淺談現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法

1、<p>　　淺談現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法</p><p>　　摘要：與傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)只單純的注重實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品預(yù)期功能不同，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)正朝著系統(tǒng)化、信息化、柔性化、智能化方向發(fā)展。本文在傳統(tǒng)機(jī)械的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)；預(yù)期功能；智能化；計(jì)算機(jī)輔助 </p><p><b&

2、gt;　　0 引言 </b></p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國的科學(xué)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，現(xiàn)代機(jī)械也發(fā)生了飛躍性的發(fā)展?，F(xiàn)代機(jī)械在繼承了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則、步驟、造型設(shè)計(jì)標(biāo)注、類比設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)上，將迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子學(xué)技術(shù)、測(cè)試分析等多種技術(shù)融入到機(jī)械設(shè)計(jì)中，同時(shí)在機(jī)械系統(tǒng)中引入新材料、新工藝，實(shí)現(xiàn)了同一種技術(shù)功能所具有的載體功能和技術(shù)手段的多樣性?，F(xiàn)代社會(huì)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)提出了更高的要求，為了使

3、產(chǎn)品能夠立足于市場(chǎng)，機(jī)械系統(tǒng)不僅需要能夠在實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的基礎(chǔ)上，還需要設(shè)計(jì)的機(jī)械系統(tǒng)滿足物美價(jià)廉、操作方便、安全性能高、污染小等特點(diǎn)。因此現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)這提出了更高的要求，只有通曉機(jī)電、液壓技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等才能夠設(shè)計(jì)出性價(jià)比高的優(yōu)良現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)。 </p><p>　　1 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn) </p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)某一種功能，同時(shí)綜合制造產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性、制造可能性等，

4、從而構(gòu)思的一種具有創(chuàng)新性機(jī)械產(chǎn)品過程。與傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)相比，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)有著其自身獨(dú)有的特點(diǎn)，為了使得設(shè)計(jì)的產(chǎn)品具有更大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，現(xiàn)代機(jī)械在設(shè)計(jì)時(shí)不僅僅需要對(duì)系統(tǒng)的機(jī)械工作原理、運(yùn)動(dòng)形式、力量的傳遞方式、零部件結(jié)構(gòu)尺寸、外部阻力、摩擦力、各零部件間的耦合方式等等進(jìn)行考慮，還需要綜合融入多門新的科學(xué)知識(shí)，比如計(jì)算機(jī)學(xué)、機(jī)械電子、控制理論、仿生學(xué)、美術(shù)學(xué)等等，是一種融入多門科學(xué)知識(shí)的綜合性設(shè)計(jì)過程。隨著社會(huì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，現(xiàn)代機(jī)械的

5、種類越來越多，機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度也是逐年的增加。但是從系統(tǒng)功能角度上來說，機(jī)械系統(tǒng)可以分為動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、動(dòng)力傳輸系統(tǒng)等等，如果再進(jìn)行細(xì)分，每個(gè)系統(tǒng)在原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上仍可進(jìn)行劃分。 </p><p>　　2 計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)方法 </p><p>　　計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)簡(jiǎn)稱CAD技術(shù)，它屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)，是電子信息技術(shù)的重要組成部分之一。作為當(dāng)代機(jī)械設(shè)計(jì)過程中最具靈活的技術(shù)手段之

6、一，CAD技術(shù)這一新興的學(xué)科顛覆了傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)效率低下的方式，充分利用計(jì)算機(jī)所具有的運(yùn)算快、記憶力強(qiáng)、邏輯判斷高、計(jì)算精度高、繪圖能力強(qiáng)等特殊功能，并結(jié)合設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)、智慧以及創(chuàng)造力來計(jì)產(chǎn)品，極大的降低了產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)精度，減輕了設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，使得設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性以及個(gè)人能力得到延伸。 </p><p>　　CAD系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，硬件系統(tǒng)是支撐計(jì)算

7、機(jī)輔助系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而軟件系統(tǒng)決定了CAD系統(tǒng)所具有的功能，它是系統(tǒng)的核心技術(shù)，軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)聯(lián)合在一起共同組成了計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)。從軟件的功能上來劃分的話，系統(tǒng)軟件可以分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件三部分。其中，系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等，它是整個(gè)軟件的核心內(nèi)層，能夠自動(dòng)管理和控制計(jì)算機(jī)資源；支撐軟件亦成為開發(fā)軟件，它能夠幫助設(shè)計(jì)人員更高效率的開發(fā)其他應(yīng)用軟件；應(yīng)用軟件是在系統(tǒng)軟件和支撐軟件的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行自

8、行編制用于解決實(shí)際問題的程序。 </p><p>　　利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的步驟主要包含以下幾部分，首先就是建立數(shù)學(xué)模型，在cad系統(tǒng)中常規(guī)的機(jī)械零部件都具有自己的數(shù)學(xué)模型，如果設(shè)計(jì)的模型在系統(tǒng)中不存在，則需要重新建立正確的數(shù)學(xué)模型；其次是設(shè)計(jì)程序流程圖，根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的工作原理對(duì)零部件的控制步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)；后根據(jù)程序流程圖的工作步驟，利用計(jì)算機(jī)語言進(jìn)行程序的編制；最后在相關(guān)開發(fā)軟件系統(tǒng)下進(jìn)行程序的調(diào)試，并

9、檢查程序是否能夠正確運(yùn)行，如果不能，則需要發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并進(jìn)行程序修改。 </p><p>　　3 系統(tǒng)化機(jī)械設(shè)計(jì)方法 </p><p>　　伴隨著科技的迅速發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品的功能需求也是日益的增多，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)復(fù)雜性也隨之增加?，F(xiàn)代產(chǎn)品具有壽命周期短，更新速度快等特點(diǎn)，利用傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)手段來設(shè)計(jì)現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品則顯得有點(diǎn)力不從心，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)手段已跟不上現(xiàn)代產(chǎn)品發(fā)展的步伐?；趥鹘y(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)，

10、現(xiàn)代機(jī)械在繼承前者的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)突破傳統(tǒng)只注重實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品預(yù)期功能的需求，并結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)的計(jì)算機(jī)等其他綜合技術(shù)，使得現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)向信息化、系統(tǒng)話、柔性化和智能化方向發(fā)展。由于現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)融入了多種綜合性技術(shù)，當(dāng)代的設(shè)計(jì)技術(shù)使得原有的機(jī)械產(chǎn)品機(jī)構(gòu)發(fā)生重大變化，將機(jī)械產(chǎn)品性能、功能及其制造技術(shù)提高到了一個(gè)嶄新的水平，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。機(jī)械產(chǎn)品的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)和多種控制技術(shù)的運(yùn)用是未來機(jī)械行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。 </

11、p><p>　　目前，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)已經(jīng)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)繪圖、加工制造、生產(chǎn)規(guī)劃等環(huán)節(jié)得到了廣泛而深入的研究，并且也取得了一定的成果。但是其在產(chǎn)品開發(fā)初期設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上運(yùn)用的相對(duì)較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足現(xiàn)代設(shè)計(jì)需求，而系統(tǒng)化設(shè)計(jì)能夠解決該問題。系統(tǒng)化設(shè)計(jì)能夠?qū)⑷蝿?wù)實(shí)現(xiàn)由具體到抽象的層次劃分，并能夠擬出實(shí)現(xiàn)該方案的目標(biāo)方法，由淺入深、由抽象到具體的將各層次緊密的聯(lián)系在一起，最終是產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃化、系統(tǒng)化，易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在整個(gè)

12、機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)化設(shè)計(jì)中，將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)系統(tǒng)看作由多個(gè)設(shè)計(jì)要素組成，并且每個(gè)設(shè)計(jì)要素具有一定的獨(dú)立性，各個(gè)要素具有層次性，每個(gè)要素之間存在著一定的聯(lián)系，當(dāng)所有的要素設(shè)計(jì)完成后，將他們有機(jī)的整合在一起即實(shí)現(xiàn)所需的機(jī)械系統(tǒng)。為了更加 </p><p>　　科學(xué)合理化的進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)化設(shè)計(jì)過程中，常常將一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)分解為許許多多比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，從而使得機(jī)械設(shè)計(jì)變得更加的簡(jiǎn)單、方便。有時(shí)候，為了需要，可能將

13、劃分后的系統(tǒng)進(jìn)行劃分為更加簡(jiǎn)單的更小子系統(tǒng)，直至能夠進(jìn)行適宜的設(shè)計(jì)和分析。 </p><p>　　但是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下問題： </p><p>　?。?） 系統(tǒng)分解數(shù)和層次數(shù)應(yīng)適宜。如果分解的子系統(tǒng)數(shù)目太少，則子系統(tǒng)復(fù)雜度稍高，不便于產(chǎn)品的模型化，同時(shí)也給設(shè)計(jì)工作增加難度；如果分解數(shù)和層次數(shù)過多，則容易造成系統(tǒng)臃腫，給最終的系統(tǒng)整合帶來難度。 </p><p&g

14、t;　?。?）避免過分的復(fù)雜面。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，盡量選擇要素間聯(lián)系數(shù)較少和作用較弱的地方。 </p><p>　?。?）使得系統(tǒng)中能量流、信息流、物料流的合理的流動(dòng)。在機(jī)械系統(tǒng)中，一般包含能量流、信息流、物料流，并且該三部分間可實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換。他們?cè)谙到y(tǒng)的輸入到系統(tǒng)的輸出工作過程中，按一定的方向和途徑不間斷的流動(dòng)著。即使在劃分的各個(gè)子系統(tǒng)中，他們的流動(dòng)途徑也是不變的。 </p><p>　?。?/p>

15、4）系統(tǒng)分解與功能分解的不同。在系統(tǒng)分解中，存在子系統(tǒng)分解和功能分解，這兩者間的分解是不相同的。雖然系統(tǒng)被分解為各個(gè)子系統(tǒng)，但是每個(gè)子系統(tǒng)仍是一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)，子系統(tǒng)雖然相對(duì)簡(jiǎn)單，但是可能具有多項(xiàng)功能，并且每個(gè)子系統(tǒng)間仍是具有緊密聯(lián)系的。功能分解不一樣，系統(tǒng)按照功能逐一分解，直至不能夠再次分解系統(tǒng)功能。 </p><p><b>　　4 結(jié)束語 </b></p><p>

16、;　　伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及異地的協(xié)同設(shè)計(jì)制造，使得產(chǎn)品的功能需求、設(shè)計(jì)、加工、裝配并行工程具有一定的可行性。但是產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的三維可視化是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的前提條件，因此，近些年來，智能化軟件設(shè)計(jì)、三維圖形設(shè)計(jì)、虛擬技術(shù)等等越來越多的被應(yīng)用到現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中。目前，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)正朝著智能化設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)以及能夠滿足異地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方向發(fā)展，并且隨著人們對(duì)產(chǎn)品功能性越來越高的要求，人工智能理論、系統(tǒng)工程理論、計(jì)算機(jī)軟硬件工程等多技術(shù)