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现代机械设计的创新方法研究

出处:论文网
时间:2017-10-05

现代机械设计的创新方法研究

  中图分类号:F407.44 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)16-0056-01

  前言:机械设计作为一个复杂的过程,评价其好坏当然不能只从某一个或者某几个侧面来说。但是,机械设计的最终成果就是产品,产品直接面对终端消费者,所以说机械设计水平高低的最为直接的体现就在于产品。机械设计的创新方法也是为提高该过程的水平而服务,因此,可以从产品质量的角度出发来进行机械设计创新方法的研究。结合近年经验来看,主要是变元法的变型运用、新型材料的合理运用和三维CAD等技术的革新。

  1.基于产品全方位优化的机械创新设计

  1.1 基于产品稳定性的机械设计创新

  产品的稳定性对于产品而言可谓是评价其性能好坏的关键之所在,如果一台机器频繁出现故障,那么即使它运作时再流畅,它也无法算得上是一台好产品。通过机械设计创新来提高产品的稳定性,就要运用到现代优化设计理念。现代优化设计包括了现代科技的众多因素,如函数、数学理论、信息技术等,通过最新型的设计途径得出最优化的设计方案,以满足工业发展的新要求,这里得要求主要指针对产品的稳定性进行机械设计创新。[1]从原件入手,使机械设备在零件上具备更标准的规格,在部件上更加通用,在设备整体上更加系统,这就要用到变型设计。变型设计就是在原有产品的类型基础上,在机械设计时进行深度开发,其中又包括纵系列和横系列,涉及机械产品设备的尺寸、参数和功能。要增加产品的稳定性,很重要的一点就是机械设备内部元件的固化,这涉及到不同的工艺方法,使用不同的工艺装配出来的产品最终在稳定性上会有很大差异,需要具体情况进行具体分析,需要工艺适当更改以满足产品性能要求.这就要求对零件的加工工艺和热处理工艺能够合理选择并在一定程度上予以改良,也就是对机械设备工艺方法进行科学变元。

  1.2 基于产品环保性能的机械设计创新

  随着环保观念逐渐深入人心,机械设计也无法不与环保联系起来,绿色环保机械逐渐步入人们的视野。相应地,如何设计出符合环保要求的机械产品也成为机械设计的一大突破点。从材料选择入手,要尽量考虑选用可回收、易分解、可再生的环保材料。除此之外,结构件的设计要满足无毒无害的选配要求,还以提高机械材料的再生率为宗旨,尽量遵循低能耗、长寿命、无污染的原则,尽可能提高机械设备的耐久性能,实现机械化高效率。就环保来说,最为长久的就是节能设计,如果机械设备能做到节能,那可以说是“一劳永逸”。要做到节能,可以考虑采用双泵分合流技术、液压负荷传感技术和静液驱动技术等设计方式达到高效节能的目的。谈到电机,如何选择电机也很重要。应当选择噪音小,油耗少,排放少的电机。如果噪音不能避免,那就要增加机械设计中的降噪处理环节,这也可以成为机械设计创新的一个思考方向。

  1.3 基于产品经济效益的机械设计创新

  所谓经济效益,就是要达到利益最大化,达到利益最大化可以从机械设计的过程中和机械设计的成果着手。一方面来说,现代机械工程创新设计应结合市场需求和客户要求,科学、合理地控制机械工程设计成本。要做到节约成本,首先就应当从原材料入手。固然,选择价格低廉且品质优良的原材料最为符合要求,可是事实上这样的材料并不好找,再者不同的材料拥有各自不同的功能,而这些原材料对于工艺加工的要求又不尽相同,只有通过加工以后才能得到最后想要的理想材料,才能够达到参数的标准,这样一来找到替换的材料难度极其大。这时就是就要运用机械设计创新了。为什么这么说呢?其实就是对于这些不可加工的材料可以运用材料变元法进行新的方案的设计和研究,此处所谓的变元法就是改变一种变量或两种变量从而达到最后的结果不变的道理来实现接卸设计中的创新设计的。除此之外,还可以运用人工智能化的方法,解放设计人员的思维,降低设计人员的劳动量,这就是在环节中无形降低了生产的成本。人工智能,无疑也是一种创新。另一方面,从机械设计的成果来说,就是要让产品的销路打开,跟机械设计联系起来就是说成品要能够吸引受众,产品的稳定性和环保性能在上文已经详细介绍过,此处不再赘述,这里主要说明机械设计创新之于产品的外观,主要手段就是加大机械设计中的设计几何学的运用,即用单位坐标系分析形体分割位置,用心规划比例关系以赋予成品更强的协调感。这个过程中可以引进国外的经验和先进理念。只有从过程和结果分别进行机械设计的创新,才能最大程度上保证经济效益。

  2.现代机械工程创新设计的突破点

  2.1 机械设计人员思维的创新

  机械设计人员的思维创新可以说是现代机械设计创新的根本。最为根本的思维上的突破应当就是人工智能的使用,其中包括CAD技术、基于ASP的Internet接口方案、基于Browser/Server的网络计算模型、SQS Server数据库等,其中以CAD技术和数据库技术的使用最为常见。除了人工智能以外,就设计人员的自身思维来讲也可以有所突破,这里头最难的就是设计人员思维的立体性,也就是思维的联动性。之所以要实现创新思维的立体性,保持思维的层次性立体性,实现横向、竖向和逆向思维的统一,就是为做到在设计时权衡利弊,选择最优方案。再就是老生常谈的话题了,即思维的突破性、独创性和实用性。[2]也就是说,要求设计人员不要囿于固有思维套路,而要积极探寻,争取研发出更优的设计方案,但与此同时还不能罔顾机械设计实际,纸上谈兵。总的来说,就是设计人员要在符合实际的情况下开拓自身思维,力求更完美的设计方案。

  2.2 探索创新之于机械设计各环节

  说到机械设计各环节的方法创新,其实有很多,接下来列举几例。比如说立足于分析机械结构设计流程的基础上,研究参数化设计方法再转变到CAE模型的CAD/CAE转换机制,是一种有效的双向机制。再比如说,设计环节的反求设计,这主要是针对减少误差和数据还原而设计的。还有三维CAD技术的大量运用,再加上之前谈到过的各个环节变元法的灵活运用及其各种变型方法在实践中的大量运用,以及和CAD/CAE转换机制类似的同样立足于IT技术的 CAM技术的运用和运用IT技术的同时需要设计人员积极配合的网络协同技术,后者主要是利用网络实时数据的传输特性,这样一来不仅能够掌握动态数据,还便于设计人员建立相关网络平台进行探讨、比对、研究。每个方法的运用范围或有重叠,交叉,但是他们各自又具备彼此所不能取代的优点,他们对于机械设计的探索创新来说都很重要。

  3.结语

  创新,于当代而言必不可少,它不仅仅是一个时髦词汇,更是能够带来直接的、直观的好处的一个过程。所以,现代机械设计也离不开创新环节。作为一个专业性较强的领域,机械设计的创新立足于设计人员的基本素质,设计者的高水平专业素养是必不可少的,再加上他们思维的主观突破,这样才能形成创新的最原始条件。有了这个基础之后,再立足于原材料的选取、设计过程中的环保化处理、产品的外观及性能进行设计环节的全方位优化,如此一来才能真正做到现代机械设计的创新。

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