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摘要：随着科技的飞速进步，对机械设计的要求也越来越高。本文重点讨论了现代机械设计的理论，对机械设计的过程方法进行了深入的研究，并且探讨了现代机械设计创新的步骤与方法，希望对相关工作者带来一定的参考价值。
关键词：现代机械；设计方法；创新
一、现代机械设计理论
与以往被动、手工、静态、经验型的机械设计相比，现代机械设计对科学性、计算机、动态、主动的产品设计较为重视。依托于机械设计理论，现代机械设计理论逐渐形成，包括艺术、优化、离散、控制、信息、智能等各个方面。特别是针对那些有一定复杂性的机械产品，现代机械设计有着绝对的优势。对各种现代方法的有效运用，能够使设计出的机械产品达到大众心目中的要求。现代机械设计起源于以往的机械设计，但是却占据着极大的优势。在进行机械产品的设计过程中，不仅需要运用以往的设计经验，还必须借助现代科技来进行机械设计。
二、机械设计方法原则与过程研究
通常情况下，机械设计包括项目设计前期、方案设计、技术设计、施工设计等四方面，如下图1所示。
图1机械设计步骤
在项目设计的前期阶段，需要开展实地调研工作，分析项目的可行性，并且制定详细的规划。在方案设计阶段，需要对功能进行分解融合与综合分析，系统性的实验与理解，从而确立最优的方案。在技术设计阶段，主要包括选型设计、实验、结构设计、总体设计等方面的工作。在施工设计阶段，主要包括生产、试制、技术文件编写、画装配图与零件图。
三、机械设计方法创新
（一）机械创新设计步骤
机械创新设计包括以下四方面：其一，对机械设备的运作原理进行深入分析；其二，综合把握产品种类，分析产品结构。其三，优选产品的参数、尺度以及运动机理。其四，调优与综合评估。其创新设计步骤主要体现于下图2。
图2机械设计创新的实际流程
（二）机械创新设计分类
1.计算机设计
（1）计算机辅助设计
在进行现代机械设计的过程中，往往和计算机信息技术有着十分紧密的关联，计算机信息技术能够高效便捷的进行机械工程设计。计算机辅助设计（CAD），是进行机械设计的常用软件，进行机械系统设计的过程中，可以对其工程分析手段、图形处理技术、建模技术进行充分的利用。该软件能够运用数学模型来替代机械设计中的物理问题，运用数学知识通过计算机得出数学模型，进而获得实际设计方案。
（2）有限元分析方法
该种方法能够模拟现实物理系统，运用有限数量的元素，来对无限未知量进行探知。将那些复杂的问题运用简单的方式来替代，因此只能得出无限近似的未知量。现实世界当中那些较为复杂的问题，往往很难得到精准的结果，但是有限元分析精准度比较高，能够有效解决实际中的各项问题，从而获得了设计人员的广泛推崇。有限元分析技术随着计算机技术的迅速进步，从以往单一的结构形式拓展为多学科与多领域的静力分析、强度分析以及数值分析。
2.优化设计
优化设计主要依托于计算机与数学规划理论，在相应的约束当中，得出最佳规划，从而达到设计的目标。在进行优化设计的过程中，能够对计算机数学函数进行充分的利用，找到最佳的测量方法，线性和非线性的逼近，从而达到最佳的设计。此外，优化设计能够融合于模糊设计，从而构成更为强大的模糊优化设计。优化设计这种方式在我国的各个设计领域之中得到了广泛应用，但是在机械设计这一领域仍然有待探索。
3.可靠性设计
对机械进行可靠性设计，是设计师们长期研究的方向，能够对产品的性能质量进行充分的体现。在进行可靠性设计的过程中，往往对应于常规性设计，能够科学的变量间关系进行设计与分析。可靠性设计能够融合多个学科，牵涉的领域有概率论、数理统计以及失效物理学等。在常规设计之中，所涉及到的变量非常多，包括维修率、可靠度、寿命、强度、载荷、应力等。遵照相关分布规则，将常规设计变量当做随机的变量，在设计机械产品的过程中运用概率统计法，从而机械产品的可靠性要求。产品质量的优劣与其可靠性有着直接性的关联，在科技飞速发展的过程中，大众对机械设备产品的可靠性有着更高的要求，所以设计工作者需要加强机械产品的可靠性，在这一方面进行深入的探索。
4.变形设计
在以往机械产品的基础上进行系列化、标准化的设计，从而达到使用人员的要求。深入的研究机械产品的结构、功能、原理，并且拓展其功能，横向进行系列产品的设计。此外，还需要跨系列进行产品设计，从而提升产品内在动力，这也充分体现了变形设计的内在特征。
5.并行设计
以往的机械设计具体运用串行设计的方式，此种方式需要各个环节进行连接，有着非常高的成本，周期也比较长。并行设计又被称为集成工程与同步工程，因此可以说其是一种系统化、集成化的设计手段。并行设计能够依托于计算机与工程数学，突破系统以往的内部单元记过，构建相对应的模式，从而保证机械设计的一体化，对成本、周期、质量等因素进行充分的考量。
6.反求设计
该种设计主要在已经存在的设备上进行研究分析，根据原有功能部件的关键性技术，进行一定的创新与改造，从而进行相应的设计创新。该种手段在大多数发达国家当中得到了广泛的应用，能够对新产品的开发带来一定的推动作用。该种设计的关键性技术主要体现在以下几点：
（1）注重测量测试手段的实用性，对实用性设备进行研发，从而使测量工作的精准度得到有效的提升。
（2）对三维重构软件进行充分的运用，使计算机的精准度得到大幅度的提升。
（3）将人工智能、工程数学有效融合，从而构成有效的还原技术，反求原有设计。
（4）对于反求设计产品相符的模型技术进行分析，从而构建相应的模型，还原原始参数。
（5）深入分析产品的设计精度，对还原原本的软件进行设计。
现阶段，我国还存在另一种现代机械设计方式，主要体现在以下几点：
（1）系统化设计。找出产品设计各要素与组成要素之间的关联，结合各要素进行有效设计。例如矩阵设计法、图形结合建模法、元素设计法等。
（2）结构模块化设计。也就是细化产品结构，在早期进行规划的过程中及时的找出矛盾以及问题所在，不仅能够节省成本，并且具备一定的预测性，能够使设计过程中存在缺陷得到协调解决，从而使产品设计的可靠性与效率得到大幅度的提升。
（3）依托于产品特征的设计。通过计算机语言对产品所具备的特征进行详细的描述，结合相关专家所具备的经验，对产品的推理机制与知识库进行有效的构建，对计算机辅助设计进行充分利用，完成设计方案。通常情况下包括实例法、目录法、编码法等。
（4）智能化设计。依托于力学知识，通过有限元、ANSYS等三维软件对虚拟智能进行有效的设计，并且通过多媒体或者超媒体来设计产品结构。
结语
总而言之，相较于以往的机械设计技术，现代机械设计占据着非常大的优势，其能够与先进的科学技术进行有效的融合，使机械设计工作得到了有效的创新。在进行现代机械设计创新的过程中，主要是依托于人的主观能动性来进行的，并且需要熟练的使用现代机械设计工作，从而使机械产品的性能、质量以及可靠性得到大幅度的提升。
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