现代机械设计的创新方法研究

现代机械设计的创新方法研究

在机械设计现代化进程中，设计者需要科学分析现代化设计要求，根据机械生产企业与市场的需求，创新设计形式，优化设计方案，同时，还要在设计方案中指导机械加工人员更好地开展相关工作，以此提升机械设计质量与可靠性。本文对现代机械设计的创新方法进行了探讨。

标签：现代机械设计；创新；方法

随着科技的进步和发展，在创设设计理念的同时，设计师也应该将智能化的因素引入到设计中来。通过建立模型的方法，来描述机械产品的各种工况行为进行了解，对设计产品的性能、设计进行合理性和最优性的考虑，力争让用户获得更为优越的使用体验。

1、现代机械设计特点分析

机械创新设计（Mechaical Creative Design ，MCD）是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果，进行创新构思，设计出具有新颖、创造性及实用性的机构或机械产品（装置）的一种实践活动。在传统形式的机械设计中，大多数情况下是由设计人员，结合自身设计经验开展设计工作，其机械设计思想当中往往会出现很多主观判断，这种情况下，设计人员必须要拥有较强的机械设计与管理水平。在工业技术得到快速发展的背景下，机械已经广泛应用到社会各行业中，有着较为开放性的表现形式。传统机械设计期间，为了在一定程度上降低设计失误率，不断提升工作效率，相关工作人员大力探索新颖化的设计技术，尽量多的结合总目标进行设计，在不同阶段，采取不同设计方案，在真正完成上一环节之后才可以开始下一环节，这样就会降低工作效率。在新型机械设计中，工作人员将设计数据以及方案内容有效导入计算机，然后做出立体化图形，并在数据内容基础上做出适当修改，最终确定设计方案，增强设计内容的科学性，促进工作效率的不断提升。

2、机械设备设计研发流程

机械设备的设计研发阶段决定一个机械设备的全寿命周期中最重要的形成环节，主要工作是根据客户提出的实际需要和应用，设计研发出来的能有效的实现一种或多种满足客户需求功能的机械装备，而在此过程如何创新和设计是需要重点优先考虑的事情。

第一步，跟一般的设计研发步骤相似，由需求应用单位的人员提出设计研发申请，创新性的分析和研究实现客户需求的方法，考虑到性价比和发展性；第二步，等到设计研发申请经过设计负责部门商议研究得到批准以后，设计人员必须将申请中的需求细化分解任务，细化到设计研发任务的具体内容和要求；第三步，相关的各方接到任务的部门根据任务书要求，挑选人员，成立专项部门进行创新性研发。

在设备制造之前，设计部门要与加工制造单位进行细致有效的沟通，确保设计中的细节不被忽略，做到绿色加工制造，引入系统制造工程概念，确保下游加工制造单位对设计思路和要求有较清楚的认识，也为日后顺利施工奠定基础。在机械设备的制造过程中，设计人员应与加工制造单位保持及时有效的沟通，跟踪加工进度，并第一时间解决制造过程中遇到的情况，做好记录工作以备今后查阅和参考。

设备加工制造完成后，设计人员进行验收，之后进行试产运行鉴定，对使用效果进行综合评估，并做好记录。机械设备试产达标后，设计人员要及时跟进，认真完成日常操作、设备工艺、日后维护的相关图纸和资料交付工作，并进行必要的培训。正式交付使用后，设计人员还应经常主动了解机械设备运行情况，对出现的问题进行记录，并分析问题所在，及时制定完善功能的方案，在合适的时候进行改造和优化，为日后的设计积累经验。

3、现代机械设计的创新方法

3.1机械的变型设计方法

所谓的变型设计，就是指的在原有机械产品的基础之上再进行新的开发，从而使得机械零部件的规格能够标准，同时机械产品部件能够更加的通用化。如果要使得机械产品的功能、原理以及结构都相同，但是其尺寸和性能参数却存在着较大的区别，那么就可以通过变型设计来实现，这种情况被称为纵系列产品的涉及变型。而如果在基础型产品的基础之上，进一步对于功能进行扩展，就称为横系列产品的设计变型。除此之外，如果是对于具有先进动力参数的不同类型的机械产品进行设计，就称为跨系列产品的设计变型。所以现代机械设计的变型设计实质上就是在保证产品原有基本功能以及原理保持不变的情况下，依据使用者的实际需要，再对于其它的参数进行调整，从而设计出更加完善的机械产品。

在应用变型设计方法来进行现代机械产品设计的时候，产品三维参数化变型设计是一个非常常见的方法，它是以拓扑约束、尺寸约束、工程约束驱动作为技术基础的变型设计方法。在传统的参数化设计之中，只会对于部分的特征驱动尺寸进行一定的修改，然后使得其它的关联尺寸能够得到相应的调整，从而得到结构相同但是尺寸不同的系列三维模型。但是三维参数化变型设计在传统参数化设计的基础之上，还包含了三维参数化模型驱动后与之相关联的工程图的视图位置、比例、尺寸、注释等相关信息的自动更新。

3.2 计算机辅助设计方法

随着计算机技术的不断发展，在进行机械设计的过程中，计算机技术的应用也变得更加的深入，在传统的机械设计之中，往往都是利用CAD 来辅助机械产品的设计，通过对于CAD 的应用能够进行机械产品的三维建模、图形处理等内容。但是随着应用的进一步深入，当前有限元分析方法在机械设计中也得到了广泛的应用，通过对于有限元方法的应用，能够更好地对于机械产品各个零部件

的受力情况进行分析，同时也能够分析其在各种工况下的工作狀态，从而在设计阶段对机械产品的各项参数进行有效地调整，使其能够适应各种工况。有限元方法就是利用已知量来探求无限未知量的一种方法，而且有限元计算的精度较高，其计算的效率要远远高出人工计算，所以当前在机械设计之中，有限元方法也是一种非常重要的创新方式。

3.3 并行设计方法

传统的机械设计往往都是采用的串行设计方法，但是这种设计方法的设计周期较长而且成本较高，所以当代并行设计方法在机械设计领域之中得到了有效地应用，所谓的并行设计，就是指的一种集成化、系统化的设计方法，其以工程数学和计算机作为基础，建立起协同模式来进行设计，从而有效地实现了机械设计制造的一体化，并且还能够更好地降低机械产品的成本，提高其质量。

3.4 智能化方法的创新设计

智能化方法的创新设计从智能系统的角度，创造新的概念设计可视为在大的设计空间内基于知识的搜索。

创新设计过程基本步骤如图所示：

实体构造→机械系统模型→运动链图谱→初步模拟→模型细化→参数输出→优化设计

总而言之，创新可以大大推动人类文明进步，促进社会经济快速发展。整个机械工程中，机械设计属于关键性环节，可以决定机械产品性能。

参考文献：

[1]黄福敏，张军.现代机械设计的创新方法研究[J].黑龙江科学，2017（06）.

[2]张琦.现代机械设计的创新方法研究[J].科技创新与应用，2017（14）.

[3]王顶言.现代机械设计技术的创新研究[J].祖国，2017（01）.