论机械工程中的创新设计

论机械工程中的创新设计

孙月群

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摘要：现代机械工程设计对于机械设备产品的使用性能和稳定性有着重要影响，而随着我国各个地区基础设施项目的快速发展，各个领域和行业对机械工程设计提出了更高的要求。为了满足市场对现代机械工程提出的要求，相关工作人员应做好创新设计，将创新思维运用于各个工程设计中，不断提高现代机械工程的设计水平。本文简要介绍了现代机械工程创新设计的原则，分析了现代机械工程创新设计的方法，阐述了现代机械工程创新设计的内容，以供参考。
　　关键词：现代机械；工程设计；创新设计；设计方法　
　　引言
　　近年来，我国经济快速发展，现代机械工程设计要想在激烈的市场竞争中获得发展，就必须进行创新——基于传统的机械工程设计模式，取其精华，去其糟粕，实现吸收、消化、再创新；加强自主创新，降低成本，提高机械工程设计的科学性和合理性，推动现代机械工程设计的可持续发展。
　　1 现代机械工程创新设计的原则
　　1.1 安全、可靠
　　在现代机械工程设计中，设计人员应首先确保工程的安全性、可靠性，严格按照相关设计要求，注意机械设备的稳定性、热平衡性和耐磨性。现代机械工程的刚度和硬度必须满足设计标准，以保障机械工程的设计质量。
　　1.2 生态效益良好
　　现代机械工程创新设计产品对操作使用和加工制作的要求非常高，机械设备产品必须无害、无毒，不能影响周围的自然生态环境，尽量设计绿色环保型机械设备产品。为了提高现代机械工程设计的生态效益，设计人员应选择无污染或低污染或可降解的环保型材料，严禁使用有辐射、有害、有毒的机械材料。
　　1.3 经济效益最优
　　现代机械工程创新设计应结合市场需求和客户要求，科学、合理地控制机械工程设计成本，实现经济效益最优。相关设计人员应综合考虑机械设备产品的设计内容和加工制作工艺，优化现代机械工程设计方案，选择最合适的机械材料，优化机械产品的加工工艺和装配工艺。另外，现代机械工程设计还可运用人工智能化的方法，解放设计人员的思维，降低设计人员的劳动量，实现机械设备产品的智能化操作控制，提高现代机械工程设计的经济性和合理性。

2机械创新设计对设计员的要求

一个优秀的机械设计者要拥有独特的思维方式和创新思维。首先要求设计者要有挑战性拥有对传统理念进行挑战的勇气.这是形成创新方案和改进方案的基础:其次设计者的创新设计要具有实用性是一款即能适应市场需求操作性又强的设计而不是盲目地追求幻想式的创新;另外要求设计员的拥有跳跃性思维能够克服思维定势跳出思维惯性拥有捕捉新事物的能力能够在新的技术领域发现有利于设计的要素。并从中找出原理融入到自己的设计之中。

设计员要树立优化的设计思想优化设计一种先进的创新方法.它主要是依靠数学最优理论和计算机技术最终形成最优的设计方案它能够满足现代机械设计发展的需求.它被视为是机械设计创新中的一个重要研究方向，由于它是建立在科学的基础上所以对于设计者的专业素养的要求也很高.同时要求设计者拥有先进的创新理念，只有这样才能设计出引领时代发展的新产品。

要求设计员要拥有变型设计理念。机械设计的变型设计是指对产品进行二次开发使开发后的零部件更加标准具有较强的通用性能够满足更多用户的需求。它又包括纵系列产品变型设计、横系列产品变型设计跨系列产品变型设计以及三维参数化变型设计。产品在经过变型设计后即保持其原有基本功能不变又可以根据用户的需求做出在就的调整.有效的扩大的产品的功能使其变得更加全面完善。

3机械创新性设计技术特征

创新设计技术是对设计员的创新性思维和创造理论具体化的一种技巧它对创新设计起到了一定的引导和规范作用。首先机械创新设计技术具有独创性.虽然是以前人、他人或自己的研究成果为基本，但是在此基础上的突破、扩展和开拓。

设计员都具有不同的思维方式而这些设计成果正是来源于设计员的新颖、非重复性、独特的思维;其次机械创新设计技术具有综合性这是由于创新设计成果在于设计员是将已有的事实概念、信息进行综合重组后通过巧妙的结合所形成的;同时机械创新设计具有一定的人为目的性这是指任何形式的创新设计都是由具有主观能动性的设计者有目的的设计活动，是为了满足人们的某种需求而进行设计的而不是随意创新设计的具有较强的目的性也正是如此使机械创新设计具有一定的社会价值由于产品的实用性可靠性和有效性得到了相应的提高.使其经济价值也得到了相应的提高;另外机械创新设计还拥有创新设计的基本特征即:探索性、多向性和推理性因为创新本身就是运用已有知识、方法运用一定手段进行的一种探索活动所以使其具有探索性而这里所指的创新不是任意创新而是有目的的进行横向、纵向或逆向推理所产生的所以其具有推理性由于它是通过换元、发散、转身等不同角度分析而得出的新的方案和思路这就体现了创新设计的多向性。
　　3现代机械工程创新设计的方法

　　3.1 移植技术设计法
　　移植技术设计法主要是在现代机械工程设计中运用机械行业领域的先进成果、现代化方法和技术，或将机械制造设备产品的先进生产方法和技术运用到其他机械设备产品中，设计出新型的机械产品。这种移植技术设计方法包括各种先进技术、材料和方法的应用。在实际应用中，移植技术设计法可以移植某种机械工程技术的功能、手段或原理，促进现代机械工程设计的创新发展。
　　3.2智力合成设计法
　　智力合成设计法往往需要依靠团队的力量，充分发挥每个人的智慧。在现代机械工程设计中，可将设计人员组成设计小组，由每个设计人员按照现代机械工程设计要求，阐述自己的设计思路，然后沟通交流，集体讨论分析。这样，不同的创新设计构想和思路融合碰撞，有利于激发设计人员的灵感，发散他们的现代机械工程创新设计思维，完善机械产品的使用性能。
　　3.3仿生类比设计法
　　现代机械工程设计采用仿生类比设计法依据的是仿生学原理。通过类比或分析自然生态环境中的各种动物或植物，从而获得启发，实现创新设计。在大自然中，很多生物的自身功能和结构都具有不可比拟的特点，相关设计人员可以从大自然中找寻思路和灵感。现代机械工程设计人员可以将生物运动与机械运转结合起来，科学、有效地进行对比和分析，探寻两者的相似性和差异性，从而激发创新灵感，完善现代机械工程设计方案，不断提高现代机械工程的设计水平。
　　4现代机械工程创新设计的内容
　　4.1 动力能源创新设计
　　近年来，随着我国机械行业的快速发展，能源获取技术和材料加工技术越来越先进。在现代机械工程创新设计中，机械设计人员可选择多种动力系统，并利用多种先进的技术和新型清洁能源。例如，电动汽车在使用过程中不会像燃油汽车那样排放大量有害的污染气体，减少了微粒污染物和硫化物的排放，并且电动汽车的运行成本相对较低，具有较高的经济效益，电能利用率较高。
　　4.2外观造型创新设计
　　现代机械设备产品的外观造型创新设计主要集中在面饰、色彩、造型等方面。设计人员要基于现代化美学理论，在外观造型设计中融入美学观点，充分利用现代化生产工艺和各种新型机械材料，体现机械设备产品的造型美、色彩美和线条美，提高机械产品的适用性和美观度。
　　4.3结构构造创新设计
　　机械设备产品结构设计主要包括总体结构设计和结构构件配置。设计人员应结合客户对机械设备产品的需求，分析机械产品结构的差异；基于多样化的机械产品结构形态，坚持创造性思维，优化机械设备产品结构设计，完善机械设备产品的使用功能，在有限的材料和空间中，实现更多产品功能的集中化。例如，办公室中的扫描仪、复印机、打印机往往会占据很大的空间，而某些企业运用综合和离散的创新思维，在一种机械设备上集成扫描、复印和打印功能，优化了机械设备的产品结构，极大地提高了办公效率。
　　4.4运动方案创新设计
　　在现代机械工程设计中，设计人员要注意机械运转系统、传动结构和原动机应满足相关功能性需求，对机械设备产品运动方案进行创新设计，并结合客户需求，优化机械设备产品结构；综合考虑机械设备产品的管理维护、使用性能、设计成本、生产工艺等多方面的因素，提高机械设备的产品性能。运动方案创新设计应基于机械设备产品的使用功能，通过不同的结构和工作原理来实现。相关设计人员应积极创新，激发创新灵感，对不同运动方案进行科学分析，选择最优的运动方案，优化机械设备的产品性能。

具体的过程为:机械创新设计的涉及的学科十分广泛包括电力、液压、机械、热力、气动、光电、控制、电磁等多种学科它们相互渗透、交叉和融合而且设计过程不是仅单纯地依靠数据和计算而形成的。其中有相当一部分工作需要依靠设计员所积累的经验和知识量.需要在此基础上进行推理思考、分析和判断还要结合创造性发散思维在形成的多个方案中进行优化选择在经过反复、多级的筛选后最终形成一套整体的系统设计方案。首先是要明确机械的基本原理，因为它可能会涉及到机械学的对象的不同类型不同层次的机构组合。以及相关的技术和知识:其次是对机构结构类型进行综合和优选这对于机械的经济性和整体性能具有很大的影响甚至有可能出现新机构的发明。大多数结构类型的创新设计都成为机械发明专利由此可以看出对于结构类型的综合和优选是机械设计的一个重要的阶段.具有很强的活力和创造性但这也是一个很困难和复杂的部分.它需要机械创新设计的设计员具较高的专业素养、灵感经验和想象力:然后是对机构运动尺寸及其运动参数的优选其关键就在于求得非线性方程组的多解这样可以为优选方案提供更广阔的空间.随着科技的飞速发展代数消元法和优化法等数学方法的引用使其得到了突破性的进展;最后是对机构动力学参数综合及其动力参数的优选其关键是对参数值变化域广动力参数盈大的多维非线性动力学方程组的求解这也是一个难度很大的问题。在形成机械设计优选方案后就可以进入机械结构创新设计阶段。

　　5结语
　　随着现代化科学技术的快速发展，现代机械工程设计人员应积极创新，运用创新思维，结合市场发展状况和用户需求，加强对现代机械工程设计的自主研发和自主创新，并运用先进的设计方法完善机械设备产品设计的各项内容，提高现代机械工程设计的合理性和科学性。
　　
　　参考文献
　　[1]宗培言.从东华.机械工程概论.北京.机械工业出版社.2001
　　[2]杨家军.机械系统创新设计.武汉.华中科技大学出版社.2000