机械设计技术的现状与发展趋势 李存利

机械设计技术的现状与发展趋势 李存利
发表时间：2018-07-16T10:40:08.110Z 来源：《基层建设》2018年第16期 作者： 李存利
[导读] 摘要：随着科身份证号码：11010719820116xxxx 北京 100043 摘要：随着科学技术的进一步发展，机械设计技术也得到了迅速发展。在新常态经济发展形势下，我国机械设计技术正面向动态化、 智能化、创新化方向发展。文章围绕我国机械设计技术的具体应用现状，并探索其未来发展趋势，以促进我国机械设计技术的进一步发 展。 关键词：机械设计技术；现状；发展趋势分析 引言 机械设计技术在我国机械制造业领域使用得比较普遍，其是机械制造工程的重要组成部分，与机械产品的质量性能、研究周期、技术 经济效益、社会环境效益以及生态效益等息息相关。随着经济社会的进一步向前推进，我国机械制造业的工作原理、结构、力和能量传递 方式、零件材料、形状尺寸以及运动方式等都发生了本质变化。在新的时代发展形势下，现代电子计算机技术、网络技术以及现代管理技 术等都赋予了机械设计技术新理论和新方法。我国的机械设计技术无论是在直觉设计、静态设计还是在经验设计等方面都得到了极大发 展。 1 我国机械设计技术具体应用现状分析 我国的机械设计技术应用包括理论设计、经验设计以及常规实验设计在内的常规设计技术和包含优化设计、有限元设计以及可靠性设 计在内的现代设计技术。两种不同类别的机械设计技术具有不同的特征，适合用于不同的实际设计环节。在进行机械设计工作时，相关人 员需要根��实际情况选择适合的设计技术，以实现机械设计技术的完美化、最优化发展要求。 1.1 我国机械设计技术中的常规设计技术应用现状分析 理论设计、经验设计以及模型实验设计是学习、应用、发展现代设计技术的基础，其与设计的安全性、技术含量以及费用紧密相关。 通常情况下，理论设计是在总结前人工作成就、失误以及实验数据的基础上形成的，相关的机械研究工作者对这些前辈的设计情况进行规 范化、系统化分析整理之后，形成了理论性较强，能够被学习、传承的理论设计技术。比如，在对简单受拉杆件的强度进行设计时，其工 作流程主要有以下三步。首先利用相关的机械原理和机械设计公式对杆件的横截面积进行分析、计算并求解。然后采用其他的机械设计方 法对所计算出来的杆件横截面积进行检验、验证，以最大限度保证杆件横截面积计算的准确性。最后利用强度计算公式对相应的计算验证 数值进行再次的审核校对。理论设计技术遵循的是恒定公式计算、校对核查法则，与灵活多变的现实情况不完全吻合。在机械设计过程 中，很难对机械的安全系数进行合理把控，使得所设计制造出的机械产品安全性能低。 经验设计技术是根据书本知识学到的间接经验或者是工作设计人员以往积累起来的直接经验，而从事的当前机械设计工作。经验设计 技术主要是针对变化小、结构稳定、形状不变的诸如机架、箱体等特征明显的零部件设计。随着当前社会的迅速发展、机械设计产品日趋 复杂，市场对机械产品的技术含量要求不断提升，经验设计技术逐步被淘汰出现代机械设计领域。模型实验设计也是针对零部件而言，对 于结构复杂、尺寸大的重型整体机械零件通常采用此技术。模型实验技术手段能够将大部件进行小尺寸样机模拟，然后根据小尺寸样机的 具体情况进行调整修改，以促进重型整体机械零件的不断优化、升级，进而达到市场要求。模拟实验设计技术耗费的时间成本、经济成本 都较高，然而凭借当前的机械制造设计水平，还没有成型的替代技术。因此，模拟实验设计技术通常用于特别重大的机械设计中。 1.2 我国机械设计技术中的现代设计技术应用现状分析 优化设计、有限元设计是现代机械设计中的最主要的设计技术。优化设计的学科理论基础是高等数学中的线性规划理论，所凭借的技 术支撑是计算机数值程序设计。在最优化思想的指导下，现代机械设计技术日趋完美。在机械设计过程中，通过运用数学优化思维和现代 计算机技术对所有的机械设计方案进行优化分析，进而选择能够解决各种复杂问题和指标最优的优化方案进行机械设计，能够从最大程度 上实现机械设计的完美追求。机械设计理论、工程设计实际问题、机械设计规范要求、现代计算机技术、机械设计标准、数学规划要求、 以及机械设计方法都是运用优化设计技术必要考虑的关键点，只有这样，才能设计制造出最优化的机械产品。 有限元设计实质上是一种数值计算方法，被广泛应用与现代工程设计分析中，计算机技术的迅猛发展进一步深化了有限元设计技术在 机械设计领域的应用。结构离散法、有限节点衔接以及协调条件求解是有限元设计技术的基本思想。在有限元设计技术中，其节点数量是 固定不变的，在利用此技术进行相关的机械设计时，只有根据真实情况改变单元的数目，进而调整设计的精确度，并促使其无限接近机械 产品的实际解。有限元设计技术包含了工程力学、工程数学以及高等数学等相关学科知识，能够用于解决复杂结构的静态分析、非线性问 题求解、复杂结构动力分析以及非稳态问题求解。 2 我国机械设计技术的未来发展趋势分析 在吸取传统机械设计精华理念，结合现代化技术的基础上，我国的机械制造业逐步迈入数字化、并行化、智能化发展轨道。具体而 言，随着数字化、大数据时代的到来，当前机械设计技术的显著特点是数字化技术的应用。数字化技术是彰显机械设计生命力的主要载 体，无论是在进行设计的建模工作还是设计的模拟工作时，都需要运用到数字化技术，以实现机械设计对设计技术和设计方案的完美追 求。此外，为了节省时间成本，提升整个机械设计工作的效率，强化对设计工作的管理，促进资源的合理配置，在机械设计过程中，也会 运用到数字化技术。比如现代计算机辅助设计技术和数字化管理技术等，以检查、分析并管理整个设计过程。 并行化是随着计算机技术的普及而出现的，随着大数据时代的到来，各种信息资源共享平台应运而生，各种数据库资源也日益完备。 社会的众多行业都能打破地理空间、时间的限制，让不同地区的人员在同一数据平台进行相应的工作。随着计算机技术在机械制造领域的 深入发展，传统的受时空限制的机械设计技术逐渐被淘汰，涉及知识范围广、科技含量高、与现代社会技术发展同步的现代机械设计技术 能够有效弥补传统设计技术的不足。迈入并行化发展轨道的机械设计技术在计算机综合平台的支撑下，能够集思广益，进行机械制造行业 内部的信息共建共享，促进机械制造领域各部分之间的优势互补，并能够从最大限度上节省时间成本，达到最完美的机械设计效果。 智能 化是当前机械设计的另一发展趋势，各种智能技术、自动化技术的应用促进了机械设计系统的智能化发展。在机械设计过程中，为了有效 提升机械的工作效率，减轻工作人员的工作压力和工作量，大规模的拥有独立计算和智能逻辑推理功能的智能化机械设计系统已经被用于 了设计师的工作过程中。并且，智能化亦是整个社会发展的大方向，机械设计技术的智能化发展符合社会发展潮流，与时代发展衔接紧