| 标题 | 浅谈现代机械设计方法 |
| 范文 | 姚家明 李宁 张磊 摘 要：本文介绍了现代机械设计的理念、形式及方法。通过现代机械设计与传统机械设计各方面的 对比，阐述了现代机械设计的优点。 关键词：现代机械设计、计算机辅助设计 现代设计是以产品为总目标的一系列种类繁多的现代设计法和技术的综合运用，现代设计将传统设计中的经验、类比法提高到逻辑的、理性的、系统的新设计方法，是在静态分析的基础上，进行动态多变量的最优化。 现代机械设计与传统设计比较，有以下几个特点： 1.系统性： 现代设计把设计对象看作一个系统，同时考虑系统与外界的联系，用系统工程概念进行分析和综合，通过功能分析、系统综合等方法，力求系统整体最优，使人机之间功能相互协调。 2.创造性： 现代设计强调创造能力开发和充分发挥人的创造性；重视原理方案的设计、开发和创新产品。只有创新才能有所发明。但是，今天的科学技术已经高度发展，创新往往是在已有技术基础上的综合。有的新产品是根据别人的研究实验结果而设计，有的事博采众长，加以巧妙的组合。 3.综合性： 现代设计在设计过程中，综合考虑、分析市场需求、设计、生产、管理、使用、销售各方面的因素；综合运用优化是系统工程、可靠性理论、价值工程、技术等学科的知识，探索多种解决设计问题的科学途径。 4.程式性： 现代设计研究的一般进程，包括一般设计战略和用于设计各个具体部分的战术方法。要求设计者从产品规划、方案设计、技术设计、施工设计到实验、试制，按步骤有计划的进行设计。 现代机械设计方法的主要内容： 由于计算机具有运算速度快、数据处理准确、存储量大和具有逻辑判断功能等特点，因此，它已经成为现代机械设计分析、计算、数据处理、图形处理等工作中不可替代的重要工具。这种人机交互的设计方式就是计算机辅助设计CAD（computer Aided Design）。 产品的生产分设计与制造两大部分，设计过程中除了需求分析及可行性研究这两个环节很难用计算机实现外，其余从概念设计到涉及结果都可用计算机实现，从而构成了CAD过程。制造过程是指从工艺过程设计开始，经产品装配直到进入市场为止。在这个过程中，工艺设计以及采用数控机场时的加工編程等，从工艺过程设计到装配的一系列环节同样也可以用计算机实现，由此构成了广义的CAM过程。在CAM过程中主要包括两个软件，一类叫计算机辅助工艺规程设计（CAPP：Computer Aider Proess Planning），另一类叫数据编程（NCP：NC Programming）。这两个过程的计算机化促进了设计与制造自动化的程度。自动化程度的进一步提高是有赖于这两个过程的进一步集成，并由此奠定了现代计算机集成制造系统的基础。 必须指出，CAD不是完全的设计自动化，实践证明完全的设计自动化是非常困难的，为此曾经走过弯路。CAD是将人的主导性和与创造性放在首要地位，同时充分发挥计算机的长处，使二者有机地结合起来，因此人机信息交流及交互工作方式是CAD系统最显著的特点。 CAD的软件系统包括系统软件、支撑软件和应用软件三个层次。系统软件与硬件和操作系统密切相关，用于对系统资源的管理，对输入和输出设备的控制等。支撑软件是系统软件基础上开发的满足用户共同需要的通用软件或工具软件，目前市场上所见到的各种商业化的CAD软件大多属于支撑软件。支撑软件。支撑软件主要用来实现集合建模、绘图、工程设计的计算和分析等功能。 集成化CAD/CAM软件支持在二维和三维图形方式下进行产品及零件的定义。如AutoCAD等。但今年来随着实体造型技术的日趋完善，不少CAD系统转向采用实体造型技术来定义产品的集合模型，进行分析、数控加工、输出工程图等。目前较为成熟的CAD/CAM集成系统包括：UG，CATIA，DUCT，CADDS-5等。 计算机和分析软件主要用于解决工程设计中的各种数值和分析。包括：①数学计算软件，如MATLAB、MATHCAD等。②有限元分析软件，如I—Deads，SAP—5，ADINA，ANSYS等。目前有限元分析的理论和方法已日趋成熟，这些软件还包括了较强的前、后处理功能。③优化设计软件，如IBM公司的ODL、我国的OPB—2等。 在机械设计过程中，经常需要查阅一些手册和文献资料，以获得有关的计算公式和大量数据，在传统的设计方法中，主要靠设计人员手工查取，十分繁琐和费时。监狱计算机具有大量存储与迅速检索功能，可以快速、精确无遗漏地处理各种大小数据文件，在现代设计方法中，通常将设计所需计算公式、计算方法和过程及大量数据、表格或线图以程序、文件盒数据库等方式预先存入计算机的外存和内存中，以便设计时由计算机按照设计的需要自动检索，依靠计算机完成大量繁琐的事务性工作，使设计师有更多的时间精力从事创造性设计。 参考文献： [1]孙靖民；现代机械设计方法[M]；哈尔滨哈尔滨工业大学出版社；2003. |
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