现代机械设计技术与方法探讨

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摘要：机械工程是一门古老的学科，它总是伴随着科学技术的进步而不断更新迭代，不断用新技术与工艺满足着人们的需求，推动整个人类社会的进步。进入21世纪以来，科学技术的发展以指数级在前进，与此相伴帶来的是机械技术和工艺的革新。本文立足于当今科学技术进步的大背景，探讨当下机械设计技术与方法面临的新机遇与挑战。
关键词：现代机械设计；技术；方法；探讨
0引言
任何机械制造的前提是机械设计，好的机械设计能起到机械生产事半功倍的效果，对于生产效率、生产的稳定性等都作用明显。当前，伴随着新的科学技术的出现，机械设计工作也面临着更多的机遇，新的机械设计方法层出不穷，也因此受到业内人士的高度重视。
1现代机械设计技术
现代机械设计技术较多，如计算机辅助设计技术、节能环保设计技术、系统化机械设计技术等，一定程度上推动了机械制造行业的蓬勃发展，因此，加强这些技术的分析，能够为其实际应用提供指导。
1.1计算机辅助设计技术
计算机辅助设计技术主要借助专业软件强大的运算及图形设计功能实现，现代机械设计主要应用CAD软件。实践表明，使用CAD软件进行现代机械的设计，不仅设计效率高，而且能从不同视图观察机械设计状况，修改方便，因此，是现代机械设计应用较高的软件。使用CAD软件进行现代机械设计时应遵循以下步骤：首先，确定数学模型。数学模型是现代机械设计的基础，一般情况下有现成的机械数学模型可供运用，但对于没有数学模型的机械零件设计，应在充分分析机械各项参数的基础上建立正确的数学模型；其次，设计合理的程序框图，计算各部件的性能、参数，为实际的设计工作的开展提供指导。再次，使用专门语言进行程序的编制。最后，加强对编制程序的细节检查，并输入相关参数进行模拟，以及时发现机械零件存在的瑕疵，通过认真调试，使其更好的符合设计要求。
1.2节能环保设计技术
随着人们环保意识的提高，现代机械设计中越来越注重环保节能方面的考虑。当前，节能性能是衡量机械设备或零件性能的重要指标之一，因此，现代机械设计中一方面先应从材料选择、使用性、加工工艺、结构布局等方面注重节能方面的考虑，以提高能源利用率、实现节能目标。另一方面，在满足设计质量要求的前提下，注分析是否有可回收利用的资源，降低污染物的排放。
1.3系统化机械设计技术
系统化机械设计技术指将设计工作逐层进行划分，确定每层所用的设计技术及方法，最后将各层有机的整合完成整个设计工作。首先，确定最佳的分解层次，为模型化及优化工作的开展提供便利。其次，分界面应简单，应选择在要素结合联系较为简单的位置。最后，正确处理功能分解与系统分解间的关系，尤其应将关系密切的要素结合在一起。
2现代机械设计方法
现代机械设计工作开展中为提高工作效率，减少不良状况的发生，设计人员除熟练掌握专业的设计技术外，还应掌握一定的设计方法，以达到事半功倍的设计目的，结合实践经验得知，设计人员尤其应注重以下内容的认真落实：
（1）明确步骤及功能要求。为提高机械设计效率，现代机械设计时应做好以下两方面工作：一方面，明确设计步骤。机械设备或零件千差万别，设计时除存在细小的差别外，大部分步骤相似。首先，充分分析机械设计需求，明确机械设计的约束条件，制定详细的设计任务书。其次，在对机械功能认真分析的基础上，确定相关参数，并提出多套设计方案，进行对比分析。最后，确定最佳的设计方案，使用专门的设计工具，依据相关规范进行设计，尤其应准确把握设计细节，如机械尺寸、特性等。另一方面，明确功能要求是机械设计考虑的重点内容，是确保设计质量的關键。因此，现代机械设计时应加强机械耐磨性、稳定性、寿命、刚度、强度等方面的要求。同时，还应兼顾经济性、结构工艺性方面的考虑。
（2）注重相关参数的计算。现代机械设计中相关参数计算的准确与否往往给机械制造质量产生直接影响，因此，设计中应对机械运行情况进行模拟，掌握机械运行规律，在对其受力情况深入分析的基础上，计算相关参数，期间尤其应注重机械零件强度参数研究。机械零件强度由变应力强度与静应力强度之分，而变应力包括对称循环变应力、脉动循环变应力、非对称循环变应力，设计过程中设计人员应结合机械设计需求，加强各种类型变应力变化规律的分析，确保机械设计强度满足实际要求。另外，机械运行中不可避免的受到摩擦力影响，为延长其使用寿命，提高机械的抗摩擦能力，设计时应注重关键位置的润滑设计。
（3）选择合适机械的材料。现代机械设计中使用的材料会影响机械质量及性能的充分发挥与否，因此，设计过程中应注重把握以下内容：一方面，选择合适的机械材料。现代机械材料类型比较多，如金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料，其中金融材料具有较好的力学性能，能很好的满足机械零件用途与性能要求；高分子材料具有良好的耐腐蚀性，在冷冻、化工设备中较为常用；陶瓷材料熔点高、耐腐蚀性强、硬度高，一般用于切削刀具制造中；复合材料具有较好的弹性模量及强度，主要应用与制造航天、航空设备。因此，现代机械设计中应机械的性能要求选择对应的材料。另一方面，还应综合考虑一些细节问题。如机械零件的应力、荷载性质及大小；机械零件所处的环境、温度等；材料的供应状况，尤其应考虑所用材料的价格等，保证在满足设计要求的基础上，最大限度的减少制造成本开支。
3结论
现代机械设计是支撑机械制造行业蓬勃发展的基础，因此，加强相关设计技术及方法的研究意义重大。本文通过对现代机械设计技术及方法的研究得出以下结论：
（1）现代机械设计应用的技术较多，设计人员应在综合考虑机械设计要求的基础上，结合机械设备或零件工作实际，采取针对性设计技术，确保设计工作质量。
（2）为提高设计工作效率，设计人员应掌握现代机械设计的方法，并结合自身工作实际加以总结与反思，不断优化设计工作中的问题，提高现代机械设计工作水平，为设计出更多优质的机械产品做好铺垫。
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