牟力波

（哈爾濱電氣股份有限公司北京核電設(shè)備設(shè)計(jì)院，北京 100045）

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在當(dāng)前我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，一些新工藝、新材料和新方法不斷涌現(xiàn)，使機(jī)械設(shè)計(jì)的方法越來(lái)越多樣化。在這種情況下，我國(guó)機(jī)械設(shè)備也更具有競(jìng)爭(zhēng)力，設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品不僅易于操作、而且具有較強(qiáng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。這也對(duì)當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)師提出了較高的要求，做為一名優(yōu)秀的設(shè)計(jì)師，需要精通多專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，確保自身技術(shù)具有綜合性的特點(diǎn)，只有這樣才能確保設(shè)計(jì)出現(xiàn)的機(jī)械產(chǎn)品無(wú)論是性能還是價(jià)格上都具有一定的優(yōu)勢(shì)。

1 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

近年來(lái)隨著工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備具有了更高的要求。同時(shí)現(xiàn)代化機(jī)械也開(kāi)始多樣化、復(fù)雜化及差別化的方向發(fā)展，而且現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備更是兼具多項(xiàng)功能，在其所組成的機(jī)械系統(tǒng)中還可以細(xì)分為更小的子系統(tǒng)。同時(shí)作為機(jī)械設(shè)計(jì)，其需要具有鮮明的特性，設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師需要計(jì)算、分析和構(gòu)思機(jī)械工作的原理、運(yùn)動(dòng)方式和能量傳遞，同進(jìn)還需要運(yùn)用多學(xué)科的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，如美學(xué)、仿生學(xué)、價(jià)值工程等，這些專(zhuān)業(yè)知識(shí)雖然與機(jī)械無(wú)關(guān)，但在機(jī)械設(shè)計(jì)中進(jìn)行應(yīng)用，可以有效的突顯出機(jī)械產(chǎn)品的鮮明的特性，使設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品在市場(chǎng)上具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

2 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法

2.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)也稱(chēng)為CAD，這是電子信息技術(shù)的一種，在機(jī)械設(shè)計(jì)中充分的利用計(jì)算的高速運(yùn)算能力及快速繪圖的功能，不僅有效的提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的速度，而且降低了設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于更好的開(kāi)拓設(shè)計(jì)人員的智慧。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)中，有效的將計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力、記憶、邏輯判斷、圖形顯示及繪圖等特殊功能與設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和智慧有效的結(jié)合在一起，確保了設(shè)計(jì)質(zhì)量提升，而且設(shè)計(jì)周期得以大幅度的縮短。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，硬件系統(tǒng)作為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而軟件系統(tǒng)屬于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的核心，其對(duì)計(jì)算機(jī)資源進(jìn)行自主管理和控制。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)建立數(shù)字模式、設(shè)計(jì)程度框架、編程及程度調(diào)試等來(lái)完成整體設(shè)計(jì)工作。

2.2 系統(tǒng)化設(shè)計(jì)

現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中已不再為滿足單一的功能而進(jìn)行設(shè)計(jì)，而開(kāi)始向信息化、系統(tǒng)化、智能化和柔性化的方向發(fā)展，開(kāi)始將傳統(tǒng)的產(chǎn)品性能、功能和設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行提升，通過(guò)現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)方法來(lái)改變產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向多樣化和復(fù)雜化的方向發(fā)展，更好的體現(xiàn)出機(jī)械產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。所以在當(dāng)前，利用現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)方方法來(lái)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改造已成為機(jī)械行業(yè)發(fā)展的必然要求。特別是在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展的新形勢(shì)下，人們已不再滿足機(jī)械產(chǎn)品的單一性功能，對(duì)其功能需求不斷提升，這也導(dǎo)致機(jī)械構(gòu)造越來(lái)越復(fù)雜化，而且機(jī)械產(chǎn)品的更新速度也在不斷加快。目前雖然在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工制造過(guò)程中都開(kāi)始利用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行輔助，而且進(jìn)行了廣泛的推廣，所取得的成效也十分顯著，但在產(chǎn)品開(kāi)始初期，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方案還不能更好的滿足設(shè)計(jì)的預(yù)期需求，在這種情況下，系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)運(yùn)而生。

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)法，就是將需要設(shè)計(jì)的任務(wù)，先抽象、再具體，以達(dá)到層次的劃分，從而規(guī)劃出每一層的既定目標(biāo)和所采取的方法，整個(gè)設(shè)計(jì)由抽象到具體，由淺入深的將各個(gè)層級(jí)都有機(jī)的結(jié)合在一起，從而使得整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)能夠系統(tǒng)化，讓設(shè)計(jì)過(guò)程中更具規(guī)律性，能夠?yàn)橛?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的便利。系統(tǒng)化設(shè)計(jì)法自身所主要具有的特性是：必須要將機(jī)械設(shè)計(jì)看做是由多個(gè)設(shè)計(jì)要素相組合而成的一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且每一個(gè)設(shè)計(jì)自身還必須要具有相應(yīng)的獨(dú)立性，各個(gè)要素之間必須保持著有機(jī)的聯(lián)系。在系統(tǒng)化機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，為使設(shè)計(jì)工作更為科學(xué)合理，常把一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)分解為若干個(gè)相聯(lián)系的比較簡(jiǎn)單的子系統(tǒng)，可使設(shè)計(jì)和分析比較簡(jiǎn)便。根據(jù)需要和可能，各子系統(tǒng)還可再分解為更小的子系統(tǒng)，依次分解，直至能進(jìn)行適宜的設(shè)計(jì)和分析。系統(tǒng)分解時(shí)就注意以下幾點(diǎn)：

首先，分解數(shù)和層次應(yīng)適宜。分解數(shù)太少，子系統(tǒng)仍很復(fù)雜，不便于模型化和優(yōu)化工作，分解數(shù)和層次太多又會(huì)給總體系統(tǒng)的綜合造成困難；

其次，避免過(guò)于復(fù)雜的分界面。應(yīng)盡可能選擇在要素間結(jié)合枝數(shù)較少和作用較弱的地方；

再次，保持能量流、物料流和信息流的合理流動(dòng)途徑。通常機(jī)械系統(tǒng)工作時(shí)都存在著能量、物料和信息三種轉(zhuǎn)換，它們從系統(tǒng)輸入到系統(tǒng)輸出的過(guò)程中，按一定的方向和途徑流動(dòng)，即使分解成各個(gè)子系統(tǒng)，它們的流動(dòng)途徑仍應(yīng)明確和暢通；

最后，了解分系統(tǒng)分解與功能分解的關(guān)系與不同。在進(jìn)行系統(tǒng)分解時(shí)，第一個(gè)系統(tǒng)都可以看作是一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)，其具有緊密結(jié)合關(guān)系的要素有效的結(jié)合在一起，盡管結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但還具有較多項(xiàng)的功能。功能分解是按功能進(jìn)行逐級(jí)分解的，直至分解到單元功能為止。

結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)中，隨著設(shè)計(jì)水平的不斷提升，智能化設(shè)計(jì)軟件、媒體和超媒體工具、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等都開(kāi)始在機(jī)械設(shè)計(jì)中進(jìn)行廣泛的應(yīng)用，而且發(fā)揮出了十分顯著的作用，當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)也開(kāi)始向著智能化、異地協(xié)同和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方向發(fā)展，各種新技術(shù)也不斷的涌現(xiàn)出來(lái)，但由于許多新技術(shù)應(yīng)用的時(shí)間還較短，相對(duì)來(lái)講技術(shù)還不十分成熟，所以還需要業(yè)內(nèi)人士加大研究的力度，確保將機(jī)械設(shè)計(jì)水平提升到一個(gè)更高的水平。

[1]丁繼斌.封士彩.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其控制技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[2]魏玉新.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方法研究[J].裝備制造，2009（05）.

[3]冼國(guó)星.淺析現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法及研究進(jìn)展[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014.