導(dǎo)語：如何才能寫好一篇機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞:機(jī)械產(chǎn)品;設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)優(yōu)化;技術(shù)應(yīng)用

作為系統(tǒng)優(yōu)化的一個步驟，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是其中的重要一環(huán)，它需要全方位運(yùn)用設(shè)計(jì)方面的技術(shù)知識，確定最佳的方法來滿足相關(guān)的需求。以往傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是操作人員選擇其他相關(guān)產(chǎn)品作為模型，依賴經(jīng)驗(yàn)和細(xì)致的觀察來確定方法，在設(shè)計(jì)后期還要通過測試判斷其是否符合要求，此過程不僅會浪費(fèi)過多的人力物力，并且由于全過程都是人工操作，仍然存在質(zhì)量等問題的安全隱患，降低了產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，確定結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，選用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)和尺寸優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，并進(jìn)行理論的計(jì)算和設(shè)計(jì)，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和精細(xì)度，才能既提高工作效率，又可以在激烈的市場競爭中占據(jù)一席之地。

1結(jié)構(gòu)優(yōu)化的流程

第一，首先設(shè)定好目標(biāo)函數(shù)。作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)，目標(biāo)函數(shù)能夠精準(zhǔn)確定機(jī)械產(chǎn)品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并采用此函數(shù)做具體設(shè)計(jì)的要求設(shè)置，同時在確定目標(biāo)函數(shù)時，還應(yīng)當(dāng)相應(yīng)縮小應(yīng)力以及變形程度的設(shè)計(jì)。第二，設(shè)計(jì)函數(shù)變量。在設(shè)定完目標(biāo)函數(shù)后，需要進(jìn)行函數(shù)變量的設(shè)計(jì)，主要包括過程中的參數(shù)，零部件的長度、寬度、角度，這些是影響機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和水平的重要原因，如果不能科學(xué)合理地確定這些參數(shù)的設(shè)置，就會在生產(chǎn)時出現(xiàn)不合格品，造成原料的大量浪費(fèi)，直接增加了經(jīng)濟(jì)成本，降低經(jīng)濟(jì)收益率。第三，確定約束條件。設(shè)計(jì)完函數(shù)變量后，還有一個重要的工作步驟，就是確定約束條件，這些約束條件就是對函數(shù)變量施加束縛和一定的約束，包括極值、臨界范圍等。第四，確定和評估設(shè)計(jì)方法。確定設(shè)計(jì)方法是對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化的最后一步，也是最為重要的一步，由于目前的設(shè)計(jì)方法種類繁多且各具優(yōu)勢，就需要在眾多的方法中選出最適合的一種方法，并根據(jù)實(shí)際操作情況安排確定性價比最高的方法。在確定好方法后，實(shí)質(zhì)上也就確定了機(jī)械產(chǎn)品的一套設(shè)計(jì)方案，但并不能根據(jù)這個方法就進(jìn)行生產(chǎn)，實(shí)際投入使用前，還須經(jīng)過專業(yè)技術(shù)人員的評估，從技術(shù)角度確定方案的可行性，只有這樣才能夠做到萬無一失，降低錯誤發(fā)生的幾率。

2結(jié)構(gòu)優(yōu)化的類型

2.1尺寸優(yōu)化。尺寸優(yōu)化是在機(jī)械產(chǎn)品外形和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不變的情況下，改變設(shè)計(jì)變量或者進(jìn)行分析重組，從而優(yōu)化組合性能的優(yōu)化方法。2.2形狀優(yōu)化。形狀優(yōu)化和尺寸優(yōu)化相似，是在保證機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)域內(nèi)拓?fù)潢P(guān)系不變的情況下，去求解機(jī)械的結(jié)構(gòu)邊界，通過改變邊界組合，組成新的形狀，從而使之表現(xiàn)出最好的性能狀態(tài)。2.3拓?fù)鋬?yōu)化。按照機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化的特點(diǎn)進(jìn)行劃分，優(yōu)化方法主要有三種:參數(shù)優(yōu)化、形狀優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化，其中拓?fù)鋬?yōu)化的工作原理是按照設(shè)定的目標(biāo)采用合適的計(jì)算方法將應(yīng)力較小區(qū)域中的材料進(jìn)行剔除，能夠在設(shè)定好的空間中選擇最佳的材料種類和分布形式，從而幫助設(shè)計(jì)工作過程做出結(jié)構(gòu)和性能最佳的零部件、框架結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部加強(qiáng)筋的分布形式，從這里可以看出，拓?fù)鋬?yōu)化不僅保證了產(chǎn)品的外觀形貌，并且也獲得了最合理的理論概念模型，可以有效促進(jìn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)開發(fā)人員的創(chuàng)新理念，增強(qiáng)市場競爭力。2.4快速分析方法。提高控制性能函數(shù)的計(jì)算效率是目前急需克服的重難點(diǎn)問題。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化才能夠有效配合實(shí)現(xiàn)綜合性能的最優(yōu)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的動靜結(jié)合優(yōu)化過程在近幾年也受到了相關(guān)技術(shù)人員的關(guān)注。采用近似分析技術(shù)能夠高效提高函數(shù)的計(jì)算過程，保證工作效率，然而這種方法在使用之前須做好前期的準(zhǔn)備分析工作，并且計(jì)算過程通常也不夠精確。因此，引進(jìn)新型的計(jì)算方法可以有效解決上述問題，實(shí)現(xiàn)協(xié)同優(yōu)化。

3機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法策略

3.1提高設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)水平。首先要提高機(jī)械技術(shù)知識水平，只有熟練掌握機(jī)械相關(guān)知識，才能夠靈活運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的優(yōu)化。但除了機(jī)械知識以外，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)其他知識的修養(yǎng)，主要有:第一，數(shù)學(xué)建模能力。這是最基本的工作內(nèi)容。設(shè)計(jì)工作人員在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時，不僅要規(guī)范，還要保證方案能夠被他人理解，只有具備一定數(shù)學(xué)建模能力的人員才能夠使用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)語言將問題和設(shè)計(jì)方案表達(dá)出來，并在此基礎(chǔ)上確定模型，保證模型的實(shí)用性。第二，解答問題的能力。僅僅會建模還不夠，還應(yīng)當(dāng)能夠求解所建立模型的變量以及參數(shù)，這樣才能夠高效得出結(jié)果。比如對于隨機(jī)變量模型，一定要能夠快速求解隨機(jī)變量模型，才能夠計(jì)算出隨機(jī)變量的目標(biāo)函數(shù)以及變量的數(shù)值。第三，對問題的處理能力。這是因?yàn)樵诖_定完設(shè)計(jì)方案后，一個極其重要的步驟就是評價方案，一旦方案投入生產(chǎn)，就需有更多的人共同配合完成，而參與的人越多，就越容易造成大家對問題本身都一知半解，出現(xiàn)問題后也難以找到明確的責(zé)任人。這個時候，如果有一個能夠全程負(fù)責(zé)的人去追蹤過程，會在很大程度上降低問題的發(fā)生概率。3.2綜合運(yùn)用所有學(xué)科的知識。設(shè)計(jì)的過程需要綜合運(yùn)用所有學(xué)科的知識點(diǎn)，因?yàn)闄C(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅需要機(jī)械的專業(yè)知識，還附帶數(shù)學(xué)算法、數(shù)據(jù)分析、計(jì)算機(jī)等多個其他學(xué)科的知識，只有將這些所學(xué)的知識綜合運(yùn)用，才能設(shè)計(jì)出合理、方便的機(jī)械產(chǎn)品。在進(jìn)行學(xué)科知識總結(jié)運(yùn)用過程中，首先要放眼全局，從整體角度出發(fā)，綜合考慮。然后再將設(shè)計(jì)的產(chǎn)品系統(tǒng)逐步分解，按照知識板塊分解成若干個單元，按照相對應(yīng)的知識體系進(jìn)行相應(yīng)目標(biāo)函數(shù)的確定，再按照理論知識的原理進(jìn)行函數(shù)變量和優(yōu)化方法的設(shè)定。分別設(shè)計(jì)好后，按照它們之間的聯(lián)系，一個一個地將它們連接起來，這樣就組成了一個完整的設(shè)計(jì)方案，最后可以根據(jù)整體設(shè)計(jì)的需求進(jìn)行輕微地調(diào)試變動。3.3創(chuàng)新思維，杜絕重復(fù)。在設(shè)計(jì)過程中必須要做到自主創(chuàng)新，堅(jiān)決避免重復(fù)，從現(xiàn)實(shí)角度出發(fā)，一定要有創(chuàng)新才能有廣闊的市場空間，重復(fù)的、沒有創(chuàng)意的東西很難贏得市場的青睞，也就是說，一個公司要想成長和進(jìn)步，就必須推舊出新，避免墨守成規(guī)，最終導(dǎo)致被市場大環(huán)境所淘汰。因此，作為一個出色的企業(yè)，就要不斷創(chuàng)新，不斷保持市場活力，但在創(chuàng)新過程中要防止抄襲、重復(fù)等，作為設(shè)計(jì)研發(fā)人員，要不斷轉(zhuǎn)變思路，積極對產(chǎn)品進(jìn)行改造，在推出新產(chǎn)品的同時，也要對原有產(chǎn)品進(jìn)行改造，最終目的都是為了適應(yīng)市場需求，使企業(yè)具有一定的競爭力。

4結(jié)語

隨著行業(yè)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械設(shè)計(jì)的難度越來越大，很容易讓設(shè)計(jì)研發(fā)人員陷入到無休止且煩瑣、混亂的工作中，機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的出現(xiàn)，解放了設(shè)計(jì)人員，特別是近年來，優(yōu)化方法和CAE分析技術(shù)的結(jié)合，大大降低了設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度。隨著各種CAE軟件，如:ANSYS、MARC、ABAQUS等的投入應(yīng)用，利用現(xiàn)代化的手段進(jìn)行新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)，滿足了越來越多的客戶需求。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，在降低產(chǎn)品重量、提高產(chǎn)品性能的同時，把設(shè)計(jì)人員從繁重的工作中解放出來，激發(fā)了他們設(shè)計(jì)創(chuàng)新的熱情與積極創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思路。機(jī)械制造工業(yè)正經(jīng)歷一次深刻地變革。

作者:畢德勝 單位:豐諾植保機(jī)械制造有限公司

參考文獻(xiàn):

［1］曾文忠.機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用策略探究［J］．湖南農(nóng)機(jī)，2014，(09):44－45.

［2］劉海濤.小議機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的運(yùn)用［J］．工業(yè)設(shè)計(jì)，2012，(02):70.

［3］方子帆，楊守期，曹剛，等.隨動裝置數(shù)字化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研究［J］．三峽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2016，(02):65－70.

篇2

甲方：

乙方：

甲方因設(shè)計(jì)產(chǎn)品需求，需要乙方提供技術(shù)咨詢和技術(shù)服務(wù)，為明確雙方權(quán)利義務(wù)，特約定如下，以資共同遵守： 

一、服務(wù)內(nèi)容、要求和方式

1、服務(wù)內(nèi)容和要求：

1.1乙方為甲方提供對產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)行技術(shù)支持。 

1.2甲方在遇到技術(shù)問題時，應(yīng)及時跟乙方聯(lián)系，如實(shí)向乙方描述故障現(xiàn)象，積極協(xié)助乙方解決問題。

1.3乙方為甲方提供的產(chǎn)品性能試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。 

1.4乙方為甲方所使用的量具進(jìn)行周期性檢定及校準(zhǔn)。

1.5甲方如需乙方提供上門技術(shù)服務(wù)，應(yīng)及時跟乙方聯(lián)系，乙方會按照標(biāo)準(zhǔn)的上門服務(wù)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)收取一定的費(fèi)用。

2、服務(wù)方式： 

2.1服務(wù)采用按次服務(wù)方式，并一次性付清所有費(fèi)用，服務(wù)地點(diǎn)在乙方公司。 

二、協(xié)議期限 

本協(xié)議約定的服務(wù)期限自 2015 年 12月  12日  至    2016年  5月  12日，期限屆滿前雙方協(xié)商是否續(xù)簽，未續(xù)簽的，期滿自動終止。 

三、服務(wù)費(fèi)用 

1、具體服務(wù)次數(shù)以甲方要求和乙方實(shí)際提供服務(wù)為準(zhǔn)。 

2、甲方應(yīng)在本協(xié)議簽署后，向乙方支付 40000.00           元的技術(shù)服務(wù)費(fèi)。

四、雙方權(quán)利和義務(wù) 

1、甲方有權(quán)按照約定要求乙方完成服務(wù)任務(wù)，并按時支付服務(wù)費(fèi)用。 

2、當(dāng)甲方有需要時，乙方有義務(wù)為甲方提供人員與使用費(fèi)用證明 。

五、違約責(zé)任 

1、甲方未按時支付服務(wù)費(fèi)用的，應(yīng)按照未付部分銀行同期貸款利息支付違約金。 

2、乙方未按照甲方要求按時按質(zhì)完成服務(wù)內(nèi)容的，甲方有權(quán)不支付服務(wù)費(fèi)用。 

六、合同終止或解除 

1、甲方因業(yè)務(wù)變化，無需乙方繼續(xù)提供服務(wù)的，需提前一周通知乙方解除合同。 

2、乙方違反本協(xié)議任何約定的，甲方可以隨時解除本協(xié)議。 

3、對因不可抗力（包括但不限于如地震、洪水等自然災(zāi)害，戰(zhàn)爭、暴亂等）、政府行為及其他乙方不能控制或避免的原因致使本協(xié)議部分或全部不能履行，雙方均不承擔(dān)違約責(zé)任。

七、爭議解決 

本合同履行期間產(chǎn)生的爭議，雙方友好協(xié)商解決。

八、其他約定 

本協(xié)議一式二份，雙方各執(zhí)一份，簽字蓋章之日起生效。 

篇3

利用這些優(yōu)勢，基于D類技術(shù)的音頻芯片正在對今天的消費(fèi)類產(chǎn)品產(chǎn)生著巨大的影響，尤其是在平板數(shù)字電視和便攜式應(yīng)用領(lǐng)域。

數(shù)字電視與D類技術(shù)的結(jié)合

雖然傳統(tǒng)的模擬放大器對CRT電視來說是一種很好的選擇，但是對平板電視就顯得力不從心了。這是因?yàn)樵O(shè)計(jì)師必須為了實(shí)現(xiàn)輕薄的產(chǎn)品，在限制音頻輸出功率和質(zhì)量方面做出極大的讓步。A類和B類放大器不但效率低，還會產(chǎn)生不必要的熱量，引發(fā)難以處理的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，而且還需要散熱器，導(dǎo)致了進(jìn)一步的設(shè)計(jì)問題。大多數(shù)平板電視都面臨著來自視頻系統(tǒng)本身功耗和散熱問題的很大挑戰(zhàn)。因此，許多平板電視只能在每個聲道提供大約5W的功率。D類數(shù)字放大技術(shù)已經(jīng)可以提供解決平板電視主要挑戰(zhàn)的解決方案，即可以在最大限度地減少熱耗散的同時，在輕薄尺寸中獲得高質(zhì)量的音頻效果。

目前，D類技術(shù)可在一個芯片上集成功率級和控制器，可以實(shí)現(xiàn)超過85％的效率，而且不需要散熱器。將新型D類芯片集成在系統(tǒng)中，平板電視就可以提供增強(qiáng)的音頻功率(每聲道大約15W)，音質(zhì)水平也得到了全面提升。因此，OEM廠商可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的音頻功率和質(zhì)量，以更好地匹配視覺體驗(yàn)。

目前，D類技術(shù)已接近模擬放大器的性能水平，在某些方面甚至超過了性能期望值。其目前的功率水平已經(jīng)相當(dāng)于模擬放大器，而總諧波失真(THD)也與模擬放大器處于同等水平。事實(shí)上，其動態(tài)范圍已超過了集成的模擬放大器性能的平均值，后者通常低于80dB。先進(jìn)的數(shù)字放大器可以實(shí)現(xiàn)超過100dB的動態(tài)范圍――靜音與最大功率輸出之差。

出現(xiàn)在導(dǎo)通期間的噪聲是另一個挑戰(zhàn)。雖然使用繼電器和較大的隔直流電容器相當(dāng)昂貴，但是數(shù)字集成有助于實(shí)現(xiàn)對放大器啟動的更強(qiáng)大的控制，而無需增加材料成本。因此，Cirrus Logic公司簡化了音頻通道，不使用反饋即可獲得較好的音質(zhì)。已有的開關(guān)電源足以提供穩(wěn)定的電壓。不過，那些采用傳統(tǒng)變壓器和擔(dān)心濾波的高端應(yīng)用還是在采用本地電源反饋。

為了滿足平板數(shù)字電視獨(dú)特的系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，Cirrus Logic最近推出了一種高度集成的、基于D類技術(shù)的音頻放大器CS4525。它集成了立體聲ADC、采樣率轉(zhuǎn)換器、數(shù)字音頻處理器，以及包括控制器和功率級的完整的30W D類放大器(例如每聲道15W)。CS4525的獨(dú)特之處在于，它支持輸入的模擬和數(shù)字音頻信號，其高效的功率級無需在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用散熱器。

便攜式產(chǎn)品中的D類技術(shù)優(yōu)勢

通常，D類技術(shù)可以利用更小的面積為便攜式產(chǎn)品提供更高的輸出功率和更低的電壓。這種降低的功耗可以實(shí)現(xiàn)更長的電池壽命。D類技術(shù)也減少了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的元件數(shù)，從而有助于降低成本。此外，采用D類技術(shù)的芯片尺寸通常比較小，可以更好地匹配空間有限的便攜式產(chǎn)品電路板設(shè)計(jì)。

D類系統(tǒng)設(shè)計(jì)的另一個問題是濾波。D類放大器的輸出需要濾波，一些倡導(dǎo)者把電感線圈作為驅(qū)動揚(yáng)聲器濾波器的一部分，而另一些人則創(chuàng)建了一套獨(dú)立于揚(yáng)聲器特性的全濾波輸出的完整設(shè)計(jì)。對那些將揚(yáng)聲器作為產(chǎn)品一部分的音頻系統(tǒng)來說，在揚(yáng)聲器中使用電感有助于節(jié)省元件成本。

對便攜式音頻應(yīng)用來說，由于耳機(jī)電線比較長，其輸出必須經(jīng)過全濾波而不出現(xiàn)帶外噪聲。但是，電線可能成為EMI的天線。由于需要電感器，用一個D類放大器實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)是很困難的，因?yàn)殡姼衅鞯捏w積比較大，可能使應(yīng)用中的音頻性能受到影響。因此，一些產(chǎn)品，例如CS42L52立體聲D類放大器，為了實(shí)現(xiàn)更低的功耗，耳機(jī)輸出采用了一個傳統(tǒng)的低EMI模擬放大器，以及一個用于揚(yáng)聲器輸出的更大功率的D類放大器，這些通常都集成于產(chǎn)品本身，可最大限度地減少所需的濾波量。

篇4

機(jī)械產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的概念

機(jī)械產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)是以產(chǎn)品的生命周期為限，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中重點(diǎn)考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性，并在保證產(chǎn)品應(yīng)有功能和品質(zhì)的前提下最大限度地滿足生態(tài)環(huán)境目標(biāo)要求。也就說基于綠色理念設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品不僅能夠滿足基本的功能、壽命、成本等經(jīng)濟(jì)屬性，還要體現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造、使用、廢棄與回收過程中的環(huán)境要求。

其基本思想有：1)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要優(yōu)先考慮環(huán)境屬性，并以此為前提滿足技術(shù)屬性和經(jīng)濟(jì)屬性；2)將產(chǎn)品的廢棄與回收納入設(shè)計(jì)范疇，并做好相關(guān)技術(shù)研發(fā)；3)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)企業(yè)在實(shí)現(xiàn)環(huán)境屬性時應(yīng)承擔(dān)的社會責(zé)任，鼓勵企業(yè)實(shí)行生產(chǎn)、回收與再利用，并制定相應(yīng)的約束機(jī)制；4)是對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念與方法的升華與提煉，體現(xiàn)了人類對機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)思維的創(chuàng)新。

與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式相比，基于綠色理念的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有能源清潔化、產(chǎn)品材料綠色化、生產(chǎn)過程綠色化、工作介質(zhì)綠色化以及減振降噪、結(jié)構(gòu)密封、連接與拆卸靈活、造型優(yōu)美等優(yōu)點(diǎn)。另外，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法只注重產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，較少或基本沒有考慮產(chǎn)品的回收與再利用，缺乏對環(huán)境要素的必要思考，且對材料的選擇也只是參照技術(shù)原則和成本原則進(jìn)行，而基于綠色理念的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)將產(chǎn)品的生命全過程納入設(shè)計(jì)的范疇，并以產(chǎn)品環(huán)境屬性為核心要求（圖1）。總之，基于綠色理念的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)不僅為人類提供了一種綠色生存方式，還極大地促進(jìn)了技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新，并對區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有巨大的推動作用，是知識經(jīng)濟(jì)時代的重要舉措。

基于綠色理念的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

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【關(guān)鍵詞】機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)；有限元分析；應(yīng)用

1、引言

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的工業(yè)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、研發(fā)時借助計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行，不但提高了設(shè)計(jì)精度，而且還能夠提前對應(yīng)力、性能等方面進(jìn)行計(jì)算與預(yù)測。有限元計(jì)算是近幾年來在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為廣泛的一種程序。通過它實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的工作效率，極大地降低了設(shè)計(jì)成本，為企業(yè)創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟(jì)效益。

2、有限元分析法概述

有限元法最早是在上個世紀(jì)五十年代提出的，當(dāng)初的主要目的是為了處理固體力學(xué)問題。后來特納等人把單元剛架法思路進(jìn)行推廣，開始應(yīng)用于力學(xué)平面領(lǐng)域。有限元法的概念即為通過建立結(jié)合點(diǎn)位移與結(jié)合點(diǎn)間的單元剛度方程法。有限元理論隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷發(fā)展得到了迅速的發(fā)展，同時它的功能也不斷廣泛。[1]

3、有限元法在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用作用

3.1降低成本

在傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，多是采用借鑒改進(jìn)的方式進(jìn)行的，通過已有的機(jī)械產(chǎn)品圖紙進(jìn)行細(xì)微改動或簡化處理，通過經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，總體思路還是不變，這一過程中需要大量的設(shè)計(jì)工作，周期非常長，通過這種方法設(shè)計(jì)的產(chǎn)品相對性能差一些，在傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中多是采用二選一或多選的方案進(jìn)行的，從多個方案中選擇質(zhì)量最優(yōu)的方案進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計(jì)。這就造成了工作量非常大。通過有限元法來對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)分析時，可以直接確定出最優(yōu)的方案，而且設(shè)計(jì)與修改工作都會容易一些。通過有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，可以有效減輕機(jī)械產(chǎn)品的自重，對零件形狀進(jìn)行優(yōu)化，從而降低材料消耗，拉動成本下降，能使企業(yè)獲得更好地經(jīng)濟(jì)效益。[2]

3.2提高設(shè)計(jì)可靠性

在傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路中，多是采用實(shí)驗(yàn)的辦法，把設(shè)計(jì)的產(chǎn)品經(jīng)過樣品、手工樣機(jī)、實(shí)驗(yàn)樣機(jī)等多個階段才能制造出性能完全符合需求的產(chǎn)品，在這一過程中，不但周期較長，而且修改難度增大，造成浪費(fèi)問題嚴(yán)重。從整體來講，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路無法完全確保設(shè)計(jì)的可靠性。而采用有限元分析可以直接從計(jì)算機(jī)中對零件的形狀、應(yīng)力與尺寸進(jìn)行完全檢驗(yàn)，而不再需要真正加工出成品。通過這種精細(xì)化的反復(fù)模擬，可以有效提高零件設(shè)計(jì)的可靠性，確保零件產(chǎn)品精度的同時，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量與應(yīng)用效果。[3]

3.3有限元法在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用案例

本文以橡膠襯套為例來對有限元法進(jìn)行分析。橡膠襯套主要由內(nèi)襯套、外襯套與天然橡膠組成。在設(shè)計(jì)時，首先，要對整個的模型進(jìn)行簡化處理，在模型中對整體分析無作用的部分可以進(jìn)行清除，如相關(guān)的倒角與圓角等。這些因素如果水去除的話，將會對單元格的劃分質(zhì)量產(chǎn)生影響，增大運(yùn)算量。在對橡膠襯套進(jìn)行分析時，首先要分析它在徑向的受力時，外形發(fā)生的變化，內(nèi)襯套保持固定，在徑向增加荷載，當(dāng)大小為5KN時，加載的速度為5mm/min。當(dāng)簡化橡膠模型后，需要對其進(jìn)行離散模擬分析，根據(jù)不同的模型來分為多個單元格。對于模型要輸入基本的尺寸信息，給定模型相關(guān)的材料參數(shù)，對于非線性比的材料需要把其拉伸或壓縮應(yīng)力曲線輸入至計(jì)算機(jī)，通過擬合來得到更多的系數(shù)。[4]

之后分別進(jìn)行接觸條件定義、設(shè)定邊界定義與載荷工況定義等。把已經(jīng)設(shè)置好的工況信息選擇到作業(yè)中，結(jié)合應(yīng)力結(jié)果，對平面應(yīng)變進(jìn)行分析。在提交時，要根據(jù)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行一定的處理，只有在處理后的運(yùn)行結(jié)果，才能更直觀地表達(dá)在我們面前。[5]

4、有限元軟件介紹

有限元軟件不僅適用于機(jī)械產(chǎn)品領(lǐng)域，對于橡膠、塑料等多個領(lǐng)域都有著良好的應(yīng)用。一般來講，設(shè)計(jì)單位都會選擇商業(yè)的有限元軟件，在近幾年來，商業(yè)軟件在數(shù)量與規(guī)模上取了長足的進(jìn)步。現(xiàn)代的有限元軟件功能非常強(qiáng)大，具有豐富的材料庫，能夠?qū)崿F(xiàn)單元形態(tài)與求解精度的檢查與修正，能夠處理好圖像顯示，具有多種CAD系統(tǒng)直連接口。CAD軟件主要是實(shí)現(xiàn)平面的產(chǎn)品輪廓設(shè)計(jì)，可以進(jìn)行基本的造型設(shè)計(jì)，通過一定的傳輸后，直接在CAE軟件中進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分并計(jì)算，通過不斷的自動修正，大大提高了設(shè)計(jì)水平與效率，得到現(xiàn)代工程師們的一致認(rèn)可。另外有限元軟件還具有良好的用戶開發(fā)環(huán)境與不錯的培訓(xùn)維護(hù)能力。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，軟件開發(fā)商為了獲得更多的市場份額，對于用戶的需求無法一一滿足時，將會給出一個相對開放的環(huán)境，由客戶根據(jù)自己的產(chǎn)品特點(diǎn)對自定義內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置與二次開發(fā)。[6]

5、有限元在機(jī)械產(chǎn)品中的設(shè)計(jì)趨勢

根據(jù)國際上CAE軟件的不斷發(fā)展，有限元分析方法將會向著以下趨勢不斷前進(jìn)。首先，為了具有更加全面的適應(yīng)性，有限元方法將會與更多的CAD軟件實(shí)現(xiàn)無縫對接，這些良好的對接有利于工程師更加快捷地解決復(fù)雜工程中的問題；其次，有限元分析將會具有更為網(wǎng)格處理能力。[7]在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)過程中，模型某區(qū)域交會容易出現(xiàn)較大的應(yīng)變，從而導(dǎo)致單元畸變，最終造成求解不能進(jìn)行下去，所以需要網(wǎng)格自動劃分。自動劃分網(wǎng)格將會成為裂紋擴(kuò)展等應(yīng)變問題分析的必要條件；第三，有限元法將會從處理線性問題發(fā)展到處理非線性問題，隨著曲面設(shè)計(jì)在現(xiàn)代造型設(shè)計(jì)中的比重不斷增多，同時對材料等要求不斷提高，對于非線性求解器的需求也更多；第四，有限元法將會由單一的結(jié)構(gòu)場發(fā)展到耦合場問題的求解，最后是面向所有用戶的開放性，讓客戶列加體會到軟件的人性化與適應(yīng)性，提高應(yīng)用范圍。[8]

6、結(jié)語

有限元的設(shè)計(jì)方法極大地提高了設(shè)計(jì)企業(yè)的工作效率，縮短了設(shè)計(jì)周期，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益的及時化與最大化，通過降低成本，為企業(yè)創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)價值。有限元分析法將會在未來的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中體現(xiàn)著更加重要的作用，隨著社會的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，將會創(chuàng)造出更多的發(fā)展思路與經(jīng)濟(jì)財(cái)富。

參考文獻(xiàn)

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篇6

綠色設(shè)計(jì)是指利用產(chǎn)品制造中經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境協(xié)調(diào)性與技術(shù)應(yīng)用等方面的信息，采用優(yōu)化技術(shù)措施方式以提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)合理性、技術(shù)先進(jìn)行和環(huán)境協(xié)調(diào)性的過程。將綠色設(shè)計(jì)理念引入到煤礦機(jī)械制造中，可有效提高煤礦機(jī)械開發(fā)產(chǎn)品的再利用性、可維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性，從而滿足煤礦生產(chǎn)的低能耗、低污染、小體積要求。因此，加強(qiáng)有關(guān)煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造工藝的分析，對于改善煤礦機(jī)械的制造水平與質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)

1.1.可回收性設(shè)計(jì)

可回收性設(shè)計(jì)是指在對煤礦機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時應(yīng)全面考慮零部件及材料的處理工藝、處理方法、回收價值、回收可能性等問題，以盡可能完成對材料能源、零部件、資源的有效利用，從而最大程度的降低回收過程對環(huán)境影響的理念與方法。在產(chǎn)品可回收性評價體系中主要包括對產(chǎn)品級、材料級、零件級與部件級四個方面的回收和填埋級與能量級兩層次上的環(huán)境污染分析，相應(yīng)提出的產(chǎn)品回收性能指標(biāo)與規(guī)范可以用于對產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。在煤礦機(jī)械可回收性設(shè)計(jì)中可先全面評估產(chǎn)品的回收價值與可回收性，利用評估結(jié)果制定相應(yīng)的可回收性建議，以此為機(jī)械設(shè)計(jì)提供調(diào)整性分析。

1.2.材料選用

傳統(tǒng)的煤礦機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，在對材料選用時常關(guān)注材料的成本水平與技術(shù)性能，而不重視材料對環(huán)境的影響。而產(chǎn)品材料的環(huán)保性能將直接關(guān)系著機(jī)械產(chǎn)品的綠色程度，所以在材料選用時，應(yīng)在材料符合規(guī)定功能標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上盡量選擇具有高環(huán)境兼容性的材料。在煤礦機(jī)械產(chǎn)品材料選用過程中應(yīng)注意以下兩個要點(diǎn)：（1）環(huán)境友好性，在選擇材料時應(yīng)盡可能選擇環(huán)境兼容性高、低能耗、污染少、無輻射、無毒無害的材料；（2）可持續(xù)性，材料選擇時應(yīng)盡量考慮使用可回收材料和再生材料，材料應(yīng)方便進(jìn)行再制造、再利用或回收。

1.3.綠色CAD設(shè)計(jì)

現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中多采用CAD技術(shù)進(jìn)行，在開展產(chǎn)品設(shè)計(jì)時，CAD技術(shù)能夠根據(jù)提供信息量形成參數(shù)化的產(chǎn)品模型，并能依據(jù)模型分析產(chǎn)品的工藝特征、強(qiáng)度剛度、結(jié)構(gòu)空間等。目前使用的CAD軟件同時具有CAE技術(shù)功能，可以采用模塊化方式對煤礦機(jī)械的工作環(huán)境進(jìn)行真實(shí)模擬，從而進(jìn)行抗沖擊性、剛度、強(qiáng)度試驗(yàn)等。將CAD軟件技術(shù)應(yīng)用到煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)中，可建立并行設(shè)計(jì)平臺，有效改善產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率，提高零件模型在各部門間的共享水平，對于改善產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)質(zhì)量具有重要作用。

1.4.可拆卸性設(shè)計(jì)

可拆卸性設(shè)計(jì)是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，采用多種優(yōu)化改進(jìn)措施使產(chǎn)品的連續(xù)結(jié)構(gòu)間能夠方便維護(hù)、拆卸與制造，且在產(chǎn)品回收時仍能有效利用各部分零件的過程。拆卸是保證產(chǎn)品有效回收的重要手段，其設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞將直接關(guān)系到材料的再制造與回收效果。由于煤礦機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大、零件較多，在加工設(shè)計(jì)是應(yīng)充分考慮其合理的結(jié)構(gòu)要素，以改善機(jī)械產(chǎn)品的可拆卸性。

具體措施有：（1）注意在部件拆卸部位應(yīng)盡可能降低緊固件的用量，以提高拆卸效率和方便性；最好采用一致的緊固件類型，以減少拆卸工具類型、優(yōu)化拆卸流程； （2）由于煤礦機(jī)械產(chǎn)品的零件之間需要較多的連接構(gòu)件，常用的有鉚接、螺紋連接、搭鉤式連接、銷接、焊接、鍵連接等方式。采用合理的連接方式可有效提高產(chǎn)品的可拆卸性。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)時應(yīng)盡可能采用破壞性小的、簡捷連接方式；在金屬零部件間應(yīng)采用鍵連接、銷接、螺紋連接方式，以降低產(chǎn)品回收時的拆卸分離工作量（3）在選擇制造材料時應(yīng)盡量選用利用分類和分離的材料類型，并考慮材料之間的兼容性與材料種類；（4）在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡可能降低零件的用量和組合數(shù)量，減少拆卸時間、工作量和拆卸工具的復(fù)雜程度。

2.煤礦機(jī)械綠色制造工藝技術(shù)

2.1.煤礦機(jī)械產(chǎn)品的再制造

再制造技術(shù)的主旨在于全面提升廢舊機(jī)電產(chǎn)品的性能，其以機(jī)電產(chǎn)品的壽命周期管理與設(shè)計(jì)作為主要依據(jù)，按照節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保、節(jié)材、高效等基本原則，采用先進(jìn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)手段，對廢舊機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)行有效的改造和修復(fù)。再制造過程不僅僅是廢棄品的再利用過程，其采用的表面工程技術(shù)既能準(zhǔn)確改善產(chǎn)品尺寸，還能全面提高產(chǎn)品性能，且具有能耗低、利用率高、節(jié)能效果好等優(yōu)點(diǎn)。再制造中所采用的關(guān)鍵技術(shù)主要有：廢棄產(chǎn)品回收利用與高效拆卸技術(shù)、再制造零部件與廢氣零部件的壽命檢測技術(shù)、表面工程技術(shù)、數(shù)字化成行平臺關(guān)鍵技術(shù)、再制造部件檢測與質(zhì)量控制技術(shù)等。將再制造技術(shù)應(yīng)用到煤礦機(jī)械零部件的制造中，可有效提升機(jī)械產(chǎn)品的環(huán)保、節(jié)材、節(jié)能優(yōu)勢。

2.2.虛擬制造

虛擬制造技術(shù)是一種集成生產(chǎn)管理、CAM、CAD的軟件技術(shù)，其能夠創(chuàng)造一種真實(shí)有效的建模與仿真環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品裝配、規(guī)劃、制造、設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)化發(fā)展，且能控制產(chǎn)品生產(chǎn)的基本過程，并提供虛擬企業(yè)、虛擬生產(chǎn)與虛擬開發(fā)等功能。在煤礦機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中采用虛擬制造技術(shù)可有效改善生產(chǎn)效率、提高生產(chǎn)效益。利用信息化技術(shù)建立有關(guān)切削刀具、切削用量的基本數(shù)據(jù)信息煤機(jī)數(shù)據(jù)庫，并采用自動化技術(shù)對高速切削、硬切削、干切削等制造技術(shù)進(jìn)行虛擬制造，可有效簡化制造過程，改善機(jī)械產(chǎn)品制造效果。另外將虛擬技術(shù)與CAX技術(shù)相結(jié)合可充分提高產(chǎn)品制造的虛擬化程度、降低機(jī)械制造中材料與資源浪費(fèi)、降低產(chǎn)品制造與設(shè)計(jì)周期等。

2.3.集成化技術(shù)

按照系統(tǒng)與集成優(yōu)勢對煤礦機(jī)械產(chǎn)品的綠色制造過程進(jìn)行分析，將產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)與材料選用集成和產(chǎn)品使用與設(shè)計(jì)需求集成充分結(jié)合，重點(diǎn)考慮綠色制造過程的信息集成，從而形成具有環(huán)境影響評估、綠色設(shè)計(jì)、質(zhì)量檢測、制造過程分析等功能的集成式制造系統(tǒng)體系。

3.結(jié)束語

綠色設(shè)計(jì)與制造工藝水平的應(yīng)用質(zhì)量將直接影響著煤礦機(jī)械產(chǎn)品的整體質(zhì)量和性能，因此，相關(guān)技術(shù)與設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)有關(guān)煤礦機(jī)械產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)研究，總結(jié)綠色設(shè)計(jì)要點(diǎn)及制造技術(shù)措施，以逐步提高煤礦機(jī)械產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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[1]王昱.淺談煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)及制造[J].科技致富向?qū)?2012，13（14）：74 75

篇7

17世紀(jì)和18世紀(jì)初葉是鐘表時代，18世紀(jì)末葉和19世紀(jì)是蒸汽機(jī)時代。機(jī)構(gòu)學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了曲柄滑塊原理的內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)和水輪機(jī)等，實(shí)現(xiàn)了將柴油和汽油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；原煤的化學(xué)能經(jīng)熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；水的動能和勢能轉(zhuǎn)化為電能或機(jī)械能。這些技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，誕生了機(jī)械設(shè)計(jì)課程。機(jī)械設(shè)計(jì)包括機(jī)械原理、機(jī)械零件和機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)三部分內(nèi)容。機(jī)械原理討論機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、運(yùn)動分析和動力學(xué)分析。機(jī)械零件部分討論機(jī)械零件的強(qiáng)度、剛度、振動穩(wěn)定性和耐磨性等設(shè)計(jì)方法，并且介紹機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分討論機(jī)械系統(tǒng)的動平衡、速度波動調(diào)節(jié)以及系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)等。機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)以上述三部分內(nèi)容為基礎(chǔ)，對產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)或革新。

1.機(jī)械原理。機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析是機(jī)械原理的核心內(nèi)容。常用的機(jī)構(gòu)有：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、蝸桿結(jié)構(gòu)、摩擦輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等。機(jī)構(gòu)的演變或創(chuàng)新方法有：機(jī)構(gòu)的組合、機(jī)構(gòu)的演繹、機(jī)構(gòu)的逆向設(shè)計(jì)以及新原理的應(yīng)用等。機(jī)構(gòu)組合是常用的設(shè)計(jì)方法，通過不同類型機(jī)構(gòu)組合或者同類型機(jī)構(gòu)的組合，得到實(shí)現(xiàn)運(yùn)動軌跡的新組合機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)的演繹是通過改變機(jī)構(gòu)的運(yùn)動副、構(gòu)件幾何設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)的變結(jié)構(gòu)等方法，獲得新的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。機(jī)構(gòu)的逆向設(shè)計(jì)，常用主動構(gòu)件和輸出構(gòu)件互換、增加或減少自由度數(shù)即原動件數(shù)，來獲得新的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析和動力學(xué)分析，常用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法來分析，以獲得運(yùn)動軌跡、加速度和躍度的變化曲線。機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)是機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新的基本內(nèi)容，也是對產(chǎn)品在較大程度上的革新。

2.機(jī)械零件。機(jī)械零件分為通用零件和專用零件。機(jī)械零件部分介紹的是各類通用零部件，包括連接零件、傳動零件、軸系零部件以及彈簧、機(jī)架和導(dǎo)軌等。連接零件有螺紋連接、銷、鍵和花鍵、過盈連接、膠接、焊接和鉚接等。傳動部分有帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、摩擦輪傳動等。軸系部分有軸承和軸的設(shè)計(jì)，其中軸承有滑動軸承、滾動軸承、空氣軸承、電磁軸承和靜電軸承等。機(jī)械零件的設(shè)計(jì)是針對零件的失效形式來進(jìn)行的。首先由實(shí)踐確定機(jī)械零件的失效形式，然后選擇零件的材料和表面處理技術(shù)，以抵抗其失效形式，再依據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)理論提出設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和設(shè)計(jì)公式，最后是設(shè)計(jì)零件的所有結(jié)構(gòu)尺寸。另一方面，機(jī)械零件是物化的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝性設(shè)計(jì)也是關(guān)鍵方面。機(jī)械零件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法有變結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、組合設(shè)計(jì)以及采用新原理的設(shè)計(jì)等。

3.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)。機(jī)械產(chǎn)品越來越復(fù)雜，組成機(jī)械產(chǎn)品的零件個數(shù)越來越多。機(jī)械系統(tǒng)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容有動平衡、速度波動調(diào)節(jié)和分系統(tǒng)之間的匹配等。機(jī)械子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在計(jì)算技術(shù)發(fā)展后，針對系統(tǒng)層面出現(xiàn)了系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)和系統(tǒng)摩擦學(xué)設(shè)計(jì)，并且在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用和推廣。隨著生態(tài)設(shè)計(jì)、全壽命周期設(shè)計(jì)、維修設(shè)計(jì)和自動化設(shè)計(jì)的發(fā)展，基于系統(tǒng)分析和計(jì)算仿真的設(shè)計(jì)軟件包日益增多。經(jīng)典的設(shè)計(jì)內(nèi)容都可以由軟件包來完成，然而對于新材料的機(jī)械零部件設(shè)計(jì)及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)，仍需要理論和實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，以獲得設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。

機(jī)械設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)

我國的機(jī)械工程高等教育是從20世紀(jì)初開始的，落后于歐洲的第一次產(chǎn)業(yè)革命200余年。因此，我國的機(jī)械工程科學(xué)與技術(shù)距世界先進(jìn)水平有差距是有其歷史原因的。在改革開放后，國家的載人航天、高速鐵路和青藏鐵路等重大工程的建設(shè)推動了機(jī)械、電氣、信息和材料等學(xué)科技術(shù)的進(jìn)步，同時也促進(jìn)了不同學(xué)科的技術(shù)整合，以新的系統(tǒng)產(chǎn)品提供給消費(fèi)者。然而，我國的工程教育歷史較短，仍有待借鑒國外先進(jìn)的工程教育經(jīng)驗(yàn)和教育方法。目前，機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)有創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、系統(tǒng)性的思維觀、新的科學(xué)原理帶來的挑戰(zhàn)等。

1.新材料帶來的挑戰(zhàn)。人類的發(fā)展史從某種意義上說也是人類利用和制造材料的歷史。隨著人們對石頭、銅及其合金、鐵及其合金、半導(dǎo)體材料的制造和使用，人類社會經(jīng)歷了石器時代、青銅時代、鐵器時代和半導(dǎo)體時代。在上個世紀(jì)末，智能材料的發(fā)展非常迅速，例如壓電材料、磁致伸縮材料、光敏材料等，機(jī)敏材料正得到更多的應(yīng)用。在量子力學(xué)基礎(chǔ)上出現(xiàn)的新智能材料，將為機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供更廣闊的空間。作為機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師，要時刻關(guān)注智能材料的進(jìn)展及其制備技術(shù)。納米材料作為一種介觀尺度的材料，已在納米添加劑方面得到工程應(yīng)用。另一方面，材料的成本與市場供應(yīng)也是產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段需要考慮的內(nèi)容。新材料的發(fā)展與研制，為機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了更多的設(shè)計(jì)選擇，也同時使得以前不可實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品功能得以實(shí)現(xiàn)。生物材料及其仿生技術(shù)是新材料的發(fā)展方向之一，設(shè)計(jì)師應(yīng)關(guān)注這一方面的新進(jìn)展、新技術(shù)和制造過程，在較短時間內(nèi)將其應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，為人們的安全、舒適的生活和健康提供新的產(chǎn)品。

2.信息科技帶來的挑戰(zhàn)。從信息論和控制論的誕生開始，人們就進(jìn)入了信息社會。計(jì)算技術(shù)的軟件、硬件和系統(tǒng)技術(shù)，作為20世紀(jì)的標(biāo)志性進(jìn)展，以此為階梯，人們開始了信息社會的生產(chǎn)與生活。信息技術(shù)使得地球變成了地球村，各地信息及時傳遞與互享共用，改變著人們的生活方式、生產(chǎn)方式和思維習(xí)慣等。毫無疑問，我們已經(jīng)生活在信息社會里，信息技術(shù)對機(jī)械系統(tǒng)中的控制單元設(shè)計(jì)進(jìn)行了徹底的變革。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)涉及功能、結(jié)構(gòu)、外部界面、用戶界面和成本五個方面。產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法很多，例如前蘇聯(lián)學(xué)者G.S.Altshuller提出了創(chuàng)新問題解決方法。無人車間、無人制造工廠不再是人們的向往，而是已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。信息技術(shù)已經(jīng)提供了虛擬戰(zhàn)場、3D虛擬電影、虛擬產(chǎn)品模型、虛擬產(chǎn)品裝配等一系列產(chǎn)品和相關(guān)的技術(shù)。機(jī)械制造的核心，機(jī)床已經(jīng)是計(jì)算機(jī)控制的可編程設(shè)備，機(jī)械制造過程也已經(jīng)是柔性的可變制造系統(tǒng)的生產(chǎn)線?？梢灶A(yù)見，信息技術(shù)不僅會為人們的生活提供手機(jī)和無線網(wǎng)絡(luò)等，也將提供虛擬的生活體驗(yàn)，例如虛擬的蹦極、虛擬侏羅紀(jì)公園等。信息科技對機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造的變革不會比電氣化革命帶來的少，而且更加深刻、更加深遠(yuǎn)。機(jī)械設(shè)計(jì)工程師要學(xué)習(xí)新的信息科學(xué)與信息技術(shù)，用其革新機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、機(jī)械制造過程和管理過程。

3.智能科學(xué)帶來的挑戰(zhàn)。21世紀(jì)是生命科學(xué)與技術(shù)的時代，生命的基本特征就是智能與生長。智能科學(xué)的發(fā)展與信息科學(xué)密切相關(guān)，也可以說是以信息科技為基礎(chǔ)的。簡單智能產(chǎn)品，例如冰箱、空調(diào)等，已成為商用產(chǎn)品，而且新的更高智能程度產(chǎn)品也在日新月異的發(fā)展之中?；谛畔⒓夹g(shù)的智能交通系統(tǒng)、公園導(dǎo)游系統(tǒng)、空中管制系統(tǒng)等產(chǎn)品已具雛形，隨著信息處理的高度智能化發(fā)展，這些信息管理系統(tǒng)也需不斷地升級。1956年到1961年可以說是AI研究的形成時期，卡內(nèi)基－梅隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院和IBM公司開始了AI的早期研究。1961年到20世紀(jì)80年代是AI成長期，80年代是其快速發(fā)展期，80年代后人工智能技術(shù)步入實(shí)用化成熟期。取得了國際象棋、口語識別、機(jī)器視角和專家系統(tǒng)等研究成果。

4.生態(tài)環(huán)境帶來的挑戰(zhàn)。隨著生產(chǎn)的規(guī)模擴(kuò)大，對自然資源的消耗日益嚴(yán)重，伴隨出現(xiàn)的環(huán)境污染也日益突出。在今天的生產(chǎn)發(fā)展階段，保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境的壓力更加突出。為了保護(hù)人類的生活環(huán)境，必須從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造到產(chǎn)品回收循環(huán)利用的全周期，考慮產(chǎn)品的環(huán)境綠色性。產(chǎn)品供應(yīng)鏈的全球化、網(wǎng)絡(luò)化與節(jié)能設(shè)計(jì)，是新世紀(jì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要考慮的新問題。機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就很大程度上決定了產(chǎn)品的環(huán)境友好性。從材料選擇來說，應(yīng)采用材料種類更少的設(shè)計(jì)方案；從計(jì)算參數(shù)設(shè)計(jì)來看，應(yīng)提高功能參數(shù)與質(zhì)量之比，更大程度地發(fā)揮材料的性能；從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，應(yīng)盡可能地循環(huán)利用報廢機(jī)器的零件，或者通過最低成本的再制造，然后循環(huán)利用零部件；在功能設(shè)計(jì)來說，應(yīng)盡可能發(fā)揮產(chǎn)品的設(shè)計(jì)構(gòu)思，提供更多、更便捷、更低成本的功能實(shí)現(xiàn)方案。如此等等，在整個產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段貫徹生態(tài)設(shè)計(jì)的理念，為保護(hù)自然環(huán)境和最大效能利用資源做出努力。

小結(jié)

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就目前而言，從市場需求出發(fā)，大量仿生機(jī)械產(chǎn)品推出。通過設(shè)計(jì)師綜合分析歸納，同時經(jīng)工程師工藝分析和反饋，仿生學(xué)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中越來越受到重視，要求各類學(xué)科的美學(xué)設(shè)計(jì)思想的綜合。機(jī)械仿生設(shè)計(jì)無疑正向著多元化發(fā)展，仿生設(shè)計(jì)作為人類向大自然學(xué)習(xí)的途徑，相應(yīng)的研究投入也正逐年增加。產(chǎn)品設(shè)計(jì)反復(fù)從結(jié)構(gòu)、外形與材料、功能等各方面進(jìn)行優(yōu)化，逐步從傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)走向了新型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。通過結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)、材料仿生設(shè)計(jì)與運(yùn)動控制仿生設(shè)計(jì)四個方面，機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)已然建立起了全面的仿生體系，主要實(shí)現(xiàn)了以下幾個方面的仿生設(shè)計(jì)：

（1）機(jī)械仿生設(shè)計(jì)功能特性仿生

近年來機(jī)械仿生設(shè)計(jì)方面取得的成就也不在少數(shù)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)在運(yùn)用仿生學(xué)設(shè)計(jì)理念的前提下，在自然界的長期發(fā)展演變中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)既提升了藝術(shù)品位又滿足了用戶需求，并隨著時代的發(fā)展而得到了不斷深入?，F(xiàn)今已有的設(shè)計(jì)實(shí)例中，通過將自然界生物體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、材料和功能等各類要素融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)的思路中，為我國生產(chǎn)機(jī)械化的推進(jìn)提供了巨大的動力。工程師在利用現(xiàn)有工程技術(shù)的前提下，適應(yīng)周圍環(huán)境的改變，運(yùn)用發(fā)散性思維，使得機(jī)械設(shè)計(jì)不再拘泥于傳統(tǒng)的模型設(shè)計(jì)，結(jié)合仿生設(shè)計(jì)的理念和方式，更多擁有了其靈活性與實(shí)效性。通過發(fā)掘了解自然界各類動植物的結(jié)構(gòu)與生存方式，在機(jī)械仿生設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更好的服務(wù)人類，為各方面的工作指引一個新的方向，具有獨(dú)特的創(chuàng)新性，并使之有效抓住技術(shù)創(chuàng)新的突破口。

（2）機(jī)械仿生設(shè)計(jì)運(yùn)動特征仿生

機(jī)械仿生設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)出創(chuàng)新性的機(jī)械產(chǎn)品與結(jié)構(gòu)材料的過程，其中，生物運(yùn)動特征的仿生也必不可少?；跈C(jī)械設(shè)計(jì)的基本理論和方法，做好運(yùn)動體系的規(guī)劃。對于這些生物與生俱來的特點(diǎn)，將研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，充分理解掌握自然界生物體的結(jié)構(gòu)形式與相應(yīng)功能原理，通過將其板塊化、細(xì)節(jié)化，作為機(jī)械仿生設(shè)計(jì)的源泉，找出與實(shí)際生產(chǎn)工作的良好結(jié)合點(diǎn)，并對其結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)而為人類使用。也使得相應(yīng)的機(jī)械設(shè)計(jì)更貼合自然，形成了各種具有高度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式和功能形態(tài)，應(yīng)用水平也隨之提高。作為機(jī)械仿生設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，目前的運(yùn)動特征仿生中，機(jī)械結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)對生物基本運(yùn)動方式、運(yùn)動系統(tǒng)的調(diào)節(jié)等都進(jìn)行了全面的研究，通過綜合力學(xué)分析證明，能夠在提高結(jié)構(gòu)的同時而減少材料的使用。而實(shí)際生活中的一些相關(guān)機(jī)械設(shè)備也為生產(chǎn)工作帶來了極大的便利。

（3）機(jī)械仿生設(shè)計(jì)組織結(jié)構(gòu)仿生

伴隨著工程技術(shù)的不斷發(fā)展與人民對于現(xiàn)代生活方式的需求，機(jī)械仿生設(shè)計(jì)組織結(jié)構(gòu)這方面的仿生已不再僅僅局限于服務(wù)工廠，而是結(jié)合生物科學(xué)而進(jìn)行的深層應(yīng)用，在人類的日常生活中已逐漸普及使用，也從微觀角度上實(shí)現(xiàn)了人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展。經(jīng)過復(fù)合材料做成的通過氣動方式驅(qū)動的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，在相關(guān)的機(jī)械仿生設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)上，如應(yīng)力、剛度要求，其在材料生產(chǎn)方面收效較為顯著，在彈性收縮比率等都與自然界生物體的肌肉相近，因此而推出的一系列仿生材料也良好地適應(yīng)了高強(qiáng)度、高效率的性能需求，通過機(jī)械加工成特殊殼結(jié)構(gòu)從而使其具有良好的運(yùn)動特性，為生產(chǎn)發(fā)展帶來了極大的經(jīng)濟(jì)效益。通過研究生物組織的結(jié)構(gòu)、構(gòu)成原理和材料的聯(lián)系，對生物內(nèi)部組織機(jī)制一些必要性聯(lián)系的分析，并指導(dǎo)材料的設(shè)計(jì)、制造與加工，機(jī)械微組裝、分級結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等也都有了新的發(fā)展方向。

（4）機(jī)械仿生設(shè)計(jì)信息控制仿生

在產(chǎn)品機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，隨著信息化時代的到來，通過獲得所需要的啟示最終達(dá)到所需要的材料特性，人們對于信息的傳遞與控制要求也越來越高，從而滿足機(jī)械的性能需求。在這一方面，生物在不斷進(jìn)化過程所擁有的一些結(jié)構(gòu)、原理等能力同樣可以借鑒。機(jī)械人工智能控制是現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)整體運(yùn)行性能的基本保證。具體地，在機(jī)械仿生設(shè)計(jì)中，對天然生物材料的表面功能、形成原理進(jìn)行研究分析，信息管理設(shè)備往往能通過生物的一些信息獲取方式、反饋系統(tǒng)以及自主控制能力等得到全新的發(fā)展空間，是現(xiàn)代仿生設(shè)計(jì)中的一個關(guān)鍵研究點(diǎn)，作為一種新型的設(shè)計(jì)方法，不僅生產(chǎn)質(zhì)量得以有效保證，而且相對傳統(tǒng)的產(chǎn)品機(jī)械設(shè)計(jì)方法，實(shí)際效率也隨之大大提高。

二．基于仿生學(xué)視覺下的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)探究

過去的一段時間里，對于生活在粘濕環(huán)境中穿山甲、蜣螂等典型土壤動物進(jìn)行防粘持性研究，規(guī)定形狀等規(guī)范化的對象。發(fā)現(xiàn)土壤動物經(jīng)億萬年進(jìn)化而形成的防粘特性突出地表現(xiàn)在體表上，進(jìn)一步研究與總結(jié)產(chǎn)品機(jī)械仿生設(shè)計(jì)的系統(tǒng)理論，發(fā)現(xiàn)其體表的幾何非光滑形態(tài)是可以減粘降阻的重要原因之一，它是產(chǎn)品機(jī)械設(shè)計(jì)理念的一次跨越性的進(jìn)步。同時發(fā)現(xiàn)上述土壤動物體表普遍具有一種鱗片形非光滑形式，是現(xiàn)代新型復(fù)合材料研究的藍(lán)本，其中穿山甲體表最為明顯。提高地面觸土機(jī)械部件質(zhì)量、延長使用壽命、產(chǎn)品的發(fā)展與進(jìn)步使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)的道路越走越寬，針對各種形態(tài)的動植物的工農(nóng)業(yè)機(jī)器人也廣受歡迎。它代替了現(xiàn)有的金屬材料與高分子材料，更有效地提高地面機(jī)械觸土部件的使用壽命。

三．總結(jié)

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【關(guān)鍵詞】 機(jī)械產(chǎn)品 現(xiàn)代設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)

1 現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念概述

所謂設(shè)計(jì)就是根據(jù)一定的設(shè)計(jì)目的和產(chǎn)品應(yīng)用要求，借助一定媒體將軟性思維轉(zhuǎn)化為相關(guān)產(chǎn)品信息、產(chǎn)品模型的過程。因此，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)必須具有目的性、結(jié)構(gòu)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，而現(xiàn)代設(shè)計(jì)是基于提高設(shè)計(jì)速度和設(shè)計(jì)水平為出發(fā)點(diǎn)，將智能化和自動化充分運(yùn)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研發(fā)當(dāng)中的一種設(shè)計(jì)方法。因此，機(jī)械產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念的特點(diǎn)就是智能化和自動化。在上世紀(jì)80年代以前，我國在設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的一些設(shè)計(jì)技術(shù)、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)理念相比國際上相對落后，對于一些先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用知之甚少，而為了強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)技術(shù)的變革，通常把我國過去常用的設(shè)計(jì)稱為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，而把國際上興起的新興設(shè)計(jì)技術(shù)稱為現(xiàn)代設(shè)計(jì)。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展必然要求生產(chǎn)效率的提高，而生產(chǎn)效率的提高必須要將新興科學(xué)技術(shù)充分運(yùn)用于生產(chǎn)領(lǐng)域中，因此機(jī)械產(chǎn)品功能的多樣性、機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、機(jī)械產(chǎn)品使用壽命的長期性必然會給機(jī)械設(shè)計(jì)提出時代課題。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)繪圖、加工制造等方面的研究已經(jīng)取得了一定的成果，但計(jì)算機(jī)在產(chǎn)品初期設(shè)計(jì)中的應(yīng)用卻少之又少，因此計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是機(jī)械產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的必然選擇。

2 機(jī)械產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法類型

2.1 系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法

所謂系統(tǒng)就是整體與部分之間相互聯(lián)系、密不可分的一種構(gòu)成方式。同時，每個組成部分又具有獨(dú)立性，每個組成部分發(fā)揮的作用也不盡相同，這些不同的作用對于整體而言又是必不可少的，正是由于不同元素之間的相互作用，才維持了整體作用的持續(xù)發(fā)揮。系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法正是對系統(tǒng)原理的充分體現(xiàn)，系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法理論源于德國學(xué)者Pahl和Beitz教授，我國多學(xué)著在設(shè)計(jì)實(shí)踐中充分借鑒西方國家設(shè)計(jì)理念，同時根據(jù)我國實(shí)際情況對系統(tǒng)化設(shè)計(jì)理論不斷進(jìn)行深化，一是從產(chǎn)品開發(fā)過程的宏觀性為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)用戶需求，利用質(zhì)量功能布置法，以產(chǎn)品開發(fā)階段技術(shù)要求為目標(biāo)，系統(tǒng)地將客戶需求轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品功能。二是借助生命系統(tǒng)理論將產(chǎn)品視作為層次分明的生命系統(tǒng)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行層次上的劃分，以達(dá)到產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性。設(shè)計(jì)就本質(zhì)來說是產(chǎn)品要求和設(shè)計(jì)者自身思想的有效結(jié)合，因此不同設(shè)計(jì)者對待同一產(chǎn)品會有不同的角度和思路，總的來說，具有代表性的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法主要包括設(shè)計(jì)元素法、圖形建模法、“構(gòu)思”―“設(shè)計(jì)”法、矩陣設(shè)計(jì)法、鍵合圖法等等。

2.2 結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法

結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法是從規(guī)劃產(chǎn)品的角度出發(fā)而提出的，而這種方法的設(shè)計(jì)任務(wù)又是以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，利用產(chǎn)品通用零部件來確定設(shè)計(jì)任務(wù)，同時在分解設(shè)計(jì)任務(wù)時就要充分考慮好不同零部件之間存在的作用沖突，解決好矛盾，同時還要及早預(yù)測生產(chǎn)能力和費(fèi)用，由此來提高設(shè)計(jì)效率，從而降低產(chǎn)品研發(fā)成本。設(shè)計(jì)任務(wù)的功能化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)共分為四層：產(chǎn)品―功能組成―主要功能組件―功能元件。為了更好地評價專用機(jī)械設(shè)計(jì)和更有效地規(guī)避制造風(fēng)險，在專用機(jī)械設(shè)計(jì)中采用功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將充分發(fā)揮優(yōu)勢作用。

2.3 基于產(chǎn)品特征知識的設(shè)計(jì)方法

利用計(jì)算機(jī)的語言識別功能來描述產(chǎn)品特征及相關(guān)專家的知識經(jīng)驗(yàn)是基于產(chǎn)品特征知識設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)，這種方法實(shí)際上是利用知識庫和推理機(jī)及已儲存領(lǐng)域知識來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。產(chǎn)品特征是機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，而設(shè)計(jì)領(lǐng)域相關(guān)專家的知識和經(jīng)驗(yàn)又是對機(jī)械系統(tǒng)特征的規(guī)律性把握，基于產(chǎn)品特征知識的設(shè)計(jì)就是利用這兩個方面來進(jìn)行推量和決策，從而來完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。而知識的自動獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)管理和使用，又是實(shí)現(xiàn)這一階段計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的必然前提。綜觀國內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者針對機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)知識的自動化獲取的研究，采用的方法主要包括：編碼法、知識的混合型表達(dá)法、利用基于知識的開發(fā)工具、設(shè)計(jì)目錄法、基于實(shí)例的方法這五種。

2.4 智能化設(shè)計(jì)方法

根據(jù)設(shè)計(jì)方法學(xué)理論，借助三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以及多媒體工具來進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)是智能化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)。數(shù)學(xué)系統(tǒng)理論和系統(tǒng)工程理論是智能化設(shè)計(jì)方法的理論支柱，在利用這兩個理論時，充分利用產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)和系統(tǒng)開發(fā)方法學(xué)研制出與產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期相適應(yīng)的多媒體開發(fā)系統(tǒng)軟件是智能化設(shè)計(jì)方法的基本原理。

3 結(jié)語

機(jī)械產(chǎn)品的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法、基于產(chǎn)品特征知識的設(shè)計(jì)方法、智能化設(shè)計(jì)方法是機(jī)械現(xiàn)代化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，而這四者之間又有著密切的聯(lián)系。在信息化的時代背景下，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展帶來了機(jī)械產(chǎn)品功能與結(jié)構(gòu)的深刻變革，但機(jī)械產(chǎn)品功能與結(jié)構(gòu)的變革與機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展卻并不同步，機(jī)械產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)手段顯得力不從心，跟不上時展的需要。由于這四者之間密切的聯(lián)系，要想有效的實(shí)現(xiàn)機(jī)械化設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化，還必須對這四種方法進(jìn)行綜合運(yùn)用。而計(jì)算機(jī)輔助功能在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的運(yùn)用也必然會帶來新技術(shù)、新方法、原理的大量涌現(xiàn)。因此，在機(jī)械現(xiàn)代化設(shè)計(jì)中必須將計(jì)算機(jī)功能充分運(yùn)用其中，因?yàn)橛?jì)算機(jī)的運(yùn)用本身就是信息化、智能化的一個重要標(biāo)志，計(jì)算機(jī)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也必然會在很大程度上提高設(shè)計(jì)水水平、加快設(shè)計(jì)速度。所以機(jī)械現(xiàn)代化設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的必然發(fā)展趨勢。機(jī)械產(chǎn)品作為生產(chǎn)領(lǐng)域的重要生產(chǎn)工具，它的變革往往會帶來整個生產(chǎn)領(lǐng)域的變革，從而帶動經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而機(jī)械設(shè)計(jì)已經(jīng)從傳統(tǒng)走向了現(xiàn)代，這是思想變革和技術(shù)變革的有效結(jié)合，為了實(shí)現(xiàn)我國機(jī)械設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化，必須完善創(chuàng)新機(jī)制，加大科研投資力度，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)人才隊(duì)伍，只有通過技術(shù)創(chuàng)新才能夠保證我國機(jī)械設(shè)計(jì)能夠步入世界先進(jìn)行列。

參考文獻(xiàn)：

篇10

【關(guān)鍵詞】 機(jī)械產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)

【abstract】 this paper discusses the meaning of product safety， describes the security content of mechanical product design technology to analyze the basic factors affecting the safety of their products. by analyzing the underlying factors that affect product safety， establish the basic security design ideas， basic program and basic methods.

【key words】 mechanicaldesign product safety

1 引言

安全性是產(chǎn)品的一種共有的固有屬性。它指產(chǎn)品所具有的不導(dǎo)致人員傷亡、系統(tǒng)毀壞、重大財(cái)產(chǎn)損失或不危及人員健康和環(huán)境的能力。這里，這種能力是由設(shè)計(jì)所決定的，它與可靠性、維修性和保障性等密切相關(guān)，是各種產(chǎn)品必須滿足的首要設(shè)計(jì)要求，是通過設(shè)計(jì)所賦予的固有屬性，產(chǎn)品一旦被設(shè)計(jì)制造出來，其安全性也隨之固定。安全性所具有的品質(zhì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)所賦予的。面向安全性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)的是從物（產(chǎn)品）的因素考慮，用設(shè)計(jì)手段改善和完善產(chǎn)品在全生命周期內(nèi)避免發(fā)生事故的能力。

因此，產(chǎn)品的形成過程也就是產(chǎn)品安全性的形成過程，影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、使用的全過程，甚至是產(chǎn)品整個生命周期。經(jīng)濟(jì)地取得滿意的產(chǎn)品安全涉及到產(chǎn)品的整個生命環(huán)的所有階段。只有了解了產(chǎn)品安全形成的過程，才能尋找相應(yīng)的技術(shù)和手段來控制和提高產(chǎn)品安全性。產(chǎn)品的安全性是設(shè)計(jì)和制造進(jìn)去的，并非檢驗(yàn)出來的，因此，產(chǎn)品設(shè)計(jì)是決定產(chǎn)品最終安全性和成本的關(guān)鍵。

2 機(jī)械產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)的內(nèi)容

2.1 安全設(shè)計(jì)的基本要求

產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)滿足其安全要求，包括在生產(chǎn)、安裝、使用以及維護(hù)過程中，在預(yù)計(jì)的條件下使用不會對人員以及財(cái)產(chǎn)帶來風(fēng)險。目的是消除產(chǎn)品整個壽命周期內(nèi)（包括安裝和拆卸）的任何事故風(fēng)險，及時這些風(fēng)險時由于可預(yù)見的非正常情況產(chǎn)生的。產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，符合相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范與程序，如設(shè)計(jì)要求、計(jì)算方法等等的規(guī)定，同時應(yīng)滿足各類部件以及材料性能的約束。按照實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品具備本質(zhì)安全特性的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用產(chǎn)品自身所具備的安全特性防止危險的產(chǎn)生，盡可能消除或減少風(fēng)險。

2.2 危險識別

危險識別在機(jī)械安全設(shè)計(jì)中占有十分重要的地位，它的目的是描述危險的性質(zhì)和識別它們各自危險所產(chǎn)生的后果。在對機(jī)械進(jìn)行安全設(shè)計(jì)、制定有關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)和風(fēng)險評價時，必須要對必須要對機(jī)器可能產(chǎn)生的危險進(jìn)行識別。它是安全評價和安全設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，危險識別的準(zhǔn)確與否，直接影響到安全性能的好壞[1]。機(jī)器可能產(chǎn)生的危險主要分為2大類：

（1）機(jī)械危險；主要包括擠壓危險、剪切危險、切割危險、纏繞危險、吸人或卷入危險、沖擊或碰撞危險、刺傷或扎傷危險、摩擦和磨損危險、高壓流體噴射危險等。（2）非機(jī)械危險；主要包括電氣危險、熱危險、噪聲危險、振動危險、輻射危險、材料或物質(zhì)產(chǎn)生的危險、未遵循人類工效學(xué)原則而產(chǎn)生的危險及綜合性危險等。

2.3 安全評價

風(fēng)險評價是在危險分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)有工藝水平對機(jī)器在每種危險狀態(tài)下可能產(chǎn)生傷害的概率和嚴(yán)重度進(jìn)行全面評估和判定。安全評價的目的是幫助設(shè)計(jì)者根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平，以及由此引起的各種約束確定最優(yōu)的安全措施，使機(jī)器達(dá)到最高安全水平。風(fēng)險評價通常包括以下3個方面的要素[2]：

（1）評估可能傷害的嚴(yán)重度。可通過傷害的范圍、傷害的限度、傷害的嚴(yán)重度等因素進(jìn)行評估。（2）人們暴露于危險區(qū)的頻率。通過對進(jìn)入危險區(qū)的性質(zhì)、頻次、持續(xù)時間和人數(shù)等因素來進(jìn)行評估。（3）預(yù)測危險出現(xiàn)的概率。主要對以下因素進(jìn)行預(yù)測：機(jī)器及其它元器件的可靠性及有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，類似機(jī)器事故歷史資料。

3 機(jī)械產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)

根據(jù)風(fēng)險評估的結(jié)果進(jìn)行安全設(shè)計(jì)，在選擇安全設(shè)計(jì)的最優(yōu)方法時，必須遵循以下原則：

3.1 結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)

機(jī)械安全設(shè)計(jì)的第一步是對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素如下：（1）使機(jī)器外觀達(dá)到本質(zhì)安全的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（2）使機(jī)器有關(guān)運(yùn)動參數(shù)達(dá)到安

的設(shè)計(jì)；（3）合理規(guī)定和計(jì)算零部件的強(qiáng)度和應(yīng)力；（4）合理選用材料；（5）選用本質(zhì)安全技術(shù)和動力源；（6）應(yīng)用強(qiáng)制機(jī)械作用原則；（7）應(yīng)用人機(jī)工程原則；（8）應(yīng)用人類工效學(xué)原則；（9）提高機(jī)器及零件的可靠性；（10）使機(jī)器的調(diào)整、維修點(diǎn)位于危險區(qū)之外。

3.2 安全防護(hù)措施的選用與設(shè)計(jì)

對通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍不能避免或充分減小的危險或風(fēng)險，應(yīng)合理選用和設(shè)計(jì)安全裝置和（或）防護(hù)裝置進(jìn)行防護(hù)。

3.3 提供充分的安全使用信息

對通過合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和采用安全防護(hù)措施都無法消除或充分減小的那些遺留風(fēng)險，應(yīng)通過提供安全使用信息的方式通知和警告用戶和使用者，使他們在使用機(jī)器時采取相應(yīng)的補(bǔ)救安全措施。

參考文獻(xiàn)：