展望

机械设计

  

机械设计(machinedesign),根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。  

机械设计是机械工程的重要组成部分,是机械生产的第一步,是决定机械性能的最主要的因素。机械设计的努力目标是:在各种限定的条件(如材料、加工能力、理论知识和计算手段等)下设计出最好的机械,即做出优化设计。优化设计需要综合地考虑许多要求,一般有:最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少环境污染。这些要求常是互相矛盾的,而且它们之间的相对重要性因机械种类和用途的不同而异。设计者的任务是按具体情况权衡轻重,统筹兼顾,使设计的机械有最优的综合技术经济效果。过去,设计的优化主要依靠设计者的知识、经验和远见。随着机械工程基础理论和价值工程、系统分析等新学科的发展,制造和使用的技术经济数据资料的积累,以及计算机的推广应用,优化逐渐舍弃主观判断而依靠科学计算。  

各产业机械的设计,特别是整体和整系统的机械设计,须依附于各有关的产业技术而难于形成独立的学科。因此出现了农业机械设计、矿山机械设计、泵设计、压缩机设计、汽轮机设计、内燃机设计、机床设计等专业性的机械设计分支学科。


将来机械设计学必将渗透到半导体制造、生物工程、纳米技术和机器人等行业中去,在对社会发展做出贡献的同时,不断完善自己,使理论进一步创新。  

(1)进一步实现系统性。即从系统观点入手,把机械产品看作一个系统或整体,依赖计算机技术,实现人、机、环境和相互协调。具体来说,是把总系统分解为若干个子系统,采用各种现代设计理论和方法,追求系统优化为目标协调各子系统的设计和匹配。  

(2)深化智能化设计。随着科技的进步和发展,设计要越来越多地考虑智能的因素。大量设计内容都可通过建立模型,来描述机械产品的各种工况行为,对模型求解可预测产品的性能、设计的合理性和最优性。例如,各类车辆性能评价的智能决策系统,齿轮箱设计专家系统,故障诊断系统等已应用在新车的开发设计中。  

(3)更加注重绿色思想。绿色设计技术是对产品在其生命周期中,按符合环境保护、资源利用率最高、能源消耗最低的要求进行设计的技术。要求设计者从全周期考虑产品的环境属性和基本属性,在设计时始终立足于人的身心健康、环境保护等,同时要求所设计的产品具有可回收利用性,对环境的损害最小。


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