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1、现代机械设计的理论与方法及研究进展2010年第12期总第165期林区教学TeachingofForestryRegionNo.122010GenerMNo.165现代机械设计的理论与方法及研究进展张劲(扬州职业大学现代教育技术中心,江苏扬州225009)摘要:在分析现代机械设计的特点和原则的基础上,介绍了系统化设计,优化设计,价值工程,反求工程等现代机械设计的理论与方法,指出现代机械设计是机械理论与其他理论的有机结合,是传统机械设计的创新发展.关键词:现代机械设计;系统;优化;价值中图分类号:G718.5文献标志码:A文章编号:1008—6714(2010)12—0006一O3机械工程作为
2、一门古老的学科,只有不断地与当代先进的科学技术相结合,才能促进自身的发展.随着科技的进步,特别是计算机科学,系统科学的发展,机械设计水平发展得很快.首先,机械设计的理论和方法得到进一步加强和拓展;其次,多种设计技术,理论与方法交叉综合;再次,设计手段精确化,计算机化,自动化与虚拟化.纵观整个机械设计发展进程,设计从宏观走向微观,从静态走向动态,从收敛性思维走向发散性思维,从单目标设计走向多目标综合设计.1现代机械设计的内涵长期以来,机械设计是作为一门设计技术来进行研究的,但自从把系统科学引入机械设计之后,设计技术已逐步发展成设计科学,使机械设计走向高层次,理性化.现代机械设计是在传统的设计
3、方法上的继承,创新和发展,是一门多专业和多学科交叉,其综合性很强的基础技术科学,即将机械技术,微电子技术,信息技术,控制技术等在系统工程的基础上有机地加以综合,实现整个机械系统的最佳化.若从系统的观点分析,现代机械设计是一个由时间维,逻辑维和方法维共同组成的三维系统.(1)时间维.是反映按时间顺序的设计过程,分为产品规划,方案设计,技术设计和加工设计四个阶段.(2)逻辑维.是解决问题的逻辑步骤,在现代机械设计过程中解决问题的合理步骤是:分析一综合一评价一决策.(3)方法维.是指设计过程中的各种思维方法和工作方法.现代机械设计采用各种先进的设计理论,方法和工具,使机械设计进入高效,优质和创新
4、的新时代.2现代机械设计的特点(1)创新性.现代机械设计以先进的设计理论和设计工具为依托,能充分发挥设计者的创造性思维能力,运收稿日期:2010—11—16作者简介:张劲(1974一),男,江苏扬州人,助教,工程硕士研究生,从事机电一体化研究.一6一用各种创造性的方法和手段,开发出具有创新性的产品.(2)动态性.现代机械设计不仅要考虑产品的静态特性,还要考虑产品在各种实际工作状态下的动态特性,考虑产品与外部环境的物质流,能量流和信息流的交换.(3)系统性.现代机械设计注重用系统的观点看待设计问题,把机器看做是具有特定功能的,相互间具有有机联系的各组成部分所构成的一个整体,考虑对象与外界的联
5、系.(4)前瞻性.现代机械设计在产品设计初期,就考虑到产品生命周期全过程和各个阶段的要求,有利于及早发现产品的潜在缺陷,将可能发生的故障减小到最低程度.(5)计算机化.计算机的诞生是人类社会发展的一个里程碑,极大地促进了生产力的发展.计算机已经渗透到机械设计的各个环节,许多现代设计方法如系统仿真,优化设计等都得依靠计算机.3现代机械设计原则(1)功能满足原则.顾客要购买的不是产品本身而是产品的功能,功能实际上是体现了顾客的某种需要.机械设计的目的是构造能够实现规定功能的机械产品.如果产品不具备要求的功能,设计就会失去价值.满足功能是各类产品设计的首要原则.(2)质量保障原则.质量是产品的生
6、命,保证质量是产品设计的重要原则.产品质量主要由性能和可靠性决定,故这类原则主要包括:性能指标,可靠性,强度原则,刚度原则,稳定性,抗磨损性,抗腐蚀性,抗蠕变性,动态特性,平衡特性,热特性等.(3)工艺优良原则.现代机械设计,工艺为本.工艺优良原则要求设计能够并且容易通过生产过程实现,它包括:可制造性,可装配性,可测试性等.(4)经济合理原则.传统的机械设计原材料消耗大,设计周期长,反复多,浪费严重.现代机械设计要求产品具有较低的开发成本,制造成本,使用成本和维护成本.(5)可持续原则.要求考虑产品投放市场后的表现行为,包括环境友好性,环境适应性,人机友好性,可维护性,可安装性,可拆卸性,
7、可回收性等.4现代机械设计理论与方法现代机械设计理论与方法是以设计机械产品为目标的一个知识群的总称,有一个完善和发展的过程.本文仅介绍几种相对比较成熟,应用较为广泛的理论与方法.4.1系统化设计4.1.1系统化设计的主要思想将设计看成是由若干个设计要素组成的一个系统,每个要素具有相对独立性,各个要素之间存在着有机联系,并具有层次性,所有的设计要素按照一定的模式结合后,即可实现系统所需完成的任务.机械系统就是由各个机械基本
