摘要：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。现代机械设计应与最先进的科学技术和理念相结合，不断开拓创新，本文综述了目前常用的几种现代机械设计方法并展望了未来的机械设计方法的发展趋势。
关键词：机械设计；技术；方法；发展趋势
现代机械设计，在综合各学科知识，各学科技术交叉对设计进行改进和最佳化方面有独到的长处。在未来绿色化，智能化的趋势下，现代机械设计技术必将进一步发展，设计出质优价廉的产品，从而促进社会发展和进步。
1现代机械设计的特点
机械设计是对机械的结构，工作原理，运动形式，和零件的规格尺寸进行测量研究及计算，从而将其转变成详细具体的描述方式，以之为机械制造的依据和参照。机械设计的目的是为了优化设计，也就是为了在特定的条件下组织构建出造价、性能、质量都最佳的机械。现代机械设计有其鲜明的特点，即不但要求设计对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、物流技术、各零部件的材料、形状、尺寸、润滑方法等进行构思、分析、计算，而且还需融通多门科学知识，如创造性工程、美学、仿生学、控制论、机械电子学、价值工程等，使设计出的产品在市场中具有竞争力。现代社会对机械系统提出了更高的要求，为了使产品能够立足于市场，机械系统不仅需要能够在实现预期功能的基础上，还需要设计的机械系统满足物美价廉、操作方便、安全性能高、污染小等特点。
2机械设计的常用现代设计方法
为了寻求能够保证设计的质量、加快设计的速度、减少和避免设计失误的方法、措施，并能够适应科学技术发展的要求，使得设计工作现代化，从而引发了对现代设计方法的研究。若把现代设计的方法应用到机械设计中，就称其为现代机械设计方法。现今，经常采用上述方法论中的创造性设计法、技术预测法、信号分析法、系统设计法、相似设计法、动态分析设计法、模糊设计法、有限元和边界元分析设计法、可靠性设计法、优化设计法、CAD计算机辅助设计法、艺术造型设计法等。
2.1专业的现代机械设计方法
由于计算机计算速度快，计算量大，且具有智能的逻辑判断能力，已经成为机械设计中不可缺少的重要组成部分，它能够在机械设计的计算，决策，分析，综合以及数据图形处理方面均起到重要作用。随着现代科技技术的不断进步和高速发展，由计算机系统专业从业人员和专业的机械设计人员共同协作开发设计的计算机应用软件，使的该应用软件可以快速准确的反应机械产品在工况中的损伤、失效以及破坏机理，根据这些数据定量出针对各零件和机械的动态行为的分析，形成稳定的机械设计程序，即专业的现代机械设计方法。例如：摩擦学设计、强度设计和温度场分析等。这些软件都是在传统的设计方法基础上应用计算机技术开发出来的。
2.2通用的机械设计方法
由于计算机发展的水平所限，一般专业的现代机械设计方法适用范围较小，一般的机械设计方法只能通过计算机辅助，对设计进行系统分析和计算，此种设计方法，称为通用的机械设计方法。常见的方法包括优化、有限元、可靠性、仿真、专家系统、cad等。这些方法并不只是针对机械产品去研究还有其自身的科学理论和方法。
⑴优化设计。优化设计可以成功地解决解析法等其他方法难以解决的复杂问题，它是建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上，通过计算机的数值计算出一切可能的方案，并在一切可能的方案中寻求最优方案，使期望的指标达到最优的设计方法。
⑵模糊设计。它是将模糊数学知识应用到机械设计中的一种设计方法。它的最大特点是可以将各因素对设计结果的影响进行全面定量地分析得出综合的数量化指标作为选择决断的依据。模糊数学的研究领域非常广泛，其包括模糊变换、模糊综合评判、模糊模式识别、模糊决策、模糊拓扑、模糊专家系统等综合理论。在机械设计中，一般将模糊技术与其它设计方法相结合，对机构进行研究。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如利用模糊综合评判进行机械制造、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设计、优化设计相结合，形成了模糊可靠性设计、模糊优化设计、模糊可靠性优化设计等方法。
⑶有限元设计。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。有限元法的基本思想是将结构离散化并用有限个容易分析的单元来表示，通过有限个节点来连接各个单元，然后根据变形协调条件综合求解。由于节点的数目也是有限的，单元的数目是有限的，所以称为有限元法。这种方法只要改变单元的数目，灵活性很大，就可以使解的精确度改变，得到与真实情况无限接近的解。
⑷仿真与虚拟设计。虚拟技术的本质是以计算机支持的仿真技术为前提在产品设计阶段实时地并行地模拟出产品开发全过程及其对产品设计的影响预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性、产品的可维护性和可拆卸性等从而提高产品设计的一次成功率。这种方法不但缩短产品开发周期也实现了缩短产品开发与用户之间的距离。
⑸可靠性设计。在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力称为零件的可靠性设计。将常规设计方法中所涉及的设计变量如材料强度、疲劳寿命、尺寸、应力等，看成服从某种分布的随机变量是可靠性设计的主要特征。然后根据产品的可靠性指标要求，用概率统计的方法得出零部件的主要结构参数和尺寸。
3现代机械设计的发展趋势
3.1 绿色化
所谓绿色设计，就是指通过高效的利用能源、资源来获得绿色产品的设计。具体而言，就是在产品设计的整个过程中，把产品的环境属性列在首位，在满足环境要求的同时，来保证产品的质量、基本功能与经济性。绿色产品是既具有特定的功能，又对人体健康以及周围的环境没有危害的产品。绿色设计既是实现人类能够享受美好健康生活，以及可持续发展的必然要求，也是未来技术发展的趋势，具有能够提高工作的效率，减少企业的投资风险，提高产品的市场竞争力的意义。
3.2智能化
现代机械设计技术进一步向智能化靠拢，随着智能CAD技术的深入研究和发展，现代机械设计具有了更强的综合能力和分析汇总能力，并具有了一定的自主创造力。而专家系统可以对于在设计周期中进行方案综合与设计评价。计算机技术在不断地发展，而现代机械设计也在变得智能化、集成化。计算机正在变得日渐通用，不但可以用来进行对于工程零件的机械设计，还可以经由模型来描述机械产品的各种工况，在智能化的基础上，为设计的工程零件的整个生命周期都有很好地把握。
3.3人性化设计
机械控制技术的电子化代表了当今技术的发展趋势，采用微机控制技术，达到发动机的最佳功率匹配，减少发动机的燃油消耗，并自动诊断机器状态，使机器使始终能保持良好状态，因此控制和操纵的人性化能大大提高作业的安全眭和舒适性。
3.4系统和定量化
现代机械设计是一种把传统设计中的经验、类比法设计提高到逻辑的、理性的、系统的新的设计方法。即把机械产品看成一个总系统，通过采用计算机技术，实现人、机、环境之间的相互协调。具体而言，就是把总系统分解成为若干个子系统，通过采用现代设计的各种理论与方法，来协调各子系统之间的匹配，从而达到系统化的目标。
3.5自动化发展趋势
机械制造技术的自动化发展是必然趋势，科技发展推动了自动化的普及，自动化的发展表现在制造技术中系统技术、集成技术、人机一体化制造等各个系统中，自动化给机械制造技术的快速发展奠定了良好的基础。
4结语
机械设计是机械设备开发过程最重要的―个环节，其设计效果的好坏直接影响机械设备的最终使用情况。现代机械设计方法要具备智能化、自动化、高效率、高水准等特点，既要满足生产生活的需要，同时还要最大限度避免过去的一些固有问题。相信在日后的相关工作中，现代机械设计方法能够取得更大的经济效益和社会效益。
参考文献
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[3]李树臣.机械设计技术的现状与数字化智能化的发展趋势研究[J].通讯世界，2015，15：208-209.
论文作者:刘勇,刘红亮
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/25
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