阐述小议小议机械设计技术

论文导读：
摘要：本文对机械设计作具体阐述，并对机械设计技术的发展提出一些自己的看法。
关键词：机械设计；发展趋势

机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算,并将其转化为具体的描述以人为制造依据的工作过程。机械设计是机械工程的重要组成部分,是决定机械性能的最主要的因素。现代设计技术是以电子计算机为手段,以网络为基础,建立在现代管理技术之上,运用工程设计的新理论和新方法,实现计算结果最优化,设计过程高效化和自动化的设计技术，是一种定量的、动态的和科学的设计技术。
1现代设计技术及应用
随着科学技术的发展，特别是电子计算机的应用，出现了一些新的机械设计技术。如用优化方法寻求最佳设计方案；用有限元法对强度、刚度、润滑、传热等问题进行数值计算；用可靠性设计精确评定机械元件的强度和寿命等。这些新的技术得到了广泛的研究和应用。

1.1 最优化设计

最优化设计是机械设计中的一种崭新的现代化设计方法，它将机械设计问题抽象成为一个最优化问题的数学模型，即根据机械设计理论建立起满足设计有求的数学表达式，利用率数学中的最优化方法，对这个数学模型求解，即选用适当的最优化方法利用电子计算机自动寻找最优方案。
优化设计的基本思路为：首先根据设计要求确定设计变量X=，，…,,即设计中必须最后确定的各个参数;从实际工程出发，根据设计变量所受的各种限制确定约束条件，主要包括不等式约束gu（X）=gu（，,…,)≥0（u=1，2，…，m）和等式约束hv（X）= hv（，,…,)=0（v=1，2，…，p一、在机械设计中采用最优化方法,能显著改善产品性能、降低产品成本.

1.2 有限元设计

有限元分析技术是最重要的工程分析之一。随着计算机技术的发展，有限元设计在各个工程领域中不断得到深入的应用。它不仅能用于工程中复杂的非线行问题、非稳态问题的求解，而且还可用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析，并能准确地计算形状复杂零件的应力分布和变形，成为复杂零件强度和刚度计算的有力分析工具。有限元法的基本思想是将结构离散化，用有限个容易分析的单元来表示，单元之间通过有限个节点相互连接，然后根据变形协调条件综合求解。由于单元的数目是有限的，节点的数目也是有限的，所以称为有限元法。这种方法灵活性很大，只要改变单元的数目，就可以使解的精确度改变，得到与真实情况无限接近的解。有限元法的基本理论要用到工程数学，力学等方面的知识。它不仅能用于工程中复杂的非线性问题、非稳态问题的求解，而且还可用在工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析。国内外已研制了许多成熟的大型有限元分析软件，如:SAP、AD INA、ANSYS、Ideas等。这些软件使用极其方便，不需要对有限元法进行很深入的了解，便可应用这些软件求解实际工程问题。

1.3 可靠性设计

可靠性设计是近几十年发展起来的一门新兴学科。零件的可靠性设计是指在规定的时间内，规定的条件下，完成规定功能的能力。可靠性设计是以概率论和数理统计为理论基础，以失效分析、失效预测及各种可靠性试验为依据，以保证产品的可靠性为目标的现代设计方法。可靠性设计的基本思路为：将引起零件失效的因素统称为“应力”，用S表示，则S可表示为各种失效因素（i= 1、2…、n)的函数:S= f(，，…，)。将零件抵抗失效的因素称为“强度”，用R表示，则R可表示为各种影响强度的因素ri（i= 1、2…、n)的函数:R = g(，，…，m)应力S和强度R都是随机变量，零件安全可靠与否，是以R大于S所发生的概率来表示的，即R（t）= P（R > S）≥[R]。R（t）表示零件在运行中的安全概率，即可靠度，是指零件在工作时间t 内的一种能力。[R]称为零件的许用可靠度，它表示零件在规定时间内和规定的条件下实现设计要求的一种能力，即许用安全概率。当前各种机械产品竞争激烈，消费者选用商品时更关心可靠性、维修性、安全性。可靠性设计技术已逐步成为现代设计技术的一个重要组成部分。

1.4 模糊设计

模糊设计师将模糊数学知识应用到机械设计中的一种方法。随着科技的深入发展，需要设计的结构越来越大、也越来越复杂，设计中涉及的变量越来越多且变量间的关系也越来越复杂，这些变量中存在大量的模糊现象，许多情论文导读：
况下并不能精确描述所设计的产品。在设计中除了识别“非此即彼”的精确现象，还能识别“亦彼亦此”的模糊现象。如希望设计出的机械产品“使用寿命较长”、“承载能力较强”就属于模糊现象。这就要求采用模糊数学的方法来解决这些问题。在机械设计中，一般将模糊技术与其他设计方法向结合，对机构进行研究。如利用
模糊综合评判进行接卸制造、机械设计参数、传动方案等的优化选择；将模糊技术与可靠性技术相结合，形成了模糊可靠性、模糊优化设计、模糊可靠性优化等方法。
2 现代设计技术与传统设计技术的关系及比较
现代设计技术是传统设计技术的延伸与发展，是相关科学技术综合应用于设计领域的产物，它使常规设计技术发生了质的飞跃。传统机械产品设计是一种以强度和低压控制为中心的安全系数设计、经验设计、类比设计，也称常规设计。而现代机电产品设计方法则是强调创造性，在注重产品整体功能基础上以现代设计方法和计算机技术为工具的一体化系统设计，这种设计不但可以大大提高设计的质量、精度和效率，而且可以将产品的适应性、经济性、可靠性统一起来，从而高水平、高效率地设计出性能优良、市场欢迎、效益显著的新型产品。
3 机械设计技术的发展趋势
具体来说现代设计技术的发展趋势主要有：
（1）设计将从产品质量成本第一的竞争策略转向快速响应市场的竞争策略；
（2）设计将从满足产品功能属性向同时满足生态与环境属性发展;
（3）设计将从需求的同时面向制造和经营管理发展；
（4）设计将从传统的串行向并行工作模式、协同工作方式发展；
（5）设计将使人们从设计过程数字化中逐步确立主动地位，激发主动创造性。顺应此趋势，目前主要研究和应用的现代设计技术有:设计方法学、优化设计、可靠性设计、有限元设计、动态设计、计算机辅助设计、工业产品造型设计、摩擦学设计、模型试验设计、创新设计、模块化设计、三次设计、反求工程设计、价值工程设计、智能工程设计、并行工程等。
4 结束语
随着科学技术的发展、计算机的广泛应用，设计方法和手段发生了很大变化，科学的新成就不断丰富、充实着机械设计的思想、理论、方法和手段，促进了机械设计的变革、创新和发展，使现代化设计技术面貌一新。广大工程技术人员应不断更新设计思维，采用现代设计技术，真正提高产品的设计水平和市场竞争力。
参考文献：
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