进展现代机械设计办法与发展

【摘 要】随着科技的不断进步，电子计算机和互联网技术的不断发展，现代机械设计的领域得到了极大的拓宽，并走向了全球化、网络化、高层次化。随着人们对机械设计产品的要求不断提高，对于现代机械设计方法和理论的研究也越来越重要。本文简单介绍了现代机械设计设计的内涵和特点，阐述了国内外现代机械设计的方法和理论，最后分析探讨了现代机械设计的研究进展情况。
【关键词】现代机械设计；方法；理论；研究进展

1.现代机械设计基本概述

1.1现代机械设计的内涵

长期以来，机械设计一直被当作一门设计技术来进行研究的，但自从引入了系统科学，机械设计的技术已逐步发展成为一门设计科学，是机械设计走向了理性化、高层次化。并且随着科技的不断进步，现代机械设计在传统的设计方法上进行了继承、创新和发展，成为了一门多专业、多学科交叉的综合性很强的技术科学，即将微电子技术、机械技术、信息技术、控制技术等在系统工程的基础上进行有机综合，实现了整个机械系统的最优化。

1.2现代机械设计的特点

现代械种类繁多，其制造工艺也很复杂。按功能的角度分类，包括能动、传输、运转、操作以及最终的控制等方面，每一方面又可以分为更为细小复杂的小系统。现代机械设计同样种类繁多，结构也越来越复杂。现代机械设计按实现功能的角度进行考查，包括系统功能、传统功能、执行功能和操作功能等，这些功能都是用来协助机械的运行，每一种功能也都具有其自身的特点和作用。现代机械设计方法一般都是利用计算机或者其他现代化机械设备，引入先进的现代化设计理念与方法，并创造出具有现代化机械设计特点的产品。
现代机械设计具有以下特点：
（1）动态性。现代机械设设计不仅需要考虑产品的静态特性，而且需要考虑产品在各种实际工作状态下的动态特性，其中包括产品与外界的物质流、能量流和信息流的交换。
（2）创新性。现代机械设计以先进的设计理论和设计工具为基础，能够充分发挥设计者的创新思维能力，利用各种创造性的方法和手段，研发出具有创新性的产品。
（3）计算机化。计算机的诞生极大促进了生产力的发展，并且已经渗透到了机械设计的各个环节，许多现代机械设计方法都得依靠计算机，例如系统仿真、优化设计等。
（4）系统性。现代机械设计非常注重用系统的观点看问题，把产品看做是具有特定功能、相互联系的各个组成部分所构成的一个整体，并且考虑产品与外界的联系。
（5）前瞻性。现代机械设计在产品设计的初期，就需要考虑产品各个阶段和生命周期全过程的要求，将可能发生的故障的可能性降到最低。

2.国内外现代机械设计的方法理论

随着科学技术的不断发展，机械设计产品的质量也越来越高，许多国内外科研工作者对现代机械设计的方法理论进行了研究。下面分别阐述了国外与国内比较著名的现代机械设计方法理论。

2.1国外现代机械设计的方法理论

在国外现代机械设计方法中，比较著名的有三次设计方法理论、公理化设计方法理论和普适设计方法理论。
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1.1三次设计方法理论

三次设计方法理论产生于日本，主要包括参数设计、系统设计和容差设计三个过程。
（1）参数设计是对各个环节功能进行最优化组合，使产品产生故障的可能性减小到最低。（2）系统设计是整个机械设计过程的核心理念，是机械设计中的基础部分。（3）容差设计是一个确定参数波动范围的过程，是对整个机械设计进行检验，从而降低产品的制作成本。这三个过程总称为三次设计方法理论。在国际上，三次设计理论方法被认为是设计质量最高的机械设计方法。
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1.2普适设计方法理论

普适设计方法理论是由德国学者提出的，其方法理论的核心就是经验的积累和总结。现代机械设计种类繁多，就需要要有一个系统的方法理论进行归纳和总结。普适设计方法理论从策略、方法、规则到实施都具有土体的设计模型，是一系列系统的设计方法理论。
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1.3公理化设计方法理论

公理化设计方法理论诞生于美国，是一种基于决策的理论方法。公理化设计方法理论是在普适设计方法理论的基础上，利用系统理论，并结合其自身的科学决策建立起的一门机械设计理论方法。公理化设计方法理论是一种比较传统的设计方法，在没有经验和系统知识的时候可以利用。当机械

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设计理论较为复杂，利用普适方法理论不能有效地设计出好的产品时，可以利用公理化设计方法理论，可以达到优化的设计效果。

2.2国内现代机械设计的方法理论

随着机械设计理念的不断发展，我国许多科研工作者也对现代机械设计进行了不断地研究和探讨，并取得了一些研究成果，具有较好的实用性，有效的解决了现代机械设计中出现的一些问题。在国内现代机械设计研究成果中，比较著名的设计方法理论有系统化机械设计方法、计算机辅助设计方法和局部或全局性的设计方法，下面分别介绍这三种方法理论。

2.1系统化机械设计方法理论

系统化机械设计方法理论在传统的机械设计方法的基础上，改变了以往单纯的功能性要求。系统化机械设计方法理论的设计方法理念更加信息化、系统化和智能化，并且在不丢失数据的前提下，能够通过对用户信息还原一些丢失的数据信息，保护了用户系统的利益，从而保护了整个设计系统。

2.2计算机辅助设计方法理论

计算机辅助设计方法理论是计算机科学技术不断发展而诞生的一种现代机械设计方法，机械设计人员可以运用计算机来完成构思、画图和高速运算等方面的工作。与传统的机械设计方法相比，计算机辅助设计方法理论具有减少设计人员体劳动、提高设计质量、缩短设计周期等优点。

2.3局部或全局性的设计方法理论

国内现代机械设计方法理念与传统的机械设计方法相比，具有更加全面，更加系统，更加科学，实用性也更强。现代机械设计方法理论具体地贯彻了现代机械设计的理念，产品设计方法理论繁多，如何选择合适的方法理论来完成不同设计任务，是产品设计师面临的一项最重要的工作。现代机械设计方法理念可以通过全面了解整个机械设计过程，系统地进行督查和监测，从而提高工作效率。

3.现代机械设计的研究进展

随着科技的不断发展，现代机械设计方法理论不断地被大众所认知，满足市场化发展的需求。现代机械设计方法理论，吸收了各个相关的学科之长，并且综合运用了各个学科知识并且进行整体优化，形成了自身的设计理念。随着计算机技术、检测技术和控制技术等学科的快速发展，现代机械设计将更加的科学和实用，设计出的产品原理更加的科学、结构更加的新颖、实用性也更强。现代机械设计的发展可以概括为以下三个方面：在层次上向系统化、集成化的方向发展；在功能上向轻型化、小型化、多功能方向发展；在性能上向高性能、高精度、高效率和智能化的方向发展。
4.结语
伴随着我国机械制造产业在高速的发展，国内的现代机械设计理念也需要不断地向前发展。我国现代机械设计在吸取了国外的机械设计理念，形成了本有自身特色的设计方法理念，也更加的适应现代机械设计全球性、网络性的发展要求。机械设计的主要（下转第292页）（上接第73页）目标是高质量、高效率，因此21世纪的现代机械设计应朝着全球化、信息化、智能化、网络化、柔性化、绿色化方向发展。
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