现代机械设计论文范文

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第1篇

分析现代化机械设计的合理性,首先要对现代化的机械生产模式进行分析,再对机械设计的合理性进行实际性的解读。由于现代化技术的发展,机械生产与制造已经突破了传统的车间与车床生产模式,从而实现了现代化的生产方式。那么,现代化机械生产模式具体是怎样的呢?在对机械设计方面又有着哪些影响呢?

1.1现代化机械生产模式更加符合市场的需求,符合批量生产的规模

现代化生产模式由于受到诸多的市场刚需影响,机械产品的需求量不断增大,而生产周期不断缩减。这在很大程度上刺激了机械生产模式,对于传统的机械生产更是一种挑战。因此,在外界的压力之下,机械生产方式以及机械的设计理念都进行了较大程度的修改,以满足日益增加的市场需求。那么,在生产方式方面,机械生产采用了自动化远程控制生产技术,并结合计算机数据处理技术,来实现一种现代化的机械生产模式。

1.2现代化机械生产模式引入新技术,从而实现全新的机械制造业

单一的技术发展完全无法满足市场需求,各个领域的技术进行结合发展,才能够实现对一个产业的变革与市场顺应度。机械制造业领域,要想实现一定的市场竞争力,就必须实现产业的整合与技术的结合应用。从传统的机械生产模式,就可以发现传统机械模式存在的问题。其具体表现在:大量的人工操作,不仅效率低,而且容易出现错误,产品质量不合格的现象时有发生。车间是传统的机械产品的主要生产基地,生产车间的人工操作太多。一般的工件都需要进行反复打磨,才能够符合产品需求。由于避免不了人工的主观误差,在生产的过程中经常会出现工件报废的现象。不仅造成了原料的浪费,又增加了生产成本与时间成本。车间的安全问题非常重要,经常性安全问题无法避免。传统的生产车间都是人工对着一台机床进行操作,一旦操作不当,就会出现一些危险问题,从而影响其生产质量。在进行工件加工的过程中,人员受伤的现象一直无法真正避免,对于人身安全是一种伤害,而对于生产流程,也常常会出现脱节和拖工的现象,造成整体的产品质量下降。机械产品的检测流程不科学,常常出现漏检问题。传统的机械产品同样需要质量检测,检测合格之后的产品才能投放市场。但是由于机械的检测一般都是人工进行的,不仅检测结果没有科学性,检测的流程也较慢,容易造成漏检的现象。因此,对于机械检测而言,传统的检测方法也存在较大的问题。那么,在原有的生产模式的基础上,机械生产模式开始了全新的改革,在人工操作上,现代化的机械生产采用全自动的流水线式生产模式,并且引人了大量的现代化远程控制生产设备,从而最大化的减少了人工操作的部分,精简了工作人员。这样做不仅减少了机械生产的成本,也在一定程度上避免了错误和安全等问题。此外,在检测方面,现代化机械生产模式引人了计算机技术,从而让检测技术更加科学有效,最为重要的是检测效率大幅度增加,并且能够达到检测的科学性,保证检测结果的真实有效,提高市场的用户信誉度。

2现代化机械生产模式下机械设计的合理性分析

针对上文中,对于现代化机械生产模式的分析,可以在一定程度上了解机械设计的刚需。在机械制造业领域中,都比较认可机械设计的重要地位。但是,在现代化机械生产模式下,机械设计是否更加重要呢?所谓的机械设计的合理性又可以通过怎样的方式来实现呢?

2.1现代化机械生产的机械设计理念分析

与传统的机械生产模式相比,现代化机械生产的机械设计相对更加重要,并且其准确性和完善性要求更高。之所以这样进行分析,原因在于现代化机械生产的效率很高。但是,生产的效率只是体现在制造的效率上,在设计方面虽然有了提高,但是一旦设计出现问题,那么造成的返工以及损失就会非常巨大。实际上,通过与传统的机械生产模式相对比,就可以非常明显的显示出其明显性。传统机械生产由于产量较低,而且生产的流程化不足,会有生产滞缓的现象出现。但是,如果机械设计出现问题,却可以在第一时间发现,并且进行相应的调整。但是,现代化的机械生产模式由于生产效率较高,容易出现高效生产的技术脱节。因此,现代化的机械生产模式反而对机械设计提出了更高的要求。不过,在生产模式进行改良的情况下,机械设计当然也会随之进行改变,并且实现一定的技术对接。目前,机械设计通过了很多现代化手段,从而在技术层面有了非常大的改革与更新。尤其是计算机技术的应用,一定意义上强化了机械设计的功能与效率,从而实现了高效的设计方式,以适应现代化的机械生产模式。

2.2现代化机械设计的合理性分析

如何能够保证在高速率的生产环境下,实现机械设计的合理性呢?实际上,机械设计是两个部分的衔接部分。通过市场调研,分析用户的需求之后,进行机械产品的初期设计。设计方案通过后,开始进行批量生产。因此,机械设计的合理性就在于如何能将两点进行有效衔接。那么,通过衔接的切合方式,就可以体现出机械设计的合理性。首先,保证机械设计理念的合理性。机械设计的理念必须是合理的,正确的,需要满足在不同条件下的机械产品的适应性,满足市场的需求,满足客户的用户体验。其次,保证机械设计方案的合理性。机械设计不只是一种对机械产品的设计,实际上在生产期间的工期以及检测标准等,都是通过机械设计的方案来完成的。因此,机械设计一定还要同时满足方案的合理性。最后,保证机械设计实现利益最大化。实际上利益最大化才是现代化机械生产模式下的机械设计的合理性所在。任何一个行业或者是产业,都是需要保证产品的合理性为前提的,而机械设计就做到了这一点。

3结语

第2篇

现代机械种类繁多，其结构形式千差万别，结构的复杂性也在逐渐增大。机械系统在功能上划分，可以分为传动系统、动力系统、操纵系统、执行系统、控制系统等，而每一个系统又可以根据需求的不同来细化为更小的子系统。与传统机械设计不同的是，现代机械设计在设计过程中不仅要对机械工作的原理、运动方式、能量传递方式等各个方面进行计算、分析、构思，同时还必须要在进行设计的过程中运用仿生学、控制论、美学、价值工程等多种科学知识，将这些看似与机械无关的科学知识，运用在机械设计中，从而使得机械在市场中获得更好的竞争力。

2计算机辅助机械设计方法

计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，简称CAD）技术是电子信息技术的一个重要组成部分。因其具有计算机高速运算和快速绘图的强大功能而被广泛应用到工程设计及产品设计服务中，从根本上改变了传统的手工设计绘图方式，让设计人员从绘图板、绘图铅笔、丁字尺这些传统的设计工具中解脱出来，不仅降低了劳动强度，更是极大地提高了产品开发的速度和精度，使得科技人员的智慧和能力得到了延伸。计算机具有运算快、计算精度高、有记忆、逻辑判断、图形显示以及绘图等功能，而人们则具有丰富的经验、无穷的智慧和非凡的创造力，两者相结合，有效地提高设计质量，缩短设计周期，极大地创造社会效益和经济效益，推动社会文明的进步。CAD系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件系统是计算机辅助设计技术的物质基础；软件系统作为计算机辅助设计技术的核心，决定了系统所具有的功能。软件分为系统软件、支撑软件和应用软件。系统软件处于整个软件的核心内层，它的作用是对计算机资源进行自动管理和控制，主要包括操作系统和数据通信系统等。支撑软件又称为软件开发工具，是一种软件工具系统，它的作用是帮助人们高效率开发应用软件。应用软件是用于解决各种实际问题的程序，它是用户利用计算机以及它所提供的各种系统软件和支撑软件自行编制的。计算机辅助机械设计首先要建立数学模型，虽然对于一般的机械零件有现成的数学模型可以使用，但对于没有数学模型的就需要建立正确的数学模型，这是成功进行设计的第一步；接下来，根据手工计算的步骤设计程序框图；然后根据程序框图用高级语言编制程序；最后进入程序调试环节，程序编好后，要对源程序及程序适用范围的边界、转折点进行试算，试算与手算结果要完全吻合。

3系统化机械设计方法

现代化机械设计正在向智能化、柔性化、系统化、信息化发展，而不再是把实现机械某一个单一的功能来作为设计的目标。从系统的角度为着眼点，机械系统设计过程中，为了让机械产品能够创造更高的经济效益和社会效益，必须要在产品制造技术、功能、性能等方面，充分利用先进的技术，让产品的结构产生质的飞跃。在对传统机械设备改造的过程中，系统化设计和控制技术的应用成为了不可或缺的重要因素。人们对于机械产品的功能的需求随着科学技术的飞速发展日益增多，这就导致了机械构造变得越来越复杂，产品寿命期逐渐缩短，机械产品更替的频率逐渐加快。尽管如此，机械产品实际上所展现出的功能仍然无法满足现代社会的需要。现在，计算机辅助设计已经广泛应用于整个产品设计的过程中，从最初的设计计算，到设计绘图，再到生产规划和加工制造，计算机辅助设计都充分表现了独特的优势并且成果喜人。然而，对于产品开发初期方案的设计，计算机辅助设计还是有着不足，不能完全满足设计的预期需求。如何让整个机械设计更加系统化，设计过程更有规律性，从而更好的应用计算机辅助设计，这是必须要考虑的问题。于是，系统化设计法应运而生，采用这种设计方法，可以将设计任务由抽象到具体，由浅入深进行层次的划分，然后对每一层次的既定目标和所采取的方法进行规划。系统化设计法的优势在于，每一个设计都是相对独立却又保持着有机的联系，这些个设计结合在一起，就构成了完整的机械系统设计。为使设计工作科学有效的进行，在机械系统过程中，首先要把一机械系统分解为若干个子系统，各个子系统相对比较简单，相互之间存在着联系，各子系统还可再分解为更小的子系统，以此类推，直至可以满足设计和分析的需要。系统分解时需要注意：首先要把握好分解数和层次。分解数太少和太多都不可以，太少则导致子系统仍很复杂，不利于进行模型化和系统优化，太多又会对总体系统的综合造成难题。其次，分界面不能过于复杂，可以在要素间结合枝数（联系数）较少和作用较弱的地方选择分界面。此外，通常机械系统工作时，能量、物料和信息三者之间存在着转换关系，从系统输入到系统输出的过程中，按一定的方向和途径流动，不可以中断或产生紊流，即便分解成各个子系统，它们的流动途径仍应畅通和明确，在设计过程中，必须保持能量流、物料流和信息流的合理流动途径。最后，需要了解到，系统分解与功能分解的不同。系统分解时，它把具有比较密切结合关系的要素结合在一起，其结构组成虽稍微简单，但其功能往往还有多项，每个系统仍是一个系统。而功能分解时，是按功能体系进行逐级分解，直至不能再分解的单元功能。

4结束语

第3篇

关键词：机械设计；CAD技术

1CAD技术的发展

CAD(ComputerAidedDesign)是计算机辅助设计的英文缩写，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和产品数据管理技术（ProductDataManagement，PDM）及计算机集成制造系统（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一体。

产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(IntelligentCAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。

以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。

2三维CAD技术在机械设计中的优点

通过实际应用三维CAD系统软件,笔者体会到三维CAD系统软件比二维CAD在机械设计过程中具有更大的优势,具体表现在以下几点:

2.1零件设计更加方便

使用三维CAD系统,可以装配环境中设计新零件,也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件,既方便又快捷,避免了单独设计零件导致装配的失败。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来,使人一目了然。

2.2装配零件更加直观

在装配过程中,资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系,若装配不正确即予以显示,另外,零件还可以隐藏,在隐藏了外部零件的时候,可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示,对于有一定运动行程要求的,可检验行程是否达到要求,及时对设计进行更改,避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。

2.3缩短了机械设计周期

采用三维CAD技术,机械设计时间缩短了近1/3,大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继承以往的信息,使机械设计的效率提高了3~5倍。同时,三维CAD系统具有高度变型设计能力,能够通过快速重构,得到一种全新的机械产品。

2.4提高机械产品的技术含量和质量

由于机械产品与信息技术相融合,同时采用CADCIMS组织生产,机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法,如优化、有限元受力分析、产品的虚拟设计、运动方针和优化设计等,保证了产品的设计质量。同时,大型企业数控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工,一致性很好,保证了产品的质量。

3CAD技术在机械设计中的应用

3.1零件与装配图的实体生成

3.1.1零件的实体建模。CAD的三维建模方法有三种,即线框模型、表面模型和实体模型。在许多具有实体建模功能的CAD软件中,都有一些基本体系。如在AutoCAD的三维实体造型模块中,系统提供了六种基本体系,即立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体。对简单的零件,可通过对其进行结构分析,将其分解成若干基本体,对基本体进行三维实体造型,之后再对其进行交、并、差等布尔运算,便可得出零件的三维实体模型。

对于有些复杂的零件,往往难以分解成若干个基本体,使组合或分解后产生的基本体过多,导致成型困难。所以,仅有基本体系还不能完全满足机器零件三维实体造型的要求。为此,可在二维几何元素构造中先定义零件的截面轮廓,然后在三维实体造型中通过拉伸或旋转得到新的“基本体”,进而通过交、并、差等得到所需要零件的三维实体造型。

3.1.2实体装配图的生成。在零件实体构造完成后,利用机器运动分析过程中的资料,在运动的某一位置,按各零件所在的坐标进行“装配”,这一过程可用CAD软件的三维编辑功能实现。

3.2模具CAD/CAM的集成制造

随着科学技术的不断发展,制造行业的生产技术不断提高,从普通机床到数控机床和加工中心,从人工设计和制图到CAD/CAM/CAE,制造业正向数字化和计算机化方向发展。同时,模具CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术(RPM)等,几乎覆盖了整个现代制造技术。

一个完整的CAD/CAM软件系统是由多个功能模块组成的。如三维绘图、图形编辑、曲面造型、仿真模拟、数控加工、有限元分析、动态显示等。这些模块应以工程数据库为基础,进行统一管理,而实体造型是工程数据的主要来源之一。

3.3机械CAE软件的应用

机械CAE系统的主要功能是:工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学/运动学仿真等。CAD技术在解决造型问题后,才能由CAE解决设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性等。

4CAD前沿技术与发展趋势

4.1图形交互技术

CAD软件是产品创新的工具,务求易学好用,得心应手。一个友好的、智能化的工作环境可以开拓设计师的思路，解放大脑，让他把精力集中到创造性的工作中。因此,智能化图标菜单、“拖放式”造型、动态导航器等一系列人性化的功能，为设计师提供了方便。此外，笔输入法草图识别、语言识别和特征手势建模等新技术

也正在研究之中。

4.2智能CAD技术

CAD/CAM系统应用逐步深入,逐渐提出智能化需求.设计是一个含有高度智能的人类创造性活动。智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上，建立基于知识的设计仓库,及时准确地向设计师提品开发所需的知识和帮助,智能地支持设计人员，同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误，回答问题、提出建议方案等。并具有推理功能,使设计新手也能做出好的设计来,现代设计的核心是创新设计,人们正试图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中,用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品、新工程和新系统的设计制造,这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。

4.3虚拟现实技术

虚拟现实技术在CAD中已开始应用,设计人员在虚拟世界中创造新产品,可以从人机工程学角度检查设计效果,可直接操作模拟对象,检验操作是否舒适、方便,及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题,及早看到新产品的外形,从多方面评价所设计的产品.虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程.虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析,以评价其性能,可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等,基于虚拟样机的试验仿真分析,可以在真实产品制造之前发现并解决问题,从而降低产品成本.虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向.另外,随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展,利用基于网络的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技术,实现真正的全数字化设计和制造,已成为机械设计制造业的发展趋势。

参考文献

[1]黄森彬主编.机械设计基础.高等教育出版社.

[2]荣涵锐.新编机械设计CAD技术基础〔M〕.北京:机械工业出版社,2002.

[3]徐建平,盛和太.精通AutoCAD2005[M].北京:清华大学出版社,2004.