浅析机械设计基础理论与实践的应用

浅析机械设计基础理论与实践的应用

随着我国社会经济的高速发展，现代机械制造企业想要保持良好的市场竞争力，必须要在产品方面进行创新。其根本措施是需要加强现代机械制造的效率，在产品设计方面，设计方案、设计理论以及具体的设计技术都关乎到产品的效率问题。本文对机械设计的基本理论进行阐述，并根据研究实践对如何有效进行机械设计提出了一些建议。

标签：机械设计基础理论实践应用

引言

随着科技水平的不断发展，机械制造企业也正面临着严峻的考验，开始朝着国际化、多样化的趋势发展。我国的社会进步对机械制造企业提出了全新的要求，在产品的质量、性能等方面的要求更高。另一方面，随着环境资源的不断减少，机械制造企业必须创新生产方式，使用更环保更节能的生产模式，促进企业可持续发展，不断对机械设计进行研究创新。

一、机械设计基础理论

机械设计的基础理论中是由多个学科综合而成的，其中包括信息学学科、计算机技术学科等等，通过这些课程的結合对机械产品的设计模式和设计方法进行研究。在机械设计的基础理论中，产品的设计包括以下几个特点：智能化、经济性、并行性、集成化、动态性、科学性、前瞻性。

在机械设计的领域中，一些规模较大的产品在设计时，要先进行分析并对产品进行分解，最后再将产品投入设计阶段，能有效体现出机械产品的智能化；目前我国的机械市场环境竞争日益激烈，因此在进行产品的设计时，首先要保证产品可以为企业带来经济利润，是保障企业运营的根本性原则；在设计时，还要注重产品的后续功能，提倡废品利用，降低企业的成本，提高企业的经济收益；保证产品和信息技术的有效结合，加速对软件和硬件的开发应用，将计算机技术应用在机械产品的设计上，特别是CAD技术的应用；在设计产品时，除了要保证产品本身的质量之外，还要考虑到产品的动态性，即保证产品在投入使用时不会出现问题；机械产品的科学性和前瞻性是重要的参考因素，现代机械产品中涉及了大量的学科综合，因此科学性是设计产品的基本要素之一。设计时要对产品的各个环节进行仔细的分析，对产品可能出现的潜在问题进行逐一排查，保证在未来的使用中不会出现任何安全隐患。

二、现代机械设计理论和实践的不足

1.基础理论的研究和应用较为薄弱

目前我国的机械设计领域依旧是强调经验型，对于基础理论并没有进行深入

的研究。有学者对于我国机械设计和其他工业强国之间的差距进行了分析，结果发现我国在机械设计的硬件和软件方面都不比其他国家差，而是在基础理论的研究方面不够彻底。机械设计的基础理论中分为通用基础理论和专业基础理论，我国的机械设计发展必须要对基础理论进行全面、透彻的分析[1]。

2.实践难以创新，设计过程不够完善

在机械设计领域之中，对产品不断进行创新是企业保持竞争力的首要因素。但是根据我国目前的教学理论，更多是对理论上知识的探讨，并没有对机械设计方面的创新进行深入研究。在机械设计中，包括了概念设计、技术设计和施工设计三个部分，这三个部分之间相互影响，环环相扣。但是在实际的操作过程中，这三个环节之间经常会出现脱节的情况。设计人员在进行施工设计时忽略了概念设计和技术设计，导致产品出现质量隐患。在设计时除了要注重知识的掌握之外，还要对知识进行创新型研究，但根据我国目前的状况来看，在知识创新方面还有待发展。机械产品的设计是一个非常复杂的过程，在过程中必须要进行有效的信息共享才能保证产品的成功研发。因此在机械设计企业内部进行管理创新，保证信息的透明度，促进设计的成功。

三、现代机械设计方法

1.计算机辅助设计

随着科技水平的不断发展，计算机技术在机械设计领域的应用越来越广泛。如今设计人员可以通过计算机软件来进行产品的设计流程，完成构思、制度以及计算的工作。传统的机械设计方法中大多使用手绘的方式，其精确性难以得到保障，而且会消耗大量的人力资源。而计算机辅助设计不仅可以节约资源，控制企业成本，还能缩短设计的时间，提高设计的精确性，保证机械产品的质量。在计算机辅助设计中，CAD是目前应用最广泛的技术，主要流程中有三个阶段，构思、设计和加工。

首先要对产品进行构思，对产品的外形、色彩、形状等进行设计，并通过CAD技术建立出产品的模型，将产品的整个表面结构展现出来；构思完成后就进入了产品的设计阶段，在之前的CAD模型基础上，将产品的相关元素建立的模型上，并通过对模型进行分析，为下一步的加工产品奠定基础；进入加工产品阶段，通过CAD技术，用图形的方式把相应的产品因素建立的模型上，并对其进行分析，发现在产品加工中可能出现的问题，并及时解决。最后通过计算机的技术，对机械产品进行全面设计[2]。

2.实行产品绿色设计

随着生态环境的不断恶化，人们逐渐意识到环境的重要性。想要在生产机械产品的同时保护环境，必须要对我国现代企业的模式进行创新，从技术上对机械产品进行设计研究。通过对科技水平和机械水平的开发，在生产机械产品的同时节约资源，提高企业的生产效率，减少对环境的污染，促进机械设计企业的可持

续发展。在企业进行绿色设计时也为企业带来了发展机遇。很多机械企业认为进行绿色设计投资大，收效慢，经济收益不如传统的减少成本方式有效，所以往往不愿采取绿色设计措施。但实际上，在机械企业中实行绿色设计，不仅可以保障员工的安全，还能降低企业中的其他支出。另一方面，良好的环境可以促进企业中工作人员的工作积极性，提高机械企业产品的生产效率，保证企业的效益，提高企业的形象。

3.借鉴发达国家的经验

我国目前的机械设计研究的还不够彻底，因此可以从其他国家的成功经验中借鉴，并根据我国的具体情况进行改善实施。本文根据调查研究，对三种较成功的设计方法进行了分析：普适设计、公理化设计、三次设计法。普适设计是由德国率先提出的，其优点在于对经验的积累和总结。如今的机械设计类型复杂，规模较大，需要进行系统的整理和研究，积累经验。普适设计中有一套系统的设计方法，注重机械设计中结构和功能的搭配，保证机械的设计建立在过去的经验上。因此，经验较丰富的企业可以尝试借鉴普适设计；公理化设计诞生于美国，此种设计方法建立在决策的基础上。公理化理论通过对机械设计基础理论的研究，并根据普适设计中的经验累积，再通过计算分析得出科学的决策。但是公理化设计并不依赖于经验，即使没有大量的经验累积，公理化设计也一样可以在机械设计中进行实践。某些机械产品的设计非常复杂，普通的设计方法难以生产出良好的产品，因此可以采用公理化的设计，保证产品的质量；三次设计方是由日本研究得出的理论，良好的实践效果获得了广大企业的认可。三次设计中有三个过程，分别是系统设计、参数设计和容差设计。其中系统设计是产品设计中的核心阶段，是整个设计的基础。参数设计可以将产品中的性能进行良好的融合，避免产品在使用中出现差错。容差设计是对机械产品的维护和二次确认，并尽量降低产品的成本。

四、现代机械设计的发展方向

随着科学技术的不断发展，如今的机械设计开始渐渐向绿色化、智能化、网络化和全球化进行发展。绿色化指的是相关机械企业在进行机械设计时将环保要求放在首位，在保证机械产品的质量、功能、稳定的同时，实现环保的目的，保证人们在使用机械产品时有良好的体验效果；智能化指的是通过先进的计算机技术进行机械设计，保证设计的精准性；随着人们生活水平的提高，网络化开始渐渐普及，因此机械设计未来必然要步入网络化时代；如今经济发展正在迈向全球化，而机械制造是经济发展中的重要组成部分，因此机械设计全球化发展会成为机械企业的必然趋势[3]。

五、结语

目前我国的机械设计研究还处于起步阶段，随着科学技术的进步，我国的机械设计研究获得了长足的进展。根据目前我国机械设计的现状，为了促进机械设计的进步，必须要对机械设计的基础理论进行深入的研究，并使用全新的科技技术提高机械企业的生产效率。机械设计要朝着更绿色化、智能化、网络化、全球