关于现代机械设计理论与方法研究进展的综述

关于现代机械设计理论与方法研究进展的综述

金陵科技学院机电工程学院孙志会

摘要：现代机械设计理论是现代机械设计的基础与核心，而现代机械设计方法是现代机械设计的手段和目的。现代机械设计具有动态的、科学的、计算机化的特点，在技术上体现智能化、经济性和精确性。在现代设计理论与方法的研究方面，我国与发达国家还存在一定的差距，主要表现在材料科学的研究及制作技术两个方面差距最大。

关键词：机械设计理论与方法研究前景分析

机械设计是机械产品开发设计的一个重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要因素，从古至今的科技发展，无一不包含机械设计理论的成果。现代机械设计理论是对现代机械产品原理和机理的科学总结，而现代机械设计方法是使现代机械产品满足以及判断现代机械产品是否满足设计原则的依据。现代机械设计方法是基于现代机械设计理论形成的，现代机械设计理论是现代机械设计的基础与核心。因此，掌握机械设计理论的程度将直接反映机械设计的水平。随着社会的发展，人们生活水平的不断提高，社会对机械产品提出了越来越高的要求，这就使得机械设计的理论和方法不断向前推进，同时，科学技术的不断进步，也为现代机械设计的理论和方法提供了手段。

现代机械具有的特征

①机械应是一种有“头脑”的手足延长；②不仅仅只处理物质和能量，而且更关注处理信息；③满足人们的综合需求；机械将具有更强

的智能。正因为现代机械具有以上特征，因此，现代机械设计在设计思想、设计准则和设计过程上与传统机械设计都有所不同。传统机械设计更多地靠经验和借鉴，关注机械系统对象，以经典力学、强度等准则，过程为任务→方案→样机→试验→修改→（重复）；现代机械设计则更多地运用最新技术、大系统论，以广义力学、可靠性等准则，过程为虚拟样机→评价→优化参数→设计与制作。现代机械设计在技术上体现智能化，其中包含了大量创造性思维过程和智能活动。

现代机械的设计方法

现代机械设计方法具有的范畴：1.信息方法论，如信息分析法、技术预测等；2.系统论法，如系统分析法、人机工程等；3.控制论法，如动态分析法等；4.优化论法，它是现代设计法的目标；5.对应论方法，如相似设计等；6.智能论方法，如CAD、计算机辅助分析等；

7.寿命论方法，如可靠性和价值工程；8.离散论方法，如有限元和边界元方法；9.模糊论方法，如模糊评价和决策等；10.突变论方法，如创造性设计等；11.艺术论方法，如艺术造型等。

在生产实际中常用的现代设计方法有：1.技术预测法，2.创造性设计，3.系统设计法，4.信号分析法，5.相似设计法，6.模糊设计法，7.动态分析设计法，8.有限元和边界元方法，9.优化设计法，10.可靠性设计法，11.计算机辅助设计法，12.艺术造型法。

国内外现代设计理论和方法主要流派

1.德国、北欧机械设计方法学流派特点：强调系统总体设计，层次细、规范详细。

2.英、美、日的创造性设计学流派特点：设计包含创造、分析和决策三要素。强调创新性方法的研究，系统工程、价值分析、安全技术、人机工程、市场分析及CDA技术等。

3.俄罗斯、东欧的新设计法流派特点：强调基础，提倡发散、变性、收验三步设计程式。

4.中国的设计学特点：综合、系统和适用性相统一。

现代机械设计理念具有良好应用前景

现代设计理论和方法在现场生产实际中具有广阔的应用天地，它覆盖了所有机械产品的设计及制作过程，对于提高生产率，加快国民经济的发展有着重要的意义。但在现代设计理论与方法的研究方面，我国与发达国家还存在一定的差距，主要表现在材料科学的研究及制作技术两个方面差距最大。我国的机械设计在改革开放后虽有进步，但仍然处于美国、德国、日本60~70年代的水平。综观目前中国机械行业现状，我们对现代机械设计理论掌握不够，我们必须夯实现代机械设计理论的基础。现代机械设计理论是现代机械设计的基础与核心，是一个复杂的系统工程，需要正确的认识。因此，高度重视现代机械设计理论缺失的问题并深入地研究现代机械设计理论对现代机械设计水平的影响，这很有学术价值，也有很好的应用前景。