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    机械产品设计中常用的现代设计方法
    作者:白狐设计-小狐
    日期:2020.06.02

    近年来,随着国内工业设计的快速发展,现代化工业设计理念逐渐引入机床设计中,现代数控机床的特征与结构已经完全不同与传统的数控机床,人们对机床的设计也提高了要求。一个企业能否将现代化工业设计理念完美的应用于机床设计中,直接决定了其市场竞争力。那么,在现代机械产品设计中一般会用到哪些设计方法呢?

    通常,机械产品设计可分为新型设计、继承设计和变型设计3类。新型设计:应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术,设计过去没有过的新型机械。继承设计:根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新,以提高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用。 变型设计:为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出不同于标准型的变型产品。

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    而为了满足机械产品性能的高要求,在机械产品设计中大量采用计算机技术进行辅助设计和系统分析,这就是通用的现代设计方法。常见的方法包括优化、有限元、可靠性、仿真、专家系统、CAD等。这些方法并不只是针对机械产品去研究,还有其自身的科学理论和方法。

    理论设计

    理论设计是一种创造性设计,也称作开放性设计。设计者按机械零件的结构及其工作情况,将它简化成一定的力学模型,运用理论力学、材料力学、弹性力学、塑性力学、流体力学、热学、摩擦学理论等或利用这些理论推导出来的设计公式和实验数据进行设计称为理论设计。

    优化设计

    机械产品优化设计是最优化技术在机械设计领域的移植和应用,其基本思想是根据机械设计的理论,方法和标准规范等建立一反映工程设计问题和符合数学规划要求的数学模型,然后采用数学规划方法和计算机计算技术自动找出设计问题的最优方案。它是机械设计理论与优化数学、电子计算机相互结合而形成的一种现代设计方法。

    经验设计

    经验设计也称作继承性设计,根据某些零件长期以来的设计与使用经验归纳出经验公式,或者设计者根据经验用类比的方法,确定一些尺寸进行设计,称为经验设计。这对于某些典型零件是很有益的设计方法。例如减速箱体、传动件、机床手柄等的某些结构尺寸。

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    仿真与虚拟设计

    计算机仿真技术是以计算机为工具“建立实际或联想的系统模型”并在不同条件下对模型进行动态运行实验的一门综合性技术。而虚拟技术的本质是以计算机支持的仿真技术为前提,在产品设计阶段,实时地并行地模拟出产品开发全过程及其对产品设计的影响,预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性、产品的可维护性和可拆卸性等,从而提高产品设计的一次成功率。这种方法不但缩短产品开发周期,也实现了缩短产品开发与用户之间的距离。

    有限元设计

    这种方法是利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟?;估眉虻ザ窒嗷プ饔玫脑?,即单元,就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。它不仅能用于工程中复杂的非线行问题、非稳态问题的求解,而且还可用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析,并能准确地计算形状复杂零件的应力分布和变形,成为复杂零件强度和刚度计算的有力分析工具。

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    模糊设计

    它是将模糊数学知识应用到机械设计中的一种设计方法。机械产品设计中就存在大量的模糊信息。如机械零部件设计中,零件的安全系数往往从保守观点出发,取较大值而不经济,但在其允许的范围内存在很大的模糊区间?;挡返目⒃诟鹘锥纬;嵊龅礁髦帜:侍?,虽然这些问题的特点、性质及对计策的要求不尽相同,但所采取的模糊分析方法是相似的。它的最大特点是,可以将各因素对设计结果的影响进行全面定量地分析,得出综合的数量化指标,作为选择决断的依据。

    机械设计贯穿产品设计、制造、使用、维护的整个过程,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。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,设计人员需要对现代化工业设计理念进行研究与分析,合理科学运用各种设计理念和方法,优化机械产品设计,提高机械设备产品的市场竞争力。

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