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精品文档论三大机械设计方法【摘 要】 机械设计方法对机械产品性能有决定性作用。设计方法分为常规设计方法、现代设计方法和创新设计方法。在如何运用创新思维更好地发挥常规设计作用的基础上，从创新思维在机械产品运动案设计、结构设计、外观造型设计、动力能源设计等方面出发阐述了创新思维在现代机械设计行业中的应用与体现。【关键词】 常规设计、现代设计、创新设计【引言】 在知识经济发展的时代, 创新是国家国民经济可持续发展的荃石。对于一个国家、一个民族而言, 拥有持续的创新能力就意味着发展经济蕴藏着巨大的潜能。对机械专业设计人员而言, 应当看到全球制造业面临前所未有的挑战, 缩短产品的开发周期、提高产品的质最、降低生产成本、增加产品的核心竞争力已成为制造业的共识。如何加强机械创新设计, 挖掘创造性思维, 显得尤为重要。一、 常规设计常规机械设计方法是依据力学和数学建立的理论公式和经验公式为先导，以实践经验为基础，运用图表和手册等技术资料，进行设计计算、绘图和编写设计说明的设计过程。该方法强调以成熟的技术为基础，目前常规机械设计方法仍然是机械工程中的主要设计方法。一个完整的常规机械设计主要由下面的几个阶段组成：（1） 市场需求分析（2） 明确产品的功能目标（3） 设计方案（4） 技术设计阶段（5） 制造样机 二、 现代设计现代设计方法强调以计算机为工具，以工程软件为基础、运用现代设计理念的新型设计方法。与常规设计方法的最大区别是强调运用计算机、工程设计与分析软件和现代设计理念，其特点是产品开发的高效性和高可靠性。现代设计方法从不同角度深化了机械设计，提高了产品的的设计质量，也降低了产品的成本。可靠性设计、优化设计、有限元设计、计算机辅助设计、虚拟设计、并行设计等都是常用的现代设计方法。现代设计方法强调运用计算机、工程设计与分析软件和现代设计理念的同时，其基本的设计内容是建立常规设计的基础上。在强调现代设计方法的时候，不可忽视常规设计方法的重要性。三、 机械创新设计机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术知识进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品（装置）的一种实践活动。它包含两个部分：从无到有和从有到新的设计。它特别强调人在设计过程中、特别是在总体方案结构设计过程中的主导性及创造性的作用。一般说来，创新设计很难找出固定的创新方法。创新成果是知识、智慧、勤奋和灵感的结合，现有的创新设计方法大都是根据对大量机械装置的组成、工作原理以及设计过程进行分析后，再进一步归纳整理，找出形成新设计方法，再用于指导新机械的设计中。四、 创新思维在现代设计、常规设计中的体现和应用在创新思维的指导下机械设计正逐步向自动化、智能化、最优化、集成化等方向快速发展。创新设计下的机械产品提高了该产品在同类产品中的竞争力，创造出较高的经济效益、社会及环境效益。创新思维在现代机械设计中的应用主要体现在以下几方面。1、 在机械产品运动方案设计过程中应用运动方案设计的好坏对产品的结构、工艺、成本、性能和使用维护等都有很大影响。它是确定机构产品质量、性能、经济、环境和社会效益的关键步骤，它是整个机械设计阶段以及后续的制造和使用阶段的基础。对于机械产品而言，实现同一功能的产品可以有多种不同的工作原理，每一功能又可有不同的机构来实现。因此，这一阶段设计是整个机械设计阶段的重中之重，要求设计人员尽可能在功能分析的基础上通过创新思维活动构架、搜寻、设计、优化等取得理想的产品运动方案。以前驱和后驱汽车为例，如图 1 所示。（图1a）大众的前轮驱动的迈腾轿车，（图 1b）为北汽的后轮驱动轿车。传统的后驱汽车具有成本高、后驱部件多、组装复杂、车内空间狭小、牵引力不足和动力损失较大等特点。随着现代人们提出的轻量化、空间宽阔及机动性强等要求，后驱车已不能适应人们的需求。生产商运用移植和逆反等创新思维理念，改进汽车的运动方案，直接将发动机前置，使发动机出轴直接驱动前轮轴作为驱动轴。这样虽然加大了前轮负载，加剧轮胎的磨损，但是带来的益处远远大于其负面影响。首先，其驱动机构大大简化，减少了零件的需求，造价明显降低。第二，减轻整车重量，使得加速更容易，刹车距离缩短，降低了油耗。第三，发动机的前置释放出了部分车内空间，提高了乘坐的舒适性。 图a 前驱汽车 图b 后去汽车图1 前、后驱动汽车方案比较2、在机械产品结构设计中应用机械产品结构设计包括产品的外形、各部分的配置及其总体结构设计。随着人们对产品功能要求的增加，对机械产品的结构设计提出了更高的要求，要求设计人员在有限的空间内将尽可能多的产品功能集成到一起，以便客户的安置和使用。传统条件下，办公室总是堆满了各式各样的打印机、复印机、扫描仪等产品，这些东西占用了办公室的大量空间，恶化了办公环境.公共用品生产厂家了解到了人们的这种需要，开始想办法改进办公机械的设计。以佳能公司产品为例，（图 2a）为单一打印机，(图 2b)为打、复印和扫描一体机。该公司设计人员采用离散及综合的创新思维方法，在尽量保证产品构形的前提下，将打印、复印和扫描等功能集于一体，形成了（图 2b）所示的多功能一体机，方便办公的同时大大改善了办公条件，提高了工作人员的工作效率。 图a 打印机图b 多功能一体机图2 打印机和多功能一体机3、在机械产品外观造型设计中应用创新思维在机械产品外观造型方面的应用，主要体现在对产品外形、色彩和面饰等的塑造方面。机械产品的造型设计除了满足功能要求之外，还要求在选材确定加工流程。同时，采用创新思维把美学基本观点融合在整个外观造型设计过程中，利用材料和工艺等条件充分体现出造型的形体美、线型美、色彩美、材质美，使之具有优美的形态给人以美的享受。以中韩数控机床为例，（图 3a）为国产的数控车床，（图 3b）为韩国的数控车床。可以明显看出，韩国的高性能卧室车床在产品颜色的选择、模块的布局、线型的组合以及整体的美感和操作便捷性方面都优于国产数控机床。图a 国产数控车床图b 韩国高性能卧式车床图3 中韩数控车床比较4、在机械产品动力能源设计中应用随着制造技术、材料加工技术和能源获取等技术的高速发展，机械产品设计师在产品动力系统的设计过程中有了更多的选择。设计过程中，设计人员充分发挥自己的创造性思维观念和方法等，改进甚至是重新设计产品的各个系统，以便将各种新的清洁能源作为机械产品的动力能源。再次以汽车为例，如图 4 所示（图 4a）为电动汽车,(图 4b)为传统的燃油汽车。电动汽车其动力能源是电能，较传统的燃油汽车而言,其本身不排放污染大气的有害气体，这样就大大降低了人口密集的城市的大气污染。此外，电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用大大提高其经济效益。图a 电动汽车图b 燃油汽车图4 不同动力能源汽车结束语：无论设计方法如何，常规设计仍然是最基本的设计方法，是机械设计课程的根本内容。有关常规设计的基本理论、基本方法与基本技能不应减少。在科技进步日新月异的今天必须大力加强对现代机械设计技术和方法的学习和研究，提高我国机械设计行业自主创新的能力，为机械设计业的长久稳定发展奠定坚实的基础，也为国家经济的发展注入强大的动力。