机械设计的发展(6篇)

机械设计的发展篇1

关键词：机械设计；技术；趋势

中图分类号：TH13文献标识码：A

一、概述

机械设计（machinedesign）是将机械各个零件的材质、形状、尺寸、结构、工作原理、运行方式等进行分析、计算尽而转换成具体的描述，并且作为以后机械生产制造依据的工作过程。

二、当前机械制造业设计的具体内容

当前机械制造业设计方法是将传统的机械设计理念进行总结分析，再加上现代化的设计技术而实施的机械设计。其中有以下几个方面的主要内容。

1数字化

数字化技术是当前机械设计的核心特点，在机械设计工作开展之前我们就需要利用数字化技术对整个设计生命进行建模工作，进行模拟设计，以便在实际机械设计中可以有最完美的设计技术和方案。同时在设计过程中，也可以利用计算机辅助设计和数字管理手段对整个设计过程进行检查、管理和分析，从而保障资源配置最优化、还能最大化的提高设计效率，节约时间。

2并行化

并行化技术的运用是当前机械设计的最大趋势，由于计算机技术的普及，在很多方面实现信息共享，还可以打破时间和空间的阻碍，让不同地方的工作者可以在同一平台工作。传统的机械设计都是单方面的设计，只能一个步骤一个步骤的进行，并且在设计过程中每个设计环节之间缺少必要的沟通，有问题也不能在第一时间进行修正，增加设计人员的工作量。当前机械设备的科技含量很高，涉及到的知识范围也比较广，单单只依靠个人是无法完成完整的机械设计，迫切的需要有相关的技术人员来一起探讨解决。

通过计算机综合平台，可以实现多个领域的优势互补，信息共享，集思广益，从而可以在最短的时间内，最终实现机械设计最完美的效果，所以并行化是当前机械设计的最大趋势。

3智能化

自动化技术在机械设计方面，己随处可见，机械的自动化程度也越来越高，机械设计师只有充分利用智能技术进行相应的设计工作，机械设计智能化系统，具有独立计算和智能逻辑推理功能，可以很大成度的减轻设计师的工作量，大大提高工作效率。因此智能化技术的运用已经成为当前机械设计的迫切需要。

三、现代机械设计技术及应用情况

随着社会科学技术的发展，尤其是计算机网络的普及，机械设计技术也在不断的更新。其中包括有限元、最优化、模糊、可靠性、仿真、专家系统，CAD等方法，比较常见的技术有以下五种。

1有限元设计

有限元分析技术FED（FiniteElementDesign）是当前被广泛应用的一项工程分析技术，它是利用数学近似的方法对真实物理系统进行模拟，以有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。该技术不仅能用于工程中复杂的非稳态问题和非线性问题，而且还可以用于工程设计复杂结构的静态和动态研究，并能准确的计算出形状复杂零件的应力变化和分布情况，是当前复杂构件强度和刚度计算的有力分析工具，是上世纪60年代，渐渐发展和健全的数值计算方式。

2最优化设计

最优化设计OD（OptimalDesign）是当前机械设计中较新颖的设计方式，机械优化设计是最优化技术在机械设计领域的移植和应用，其基本思想是根据机械设计的理论、方法和标准建立一反映工程设计问题和符合数学规划要求的数学模型。然后通过对数学规划方法和计算机计算技术，对相应的数学模型进行求解运算，选择最合理的优化方法。这一方式的出现比较晚，但是其发展相当的快速。在各种工程设计中都被广泛的应用。最优化设计不公可以改变机械产品的性能，还可以有效的降低成本。是当前机械设计的发展趋势之一。

3模糊设计

模糊设计（FuzzyDesign）是把模糊数学知识应用于机械设计的一种设计方式。机械设计中就存在大量的模糊信息，随着科学技术的不断发展，其结构变的越来越庞大和复杂，其有存在的变量很多，在很多情况下我们无法对所设计的产品进行十分精确的描述。例如机械产品使用寿命和承载力等都是模糊现象，其系数往往从保守观点出发，取较大值，但是在它充许的范围内存在有比较大的模糊区间。在各工程设计过程中会有很之类似的问题，对于这类问题就需要采取糊数学的方法进行解决。就是把模糊技术和其他重量的设计方法进行结合运算，最终形成模糊优化、模糊可靠性等多种方式。

4可靠性设计

可靠性设计RD（ReliabilityDesign）也是一门新兴的学科，在机械设计领域当中是20世纪60年代兴起并逐渐进入的。机械零件的可靠性设计就是指在特定的时间和条件下，实现规定功能的能力。概率论和数理统计是可靠性设计的理论基础，而失效分析和预测（包括可靠性试验）是可靠性设计的依据，确保产品的可靠性是可靠性设计的根本目标。目前人们对机械产品的安全性和可靠性比较关心，只有给人安全保障，使用起来会比较可靠。所以各企业都把机械设计的重心放在产品的安全性和可靠性上，所以可靠性设计技术成为当前机械设计十分重要的组成部分之一。

5仿真和虚拟设计

仿真技术是以计算机为工具“建立实际或联想的系统模型”并且可以在不同情况下对模型进行动态运行实验的一种综全性技术。其本质是以计算机的仿真技术，并行化的模拟出产品开发的全部过程和产品设计各个环节的影响。对产品性能、成本进行预测，分析其可制造性、可维护性和可拆卸性，不仅可以提高产品设计的成功率，而且还可以大大的减少产品的设计时间，同时也增加了用户之间的距离。

四、当前机械设计方法发展趋势探索

在科技发展迅速的今天，新的技术在不断的涌现，机械产品设计的科技含量也越来越高，其技术水平的竞争已经达白热化的状态。在如此激烈的竞争中，如果想脱颖而出，在这个行业占有一席之地，我们只有不断的改进技术、降低成本、提高工作效率，这些不仅是我们需要努力的方向，同是也是目前机械设计方法的发展趋势和方向。

1信息系统化

未来机械设计方法研究的趋势将会越来越信息系统化，因为系统工程学是依托信息学、控制论、统筹管理等科学方法建立并发展起来的，用来解决工程问题最优化设计及控制的科学。传统的机械设计，我们都是把设计对象当作独立的事物进行分析、试验、研究，其得到的结论局限性非常大。我们把信息系统工程学运用在机械设计中，把整个机械设计过程作为统一的系统进行研究和探索，这样对系统的每个部分都进行研究，得到的结构很全面，也很有科学依据，同时大大的节省了人力、时间。对产品的开发有很大的优势，在工程设计中被争相使用，其发展前景十分的可观。

2人才创造潜力的培养和挖掘

创造潜力挖掘的发展趋势将会越来越精英化，虽然现在科学技术越来越发达，在各个工业设计中计算机技术已经被告广泛应用，但是世界的核心依然是人类，人才创造潜力的发掘才是最核心，最重要的。以培养高级工程技术人才为主，综合培养能熟练掌握现代科学技术，并且具有现代科技观念，从事机械设计、管理等方面的高级工程技术人才。如果可以最大限度的发挥、引导、开启机械设计师们的想象力，激发其创造力，运用其独特的设计灵感和创造能力再辅助现化代科学技术来解决工作上的问题，一定会呈现出事半功倍的效果，所以说在市场如此激烈的形势下，人才创造潜力的培养和挖掘，是当前机械设计生命力最基本的保证措施。

3产品商品化的设计趋势

机械产品设计是一种以机械产品为主要对象，将机械各个零件的材质、形状、尺寸、结构、工作原理、运行方式等进行分析、计算尽而转换成具体的描述，并且作为以后机械生产制造依据的工作过程。但是现在很多的企业都清楚的认识到在竞争如此激烈的现代社会，如果想要更好的生存发展必须要不断的创新，但是却有很多的新产品投入了大量的财力、物力、人力和时间，却在商品化这一环节上出现问题。商品化是所有机械设计开发的最后一个环节，也是检验机械设计成果最好的方法，所以在设计开始就应该做好市场调研和产品定位。机械产品设计不是单单对机械产品进行"美化"设计，还要充分表现产品的功能、实用性、工艺设计和人机、环境之章的协调统一，最终创造出造型美观形式新颖，并具备有现代工业美感，可以扩大产品销路，创造出更高的经济、环境效益。提高市场竞争力，从而推动产品设计持续发展。

结语

作为一名机械的设计师，我们一定要随着科学技术的进步和社会发展的需求，不断的丰富我们的设计思想、理论和方法，熟练的运用现代化科学技术，来提升设计水平，从而促进机械设计的发展和变革，提高市场竞争力。

参考文献

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[5]周龙.三维CAD技术在机械设计中的应用探讨[J].考试周刊，2008（16）：167.

机械设计的发展篇2

1引言

随着我国制造行业和科学技术水平的不断发展，特别是机械自动化技术得到普遍应用后，推动了我国传统机械制造行业实现技术完善，显著提高了机械制造效率，对机械制造行业的快速发展有着至关重要的作用。科技的不断进步，机械自动化水平也将随之向高效能和低耗能方向发展，通过在机械设计和制造过程中不断应用自动化技术，将会拥有更多的发展空间，自动化技术所具备的价值与作用也能够充分的展现出来。

2机械设计制造及其自动化的发展现状

2.1机械设计制造及其自动化优势

首先，能提升生产效率，传统机械制造行业采用大量人力实现生产，而且生产过程中无法保障人员安全、生产效率和产品质量。机械设计制造及其自动化能够大量减少人力操作，生产过程主要由生产设备进行自动生产，而且机械制造逐渐实现智能化使产品更为的精确，能够降低更多的生产成本，增加经济收益。其次，机械生产过程中，机械运转将会对操作人员造成危害，一旦操作中出现失误便会造成严重的伤害事故，而且设备出现故障，也是根据自身经验进行检修，无法做到对设备隐患的排除。机械设计制造及其自动化能够实现对生产设备自动检测，对生产过程进行自动保护与诊断，能够显著的延长机械运行时间，进而节省大量的成本。

2.2机械设计制造及其自动化发展现状

机械设计制造及其自动化已在众多发达国家有着非常好的应用，多数国家尚处于发展阶段。随着我国科学技术水平的不断提高，国内也逐渐意识到机械自动化拥有非常好的应用前景，在诸多领域不断的应用了机械自动化，诸如武器研发、航空航天、教育事业等。经过多年应用取得的效果来看，企业已经意识到在机械制造当中运用自动化技术能够带来更好的经济效益和社会效益。自动化水平的提升能够对机械制造行业带来更好的发展，推动机械设计制造及其自动化不断的进步，其他行业才能实现更好的发展。

3机械设计制造及其自动化的发展前景

3.1智能化

智能化已然成为当前时期的重点发展方向，能够有效实现人和机械间的深度交互，进而使机械可以像人一般的进行“思考”，使机械拥有构思、判断和学习等功能，对机械生产领域而言是非常必要的。实现智能化发展，能够使机械生产根据人们输入的指令进行自主的判断与分析，进而生产出符合人们需求的产品[1]。并且，机械拥有智能化能够对人类存在的不足进行弥补，比方说生产制造机械设备时，人们会利用大量的时间与精力进行数据的整理与分析，通过机械智能化分析能够很好的弥补这一不足，同时在计算结果上也比人类计算的结果更加的精准，所以使机械制造及其自动化进行智能化发展有着非常好的现实作用。

3.2虚拟化

随着虚拟化技术的出现与完善，其在多领域中取得了很好的发展，不但能够对实际操作当中的人力和物力加以节省，而且时间成本也得到了节约。特别是在机械制造行业，传统机械制造一般要经过多个步骤才能最终制造出相应的产品，从图纸设计到产品检测过程中，会消耗大量的时间与精力，这也是传统机械制造一个显著缺陷[2]。要是机械设计、制造过程中能够有电子设备自动完成，便可以节省大量的人力、物力。利用电子设备对图纸设计进行模拟后，电子设备能够及时对其稳定性进行测试，将设计中存在的不足加以完善，能够有效的节约时间成本，并且设计者和客户沟通也能够更加的快捷，虚拟化发展已经成为机械设计当中非常重要的发展方向之一。

3.3微型化

通过多次的工业革命与发展可以得到一个规律，即任何生产工具均会经历由大到小的发展历程。比方说电子计算机，其大小在最开始时如同一间屋子，在经过多年的发展后，现在已经缩小至笔记本电脑，可见，机械制造过程也会逐渐实现微型化。在上世纪末期，人们便产生了发展微型机械的思想，但由于当时生产水平的限制，对其中一些门类部件制造中的精密度没有很好的保障，原料供给也存在不足，造成无法实现大规模的制造和应用，最终导致机械制造微型化的发展相对缓慢[3]。随着科技的进步与发展，现在科技已经能够对大型机械中的构造进行改良，使其部件愈发的精密，体积也在不断的缩小，进而能耗也有所降低，使机械生产设备逐渐具有灵活性和轻便性，易操作已经成为当前时期机械设计与制造当中的研究热门。

3.4数字化

对于机械设计制造及其自动化而言，实现数字化也是其今后的重要发展方向。特别是进入21世纪以来，互联网技术取得了快速发展与应用，实现机械制造领域的素质化更显的重要。数字化制造能够将制造过程中的信息以数字形式加以展现，即对知识数据、技能和图形等实现数字化处理，并通过制造企业内部网络进行传播。对于我国市场经济来说，实现对市场的快速反应，对企业的发展有着至关重要的作用。数字化技术能够对客户需求相关资料信息进行快速的收集，并对信息实现分析、规划、整理和重组，整个过程中对多媒体技术、数据库技术和制造技术等均有所涉及，最终实现对机械生产和制造过程进行重组。机械设计制造企业发展数字技术，能够将企业产品至互联网中销售，满足不同客户的需求，而且能够实现企业间的交流与合作，共同推动机械制造行业的发展。

3.5绿色化

可持续发展作为科学发展观中最基本的一项要求，是保证经济长足发展的重要举措。特别是在雾霾问题严重之后，国家和人民对环保愈发的重视。当前社会中多数产品均以“绿色”作为宣传口号，市场也对绿色环保产品更加的青睐。因此，机械制造企业应该事先绿色化发展，对机械设计、机制过程中实现降低废品率，并且改善运输污染性、包装性和拆卸性等。对于工业发展而言，对于环保更加的重视，国家多次对超标排放的石油化工行业进行处罚，并要求其污染排放满足标准方可继续生产。机械设计、制造及其自动化同样要重视绿色发展，近年来，我国高校多次举办了机械专业的环保比赛，可见绿色化发展已经成为今后机械设计制造及其自动化的发展趋势之一[4]。今后国家也将对环保制定更为严格的标准与法规，要想实现可持续健康发展，环保是保证其发展的基础。

4结论

机械设计的发展篇3

关键词：机械设计制造；自动化；发展方向

机械设计制造一般指的就是通过分析机械原理、结构、零件尺寸等，得出计算结果，并将其转化为较为具体的描述，指导产品制作[1]。结合近年来机械设计制造迅速发展的形势来看，其发展的主要推动力在于系统科学以及信息技术的进步。在当前机械设计制造水准不断提高、理论持续扩展的基础上，机械制造更关注新技术和新设备的开发，自动化是其未来发展的总趋势。

1机械设计制造及自动化发展原则

1.1采用新技术，不断创新

一般来讲，不同产品的性能和系统是不一样的，因此，在产品开发出来之后，将不同种类分别投入市场，观察市场的接纳情况和消费者的反应，若效果良好，说明此项产品值得继续研究和大力推广。对于受到大众青睐的产品，应对其受欢迎的原因进行全面分析，并积极应用新技术持续开发，同时，还要将原料都处理好，以便提高产品质量。对于机械设备来讲，技术含量与功能是成正比的，因此，技术开发与应用是改善产品性能的主要途径之一。自动化系统具有多种功能，不仅可以对数据进行分析，还能够指定机械产品的功能。

1.2以功能要求为导向

产品性能不同，其制造设备通常也不一样[2]。结合当前的市场行情来讲，一般用户对于机械产品的需求数量都比较小，所以，批量小是机械产品生产的基本特征。功能差异是不同产品之间必然存在的，其对设备的功能形成了挑战。所以，机械设计制造及自动化发展必须以设备为基础。现代化技术在机械设备中的应用，提高了机械的灵活性和使用效率[3]。产品需要经过设计和制造的过程，在这个过程中，需将内部结构进行有效结合，才能使产品尽可能的满足使用要求。

2自动化系统优势分析

2.1高效

自动化技术在生产过程中的应用，使得失误和错误的发生率大为降低，控制变得更加容易和简单。自动化系统能够显著提高生产效率，对于错误根源也可以及时发现，有助于实现有效的控制。自动化控制系统能够保障设备遵循设计流程运作，同时，模拟仿真技术的应用，使得生产环节和流程得到优化。机械自动化的优势在于其在保障操作实现自动化的同时，还可以确保产品质量满足规定要求。另外，在生产过程中应用的计算机技术，可以实现编程修改，有助于开发和生产多样产品。所以，借助自动化技术，产品更新周期会更短。机械设计制造及其自动化如图1所示。

2.2便捷

信息技术在自动化系统中的应用，使得在生产过程中能够依据需要对设备进行调试，确保最终产品可以很好的满足现实需求。同时，这样的调控无需拆除部件，只需输入控制系统即可实现，非常便利。存储能力是自动化产品的基本能力，将型号存入设备，使用时将执行程度调出，能够确保自动化生产的正常进行。检测技术能够实现自动化的事故修复，稳定性得到了保障。另外，电子技术的应用，使得多数机械的开关数量大为减少，操作更为方便。由于工作内容是提前预定的，所以，系统可以实现自动的转换、循环，还可以根据控制对象，对产品进行自动调整。

2.3安全

自动化系统在保障设备安全、稳定方面，具有十分显著的优势。对于生产设备来讲，安全是必须要考虑的因素，因此，应尽量排除生产过程中的隐患。自动化系统能够实现危险情况预防控制，对于安全生产意义重大[4]。由于各个环节都设置了相应的监控设施，所以，对于设备生产过程中出现的故障和意外，系统能够进行自动的诊断并及时发出警报。在设备使用的过程中，一旦发生短路或者过压等问题，系统能够在切断电路的同时，实现工作模式的调整，对于降低事故危害、保障设备正常运转的积极作用十分明显。自动化设备中包含了大量的电子元件，这些元件可以对部分可动构件起到替代作用，降低了出现事故的几率，生产过程中的安全隐患大为降低，安全生产有了可靠保障。

3机械设计制造自动化发展方向的探讨

3.1绿色化、生态化

随着环境条件的改变，当前的人们对于环境保护的重要性有了新的认识，环境影响经济已经是大众的普遍认知。在这样的背景下，人们对于生态、绿色、节能、环保等新兴理念极为关注，机械制造也受到了一定的影响。绿色设计在机械设计制造中主要体现在尽可能的利用资源获取绿色产品设计。因此，新时期的机械设计制造，除了要保障产品的功能与成本之外，还要使其符合环保的基本要求，重视其环境属性。一般意义上的绿色产品，指的就是既能够满足性能要求，也符合低损害要求的产品。可持续发展观要求经济发展走生态之路，因此，机械设计制造中也要对生态化、绿色化给予重视。从另一方面来讲，机械设计制造的生态化不仅可以起到节能环保的作用，还可以在一定程度上提升产品的市场竞争力。

3.2系统化

对于当前的机械设计制造来说，其中的逻辑性更高。将产品视作一个完整的整体，并利用计算机技术，能够协调人与自然界的关系。系统化指的是把系统细化为子系统，并积极应用现代技术与方法，协调各个子系统，以促进系统化的顺利实现。传统设计模式下，采取的是静态分析，依据主要是经验，动态化与定量设计均无法使用，与当今的要求存在一定的距离。功能设计一般在随机动态下进行，因此，定量化、系统化将是机械设计制造未来的发展趋势之一。

3.3智能化

计算机技术对时代的影响力毋庸置疑，其推动了各项技术的革新。CAD技术以计算机应用为基础，推动了设计工作水平和效率的显著提升。在未来的发展中，人工智能与CAD技术将会实现更为高效的结合，将会大大提升CAD系统的创造力，设计的智能化程度也会更高。另外，得益于现代机械在集成性以及智能性方面的优势，CAD技术与人工智能等现代技术的结合，将使得计算机的功能更为“强大”。以其为基础建设的整体模型，能够描述产品工况，再加上智能化处理，产品设计将会得到更好的优化。3.4微型化与模块化自动化产品具有体积小、使用灵活的显著特征，备受用户青睐，在市场中处于非常重要的地位。这些产品被称为微电子机械，其发展方向是微米级、纳米级。所以，伴随着相关技术的进步，自动化产品将朝着微型化的方向发展。自动化机械种类繁杂，开发过程中的需求也各不相同，但共同点是均需要利用标准单元。就当前来讲，由于生产高效的引导作用，产品单元正在朝着模块化的方向快速发展。

4结束语

在机械设计制造发展的过程中，需要不断总结经验、加强改进。在改进的过程中，新技术的应用是一个十分重要的方面。产品制造需要兼顾成本和效率，因此，自动化技术的应用是机械制造业发展的必然趋势。自动化系统具有高效、便捷、安全等明显优势，在推动机械制造发展方面功不可没。

作者:刘春朝单位:中铁电气化局集团有限公司

参考文献

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[2]赵文增.机械设计加工中应注意的问题及对策探讨[J].科技致富向导，2015（17）：232.

机械设计的发展篇4

关键词：机械设计制造；自动化；发展方向

0引言

近年来，科学技术发展迅速，机械设计制造及其自动化也取得了令人瞩目的成就。机械设计制造自动化是一种融入了多种因素（如传染技术、信息技术、自动控制技术等）的新型技术，这种技术能够借助自动化系统进行机械生产控制，继而在很大程度上提升机械的生产能力和生产效率。从现状看，机械设计制造及其自动化的发展日趋成熟，本文将对其未来发展方向进行探讨。

1机械设计制造及其自动化简介

1.1机械设计制造的基本定义

机械设计制造是近年来比较新兴的学科，该学科的发展以多种先进机械技术为基础，学科中涉及了机械、计算机、软件编程等多种技术，能够借助自动化实现高效生产。简而言之，机械设计制造是一门综合技术学科，它能够帮助企业研究各种机械装备及机电产品的设计制造过程和生产过程，对企业管理意义重大。

1.2机械设计制造及其自动化的基本特征

首先，机械设计制造及其自动化具有高质高效的特点。机械制造自动化产品不但具有强大的信息处理能力，还具备较佳的自动控制能力。利用自动化设备进行产品生产，能够实现连续作业，与传统机械设备相比，机械化自动设备出现失误的风险相对较低，收获的产品产出效率相对较高。其次，机械设计制造及其自动化具有安全性高的特点。用传统的机械设备进行工作，错误和故障时有发生，因此不得不对其进行人工修理。运用自动化技术及自动化产品进行工作，能够实现故障自检，发生故障时，能够自我诊断、自我处理，这在很大程度上提升了机械产品生产的安全性和高效性。再次，机械设备制造及其自动自动化具有适用范围广的特点，它涉及了众多学科，且具备多种复合功能，能够真正实现自动化控制补偿、调节及保护，满足各类用户的各种需求。

1.3机械设计制造及其自动化的工作原则

首先，在进行机械设计制造及其自动化设计工作时应遵循信息交互转换的原则，这样做有诸多益处，生产出来的自动化产品能够同时满足公众的应用需求和信息需求。只有遵循信息交互转换的原则，才能实现自动化产品和技术一体化，继而形成完整的自动化系统。其次，在进行机械设计与制造及其自动化设计工作时应遵循创新原则。只有不断创新，才能促使生产出来的机械产品具有独特性，才能提高产品的市场占有率，继而在激烈的市场竞争中有立足之地。总而言之，机械设备接受的科技资金投入越高，创新思想应用的越多，其具备的功能便越多、越完善、越发达。

2机械设计及其自动化的未来发展方向

2.1智能化

在机械化产品中，有着一个重要标志――智能化，智能化水平越高，机械化产品的自动化程度也越高。因此，在未来的发展中，机械化产品有必要朝着智能化的方向发展。智能化技术是一项高科技技术，它涉及了多种学科的内容，包括计算机学科、运筹学科、人工智能学科等，它能够让机械化产品产生人的逻辑思维能力和判断能力。在机械化产品中融入智能化技术，能够促使产品替代施工者从事一些危险系数高的施工任务，在很大程度上降低了安全事故发生率。总而言之，让机械化产品朝着智能化的方向发展，能够替代人工劳动，实现安全施工，提升工作效率和效益。

2.2数字化

在现代工业当中，数字化技术发挥着十分独特的作用，它能够统计复杂信息（图形、声音、技能等），将复杂信息以数字信息的形式展现出来，并及时分析、处理，全真模拟产品的功能和产品的生产加工过程，实现原型产品的模拟制造，最终在减少设计错误和生产错误的基础上收获较高的生产效率。总之，机械设计制造及其自动化朝着数字化的方向发展，能够进一步提升机械设备的生产效率，促使机械设备更快、更好地工作。

2.3微型化

上世纪八十年代以来，机械设备开始向微型化的方向发展，机械设备微型化能够提高运营灵活度，减少能耗，降低机械企业生产成本。除此之外，机械设备微型化还能增强产品综合竞争能力。从现状看，微型机械在诸多领域具有较高的应用价值，比如说军事领域、信息领域、生物医疗领域。由此可知，机械设备具有十分广阔的应用前景。需注意的是，机械设备的微型化程度越高，加工难度也越大，如何更好地实现机械设备微型化还需众多学者进一步研究。

2.4网络化

网络化是机械设计制造及其自动化的必然发展趋势。从现状看，机械设计制造过程中虽然应用了网络化技术，但生产控制的网络化水平还有待提高。举例而言，在进行产品设计和产品生产时，机械设计制造的自动化系统一旦发生问题，便不能继续正常生产产品，若是生产现场缺乏专业设计者或技术者，就得暂停产品生产工作。等专业技术人员解决系统问题之后才能继续进行产品生产工作，这在无形当中降低了产品生产效率。由此可知，机械设计制造及其自动化必然会朝着网络化的方向发展，这样当出现产品生产问题时，便可利用网络中的信息技术、传感技术以及远程监控技术向不在生产现场的专业人员求助，产品生产问题便能得到解决，产品生产效率便能得到保证。

2.5绿色化

近年来，我国工业化进程加快，社会公众面临的环境污染问题愈演愈烈，环境污染问题直接制约了社会经济健康发展。作为现代工业的重要内容，机械设备制造及其自动化在发展过程中应注意融入绿色理念。不论是在产品的设计阶段，还是在产品的应用阶段，机械设备制造及其自动化都需要朝着节能环保的方向发展，只有这样，才能实现经济发展和环境保护双收益。

2.6人性化

人是机械设计制造及其自动化产品的服务对象，机械设计制造及其自动化若想实现健康发展，就得在未来发展中处理好产品与人的关系，促使机械化产品朝着人性化的方向发展。笔者认为，作为机械设备生产企业，应尽量生产出富有人的情感、富有人性以及人的生理机能的机械化产品。

3结语

本文结合机械制造的概念、特点以及设计原则，对机械设计制造及其自动化的发展方向进行了探讨，认为机械设计制造及其自动化应朝着智能化、数字化、微型化、网络化、绿色化、人性化的方向发展，希望能为机械制造行业健康发展提供理论指导。机械设计制造及其自动化是提升生产效率的重要途径，相信与科学技术进步的同时，机械设计制造及其自动化还会朝着更多的方向发展，机械自动化产品的社会应用价值也会越来越高。

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机械设计的发展篇5

关键词：机械设计；传统技术；现代设计技术；可靠性设计

中图分类号：F407.42文献标识码：A文章编号：

机械设计是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、方法等进行构思、分析和计算,并将其转化为具体的描述以人为制造依据的工作过程。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。设计工作的质量,直接关系到机械产品的质量性能、研究周期和技术经济效益等。常规设计技术是以经验总结为基础,运用力学和数学形成的公式、图表、手册等作为设计的依据,通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计,是一种直觉设计、经验设计和静态设计,它目前已经远远不能满足产品的功能和市场需求。现代设计技术是以电子计算机为手段,以网络为基础,建立在现代管理技术之上,运用工程设计的新理论和新方法,实现计算结果最优化,设计过程高效化和自动化的设计技术，是一种定量的、动态的和科学的设计技术。

1常规设计技术及应用

《机械原理》及《机械设计》教材主要讲述的是常规设计技术，是学习、应用、发展现代设计技术的基础。

1.1理论设计

根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计称为理论设计。现以简单受拉杆件的强度设计为例来讨论理论设计的概念。设计强度计算式为R≤RlimS或FA≤RlimS

式中:F——作用于拉杆上的外载荷；

A——拉杆横截面面积;

Rlim——拉杆材料的极限应力；

S——设计安全系数。

可以利用上面公式直接求解杆件必须的横截面积，也可以按其他方法先初步设计杆件的横截面尺寸，然后用强度计算公式去校核。由于实际情况复杂多变，若安全系数选择过大，则产品傻、大、粗；若安全系数过小，则很难保证安全性。

1.2经验设计

根据对某类零件已有的设计与使用实践而归纳出的经验关系式，或根据设计者个人的工作经验用类比的办法所进行的设计叫经验设计。这对那些使用要求不大变动而结构形状已典型化的零件，是很有效的设计方法。例如箱体、机架、传动零件的各结构要素等。随着设计产品的技术系统越来越复杂，技术含量不断提高，产品更新发展速度加快，经验类比的设计方法已不能满足市场需要。

1.3模型实验设计

对于一些尺寸巨大而结构又很复杂的重要零件，尤其是一些重型整体机械零件，为了提高设计质量，可采用模型实验设计的方法。即把初步设计的零、部件或机器做成小模型或小尺寸样机，经过实验的手段对其各方面的特性进行检验，根据实验结果对设计进行逐步的修改，从而达到完善。这个设计方法费时、昂贵，因此一般用于特别重要的设计中。

2现代设计技术

2.1最优化设计

最优化设计是机械设计中的一种崭新的现代化设计方法，它将机械设计问题抽象成为一个最优化问题的数学模型，即根据机械设计理论建立起满足设计有求的数学表达式，利用率数学中的最优化方法，对这个数学模型求解，即选用适当的最优化方法利用电子计算机自动寻找最优方案。

2.2有限元设计FED

有限元分析技术是最重要的工程分析之一，是20世纪60年展起来的新的数值计算方法。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。它不仅能用于工程中复杂的非线行问题、非稳态问题的求解，而且还可用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析，并能准确地计算形状复杂零件的应力分布和变形，成为复杂零件强度和刚度计算的有力分析工具。有限元法的基本思想是将结构离散化，用有限个容易分析的单元来表示，单元之间通过有限个节点相互连接，然后根据变形协调条件综合求解。由于单元的数目是有限的，节点的数目也是有限的，所以称为有限元法。这种方法灵活性很大，只要改变单元的数目，就可以使解的精确度改变，得到与真实情况无限接近的解。有限元法的基本理论要用到工程数学，力学等方面的知识。它不仅能用于工程中复杂的非线性问题、非稳态问题的求解，而且还可用在工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析。对于一个应用工程师来说，他的目的是应用有限元法去求解各种工程问题，国内外已研制了许多成熟的大型有限元分析软件，如:SAP、ADINA、ANSYS、Ideas等。这些软件使用极其方便，不需要对有限元法进行很深入的了解，便可应用这些软件求解实际工程问题。有限元法在机械产品结构设计中的应用，使产品设计产生革命性的变化，理论设计代替了经验类比设计。

2.3可靠性设计

可靠性设计是近几十年发展起来的一门新兴学科，从20世纪60年代以来逐渐进入机械工程领域。零件的可靠性设计是指在规定的时间内，规定的条件下，完成规定功能的能力。可靠性设计（ReliabilityDesign）是以概率论和数理统计为理论基础，以失效分析、失效预测及各种可靠性试验为依据，以保证产品的可靠性为目标的现代设计方法。

2.4模糊设计

模糊设计师将模糊数学知识应用到机械设计中的一张方法。随着科技的深入发展，需要设计的结构越来越大、也越来越复杂，设计中涉及的变量越来越多且变量间的关系也越来越复杂，这些变量中存在大量的模糊现象，许多情况下并不能精确描述所设计的产品。在设计中除了识别“非此即彼”的精确现象，还能识别“亦彼亦此”的模糊现象。如希望设计出的机械产品“使用寿命较长”“、承载能力较强”就属于模糊现象。这就要求采用模糊数学的方法来解决这些问题。在机械设计中，一般将模糊技术与其他设计方法向结合，对机构进行研究。如利用模糊综合评判进行接卸制造、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技术相结合，形成了模糊可靠性、模糊优化设计、模糊可靠性优化等方法。

3机械设计技术的发展趋势

随着科技的飞速发展，新技术不断涌现，产品的科技含量和性价比不断提高，世界范围内技术水平和经济实力的竞争日益激烈，企业要在不断变化的产品需求和激烈的市场竞争中立于不败之地，就要不断地改进设计理念，使用先进设计制造技术，提高产品质量，降低成本，提高生产率，生产出符合用户需求的高科技产品，这也是现代设计技术的发展方向。

具体来说现代设计技术的发展趋势主要有：

（1）设计将从产品质量成本第一的竞争策略转向快速响应市场的竞争策略；

（2）设计将从满足产品功能属性向同时满足生态与环境属性发展;

（3）设计将从需求的同时面向制造和经营管理发展；

（4）设计将从传统的串行向并行工作模式、协同工作方式发展；

（5）设计将使人们从设计过程数字化中逐步确立主动地位，激发主动创造性。顺应此趋势，目前主要研究和应用的现代设计技术有:设计方法学、优化设计、可靠性设计、有限元设计、动态设计、计算机辅助设计、工业产品造型设计、摩擦学设计、模型试验设计、创新设计、模块化设计、三次设计、反求工程设计、价值工程设计、智能工程设计、并行工程等。

4结束语

随着科学技术的发展、计算机的广泛应用，设计方法和手段发生了很大变化，科学的新成就不断丰富、充实着机械设计的思想、理论、方法和手段，促进了机械设计的变革、创新和发展，使现代化设计技术面貌一新。广大工程技术人员应不断更新设计思维，采用现代设计技术，真正提高产品的设计水平和市场竞争力。

参考文献：

[1]覃文洁，程颖.现代设计方法概论[M].北京：北京理工大学出版社，2007.

机械设计的发展篇6

关键词：机械设计制造与自动化；特点；发展趋势

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.232

0引言

机械设计制造的自动化发展是机械制造业与科技相结合的产物，与传统的机械制造业相比，机械设计制造与自动化的发展能够有效提高机械生产的安全性、效率性、节约型和环保性，对于降低企业生产成本、提高企业经济效益以及促进企业的长远发展有着重要的意义。

1机械设计制造及其自动化概述

传统的机械制造以手工机械操作为主，生产所需时间较多，且对操作工人的技术要求较高。传统机械制造中经常容易出现各种安全问题、技术问题及产品质量问题，同时还需要花费大量的劳力物力，大大提高了企业的生产成本。机械自动化以信息技术为支撑，使机械制造的生产时间和人员浪费大大减少，且更加安全，能够有效提高企业的工作效率和质量。目前我国机械自动化的发展仍然处于不断发展完善过程中，相信未来科学技术的不断更新以及专业领域的不断深化扩展，机械设计制造及其自动化将会得到进一步发展，生产效率各质量将会得到更多的保障。

2机械设计制造及其自动化的设计原则

2.1采用先进的科学技术进行设计

机械设计制造及其自动化的设计原则需要依靠各种先进的科学技术。首先，机械设计制造及其自动化需要利用多种先进的加工设备。较为常见的加工设备有机床、车床等，这些设备的主要工作原理即为对原有事物的加工，包括对产品原有形态的改变，增加或删减产品内容等；其次，机械设计制造及其自动化需要利用能量转换机械。我国目前主要的能量转换机械有各种电动机、内燃机等，能量转换机械的工作原理使将产品能量进行转换，例如将电能转换为机械能和谁能，将水能转换为机械能等等，不同的能量转换机械可以满足客户的不同生产需求；再次，机械设计制造及其自动化需要利用各种信息处理机械。信息处理机械要信息技术为核心，是机械自动化的基础，没有信息处理机械将无法实现机械制造的自动化。主要的信息处理机械包括计算机、打印机、传真机等，打印机、传真机等可以于为企业和个人提供各种信息资料，促进生产，而计算机则是实现机械自动化程序的关键，控制着机械制造的所有程序设置；最后，其他多种功能机械。机械自动化的生产与发展还需要其他多种功能的技术机械配合，随着社会生活水平的提高，人们对于机械制造的需求也在不断提高。为了满足人们日益增长的不同生产需求，机械设计制造及其自动化的发展必然还将更进一步，其需要具备的各种科学技术也必将继续发展，机械功能将更加多元化和具体化。

2.2符合机器的功能要求

机械设计制造及其自动化符合机器的功能要求是因为机械的设计必须满足于人们的生产所需，只有满足于客户的生产要求才能够促进企业生产效益的提高。客户的要求是机械自动化发展的根本出发点，为了按照客户的要求产出产品，机械制造自动化必然需要拥有较强的核心功能。核心功能的目的是促进生产，机械自动化所有的程序都必须围绕着这一核心功能进行设置，使整个机械生产形成一个完整的、相互联系的系统。机械自动化的核心功能要求更加有利于提高产品的质量和效率，促进企业的发展。

3机械设计制造及其自动化的特点

3.1安全性

传统机械制造业采用手工操作，工作人员在生产过程中出现一点技术失误即有可能引发安全事故，轻则产品质量受损，重则影响工人的生命安全。传统机械生产容易引发各种事故的原因有多方面，除却工作人员的操作失当意外，无法及时对生产过程中的意外故障采取有效的措施也是主要的原因[1]。而随着科技的发展，机械设计制造逐渐自动化，工作人员能够在生产过程中远离操作机器，只需要通过电脑控制程序的设置即可进行操作，对保证工人的生命安全有着重要的意义。同时，机械设计制造及其自动化还能够通过科学的系统设置，使产品生产过程中能够实现自我检测，及早发现生产过程总产生的各种机器故障或者操作失当等情况，并能智能采取相应的补救措施，减少生产的损失，提高生产的安全性和产品的质量。

3.2效率性

传统的机械制造需要人工进行机械操作，操作过程复杂，且操作要求较多，操作人员必须严格遵守操作规则并按步骤进行[2]。生产过程中一个生产环节的出错将会影响产品的质量，因此，传统机械制造所要花费的时间和精力较大，生产效率较低且产品的质量无法完全保证。机械设计制造及其自动化首先不需要大量的劳动力，只需要少量工作人员在控制是进行电脑程序控制即可，且机械自动化具有智能性和自动性等特点，产品生产过程中能够自我进行质量检测，且严格按照程序设计的步骤进行生产。机械自动化生产无论是在人力的节约方面还是在质量的保障方面都具有重要的意义，对比传统的机械制造更加具有效率性。

3.3节约性和环保性

一方面，传统机械常常制造业由于技术操作的失误需要对产品进行再加工，甚至需要放弃现有产品进行重新生产，其中浪费了大量的能源和生产材料，机械自动化的发展能够有效提高产品的质量，降低能源和材料的浪费[3]。且经过机械自动化生产出的产品普遍存在体积较小、质量佳等特点，在数量上也体现了其节约性特征。另一方面，机械制造业是专门制造各种装备的行业，机械生产的过程中对环境的伤害较大。例如机械生产中焊接、锻压等过程会向空中排放大量的有害气体，污染大气；工厂排放的废水会影响河流湖泊的水质；工厂排放的固体废弃物等会对地质产生一定的影响，损害地皮和土壤[4]。机械自动化的发展能够改善生产技术，使生产所产生的有害气体有效减少，并能够采用各种先进的空气净化技术、除雾技术、降噪技术等减少机械生产对环境的破坏，具有更强的环保性。机械自动化的节约型和环保型不仅能够降低能耗，提高产品的质量，还有利于营造更加良好的生产环境，促进机械制造业的长远发展。

4机械设计制造及其自动化的发展趋势

4.1智能化

目前，机械设计制造及其自动化智能化的程度仍然较低，机械制造人员在利用电脑控制程序进行技术操控时仍然需要人员守护在机械旁，以便解决系统无法解决的问题。可以看出，机械自动化的智能化有所发展，但还有足够的发展空间[5]。机械设计制造及其自动化的未来发展需要加深机械自动化的智能化程度，使机器及技术完全取代人工操作，最大程度提高生产的效率和质量。

4.2机电一体化

狭义的机电一体化即指在现有机械自动化的基础上，将机械设备与电子实现完全的一体化。机电一体化是机械自动化发展的方向，它的主要内容包括机械技术、电脑技术、传感技术、自动技术等，其主要生产的意义在于使机械生产设备的功能进一步加强，且能够提高工厂生产的精度，进一步保障生产的安全性、效率和质量。目前机电一体化在我国仍处于研究发展阶段，相信未来几十年必定能够取得良好的效果。

5结语

综上所述，机械设计制造与自动化的发展较传统的机械制造有着明显的优势，未来的机械自动化还将得到进一步发展，并逐步实现机电一体化和完全智能化，进一步提高工业生产的效率和产品质量，促进企业与经济的发展。

参考文献：

[1]商月.机械设计制造自动化的发展与趋势[J].中外企业家，2014（24）：93+95.

[2]王D.机械设计制造与自动化的发展趋势[J].通讯世界，2015（02）：212.

[3]宋巍.机械设计制造及其自动化的发展方向刍议[J].商，2015（08）：125.

[4]周志常.机械设计制造及其自动化的趋势[J].工业设计，2015（08）：95-96.