機械設計智能化發展分析

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機械設計智能化發展分析

摘要:

本文擬對于現代機械設計智能化發展趨勢進行分析和展望。首先,對于傳統的機械設計與現代機械設計的發展方向進行了對比,進而對機械設計的現狀進行總結和分析,得出現代機械最大的發展方向就是對于智能化的不斷追求。對于機械設計中的智能化理念和追求進行追溯,并在此基礎上展望和分析未來機械設計中的智能化發展的趨勢。

關鍵詞:

機械設計;智能化;趨勢

一、引言

機械設計是人類科技發展史上的一項具有幾千年歷史的古老門類,也是一門根據人類某一項生產部門的具體操作需求,對機器的運作原理、運動方式、構造、力量和動能進行傳遞的方法、部分配件的材質和形態、大小以及性能進行設計、測量和構圖,并將其轉化為具體的圖紙以作為生產依據的制造學科。中國是全世界機械制造行業發展最早的國家之一。在奴隸社會時期,已經在機械方面有許多發明和創造,在對于自然和人工動力、風能、水能的利用和機械產品的形態設計上都形成了自己的特色和方法,具有深厚的歷史底蘊。然而,由于封建社會中后期落后的生產關系導致生產力的發展受到桎梏,中國在科技發展方面已經從以往領先世界的地位上跌落下來,被率先完成工業革命的歐美國家遠遠低甩在了后面。特別是從18世紀初到19世紀40年代,落后的社會制度下中國的機械設計水平停滯不前。直到新中國成立后,在大力發展生產力,實現農業、工業現代化的號召下,機械設計才重新受到人們的重視,在近半個多世紀的時間里有了長足的發展。

二、現代機械設計的現狀和主要特征

機械設計是機械工程的重要環節,它先于現實的機械生產和應用,是生產機械產品,實現機械使用功能的初始環節。自動化、智能化是現代機械和傳統的機械在設計理念上的最重要區別之一。自從我國從上個世紀80年代初開始在機械設計制造領域加大力度,改革創新傳統的機械設計方法和理念以來,在自動化和智能化設計方面,展開了大量的研究和應用工作,在許多生產制造領域已經取得了許多成果。并在機械設計的方向上做了系統的分類。以對物資的移動、搬運和加工為主,例如起重機械、紡織機械、印刷機械、輕工機械等。以對于風能、水能、太能等自然能源和電能等人工能源為主,通過輸入能量和信息,獲得動力轉換的稱為動力機,其中對于機械能量的轉移稱為原動機。如電動機、鼓風機、內燃機、柴油機等。還有以電子信息的處理和傳輸為主,例如對于對數據、聲音、文字和圖像等產品的傳輸和使用稱之為信息機械。如各種計量儀器、測繪儀表、傳真機、電腦以及各種日常辦公機械等。隨著機械自動化和智能化在各行各業的應用和發展,機械自動化和智能化的發展已經取得了很大的進步。其中,機械自動化已經在關系到國計民生的諸多領域基本得到了實現,無論是日常生活中的衣食住行,還是工業、農業等第一第二產業的生產部門。今后,在機械設計的未來發展中,強調功能的多樣化、機械效率的顯著提高、機械運作的的安全性和可靠性,并針對資源短缺,環境污染等現實問題,在制作材料和耗費能源方面倡導節約,必將是未來機械設計智能化的發展趨勢。人性化作為機械設計智能化的最終目的和設計指南,也將成為機械設計智能化道路上的一個重要參照點,將機械設計的智能化目標,定位在不斷滿足人們生活便利、先進的需求上。

三、未來機械設計智能化的發展趨勢

鑒于未來的機械設計需要滿足人類對于機械設備多功能、高質量、高可靠性的同時還要有效減少損耗的需求,所以機械自動化依然是機械智能化發展趨勢的一部分。此外,在自動化的發展過程中還要進一步實現機械運轉的工作的系統性。把對于機械產品的智能化、自動化開發作為一個系統工程來進行設計。所謂系統化,就是在實現機械設計智能化的基礎上,更加看重人在使用和操作機器中的操作人、機械使用環境三位一體的協調。要想實現這種人、機器、工作環境的協調一體,就需要將智能化設計向更深一步推進,對于難以在實際操作中進行試驗和檢驗的某些機械設備,例如農業機械,受季節性和地域性差異,設計和試驗周期會受到外部環境的影響,這就需要在設計中充分發揮智能化的優點,在設計過程中通過計算機建立模型等方法,對于機械產品的預測性能、設計的合理性和使用方法的最優性進行預測,并在人工模擬環境下進行效果試驗。未來的機械智能化開發中人性化和綠色環保理念也將成為重點,特別是針對于家用電器的開發和設計上。使用過程的人性化和產品性能的綠色環保在當今家用電器產品市場競爭力空前激烈的今天已經成為商家在宣傳推廣家電產品的一個重點。早些時候媒體熱衷于曝光的中國人利用長假期間,赴日購買智能馬桶的新聞正是反映了對于機械智能化設計中人性化和節省能源的兩方面的廣泛需求。日本的諸多家電在使用上非常的人性化,無論是電飯煲還是馬桶蓋,都考慮到了在時間和空間上的節省空間,省時省力,高質量服務同時兼具方便快捷,易于操作和維護的功效。隨著人類生存空間的不斷拓展,未來的機械設計必將產生與諸多科技領域的融合并進。機械設計也將不再是單一的機器設計和制造,滿足人們在某一個領域的單項需求,而是滲透到無人機設計、生物工程、納米科技和機器人等諸多行業中去。因此,對于從事機械專業的設計人員,不能只專一于某一領域的技術改進,而要考慮在跨領域的技術交叉和融合,推進機械設計的智能化和產業化,在機械設計的道路上向日本、美國等機械智能化技術領先的國家學習先進經驗。為我國機械設計智能化的道路開辟更加廣闊的新天地。

作者:季達 張雨 果崇實 單位:沈陽理工大學

參考文獻

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