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摘要：随着现代科技水平日益进步，互联网信息技术、电子计算机技术迅猛发展，各种机械设计方法被广泛应用于现代机械设计领域，呈网格化与全球化发展。现代机械设计具有传统、系统、执行与操作功能，每种功能均具有自身特点。针对现代机械设计的绘图、分析，主要使用计算机技术，以提升设计进度、质量与成功率。本文主要分析现代机械设计的方法，探讨其研究进展。
关键词：机械设计；现代设计方法；优化
一、机械设计
机械设计（machine design），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作为制造依据的工作过程。
二、现代设计方法的特点
首先，程式性。研究设计的全过程，要求设计者从产品规划、方案设计、技术设计到试验、试制进行全面考虑，按步骤有计划地进行设计。
其次，创造性。突出人的创造性，力求探寻更多新方案，开发创新性产品。
第三，最优化。设计的目的是得到功能全、性能好、成本低的最优产品。
第四，综合性。建立在系统工程和创造工程基础上，综合运用信息论、优化论、相似论、决策论、预测论等相关理论，提供多种途径解决产品的设计问题。
三、现代机械设计方法
进入 21 世纪以来“，现代设计方法”已经发展成为一门新的学科或一个新的技术领域，相当时髦，应用广泛。“现代设计方法是对应于传统设计方法”而提出与发展的，为一种大概念，有大的范畴，其下位可有现代机械设计方法、现代模具设计方法等。《中国机械设计大典》第 1 卷第 1 篇总论的前言中指出，什么是“现代设计方法”，很难有一个明确的界限来划分“现代设计方法”和“传统设计方法”之间的区别。“这是因为传统的设计方法会不断发展，注入新的内容和活力；而新近涌现出来的设计方法，可能因为迅速和大面积的普及而被认为是很一般的设计方法”。目前，最具权威的《中国机械设计大典》第 1 卷“现代机械设计方法”选列了设计方法中的十个题目，然而它们是创新设计、生命周期设计、有限元设计、虚拟设计、优化设计、稳健设计、并行设计、智能设计、机电一体化设计和计算机辅助设计。该书中指出，以上这些选题分为两大类：一类是过去的设计手册中曾经出现的选题，另一类则是在以前的手册中未曾出现过的选题。现代机械设计方法的分类基于上述认识，按照分类学的基本原理，应该选择一个划分标准来进行分类。从应用成熟度的角度，对现代设计方法进行分类，可以将它们分成相对应的两类：
①比较成熟，应用正普及类：有限元设计（有限元分析）、优化设计（最优化方法）、机电一体化设计（或光机电一体化设计）、计算机辅助设计（CAD）……
②比较新颖，内容正发展类：有创新设计、生命周期设计、虚拟设计、稳健设计、并行设计、智能设计……参见图 1。.png)
其次，从工程领域角度，现代设计方法可以分为：现代机械设计方法、现代模具设计方法、现代材料设计方法……
计涵盖范围的角度可将现代设计方法划分为：广义设计类：设计内容针对其对象实体化的全过程。狭义设计类：设计内容仅为完成图样（包括计算机绘图）。中义设计类：设计内容介于两者之间。比如，当今数字化时代着重于数学计算的现代工程分析设计方法，比较时兴的有：有限元分析、最优化方法、数值仿真、动态设计。现代设计技术具有以下特点：
一是智能化。大型复杂机械的设计必须完成“分析—分解—综合”的过程。其中包含了大量创造性思维过程和智能活动。
二是经济性，市场的竞争、用户的选择使对产品的经济性要求越来越高。
三是并行性。必须超前考虑后续过程，实现 DFM、DFA，以压缩废品、库存的消耗，确保上述经济性。
四是集成化。即树立人—机一体化、机—电一体化、硬件—软件一体化观念，综合多方面测试分析数据指导、评价设计，融多种现代科技成果和技术，特别是 CAD技术于机械产品之中。
五是精确性。这是机械工程产品复杂度、综合性提高的必然结果，现代先进的计算技术、计算理论和计算分析工具的使用也使之得以迅速提高。
六是动态性。不仅分析设计对象要从动态的观点出发，设计组织的合作协调也具有动态性，后者要求设计数据集成、设计系统无缝连接。现代机械设计的规律：在进行新的设计或改进老的设计过程中，设计者应遵循一种理性化的规律，一步步地进行设计，这样才有利于对设计工作进行科学的管理。现代机械设计规律分四个步骤：①确定设计的逻辑关系；②确定设计的物理关系；③确定设计的结构关系；④确定总体设计。四个步骤中各含七个过程：①将机械基础特性化；②确定计算数据；③应用收集数据；④确定处理数据的原则；⑤确定应用的数学方法；⑥优化准则；⑦将计算结果具体化。优化设计选定设计目标（单个或多个），找出目标与设计变量的函数关系式，列出各项设计要求所对应的约束条件，对这个数学模型求它的最优解。如一个圆柱形容器，求容积一定的条件下，用料最省。其数学模型如下：极小化满足于
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其中 x1，x2分别表示容器的半径和高度，C为容积常数。计算后得出x1=2x2时，用料一定最省，但在设计中能满足 V=C的设计方案有无数个。
四、结束语
总之，只有掌握好现代科学知识，运用好现代的科学技术和工具，保持创新意识，才能为工业企业的发展和竞争创造一个较宽松的技术环境。既然现代机械设计与传统的机械设计相比，已经发生了很大的变化，当然也就必须改革以往的传统教学模式，才能培养出真正的高素质人才，以适应现代机械设计的需要。
参考文献：
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[4]卢险峰.现代设计方法的定义及一级分类［J］.南昌大学学报·工科版，2009，31（1）
论文作者:战晖
论文发表刊物:《电力设备》2015年6期供稿
论文发表时间:2016/1/12
标签：机械设计论文; 方法论文; 中国论文; 产品论文; 技术论文; 大典论文; 传统论文; 《电力设备》2015年6期供稿论文;