葉 紅

（武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，武漢 430205）

在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)并存。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)更為注重對(duì)具體的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行積累，且更為重視用戶(hù)體驗(yàn)；現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)則相對(duì)重視采用科學(xué)性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)手段，更為重視設(shè)計(jì)的精確性。在機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐中，二者具有各自的優(yōu)點(diǎn)和劣勢(shì)，但可以實(shí)現(xiàn)融合互補(bǔ)。因此，有必要深入分析兩者的優(yōu)劣，以推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)步。

1 常用的傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法

1.1 常用的傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法

1.1.1 理論設(shè)計(jì)

理論設(shè)計(jì)是將長(zhǎng)期的機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐中對(duì)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)產(chǎn)生的理論及將相關(guān)數(shù)據(jù)作為依據(jù)對(duì)機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，彎曲強(qiáng)度計(jì)算模型，將輪齒視作是等強(qiáng)度的懸臂梁，并假設(shè)僅存在一對(duì)齒輪呈現(xiàn)嚙合狀態(tài)，全部荷載均集中于齒頂；只對(duì)周向力的作用進(jìn)行考慮，如圖1所示危險(xiǎn)界面上的彎曲應(yīng)力。

1.1.2 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)某類(lèi)機(jī)械零件設(shè)計(jì)及其使用狀況對(duì)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行歸納總結(jié)。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，根據(jù)此類(lèi)經(jīng)驗(yàn)采用類(lèi)比設(shè)計(jì)。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)典型結(jié)構(gòu)形狀的零件設(shè)計(jì)中應(yīng)用較多，如箱體結(jié)構(gòu)、軸結(jié)構(gòu)等。零件示意圖如圖2所示。

圖1 Lewis懸臂梁模型

圖2 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪二維結(jié)構(gòu)示意圖

1.1.3 模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

對(duì)于具有巨大尺寸和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的重要零件，尤其是重型機(jī)械的相關(guān)零件，通常采用模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)方式，是按照一定比例制作縮小的零件模型，對(duì)零件模型實(shí)施性能測(cè)試，各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)?；跍y(cè)試結(jié)果和相關(guān)結(jié)論科學(xué)改進(jìn)初步設(shè)計(jì)。

1.2 常用的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，即利用計(jì)算CAD軟件對(duì)機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)，涵蓋機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)。CAD技術(shù)能有效結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理能力與創(chuàng)造性的機(jī)械設(shè)計(jì)思維能力，可基于機(jī)械設(shè)計(jì)的物理模型實(shí)現(xiàn)數(shù)字模型的轉(zhuǎn)化，并通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)之進(jìn)行分析處理。CAD技術(shù)能實(shí)現(xiàn)三維建模及自動(dòng)繪圖，有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量和大幅度降低設(shè)計(jì)成本，并能有效縮短機(jī)械設(shè)計(jì)周期。

2 傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)特點(diǎn)對(duì)比

第一，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出顯著的精益求精的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)，其相關(guān)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)實(shí)施，通常經(jīng)歷了次數(shù)較多的實(shí)踐探索，具備極為豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。一般情況下，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的具體執(zhí)行，在設(shè)計(jì)之初即確定了水平較高的設(shè)計(jì)目標(biāo)，隨著每一帶機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)和投入使用，都實(shí)現(xiàn)了對(duì)上一代機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的技術(shù)更新和完全更替，呈現(xiàn)出更加良好的機(jī)械使用性能，操作方法也日趨便捷。但是，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)特點(diǎn)方面也存在一定的劣勢(shì)，具體體現(xiàn)在如下方面：在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)研究過(guò)程中，具有較強(qiáng)的復(fù)雜性和難度，諸多機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)方面的難題難以在短期內(nèi)獲得突破性成果，且缺乏較高的機(jī)械設(shè)計(jì)成功率。另外，在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，存在諸多不確定性因素，其機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)于依賴(lài)設(shè)計(jì)工作人員的設(shè)計(jì)工藝水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，且難以有效控制機(jī)械設(shè)計(jì)的具體過(guò)程，極易產(chǎn)生各類(lèi)人工失誤。

第二，相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)滿(mǎn)足了對(duì)各類(lèi)強(qiáng)度準(zhǔn)則相關(guān)要求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)各項(xiàng)參數(shù)控制的有效強(qiáng)化。當(dāng)前，在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，各類(lèi)先進(jìn)的理論技術(shù)研究成果，諸如有限單元法以及斷裂力學(xué)相關(guān)理論技術(shù)得到了日漸廣泛的應(yīng)用，有效提高了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)水平，強(qiáng)化了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)強(qiáng)度，并達(dá)到了現(xiàn)代設(shè)計(jì)相關(guān)準(zhǔn)則的要求，使之在更多技術(shù)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了應(yīng)用。當(dāng)前，機(jī)械產(chǎn)品的消費(fèi)者已經(jīng)不單純滿(mǎn)足與對(duì)機(jī)械產(chǎn)品使用性能的要求，日益注重機(jī)械產(chǎn)品帶來(lái)的良好用戶(hù)體驗(yàn)和精神享受，這就對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)提出了更高的藝術(shù)觀感和審美要求。而現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)憑借先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品具有良好的藝術(shù)觀感和審美品位，能給消費(fèi)者帶來(lái)良好的用戶(hù)體驗(yàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)各自具備相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)和劣勢(shì)。在未來(lái)的機(jī)械設(shè)計(jì)中，要深入考察兩者的優(yōu)劣，在此基礎(chǔ)上，積極探究有效措施，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)工藝的有效結(jié)合，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)工藝及技術(shù)方法進(jìn)行妥善處理，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，大幅度提升機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品用戶(hù)體驗(yàn)。

[1]韓鳳.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)劣比較研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016，（24）：272.

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