当前机械设计技术的发展与展望

摘 要 在制造业中，设计是制造的第一步，是开发新产品成败的关键步骤，我国现在已经到了必须增强自主创新推动经济发展的阶段，提高自主创新能力是国家的发展战略。机械设计技术就是要我们通过学习传统的理论，总结出创新的发展技术，从而增强我国的自主创新能力。本文将通过对机械设计技术的概述，结合机械设计的发展现状，探讨出机械设计发展的趋势。

关键词 机械设计 发展 趋势 技术

前言

随着经济的不断发展，我国目前面临着实现由制造大国向制造强国和创新型国家转变的中机械设计工作在其中担负着重要的任务。正如我们所知，设计时制造的第一步，是开发新产品成败的关键，因此为了加强我国装备制造业的创新能力，机械设计技术的发展就显得尤为重要。

一、机械设计技术概述

机械设计是机械产品生产的第一个步骤，设计师根据社会需要，经过调查研究，深入分析，进行设计，为制造提供所需要的图样、技术文件、计算机软件等。

机械产品设计按其不同要求可以分为开发性设计，适应性设计，变型设计三种类型。无论哪种设计都需要经过一下几个步骤才能完成。

1、明确任务通过广泛的市场调查和对各方面情况的深入分析，根据近期的市场需要和长远发展的前景预测，确定新产品的规格、性能、主要参数、成本等，建立明确的数据，作为设计的依据。

2、方案设计确定产品的工作原理和主体部分的结构方案，画出机器的工作原理图或运动简图。尽可能地提出多个可行的初步方案，经过分析，比较，筛选，进行必要的计算，选择出最优的设计方案。

3、技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计，画出全部设计图样，提供必要的技术文件。

4、施工设计完成制造、装配、试验等产品生产所需的全部工艺文件和所需装备的资料。

以上几个步骤在工作中按需要灵活安排进行，经常出现交叉、反复等。机械设计过程是一个非常缜密的过程，设计不当，会在后续的工作中造成重大损失。

二、当前机械设计技术的发展

当前机械设计技术的发展，是相对于传统的设计方法而言的。可以概括为以下几个方面

1、以动态的取代静态的——如以及其结构动力学计算取代静力学计算；以实时在线测试数据作为评价依据等。

2、以定量的取代定性的——如以有限元计算箱体的尺寸和刚度取代经验类比法等。

3、以变量取代常量——如可靠性设计中用随机变量取代传统设计中当做常量的粗略处理方法。

4、以优化设计取代可行性设计——用相关的设计变量恰当地尽力设计目标的数学模型，从众多的可行解中寻求其最优解。

5、以并行设计取代串行设计——=并行设计是一种面向整个“产品生命周期”的一体化设计过程，在设计阶段就从总体上并行地进行综合考虑其整个生命周期中功能结构、工艺规划、可制造性、可装配性、可测试性、可维修性以及可靠性等各个方面的要求与相互联系，避免串行设计中可能发生的干涉与返工，从而迅速地开发出质优、价廉、低能耗的产品。

6、以观微取代宏观——如以断裂学理论处理零件材料本身围观裂纹扩展引起的低应力脆断现象，建立以损伤容限为设计判据的设计方法。

7、以系统工程法取代分部处理法——将产品的整个设计工作作为一个单级或多级的系统，用系统工程的观点分析划分其设计阶段及组成单元，通过仿真及自动控制等手段，综合最优地处理它们的内在关系及系统与外界环境的关系。

8、以自动化设计取代人工设计——按照集成化与智能化的要求，充分利用先进的硬件及软件，如计算机、自动绘图机、图形库、专家系统等，极力提高人机结合的设计系统的自动化水平，大大提高产品的设计质量、设计效率和经济效益，并利于设计人员集中精力创新开发更多的高科技产品。

三、机械设计技术的发展趋势

由于机械设计工作本质上一种创造性的活动，是对知识与信息等进行创造性的运作与处理的过程，因此它也是处于不断的发展当中，以上所述的八种发展动态，不仅是当前机械设计的发展方向，也是长时间内机械设计的发展方向，同时，我要重点介绍一种发展方向，那就是“绿色发展”。

人类在发展的同时对生存环境的破坏迫使人们意识到，人类的发展要走可持续发展的道路。机械产品都有相应的寿命，报废的机械产品如不加回收就会造成环境的污染和资源的浪费。

传统产品的生命周期是指产品从设计、生产、使用到报废的过程；绿色设计将产品的生命周期延伸到了产品使用后的回收利用，使产品遭淘汰后可以以较为经济的方式实现价值转换，废物得以重新利用，并减少废弃物对环境的污染。

绿色设计是在产品的整个生命周期内，着重考虑产品的拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等环境属性，并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本功能和使用寿命。与传统设计不同的是，绿色设计是从源头减少污染的设计。

机械设计技术的绿色发展方向，应从材料的选择、零件的生产、产品的装配、包装、运输、使用和维护等各个阶段入手，每个阶段都要选择对环境污染小的方案。值得注意的是，除了考虑材料的性能外，材料本身也应是低能耗、少污染的，材料在加工中无污染或污染最小的，且材料应该容易回收、可重复利用等。

在产品的报废阶段，提高产品的回收利用率是绿色设计的首要要求。产品报废后并不意味着所有的零部件都要成为废品，其中一部分稍加修整后即可重复使用，有一些零件材料回收后可生产同种零件，有些则可以降级为生产别的产品中，这些都可以最大限度的提高产品的额回收利用率。

四、总结

总之，机械设计的发展是不仅是关乎机械制造业的发展，而且在很大程度上关系着我国经济社会的发展。所以我们一定要做好机械设计技术的研究和发展工作。

参考文献：

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（作者单位：长江大学文理学院理工学部）