机械产品方案设计精选(九篇)

第1篇：机械产品方案设计范文

    关键词：机械产品；方案设计方法； 发展 趋势

引　言

科学 技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。然而，产品的设计，尤其是机械产品方案的设计手段，则显得力不从心，跟不上 时代 发展的需要。目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的 研究 ，并初见成效，而产品开发初期方案的计算机辅助设计却远远不能满足设计的需要。为此，作者在阅读了大量 文献 的基础上，概括 总结 了国内外设计学者进行方案设计时采用的方法，并讨论了各种方法之间的有机联系和机械产品方案设计计算机实现的 发展趋势。

根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，可以将方案的 现代 设计方法概括为下述四大类型。

1、系统化设计方法

系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。

系统化设计思想于70年代由德国学者pahl和beitz教授提出，他们以系统 理论 为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准vdi2221“技术系统和产品的开发设计方法。

制定的机械产品方案设计进程模式，基本上沿用了德国标准vdi2221的设计方式。除此之外，我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想，其中具有代表性的是：

(1)将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。

(2)将产品看作有机体层次上的生命系统，并借助于生命系统理论，把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时采用了生命系统图符抽象地表达产品的功能要求，形成产品功能系统结构。

(3)将机械设计中系统科学的 应用 归纳为两个基本 问题 ：一是把要设计的产品作为一个系统处理，最佳地确定其组成部分(单元)及其相互关系；二是将产品设计过程看成一个系统，根据设计目标，正确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段 。

由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法。

    1.1　设计元素法

用五个设计元素(功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数)描述“产品解”，认为一个产品的五个设计元素值确定之后，产品的所有特征和特征值即已确定。我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。

    1.2　图形建模法

研制的“设计 分析 和引导系统”kaleit，用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构、功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接 。

将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面，利用nijssen信息分析方法可以采用图形符号、具有 内容 丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点，将设计方法解与信息技术进行集成，实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。

文献［11］将语义设计网作为设计工具，在其开发的活性语义设计网ask中，采用结点和线条组成的 网络 描述设计，结点表示元件化的单元(如设计任务、功能、构件或加工设备等)，线条用以调整和定义结点间不同的语义关系，由此为设计过程中的所有活动和结果预先建立模型，使早期设计要求的定义到每一个结构的具体描述均可由关系间的定义表达，实现了计算机辅助设计过程由抽象到具体的飞跃。

    1.3　“构思”—“设计”法

将产品的方案设计分成“构思”和“设计”两个阶段。“构思”阶段的任务是寻求、选择和组合满足设计任务要求的原理解。“设计”阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解。

将方案的“构思”具体描述为：根据合适的功能结构，寻求满足设计任务要求的原理解。即功能结构中的分功能由“结构元素”实现，并将“结构元素”间的物理联接定义为“功能载体”，“功能载体”和“结构元素”间的相互作用又形成了功能示意图(机械运动简图)。方案的“设计”是根据功能示意图，先定性地描述所有的“功能载体”和“结构元素”，再定量地描述所有“结构元素”和联接件(“功能载体”)的形状及位置，得到结构示意图。roper，h.利用图论理论，借助于由他定义的“总设计单元(ge)”、“结构元素(ke)”、“功能结构元素(fke)”、“联接结构元素(vke)”、“结构零件(kt)”、“结构元素零件(ket)”等概念，以及描述结构元素尺寸、位置和传动参数间相互关系的若干种简图，把设计专家凭直觉设计的方法做了形式化的描述，形成了有效地应用现有知识的方法，并将其应用于“构思”和“设计”阶段。

从设计方法学的观点出发，将明确了设计任务后的设计工作分为三步：1) 获取功能和功能结构(简称为“功能”)；2) 寻找效应(简称为“效应”)；3) 寻找结构(简称为“构形规则”)。并用下述四种策略描述机械产品构思阶段的工作流程：策略1：分别考虑“功能”、“效应”和“构形规则”。因此，可以在各个工作步骤中分别创建变型方案，由此产生广泛的原理解谱。策略2：“效应”与“构形规则”(包括设计者创建的规则)关联，单独考虑功能(通常与设计任务相关)。此时，辨别典型的构形规则及其所属效应需要有丰富的经验，产生的方案谱远远少于策略1的方案谱。策略3：“功能”、“效应”、“构形规则”三者密切相关。适用于功能、效应和构形规则间没有选择余地、具有特殊要求的领域，如超小型机械、特大型机械、价值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4：针对设计要求进行结构化求解。该策略从已有的零件出发，通过零件间不同的排序和连接，获得预期功能 。

    1.4　矩阵设计法

在方案设计过程中采用“要求—功能”逻辑树(“与或”树)描述要求、功能之间的相互关系，得到满足要求的功能设计解集，形成不同的设计方案。再根据“要求—功能”逻辑树建立“要求—功能”关联矩阵，以描述满足要求所需功能之间的复杂关系，表示出要求与功能间一一对应的关系。

kotaetal将矩阵作为机械系统方案设计的基础，把机械系统的设计空间分解为功能子空间，每个子空间只表示方案设计的一个模块，在抽象阶段的高层，每个设计模块用运动转换矩阵和一个可进行操作的约束矢量表示；在抽象阶段的低层，每个设计模块被表示为参数矩阵和一个运动方程。

    1.5　键合图法

将组成系统元件的功能分成产生能量、消耗能量、转变能量形式、传递能量等各种类型，并借用键合图表达元件的功能解，希望将基于功能的模型与键合图结合，实现功能结构的自动生成和功能结构与键合图之间的自动转换，寻求由键合图产生多个设计方案的方 法。

2、结构模块化设计方法

从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解(如通用零件部件等)描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解，这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。feldmann将描述设计任务的功能化产品结构分为四层，(1)产品(2)功能组成(3)主要功能组件(4)功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件strat。

认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数，因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、制造风 险十分有利。

提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口(联接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、 经济 化，具有互换性、相容性和相关性。我国结合软件构件技术和cad技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级，并利用专家知识和cad技术将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块，再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。

以设计为目录作为选择变异机械结构的工具，提出将设计的解元素进行完整的、结构化的编排，形成解集设计目录。并在解集设计目录中列出评论每一个解的附加信息，非常有利于设计工程师选择解元素。

根据机械零部件的联接特征，将其归纳成四种类型：1)元件间直接定位，并具 有自调整性的部件；2) 结构上具有共性的组合件；3)具有嵌套式结构及嵌套式元件的联接 ；4)具有模块化结构和模块化元件的联接。并采用准符号表示典型元件和元件间的连接规则，由此实现元件间联接的算法化和概念的可视化。

在进行机械系统的方案设计中，用“功能建立”模块对功能进行分解，并规定功能分解的最佳“粒化”程度是功能与机构型式的一一对应。“结构建立”模块则作为功能解的选择对象以便于实现映射算法。

3、基于产品特征知识的设计方法

基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。

机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。为此，国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化处理做了大量的研究工作，采用的方法可归纳为下述几种。

   3.1　编码法

根据“运动转换”功能(简称功能元)将机构进行分类，并利用代码描述功能元和机构类别，由此建立起“机构系统方案设计专家系统”知识库。在此基础上，将二元逻辑推理与模糊综合评判原理相结合，建立了该“专家系统”的推理机制，并用于四工位专用机床的方案设计中。

利用生物进化理论，通过 自然 选择和有性繁殖使生物体得以演化的原理，在机构方案设计中，运用网络图论方法将机构的结构表达为拓扑图，再通过编码技术，把机构的结构和性能转化为个体染色体的二进制数串，并根据设计要求编制适应值，运用生物进化理论控制繁殖机制，通过选择、交叉、突然变异等手段，淘汰适应值低的不适应个体，以极快的进化过程得到适应性最优的个体，即最符合设计要求的机构方案。

    3.2　知识的混合型表达法

针对复杂机械系统的方案设计，采用混合型的知识表达方式描述设计中的各类知识尤为适合，这一点已得到我国许多设计学者的共识。

在研制复杂产品方案设计智能决策支持系统dmdss中，将规则、框架、过程和神经 网络 等知识表示 方法 有机地结合在一起，以适应设计中不同类型知识的描述。将多种单一的知识表达方法(规则、框架和过程)，按面向对象的编程原则，用框架的槽表示对象的属性，用规则表示对象的动态特征，用过程表示知识的处理，组成一种混合型的知识表达型式，并成功地研制出“面向对象的数控龙门铣床变速箱方案设计智能系统gbcdis”和“变速箱结构设计专家系统gbsdes”。

    3.3　利用基于知识的开发工具

在联轴器的cad系统中，利用基于知识的开发工具nexpert-object，借助于面向对象的方法，创建了面向对象的设计方法数据库，为设计者进行联轴器的方案设计和结构设计提供了广泛且可靠的设计方法谱。则利用nexpert描述直线导轨设计中需要基于知识进行设计的 内容 ，由此寻求出基于知识的解，并开发出直线导轨设计专家系统。

    3.4　设计目录法

构造了“功能模块”、“功能元解”和“机构组”三级递进式设计目录，并将这三级递进式设计目录作为机械传动原理方案智能设计系统的知识库和开发设计的辅助工具。

    3.5　基于实例的方法

在研制设计型专家系统的知识库中，采用基本谓词描述设计要求、设计条件和选取的方案，用框架结构描述“工程实例”和各种“概念实体”，通过基于实例的推理技术产生候选解来配匹产品的设计要求。

4、智能化设计方法

智能化设计方法的主要特点是：根据设计方法学 理论 ，借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述 产品的结构。

在利用数学系统理论的同时，考虑了系统工程理论、产品设计技术和系统开发方法学vdi2221，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件muse。

在进行自动取款机设计时，把产品的整个开发过程概括为“产品规划”、“开发”和“生产规划”三个阶段，并且充分利用了现有的cad尖端技术——虚拟现实技术。1) 产品规划—构思产品。其任务是确定产品的外部特性，如色彩、形状、表面质量、人机工程等等，并将最初的设想用cad立体模型表示出，建立能够体现整个产品外形的简单模型，该模型可以在虚拟环境中建立，借助于数据帽和三维鼠标，用户还可在一定程度上参与到这一环境中，并且能够迅速地生成不同的造型和色彩。立体模型是检测外部形状效果的依据，也是几何图形显示设计变量的依据，同时还是开发过程中各类 分析 的基础。 2) 开发—设计产品。该阶段主要根据“系统合成”原理，在立体模型上配置和集成解元素，解元素根据设计目标的不同有不同的含义：可以是基本元素，如螺栓、轴或轮毂联接等；也可以是复合元素，如机、电、 电子 部件、控制技术或软件组成的传动系统；还可以是要求、特性、形状等等。将实现功能的关键性解元素配置到立体模型上之后，即可对产品的配置(设计模型中解元素间的关系)进行分析，产品配置分析是综合“产品规划”和“开发”结果的重要手段。3) 生产规划—加工和装配产品。在这一阶段中，主要论述了装配过程中cad技术的 应用 ，提出用 计算 机图像显示解元素在相应位置的装配过程，即通过虚拟装配模型揭示造形和装配间的关系，由此发现难点和 问题 ，并找出解决问题的方法，并认为将cad技术综合应用于产品开发的三个阶段，可以使设计过程的综合与分析在“产品规划”、“开发”和“生产规划”中连续地交替进行。因此，可以较早地发现各个阶段中存在的问题，使产品在开发进程中不断地细化和完善。

我国利用虚拟现实技术进行设计还处于刚刚起步阶段。利用面向对象的技术，重点 研究 了按时序合成的机构组合方案设计专家系统，并借助于具有高性能图形和交换处理能力的opengl技术，在三维环境中从各个角度对专家系统设计出的方案进行观察，如运动中机构间的衔接状况是否产生冲突等等。

将构造标准模块、产品整体构造及其制造工艺和使用说明的拟订(见图1)称之为快速成型技术。建议在产品开发过程中将快速成型技术、多媒体技术以及虚拟表达与神经网络(应用于各个阶段求解过程需要的场合)结合应用。指出随着计算机软、硬件的不断完善，应尽可能地将多媒体图形处理技术应用于产品开发中，例如三维图形(立体模型)代替装配、拆卸和设计联接件时所需的立体结构想象力等等。

利用智能型cad系统sigraph-design作为开发平台，将产品的开发过程分为概念设计、装配设计和零件设计，并以变量设计技术为基础，建立了胶印机凸轮连杆机构的概念模型。从 文献 介绍的研究工作看，其概念模型是在确定了机构型、数综合的基础上，借助于软件sigraph-design提供的变量设计功能，使原理图随着机构的结构参数变化而变化，并将概念模型的参数传递给下一级的装配模型、零件设计。

5、各类设计方法评述及 发展 趋势

综上所述，系统化设计方法将设计任务由抽象到具体(由设计的任务要求到实现该任务的方案或结构)进行层次划分，拟定出每一层欲实现的目标和方法，由浅入深、由抽象至具体地将各层有机地联系在一起，使整个设计过程系统化，使设计有 规律 可循，有方法可依，易于设计过程的计算机辅助实现。

结构模块化设计方法视具有某种功能的实现为一个结构模块，通过结构模块的组合，实现产品的方案设计。对于特定种类的机械产品，由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易，因此，采用结构模块化方法进行方案设计较为合适。由于实体与功能之间并非是一一对应的关系，一个实体通常可以实现若干种功能，一个功能往往又可通过若干种实体予以实现。因此，若将结构模块化设计方法用于一般意义的产品方案设计，结构模块的划分和选用都比较困难，而且要求设计人员具有相当丰富的设计经验和广博的多学科 领域知识。

机械产品的方案设计通常无法采用纯数学演算的方法进行，也难以用数学模型进行完整的描述，而需根据产品特征进行形式化的描述，借助于设计专家的知识和经验进行推理和决策。因此，欲实现计算机辅助产品的方案设计，必须解决计算机存储和运用产品设计知识和专家设计决策等有关方面的问题，由此形成基于产品特征知识的设计方法。

目前 ，智能化设计方法主要是利用三维图形软件和虚拟现实技术进行设计，直观性较好，开发初期用户可以在一定程度上直接参与到设计中，但系统性较差，且零部件的结构、形状、尺寸、位置的合理确定，要求软件具有较高的智能化程度，或者有丰富经验的设计者参与。

值得一提的是：上述各种方法并不是完全孤立的，各类方法之间都存在一定程度上的联系，如结构模块化设计方法中，划分结构模块时就蕴含有系统化思想，建立产品特征及设计方法知识库和推理机时，通常也需运用系统化和结构模块化方法，此外，基于产品特征知识的设计同时又是方案智能化设计的基础之一。在机械产品方案设计中，视能够实现特定功能的通用零件、部件或常用机构为结构模块，并将其应用到系统化设计有关层次的具体设计中，即将结构模块化方法融于系统化设计方法中，不仅可以保证设计的规范化，而且可以简化设计过程，提高设计效率和质量，降低设计成本。

第2篇：机械产品方案设计范文

随着科学技术的迅速发展，现代机械工程得到了很大的发展，现代机械设计技术作为机械工程的重要组成部分之一，也获得了很大的提高和进步。我国的现代机械设计技术和理念是建立在以往的机械设计技术基础上的，但现代的机械设计技术也是新技术与新理论结合的产物。这样的观念使很多创新思路和理念在现代机械设计技术中得到了应用和发展。因此，创新现代机械设计技术具有战略意义，我们应使现代机械设计技术向着智能化、绿色化、系统和定量化等方向发展。

2现代机械设计技术

现代机械设计技术综合运用了很多领域的理论基础，比如现代力学和应用数学等重要的基础理论。此外，现代机械设计技术还运用了机械电子学、自动化等领域的很多研究理论和成果，特别是在现代计算机技术迅猛发展的状态下，计算机技术为现代机械设计技术提供了重要的技术支持。

2.1CAD技术的应用

随着计算机技术的迅猛发展，尤其是计算机仿真技术的不断提高，利用计算机CAD软件可进行三维建模仿真演示机械设计产品，可实体演示某一个机械的零部件，并进行产品性能分析，还可以模拟组装机械系统的各个部件、查阅机械运动分析系统的资料、运动过程中试验装配某部件所在的位置。同时，还可以生成部件装配图，利用虚拟装配分析各个现代机械产品在机械系统中的性能参数。机械CAE系统主要分析工程数值、优化设计机械结构、评价机械强度设计、预估机械寿命和动力学仿真等。运用CAD技术解决了现代机械产品的造型问题后，由CAE系统解决现代机械设计的合理性、强度、寿命和动态特性等问题。CAD技术彻底更新了机械设计的设计手段和方法，摆脱了传统机械设计模式的束缚，引进了现代机械设计的观念。利用CAD技术可以使现代机械产品的设计过程得到改善，也可以使现代机械产品拥有三维造型功能；可实现现代机械系统产品的敏捷适用化；可动态化控制设计现代机械系统产品的过程；可实现现代机械产品数字化，将现代机械产品转化为数据，并应用数学知识集成化管理数据。随着机械制造业的不断发展，机械制造生产的设备已从普通的机械机床发展到了数控机床和数控加工中心，机械设计也从传统的机械设计发展成为了现代机械设计，且在现代机械设计中大量使用了CAD技术。将来实现现代机械设计无图样生产的关键技术之一是三维CAD技术。随着现代机械设计领域CAD技术和其他新技术越来越普及，现代机械工业的发展处于前所未有的繁荣阶段。

2.2自动化技术

自动化技术是一门较为复杂的综合性技术，它与控制论、自动控制等领域都有着非常密切的关系，特别是控制理论和计算机技术影响着自动化技术。为了加快生产机械产品的速度，要使用面向对象的自动化技术。合理地利用网络技术可异地协同设计现代机械，同时，自动化装配演示机械设计产品。可通过分析运动进行基本的机构识别，展示机械内部各个构件运动时产生的数据。在现代机械设计中应用自动化技术后，可通过自动化系统为现代机械设计提供创新方案，可在现代机械设计的初期阶段运用自动化技术提供2种创新方案：在现代机械设计的基本准则下，采取创新机械设计方案；利用自动化技术将现代机械设计创新方案的功能进行改良、分解和重组。在方案的产生原理上都采用符号形式列出这2种创新的系统设计方案，而对于现代机械概念设计初期阶段使用符号的方案，机械设计自动化则会将方案进一步分解成为机构的基本形式和相互连接这2个方面。

2.3计算机辅助设计技术

随着计算机辅助设计软件的不断更新，计算机辅助软件的可视化界面不断提高，使得计算机的虚拟模拟环境更加切合现实，越来越接近机械实际运行环境的各项指标参数，利用计算机辅助设计技术既可以大大减少机械设计成本，也可以提高机械设计效率和机械产品的功能；进行三维建模的再次开发，在采取的措施当中选择具有特征性的控制参数、驱动数据库等，设计整体的基本机械机构的三维造型，使用少量的特征控制参数驱动机械机构，并利用计算机辅助设计技术解决基本机械机构虚拟建模的问题。

3结束语

第3篇：机械产品方案设计范文

相比美日等发达国家来说，我国机械工程设计还停留在常规设计的层面，仍未完全摆脱原有的理论和技术体系，机械工程设计的创新思维方法还处在研究之中，需要不但探索。机械创造思维有自身特征，主要来说，有以下几点：第一，开放性，传统的思维方式是相对封闭的，它只局限于自己的狭小范围；而创新思维方式要求将认识对象作为开放对象来考究，多角度认识对象，畅通信息，焕发思维优势。第二，独创性，这指的是创新思维方法要突破常规思维惯例，以新模式新方法去思考对象，敢于向陈规陋习挑战，从新角度思考机械设计。第三，多向性，这指的是机械工程设计要善于从多角度思考问题，对同一问题尽可能探寻多种解决方法。第四，自由性，这指的是现代机械以现代智能为依托，人工智能部分替代人类机械劳动，给思维解放和独立创造了前提，科学思维在遵循真理发展的基础上可以自由思考和自由探索，调动人类的主观能动性，获得机械工程设计创新成果。

2创新思维在机械工程设计中的运用

2.1在机械产品运动方案设计中的运用

机械产品运动方案设计是机械工程设计的重要内容，创新思维在产品运动方案设计中运用指的是设计人员对客户提出的产品各方面需求而提出的初步构思，这是要解决机械工程可能出现的问题和明确机械工程的工作原理。无论是机械产品的原动机、传动结构还是机械的整个系统运转方法，必须满足用户的产品功能性需求。运动方案是否符合客户需求与产品的结构、工艺、成本、性能和使用维护等多方面存在直接关系，这也是影响机械产品质量和性能的关键环节。机械产品运动方案在机械工程设计中处于基础阶段，对于同一功能产品可以采用不同的工作原理和机构来完成。该阶段是机械工程设计的重中之重，设计人员必须充分运用创新思维不断构架和搜寻设计运动方案，首先产品的最优性能。

2.2在机械产品结构设计中应用

机械产品结构设计也是机械工程设计的重要内容，其包括产品的外形、各部分的配置及其总体结构。客户对机械产品的功能需求不同决定了产品结构设计的差异。机械产品结构设计的基本要求是保证产品结构形态多样化，运用创造性思维进行产品结构设计，能够更好地满足人们对产品功能要求的增加趋势。这样的现实需求要求设计人员在机械产品有限的空间内尽可能将产品功能集中于更少的产品。传统办公场所中打印机、复印机、扫描仪功能都是单一的，大量占用了办公室空间，这使得以佳能公司为代表的企业运用创新思维尽可能将打印、复印和扫描功能集于一体，这其中该公司设计部门采用了“离散及综合”创新思维方法，改善了办公条件，提高人们的工作效率。

2.3在机械产品外观造型设计中应用

机械产品外观造型设计中的创新思维主要体现在产品外形、色彩、面饰等外观方面，一般运用现代美学基本原理来构造机械产品的美感和适用性。机械产品外观造型设计采用创新思维将美学观点融入进去，利用现代材料和工艺充分体现产品的线条美、色彩美和造型完美，给人身心以美的享受。

2.4在机械产品动力能源设计中应用

随着机械工程设计的材料加工技术和能源获取技术不断被发现，机械工程设计人员在产品动力系统设计上的选择也不断增加，设计人员可以充分发挥自己的创造性思维、观念和方法，将各种新的洁能源作为机械产品的动力能源运用到机械产品设计中。现代的电动汽车与传统的燃油汽车相比，其本身就不会排放出污染大气的有害气体，同时也减少了硫和其他微粒污染物，降低对环境的污染。电动汽车可以在用电低峰期充电，提高电能的利用率和经济效益。

3结语

第4篇：机械产品方案设计范文

1我国机械设计技术

1.1机械设计初期计划设计

机械设计的初期计划设计分析在某种程度上与计算机软件设计分析有相似之处，机械设计进行前，设计人员要整理和搜集机械的有关资料，充分了解需要设计的机械性能和功能，依据相关资料和数据对机械设计进行初期计划设计。

1.2机械设计的设计方案

机械设计的关键是设计方案，其直接的影响机械设计的质量和水平。在机械设计的设计方案阶段，很多问题需要及时、有效地处理。通常应着重处理理论和实践间的矛盾问题。机械设计的设计方案不仅需要符合机器本身的性能和功能需求，还需要考虑测试人员自身的因素，这包括测试人员对于机器开发、创新等方面的认识是否充分。设计方案的设计步骤主要有以下几点：机械运动方式、结构特点、工作原理、零件选择的正确性等。

1.3机械设计的主要技术设计

机械设计的主要技术设计时，对于主要技术方面的要求较高。对于机械设计的主要技术设计阶段，首先需要核对设计图纸的信息，认真的进行图纸数据的计算、分析总图与部分图，并对数据进行整理。其次要对机械设计的技术设计部分进行仔细审核，确保不出现问题，如出现问题，则需要对各个环节进行重新检查。

1.4机械设计的技术发展方向

现代机械产品对于性能和功能的要求越来越高，这给机械制造业中的机械设计提出更高的要求，当前，机械设计在科学技术的发展中起到了越来越重要的地位，设计质量也不断提高。目前智能化已经成为现代机械产品所必须要具备的。机械产品的智能化需要使用高水平的设计软件对产品进行模拟与设计，增强机械产品的结构和功能性，提高设计水平。另外，机械产品未来还需要具备系统化。现代的机械产品设计需要将产品的各个部分进行系统的有机结合，使其功能发挥到最优的状态。现在机械产品的设计在未来还应更加模块化。模块化的优势是能够快速的将机械性能与功能进行结合，大幅度提升产品的优势，满足机械产品的设计方案需求。现代机械设计的未来发展方向：

1.4.1性能更优的现代机械产品。机械制造业需要设计出性能更好的产品，这需要机械产品的设计人员对产品的性能和质量设计更加严谨。想要让机械产品的性能更加优越需要通过技术设计、防腐设计、控制设计等技术来共同实现。

1.4.2适应市场的现代机械产品的设计技术。在当前的竞争激烈的市场中，想要在市场中占据一席之地，需要机械产品的设计人员开发出新的技术，改变原有机械产品的使用功能，提高机械产品的质量。在进行设计时需要加大技术创新，降低成本和提高智能化水平。只有不断进行技术创新，才能维持市场的竞争力。1.4.3现代机械产品注重节能环保的设计。当前，节能环保已经成为企业发展的目标，环保保护的意识越来越高，成为当今社会发展中重要的组成部分。因此，机械设计人员在进行设计时需要将节能环保和绿色的理念融入到机械产品的设计中去。

2我国机械制造技术

2.1我国先进机械制造技术的特点

目前我国的科学技术不断发展，机械制造技术在机械制造中起到了决定的作用，应用于各行各业，技术与设备的更新需要在原有技术的基础上，应用先进的技术进行改进和创新，满足市场越来越高的要求。另外，先进的机械制造技术对于机械产品的性能和功能提升上有较大的影响。目前我国在工业生产中应用先进的技术，已取得较大的进步，极大的提高了生产效率，对机械制造的技术进行不断的创新，开拓了市场。最后，先进的机械制造技术还具有系统性技术综合的特点，对于机械制造的范围进行扩展，优化产品及后续生产加工的工序。

2.2我国机械制造技术的发展方向

我国的机械制造技术未来的发展方向有以下三点：

2.2.1机械制造的管理。我国机械制造技术发展的未来方向是严格规范计算机管理制度，所以计算机管理的加强，能有促进我国机械制造业的和机械制造技术的发展。

2.2.2机械制造的设计。现在的机械产品设计注重智能化设计，例如应用各种软件及模拟技术对机械产品进行设计，有效的提高了产品的性能和结构。2.2.3机械制造的工艺分析。我国机械制造技术和机械制造工艺向高精密加工和精细加工方向发展。

结束语

第5篇：机械产品方案设计范文

关键词：机械设计制作；工艺方法；研究

1机械设计制作及自动化简介

通过对想要得到的机械产品设计出相应的图纸，根据设计图纸进行产品的加工生产，最终完成机械制品的制造。当前的机械设计已经逐渐摆脱了传统设计师通过手绘的方式完成设计图纸，再根据图纸上的要求完成产品的生产的这一制作流程，现代的机械设计随着计算机性能的提升和网络技术的出现，使用人工智能系统在计算机中先设计出模型，使生产者对于制造的产品有一个直观全面的认识，以到达将设计师的设计意图传递给生产者，使机械设计的效率和质量不断提升。

2现代机械设计制造的特点分析

机械设计不是一门单独存在的学科，是一门综合类的学科，他的发展建立在诸如物理学、化学、高等数学、应用数学、和人工智能学的发展，以及机械学、电学、电气自动化等多个领域的共同进步，最终形成现代机械制造技术，这一技术与传统机械设计相比有着以下不同：（1）传统的机械设计制造中设计人员的个人倾向和感觉都会直观的体现在图纸中，对于设计人员的设计经验和设计技艺有着更高的要求，但是在现代的机械设计中随着计算机技术的引用，有了更多的设计方案和思路以供选择，因此现代的机械设计更加注重设计理念和设计方法。（2）传统机械设计制作注重将机械自身的性能得到充分的发挥，对于机械与外部环境之间的沟通配合不够重视，现代的机械设计制造则将各类因素对于机械的影响都考虑在内，就是将人和外界环境的各类要求在设计理念中表现出来，从人的外在感官和使用便捷性等因素和机械使用循环过程中的各个环节都考虑在内，将机械的设计、生产、使用、维护、修理到最后的报废回收等各环节对于外界环境的影响都考虑进去，从而实现机械使用生产和外界环境之间得到平衡。（3）传统的机械设计制造中力学受到了格外的重视，从设计到生产将力学的运用贯彻始终，但是在现代的机械设计中力学的作用得到了更大的发挥，使设计的思路、理念、手段多种多样。（4）传统的机械设计制造工作流程繁琐，大量重复工作使工作效率很难得到提升。传统的机械设计是将整个方案拆分成不同的环节，只有上一环节的方案通过了修改才能开始下一环节的方案设计，这样的设计方式需要进行多次的修改，而根据环节进行方案设计使方案缺乏整体性，很难选出最佳方案。现代的机械设计中由于计算机技术的使用，设计人员通过在计算机中对设计模型的各项参数进行修改调试，就能够设计出最佳方案，大大提高了工作效率。

3机械设计制造方法

现代的机械设计制造的发展方向就是智能化、系统化、模块化。通过先进的设计理念使设计出的产品更加科学先进。

3.1智能化的方法

通过计算机技术的应用，使用设计软件实现机械设计加工的自动化应用，通过在计算机软件设计出产品模型设计图，在确保机械生产加工需要的同时提高设计水平和设计效率，是当前机械设计制造行业的重要需求，也是未来这一行业的未来发展方向。根据设计方法学提供的理论指导，将设计软件和制图软件结合，使设计师在设计产品时使产品结构更加科学完善，产品的设计思路更加开阔，最终设计出科学合理的产品设计图，达到使用计算机技术的目的。设计师高超的设计技术和计算机智能辅助相结合，使产品的质量和功能达到客户的要求。

3.2系统化的方法

机械设计是由不同的各个部分组成的一个整体，具有系统性，各部分之间相互影响相互联系但是又具有一定的独立性，将各个部分有机的组合起来就形成了一个完善、系统的设计图。例如一台大型设备的设计，每个部分都具有不同的功能，将其组合起来形成一整的设备。每一个系统的组成部分分别进行设计，设计完成后将其进行组合。对于机械设计制造从宏观角度看，将用户的需求进行拆解，根据目标的重要程度和产品的设计原则将设计工程进行划分，根据从底层向高层设计的原则完成设计，并对其进行组合归纳，要注重产品的系统性，在设计时要注重各部分之间的联系将其看成一个统一的系统。根据设计要求完成各阶段的设计目标，再将各个设计好的部分进行组合，最终完成产品的设计，使加工制造出的产品满足客户的需求。

3.3模块化的方法

在机械设计时将产品的每一个组成部分看成一个独立的模块，通过多个底层模块之间相互组合形成更高一层的模块，在设计时将模块化的设计理念贯彻落实下去，使相同性质的模块能够相互替换，这类列模块化的设计是当前机械加工制造行业的发展需求。以产品的结构为设计基础，使产品的设计生产达到模块化。在设计时将产品的各个部分进行分解，形成具有不同功能的各种模块，将不同功能的模块分别设计和制造，完成后将其进行组合形成完整的整体，满足产品的质量和功能要求。通过CAD软件的使用，将产品设计图立体化，便于进行设计加工，与传统的机械设计方法相比，新的设计技术全面清晰，使产品的质量得到保障。

3.4以产品特征为目标的设计

产品设计方案最终形成是建立在产品特征的基础上，使用计算机程序，将产品的特征和各项功能进行详细地描绘，最终完成产品的设计制造方案，上述的设计制造的工艺，就是以产品特征为前提，进行产品的设计加工，能够有效地提高加工制造工作的效率，通过立体图技术的使用，对设计出的产品各项参数有一个直观的感受，有利于产品的加工制造工序，将设计师的设计理念和设计思路在加工制造中贯彻下去，使设计图和成品的各方面相一致。以产品特征为设计基础能够突出产品的特征，再加上计算机软件的辅助作用，使产品的质量和功能达到设计目标。

4机械设计制造的发展方向

随着科技进步计算机技术和网络技术有了长足的进步，网络技术与机械设计之间的结合，使用信息传输技术各项资源完成了共享、将完成好的机械设计图通过信息传输技术传输给客户，满足客户的要求，马上即可投入加工制造。人工智能技术在机械设计行业的使用，大大增强了设计师的工作效率。实现了机械设计制造的自动化。各类相关计算机软件的使用，确保了产品的设计质量，使机械设计的各项标准不断提升，满足了当前机械加工制造企业的需求。微机械设计自动化技术更是大大提高了设计加工的精度，各类小型电子元件的设计加工，都离不开这项技术的应用，体现了先进的机械设计制造技术的优势。随着设计精度、设计质量要求的不断提升，对于机械设计制造及自动化技术提出了更高的要求。

5结束语

综上所述，机械设计的智能化、系统化、模块化技术既是当前现代机械加工制造行业的迫切需求，也是未来机械加工制造行业的发展趋势。

作者:唐福通 单位:中国水利水电第十三工程局有限公司

参考文献:

[1]梁宏飞.基于机械制造工艺探讨合理化的机械设计[J].华东科技：学术版，2016.

[2]柏长友.基于机械制造工艺的合理化机械设计[J].中国机械，2016.

[3]秦海亮.机械设计中的加工工艺研究与探讨[J].工业设计，2016.

第6篇：机械产品方案设计范文

【关键词】机械设计；虚拟样机技术；有效应用

随着科技的不断进步，虚拟样机技术已然成为一种机械设计中必要的技术，不仅是计算机技术在机械工程领域的成功应用，更是一种全新的机械产品设计理念。虚拟样机技术是一种在建造物理样机前，设计师先通过利用计算机技术建立机械系统的数字化模型，简化复杂机械系统设计，能够有效缩短产品开发周期，降低研发成本，提高产品设计质量等方面有重要突破。一方面，它可以通过对虚拟样机的测试，从产品多种设计方案中评估出最优方案，并不断改进设计方案，直到获得最优的整机性能。另一方面，运用虚拟样机技术可以实现产品的并行设计，即可以快速地建立包括控制系统、液压系统、气动系统在内的多体动力学虚拟样机，并在产品设计初期发现问题、解决问题。通过仿真分析，用图形的方式显示出该系统在实践过程中所具有的各种特性和缺陷，修改设计并得到最优设计方案的技术。这不仅降低了研发成本，而且也无需浪费大量的人力、物力来生产出具有缺陷的样机，有效的促进了产品设计的设计效率和设计质量。

1.虚拟样机技术简介

1.1虚拟样机技术概述

随着科学技术的发展，试验手段的加强，以及新兴学科和技术的不断涌现，乃至学科之间的交叉与综合，使得原有的生产方法适应不了当今瞬息万变的时展大潮。机械设计是机械产品研发过程中的一个重要组成部分，是机械生产的第一步，同时还是决定机械性能的最主要因素。与传统的开发物理样机的设计方法相比，利用虚拟样机技术开发虚拟产品具有很大的优越性。虚拟样机在对产品进行创新设计、测试和评估等方面可以代替物理样机，由此，不仅可以缩短开发周期，改进产品设计质量，还能节约研发成本。机械工程中的虚拟样机技术又可以称为机械系统动态。

仿真技术，是国际上20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程（CAE）技术。机械工程师在计算机上设计样机模型，并对模型进行各种动态性能分析，用数字化形式代替传统的实物样机试验，然后改进样机性能欠缺的地方，优化设计方案，进而生产出最优的机械产品。

1.2虚拟样机技术的优越性

本质上，虚拟样机技术是一种模拟仿真技术，涉及到多体系统运动学、动力学建模理论及其技术实现等方面，是在先进的建模技术、信息管理技术、多领域仿真技术、交互式用户界面介绍和虚拟现实技术的基础上的综合应用技术。虚拟样机其实就是实际产品在计算机上显现出的模型，又称为数字化样机。虚拟样机的智能性是实现人机交互的一种机械设计技术，是计算机辅助工程师进行设计，而不是完全由计算机程式化的进行产品设计分析。虚拟样机并不会因其虚拟性而在功能方面与物力样机存在差距，而是在一定程度上拥有与物力样机相似的功能，其检测的真实度具有可信性。利用相关分析软件，结合机械设计等方面知识，可通过分析产品虚拟模型，预测产品性能，包括运动学特性、动力学特性、强度分析、疲劳寿命等，为优化产品提供依据。

2.虚拟样机技术相关软件

2.1 Pro/Engineer（Pro/E）

三维建模工具的出现和应用改变了传统的设计方法和过程。相比二维绘图软件，三维建模工具所独具的优点使得其正越来越多地得到应用。就目前市场上存在的三维建模软件来说，Pro/E软件，尤其是第三代产品Pro/E wildfire版本，其所具有的强大的参数化特征造型功能（现代CAD技术的一个主要发展方向）而受到企业界的一致认同。通过Pro/E 设计出来的与物理样机完全相同的虚拟样机，其零部件之间的装配和嵌合一目了然，而且通过它的运动仿真分析功能可以把设计错误消灭在设计的初始阶段，还可以简化复杂的设计工作，把设计人员从繁琐的工作中解放出来，使设计人员把精力放在机械产品的结构优化和创新上。

2.2 ADAMS

虚拟样机技术的典型应用软件是ADAMS软件。ADAMS是美国Mechanical Dynamics Inc公司开发的虚拟样机分析软件，使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。另外，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。

3.机械设计过程中虚拟样机的应用

设计初期直接在计算机环境中创建虚拟样机，并进行各项仿真实验和分析，如此不仅可以使机械的结构和功能得到模拟，还能检测出机械产品的缺陷，使缺陷在最初的设计阶段就能及时发现并加以改进，实现设计与完善同步进行。虚拟样机技术的兴起，不仅使复杂的机械设计工序简单化，也为机械设计提供了全新的设计理念。本文将以机械中的减速器为例阐述虚拟样机给机械设计带来的巨大作用。减速器主要涉及到ADAMS和Pro/Engineer两种软件。设计者可以使用虚拟样机技术，通过三维建模、动力学仿真分析和优化设计等三个过程，研究零部件参数对减速器性能的影响并对测试结果进行分析，依照分析结果优化设计，实现最优设计。在建模过程中，设计者首先应用Pro/E软件建立减速器的带有质量、转动惯量等物理特征的各个部件，并装配好零部件。减速器Pro/E模型建立以后，利用IGES接口输到入实体模型ADAMS软件中，添加相应的约束与驱动后，设置仿真平台相应的输入输出参数，即可进行减速器动力学性能参数的分析与求解。在仿真的基础上就可以得到相关的数据，分析后进一步对所设计的机构进行结构参数优化，进而得到更为完善的减速器。由以上分析可以看出，ADAMS和Pro/Engineer软件可以图形的方式在计算机上显示出减速器，很方便的帮助设计者评估出产品设计方案的优劣，并能把虚拟样机中存在的缺陷及时发现并优化。有了这些参数，我们就可以快速、准确为完成物理样机设计奠定基础。

第7篇：机械产品方案设计范文

前言：机械设计作为一个复杂的过程，评价其好坏当然不能只从某一个或者某几个侧面来说。但是，机械设计的最终成果就是产品，产品直接面对终端消费者，所以说机械设计水平高低的最为直接的体现就在于产品。机械设计的创新方法也是为提高该过程的水平而服务，因此，可以从产品质量的角度出发来进行机械设计创新方法的研究。结合近年经验来看，主要是变元法的变型运用、新型材料的合理运用和三维CAD等技术的革新。

1.基于产品全方位优化的机械创新设计

1.1 基于产品稳定性的机械设计创新

产品的稳定性对于产品而言可谓是评价其性能好坏的关键之所在，如果一台机器频繁出现故障，那么即使它运作时再流畅，它也无法算得上是一台好产品。通过机械设计创新来提高产品的稳定性，就要运用到现代优化设计理念。现代优化设计包括了现代科技的众多因素，如函数、数学理论、信息技术等，通过最新型的设计途径得出最优化的设计方案，以满足工业发展的新要求，这里得要求主要指针对产品的稳定性进行机械设计创新。[1]从原件入手，使机械设备在零件上具备更标准的规格，在部件上更加通用，在设备整体上更加系统，这就要用到变型设计。变型设计就是在原有产品的类型基础上，在机械设计时进行深度开发，其中又包括纵系列和横系列，涉及机械产品设备的尺寸、参数和功能。要增加产品的稳定性，很重要的一点就是机械设备内部元件的固化，这涉及到不同的工艺方法，使用不同的工艺装配出来的产品最终在稳定性上会有很大差异，需要具体情况进行具体分析，需要工艺适当更改以满足产品性能要求.这就要求对零件的加工工艺和热处理工艺能够合理选择并在一定程度上予以改良，也就是对机械设备工艺方法进行科学变元。

1.2 基于产品环保性能的机械设计创新

随着环保观念逐渐深入人心，机械设计也无法不与环保联系起来，绿色环保机械逐渐步入人们的视野。相应地，如何设计出符合环保要求的机械产品也成为机械设计的一大突破点。从材料选择入手，要尽量考虑选用可回收、易分解、可再生的环保材料。除此之外，结构件的设计要满足无毒无害的选配要求，还以提高机械材料的再生率为宗旨，尽量遵循低能耗、长寿命、无污染的原则，尽可能提高机械设备的耐久性能，实现机械化高效率。就环保来说，最为长久的就是节能设计，如果机械设备能做到节能，那可以说是“一劳永逸”。要做到节能，可以考虑采用双泵分合流技术、液压负荷传感技术和静液驱动技术等设计方式达到高效节能的目的。谈到电机，如何选择电机也很重要。应当选择噪音小，油耗少，排放少的电机。如果噪音不能避免，那就要增加机械设计中的降噪处理环节，这也可以成为机械设计创新的一个思考方向。

1.3 基于产品经济效益的机械设计创新

所谓经济效益，就是要达到利益最大化，达到利益最大化可以从机械设计的过程中和机械设计的成果着手。一方面来说，现代机械工程创新设计应结合市场需求和客户要求，科学、合理地控制机械工程设计成本。要做到节约成本，首先就应当从原材料入手。固然，选择价格低廉且品质优良的原材料最为符合要求，可是事实上这样的材料并不好找，再者不同的材料拥有各自不同的功能，而这些原材料对于工艺加工的要求又不尽相同，只有通过加工以后才能得到最后想要的理想材料，才能够达到参数的标准，这样一来找到替换的材料难度极其大。这时就是就要运用机械设计创新了。为什么这么说呢？其实就是对于这些不可加工的材料可以运用材料变元法进行新的方案的设计和研究，此处所谓的变元法就是改变一种变量或两种变量从而达到最后的结果不变的道理来实现接卸设计中的创新设计的。除此之外，还可以运用人工智能化的方法，解放设计人员的思维，降低设计人员的劳动量，这就是在环节中无形降低了生产的成本。人工智能，无疑也是一种创新。另一方面，从机械设计的成果来说，就是要让产品的销路打开，跟机械设计联系起来就是说成品要能够吸引受众，产品的稳定性和环保性能在上文已经详细介绍过，此处不再赘述，这里主要说明机械设计创新之于产品的外观，主要手段就是加大机械设计中的设计几何学的运用，即用单位坐标系分析形体分割位置，用心规划比例关系以赋予成品更强的协调感。这个过程中可以引进国外的经验和先进理念。只有从过程和结果分别进行机械设计的创新，才能最大程度上保证经济效益。

2.现代机械工程创新设计的突破点

2.1 机械设计人员思维的创新

机械设计人员的思维创新可以说是现代机械设计创新的根本。最为根本的思维上的突破应当就是人工智能的使用，其中包括CAD技术、基于ASP的Internet接口方案、基于Browser/Server的网络计算模型、SQS Server数据库等，其中以CAD技术和数据库技术的使用最为常见。除了人工智能以外，就设计人员的自身思维来讲也可以有所突破，这里头最难的就是设计人员思维的立体性，也就是思维的联动性。之所以要实现创新思维的立体性，保持思维的层次性立体性，实现横向、竖向和逆向思维的统一，就是为做到在设计时权衡利弊，选择最优方案。再就是老生常谈的话题了，即思维的突破性、独创性和实用性。[2]也就是说，要求设计人员不要囿于固有思维套路，而要积极探寻，争取研发出更优的设计方案，但与此同时还不能罔顾机械设计实际，纸上谈兵。总的来说，就是设计人员要在符合实际的情况下开拓自身思维，力求更完美的设计方案。

2.2 探索创新之于机械设计各环节

说到机械设计各环节的方法创新，其实有很多，接下来列举几例。比如说立足于分析机械结构设计流程的基础上，研究参数化设计方法再转变到CAE模型的CAD/CAE转换机制，是一种有效的双向机制。再比如说，设计环节的反求设计，这主要是针对减少误差和数据还原而设计的。还有三维CAD技术的大量运用，再加上之前谈到过的各个环节变元法的灵活运用及其各种变型方法在实践中的大量运用，以及和CAD/CAE转换机制类似的同样立足于IT技术的 CAM技术的运用和运用IT技术的同时需要设计人员积极配合的网络协同技术，后者主要是利用网络实时数据的传输特性，这样一来不仅能够掌握动态数据，还便于设计人员建立相关网络平台进行探讨、比对、研究。每个方法的运用范围或有重叠，交叉，但是他们各自又具备彼此所不能取代的优点，他们对于机械设计的探索创新来说都很重要。

第8篇：机械产品方案设计范文

1机械设计制造概述

人类从使用简单工具发展到机械制造工具，不断通过自身的努力创新发展着满足时代要求的制造技术，在这一过程当中，机械制造技术持续发展进步，并且在科学运用机械制造技术中获得显著成果，例如制造产品的质量可靠同时经济效益理想，从而不断提高市场竞争力[1]。目前机械制造技术是在传统制造业的基础上逐渐发展起来的，先进制造技术的发展，一方面是充分利用传统技术，另一方面是不断加强同各种高新技术的结合，从而不断提高机械制造技术水平，使得制造业的社会效益以及经济效益都得到可靠保障[2]。在技术迅猛发展的背景下，机械制造行业对国民经济的发展影响越来越显著，无论哪个经济部门使用的技术装备，都需要机械制造行业生产制造，机械制造可以说是制造产业当中一个核心的组成环节，在完善我国的工业体系当中有着不可替代的重要价值。所以未来的机械设计以及制造技术需要进一步发展，这就要求我们不断探索机械设计以及制造技术发展的趋势与方向。

2机械产品的现代设计方法

2.1智能化

智能化设计的特点主要是根据设计方法学的相关理论，并且通过利用三维图形软件、虚拟现实技术以及智能化的设计软件，充分利用多媒体工具完成产品开发设计、产品结构描述以及产品构思的表达[3]。在智能化设计的过程当中，需要将设计当作由若干个不同的设计要素所组成的整体系统，每个设计的要素既有自身的独立性，另一方面又存在有机联系，同时联系有着层次性的特质，结合所有设计要素之后，能够实现系统设计需要完成的目标。

2.2模块化

模块化设计的特点主要是将实现某种功能当作一个结构模块，并且通过组合不同的结构模块，来实现产品方案的设计[4]。模块化设计往往基于产品特征进行，需要使用计算机可以识别的语言来具体描述产品特征，包括设计人员的经验与知识，然后建立知识库以及推理机，最后利用存储领域的知识所构建的推理机来完成产品方案的设计。

3现代机械设计制造的特点分析

同传统机械设计制造比较而言，现代的机械设计制造有着以下几个方面的特点。第一，传统机械设计制造更加强调设计人员的主观态度以及感性经验，对人员的技术水平以及判断能力有着比较严格的要求[5]。不过随着计算机辅助设计等技术的广泛运用，现代机械设计可以制定更快速的设计方法，更加强调新的经验与方法。第二，传统的机械设计制造行业单纯侧重强调机械自身需要达到的能力，现代机械设计的制造则更讲究不同要素之间的配合。具体而言就是机械设计制造的理念应当同所处环境以及人的要求相符合，并且兼顾人的感官以及生物性等因素，充分考虑机械循环的全部过程，计算好设计、加工、使用、维护、修理以及报废等环节的人与环境关系，实现生产同环境之间的和谐，最终实现可持续发展。第三，传统机械设计制造在流程环节，往往在总体目标的指导下设计方案形成不同层次，每层方案经过修改之后进入到下一轮，所以需要耗费大量的时间以及精力才可以完成某个设计，选择的最优设计方案，往往也因为缺乏直观感受而有着明显的主观性特质。现代的机械设计能够有效避免重复浪费的问题，通过在计算机当中输入数字以及方案，能够得出设计方案的立体图，而设计人员借助于调整内部数字，就能够得到最优设计方案。

4机械设计制造工艺的发展方向

4.1网络化发展趋势

随着技术的不断进步，网络已经遍布全球，并且给科学技术、政治、军事、工业生产、教育还有人们的日常工作生活带来急剧的变革。在机械制造的过程当中，也应当将网络作为重要的媒介，在产品制造、材料选购和市场开发等环节，都能够借助于网络实现异地的正常运行。此外网络技术的持续进步，能够让我们在加强管理的同时，借助于交流技术信息，不断实现机械制造技术的网络化以及便捷化水平。

4.2智能化发展

智能化可以说是新时机机械自动化技术的主要发展方向之一。智能化主要是在控制理论的前提下，吸收运筹学、人工智能、模糊数学、计算机科学、生理学、心理学以及混沌力学等新方法、新思想、新方法并且模拟人类智能，具备逻辑思维、判断推理以及自主决策等方面的能力，使自动化机械产品拥有低级智能以及部分人工智能，取代或协助人类工作。

4.3微型化

通常称之为微电子机械系统或者是自动化微机械系统，指的是几何尺寸＜1cm3的自动化机械产品，近年来向着微米以及纳米级发展。由于自动化微机械产品的体积小、耗能少并且运动灵活，同时功能五花八门，生产技术更加精确，并且减少企业的工厂用地，有利于节约企业的土地成本，在军事、信息以及生物医疗等领域的应有有着传统机械难以比拟的有点。自动化微机械发展的主要瓶颈就是微机械技术，这是因为自动化微机械产品加工需要精细加工技术，包括蚀刻技术以及光刻技术。

5结论

第9篇：机械产品方案设计范文

一、现代制造技术概述

先进制造技术是以提高综合效益为目的，以人为主体，以计算机技术为支柱，综合应用信息、材料、能源、环保等高新技术以及现代系统管理技术，研究并改造传统制造过程作用于产品整个寿命周期的所有实用技术的总称。先进制造技术有如下特点:1.先进制造技术不是一成不变的，而是个动态技术。它要不断吸收各种高新技术成果，将其渗透到产品的设计、制造、生产管理及市场营销的所有领域及其全部过程。2.先进制造技术并不摒弃传统技术，而是不断用新技术、新手段去研究它，并运用科技新成果去改造它，充实它。3.先进制造技术特别强调计算机作用和人的主体作用，强调人、技术、管理三者的有机结合。4.先进制造技术不是一项具体技术，它是利用系统工程技术将各种相关技术集成为一个有机整体，强调各专业学科之间的相互渗透和融合。先进制造技术的体系结构包括三大主体技术群和一个支撑技术群。三大主体技术群为现代制造系统管理技术群、面向制造的工程设计技术群和物流技术群。支撑技术群包括大、中、小型计算机及其网络通信系统、工程数据库、专家系统以及各种应用软件等。

二、并行工程技术

并行工程技术是现代制造系统管理技术群的主要组成部分。长期以来，新产品的开发和投资已经形成一套固定的模式。产品开发的各个阶段呈顺序方式:市场调研、产品计划、产品设计、试制样机、修改设计、工艺准备、正式投产。在这种开发模式中，在产品计划和产品设计阶段，尽管设计人员也考虑到产品的制造问题，但这种考虑是零碎的，不系统的。设计人员考虑的主要是如何满足产品的功能问题。尽管实践证明，对于批量较大、市场寿命较长的产品而言，这是一种行之有效的开发模式。但对于批量不大，更新换代又快的产品，这种模式就远远不能满足要求了。于是，在八十年代末期，人们提出并行工程的概念。所谓并行工程，就是集成地、并行地设计产品及其零部件和相关各种过程的一种系统方法。这种方法要求产品开发人员与其他人员共同工作，在设计一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户的要求。并行工程具有如下特点:1.强调团队工作精神和工作方式一个人的能力总是有限的，他不可能同时精通产品从设计到售后服务各个方面的知识，少也不可能掌握各个方面的最新情报。因此，为了设计出便于加工、便于装配、便于维修、便于回收、便于使用的产品，就必须将产品寿命循环各个方面的专家集中起来，形成专门的工作小组，大家共同工作，随时对设计出的产品和零件从各个方面进行审查，力求设计出便于加工、便于装配、便于维修、便于运送、便于使用的产品。在计算机及网络通信技术高度发达的今天，工作小组完全可以通过计算机网络来工作。2.强调设计过程的并行性并行性有两方面的含义:其一是在设计过程中通过专家把关，同时考虑产品寿命循环的各个方面;其二是在设计阶段就可同时进行工艺(包括加工工艺、装配工艺和检验工艺)过程设计，并对工艺设计的结果进行计算机仿真，直至用快速原形法产生出产品的样件。这种方式与传统的设计在设计部门进行，工艺在工艺部门进行已大不相同。3。强调设计过程的系统性设计、制造、管理过程不再是一些相互独立的单元，而是将它们纳人一个系统来考虑。设计过程不仅出图纸和其他设计资料，还要进行质量控制、成本换算等。4.强调设计过程的快速“短”反馈并行工程强调对设计结果及时进行审查，并及时反馈给设计人员。这样可以大大缩短设计时间，可以将错误消灭在萌芽状态。先进的管理技术和设计方法一定会带来巨大的经济效益，并行工程技术正是如此。并行工程技术可从以下几点为企业带来经济效益:(l)降低成本并行工程可在三个方面降低成本。首先，它可以将错误限制在设计阶段。众所周知，错误发现得愈晚，造成的损失就愈大。其次，并行工程不同于传统的“反复试制样机”的作法，强调“一次性达到目的”。这种一次性达到目的是靠软件仿真和快速样件生成实现的，省去了昂贵的样机试制。其三，由于在设计时就考虑到加工、装配、检验、维修等因素，产品在丧市前的成本将会降低，同时，在上市后的运行费用也会降低。(2)提高质量采用并行工程技术，尽可能将所有质量问题消灭在设计阶段，使所设计的产品便于制造、易于维护。这就为产品的“零缺陷”提供了基础，使得制造出来的产品甚至用不着检验就可上市。因为，根据现代质量控制理论，质量首先是设计出来的，其次才是制造出来的，而不是检验出来的。检验只能去除废品，而不能提高质量。(3)保证了功能的实用性由于在设计过程中，同时有销售人员参加，有时甚至还包括顾客，这样的设计方法反映了用户的要求，能保证去除冗余功能，降低设备的复杂性，提高产品的可靠性和实用性。(4)缩短产品投放市场的时间并行工程技术的主要特点就是可以大大缩短产品开发和生产准备时间，使新产品从设计到投人市场的时间大大缩短，增强产品的市场竞争能力。

三、并行工程技术的应用

并行工程管理模式已越来越多地应用于企业的生产管理中。参考文献图论述了并行管理模式在模具生产管理中的应用，即如何在保证模具质量的前提下，以最低的成本和最短的周期，将模具提交给用户。并行工程以CIMS的信息技术为基础，通过项目小组的工作方式，改进模具开发流程。同时利用面向制造的设计(DFM)和面向装配的设计(DFA)等工具，达到缩短模具开发周期，保证模具质量，并降低模具开发成本的目标。模具生产从产品决策到制造的全过程，每一套模具都具有一定的独立性，为了很好地完成这种设计任务，必须采取项目小组的工作方式，小组成员由来自模具开发各阶段的人员组成，也包括用户代表。模具企业为了适应市场需求和吸引客户，必须满足客户对质量和交货期的苛刻要求，为此需要实行并行的过程管理。在模具的开发过程中，设计所占的时间相当长，约占整个开发周期的1/3。要缩短模具的开发周期，设计过程必须并行进行。面向制造的设计(DFM)和面向装配的设计(DFA)是并行设计的重要内容，其目的在于能够在设计的早期阶段就考虑与制造和装配有关的问题，减少和尽早发现设计错误，以便缩短产品开发周期和降低成本。在模具设计过程中，采用DFM、DFA技术能有效地缩短设计时间，降低成本。另外，在模具的生产管理和质量控制等方面也都需在并行的工作方式下进行。实践表明在模具生产管理中很好地应用并行工程管理模式可以为企业带来巨大的经济效益。参考文献〔3]论述了在并行工程环境下如何解决实际存在的冲突问题。在并行工程产品开发过程中存在着大量的冲突，有效地解决冲突是并行工程顺利实施的一个重要关键。由于冲突往往涉及并行工程多功能小组中的多个成员，冲突解决往往需要以协商的形式进行，而协商是一个多次循环反复互助的过程，协商中需要考虑的目标、约束较多，在计算、推理、评价、决策过程中难免出错，而改正错误的过程往往是一个回溯过程，即需要重复许多先前的工作，这使得协商非常低效。但在工程实践中存在大量的冲突实例，通过找出与当前冲突相似的实例，把该实例应用于冲突解决过程，能有效地解决当前的冲突问题，充分发挥过去的设计实验的作用。这就避免了协商过程中的许多循环、交互过程，加快了协商过程，提高了协商效率。文中给出了冲突解决实例的知识表达和知识管理模式以及相似实例的检索方式。基于实例的冲突解决技术是并行工程实施中的一项关键支持技术，它为多功能小组中各方面专家的协作提供了重要的技术支持，为各领域专家提供了一种记录、保存、利用丰富的工程实践经验的一种知识处理工具，是并行工程技术得以顺利实施的重要保证。