一次性机械设计论文

[摘要]随着科技的进步，现代工业产业迅速发展，对于机械产品的要求也越来越高。机械设计加工作为机械生产的重要组成部分，是影响机械加工质量与加工效率的重要因素。从加工精度、加工质量、技术创新、设计标准化、材料选择以及润滑剂选用等方面入手，概述机械设计加工中应注意的问题，并提出相应优化措施。今天小编给大家找来了《一次性机械设计论文(精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

一次性机械设计论文 篇1：

基于某型电动舵机减速装置的一次性机械设计理念及实践

摘要：与常规机械装置或零件相比，一次性机械的主要特点体现在体积小、重量轻，且在实际的使用过程中一般一次性机械不会发生高周疲劳现象。目前关于一次性机械的设计理论并不十分完善和成熟。文章基于某型电动舵机减速装置进行了一次性机械设计理念的分析和实践。文章首先针对一次性机械的特点和设计理念进行了综合阐述;其次以箭用舵机为例分析了箭用舵机关键零件这一类一次性机械的强度设计方法，从传动方案和总体结构、锥齿轮的设计、柔轮的设计三个角度进行了详细阐述;最后针对箭用舵機性能进行了测试，得到了一次性使用的谐波减速器的测试装置照片。文章认为，对于该型号电动舵机减速装置而言在相同载体条件下，可以通过将齿轮模数减少至40%，从而满足一次性机械设计的设计指标要求。

关键词：一次性机械;电动舵机;减速装置;设计理念;实践

0引言

通常情况下，机械零部件和设备整机等在进行设计和制造时均需要满足用户进行长期使用的需求。例如机床、发动机、大型建筑设备及其零部件等，其通常需要满足社会生产数年甚至数十年的长期高频率使用。我们通常将这种设备称为常规机械。与常规机械相比，一次性机械装置的使用寿命较短，通常情况下不会进行二次时用。这种仅供用户进行单次使用的设备属于一次性、短寿命机械设备，因此通常被成为一次性机械。

一次性机械的使用场景多见于军事、航空航天、高端航海设备等领域。一次性机械使用场景的这一特点主要需要满足该领域对有效载荷的要求，在能够满足一次性使用场景传动要求的同时，对一次性机构或设备的体积、质量等要求均比常规机械更高。本文提出了一次性机械的设计理念，针对航空领域中的某型号电动舵机减速装置在有限体积条件下的一次性机械设计体系进行了研究和分析，并最终进行了该型号箭用舵机性能测试，结果表明本次设计的谐波减速器完全能够胜任一次性设计理念下的性能需求。

1概述

与常规的可重复使用机械设计理念相比，一次性机械设计方法是从传统常规设计中进行的特殊场合和对象的设计方法优化。一次性机械设计理念的设计方法中，同样有许多常规机械设计理念的影子，一次性机械设计是在现代机械应用场景多元化的背景下对传统机械设计方法的有效补充。对于一次性机械设计理念应用频率较高的多见于军事、航空等领域，如一次性使用的攻击性飞行装置、一次性使用的航空设备等。这些设备的使用寿命通常只有一次，因而通常不需要考虑传统机械设备的耐久陛、损耗度等。在进行该类型设备的设计和加工过程中，往往容易处于设计→实验→改进→再设计的设计流程中。这种传统设计理念具有较高的盲目性，同时由于传统设计理念在进行设计时不具备明确的实验目标，因而往往需要通过多次设计、改良来确定最终的设计方案，大大延长了设计实验周期。而实际上针对这种一次性损耗零件的设计，目前并没有—个完整、成熟并且可以供人们遵循的可靠流程和方法，尚需要进行充分研究和论证。

2设计特点与设计方法分析

2.1使用条件

与常规机械设计相比，一次性机械设计通常需要不需要较长的使用寿命或循环使用，因此并不需要对设计进行过多的余量设计。因此一次陛机械设计通常体积小、重量轻，材料在优先寿命里能够保证完成既定功能即可。

2.2失效形式

与常规机械相比，一次性机械的失效形式多考虑传递动力，并不需要对疲劳、磨损等失效形式投入更多关注，只要一次陛机械设计不至于受力折断即可。因此，一次性机械设计失效形式方面设计应主要保证系统的动静强度和刚度而非地应力高周疲劳。

2.3设计方法

一次性机械设计尚且没有一个固定、成熟以及可以供行业内普遍遵循的设计理论。一次性机械设计所生产的零件和产品通常不具备较高的使用寿命，在短期内零件并不会因为疲劳、磨损或腐蚀等形成疲劳破坏。疲劳破坏通常实在长时间内经过多次反复载荷下产生的破坏，当静强度极限或屈服强度远大于交变应力时，才有可能在机械设计中出现疲劳损坏现象。然而，由于一次性机械设计并不需要像传统机械设计一样考虑机械疲劳现象，通常在机械发生疲劳破坏之前通常就已经完成了设计使命，只要保证一次性机械设计产品不会在使用过程中手里破坏即可。因而，对于一次性机械设计而言，在进行机械设计时主要考虑静力破坏即可。当机械设计最大载荷对应的屈服强度或强度极限大于机械所受静力时，通常就不会发生静力破坏。因而，在不需要考虑零件整体疲劳破坏其他因素的情况下，只需要根据静强度要求对机械进行设计即可。一次性机械设计通常可以获得较低的机械重量和较为简单的机械结构。

3箭用舵机关键零件的强度设计

箭用电动舵机是电动舵机的一种，主要工作原理是利用电动机驱动从而改变航空器如火箭等的航行方向。箭用电动舵机通常会在使用功能完成后随火箭发射完成自毁。

由于航天器内部结构复杂且对质量、零件体积的限制性较高，通常在对箭用电动舵机进行设汁时要求零件具有尽可能小的体积。因此，目前普遍采用小体积高速伺服电动机对电动舵机进行驱动，同时配以大减速比的减速装置确定驱动电机的参数。然而，假设按照常规机械设计方法以伺服电动机额定输出转矩低速角位移运动的技术方案确定箭用舵机尺寸的话，通常无法满足航空航天器对零件尺寸和质量的要求。因而，需要按照以下方法，采用一次性机械设计理念进行设计。

3.1传动方案和总体结构

箭用电动舵机对机械结构的总体要求是：结构简单、体积小、重量轻，在工作过程中能够提供较高的传动效率目.零件提供的大速比传动形式需要提供尽可能大的承载能力。因此本文设计的传动方案采用了如图1所示的一对锥齿轮副和谐波齿轮传动形式的总体传动方案和结构。

3.2锥齿轮的设计

锥齿轮的设计参数及使用材料如表1所示。

在传统设计理念中，为解决锥齿轮的失效问题，通常多采用齿面接触疲劳强度和齿根完全疲劳强度的方式防止齿轮实效现象的出现。假设按照传统设计形式对齿轮参数进行确定可得：齿轮模数=0.5mm（齿根弯曲疲劳强度计算）或0.6mm（齿面接触疲劳强度计算）。然而由于箭用舵机减速器中的齿轮在发生失效现象之前便已經完成了整个使用寿命，因而并不需要按照以上参数进行设计，只需要按照锥齿轮承载的最大弯度进行计算即可。

利用一次性设计理念将齿轮的轮齿当悬臂梁。通常情况下，悬臂梁的横截面上弯曲应力要远大于切应力，因此通常在计算过程中只考虑切应力。按照式（1）进行箭用舵机减速装置齿根抗弯强度的计算：

根据式（2），可按一次性机械设计理念进行柔轮的设计计算，将相应的设计参数代人式（2）中可得柔轮模数为M=O.05mm，取标准模数m=0.1mm。

4箭用舵机性能测试

本文所研究的某型号箭用电动舵机减速装置的参数要求如表2所示。

根据多方专家论证，按照传统的机械设计工艺无法在减速器体积要求如此高的条件下，达到转矩和功率传递的性能要求。因此，本文针对这一问题对国外相关文献进行了查阅，认为可以按照21世纪初，西方某国家的类似产品设计理念进行魁法，在传统设计理念的指导下，按照有效体系设计系统最大功率，完成样机生产后对性能进行实验，发现其中不合理、不适用的地方进行修改直至所生产的产品符合性能要求和产品尺寸要求。这一方法尽管最终得到了所需要的产品特陛，但是由于实验过程具备一定的盲目性，通常需要在设计过程中融入其他的新型设计理念，用于制造这种—次性机械设备。按照—次性设计理念对西方类似装置设计方案进行优化，在完成产品设计和样机生产以后，可以按照最终实验进行产品性能考量。最终得到了本文所没计的一次性使用的某型电动舵机谐波减速器。

本文所设计的基于一次性设计理念的某型电动舵机谐波减速器主要性能参数如表3所示。本次论述总共参考设计成功的10套装置中随机筛选出的4套。受实验条件影响，本次设计的某型电动舵机谐波减速器除谐波减速器中的柔轮以外，其他装置仍按照传统的机械设计理念进行参数确定和加工工艺确定。

本文通过以下测试，获得了一次性没汁理念条件下某型号电动舵机减速装置柔性齿轮在最大载荷下的寿命。

第1步，将待检测工件固定在专有测试台上;

第2步，确定机械和电气零位;

第3步，通过直流电动机控制器，控制装置进^运转状态

第4步，根据测试台板弹簧提供的数据和刚度，计算负载转矩达到80N.m时的旋转角约为60°;

第5步，旋转角通过测试装置反馈系统控制单元，当旋转角达到标定值60°时，记录完成一次加载;

第6步，将舵机系统复零，反向加载至旋转角达到标定值60°时，完成第二次加载;

第7步，反复进行第5、6步实验，当发生系统噪声超标、减速器卡死以及电动机烧坏时停止实验，认定本次实验完成。

由此得到了表3所示的4组装置在相同条件下的不同失效情形。由表2可知，本试验采用一次性设计理念所得到的某型电动减速装置失效形式，仅有只有刺耳噪声是由于柔轮齿磨损造成的，设计参数和设计方法完全符合实际的箭用电动舵机减速装置工艺要求。

5结语

综上所述，针对目前一次性接卸设计理论研究相对匮乏的现状开发了一种基于一次陛机械设计理念的电动舵机减速装置设计方法。在不考虑电动舵机减速装置摩擦、磨损和疲劳等其他失效方式的条件下，获得了体积更小、重量更轻的新型箭用电动舵机减速装置的设计数据并完成了具体的事物生产。一次性机械目前并没有可以严格遵循的设计理念，因此本文所提出的一次性没计特点和设计理念，能够证明一次性机械设计理念的可行性，为今后在军事、航空航天等领域的一次性机械设计工作提供理论和数据支持。

作者：陈芳

一次性机械设计论文 篇2：

机械设计加工中应注意的问题

[摘    要]随着科技的进步，现代工业产业迅速发展，对于机械产品的要求也越来越高。机械设计加工作为机械生产的重要组成部分，是影响机械加工质量与加工效率的重要因素。从加工精度、加工质量、技术创新、设计标准化、材料选择以及润滑剂选用等方面入手，概述机械设计加工中应注意的问题，并提出相应优化措施。

[关键词]机械设计加工;常见问题;优化措施

Problems in Mechanical Design and Processing

Ma Chao

1 機械设计加工概述

机械设计加工包含机械设计与机械加工两方面内容，机械设计是机械制造的第一步，主要是根据使用需求，构思机械设备的工作原理、运动方式、能量传递方式，分析各零部件的尺寸、形状、润滑方式，并将计算过程转换为具体描述的过程，为机械制造提供有效参考。机械设计的目标为：在现有加工水平、理论依据、材料选择以及计算手段等条件下，实现优化设计。机械设计者应严格遵守“技术性能准则”“可靠性准则”“标准化准则”“安全性准则”，对最佳工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗、最少环境污染等因素进行综合考量。由于这些因素互相冲突，因此，机械设计者应统筹兼顾，以机械的种类与用途为抓手，权衡轻重，实现综合技术经济效果最优化。随着科技的不断进步，优化设计不再单纯依靠设计者的知识与经验，而是逐渐舍弃主观判断，向科学计算发展。

机械加工是指通过一种或多种机械设备，对零部件的形状、尺寸、位置与性能进行标准规划与执行，并利用生产工艺技术等使原材料由毛坯到精密器械的过程。按照加工方式不同，机械加工可分为压力加工与切削加工两大类。随着现代机械制造产业的不断发展，机械加工技术方法越来越先进，例如快速成型、精密超精密、微型机械等加工技术。在机械加工制造过程中，零件作为机械基本组成单位，其规范化处理尤为重要。相关操作人员应严格遵守加工工艺要求，采用粗加工、半精加工、精加工等手段，深度打磨原材料或半成品，以提高工件的加工精度与使用价值，满足现代机械制造的标准与需求。

在机械设计加工的过程中，应综合考量各方面影响因素，对细节问题多加注意。选择合适的材料与刀具，合理规划加工工艺流程，提高机械加工精度，控制工件表面加工质量。要全面贯彻“标准化、通用化、系列化”原则，以减轻设计工作量，加强机械设计质量，提高产品的互换性与可维修性，降本增效，促进机械设计加工产业可持续发展的同时，为国家的宏观调控、内外贸易管理等创造便利条件。

2 机械设计加工特点与流程

2.1 机械设计加工特点

机械设计加工是从抽象到具体的过程，其特点主要表现为以下几个方面：①要素配合特点。现代机械加工制造应注重设计与加工过程的整体融合，权衡好设计、加工、维修以及回收等要素之间的关系，积极引入先进加工工艺与加工技术，不断提升操作人员与加工环境的配合度;②技术创新特点。随着工业产业的飞速发展，传统的机械设计加工理念显然已经无法适应经济市场需求。现代化机械设计加工应融入电子信息技术，及时更新设计理念，做好设计加工方法的优化与创新，不断提高设计加工质量，促进产品经济效益与社会效益协调发展;③设计功能多样化。机械设计加工应以市场需求为向导，有效融入多方元素，拓展设计范围，丰富产品功能，提高设计的科学性、合理性，以保障产品质量，为机械行业的可持续发展提供可靠推助力。

2.2 机械设计流程

按照设计方式不同，机械设计可分为新型设计、继承设计以及变型设计三大类，其设计的主要流程如下：

（1）任务设计。根据使用需求，明确设计任务。

（2）初步设计。构思机械工作原理、产品结构、运动与能量传递形式等要素，初步绘制设计总图，并进行初步审查。一般机械的变型设计以及继承设计、简单机械的新型设计，可省略初步设计，直接进入下一设计阶段。

（3）技术设计。根据初审意见，做设计初稿变更，进一步完善总图，并绘制相关零件图，准备第二次设计审查。

（4）工作图设计。根据二次审查意见，修改总图及其对应的零件图，绘制部件装配图与总装图，填制零件表、易损件及配件清单、使用说明书等技术文件。

（5）定型设计。在定型设计之后，可进行批量生产。

在机械设计的过程中，如果发现之前步骤中的某个或多个设计不合理时，必须折返到问题步骤，做设计变更，与之相关的随后的设计工作也需要重新规划。

2.3 机械加工步骤

（1）分析总装图、零件图，对工件进行加工工艺分析。

（2）选择毛坯，确定定位基面与工艺路线。

（3）合理规划各加工工序的余量，对工序尺寸以及加工公差进行优化设计。

（4）科学选择各工序所用的刀具、夹具、量具以及匹配的辅助工具与加工设备。

（5）明确主要工序的工作原理、技术要求与检验方法。

（6）确定工时定额、切削用量等技术参数。

（7）填写工艺卡片。

3 机械设计加工中需要注意的问题

3.1 加工精度问题

机械加工精度就是指原材料（工件）经过机械加工后，尺寸、形状、位置及性能等技术参数与设计图理想值的相符程度，即工件在机械加工过程中的精确度。加工精度是影响机械产品质量与使用性能的重要因素。在生产制造过程中，产品加工图纸上，会明确标注各零部件的尺寸、规格、位置等技术参数，如果加工精度误差过大，则会导致工件受热不均或者受力变形等情况，对机械器件的整体性能以及使用寿命造成不良影响。加工精度误差的诱因有很多，比如刀具磨损、传动误差、应力干扰、加工系统故障等。机械设计加工的工件存在误差，这是无法避免的。但是，这并不意味着加工精度无法提升，误差的存在并不是造成工件质量问题的绝对因素。在加工制造过程中，可以通过分析、计算、试验等方式，采取补偿控制技术，优化加工工艺，提高加工设备性能等手段，减少或转移原始误差，以提高加工精度，保障机械产品的加工质量。

3.2 加工质量问题

机械设计加工环节的操作合规与否，直接影响机械产品的加工质量。材料质量问题、加工切削量大、工件受热或受力变形等，是机械产品比较典型的加工质量问题。因此，在设计阶段，应根据使用需求，谨慎选择原材料，尽量避免选择易变形的塑性材料，以避免在材料切割过程中，出现掉渣、磨损等，导致表面粗糙，不平整，降低加工质量。同时，还要注意环境以及外力因素对加工质量造成的影响。比如，受力不均会改变工件的内部结构，冷热交替频繁会导致工件塑性变形，产生冷作硬化现象，降低机械产品的伸长率。机械设计加工过程中，加工质量控制具有一定难度，因此，制造企业应加强技术培训工作，打造经验丰富、技艺高超的机械加工团队，不断提升产品加工质量，实现降本增效，为企业的可持续发展提供有效推助力。

3.3 技术创新问题

在大数据时代，机械设计加工也应与时俱进，积极更新加工理念，加强科技研发，注重技术创新，不断提升产品加工质量，以满足产品使用性能需求。机械设计加工制造的专业性要求高，加工工艺流程复杂。但是，在实际加工过程中，由于缺乏高精尖的技术创新人员，加之设计加工理念滞后，机械加工工具陈旧，严重影响产品性能，产品设计质量低下，没有核心竞争力，无法立足于激烈的市场竞争中。

3.4 机械设计标准化问题

机械设计标准化就是要统一规定机械产品的尺寸、规格、性能、结构等技术参数，并将其作为标准来执行。机械设计标准化可以减少设计工作量，使设计加工简单便捷。机械设计标准化的应用与推广，给机械设计带来便利的同时，也对设计水平提出了更高的要求。设计人员要全面了解国家标准、行业标准，以保障产品合标，符合市场需求。但是，在实际操作过程中，由于加工环境、加工设备等因素限制，非标件的使用过于频繁，不仅增加了刀具以及加工设备的数量，同时还会增加生产成本，影响企业经济效益。

3.5 材料选择方面的问题

机械设计加工的材料选择，应注意以下问题：①性能方面。机械使用性能包含美观性、抗疲劳性、耐磨性等;在选择加工材料时，应根据机械产品的不同性能与用途，进行针对性选择。②工艺性能。选择的材料要满足机械设计加工的工艺需求。比如弯曲性、可锻造性以及淬透性等。③经济性能。在保障产品质量的基础上，要全面评估材料的利用率、价格以及加工、维修费用等。在实际设计加工过程中，由于节约意识不强，为提高产品质量，盲目选择性能优，但价格昂贵的材料，导致机械加工成本较高，企业收益微乎其微。

3.6 润滑剂使用的问题

机械加工方式主要有切削、轧制、拉拔、研磨几种，在这些加工过程中，产生大量切削热，不仅会造成刀具及工件出现局部损伤，同时还会产生颗粒状物质，影响机械加工质量。因此，为保障被加工件的几何尺寸、表面质量以及加工精度符合设计要求，金属加工润滑剂的使用十分必要。润滑剂具有润滑、清洁、防锈、防腐、冷却等功能，可以有效提升工件表面光洁度，延长刀具使用寿命，提高机械加工精度与效率，从而降低成本，提高机械加工的经济效益。机械加工过程中，润滑剂使用不当，会造成机械零部件损坏，影响产品加工质量。比如，操作者不定期、盲目增加或减少添加剂的使用量，不仅无法发挥保护作用，还会增加额外支出。

4 机械设计加工中常见问题的优化措施

4.1 嚴格控制加工精度

保证材料的切割面平整，提高表面粗糙度，对于切割不匀、尺寸不规则等情况，应采取有效措施提高刀具性能，严格控制机械加工的精度。注重加工机床的维修与保养，改进生产设备性能，积极开展误差分析，寻根究底，减少过失误差、仪器误差、环境误差等，有效提升机械产品的加工质量。随着计算机技术的深入发展，应注重加强机械设计加工误差计算与分析的信息化水平，采用误差补偿技术，减小精度误差的影响，推动机械设计加工向自动化、精细化发展。

4.2 保障加工流程合理

根据设计任务，制定科学、合理的加工工艺流程，将产品质量控制贯穿于机械设计加工的全过程，加强制造过程的管理与监控，优化产品最终产出性能。对于生产周期紧迫的情况，应尽量一次性完成加工操作，减小加工残余应力对机械零件加工质量的影响。要选择适宜的方式，减小物理作用危害。此外，应注重提高产品的安全性与稳定性，提高零部件的适配性，不断优化加工工序，提升机械设计加工的整体水平。

4.3 引进先进加工技术

技术创新是提高机械设计加工质量的关键所在。机械设计加工企业，应积极引入先进技术，并根据使用需求以及加工工艺，保障机械加工水平处于市场领先地位。在机械加工的创新过程中，应对产品性能、使用寿命、运行稳定性等进行综合考量，并采取

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有效措施，优化操作流程，提高机械设计加工技术的创新水平，整合基础建设设施，推进企业良性发展。

4.4 加强设计规范化

加强设计规范化是协调产品加工质量与加工效率的重要途径。设计人员要详细统计机械器件产品的尺寸、外观、位置、性能等技术参数，尽可能采用规范化设计，以保障产品质量与生产效率得以平衡发展。在设计之初，应统一设计标准，减少产品的尺寸、外观种类，为大批量生产奠定良好基础。此外，要保障同一时间内的各个环节，各司其职，协调作业。比如，同时进行人工质量筛查与工件机械生产，最大限度提升产品加工质量以及加工效率。

4.5 选择合适的加工材料

在材料选择阶段，应根据机械设计要求，综合分析材料的属性、价格以及性能等要素，在满足零部件加工质量的基础上，对材料的应用价值进行合理性分析，选择性价比高的材料，以控制机械设计加工成本。全面贯彻绿色环保理念，尽可能选择可降解、能耗小、可回收再利用的材料，从根源上解决机械设计加工带来的环境污染问题。

4.6 使用工业润滑剂

合理选择润滑剂是保护刀具，提高机械设计加工质量与效率的重要保障。润滑剂的选择，应以加工工艺需求为依据。比如，刀具为合金材料，或者用于高速切削时，通常选用水溶性润滑剂;高速加工刀具用于低速切割时，则建议选用纯油性润滑剂;如果加工效果不理想，可选择水溶性润滑剂;加工零件为木质或者塑料材料，也建议采用油性润滑剂。

5 结语

机械设计是机械制造的第一步，是后续加工工序的重要参考依据。随着各行各业对机械产品的要求日益提升，“促技术，求发展”成为机械设计加工的必然趋势。因此，机械制造企業应与时俱进，及时更新设计理念，严格控制加工精度，合理规划加工工艺，引进先进加工工艺，加强设计标准化管理，实现材料与润滑剂的最优化选择，以降低加工误差，促进加工效率与加工质量协调发展，整体提升机械设计加工精度，推进机械制造产业实现“大跨越式”发展。

参考文献

[1] 王晓宇.浅谈机械设计加工中应注意的几个问题[J].时代教育，2020（17）：203.

[2] 贺敏鹏，高重乐，何西荣，等.浅谈机械设计加工中应注意的几个问题[J].科技风，2019（18）：178.

[3] 李华杰，王韶辉.浅谈机械设计加工中应该注意的几个问题[J].中国科技投资，2020（8）：270.

[4] 陈群伟，杨硕.浅析机械设计加工中应注意的几个问题[J].农家科技，2019（10）：30.

[5] 汪立俊.机械设计与机械加工中常见问题及改善措施分析[J].内燃机与配件，2020（14）：100-101.

作者：马超

一次性机械设计论文 篇3：

试论现代机械设计的创新方式

【摘 要】随着社会经济的不断进步，科学技术不斷更新，机械设备在人们的生活、工作中的运用越来越普遍，人们对机械设备功能要求越来越高，尤其是家用电器。目前的家用电器不但要满足人们功能上的需求，还必须保证物美价廉，经济实惠，且对环境造成的损害小。因此，作为一名家用电器的设计人员，就必须熟练掌握现代机械设计各个方面的知识与技术。本文将对现代机械设计的特征进行介绍，并对现代机械设计的创新方式加以阐述。

【关键词】现代机械设计；创新；计算机辅助设计

0.前言

总所周知，机械实际上就是一个比较大型的硬件设备，设计人员在对其进行设计时，不但要了解一定的专业设计知识，还必须要求其具备极大的耐心与细心。传统机械设计只需达到上述中的几点要求。但是随着社会的不断发展、经济的不断进步，科学水平得到了极大的改进，人们对机械有了更高的要求，这就要求新时期的机械设计人员必须具备革新思想与创新思维。第三次工业革命时期，机械行业发生了极大的改变，同时机械设计的要求也随之增高。在机械设计中加入创新是一种必然的趋势，创新的设计思维能够有效的促进机械行业的快速发展。机械设计随着时代的改变而变化，当前，我国的机械设计应该走与创新的发展道路，紧随时代的脚步不断进步。

1.现代机械设计方式的基本特征

1.1和传统机械设计方式相比较

传统机械设计的过程主要包括几个方面，具体分为市场需求调查，归纳问题概念，对问题进行综述，进行分析并优化设计方案，修改评价，绘制图纸与编写文件。传统的机械设计方式存在极大的局限，例如分析时采用的是经验类比的方法，设计能力较差；产品的指标与参数不够准确，是采取试凑的方式得到的；将静态的假使作为设计的基础，该形式无法满足动态设计的需要；机械产品设计成功的概率不高，且费用投入大；产品信息反馈的时间比较长。

在对传统的机械设计方式进行发展与继承之后，得到目前的现代化的机械设计。现代的机械设计引入了系统科学，这在很大程度上提升了设计技术的水平，使其显得更加的理性。从本质上讲，现代机械设计就是一门基础性的科学，多种学科知识交叉其中，例如机械设计、控制技术以及信息技术等，利用系统工程将其进行结合，从而达到机械系统最优化的最终目标，具有较强的综合性。从系统角度来看，可以将现代机械看做是一个三维系统，主要由方法维、时间维以及逻辑维等三维构成。其中方法维指的是机械在设计过程中所运用的工作方法以及工作思维。时间维按照时间顺序，将机械设计的整个流程表现出现，具体的流程有：机械产品的规划、产品方案设计、产品技术设计以及产品加工设计等。逻辑维就是处理问题的逻辑程序，也就是分析、综合、评估以及决策。设计人员在通过现代化的设计理论、工具以及手段等，是设计出的机械功能更加强大、质量更加优质。

1.2现代机械设计方式的类别

从多角度分析，可以将现代机械设计分成四个类别，具体有：

（1）涵盖范畴方面对现代机械设计方式分类，一类是狭义设计，即完成图纸；广义设计，即完成实体化产品的整个过程。

（2）中义设计，机械设计的内容只是界定在狭义设计与广义设计间。当前使用比较广泛的方法有动态设计、最优化方式以及数值仿真等等[1]。

（3）从成熟度方面分类：一类为内容正在发展类别，例如智能设计、虚拟设计、创新设计以及并行设计等；应用正在发展类别，例如机电一体化、优化设计以及计算机辅助设计等等。

（4）从工程角度分类：具体包括现代材料设计、现代模具设计等等。

2.系统化机械设计方式

原有的机械设计方式十分关注机械产品预期功能的实现，而现代的机械设计方式已经打破这种观念，机械设计开始向智能化、信息化、系统化以及柔性化的道路前进。从系统角度来看，现代机械设计以及控制技术将机械产品的制造工艺、使用功能以及性能等都提升到一定的高度，并且将原有机械产品结构进行了改进，从而有效促进了经济的发展。因此在机械工业的发展过程中，机械产品必将朝系统化方向发展。机械设计的系统化以及控制技术是一项改进传统机械的有效手段。

随着科学技术水平的不断进步，人们对机械产品的功能要求越来越高，技术工艺越来越复杂，使用期限越来越短，人们更新换代的速度越来越快，家用电器在使用几年之后就会更换。但是家电产品设计方案的设计方法上，则无法更上时代发展的步伐，不能满足人们对产品的需要。当前，计算机辅助产品的绘图设计、设计计算、生产规划以及加工制造等方面，已经获得较为广泛的分析与研究，并且获得了一定的成果，但是机械产品开发的初期方案，利用计算机辅助设计则难以达到其设计的要求。

系统化机械设计方式就是产品的设计从抽象分解到具体，依层次进行，将每一层所要达成的方法与目标都加以制定，使其能从浅到深从抽象到具体相连，从而实现机械设计的系统化。系统化机械设计的基本特征有：它是把设计当作由多个设计要素所构成的系统，其中的设计要素是独立存在的，要素之间又是相连，富有一定的层次性，将全部设计要素组成之后，那么就能达成系统设计所要实现的目标[2]。

在进行系统化机械设计时，为了达到产品设计的科学性与合理性，一般会将一个机械系统分成几个子系统，其中子系统较为简单，且相互联系，这样就能设计变得更加简便。可以依据实际的需要，在对分解后的子系统进行再次分解，从而使设计与分析工作更加的简单。

3.计算机辅助机械设计方式

计算机辅助设计技术作为电子信息技术中的一个关键内容。在机械设计中加入该技术，能充分将计算机强大的功能运用到产品设计中，例如绘图功能、计算功能，从而有效提升机械产品开发的精确度以及速度，并进一步发展设计人员的能力与技能。计算机辅助设计方式将计算机的速度快、精确度高、有识别判断、绘图以及图像显示等功能与人类的创造、智慧等有机结合，进而在最大限度上降低设计人员的劳动强度，缩短设计时间，提升设计质量水平。

计算机辅助机械设计的方法有四个步骤，具体为：第一步，构建数学模型：通常情况下，机械的零部件都拥有现成的数学模型，对于没有现成模型的，首先就必须构建一个准确的模型。第二步，对程序框图进行设计：程序框图的设计一般是依据人工计算的步骤完成的。第三步，通过高级语言对程序进行编制：按照程序框图进行编制。第四步，对程序进行调试：在编制好程序之后，首先对源程序进行认真检查，之后输到计算机中，开始进行试算，然后再试算程序适用范围的转折点以及界限等，注意所计算出来的结果必须和人工结果相一致[1]。

4.结束语

和传统的机械设计方法比较，现代机械设计发展了极大的改变，它将吸取各家所长，并将其整合运用与优化。现代的机械设计方式的基础就在于设计方法学，它充分发挥计算机的优势，缩短设计的时间，且有效提升机械设计的质量，节约机械开发研究的费用，确保一次性成功完成机械设计，从而加强机械产品的市场竞争力。当前现代机械设计开始朝智能化、系统化、绿色化以及定量化方向发展。伴随系统控制技术、计算机技术以及检测技术的不断发展，现代机械设计也将随之发展变化，将来所设计出的产品功能会更加的强大。

【参考文献】

[1]商昌桥.现代机械设计的特点及设计手段的未来发展之我见[J].哈尔滨职业技术学院学报，2009（05）.

[2]胡笛川.机械优化设计[J].内蒙古科技与经济，2009（05）.

[3]张前森.浅析现代机械设计方法及研究进展[J].科技资讯，2011（18）.

[4]石枫.机械产品方案的现代设计方法[J].科技信息（科学教研），2009（17）.

作者：徐伟