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傳統機械設計方法范文1
關鍵詞：機械設計方法 發展 趨勢
中圖分類號：TH126-4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）03-0241-01
1 前言
我們所說的機械設計指的是根據要求對機械工作原理、組成結構、運動方式及能量傳遞方式等進行分析和計算，并對其進行具體的描述，使它成為工作過程中的重要依據。機械設計的目的就是在各種要求之下將設計圖紙做到最好，也就是做出優化的設計。當今社會，科技在不斷地進步，尤其是計算機及系統科學的迅猛發展，機械設計的水平與能力也在不斷提高，在進行機械設計時要將多種設計技術與理論緊密的聯合在一起，使設計方法得到進一步的優化，使設計的手段更具智能化、精確化。
2 現代計算機機械設計方法的發展過程
現如今，各種技術都在快速發展，現代計算機機械設計在適應科技發展的要求的同時，更應該注重設計的質量，加快設計的速度，并對現代化的設計方法進行深入的研究與探討?，F代設計方法顧名思義是將現代化的設計方法應用到機械設計當中，其常用的設計方法有：技術預測法、系統設計法、可靠性設計法以及優化設計法等。各種機械設計方法由來已久，但機械設計傳統的設計方法和理論的形成才僅僅有100年的歷史，當然，傳統設計方法肯定會有很多的局限性，會逐漸的退出機械設計的舞臺。由于經濟的飛速發展，使得計算機得到廣泛的應用，這種巨大的改變就使得現代機械的設計方法也發生了很大變化，機械設計由傳統的經驗設計發展到全面利用的優化設計，促進了機械設計的全面發展。計算機技術的進步也為機械設計提供了便利條件，輔助軟件例如CAD等都極大的便利了設計人員的工作。
3 現代機械設計的特點
現代機械設計分為很多的種類，其結構也越來越復雜，但從實現的功能上來看，它主要包括了動力系統、傳動系統、操縱系統及控制系統等，而且每個系統又可以分解為若干的子系統。現代的機械設計不但要求設計師對其原理、結構、運行方式全面了解，而且還需要融合多種學科進行深入的交叉研究，使設計出的產品更具有競爭力。
傳統的機械設計方法過程繁雜，且有很大的局限性，設計師水平有限，經驗缺乏，很多機械中所要求的參數和指標都達不到要求，進而導致設計的成功率偏低，產品沒有競爭力。但現代機械設計是在傳統設計的基礎上繼承和發展的，將現代很多的科學技術都融入到了機械設計里，使得現代機械設計技術水平更高，同時也向著理性設計的方向發展。使現代機械設計成為了一門綜合性強、多種學科交叉進行的基礎性科學，將控制技術與科學技術有機結合到一起，實現機械系統的最優化。
4 現代機械設計所面臨的形勢
計算機機械設計在近年來發展迅猛，其便捷、直觀等有點使得在設計工作中得到普及。同時，現代化的機械設計面臨著非常嚴峻的挑戰，設計的領域由單一化發展成為多元化，并且多種學科滲透其中，設計對象也發生了變化，由單機設計變成了系統設計，設計人員也從個人發展到了群體，這樣一來，設計出的產品會更新穎，設計步驟會更有序，產品更新換代會更迅速。
5 現代機械設計方法的分類
現代機械設計的方法可從多方面對其進行分類：第一類是從工程領域的角度，我們可以將現代機械設計方法分為現代模具設計方法、現代材料設計方法等等；第二類是按其應用成熟度進行分類，它大體上分為兩種，一種是應用正普及類，另一種是內容正發展類，前一種又可以劃分為優化設計和計算機輔助設計，而后一種還可以分為創新設計、虛擬設計、智能設計等；第三類是從涵蓋范圍的角度，我們將現代機械設計分為廣義設計類及狹義設計類；第四類便是中義設計類，顧名思義其設計內容是介于廣義設計與狹義設計之間。目前，在現代機械設計中應用最為廣泛的設計方法是最優化方法、動態設計和數值仿真。
6 機械設計的現代設計方法
在機械設計中，其設計方法有很多種，但大體上可以分為兩種，一種是專業的現代設計方法，另一種是通用的現代設計方法。下面我們對其進行單獨說明：
6.1 專業的現代設計方法
現代科技在不斷進步，科技也在飛速發展，為了滿足機械產品性能的需要，計算機專業人員和機械設計專業人員應相互合作，共同開發其設計軟件，使設計的軟件能更為準確的反應機械產品在運行中的各種情況，并對其進行定量分析，了解各個零件及機械的動態性能，形成相對穩定的設計程序，這便是專業的設計方法。
6.2 通用的現代設計方法
由于計算機的應用和普及，為了滿足機械的各種性能，我們不僅要掌握專業的現代設計方法，在機械設計上也應該廣泛采用計算機技術對系統進行分析和輔助設計，這種方法就叫做通用的現代設計方法，其中包括最優化、可靠性、仿真等。
7 現代機械設計的發展趨勢
7.1 智能化
計算機技術的飛速發展促進了智能CAD的產生，將CAD技術與人工智能結合在一起，提高了系統的創造力。具有一定智能的系統通常用來進行方案的綜合和對設計進行評價。這些年還出現了適合機械設計的模糊設計和模糊評判方法。由于現代化設計有著智能化和集成化等特點，就使得CAD技術必須與人工智能相結合，才能充分發揮智能作用，實現其本身的智能化，也進一步促進了計算機系統集成化的發展。現如今，計算機在已成為了通用的設計工具，通過對智能化的處理，使產品的設計方案更加高效、準確。
7.2 系統化和定量化
現代機械的設計指的是將傳統設計中的經驗逐步提高到了邏輯的、理性的、系統的新的設計方法。也就是說假如將產品看成是一個總系統，人們利用計算機技術，實現了人、機與環境相互協調，共同發展?，F代機械的設計方法不僅要充分考慮到材料的強度，還應運用數學規劃法等方式實現設計的可靠性，這樣既縮短了研發的周期，又保證了設計的成功率。
8 結語
現代設計方法與傳統方法相比發生了很大的變化，我們應博取眾科之長，對設計的內容進行進一步的擴展，使設計的產品更加實用與新穎。
參考文獻
傳統機械設計方法范文2
【關鍵詞】機械設計；現代設計；傳統設計
機械設計是根據產品的使用要求對機械產品的結構、運動形式、工作原理、方式等進行分析、計算和設計并將這些方法應用到具體的設計過程的方法。傳統的機械設計方法也稱常規機械設計方法，是需要設計人員去檢索資料、手工計算和繪圖，設計周期長，設計質量不高的產品設計方法。隨著科學科學技術的發展，產品迅速的更新換代，傳統的機械設計方法已不能滿足機械設計人員的設計要求，這就提出了現代機械設計方法?，F代機械設計方法是對傳統機械設計方法的完善和改變，它以發展并完善設計理論、改進產品的設計方法、提高設計產品的質量和縮短設計周期為目標為宗旨，包含了創造性設計方法、系統分析設計方法、優化設計方法、有限元分析方法、反求工程設計等。
1.傳統機械設計方法與現代機械設計方法
傳統機械設計的方法是以設計人員對于所設計產品的理論認知和工作經驗為基礎而進行靜態、直覺的設計。（1）產品的理論認知來自于長期的設計經驗和實驗結果，是固定不變的。但現實社會往往是復雜多變的，這就存在設計出的產品考慮不全面，存在安全隱患，我們用安全系數來概述。如果選擇的安全系數過大，則投入產品的資金就會增加，成本增加；如果選擇的安全系數過小，則在保證產品的安全性方面很難做到。（2）工作經驗是設計人員根據所設計產品已經存在的設計過程和經驗公式，或設計人員本身的設計思路與同類或者相似產品的設計方法進行類比。隨著不斷提高的產品技術含量，設計體系變的越來越復雜，傳統的機械設計方法已不能滿足產品的更新速度和市場的需求。
以思維科學、設計理論系統工程為基礎，計算機為工具的現代機械設計方法出現了。與傳統機械設計方法相比，現代機械設計方法是動態，科學的?，F代機械設計方法設計出的產品比傳統機械設計方法所設計出的產品在質量上更可靠、更安全，在外觀上更自然、更吸引人，在總體功能上更人性化。顯然，現代機械設計方法具有很多傳統機械設計方法不能比的特點：（1）隨著社會的發展，產品的更新換代很快，設計人員要不斷的改善舊產品推出新產品。而在新產品的開發過程中，被動的傳統機械設計方法已不能滿足要求，需要主動性比較強的現代機械設計方法來適應。（2）現代社會的消費群體在追求先進產品的同時還要求產品的綠色環保性。傳統的機械設計方法追求的是產品本身的質量和預定功能，而現代機械設計方法在追求產品預定性能的基礎上還要考慮產品在原料的選取、工件的加工、產品的裝配、產品的使用到產品的報廢回收都需要考慮和環境的關系，保證產品的綠色性。（3）傳統機械設計方法一般先根據設計思路制定出第一套方案并做出樣機，然后對樣機進行試驗、評定并且不斷的修改直到滿意而形成第二套方案，期間耗費高、時間周期長?，F代機械設計方法依據各種既定的條件，綜合運用優化設計的方法，借助計算機軟件設計仿真出產品，設計周期短，耗資低。
2.現代機械設計方法
現代機械設計方法實際上是把科學方法論運用到機械設計當中，它是以設計出的產品為目標的一系列設計方法和先進技術手段的完美結合?，F代機械設計方法在不斷的完善和改變中，但它以發展并完善設計理論、改進產品的設計方法、提高設計產品的質量和縮短設計周期為目標的宗旨是不會改變的。經歸納總結現代機械設計方法有創造性設計方法、系統分析設計方法、優化設計方法、有限元分析方法、反求工程設計等。
2.1系統分析設計方法
傳統的分析設計方法一般是把要設計的對象分成獨立的幾部分來分別進行研究。因為各個部分的研究人員不能及時交流，導致所設計對象的各個部分是獨立的，所以得出的結論往往是片面的、不完整的?，F代系統分析設計方法把所設計的對象看成是一個完整的系統，用系統工程的方法來進行研究，并且在尋求最佳的設計方案時還要考慮產品或系統的制造過程和運行情況。即系統分析設計應同時考慮系統的開發、系統的制造和系統的運行這三個部分，只有這樣才能驗證出產品的設計效果。
2.2優化設計方法
現代化的優化設計方法已不再是傳統的那種根據設計人員的經驗或直觀想法來確定結構方案，也不是再滿足所設計產品要求的前提下，先確定設計方案再根據安全準則對產品的強度、剛度和壽命等分析計算，然后確定產品的尺寸等；而是不僅要考慮產品結構設計還要同時考慮產品的運輸和產品的流通等各個方面?，F代機械優化設計方法包含建立優化設計的數學模型和選擇恰當的優化設計的方法。因為優化設計方法是根據在尋求數學模型的解決方法時得到產品解決的最優方案，所以設計人員要根據所設計產品的要求建立相應的數學模型，而數學模型一旦建立后，機械問題就變成了一個數學問題。設計人員根據數學模型的特點選擇合適的優化設計方法，然后借助計算機軟件等工具求出數學解，然后把求出的解應用到機械產品中，滿足產品設計的要求。
2.3有限元分析方法
有限元分析方法是隨著計算機的發展而迅速發展起來的一種現代化設計計算方法，它首先是應用在連續力學領域的數值分析方法，隨后隨著計算機的快速發展而擴展到熱、磁等連續性分析領域。有限元分析方法的原理是將要分析的產品劃分為有限的、獨立而又相互聯結的部分，這些部分一般都是常見的形狀，比如在有限元分析軟件ANSYS中，被分析的產品如果是平面則最好劃分為四邊形，如果是立體則最好劃分為六面體。劃分好單元后設計人員需要確定所分析產品的各個變量，然后建立單元函數進行單元求解，最后聯立單元方程求解。概括起來說有限元分析方法可以分為三個階段：前處理階段是建立有限元模型并進行網格劃分；處理階段是進行參數的確定和單元的計算；后處理階段是提取分析結果，得出結論。
2.4反求工程設計
反求工程也稱為逆向工程，它是以先進的產品為研究對象，通過現代設計方法進行研究分析，探索并掌握產品應用的先進技術，然后設計出同類的先進產品的一系列方法和技術的總稱。我國是制造業大國而非制造業強國，要想達到制造業強國關鍵是人才和技術，外國有很多機械設計方法和技術領先于我們，但他們對我國采取封鎖的政策。研究表明運用反求工程設計掌握先進產品的關鍵技術可以使設計人員的研究周期縮短百分a之四十以上，極大的提高了設計速度?？梢娧芯糠辞蠊こ淘O計對我國的技術發展有很重要的意義。一個先進成熟的產品，要在了解掌握原設計的基礎上設計出同類有競爭性的新產品也是有一定的難度的，所以反求工程是一種先被動后主動的創造性活動，并非產品設計的逆過程。
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關鍵詞：機械設計 技術創新 措施
隨著社會的快速發展，傳統的機械設計技術中存在的弊端逐漸的凸顯出來，傳統的機械設計技術已經沒有辦法在當今社會之中發展，進而被現代的機械設計技術所取代。因此想要在一定程度上加強我國的現代化建設，就應該加強現代機械設計的創新，推動我國機械制造業的進一步發展。
一、現代機械設計技術創新的重要意義
對于現代機械技術的創新現代機械設計技術的創新對我們來說不僅是是在學術價值方面具有非常重要的意義，在經濟效益以及社會效益方面同樣具有著非常大的意義。
傳統的機械設計技術已經無法滿足現如今不斷發展的現代對于機械設計技術的要求，因此解決目前情況下現代機械技術存在的問題，對現代機械技術的創新技術具有非常深遠重要的意義。隨著我國經濟的不斷發展，我國的現代機械工程得到了很大程度的發展，與此同時現代機械設計技術作為機械工程之中重要的組成部分之一，現代機械設計技術也得到了非常良好的發展?，F代的機械設計是將新的技術以及新的理念的結合而產生的產品。因此，現代機械設計技術創新的是具有非常深遠的戰略意義的，我們應該將現代機械設計技術朝著智能化、系統化以及節能化的方向不斷發展。
二、現代機械設計中具有優勢的技術
在經濟不斷發展的今天，社會對于現代機械設計的要求也越來越高，下面筆者就現如今比較有競爭力的幾種技術設計。
（一）創新技術
創新技術是在現代社會之中最為重要和關鍵的技術之一，將現代機械設計產品進行創新能夠在很大程度上提高產品在市場上的競爭力，并且能夠快速的在市場之中占據重要的位置。創新技術要求現代機械設計者充分的結合功能以及質量，發揮出創新的思維能力，研發和設計出不僅能夠滿足消費者需求而且還有著較高的市場競爭力的新產品。
（二）智能設計技術
隨著信息化技術以及數碼技術的飛速發展，市場之中的智能化產品也越來越多，現代機械設計技術中對于智能化自動化的設計技術也越發的注重。傳統的CAD技術已經遠遠地不能夠滿足于現代社會對于機械自動化以及智能化的需求，隨之ICAD應運而生，它不僅具有知識處理能力，同時又能夠在設計的過程中提供智能化計算的支持。
（三）降低成本設計技術
在如今激烈的市場競爭之中如何才能夠做到脫穎而出，從而獲得良好的經濟效益，想要做到這樣，那就必須要在保證質量的前提下，盡最大的可能將設計的成本降低。只有將成本充分的降低，才能夠保證企業在市場之中獲得足夠的經濟利益。當然在保證能夠保持質量以及降低成本之下，還應該注意現代機械設計技術的發展速度，由于隨著時代的不斷進步，現如今的現代機械的發展更新速度也是非常之快的，由此產品設計的周期以及設計速度也是非常重要的。
三、現代機械設計創新方法
現代機械設計技術是一有待我們開創的新的設計技術和方法，它集多種技術為一體，比如說計算機輔助技術、機械誒系統設計、優化設計、摩擦學設計等等，同時在人工智能、人腦研究以及認識科學的研究不斷的深入，現代機械設計技術得到了世界各地多數專家學者的重視。
（一）偽生類比技術
偽生類比技術就是在設計的過程中采用偽生學的原理，對于動植物進行分析以及類比，在分析以及類比的過程中受到啟發產生靈感而產生的一種創造性的方法。在自然界中存在很多別奇妙的結構，這些非常奇妙的結構能夠給機械設計者帶來非常棒的思路和靈感。機械設計者將大自然中奇妙的結構與機械設計進行充分的結合，讓消費者也能夠感受到來自大自然的奇妙，同時使得現代機械設計的創新方案更加的多。
（二）變形設計
變形設計就是在保證原機械質量和實際應用需求的基礎上，對于機械化進行標準化以及系列化的設計，使得機械的零件規格變得更加的標準、不同產品的部件能夠通用，一次來滿足消費者的多樣化的需求。
能夠稱之為設計變型的就是產品功能、結構以及原理都相同的，但是性能的參數以及尺寸不同的設計。在基礎性的產品上將其的功能進行擴展，這樣的設計我們通常稱之為橫系列產品的設計變型。這樣的變型設計不僅擁有產品的基本功能以及適用性，還能夠根據消費者以及使用者的需求的變化，適當的進行參數的調整就能夠滿足使用者不同的多樣新的需求。
在魍車牟問化設計之中，對于一部分特征驅動尺寸做出一些修改是一些其他的關聯尺寸也隨之得到適當的修改和調整，進而得到一個結構相同但是尺寸不同的聽見三維模型。當然機械產品的三圍參數化變型不僅僅只是這些，還包含了其他的相關信息的自動更新，以及其他參數化關聯設計。
（三）優化設計
我國對于優化設計的研究已經有了比較大的突破，雖然是這樣，但是在具體的應用放賣弄之中優化設計技術還沒有得到廣泛的普及。對于現代機械設計來講，優化設計將會是現代機械設計技術創新的一個比較重要的方向。在這種設計技術之中不僅要求設計者擁有比較強硬的專業知識以及專業技能，還要求設計者擁有比較好的創新意識，在原來的基礎上不斷額進行探索、創新，來設計出滿足社會以及使用者的新的需求。
采用優化設計的方法，這樣我們還會能夠考慮到更多方面的因素，在進行設計的過程之中更加全面以及系統的來發現問題、分析問題以及最終解決問題，幫助設計者獲得更加準確的數據，這樣很大程度的提高了機械設計的質量，擺脫了原先傳統的設計方法，使得設計的機械更為安全，來滿足不同的時代對于機械設備不同的需求。
四、結語
綜上所述，現代機械設計技術與社會之中各行各業都有著非常密切的關系，在日益重視創新意識和能力的今天，機械制造業也應該朝著創新化努力，提高機械產品在市場之中的競爭力。
參考文獻：
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[3]楊海榮.現代機械設計的創新方法研究[J].機電信息，2011，（03）.
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關鍵詞:機械;設計方法;展望
Abstract: The mechanical design is an important part of mechanical engineering, mechanical design is in accordance with the requirements of mechanical work principle, structure, mode of motion, force and energy transmission, each parts of the material and shape size, lubrication methods for design, analysis and calculation and these into specific description of human based on the working process of manufacture. This paper summarizes the development trend of modern mechanical design of several commonly used methods and prospects the future of the mechanical design method.
Key words: machinery; design method; Prospect
中圖分類號：TU2
一、現代機械設計的特點
傳統的機械設計已經形成了比較成熟的理論和方法，但是現代機械的面貌已經發生了重大的變化?？梢哉J為，各個領域科學技術的發展，都是現代機械設計理論和方法發展的基礎，這里包含哲學、思維科學、心理學和智能科學的研究成果；現代應用數學、物理學與應用化學等基礎科學領域的研究成果；機械電子學、控制理論與技術、檢測技術和自動化領域的研究成果；特別是電子計算機的廣泛應用和現代信息科學的發展，造就了現代設計技術的理論方法體系，使現代的機械設計建立在與傳統方法迥然不同、全新的層次之上。與傳統的機械設計相比，現代機械設計有以下一些具體的特點。
1.1傳統的機械設計中，靈感和經驗的成分占有很大的比重，思維帶有很大的被動性。但是今天，技術的飛速發展和市場競爭的激烈化，要求人們不斷地提出大膽的設想和新的開發目標，要求運用現有的最新技術去創造出前所未有的產品。傳統設計過程明顯地不能適應這一要求。
1.2傳統的機械設計著重于實現機械本身預定的功能，現代機械設計則要求把對象置于大系統中，進行系統的設計，將預定功能在人-機-環境之間進行科學合理的分配。對人開展了深入地生理學、心理學研究，要求在人與機之間做出最佳的界面設計。還要考慮機械從原材料提取、加工裝配、投入使用，直到報廢回收全生命周期各階段與環境的關系，保證自然資源與生態的平衡，實現人類的可持續發展。
1.3傳統的機械設計偏重于強度準則，現代的優限單元法、斷裂力學等領域的研究成果，進一步強化了人們強度設計的能力。在此基礎上，現代機械設計的準則拓寬到產品設計的更多領域。
1.4傳統的機械設計過程往往是根據任務和目標，先做出第一個方案，甚至造出樣機，然后通過評定與考核，進行修改，形成第二輪方案，如此反復，直到滿意為止。這一設計過程歷時長，消耗大，所謂滿意往往帶有很多的主觀性?，F代機械設計則可根據各種給定的條件，運用優化設計理論和方法，借助計算機求得最佳設計參數和方案，因此設計的耗費低，周期短，而且科學地反映設計的最佳狀態。
1.5傳統的設計建立在手工操作的基礎上，人腦的思維進度在很大程度上被這種緩慢的操作過程所約束，許多原始發生于人腦的三維構思，在傳統的設計中必須用抽象的二維圖形加以表達，而代表現代機械設計的CAD技術則很好地解決了這些問題，技術人員從計算機那里可以很快地獲得為進一步思維所必需的理論計算結果和信息；大量的繪圖工作有計算機；屏幕上的三維圖形可以直接與人腦中的構思接軌。在傳統的設計中，機器的動態效果只能通過抽象的運動學、動力學數據加以反映，而現代的計算機仿真技術能對未來機器的運轉狀態清楚地加以描述。在傳統的設計中，從概念設計、技術設計到編制工藝、計算工時成本，有許多部門用串行工作方法參與，需要一個漫長的過程，而現代的并行設計技術，使人們在作出一個方案的設計時，通過計算機網絡同時獲得后續過程相關信息，使設計者有可能及時修改方案，尋求一個全面、綜合的優化方案。
二、機械設計的常用現代設計方法
2.1專業的現代設計方法。由機械設計和計算機專業人員共同開發的計算機軟件能夠反映和描述機械產品在實際工況下的各種損傷、失效和破壞的機理可以定量分析和計算機械零件和機械的動態行為并形成固定的設計程序這就是專業的現代設計方法如振動分析和設計摩擦學設計熱力學傳熱設計強度、剛度設計溫度場分析等等。這些軟件都是在傳統的設計方法基礎上應用計算機技術開發出來的。例如用pro/m軟件分析機械裝置的動態特性用ansys軟件分析應力都是這方面很好的例子為準確判斷裝置的可靠性和選擇設計參數奠定了基礎。
2.2 通用的現代設計方法。為了滿足機械產品性能的高要求在機械設計中大量采用計算機技術進行輔助設計和系統分析這就是通用的現代設計方法。常見的方法包括優化、有限元、可靠性、仿真、專家系統、cad等。這些方法并不只是針對機械產品去研究還有其自身的科學理論和方法。（1）優化設計。機械優化設計是最優化技術在機械設計領域的移植和應用其基本思想是根據機械設計的理論方法和標準規范等建立一反映工程設計問題和符合數學規劃要求的數學模型然后采用數學規劃方法和計算機計算技術自動找出設計 問題的最優方案。它是機械設計理論與優化數學、電子計算機相互結合而形成的一種現代設計方法。（2）仿真與虛擬設計。計算機仿真技術是以計算機為工具“建立實際或聯想的系統模型”并在不同條件下對模型進行動態運行實驗的一門綜合性技術。而虛擬技術的本質是以計算機支持的仿真技術為前提在產品設計階段實時地并行地模擬出產品開發全過程及其對產品設計的影響預測產品性能、產品制造成本、產品的可制造性、產品的可維護性和可拆卸性等從而提高產品設計的一次成功率。這種方法不但縮短產品開發周期也實現了縮短產品開發與用戶之間的距離。（3）有限元設計。這種方法是利用數學近似的方法對真實物理系統幾何和載荷工況進行模擬。還利用簡單而又相互作用的元素即單元就可以用有限數量的未知量去逼近無限未知量的真實系統。它不僅能用于工程中復雜的非線行問題、非穩態問題的求解而且還可用于工程設計中進行復雜結構的靜態和動力分析并能準確地計算形狀復雜零件的應力分布和變形成為復雜零件強度和剛度計算的有力分析工具。（4）模糊設計。它是將模糊數學知識應用到機械設計中的一種設計方法。機械設計中就存在大量的模糊信息。如機械零部件設計中零件的安全系數往往從保守觀點出發取較大值而不經濟但在其允許的范圍內存在很大的模糊區間。機械產品的開發在各階段常會遇到各種模糊問題雖然這些問題的特點、性質及對計策的要求不盡相同但所采取的模糊分析方法是相似的。它的最大特點是可以將各因素對設計結果的影響進行全面定量地分析得出綜合的數量化指標作為選擇決斷的依據。
三、機械設計技術的展望
將來機械設計學必將滲透到半導體制造、生物工程、納米技術和機器人等行業中去在對社會發展做出貢獻的同時不斷完善自己使理論進一步創新。
3.1進一步實現系統性。即從系統觀點入手把機械產品看作一個系統或整體依賴計算機技術實現人、機、環境和相互協調。具體來說是把總系統分解為若干個子系統采用各種現代設計理論和方法追求系統優化為目標協調各子系統的設計和匹配。
3.2深化智能化設計。隨著科技的進步和發展設計要越來越多地考慮智能的因素。大量設計內容都可通過建立模型來描述機械產品的各種工況行為對模型求解可預測產品的性能、設計的合理性和最優性。例如各類車輛性能 評價的智能決策系統齒輪箱設計專家系統故障診斷系統等已應用在新車的開發設計中。
3.3更加注重綠色思想。綠色設計技術是對產品在其生命周期中按符合環境保護、資源利用率最高、能源消耗最低的要求進行設計的技術。要求設計者從全周期考慮產品的環境屬性和基本屬性在設計時始終立足于人的身心健康、環境保護等同時要求所設計的產品具有可回收利用性對環境的損害最小。
傳統機械設計方法范文5
關鍵詞：機械設計；多媒體教學；現狀；對策
人民網哈爾濱5月6日電（2014年）第六屆全國大學生機械創新設計大賽黑龍江賽區決賽于今天在哈爾濱工業大學開幕。大賽是由教育部高等教育司發文組建大賽組委會的全國大學生競賽項目，大賽的主題是“幻?夢課堂――教室用設備和教具的設計與制作”，大賽目的是強化學生動手能力和工程實踐能力，以此培養大學生的創新設計能力、綜合設計能力和團隊協作精神，擴展工科大學生的素質教育空間。所以在實際的教學中如果僅用傳統的教學方法已經不能很好地適應教學內容和新時期大學生素質提高的需要了，要創新教學，使機械設計教學更多注重的是空間、理性、科學和前沿，以此來提高學生的學習興趣和創新意識。加強多媒體技術與機械設計課程的整合，使學生從傳統教學方法中的視覺單一模式互動向視覺、觸覺、聽覺等多模態發展，轉變為空間概念。真正形成以學生為中心，發揮學生的主體作用，使學生在課堂學習中，朝著個性化和自主學習的方向發展，提升學生的整體素質。
一、《機械設計》教學的現狀及成因
目前，職業院校機械設計教學依然沿襲傳統的“粉筆”課堂教學，新設備、新教具用不上（懶于使用新設備），加上面對的是新時期的大學生，接受新生事物特別快，致使教與學的矛盾日漸突出，學生不愿學，教師教的更是沒有勁頭。其中最突出的教學矛盾就是教學模式、教學方法不夠靈活。一是在院校的個別教師因“資深”等原因，對多媒體等新的教學設備缺乏認識，甚至認為用多媒體進行《機械設計》教學費時費力費工不討好，是花架子，好看不管用，心里不同程度存在排斥心理，導致對多媒體教學模式不愿意做出更多的學習和沒有興趣，不愿意嘗試，更不用說付出努力和付出辛苦了。這種心態的存在即使學校、新課標有要求實施也存在被動應付現象，導致了多媒體教學質量不高。二是個別《機械設計》授課老師錯誤地認為：多媒體教學，就是把以前的“黑板加粉筆”變成“電腦加屏幕”，在教學方法上看起來全用了多媒體教學，但在教學手段上仍然沿用了舊的教學模式，沒有起到把多媒體手段引入機械設計教學課堂的初衷。這種盲目、機械地多媒體教學手段，不但不能真正起到有效的教學效果，克服傳統教學的不足，還會給多媒體教學的發展帶來負面的影響，反而影響到教學效果。
二、《機械設計》實施多媒體教學的可能性
新時期素質教育和新課標要求深化《機械設計》教學改革，以學生為本，積極推廣實施多媒體教學模式，并通過改革全面提高機械設計制造教學水平和廣大學生的機械設計實際綜合應用能力。
1、《機械設計》教學理念的更新。在教學中，老師對推進機械設計教學改革的重要性都有深刻的認識和體會，用多媒體教學不但省時省力，而且其“聲光電”的作用更是讓學生普遍要求和接受機械設計課堂更多采用多媒體教學。
2、《機械設計》教學信息化設備的完善。隨著我國社會經濟的發展，國家加大了教學信息化建設，硬件設備得到了普遍加強，有些甚至達到了全球領先水平。大學院校普遍都建設有校園網，多媒體教室等，為計算機和校園網上學習機械設計課程提供了硬件技術條件。
3、《機械設計》教學軟件已逐步配套。經過近些年的發展，社會各方投入了相當的精力和技術設計了機械設計課堂教學軟件和個人自學輔助軟件，為推動以機械設計的多媒體教學改革提供了豐富的軟件支持。
三、《機械設計》多媒體教學的對策
多媒體教學是傳統課堂教學的拓展。用多媒體進行機械設計課程的教學必須正確認識并在實踐中注意是否適用，只有這樣方能夠確保教學效果的落實。
1、根據《機械設計》教學的需要選用多媒體。把多媒體教學引入機械設計課堂，從手段上來講，是為了“活化教材”，創造較為真實的教學環境，如果過多使用甚至會起到相反的效果。教學效果如何，并不是說多媒體手段越多效果越好。多媒體教學，從某個層面來講，是體現的人機。對話，然而，人與人之間的對話，是最好的溝通手段。如果在教學環節中，授講老師過多應用多媒體，就會使課堂教學成為老師對電腦的操作和學生觀看演示的過程，這樣的話，多媒體輔助教學的初衷就會受到了扭曲，這也違背了教學的規律。
2、根據《機械設計》教學的需要注重多媒體課堂的“聲光電”的作用。多媒體本身是作為一種教學輔助工具引入機械設計教學的，其本身不帶任何的感彩，要使課堂教學生動起來，就需要發揮多媒體“聲光電”的作用，激發學生學習的興趣和激情。為此教師在應用多媒體進行機械設計教學時，面對海量的信息，必須結合各方實際快速作了抉擇，通過其他手段表現出更多的親和力和學生的可接受性，這樣才能起到事半功倍的效果。
3、根據《機械設計》教學的需要注重多媒體與傳統模式充分交融。多媒體教學是利用現代信息技術帶動教學內容、教學方法和教學手段的全面改革，然而，多媒體教學只是一種在效的教學輔助手段，并不能完成取代傳統的教學模式。因此，在機械設計教學中，我們不能完全依賴多媒體技術，只能是充分利用并與傳統教學模式有機結合，只有這樣，才能使做到張弛有度，互促互長，取得更好的教學效果。
總之，新時期《機械設計》的教學應按照新時期素質教育和新課標的要求，根據教材內容，以學生為本，利用多媒體的輔助做教學使機械設計制造朝著個性化學習、主動式學習方向發展，應體現機械設計教學的實用性、趣味性，在技術上應是可操練，可實現和易操作的，確保教學質量穩定提高和學生整體素質的提高。
參考文獻
[1] 王霄，劉會霞等.Pro/Engineer Wildfire3.0典型機械零件設計手冊[M].化學工業出版社，2007
[2] 譚誼.淺談高等職業教育與普通高等教育的區別[J].職業圈，2007[12]：173-183
傳統機械設計方法范文6
［關鍵詞］機械設計現代設計方法優化設計
中圖分類號：TD404 文獻標識碼：A 文章編號：
一、機械設計
機械設計（machine design），根據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、方法等進行構思、分析和計算并將其轉化為具體的描述以作為制造依據的工作過程。
二、機械設計面臨的形勢
1、設計對象由單機趨向系統,如機械行業中的普通機床發展成為機械加工中心。
2、設計所涉及的領域由單一領域向多領域發展,如系工程、人機工程、價值工程等許多學科正不斷地應用到設計領域中來。
3、承擔設計的技術人員由單人變為小組甚為大到群體,許多原本不屬于設計領域的技術人員參與到重大課題的設計中來。
4、產品更新換代的速度加快,產品設計由自由發展變化為有計劃有組織分階段的展開。
5、計算機技術的應用和發展對工程設計提出了新的更高的要求。
三、傳統機械設計方法
傳統的機械設計過程:
1、市場(用戶)對產品的需求調查；
2、工程設計問題的歸納定義;
3、工程設計問題的綜合；
4、設計問題的分析和方案的優化;
5、已有設計方案的反復評價修改;
6、是繪制工程圖樣和撰寫設計文件。
上述設計過程分別涉及以下各方面的工作和相關的技術人員:市場預測、科學思維方法學、相似理論和模型試驗、價值工程、可靠性設計、測試與分析技術、類比設計和設計信息管理。傳統的設計技術受低劣的設備條件和落后的技術方法所限,只能在保守的觀念下,依據粗略的驗算甚至估計,通過大量的簡化和靜止化假設完成機械工程設計,它必然使設計存在隨意性，靈感和經驗的成分占有很大的比例，思維帶有很大的被動性。對個人的經驗和習慣的依賴性極大,極難實現合理、準確和高效的設計。
傳統的機械設計過程, 往往是根據任務和目標先做出第一方案,甚至造出樣機,然后通過評定與考核進行修改形成第二方案;如此反復直到滿意為止。這一設計過程歷時長,耗費大。所謂滿意,往往帶有很大的主觀性。
四、現代機械設計方法
進入21世紀以來“, 現代設計方法”已經發展成為一門新的學科或一個新的技術領域,相當時髦,應用廣泛。
“現代設計方法是對應于傳統設計方法”而提出與發展的,為一種大概念,有大的范疇,其下位可有現代機械設計方法、現代模具設計方法等。
《中國機械設計大典》第1 卷第1 篇總論的前言中指出,什么是“現代設計方法”，很難有一個明確的界限來劃分“現代設計方法”和“傳統設計方法”之間的區別?！斑@是因為傳統的設計方法會不斷發展,注入新的內容和活力;而新近涌現出來的設計方法,可能因為迅速和大面積的普及而被認為是很一般的設計方法”。
目前,最具權威的《中國機械設計大典》第1 卷“現代機械設計方法”選列了設計方法中的十個題目,然而它們是創新設計、生命周期設計、有限元設計、虛擬設計、優化設計、穩健設計、并行設計、智能設計、機電一體化設計和計算機輔助設計。該書中指出,以上這些選題分為兩大類:一類是過去的設計手冊中曾經出現的選題,另一類則是在以前的手冊中未曾出現過的選題。
現代機械設計方法的分類基于上述認識，按照分類學的基本原理,應該選擇一個劃分標準來進行分類。從應用成熟度的角度,對現代設計方法進行分類,可以將它們分成相對應的兩類:
①比較成熟,應用正普及類:有限元設計(有限元分析)、優化設計(最優化方法)、機電一體化設計(或光機電一體化設計)、計算機輔助設計(CAD)......
②比較新穎,內容正發展類:有創新設計、生命周期設計、虛擬設計、穩健設計、并行設計、智能設計……參見圖1。
圖1 現代設計方法一級分類
其次,從工程領域角度,現代設計方法可以分為:現代機械設計方法、現代模具設計方法、現代材料設計方法……[5]
計涵蓋范圍的角度可將現代設計方法劃分為:廣義設計類:設計內容針對其對象實體化的全過程。狹義設計類:設計內容僅為完成圖樣(包括計算機繪圖)。
中義設計類:設計內容介于兩者之間。比如,當今數字化時代著重于數學計算的現代工程分析設計方法,比較時興的有:有限元分析、最優化方法、數值仿真、動態設計。其原理與特點參考圖2。
圖2 著重數字設計的設計方法
現代設計技術具有以下特點:
一是智能化。大型復雜機械的設計必須完成“分析—分解—綜合”的過程。其中包含了大量創造性思維過程和智能活動。
二是經濟性，市場的競爭、用戶的選擇使對產品的經濟性要求越來越高。
三是并行性。必須超前考慮后續過程,實現DFM、DFA,以壓縮廢品、庫存的消耗,確保上述經濟性。
四是集成化。即樹立人—機一體化、機—電一體化、硬件—軟件一體化觀念,綜合多方面測試分析數據指導、評價設計,融多種現代科技成果和技術,特別是CAD技術于機械產品之中。
五是精確性。這是機械工程產品復雜度、綜合性提高的必然結果,現代先進的計算技術、計算理論和計算分析工具的使用也使之得以迅速提高。
六是動態性。不僅分析設計對象要從動態的觀點出發,設計組織的合作協調也具有動態性,后者要求設計數據集成、設計系統無縫連接。
現代機械設計的規律:
在進行新的設計或改進老的設計過程中,設計者應遵循一種理性化的規律,一步步地進行設計,這樣才有利于對設計工作進行科學的管理?，F代機械設計規律分四個步驟:①確定設計的邏輯關系;②確定設計的物理關系;③確定設計的結構關系;④確定總體設計。四個步驟中各含七個過程:①將機械基礎特性化;②確定計算數據;③應用收集數據;④確定處理數據的原則;⑤確定應用的數學方法;⑥優化準則;⑦將計算結果具體化。
優化設計
選定設計目標(單個或多個),找出目標與設計變量的函數關系式,列出各項設計要求所對應的約束條件,對這個數學模型求它的最優解。如一個圓柱形容器,求容積一定的條件下,用料最省。其數學模型如下:
極小化滿足于: 其中, 分別表示容器的半徑和高度,為容積常數。計算后得出時,用料一定最省,但在設計中能滿足的設計方案有無數個。
五、結束語
總之,只有掌握好現代科學知識,運用好現代的科學技術和工具,保持創新意識, 才能為工業企業的發展和競爭創造一個較寬松的技術環境。既然現代機械設計與傳統的機械設計相比,已經發生了很大的變化,當然也就必須改革以往的傳統教學模式, 才能培養出真正的高素質人才,以適應現代機械設計的需要。
參考文獻
［1］邱宣懷等編著.機械設計［M］.北京：高等教育出版社，2007
［2］華同曙.淺談現代機械設計的特點及其教育模式［J］.江蘇石油化工學院學報，2002,3(3):53
［3］中國機械工程學會中國機械設計大典編委會.中國機械設計大典:第1 卷:現代機械設計方法［M］.南昌:江西科學技術出版社, 2002
［4］盧險峰.現代設計方法的定義及一級分類［J］. 南昌大學學報·工科版，2009， 31（1）
