[精品]浅谈机械设计技术的发展现状与趋势

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1、浅谈机械设计技术的发展现状与趋势浅谈机械设计技术的发展现状与趋势［摘耍］机械设计具有较悠久的历史和完整的系统，是机械工程的一个关键组成部分。机械设计技术的发展和技术水平的不断提高使得过去传统的机械设计技术无法满足当前设计动态化和创新化得耍求。本文在综述了传统机械设计技术与现代机械设计技术的应用、内涵及它们之间内在联系的基础上，阐述了机械设计技术未来的发展趋势，同时指出开发、应用现代机械设计技术是当前机械工业的发展关键，而优化机械设计技术已势在必行。［关键词］机械设计;技术；发展现状；趋势屮图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1009-914X(20

2、14)36-0103-01机械设计是决定机械性能的最主要的因素，是机械工程的重耍组成部分，设计工作的质量可以直接关系到机械产品的质量性能、研究周期和技术经济效益等。主耍根据使用耍求对机械的结构、工作原理、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和润滑方法、形状尺寸等进行构思并进行分析和计算，将其转化为具体的描述以人为制造依据的工作过程。根据德国工程师协会文件VDI2225的调查分析，产品设计成本决定了产品制造成本的75%到80%左右，但是仅仅占了产品成本的5%到7%。1.常规设计技术及应用目前各大专院校所使用的《机械设计》及《机械原理》教材是学习、应用

3、、发展现代设计技术的基础，主耍讲述的是常规设计技术。1.1理论设计理论设计是指根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计。下而以简单受拉杆件的强度设计为例来讨论理论设计的概念。杆件必须的横截面积可以利用公式直接求解，也可以按其它方法先初步设计杆件的横截面尺之后再用强度计算公式去校核。由于实际情况复杂多变，必须根据实际需耍来选择合适的安全系数，才能保证安全性。1・2经验设计经验设计是指根据设计者个人的工作经验用类比的办法，或根据对某类零件已有的设计与使用实践而归纳出的经验关系式所进行的设计。经验设计常用于那些像机架、箱体、传动零件的各结构要素等结构形状

4、己典型化而使用要求不大变动的零件。随着设计产品的技术系统越来越复杂，产品更新发展速度加快，技术含量不断提高,经验类比的设计方法已不能满足市场需要。1.3模型实验设计模型实验设计适用于一些结构很复杂而尺寸乂巨大的重要零件，尤其是一些重型整体机械零件，可以有效提高设计质量。即把初步设计的零、部件或机器做成小模型或小尺寸样机，经过实验的手段对其各方面的特性进行检验，根据实验结果对设计进行逐步的修改直至达到完善。由于这个设计方法昂贵、费吋，因此一般用于特别重要的设计中。2.现代设计技术及应用2.1优化设计优化设计可以成功地解决解析法等其他方法难以解决的复杂问题，它

5、是建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上，通过计算机的数值计算出•切可能的方案，并在一切可能的方案中寻求最优方案，使期望的指标达到最优的设计方法。2.2有限元设计有限元分析技术是20世纪60年代发展起来的新的数值计算方法，是最重要的工程分析之一，随着计算机技术的发展，有限元设计在各个工程领域中不断得到深入的应用。有限元法的基本思想是将结构离散化并用有限个容易分析的单元来表示，通过有限个节点来连接各个单元，然后根据变形协调条件综合求解。由于节点的数目也是有限的，单元的数目是有限的，所以称为有限元法。这种方法只要改变单元的数目，灵活性很大，就可以使解的精确度

6、改变，得到与真实情况无限接近的解。2.3可靠性设计可靠性设计从20世纪60年代以來逐渐进入机械工程领域，是近儿十年发展起來的一门新兴学科。在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力称为零件的可靠性设计。将常规设计方法中所涉及的设计变量如材料强度、疲劳寿命、尺寸、应力等，看成服从某种分布的随机变量是可靠性设计的主要特征。然后根据产品的可靠性指标要求，用概率统计的方法得出零部件的主要结构参数和尺寸。3.现代设计技术与常规设计技术的关系3.1产晶结构分析的定量化常规设计技术只能对复杂结构的零部件或整机进行类比或定性的估算。现代设计技术引入了边界元及有限元方

7、法,可实现对任何产品结构的定量化分析。3.2产品工况分析的动态化常规设计技术对产品的工作状况仅限于动态的估算和静态的计算。而现代设计技术中的动态设计方法可以同吋利用实际工况相符的数学模型与理论和测试数据建造，在通过计算机进行分析计算的基础上预测出产品的动态性能和改进效果。3.3产晶质量分析的可靠性化常规设计技术中采用的安全系数法仅仅依靠经验，不能定量给出产品质量的可靠性预测。而现代设计技术中的可靠性设计法基于概率论建造模型并进行分析计算，把零部件或整机的各种具有离散性的性能参数均视为随机变量，从而定量的做出产品质量的可靠性预测。3.4产品设计结果的最优化常

8、规设计技术比较依赖设计者的经验和主观判断，主要通过近似系数、经验公