。此外,它能够节约预备和其他相关细节工作的时间,使得工作的合理性和速度都得到提升。
  1.2 开放性
  在传统的机械设计当中,最大的缺点便是不去看或很少去看自身以外的广阔天地,只关心自身的狭小区域,坐井观天,同时乐于接受传统的机械设计方法,乐于驾轻就熟,从而造成了信息堵塞,思维单一、呆滞,缺乏创造性。而开放性思维恰恰就解决了这一大问题,它将对于一个事物的研究作为一个开放的系统来思考,同时也注重研究事物与外部的一切联系,从而掌握该事物及其发展的规律。
  1.3 独创性
  要进行现代机械创新设计,首要前提便是要学会独立思考,勇于突破陈旧的思想、观念,敢于直抒己见,从而构筑一个开放、独特、鲜颖的思维形态,从一个全新的角度来分析问题。
  1.4 多向性
  在现代机械创新设计当中,为了解决一个问题,需充分发挥自己的想象力,从不同的角度去思考和探索,以获得尽可能多的解法和思路。现代机械产品的多样性与多向性的创造性思维是紧密联系的。
  2.现代机械设计方法
  2.1 现代机械设计的优化
  设计的优化就是通过不同的方式进行方式的优化,在机械设计的过程中对产品的结构以及性能进行优化设计,这样的优化是为了保证设计出的机械产品一方面具有外在的品质保证,另一方面是保证产品的内在的质量。优化设计一般分为两种方式。
  2.1.1数学规划实现的设计优化
  我们说的数学规划法,就是把数学规划的理論作为基础,是一种严格意义上的优化方法。这种算法对理论依据有很高的要求,同时对设计流程的规格也有着严格的标准。因为这种规划方法在计算的过程中要进行很多的迭代,并对数学模型要求高性态。所以这样的优化方式的适用范围很小,适用于目标明确,容易建立数学模型或者结构不复杂的机械设计中。
  2.1.2人工智能实现的设计优化
  现代机械设计是我国人民创造型劳动中的一种,机械设计的过程需要进行以下四个步骤,任务的明确,设计方案,设计技术以及设计施工,并且每个环节都要及时地对建立的模型进行仔细分析,对设计的模型进行修改与合理性评价。人工智能优化设计活动有下面两种,一直对设计数值的计算,内容主要是大量的绘图与计算分析;二是对设计方案进行设计以及推理,内容主要是方案的提出,方案的优化以及设计结构等方面。因为思考和推理是这种优化活动的基础,所以这就要求设计人员要有丰富的专业知识和设计经验。
  作为机械设计重要的内容,设计方案的设计以及推理设计的结果对产品的质量起着关键性的作用,在这种情况下使用人工智能技术能为设计中的非数值计算工作提供保障。
  2.2 可靠性设计
  可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内,完成规定功能的能力。可靠性设计是对系统和结构进行可靠性分析和预测,采用简化系统和结构、裕度设计和可维修设计等措施以提高系统和结构可靠度的设计。它不但直接反映产品各组成部件的质量,而且还影响到整个产品质量性能的优劣。可靠性分为固有可靠性、使用可靠性和环境适应性。可靠性的度量指标一般有可靠度、无故障率、失效率三种。
  2.3 并行设计
  传统的设计方法是按照设计、制造等过程串行进行,设计阶段很少考虑设计以后的问题,这种设计方法使得产品设计与以后的制造、使用、维修等环节相互脱节。并行设计是在产品开始设计的时候,就考虑到产品从设计到使用过程中整个寿命周期的所有元素,产品的设计过程和工艺设计、加工制造和销售等各个阶段并行地进行,实行集成开发,力争使所设计的产品具有较高的综合性能。
  2.4 虚拟设计
  虚拟设计是基于虚拟现实技术,通过对客观世界的信息建模形成逼真的并通过人与虚拟环境多感知通道实现视觉感知、听觉感知、触觉感知、运动感知、味觉感知和嗅觉感知等,通过沉浸感的自然交互,实时地向用户提供逼真的感知信息,使设计者可以不受时空和生理条件的限制,去感知和研究复杂事件在各种假想条件下的发生和发展过程。
  借助虚拟设计,可特产品从概念设计到投入使用的全过程(产品的生命周期)在虚拟环境中虚拟地实现,既达到对产品的物质形态和制造过程模拟和可视化,还能完成对产品的性能、行为功能以及在产品实现的各个阶段中的实施方案进行预测、评价和优化。
  虚拟设计基于并行工程,使产品在概念设计阶段就可以迅速地分析和比较多种设计方案,确定影响产品总体性能的关键参数,并通过可视化技术设计产品,预测产品在真实工况下的行为特征以及所具有的行为响应,从而获得员优工作性能。虚拟设计通过计算机技术建立产品的数字化仿真模型(虚拟样机),可以完成任意次物理样机无法进行的虚拟试验,故虚拟设计将具有更低的研发成本、更短的研发周期、更高的产品质量。
  3.结束语
  综上所述,现代机械设计它是一个创造性的工作工程,是多种技术学科相互渗透、相互结合的产物。机械设计只有不断的与当代先进的科学技术相结合才能促进自身的发展,因此来说,现代机械设计应该适应社会的发展,才能对社会做出贡献。
  参考文献:
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