机械设计的发展论述范文

高速电子计算机的实用，使得机械设计的理论和方法取得了突破性的进展，具体表现在以下几个方面：(1)对有限元、差和边界元法进行了精确分析，可以准确计算复杂结构的强度、刚度、振动、传热等数值；(2)首次提出了最优化设计的要求和方法；(3)将可靠性设计和概率设计作为一个独立方面提出；(4)设计方法学作为一个独立学科提出；(5)机械零件的断裂力学开始作为研究重点。第四阶段，20世纪80年代以后，人们对生产数量的追求开始逐渐被对生产质量的追求所取代，机械设计技术人员更专注于设计低成本、高质量、能抢占市场先机的产品，更加注重机械产品的轻量化和自动化发展趋势。这一时期的机械产品日益复杂，其结构系统设计要求有良好地动、静特性。同时，这一时期人们对环境保护更为重视，坚决反对损害工人健康、污染环境的机械设计方案，这一切促使机械设计由静态解析转向动态解析，以方便设计出低振动、低噪音的产品，动态特性数学模型技术取得了重大进展。

第五阶段，进入21世纪，互联网技术的进步带来了机械设计的新的发展契机，计算机和互联网的结合，产生了大量极具实用价值的协同设计软件和绘图软件，极大的丰富了机械设计的技术手段，同时产生了全新的设计理念和设计范式。

传统机械设计的基本方法和局限性

传统机械设计基本上经过了一个由直觉设计到经验设计再到经验和理论结合设计的过程。这是一种基于不断地摸索和改进，充分利用经验总结，利用前人的研究成果和设计理论，形成相应的设计公式、图表、规范，利用近似技术和类比等方法并结合自己的思想所进行的设计，这种设计方法主要体现在细节的设计、优化分析和可靠性分析以及设计模型的制作等方面。传统机械设计思路的基本流程大概包括以下几个方面：首先确定方案，然后进行分析，最后选择可实际操作的技术将方案落实。

传统机械设计是一种经验的累积，同时又是现代设计理念产生的基石。从设计学的角度来看，传统机械设计是一种经验设计，这种设计思路着眼于产品的技术层面和物质属性，看重数据的计算和校核，可以利用比较直接的方式获得具有实际可操作性的效果。传统机械设计因其简便实用的特点大受欢迎，并成为了所有机械设计工作的基础。

传统机械设计具有比较成熟的理论依据和可参考的操作方法，而且目标明确、功能单一，易于取得成绩，而且一旦设计成功，非常适合机器大工业的生产流程，具有很高的可靠性。但同时，传统机械设计的缺陷也同样明显。首先是这种设计方法不够灵活，很难对瞬息万变的市场变化做出及时反映，在节约成本、提高效率、绿色环保的设计要求方面显得力不从心。

传统机械设计不能及时利用先进的设计手段，往往造成精度不高、效率低下的情况，跟不上社会发展的需要，也不能满足可持续发展的要求。传统机械设计的局限性主要表现在以下几个方面：(1)设计的规范性和结构设计的工艺性比较差；(2)设计周期比较长、成本比较高；(3)设计完成后，一些较小的调整有可能会带来整个设计较大的改动，造成整体设计的动态性较差。

现代机械设计发展趋势

现代机械设计注重高科技的技术手段和对传统机械设计方法的改良。现代机械设计根植于传统机械设计，但它更是一系列新的设计观念的产物，这些观念产生了很多的新的方法和技术，而这些方法和技术也在不断的发展变化和组合中。数字化技术创造了数字仿真和虚拟现实，这为机械产品设计开辟了全新的视野。虚拟现实技术来自于电子学和生物学的科研成果，它利用多媒体仿真技术形成一个具有一定目标性的特殊的三维环境，并且通过传感技术实现了人机对话和交流。在这种环境下，机械设计工作者可以得到更加真实的设计感受。利用数字化仿真技术，虚拟环境可以创造出足以取代物理模型的数字化设计模型，并且可以完成各种在物理真实环境下很难实现的试验和测试。

仿真实验技术有效地缩短了设计周期，减少了成本，极大地提高了设计的质量和效果。现代设计已经越来越像一个集团化的产品。随着设计内容的复杂性越来越高，不同领域、不同技术层面的专业人员相互之间的协同也变得越来越重要。人员协调和信息的实时交互已经成为机械设计中的重要课题。由此，协同设计理念应运而生。

协同设计是一个复杂的组合体，计算机技术、行为科学、认知科学、网络通讯、人工智能等领域都有涉及。协同设计有效地协调了设计工作者不同的专业特长和主观能动性，在较少的时间和空间内分析并组合了各种设计信息，从而实现了极高的设计效率。全生命周期设计是现代机械设计所提出的全新的设计理念，这一理念从根本上颠覆了传统设计的设计思路。全生命周期设计就是指机械设计要对产品的规划、制造、使用、报废、回收等各个历史阶段全面负责。现代机械设计工作人员不但要熟悉自己的技术领域，同时也要熟悉相关的其他方面的技术领域，要能清晰的了解全盘的设计意图。生命周期设计是一个平行的设计流程，所有设计人员都要考虑到机械产品使用周期的各个环节和所有因素，要以最优的方法解决产品的加工性、可靠性和维护性等方面的问题。与此同时，设计人员还要思考产品包装的美观性、装配的便利性和报废后的可回收性。

随着机械和电子技术的发展，以人工智能为基础的设计系统开始出现。这一系统具有自我学习能力，可以对已有的知识进行提炼和总结，然后形成新的产品设计概念。如何充分利用人工智能系统，设计出更为符合时代需要的机械产品，提高产品的竞争力，是对每一个现代机械设计工作者的新的挑战。

由于互联网和计算机技术的飞速发展，现代机械设计和传统机械设计相比已经产生了极大地变化，现代机械设计在传统机械设计的基础上逐步归纳演绎、综合发展，延伸了传统的设计活动，开创了全新的设计领域，极大地综合集成了现代科学技术，使得产品质量和综合性能得到了空前的提升。

作者：秦保杰单位：山东轻工业学院