淺析機械設計在機械設計與制造中的重要性

馮坤

【摘 要】機械設計是機械工程的重要基礎和前提，其在某種程度上決定著其他的步驟發(fā)展的方向，合理的機械設計能夠不斷地促進機械制造的發(fā)展水平。現在隨著我國經濟水平的迅速發(fā)展和科學技術的日益完善，整體的機械設計水平也在逐步地提高。本文將從現階段我國機械設計的準則、我國機械設計與制造行業(yè)的發(fā)展現狀和未來發(fā)展趨勢兩個大方面展開對機械設計在機械設計與制造中的重要性問題的分析。

【關鍵詞】機械設計與制造；重要性；設計準則；發(fā)展趨勢

機械工程中機械設計與制造技術是十分重要的內容，是其機械性能的最重要決定因素。隨著信息技術的發(fā)展，新的機械設計制造方法不斷出現，諸如基于數學規(guī)劃理論與計算機程序而建立，利用數值計算優(yōu)化設計方案，使期望指標實現最優(yōu)化的方法；利用結構離散化，采用有限個相互連接并進行分析的單元節(jié)點，依據變形協(xié)調條件對有限元進行綜合求解的設計方法；在規(guī)定條件及時間內，規(guī)定功能可完成的可靠設計方法；利用虛擬現實與仿真技術，對產品設計、制造等全過程進行模擬，并預測評估技術數據與性能指標的虛擬制造技術；采用目前主流智能制造、綠色制造、納米制造、個性制造等技術，隨著新的設計制造技術的廣泛研究應用，將會對世界經濟發(fā)展起到重要促進作用。

一、現階段我國機械設計的準則

1.機械設計的標準化準則。在機械設計中，標準化準則具體包括概念標準化、實物形態(tài)標準化、方法標準化三個方面。其中概念標準化主要指的是在設計機械的過程中涉及到的符號、名詞術語、計量單位等要符合標準；實物形態(tài)標準化主要指的是零部件、設備、原材料和能源等在結構形態(tài)、性能和尺寸等方面都要在統(tǒng)一的規(guī)定中進行選用；操作方法、測量以及試驗方法等按照有關的規(guī)定來具體實施主要說的是方法的標準化。簡而言之，標準化準則是對機械設計全過程的所有行為制定的準則，根據使用的強制性程度不同，現在我國已經發(fā)布的機械零件設計有關的標準可以分為必須執(zhí)行和推薦使用兩種，而根據運用范圍的不同，現在我國已經發(fā)布的機械零件設計有關的標準可以分為國家標準、行業(yè)標準和企業(yè)標準。

2.機械設計的安全性準則。在機械設計中機械如果能夠在規(guī)定的條件下沒有故障，能正常的實現總體功能就可以稱作是整機安全性；如果我們在機械設計的過程中能夠確保操作人員的生命健康安全，能夠對操作人員進行適時地保護就可以稱作工作安全性；如果能確保在機械設計的過程中不對機器周圍的環(huán)境和人造成污染和危害就可以稱作環(huán)境安全性；同樣在機械設計過程中能確保有關的零件在規(guī)定外載荷和規(guī)定時間內零件不發(fā)生如斷裂、過度變形、過度磨損和不喪失穩(wěn)定性等情況就可以稱作是零件安全性。整機安全性、工作安全性、環(huán)境安全性和零件安全性都是機械設計安全性準則的重要內容。

3.機械設計的技術性準則。技術性準則是指在機械設計中相關的技術性能必須達到規(guī)定的要求，技術性能既可以指靜態(tài)性能也可以指產品的功率、效率、使用壽命、抗摩擦、振動穩(wěn)定性等動態(tài)性能，也就是說產品功能、制造和運行狀況在內的一切性能都可以稱作是技術性能。以振動穩(wěn)定性準則為例，振動會產生額外的動載荷和變應力，尤其是當其頻率接近機械系統(tǒng)或者零件的固有頻率時就會產生共振現象，這時的振幅會有明顯的增大，很有可能會立刻損壞零件甚至是損壞整個系統(tǒng)，這時就需要振動穩(wěn)定性準則的約束，具體來講是該準則可以將機械系統(tǒng)或者是零件的相關振動參數（頻率、振幅、噪音等）控制在規(guī)定的允許范圍內。

二、我國機械設計與制造行業(yè)的發(fā)展現狀和未來發(fā)展趨勢

1.我國機械設計與制造行業(yè)的發(fā)展現狀

一直以來，中國的工程機械行業(yè)就發(fā)展的不錯，現在已經成為最大的工程機械制造國家之一，同時還是世界上最大的工程機械銷售市場。目前機械制造和市場已經發(fā)展的比較完善，但是工程機械行業(yè)的資源流通狀況卻一直是我們許多人的心病，如資源利用方式的粗獷等，這在一定程度上成為阻礙我國機械設計與制造行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的制約因素。尤其是和歐美國家相比較起來，中國想要走節(jié)能、綠色、環(huán)保的生產方式還有許多的困難要克服，我們要向歐美國家成熟的工程機械產品回收體系和工程機械再制造技術學習，就現在我國工程機械的發(fā)展現狀來看，向工程機械再制造領域進軍是非?？尚械摹?/p>

雖然這些年我國一直在出臺各種各樣的政策為再制造行業(yè)的健康有序發(fā)展保駕護航，但是和國外成熟的再制造行業(yè)相比較，還是有一些非常實際的問題需要我們高度重視并想出解決措施。如，在我國工程機械再制造處于發(fā)展初期的現狀下，國家的各項有關政策的制定還存在許多的漏洞；我國再制造行業(yè)的行業(yè)標準幾乎是一片空白；我國在對再制造產品的宣傳引導上做的工作不夠完善，對再制造產品存在排斥心理的用戶大有存在。需要明確的是，雖然我國的工程機械設計與制造行業(yè)中還有許多的問題，但是政策的支持和豐厚的利潤成為我們克服這些困難的最大動力，我們該有信心使我們的機械設計圖制造行業(yè)發(fā)展的越來越好。

2.我國機械設計與制造行業(yè)未來發(fā)展趨勢

全球經濟的增長和各國的機械設計與制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展密切相關，2008年全球經濟危機爆發(fā)之前，在新興國家尤其是中國強勁增長的需求拉動下，全球的機械設計與制造業(yè)保持了連續(xù)幾年高度發(fā)展的狀態(tài)，但是在全球經濟危機的影響下，全球的機械制造業(yè)受到了不同程度的重創(chuàng)。根據現在全球機械制造業(yè)的發(fā)展現狀，未來全球機械設計與制造業(yè)的發(fā)展主要有三大趨勢：（1）整個機械設計與制造業(yè)的發(fā)展重心將逐步向亞洲遷移，這樣遷移的趨勢是為了獲得本地化的成本優(yōu)勢并很好地位本地客戶服務。另外，以我國機械設計與制造業(yè)為主的亞洲競爭對手成長速度非常迅速，在全球市場中所占的份額也在逐年的增加，現在我國在2010年成為全球最大的機械制造國已經成功地印證了這一產業(yè)向亞洲遷移的方向，在未來，我國必將成為主導全球機械制造業(yè)的主要力量。因為在二零一零年到二零一五年這五年間，我國的國內生產制造業(yè)保持著遠高于發(fā)達國家普遍將近百分之三的增長速度，這對未來幾年中國機械制造業(yè)的高速增長是一種拉動，并且我國的機械制造業(yè)在以其巨大的規(guī)模優(yōu)勢爭取著全球機械制造業(yè)的領導權，到二零一五年我國將能領導接近半數的全球細分市場，最主要的是我國正在努力地縮短和領先國家技術水平上的差距；（2）全球市場的競爭將聚集在中端市場；（3）節(jié)能環(huán)保類產品將會越來越受用戶和制造商的重視和關注。

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