摘要：从国内工程机械企业频频推出的新产品不难看出，中国工程机械正朝着节能化、智能化、定制化方向发展。无论从工程机械的数量、质量，还是形式，均对现代设计方法提出了挑战。基于此，以下对工程机械的发展与其现代设计方法进行了探讨，以供参考。
关键词：工程机械；发展；设计方法
近年来，我国科学技术日益进步，为了提高工业的智能化与科技化发展水平，国家对机械设计的要求逐渐增高。如今，传统的机械设计理念已经不能满足时代发展的需求，相关人员需要完善机械设计理论，采用多种创新技术，创造出更符合现代人类需求的先进机械，从而在激烈的国际市场中占据有利地位。
1工程机械行业发展阶段及主要特征
工程机械企业发展的过程可以分成四个阶段:第一阶段是从新中国成立初期到改革开放，在新中国成立初期基本是从零起步，行业发展困难重重，主要以委托代加工制造为主，虽然总体进程发展较慢，但在这一时期初步建立了行业价值链体系雏形。第二阶段从改革开放到20世纪90年代中后期，国内经济高速发展，尤其是固定资产投资一路高歌猛进，为工程机械创造了极好的外部环境，工程机械行业开始引进吸收国外技术，具备了一定的研发设计能力，但成熟度不高，这一时期对进口设备依然较为依赖，行业领军企业发展迅速，徐工、柳工等行业主要企业陆续上市。第三阶段从20世纪90年代中后期到2011年，伴随着国内相关领域投资的高速增长，带动了工程机械行业高速发展，中国工程机械市场规模超过30%，跃居全球第一大市场，这一时期无论是企业规模，还是产品的技术含量明显升高，自主品牌竞争力提升显著，大部分细分产品基本完成了进口替代，并开始拓展海外市场，海外市场拓展主要是以出口形式为主，行业领军企业开始海外投资并购、投资建厂等，初步国际化特征明显。第四阶段从2012年至今，总体来说行业步入了成熟期，尤其是2012年后受到后4万亿元的影响，行业持续深度调整至2016年，期间行业也经历了较大的整合，较多的中小企业抗风险能力较弱，纷纷倒闭，典型的如塔机行业在高峰期约400家企业，在低谷期已不足100家，包括行业的代理商、客户也都经历了整合淘汰。2016年行业开始复苏，主要产品需求高速回升，供不应求局面再次出现，但行业接受了调整期的教训，开始注重经营质量，避免上轮景气周期中以降低信用销售首付比例和延长还款期等竞争手段带来的负面影响，历史包袱逐步出清，资产质量逐步优化。
2工程机械现代设计方法
2.1系统化的设计方法
现代机械设计中通过运用系统化的设计方法实现了整体和部分之间的联系，有助于整个机械产品形成一体的构造，大大提高了整个机械产品的使用性能。系统化的设计方法在应用过程中需要充分表现出系统原理，并通过将这一原理应用到机械产品的生产中来实现二者的紧密融合。借助系统化的设计方法，需要根据机械产品的具体特点，并应用其各部分功能分布来实现整个机械产品设计上的层次划分，使得各个部分在使用过程中呈现层次分明的系统。
2.2故障树分析法
故障树实际上就是对机械产品所有故障影响因素的列举与综合分析。在设计过程中，设计者需要从机械产品的运行环境、人为操作、零配件、软件系统等多个角度来寻找故障隐患，并根据这些故障影响因素画出故障树，以准确呈现各种情况下的故障发生概率、故障发生原因以及损害方式，构建相应的可靠性模型，最终完成对产品整体故障概率的计算。该设计方法考虑的因素较为全面，能准确计算出常规设计方法不易发现的可靠性缺陷与故障隐患，但对设计人员的专业水平要求较高，设计人员只有在高度熟悉机械产品的情况下，才能准确、全面地找到各种故障影响因素，否则就很容易出现疏漏，进而影响分析结果的准确性。同时，由于不同机械产品的故障影响因素并不确定，因此，一旦机械产品的结构过于复杂，可能存在的故障影响因素就会较多，进而使工作量大大增加。
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2.3结构模块化的设计方法
机械产品的设计中通过运用结构模块化的设计方法使得产品结构零部件功能更好的实现，这一设计方法的应用需要结合各零部件的特征，提前解决各零部件运作中出现的冲突情况，这不仅有助于提高整个机械产品的运行效率，而且在一定程度上可以减少机械产品的研发成本和应用损耗。在具体的应用中通过将机械产品的结构进行分层来最大程度规避机械制造中出现的风险，实现各零部件功能应用的最大优势。机械产品的设计过程中要充分结合设计者自身的思维特征，根据设计者的不同思路来更好地实现各零部件功能的应用，提高机械产品整体的性能。
3工程机械现代设计方法创新分析
3.1对机械的型号和规格进行设计
现如今，众多行业均应用现代机械产品，而不同领域对使用要求有所差异，因此可以对机械规格与型号进行创新设计，在保障其功能的基础上，改进型号与规格，达成生产的标准化。要求技术人员在保留机械功能的同时，对其尺寸及参数进行优化改造，并丰富功能，拓宽零件使用范围，通过科学手段实现机械制造的标准化，从而最大程度满足各行各业的需求。在具体设计期间，可以借助数学模型对相关产品进行分析，不断完善设计过程，按统一标准实现现代机械的规范化生产。该创新设计方法是以使用者需求为目的，能够达成产品的跨系列设计，拓宽使用渠道，为居民生产与生活带来便利。
3.2CAD在协同设计系统下实现定制化设计开发
工程机械产品结构复杂、技术含量高、设计周期长，为满足客户对生产产品的需求，定制化设计具有重要意义。由于其结构的复杂性，客户期望能够实时可视化的定制产品，清晰地表达出个性化需求。通常使用的CAD等三维设计能够更加形象直观地展示产品设计，预先演示产品最终的动作以及形态，进而对产品的产出风险进行大幅度降低。但不同设计者间、设计者与装配者间使用不同的CAD平台，他们之间无法实现同步更新和消息传递。协同设计系统正可以支持CAD环境下的实时协同，不仅可以实时获取设计者间更改的信息，避免由于信息传递滞后给整体设计带来的失败；而且还可以及时获取零部件设计的变更信息给装配过程，进而调整装配，防止之后的设计中出现错误。以CAD可视化平台分析和拓展客户定制需求，以协同设计系统协调共享设计信息，实现工程机械的定制化设计开发。
3.3优化设计与仿生类比设计法
现代机械设计方法并非一成不变，工作人员需要不断进行优化设计，利用计算机、数学等学科充实理论依据，并在设计研究期间，创新方法，积极制定优化方案。例如，可以通过计算机模型模拟进行设计，并利用数学方法开展线性和非线性分析，从而解决问题，寻找最优设计方式。另外，也可采用仿生类比设计法进行现代机械研发，该方法是运用仿生学原理，通过类比分析获取创造性灵感，设计人员可以将自然界动植物与机械产品相联系，探寻两者之间相似与不同点，从而获得启示，发散思维，设计出独特性产品。
结束语
通过优化机械设计方法，可以提高机械运行稳定性、安全性，同时还能够增加机械功能性，使之更加符合当代人们对机械的使用需求。本文从多方面对机械设计优化方法进行了研究，旨在助力于我国机械设计领域发展创新。
参考文献
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论文作者:马启明
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/17
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