機械設計步驟和方法

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機械設計步驟和方法范文第1篇

關鍵詞：機械設計；金屬類；模塊化設計

在工業(yè)發(fā)展中，機械設計是重要的組成，而促進其設計效率提升的重要手段，就是模塊化設計方法。但在實際運用中，模塊化設計方法還有許多缺陷存在。伴隨著迅猛發(fā)展的科技，還需要不斷的創(chuàng)新模塊化設計方式，以更好的促進其程序的簡化。

1模塊化設計的方法與步驟

首先，在機械設計過程中，要注重科學化選擇和應用模塊化的設計方法。既通過綜合產(chǎn)品要素，形成模塊。在通過組合模塊，而最終形成產(chǎn)品。有諸多功能的模塊存在于具體的設計中。為滿足實際的不同需求，通過對組合模塊的選擇，能形成多樣化的產(chǎn)品。在設計模塊化的過程中，應劃分模塊，通過分解功能，使模塊間的耦合性有效降低，對模塊功能的獨立性提供保障。其次。應依據(jù)科學化的步驟，進行模塊化設計。一是將加強重視系列模塊設計。通過對計算機技術(shù)的有效運用，充分調(diào)查和分析市場情況，對用戶需求予以明確，與功能需求相結(jié)合，對參數(shù)進行設計，旨在對產(chǎn)品功能進行科學化的設計。二是在實施這些基礎工作之后，在切分模塊，對模塊結(jié)構(gòu)進行科學設計。通過資料庫的構(gòu)建，而對模塊化的整體功能進行構(gòu)建，進而使機械設計的整體質(zhì)量提升。在模塊化設計步驟中，比較重要的內(nèi)容，就是設計單產(chǎn)品模塊化，其設計與實現(xiàn)，主要是以系列模塊設計為基礎。為此，應立足于實際需求，在設計單產(chǎn)品模塊的過程中，明確參數(shù)，并高度重視模塊的選擇工作。同時，另外一項比較重要的內(nèi)容，就是對模塊的組裝分析和計算環(huán)節(jié)。通過完善以上各項工作，對提升模塊性能提供有效保障。

2機械模塊化設計的作用

相關設計人員在充分的調(diào)查和分析市場產(chǎn)品功能的基礎上，進行設計，通過組合模塊，以形成特定的產(chǎn)品，充分發(fā)揮模塊化設計的作用。可立足于實際情況變更模塊化體系，也可優(yōu)化模塊設計理念。機械設計中的模塊化設計方法能使設備運行效率提升，在使設計周期減少的同時，能對產(chǎn)品的性能提供保障，真正實現(xiàn)集成設計和知識管理的目標。對于維修工作而言，利用機械設計模塊，能提供很大的便利。無需在進行大面積和大規(guī)模的維修任務，實施工作只需要在具體的部位進行。在機械模塊化設計中，具有相對簡單的模塊結(jié)構(gòu)，拆卸和安裝都非常方便。在模塊化的設計中，更進一步突出了包裝設計的簡化作用。通過引入模塊化技術(shù)，不僅能提供了技術(shù)支持，還能使設計人員的工作效率進一步提升。模塊化設計不單單使包裝流程大大簡化，還使設計成本有效降低，對于成本支出，發(fā)揮有效的促進作用。

3模塊化設計方法的具體應用

首先，在機械設計過程中，應立足于實際需求，應用模塊化設計方法，以真正提升生產(chǎn)效率。在機械設計前，應與生產(chǎn)工藝需求相結(jié)合，用科學化的操作方法和步驟，對模塊進行劃分，便于對模塊的完整性和獨立性提供保障。只有對模塊化設計準確把握，才能使其性能進一步提升。在模塊的設計規(guī)劃中，為了不對其他模塊的正常運行產(chǎn)生影響，應使更換和檢修模塊工作妥善完成，便于對實際應用需求給予滿足。其次，機械設計過程中的模塊化設計，需要合理劃分各個模塊。對于數(shù)控立式車床的設計，應立足于實際生產(chǎn)工藝需求，應用科學的方法，進行規(guī)劃和設計。[1] 陳遙韻.探討機械設計中材料的選擇和應用[J]. 時代農(nóng)機.2017(02).[2] 于彩敏.針對應用型本科教育的“機械設計”課程教學改革與實踐[J].江蘇科技信息.2017(11).[3] 張武.零件倒角在機械設計與制造中的應用[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備.2017(04).[4] 王森.模塊化設計方法及其在機械設計中的應用[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備.2017(04).[5] 樊小丹,張丹.淺談機械設計標準及制造質(zhì)量控制[J]. 黑龍江科學.2017(06).[6] 張軍,黃福敏.淺談機械設計中材料的選擇和應用[J]. 黑龍江科學.2017(06).為了進一步提升工作效率，在應用模塊化設計方法時，應對構(gòu)造進行合理分析，有效劃分生產(chǎn)環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)模塊的劃分中，為了提高生產(chǎn)效率，需要進一步明確生產(chǎn)功能和生產(chǎn)工藝，通過科學調(diào)度，對更好的完善功能模塊提供保障。

4模塊化與科技的融合

4.1模塊化與成組技術(shù)

成組技術(shù)在模塊化設計方法中，具有很多共通之處，成組技術(shù)主要是通過劃分，對零件及工藝的相似性提供保障，之后為實現(xiàn)生產(chǎn)目標，在標準化的處理相似的零件。在設計模塊化技術(shù)的過程中，其與成組技術(shù)的應用，還存在著很多相同之處，通過結(jié)合相同類型的軟件功能，形成相應的模塊。由此可見，將成組技術(shù)的理念運用在模塊化設計方法中，可使機械設計的效率和質(zhì)量進一步提升，較好地提升了機械設計的質(zhì)量和效率。

4.2柔性制造技術(shù)

因為具有靈活多變的優(yōu)勢，柔性制造技術(shù)實現(xiàn)了生產(chǎn)的優(yōu)化。將柔性制造技術(shù)運用在模塊化的設計中，不僅能使機床的共性問題得到解決，還能機床個性化問題的解決得到有效解決。在此過程中，功能設計所遵循的思想，是運用最少的模塊。通過應用柔性制造技術(shù)，實現(xiàn)一機多用的目標。目前，在機械設計中，柔性制造技術(shù)和模塊化技術(shù)已經(jīng)成為的重要研究項目。

4.3模塊化設計的新技術(shù)結(jié)合

為了將模塊化設計的作用充分發(fā)揮出來，需要有機的結(jié)合當前的一些新技術(shù)，以真正體現(xiàn)模塊化設計的價值。通過綜合同類軟件功能，以形成相應模塊，使之擁有更加強大的技術(shù)。例如，有機的綜合柔性制造技術(shù)和模塊化設計。當前，油柔性制造技術(shù)具有非常廣泛的應用，具有比較的突出的技術(shù)應用的靈活多變特征，能使機械設計中機床的個性化問題得到有效解決。同時，有機結(jié)合計算機輔助技術(shù)和將模塊化設計，通過應用計算機輔助技術(shù)，能使設計實現(xiàn)條理性和穩(wěn)定性，進而使計算機的整體效率得到真正提升。

5結(jié)語

機械設計步驟和方法范文第2篇

關鍵詞：機械設計 智能化 技術(shù)分析

中圖分類號：C35 文獻標識碼： A

1、引言

機械設計是機械工程的重要組成部分，是機械生產(chǎn)的第一步，是決定機械性能的最主要的因素。機械設計的目標是：在各種限定的條件下設計出最好的機械，即做出優(yōu)化設計。而優(yōu)化設計需要綜合考慮最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環(huán)境污染等多面的需求，這些要求常是互相矛盾的，而且它們之間的相對重要性因機械種類和用途的不同而異。因此，作為設計者我們的任務是按具體情況權(quán)衡輕重，統(tǒng)籌兼顧，使設計的機械有最優(yōu)的綜合技術(shù)經(jīng)濟效果。

2、機械設計的過程與步驟

在設計開始之前，先要制定設計任務。在設計的每個步驟中，都可能發(fā)現(xiàn)前面步驟中某些決定不合理，這就需要折回到前面那個步驟，修改不合理的決定，重做隨后的設計工作。

2.1制定設計任務

這是設計的前期工作。設計任務的根據(jù)是用戶訂貨、市場需要和新的科研成果。設計部門應用各種技術(shù)和市場情報，擬列可能方案，比較其利弊，與經(jīng)營部門和用戶共同商議，制定合理的設計任務目標。這對新型設計特別重要。任務目標的失誤將造成經(jīng)濟上的嚴重損失，甚至遭到全面失敗。

2.2確定工作原理和基本結(jié)構(gòu)型式

如設計任務未作明確規(guī)定，設計的第一個步驟就是確定總體方案，即確定所要應用的工作原理和與之相應的結(jié)構(gòu)型式。

2.3運動設計

設計的總體方案確定之后，接著需要運用機構(gòu)學的知識，選用合適的機構(gòu)以得到所需的運動方案。在新型設計中，可能會需要綜合一個新的機構(gòu)以得到所要求的運動方案，這常是一個困難的工作。因此，設計者一般盡量應用已有的和成熟的機構(gòu)所提給的運動方案。

2.4結(jié)構(gòu)設計和繪制初步總圖

運動設計之后，設計者開始進行結(jié)構(gòu)設計，計算機械各主要零件的受力、強度、形狀、尺寸和重量等，并繪制主要零、部件草圖。這時如發(fā)現(xiàn)原來選用的結(jié)構(gòu)不可行，就必須調(diào)整或修改結(jié)構(gòu)。同時還應考慮有無可能產(chǎn)生過熱、過度磨損或振動的部位。

2.5初步審查

初步總圖繪制后，需要請對該類機械有經(jīng)驗的設計、制造和使用人員以及用戶或委托設計單位的代表進行初步審查。審查結(jié)果如認為設計不適用（如重量、體積太大，造價太高，對結(jié)構(gòu)的可靠性有懷疑等），則須重新進行運動設計，甚至改用別的工作原理和基本結(jié)構(gòu)型式。多數(shù)情況是對設計采取某些改善措施。

2.6技術(shù)設計

根據(jù)初步審查意見，對設計進行修改，并繪制所有的零件和部件圖。對主要的零件和部件進行精確的應力分析，按分析結(jié)果修正零件的形狀、尺寸等細節(jié)，并規(guī)定材質(zhì)和熱處理。確定零件加工精度以及部件和總裝的裝配條件。完成設計、電氣設計（驅(qū)動和控制）。重繪總圖，某些重要的和批量生產(chǎn)的機械有時還要制作出模型。將完成的技術(shù)設計提交第二次審查。

2.7繪制工作圖

根據(jù)第二次審查的意見作最后的修改后，就可以繪制正式的零件圖、部件裝配圖和總裝配圖，編寫零件表、易損零件清單、使用指南等技術(shù)文件。設計負責人應注意協(xié)調(diào)零件間的尺寸，核對耦合件間的公差配合，復核某些零件的強度和剛度。零件圖完成后開始圖紙核對，這是非常重要的工作。經(jīng)過仔細校對的圖紙能保證加工后裝配順利。最可靠的校對方法是根據(jù)已繪制好的零件圖重繪出一張總裝配圖，所有矛盾之處就會表現(xiàn)出來。在繪制零件圖的同時還需要進行兩項工作：一是工藝性審核，使零件便于加工并降低制造成本；二是標準審核，使零件結(jié)構(gòu)要素、尺寸、公差配合、熱處理技術(shù)條件以及標準和通用零件等符合標準的規(guī)定。

2.8試生產(chǎn)和定型設計

對于單件或小批生產(chǎn)的機械，經(jīng)過上述步驟完成的設計圖紙可以投入正式生產(chǎn)。對于成批或大量生產(chǎn)的機械，在正式生產(chǎn)前要先試制樣機，進行功能試驗和鑒定，通過后，再按批量生產(chǎn)工藝進行批量試生產(chǎn)。在批量試生產(chǎn)中所出現(xiàn)的問題還可能需要對設計作相應的修改，方成為可供正式生產(chǎn)使用的定型設計。

3、現(xiàn)代機械的設計方法

3.1專業(yè)現(xiàn)代設計

由機械設計和計算機專業(yè)人員共同開發(fā)的計算機軟件，能夠反映和描述機械產(chǎn)品在實際工況下的各種損傷、失效和破壞的機理，可以定量分析和計算機械零件和機械的動態(tài)行為，并形成固定的設計程序，這就是專業(yè)的現(xiàn)代設計方法，如：振動分析和設計，摩擦學設計，熱力學傳熱設計，強度、剛度設計，溫度場分析等等。這些軟件都是在傳統(tǒng)的設計方法基礎上，應用計算機技術(shù)開發(fā)出來的。例如：用Pro/M軟件分析機械裝置的動態(tài)特性，用ANSYS軟件分析應力都是這方面很好的例子，為準確判斷裝置的可靠性和選擇設計參數(shù)奠定了基礎。

3.2通用現(xiàn)代設計

為了滿足機械產(chǎn)品性能的高要求，在機械設計中大量采用計算機技術(shù)進行輔助設計和系統(tǒng)分析，這就是通用的現(xiàn)代設計方法。常見的方法包括優(yōu)化、有限元、可靠性、仿真、專家系統(tǒng)、CAD等。這些方法并不只是針對機械產(chǎn)品去研究，還有其自身的科學理論和方法。本文就以下幾種方法進行了闡述：

（1）優(yōu)化設計

機械優(yōu)化設計是最優(yōu)化技術(shù)在機械設計領域的移植和應用，其基本思想是根據(jù)機械設計的理論，方法和標準規(guī)范等建立一反映工程設計問題和符合數(shù)學規(guī)劃要求的數(shù)學模型，然后采用數(shù)學規(guī)劃方法和計算機計算技術(shù)自動找出設計問題的最優(yōu)方案。它是機械設計理論與優(yōu)化數(shù)學、電子計算機相互結(jié)合而形成的一種現(xiàn)代設計方法。

（2）仿真與虛擬設計

計算機仿真技術(shù)是以計算機為工具“建立實際或聯(lián)想的系統(tǒng)模型”并在不同條件下對模型進行動態(tài)運行實驗的一門綜合性技術(shù)。而虛擬技術(shù)的本質(zhì)是以計算機支持的仿真技術(shù)為前提，在產(chǎn)品設計階段，實時地并行地模擬出產(chǎn)品開發(fā)全過程及其對產(chǎn)品設計的影響，預測產(chǎn)品性能、產(chǎn)品制造成本、產(chǎn)品的可制造性、產(chǎn)品的可維護性和可拆卸性等，從而提高產(chǎn)品設計的一次成功率。這種方法不但縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，也實現(xiàn)了縮短產(chǎn)品開發(fā)與用戶之間的距離。

（3）有限元設計

這種方法是利用數(shù)學近似的方法對真實物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進行模擬。還利用簡單而又相互作用的元素，即單元，就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無限未知量的真實系統(tǒng)。它不僅能用于工程中復雜的非線行問題、非穩(wěn)態(tài)問題的求解，而且還可用于工程設計中進行復雜結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動力分析，并能準確地計算形狀復雜零件的應力分布和變形，成為復雜零件強度和剛度計算的有力分析工具。

（4）模糊設計

它是將模糊數(shù)學知識應用到機械設計中的一種設計方法。機械設計中就存在大量的模糊信息。如機械零部件設計中，零件的安全系數(shù)往往從保守觀點出發(fā)，取較大值而不經(jīng)濟，但在其允許的范圍內(nèi)存在很大的模糊區(qū)間。機械產(chǎn)品的開發(fā)在各階段常會遇到各種模糊問題，雖然這些問題的特點、性質(zhì)及對計策的要求不盡相同，但所采取的模糊分析方法是相似的。它的最大特點是，可以將各因素對設計結(jié)果的影響進行全面定量地分析，得出綜合的數(shù)量化指標，作為選擇決斷的依據(jù)。

結(jié)束語

總之，在機器的制造過程中，隨時都有可能出現(xiàn)由于工藝原因而修改設計的情況。如需修改時，則應遵循一定的審批程序。機器出廠后，應該有計劃地進行跟蹤調(diào)查；另外，用戶在使用過程中也會給制造或設計部門反饋出現(xiàn)的問題。設計部門根據(jù)這些信息，經(jīng)過分析，也有可能對原設計進行修改，甚至改型。

參考文獻

[1]邱宣懷等.《機械設計第四版》，高等教育出版社，2007-8-20.

機械設計步驟和方法范文第3篇

關鍵詞：機械設計；機械制造；技術(shù)

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

引言

機械設計制造技術(shù)是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標志。隨著科技的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡技術(shù)的普及，機械設計方法已經(jīng)有了實質(zhì)性改變，科技新成果，不斷豐富著機械設計的思想、理論以及方法，不斷促進了機械設計發(fā)展和變革。在我國，機械制造技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展取得了極大的進步，但是相比較國外一些發(fā)達國家而言，還存在著一定的差距。不斷地完善機械設計與加強機械制造技術(shù)，是保證我國機械制走向世界領先水平的前提條件。

1. 當前機械制造業(yè)設計的方法及內(nèi)容

當前機械制造業(yè)設計方法是在對過去傳統(tǒng)的機械設計理念進行深刻反思的基礎上,綜合運用現(xiàn)代化的設計技術(shù)手段實施的相應機械設計,可以概括為以下三個方面主要內(nèi)容。

1.1 數(shù)字化成為當前機械設計的核心特點

隨著科技的進步,尤其是數(shù)字化技術(shù)的高速發(fā)展,在機械設計進行之前久能夠圍繞整個設計生命周期進行相應的建模工作。同時可以充分利用計算機技術(shù)進行模擬設計,并對產(chǎn)品設計的整個生命周期進行過程模擬,給實際機械設計提供最佳的參考素材。在設計當中,還能夠綜合運用大量的數(shù)字化的設計技術(shù)及方法,廣泛應用計算機輔助設計以及數(shù)字管理手段對全部設計的過程進行科學管理,確保資源配置最優(yōu)化、設計效率最大化。

1.2 并行化成為當前機械設計的最大趨勢

依托計算機支持,機械制造設計團隊能夠?qū)崿F(xiàn)更多信息的共享,從而打破了時間和空間阻隔障礙。不同地區(qū)的機械設計工作者能夠在同一平臺下實現(xiàn)協(xié)同設計工作。在機械設計的過程中能夠更多地贏得技術(shù)方面的支持和幫助,實現(xiàn)各種優(yōu)勢的互助互補,不斷提高設計能力和設計水平。而過去傳統(tǒng)的機械設計往往是單方面串行的設計,每項產(chǎn)品均需要實施分步驟設計,在一個設計步驟完成后,才能夠進行下一個步驟的設計,設計資源利用度不高。此外在設計過程中各個設計環(huán)節(jié)也缺少必要的溝通手段,無法對設計中發(fā)現(xiàn)的問題在第一時間進行修正,使機械設計的開發(fā)周期變得更長,并增加了設計人員的工作量。隨著當前機械大型化、綜合化的發(fā)展,各種機械的構(gòu)造及功能都變得更加多樣和復雜,機械設計開發(fā)初期確立的思路對于后期影響較大,由于設計過程比較復雜,如果前期的設計思路一旦出現(xiàn)紕漏,那么將很難進行及時的修正。

1.3 智能化成為當前機械設計的迫切要求

隨著自動化技術(shù)在機械設計領域的廣泛應用,機械的自動化程度已經(jīng)變得越來越高,相應地對機械自動化設計進程也提出了更高的要求。機械設計師需要充分利用智能技術(shù)進行相應的機械設計工作,構(gòu)建完善的智能化的體系。

2. 我國機械設計制造技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀分析

機械設計制造包括研究產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程。它是以提高質(zhì)量、效益、競爭力為目標，包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。我們?nèi)匀恍枰暤氖牵捎谥袊讓踊A還十分薄弱，與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國的制造業(yè)仍然存在著一個階段性的整體上的不足。我國機械制造業(yè)的快速發(fā)展，主要依靠技術(shù)引進和趕超型發(fā)展戰(zhàn)略，嚴重缺乏自主研發(fā)環(huán)節(jié)，這在很大程度上限制了中國機械制造業(yè)的發(fā)展，加之中國勞動力資源豐富而資金相對短缺，致使機械制造業(yè)的科技研發(fā)明顯滯后。雖然中國機械制造業(yè)的產(chǎn)品數(shù)量已經(jīng)位居世界前列，但主要依賴于勞動密集型產(chǎn)品，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高、精、尖產(chǎn)品比較少，在國際競爭中取得了相對的劣勢。同時，我國械制造業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量雖然有了很大程度的提高，但大量的機電產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性、外觀設計、內(nèi)在性能還存在一些問題。所以，就目前實際情況總體來說，中國的制造業(yè)大而不強，中國是制造大國而不是制造強國。

3. 機械產(chǎn)品的現(xiàn)代設計方法

3.1 智能化

智能化設計方法的主要特點是：根據(jù)設計方法學理論，借助于三維圖形軟件、智能化設計軟件和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，以及多媒體等工具進行產(chǎn)品的開發(fā)設計、表達產(chǎn)品的構(gòu)思、描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。

3.2 系統(tǒng)化

系統(tǒng)化設計方法的主要特點是：將設計看成由若干個設計要素組成的一個系統(tǒng)，每個設計要素既具有獨立性又存在著有機的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設計要素結(jié)合后，即可實現(xiàn)設計系統(tǒng)所需完成的任務。

3.3 模塊化

模塊化設計方法的主要特點是：視具有某種功能的實現(xiàn)為一個結(jié)構(gòu)模塊，通過結(jié)構(gòu)模塊的組合，實現(xiàn)產(chǎn)品的方案設計。

3.4 基于產(chǎn)品特征知識

基于產(chǎn)品特征知識設計方法的主要特點是：用計算機能夠識別的語言描述產(chǎn)品的特征及其設計領域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗，建立相應的知識庫及推理機，再利用已存儲的領域知識和建立的推理機實現(xiàn)產(chǎn)品的方案設計。

4. 機械制造中先進技術(shù)分析

4.1 計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）技術(shù)

計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）技術(shù)是20世紀制造領域最杰出的成就之一，也是計算機在制造業(yè)中應用最成功的范例之一，它是一門多學科綜合的技術(shù)，也是當今發(fā)展最快的技術(shù)之一，目前已經(jīng)形成相關產(chǎn)業(yè)。CAD/CAM等新技術(shù)在制造業(yè)的應用，對制造業(yè)的制造模式和市場形勢產(chǎn)生了巨大影響，促進了生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變和制造業(yè)市場形勢的變化。

4.2 數(shù)控加工技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，對零件加工質(zhì)量的要求也越來越高。由于產(chǎn)品改型頻繁，在一般機械加工中，單件和中小批量產(chǎn)品所占比重越來越大。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本，要求機床不僅具有較好的通用性和靈活性，而且對加工過程中的自動化提出了更高的要求。數(shù)控加工技術(shù)就是在這種環(huán)境下發(fā)展起來的，適用于精度高，零件形狀復雜的單件和中小批量生產(chǎn)的高效、柔性的自動化加工技術(shù)。目前，數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅速，應用領域已從航空航天普及到汽車、機床等制造業(yè)及其他中小批量生產(chǎn)的機械制造行業(yè)中。

4.3 精密與超精密加工技術(shù)

隨著航空航天、計算機、材料科學、激光和自動控制系統(tǒng)等高科技產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，綜合應用當今先進的加工技術(shù)，使機械加工精度已經(jīng)提高到了0.01μm的亞納米級，并向納米級發(fā)展。精密加工和超精密加工技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的前沿和主要發(fā)展方向之一，它已經(jīng)成為國際科技競爭中能否取得成功的關鍵技術(shù)，尤其是精密加工技術(shù)在尖端產(chǎn)品和現(xiàn)代武器制造中有舉足輕重的地位。

4.4 超高速切削、磨削技術(shù)

超高速加工技術(shù)是指采用超硬刀具和磨具，利用能可靠實現(xiàn)高速運動的高精度、高自動化和高柔性的制造設備，以提高切削速度來達到提高材料去除率、加工精度和加工質(zhì)量的先進加工技術(shù)。具有切削力小、熱變形小、加工精度高和降低加工成本等優(yōu)越性。

4.5 新一代制造裝備技術(shù)

4.5.1 少無夾具制造技術(shù)

在常規(guī)制造系統(tǒng)中，產(chǎn)品生產(chǎn)所需大量夾具不僅耗費大量資金，更嚴重的是延長了產(chǎn)品的準備時間，形成制造過程中的“瓶頸”，這是造成柔性差、響應速度慢、生產(chǎn)成本高、企業(yè)競爭能力弱的主要因素之一。鑒于少無夾具制造技術(shù)所具有的重要學術(shù)意義和實用價值，國內(nèi)外多個單位均在這一領域開展了研究工作。

4.5.2 虛擬軸機床

新型并聯(lián)構(gòu)型制造裝備虛擬軸機床實質(zhì)上是機器人與機床的混合物，其在結(jié)構(gòu)上完全不同于傳統(tǒng)的數(shù)控機床，具有模塊化程度高，結(jié)構(gòu)簡單，速度、動態(tài)響應快，造價低等優(yōu)點，克服了傳統(tǒng)的機床設備一些無法避免的固有缺陷。

4.6 微細制造與納米技術(shù)

隨著人們對許多工業(yè)產(chǎn)品的功能集成化和外觀小型化的需求，使零部件的尺寸日趨微小化。這些需求導致了自20世紀70年代起出現(xiàn)了微細加工和納米制造技術(shù)，他們促使了微型機器向系統(tǒng)化方向發(fā)展，并形成了有廣闊發(fā)展前景的微機電系統(tǒng)（MEMS）。

結(jié)束語

綜上所述，隨著科技水平的不斷提升，我國機械制造業(yè)取得一定的成績，但是我國的機械設計與制造技術(shù)還存在著一定的不足，這些都嚴重的影響到我國機械制造業(yè)的發(fā)展。在機械設計與制造中掌握時展的趨勢，不斷地對設計方法與制造技術(shù)進行完善，采用先進的機械制造技術(shù)，從而推動我國機械制造水平的提升。

參考文獻：

[1]張寶坤,王淑霞,王艷.機械設計制造及其自動化的發(fā)展方向[J].化工裝備技術(shù),2011.

機械設計步驟和方法范文第4篇

關鍵詞：一體化教學；單元設計；實驗實訓；課程設計

中圖分類號：G712文獻標識碼：A文章編號：1005-1422（2013）11-0103-03

一、引言

根據(jù)全國高職院校的教學改革經(jīng)驗，工學結(jié)合、教學做一體化是目前高職院校廣泛推崇的一種教學模式。但是，這一教學模式的實施必須具備一定的師資力量、物質(zhì)設備、實習場地等條件。要做到每一個專業(yè)、每一門課程都全面實行一體化教學模式，實施起來難度較大，這就需要有一個循序漸進的過程，即一個過渡期。在這一過渡期，我們該如何做？就目前大部分高職院校的現(xiàn)狀來看，課堂教學仍然占了較大的比重，在這種情況下，如何設計教學內(nèi)容和教學模式，是每一位教育工作者值得深思和探討的問題。

二、從實際出發(fā)，積極推進課程教學的單元、整體設計（一）課程教學的整體規(guī)劃與設計

機械設計基礎不僅是一門技術(shù)基礎課，而且也是一門能直接用于生產(chǎn)的設計性課程。本課程的教學目標不僅在于傳授常用機構(gòu)和通用零件的基本知識、基本理論和基本設計方法，更重要的是培養(yǎng)學生的實際機械設計能力。高等職業(yè)教育要辦出特色，就應按職業(yè)崗位所需的知識結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)實際需要來構(gòu)建以職業(yè)技術(shù)能力為主的課程體系。據(jù)此，應將機械設計基礎以章節(jié)劃分的課程內(nèi)容設計成為若干個教學單元：機械的組成及特性、聯(lián)接、機械傳動、支承零部件、機械設計綜述等。本課程新的課程結(jié)構(gòu)，首先從機械的整體出發(fā)，從宏觀上使學生了解機械整體的基本知識和要求，把握每個模塊和整體的關系，從簡易的聯(lián)接入手，到各種機械傳動、支承結(jié)構(gòu)；以機械傳動為課程重點，把握各種機械傳動的特點，為培養(yǎng)學生機械安裝和調(diào)試能力奠定良好基礎。

（二）教學單元內(nèi)容設計

高職教育教學內(nèi)容及課程體系強調(diào)理論知識的應用，要求按照一線生產(chǎn)實際需要授課，其課程體系突出能力與素質(zhì)的培養(yǎng)，教學內(nèi)容應擺脫學科系統(tǒng)性、完整性的束縛。按照這一思路，需對教學內(nèi)容進行調(diào)整：（1）機械設計都是以機構(gòu)運動簡圖為研究模型的，建立機械運動簡圖是機械設計的基礎，因此，應把機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析，機構(gòu)運動簡圖的定義、性質(zhì)和常用運動副的代號，機構(gòu)運動簡圖的建立作為重點講授內(nèi)容。（2）對機構(gòu)設計部分的內(nèi)容，過去是以講授圖解法為主，隨著計算機輔助機械設計的廣泛應用，其教學內(nèi)容應該逐漸轉(zhuǎn)換為以講授解析法為主。（3）對于機械傳動和零件設計部分，應減少計算公式的推導過程，增加零部結(jié)構(gòu)設計的內(nèi)容和一些設計參數(shù)的選取原則，并加強對機械運行的介紹，比如多種傳動方式的組合、原理、特點以及工程實際中的應用、維護等，多向?qū)W生介紹機械方面的新發(fā)展、新思路，以開闊學生的眼界。

在過去的教學中，通常只重視設計計算，認為學生只要會計算就達到要求了，而輕視結(jié)構(gòu)設計，以及結(jié)構(gòu)設計與工程實際技術(shù)問題緊密結(jié)合的部分，導致教學與實際脫節(jié)。如滾動軸承這一章，軸承裝置設計在教學中往往不作為重點，但卻是生產(chǎn)一線技術(shù)人員接觸最為廣泛的內(nèi)容。因此，可以把這章內(nèi)容進行重新整合，把軸承裝置設計作為重點，要求學生重點掌握軸承的安裝、配合、緊固、調(diào)節(jié)、、密封等實踐性很強的技術(shù)問題。在學習了這些基本知識的基礎上，再舉一些工程實例，如CA6140車床主軸支撐的例子，通過這個實例，使學生重點掌握軸承的組合結(jié)構(gòu)、軸承的調(diào)整以及軸承的精度對機床主軸傳動的影響。通過整合，使學生既學會了軸承的基本知識，又掌握了軸承的應用技術(shù)，同時使學生明確了軸承在工程實際中的重要地位。

1對課程單元、整體設計及一體化教學的思考

（三）單元設計要堅持“必須夠用”原則

進行單元教學設計時，需堅持“必須夠用”原則，刪除不必要的理論推導和證明。高等職業(yè)教育培養(yǎng)目標強調(diào)的是人才的應用性，畢業(yè)生所從業(yè)的崗位決定了他們沒有必要對計算公式、定理、方法等的來龍去脈像研究型人才那樣了解得清清楚楚，而應注重于如何運用這些公式、定理、方法等來解決實際問題。

如機械設計基礎中凸輪機構(gòu)從動件運動規(guī)律中的速度、加速度方程的推導過程；帶傳動即將打滑時緊邊拉力與松邊拉力之間的關系式的推導過程等都應刪除或略講。與先前所學課程重復的內(nèi)容、偏深偏難而又不實用的內(nèi)容、因科學技術(shù)發(fā)展進步而落后的內(nèi)容也應刪除。

（四）單元設計需不斷完善

進行單元教學設計時，不斷完善必要的基本知識和理論，增加基本設計方法和實踐性內(nèi)容。機械設計所需的基本知識和基本理論、緊密結(jié)合工程實際且多樣化的設計方法，是培養(yǎng)學生機械設計能力的根本保證。而以往的教材對此注意不夠，具體表現(xiàn)為：（1）基本設計計算原理和設計方法介紹得較少，致使學生解決實際問題的思路少、方法少。例如：平面四桿機構(gòu)的設計，一般教材只介紹按給定連桿的2個（或3個）位置設計，以及按行程速比系數(shù)設計等兩三種方法；軸上零件的定位固定，一般也只介紹軸肩、軸環(huán)、套筒等幾種方法。（2）對設計方法和步驟缺少分析、總結(jié)和歸納，不利于學生整體設計思想方法的形成。（3）實用性、實踐性內(nèi)容少，不利于學生應用所學理論知識和方法解決工程實際問題能力的培養(yǎng)。

（五）單元設計的評價

一堂職業(yè)教育的好課既要看教師是否認真進行了突出職業(yè)能力培養(yǎng)的單元教學設計，又要看是否圓滿地按照設計進行了實施，取得預定的教學效果。綜合起來，主要應從以下幾個方面進行評價。

1.單元目標的評價。單元目標包括職業(yè)能力目標和知識目標。單元目標一經(jīng)設定，應當嚴格遵照執(zhí)行，不能隨意更改。但可以將其進一步分解細化，確定重點、難點及解決辦法，使之更加明確、具體，更具可檢驗性。另外，還可結(jié)合課程教學內(nèi)容的實際，適當添加德育或人文目標，但不能盲目拔高或擴張。

職業(yè)能力目標同知識目標一樣，不能隨意更改。必須對訓練項目實施步驟、方式、訓練素材、所需場地器材及工具、安全事項、考核方法等做出規(guī)劃與安排。

2.單元教學過程的評價。單元教學過程的設計與實施是實現(xiàn)培養(yǎng)目標的途徑，是提高課堂教學效果和效率的重要環(huán)節(jié)，也是單元教學設計和現(xiàn)場實施中最重要、最難、最能體現(xiàn)教師教學能力的環(huán)節(jié)，因此，這是單元教學評價的重要方面。應重點考核職業(yè)能力訓練過程、步驟、方法、手段的設計與實施是否符合學生職業(yè)能力提高和知識認知的規(guī)律，是否能夠激發(fā)學生的學習興趣和內(nèi)在動力，重點是否突出，難點是否得到有效化解，實訓條件是否準備充分，教師操作是否熟練，指導學生是否得法，各步驟時間分配是否合理等等。

三、推進“教、學、做”一體化模式，提高教學效率和質(zhì)量針對機械設計基礎課程的特點，真正實現(xiàn)“教、學、做”一體化教學模式，提高教學效率和質(zhì)量，需做好以下幾方面的工作：

（一）理論聯(lián)系實際，激發(fā)學習動力

機械設計基礎是與工程實際聯(lián)系緊密的課程，教學過程中應特別注重理論聯(lián)系實際。如講解平面機構(gòu)時，可列舉實際機器（內(nèi)燃機、汽車等）和日常生活中（縫紉機的踏板機構(gòu)、農(nóng)用水井壓水機構(gòu)等）的應用實例，并介紹與專業(yè)有關的金屬切削機床――牛頭刨床的應用實例，增強基礎課與專業(yè)課之間的聯(lián)系，使理論知識和實際應用有機地結(jié)合起來，激發(fā)學生學習的動力。

（二）講練結(jié)合，精講多練

對機械設計基礎基本概念的講解要強調(diào)聯(lián)系實際，講練結(jié)合，即在各章節(jié)安排相應的練習，還安排一些階段性的綜合練習，提高練習的綜合程度，注重方法的運用和掌握，注意對各種理論、方法的綜合應用進行總結(jié)。使學生學牢學活知識，并具有應用知識解決問題的能力。

分析討論是開發(fā)學生智能，鍛煉學生膽量，培養(yǎng)學生科學思維能力的有效教學方法。討論的內(nèi)容可以是概念題討論、綜合題討論、自選題討論。例如，經(jīng)常布置一些較重要的概念性思考題，讓學生課外思考，下一次上課進行提問。適當討論，這樣可以促進學生課外自學，加深對基本概念的理解。

（三）建立必備的實驗、實訓條件

機械設計實驗、實訓是學生職業(yè)技能培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，因為實驗項目是以機械工程技術(shù)為背景的，如通過漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)測定和減速器的結(jié)構(gòu)分析、裝配實驗等，使學生學習和掌握具體的測試技術(shù)、測量方法，熟悉測量工具與設備。教師在指導過程中還可進行一些創(chuàng)新，設計并提出一些新的實驗內(nèi)容，如可選用一些磨損過的齒輪和使用過的減速器，通過分析，提出一些具體的修理、調(diào)整、改進的意見和解決問題的方案。這樣，既鞏固和加深了理論知識，又使理論知識與實踐能力培養(yǎng)有機結(jié)合起來，同時使學生覺得學有所用。

（四）搞好課程設計，培養(yǎng)學生綜合技能

機械設計基礎的課程設計是把學生學過的各學科知識較全面地綜合應用到實際工程中去，力求從課程內(nèi)容上、從分析問題和解決問題的方法上，從設計思想上培養(yǎng)學生的工程設計能力。首先，在選題上要考慮培養(yǎng)目標，有針對性，有側(cè)重面：可選二級減速傳動裝置作為設計題目，其中，一級為v帶傳動，另一級為單級斜齒圓柱齒輪傳動。這樣的選題，既包括本課程的主要內(nèi)容，又使學生得到較為全面的訓練。在設計之前，應先組織學生對該傳動裝置進行拆卸、安裝，使學生熟悉裝置的基本構(gòu)造，整體組成結(jié)構(gòu)及各部分結(jié)構(gòu)、功能、裝置和調(diào)整；各個零件之間的連接關系與特點，然后找出標準件與非標準件，明確傳動裝置布置形式與空間位置的關系，建起一個立體的概念，避免出現(xiàn)閉門造車和照抄照搬式的設計，與生產(chǎn)實際相脫節(jié)。在設計過程中，許多參數(shù)不可能完全由計算決定，需要借助畫圖、初選或初估等手段，并且通過畫圖、計算、修改交叉進行，同時要求學生認真閱讀參考資料，學會查閱相關手冊等。

參考文獻：

機械設計步驟和方法范文第5篇

關鍵詞：現(xiàn)代機械設計 創(chuàng)新 方法

中圖分類號：TH122文獻標識碼： A

傳統(tǒng)的設計已經(jīng)不能適應于新時期的需求，現(xiàn)代機械設計方法在傳統(tǒng)設計的基礎上，融合了多個社會領域的因素，并進行了整體的優(yōu)化。現(xiàn)代機械設計方法依據(jù)計算機技術(shù)和設計方法學，加快了設計的進度、提升了設計的質(zhì)量和成功率，也加強了市場經(jīng)濟形勢下的機械產(chǎn)品競爭力。科技的進步，將會進一步拓寬現(xiàn)代機械設計的內(nèi)容，從而使得設計產(chǎn)品具有更高的質(zhì)量。

1 現(xiàn)代機械設計的方法

1.1 三次設計法

三次設計法分為三個主要的過程，即參數(shù)設計、容差設計和系統(tǒng)設計。參數(shù)設計是優(yōu)化組合各個功能部分，讓系統(tǒng)內(nèi)的各參數(shù)達到最佳的組合,從而減小產(chǎn)品所帶來的負面影響;容差設計是對機械設計做一個整體的檢驗，保證每一個參數(shù)的具體波動范圍，減少制作過程中的成本;而系統(tǒng)設計是機械設計的基礎部分和核心理念，也是機械設計的開始階段。三次設計法的核心內(nèi)容是容差設計和參數(shù)設計，它也是質(zhì)量最高的設計方法。

1.2 普適設計法

普適設計注重總結(jié)和積累經(jīng)驗。由于機械設計種類隨著時展逐漸增多，需要一個系統(tǒng)性的理論方法來歸納和總結(jié)。普適設計理論是設計方法中的典型，它建立了系統(tǒng)性的設計方法，在規(guī)則、方法和策略中都有確切的設計規(guī)則。普適設計理論側(cè)重在機械設計內(nèi)的結(jié)構(gòu)，是一種立足于經(jīng)驗的方法，其能量輸出和輸入都是和經(jīng)驗相關。

1.3 公理化設計法

公理化設計法立足于決策理論。此方法結(jié)合了普適法，吸收了普適法的經(jīng)驗設計。公理化設計法的基礎是系統(tǒng)理論，加上科學決策，便可以形成法律公則和科學基礎為主的設計方法。即便是缺乏系統(tǒng)經(jīng)驗和知識，公理化設計法依舊能有效地利用。由此看出，公理化設計法比較傳統(tǒng)。但一些機械化設計很復雜，倘若不依據(jù)先進的理論方法并不能加以設計。而公理化設計方法卻能優(yōu)化多個復雜類型的機械設計，獲得良好的設計效果。

1.4 電子信息技術(shù)設計法

此機械設計方法是由于計算機技術(shù)、通訊技術(shù)的發(fā)展而形成的。機械設計人員在構(gòu)思和運算時，可借助于計算機的高速操作能力。傳統(tǒng)機械設計多是用手工繪圖的方式，形成設計方案。而電子信息技術(shù)設計法具有先進的設計理念和準確的設計步驟。不僅可以降低設計人員的勞動強度，加快設計的進度，而且可以提升機械設計的質(zhì)量。

2 樹立優(yōu)化設計的思想

現(xiàn)代優(yōu)化設計建立在數(shù)學規(guī)劃的基礎之上，依靠計算機等現(xiàn)代計算工具，通過分析相關約束條件，找到既定問題的最優(yōu)解的設計方法。

優(yōu)化設計是在現(xiàn)代機械設計中一種先進的創(chuàng)新方法，以現(xiàn)代的數(shù)學最優(yōu)理論和計算機技術(shù)為前提，通過設定函數(shù)由計算機計算得到最優(yōu)或效率最高的設計方案，優(yōu)化設計的理念符合現(xiàn)代機械設計發(fā)展的需求。優(yōu)化設計方面，我國在研究上也有了較大的進步，對一些先進優(yōu)化程序的設計在業(yè)內(nèi)影響很大，然而對其在應用方面還不能延伸到所有相關領域。在現(xiàn)代機械設計的創(chuàng)新中，優(yōu)化設計是一個很重要的研究方向，這種設計方法建立在科學的基礎上，對設計者本身的專業(yè)素養(yǎng)要求較高，同時需要其擁有先進的創(chuàng)新理念，能夠在原有基礎上不斷挑戰(zhàn)新的高度，設計出在實用的同時可以引領時展的創(chuàng)新產(chǎn)品。

3 變型設計思想

所謂機械設計的變型設計，就是在以原產(chǎn)品為平臺進行二次開發(fā)，加強零件的規(guī)格標準化，部件通用化以及產(chǎn)品的系列化。進而滿足更多用戶的具體需求。

產(chǎn)品三維參數(shù)化的變型設計，就是變形設計中把拓撲尺寸約束以及工程約束的驅(qū)動作為設計基礎的設計方法之一。傳統(tǒng)參數(shù)化設計對部分特征驅(qū)動尺寸做出修改，使其他關聯(lián)尺寸得到相應調(diào)整，從而得到結(jié)構(gòu)相同但尺寸不同的系列零件三維模型；三維參數(shù)化變型設計不僅包括這些，而且涵蓋了三維參數(shù)化模型驅(qū)動后與之相關聯(lián)的工程圖的視圖位置、比例、尺寸、注釋、B0M 表等相關信息的自動更新，生產(chǎn)制造的下游工裝夾具、工藝規(guī)程規(guī)劃、NC 代碼等的參數(shù)化關聯(lián)設計，乃至整個產(chǎn)品生命周期的參數(shù)化設計。

4 應用計算機技術(shù)進行機械設計

4.1 使用 CAD 軟件

作為信息時代成果之一的現(xiàn)代機械設計，其進步和發(fā)展與計算機技術(shù)密不可分，用計算機進行復雜的分析和計算能夠大大減少設計所需的必要時間，并幫助進行設計的改進和調(diào)整。由于計算機具有儲存量大，速度快以及處理信息能力強的特點，所以能夠在短時間內(nèi)通過各種數(shù)據(jù)的分析找出最優(yōu)解，這些是傳統(tǒng)的計算方式所無法代替的。因而可以說，在現(xiàn)代的機械設計中計算機技術(shù)的廣泛運用將是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。

盡管對需求和設計的可行性進行分析時計算機能夠完成的工作并不多，然而剩下的設計步驟幾乎都能夠通過計算機運算完成以節(jié)省大量的人力物力，包括畫圖，計算等等一些復雜的工作，如果能夠合理配合設計者自身的設計創(chuàng)新理念，就一定可以使得設計質(zhì)量大幅度提高，而 CAD 軟件就是被出于這樣的目的而開發(fā)的。

現(xiàn)代機械化的設計以完全實現(xiàn)自動化作為其最終目標，但是要真正實現(xiàn)這一目標需要做到的事情還有很多，甚至當前的科技水平還需要有所不足。同時，由于機械設計的創(chuàng)新需要，目前的最佳設計方式是進行人機合作。在應用 CAD 軟件進行設計的時候，設計者的創(chuàng)新理念是主要的，處于主導地位，而計算機則是設計者在設計的過程中的一種工具，在從屬地位。所以，設計者必須在設計的過程中充分發(fā)揮其主觀能動性，通過對計算機的靈活操作實現(xiàn)人與計算機的完美結(jié)合。可以說，人的主觀能動性和創(chuàng)造力配合計算機的強大計算處理能力，才能設計出更加貼近當今機械設計需求的產(chǎn)品。

4.2 數(shù)據(jù)庫管理

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫管理軟件種類很多，廣泛應用于商業(yè)領域或企事業(yè)單位管理部門。在機械設計領域，數(shù)據(jù)庫管理也十分重要，需要一個儲存量大、可以管理復雜數(shù)據(jù)的完善的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，但當下大多數(shù)此類軟件還不能完全做到這一點。這就要求我們充分發(fā)揮創(chuàng)造性，根據(jù)自己的設計需要來建立數(shù)據(jù)庫，以便更好、更精確地分析數(shù)據(jù)，從而達到我們想要的設計效果。

設計者在機械設計過程中，經(jīng)常需要查閱一些數(shù)據(jù)資料和文獻，從而得到所需數(shù)據(jù)、公式或理念。傳統(tǒng)方式是設計者花費大量時間和力氣自己去一一查找，十分耗費人力。但在計算機已經(jīng)普及的今天，設計者完全可以省下這番功夫，只需事先把機械設計的相關資料都儲存進計算機系統(tǒng)，建立完善的數(shù)據(jù)庫，這時就可以利用計算機儲存量大、查找速度快的優(yōu)勢，迅速分析查找并最終得到所需的資料。查找資料歷來都是龐大而復雜的工作，計算機的出現(xiàn)解決了這個問題，為機械設計者節(jié)約了很多時間，使他們可以把更多的時間投入到機械設計的創(chuàng)新當中去，從而促進了機械設計更快更好地發(fā)展。

5 結(jié)束語

現(xiàn)代的機械設計需要創(chuàng)新，所以設計人員必須具備全新的創(chuàng)新理念，充分發(fā)揮其主觀能動性的同時，能夠熟練操作現(xiàn)代設備進行分析處理，以設計出質(zhì)量更高，更能滿足用戶需求的機械設備，這同時也是機械設計的發(fā)展的一貫要求和準則。

參考文獻

[1]葉云岳．科技發(fā)明與新產(chǎn)品開發(fā)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999.

[2]李立斌．機械創(chuàng)新設計基礎[M]．北京：國防科技大學出版社，2001.