关于我国机械机构设计中现代设计方法和发展方向的思考

【摘 要】机械设计在社会生产生活，尤其是工程设计中非常重要。笔者根据现代科学技术的进步和发展，对不断更新的机械机构设计手段和方法，作了简略的总结和分述；并结合当前的行业状况，对机械设计技术今后一段时间的发展趋势，作一些系统的论述。

科学技术的进步发展，使工业产品的功能要求变得复杂多元化，飞速的更新换代加快了产品使用周期的缩短，对工业类产品的设计，尤其是机械类产品方案的设计要求越来越高。基于市场和用户的需求，机械产品的设计除了基本功能，更要体现人性化、环保等现念。下面，我们来简单认识一下当前较为主流的几种设计思路。

1、设计方法智能化

计算机技术使得我们的设计工作得以高智能化操作：以设计方法学的理论，依托三维图形、智能化设计软件、虚拟现实、多媒体等计算机软硬件，来构思、设计并描述设计产品概况。

采用三维图形等软件和虚拟现实技术等进行的智能化设计，直观性好，开发初期，客户便可一定程度上直接参与设计；但基于系统性较为差，对设计部件结构、规格、位置需要有合理确定，所以对软件智能化要求较高，而且需要有丰富经验的设计人员操作。

2、模块化

以对产品的某种功能目标实现，而划分出单个结构模块；最后通过众多划分模块的组合，形成完善的设计方案，是此类设计方式的特点。

在一些特定的产品中，其组成部份功能明确而稳定，这对结构模块的划分较为有利；但设计工作中，有很多产品并无此种明确而稳定的功能对应关系，其具有的配合性和多样性较差，这就对开始阶段的划分选用造成了很大的困难，在实践操作中，需要设计人员有丰富的经验和广泛的学科知识来作为操作基础。

3、系统化

系统化设计方法需要将任务由抽象至具体(由设计的任务要求到实现该任务的方案或结构)来进行层次的划分，要预定出分层的任务，并由浅入深和由抽象到具体地有机联系各层，这样，使整个设计工作过程呈系统化，其规律和逻辑性易于设计过程中用计算机辅助实现。

4、基于产品特征知识

此类设计方法通过用计算机能够识别的语言描述产品的特征和针对其行业领域内专家或专业的知识及经验，而建立起相应的知识库及推理机，而后借助已存储的领域知识和建立的推理机实现产品的方案设计。

以上举例说明的各种设计方法，并不是各自独立的，他们之间在很大程度上都存在一定的联系。比如在运用结构模块化的方式进行设计工作时，对产品结构模块的划分就蕴含和体现出系统化设计方法思维。因此，取长补短，融合互补，才有可能简化整体设计的过程，并高效高质的降低设计过程的成本。

机械设计技术的发展趋势

1、 优良性能设计技术

优良性能设计的目的是提高所设计机械产品的综合性能，运用摩擦学、断裂力学等众多科研成果，在对其材料、结构和尺寸设计的前提下，从深度和广度上拓展技术的内涵和外延。此类设计技术包括可靠性设计、防疲劳断裂设计、摩擦学设计、防腐蚀设计、系统动态设计、状态监测补偿与控制技术等等。

优良性能设计的出发点，是通过运用多类学科成果来提高产品的优良性能，所研究的主要问题包括：产品以及系统故障所产生的原因、消除和预防等；对结构动态特性（如固有频率、动态响应、振型、运动稳定性等）进行分析、评价、设计，以达到产品结构系统能在运行过程中受到各类环境作用和瞬变载荷时，仍能保持其良好的动态性能和状态；同时，可从产品的防腐蚀结构、构体强度、设计方法，材料的选择及加工制造工艺等等，做出所设计产品的寿命概率和分析可靠性等预期；对设计产品在运行状态的参数进行充分的定量检测分析，从而对故障产生原因和部位等问题做出判断。

2、竞争优势创建设计技术

市场竞争中，生产设计者要用新观点、新功能、新原理的设计满足变化中的客户需求；诸如产品创新设计、降低成本设计、快速设计、仿真与虚拟设计、智能设计等，是竞争优势创建设计技术的常见内容，产品的不断更新是主要研究问题；

3、全寿命周期设计技术

产品设计的不仅是功能结构，还要考虑到规划、设计、制造、营销、运行、使用、维修保养等全寿命周期问题。有鉴于此，在设计阶段就要对产品生命历程的全部环节，加以综合优化。

该设计技术包括面向制造的新技术、产品数据管理技术、并行设计等。需要在开发初始，就综合考虑产品后续阶段，如工艺规划、装配、试验、营销、使用、维修保养、回收处置等环节；对产品寿命期各阶段中产生和需要的数据信息做管理，并将其在适当时间传递至正确位置或传递给相应的人，这是产品全寿命周期数据管理技术研究的根本内容。

4、绿色产品设计技术

面向环境设计、面向能源设计、人性化工程设计等，是绿色产品设计技术特点。它综合考虑所设计产品的生命周期内环境属性，并作为设计目标；要求达到产品生命周期内的环境影响小、能耗少、容易可靠回收并重新利用；从用户心理和生理特性出发，以科学化的方案及数据设计技术系统，来满足使用要求，以达到优化人机系统和改善环境。

在信息技术、微电子技术和网络技术飞速发展的今天，设计人员通过现代化设计技术不断与传统机械设计技术相互融合，使机械设计工作焕发出新的生机活力。机械设计的发展趋势正显示出数字化、网络化的发展轨迹。通过这些现代化的技术革新手段，不同专业的技术人才可以不再像以往工作中一样，受到区域的限制，能够及时、全面的实现专业信息的共享交流，继而快速开发出所需的产品，并提高产品设计的一次成功率。