现代机械设计论文十篇

现代机械设计论文篇1

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

现代机械设计论文篇2

关键词：现代机械设计；方法；研究

中图分类号：TH122 文献标识码：A

机械设计主要是指根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、以及各个零件的材料和形状的尺寸、方法进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。本文着重从现代机械设计方法及其发展进行探讨。

一、现代机械设计的特点

机械设计作为机械工程的最重要的组成部分，是机械生产的第一步，它是决定机械性能的最主要的因素。现代的机械设计它包括众多的种类并且结构也愈来愈复杂。但从实现系统的功能来看，她主要包括动力系统、传动系统、执行系统、操纵及控制系统等，这些系统有根据各自的需要继续分解为更小的子系统。现代机械设计它具有鲜明的时代现代特点，它不仅要求设计对机械的工作原理、工作结构、运动方式、力以及能量的传递方式、物流技术、各零部件的材料、形状、尺寸、等方式进行构思、分析和计算，而且还融入多门的现代科学知识。如：在现代机械中融通创造性的工程学、美学、控制论、机械电子学等，使得设计出的产品更具有时代气息，进而使得产品在市场上具有竞争优势。

二、现代机械的设计方法

（一）信息论方法

它主要包括信息分析法和技术预测法，其目的是帮助机械设计归总有用的信息，使得这些信息能够为设计人员提供机械设计的灵感，该方法是现代机械设计方法的前提。并且信息论方法能收集大量的设计信息和设计经验，它能够帮助缺乏设计经验的新手完成工作。此外，信息论方法能够大大的提高设计的效率，加快产品的更新速度，缩短设计的时间，从而在市场的竞争中处于优势地位。

（二）创新设计法

为了适应新知识经济时代的发展要求，提出现代机械设计创新理论。在机械设计中，创新设计法的应用能够培养设计者创造性的思维，创新设计方法以自己优势优于其他的创新，使得设计出的产品能够在激烈竞争的环境中处于优势地位。创新性的机械设计能够最大限度的增强其设计的用途和性能。

（三）绿色产品设计技术

绿色产品的设计技术主要是指在设计机械产品中应该符合低消耗、高效益以及保护环境的要求。绿色产品设计应该要求现代机械设计中用最小的能源消耗获得最大的能源利用率，此外还需符合对环境影响较小的环保要求。设计产品的结构布局、加工工艺和材料的选择上都应该在设计之初考虑到。另外，还应针对环境设计对机械技术进行设计。这主要是指在设计的过程中对于产品来说，能否回收、是否可以重复利用、是否可以维护，以及是否能够有益于人们的身体。

三、现代机械设计的发展方向

现代机械设计与传统的机械设计有着许多不同的特点，由于传统设计技术跟不上现代经济发展的步伐，因此，应该采用现代的设计方法，借助各类的工程软件来帮助设计人员完成产品的开发工作。但随着经济的发展，现代机械设计必须朝着一个新的方向发展才会在机械设计领域内树立其长盛不衰的地位。

（一）人性化设计

随着物质水平的提高人们越来越关注精神的需求，因此在机械设计中应该突出人性化，满足人的精神需求。该发展方向它适应了当今人文社会的提倡，也凸显了人的价值意义。如：在现代的机械设计中，计算机技术已经全面的应用到机械设计中，因此，在机械设计的过程中，采用微机控制技术，使得控制和操作的人性化能够最大限度的提高机械设计的安全性和舒适性。

（二）系统性设计

该设计方向主要是从系统性的观点入手，把机械设计看作一个整体，该设计的实现主要依赖信息化技术，实现人、机、环境的相互协调。在具体的实施过程中，应把其中的总系统逐一的分解为单一的子系统，采用现代设计理论和方法进行系统性的设计，它的目的是在与追求系统优化为目标协调各个子系统的设计和匹配。

（三）虚拟化设计

21世纪科学技术的核心技术是虚拟技术、计算机通讯技术和网络技术。虚拟技术作为三大核心技术之首，足以可以看出它的重要性，虚拟技术主要包括虚拟加工、虚拟测试、虚拟控制等，虚拟化设计作为一种虚拟设计，它主要利用声、光、电、机、计算机等综合技术的有机组合。它能够极大的改变人类现有的思维和生活模式。

综上所述：现代机械设计它是一个创造性的工作工程，是多种技术学科相互渗透、相互结合的产物。机械设计只有不断的与当代先进的科学技术相结合才能促进自身的发展，因此来说，现代机械设计应该适应社会的发展，才能对社会做出贡献。

参考文献：

[1].许鸿艳.讨论现代机械设计的方法及研究进展[J].湖南农机，2013（05）.

[2].张前森.浅析现代机械设计方法及研究进展[J].科技资讯，2011（18）.

现代机械设计论文篇3

中图分类号：TP39文献标识码：A 文章编号：1672-3791 （2010)04(a)-0000-00

机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、方法等进行构思、分析和计算并将这些转化为具体的描述以人为制造依据的工作过程。传统的机械设计也称常规设计，是一种以强度和低压控制为中心的安全系数设计、经验设计、类比设计和机电分离设计。随着现代科学技术的发展，现代机械产品设计更加强调创造性，在注重整体功能的基础上以现代化的设计方法和计算机技术作为工具，提高了设计的质量、效率和精度，满足了产品对经济性、适应性和可靠性统一的要求。与传统设计相比，现代机械设计在功能、结构和产品的设计要求方面都有明显的优势。

一、现代设计方法和传统设计方法比较

1、传统的设计方法。传统设计方法以直觉设计、经验设计、静态设计为基础，所使用的设计方法有理论设计和经验设计两种。（1)根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计称为理论设计。实际情况往往复杂多变，理论设计对问题的考虑不够全面，若安全系数选择过大，则产品可能超大。若安全系数过小，又很难保证产品的安全性。（2)经验设计指根据某类零件已有的设计方法与经验关系式，或者按照设计者个人的工作经验用类比方法进行的设计。随着设计产品的技术含量不断提高，技术系统变得越来越复杂，产品更新的速度也在逐渐加快，经验类比的设计方法已远远不能满足市场的需求。

2、现代机械设计方法。现代设计方法是以思维科学、设计理论系统工程为基础，以计算机作为工具的各种技术和程序的总和。与传统设计方法比较，传统设计是静态系统、以经验作为方法，纯手工手段的；现代设计是动态系统，以科学为方法，用计算机手段。在设计方法上，与传统机械设计相比现代设计在机械零件的设计上更可靠、更优化。

现代设计将传统设计方法中涉及到的设计变量如材料强度、尺寸、应力等，当成服从某种分布的随机变量，并根据产品的可靠性指标要求，用概率统计的方法得出零部件和元器件的主要结构参数和尺寸。根据概率论的观点，安全系数必须和对应的可靠性联系起来才有意义。如：按传统设计法，安全系数大于1的零件是不应该失效的，而实际应用中，安全系数很大的零件也有可能发生失效。按传统的设计方法，对绝大多数零件(如齿数、轮齿宽、螺旋角等)的设计结果虽然在刚度、强度两方面满足了设计要求，往往因为经验性和盲目性，很难达到最优化结果。现代优化设计跳出了传统的设计思维，在符合一系列条件的前提下，求出满足最优效果的设计参数解。

此外，传统设计往往需要人工资料检索、手工计算和绘图，需要耗费较多的时间和人力，设计质量受到影响。计算机辅助集合人的经验和智慧，将计算机的高速运算功能和人的创造力结合起来，加速了设计进程。

二、现代机械设计与传统设计特点比较

现代科学技术的发展与计算机的广泛应用，使现代机械设计形成了自己的理论方法和体系，汇集了多个专业和领域的知识，成为一门交叉学科。与传统的机械设计相比，现代机械设计具有很多明显的优点。

1、传统机械设计思维比较被动，现代机械设计具有较强的主动性。传统设计依靠灵感和经验，思维往往比较被动。而随着现代技术的迅速发展和市场竞争的日益激烈，人们必须不断的提出新的、大胆的开发目标和设想，并运用现有的最新科学技术创造出全新的产品。传统依靠经验的设计已经不能适应这一需求。现代设计在进行研究创造设计思维本身的规律时，运用灵感、方案、优化设计产生的内在逻辑，并由此产生了创造学、价值工程、设计方法学等理论。

2、传统设计注重机械本身预定功能的实现，现代机械设计要求把对象置身于大系统中，并对系统作出设计，将预定的功能在人—机—环境之间进行合理分配。充分考虑到人的生理和心理因素，力求在人际之间做出最佳设计。此外，现代设计还考虑到机械从原料图区、加工装配、投入使用至报废回收等全部生命周期中各个阶段与环境的关系，以减少对自然环境的伤害并保证生态平衡。

3、现代机械设计强化了传统机械设计对强度准则的要求。有限单元法和断裂力学等领域的研究成果在现代机械设计中的应用，强化了设计者强度设计的能力，现代设计的准则也因此拓宽到产品设计的更多领域。现代消费者对产品的需求从实用需求上升到物质与精神享受并重的层次，对现代机械设计提出了艺术和美学方面的要求。

4、传统设计历时长、耗费大，现代机械设计周期短，耗费低。传统机械设计一般先根据目标和任务做出第一个方案并造出样机，然后对样机评定、考核，进行修改，形成第二套方案，如此反复，到满意为止，设计过程周期长、耗费高。现代设计根据各种给定的条件，运用优化设计的原理和方法，借助计算机求取最佳设计参数和设计方案。在现代设计中，优化意识还延伸到产品的总体方案论证，产品结构和工艺设计各个方面，并产生了遗传算法、模糊算法等许多新的理论方法。

5、传统设计受思维进度的约束，现代机械设计利用计算机改变了这一缺陷。在传统的设计中，从概念设计、技术设计到编制工艺、计算工时成本，有许多部门用串行工作方法参与，需要一个漫长的过程，而现代的并行设计技术，使人们在作出一个方案的设计时，通过计算机网络同时获得后续过程相关信息，使设计者有可能及时修改方案，寻求一个全面、综合的优化方案。

三、小结

现代机械与传统设计相比，在功能、结构和产品的设计要求方面都有明显的优势，改变并完善了传统机械设计的缺陷。它将许多学科和领域融合，并将这些技术在现实机械中实现了完美的结合。但现代机械设计不仅仅个人行为，在设计群体中，所有成员都应掌握现代机械设计的有关知识，做到相互了解和配合，并建立全局观念，才能实现现代机械的完美设计。

参考文献：

[1] 胡玲凤.现代设计技术在机械设计中的应用分析[J]. 农机化研究, 2005(6):92-96.

现代机械设计论文篇4

关键词：机械设计；发展历史；生产方式；近现代；机械化

前言

于人类的起源之中，工具的出现使得人类社会的发展不断加快，尤其是近现代。人类的出现伴随着工具的不断演化与发展，直到十八世纪工业革命以来才出了技术特征明显的专门为工业生产而运用的成体系的机械设计。于工业革命初期，英国人Smeaton J 对英国人Newcornen T 发明的各种功率蒸汽机以系统分析，整理出了相关的计算公式。Watt J就是基于其工作研发出来了新一代的蒸汽机。随后的机械设计虽然多有曲折，但是还是逐渐奠定了一定的技术经验与科学基础，体系不断完整。现在大规模机械化与自动化生产已经将个体手工劳动之生产方式所替代，尤其是电子计算机的高速发展使得生产的产品更加高质且成本低。从主要工业国家的发展历程来看，其主要分为四阶段。

1.第一阶段之摇篮期：设计公式下的经典设计

此阶段是从工业革命至第二次世界大战之间的时间，机械工业生产主要发生在欧美，其设计是依靠经典设计公式所进行的组合来进行。这期间力学的各个分支得到了发展，同时机械设计过程中积累了丰富经验，奠定了机械设计的试验、实验与理论研究奠定了坚实基础，并确立了最基本的观念与形成了基本体系。例如1893年美国人Lewis W发表了“齿形系数”之数据图表，虽然此后齿轮的制造方法与材料变化很大，但是该图标到现在依然可以使用，在现在的机械设计教学中占有重要地位。

2 .第二阶段之成长期：经验下的实验设计

此阶段涵盖第二次世界大战以及1960年以前这段时间，主要地点为美国，属于机械工业在数量上扩大生产的阶段。此阶段下的机械设计，以模型试验和实机试验来获得相关数据进行设计。这个阶段的日本尤为惹人注目，因为其在五十年代屡屡从美国引入技术，在某种程度上可以说日本是欧美机械化的另一个翻本，也就是日本人所称的“模仿设计”阶段。第二次世界大战之后，世界经济开始复苏，经典设计之方法与理论不断完备使得机械工业的发展有了极大的提升。在机械设计之中，其主要囊括两大方面，即机能设计与强度设计。其中强度设计兼顾三个方面，即弹性设计、极限设计和疲劳设计。

3. 第三阶段之发展期：静态解析下的理论设计

此阶段为1960年到1980年这段时间，是机械设计从实验设计转至理论设计之发展阶段。上世纪六十年代以后，机械生产不但在数量上有了很大提升，而且出现的电子技术和液压技术等系列设计使得机械性能获得了很大提升并进一步改善了产品质量。在机械设计中，理论推导的方法替代了实验验证对机械性能进行确认。以前经典的设计方法无法解析的一些静态与动态问题，通过电子计算机技术获得了很好的解决。此阶段的日本还是以那些先进国家为机械设计上的榜样，依然进行着“类似设计”；七十年代伴随着全球性的石油危机，日本为了解决支付石油进口带来的外汇消耗问题，开始进行多领域的技术开发从而维护自己于国际市场中的出口竞争力。经过不断的努力，其在设计技术上进入到了先进国家之流，在“独立设计之路”上迈出了很大的一步，当然其也敏锐地在动态分析研究中有了长足的进展。新技术革命以高技术为核心，正是借助这一契机日本成为了能够与西欧和美国并驾齐驱的机械设计先进国家。此阶段电子计算机得到了广泛应用，让现代机械设计之方法理论得以发展，体系日益完善。人们不再满足于经典的近似粗略应力分析，对于精准分析有了更深的需求，如有限元法、边界元法和差分法等，而数值分析在分析结构强度和刚度以及、传热和振动上有了很广发的应用。“合格设计”已经不再满足于人们，最优化设计成为了设计主流。经典刚度设计观点与设计计量的常量观点不再受到追捧，概率设计和可靠性设计应运而生。设计方法学的出现，将机械设计工作者从繁琐而粗略的经典设计方法中解放出来。经典断裂理论已经无法满足于人们的需求，机械零件设计之断裂力学方法兴起。

4. 第四阶段之成熟期：动态解析下的理论设计

八十年代以后，扩大生产不再那么盲目，产品质量有了很大的提升，成为了高质低成本的生产时代。机械生产向着高速、高效、轻量化、自动化和精密的方向快速发展，而产品结构更加复杂，因此这让机械设计有了更大的困难，要求也越高。与此同时，随着人们生活水平质的飞跃，机械的运转更加安全环保成为了一个重要课题。此时的日本在政策上采取了贸易立国的方式，并清醒地认识到了凭借廉价劳动力在国际市场竞争中是无法持续的，必须在全球范围内采取措施以适应高技术竞争，并为了国内生产技术的革新以进行大量的投资，在高度只是密集化产业上发力，并掌握了一定的高附加值加工技术，从而在生产率上有了较大提升。机械动态设计有了现代的设计方法，通过动力学建模获得相应的动态特性数学模型，有了很多成熟方法，如机械机能解析建模法、机械结构动力分析有限元建模法、传递矩阵建模法、试验模态分析建模法、试验模态分析建模法和机械结构动力学混合建模法。

我国建国初期机械设计非常落后，但是在1956年到1978年这段时间机械工业开始体系化，有了产品自行设计与系列设计的起步，然而同发达国家相比落后距离尚远。当然，我们也有达到世界先进水平的机械设计，如长征火箭系列和八十年代的北京正负电子对撞机等，但是依然没有摆脱“模仿设计”的阴影。从全国范围内来看，特别是对一些大中型企业，多处于第二阶段的“成长期”，当然还有很多小型企业是属于“摇篮期”的。需要注意的是，在我国高等学校的机械专业中，很多知识和课程严重滞后，无法摆脱传统的设计观念，严重掣肘了我国机械设计的发展。国家在机械设计上投入了越来越多的财力和无力，并大力引进相关人才，为我国机械设计的高速发展提供了契机。

参考文献：

[1] 王昆等主编.机械设计 机械设计基础课程设计[M]. 高等教育出版社， 1995

现代机械设计论文篇5

一、《林业机械现代设计方法》课程改革的背景

随着人口老龄化步伐加速，劳动年龄人口逐渐减少，劳动力成本上升，“雇工难、雇工贵”现象突出，能耗高、人力成本高、劳动力急剧下降、生产作业效率低等成为制约林业可持续发展的瓶颈。一方面，林业已开始形成规模化的生产，已建立基地式现代化、社会化大生产，今后会向更大规模化方向发展，在种子采拾、林地清理、育苗装播、造林移栽、施肥喷药、消防灭火、打枝造材、集材运材、伐木归堆等过程都贯穿着林业机械的使用；另一方面，林业快速发展进程相对应的生产机械化的历史非常短暂，无论从数量上还是品种、质量上都难以满足林业大发展的需要，有助于提高生产效率的林业生产机械研制、应用和推广严重滞后。随着树木的种植面积的扩大以及生态文明建设的推进，林业生产机械化取代人工已成为大势所趋，因此林业院校机械工程类专业迫切需要结合实际，创新教学内容的组织及教学方法的选择，满足人才培养的需求。作为专业课，课程学时有限，理论知识体系涵盖的知识点繁多，如何在这种条件下使学生了解林业机械的基本理论，掌握林业机械的总体结构和工作部件的设计方法，并且将这些理论知识应用于今后的工作实践中，课堂、试验和作业是非常重要的环节。因此，笔者从林业机械现代设计方法的教学内容、教学模式与手段以及考核评价体系等方面进行了改革探索。

二、《林业机械现代设计方法》教学内容的组织优化

笔者通过8年的教学实践，对课程的内容安排进行了梳理和调整，了解了课程上下衔接的历史脉络及承接关系，对理论和实践的方式方法进行了探索和总结，提出了以贴近实际、追踪前沿为重点、训练学生综合应用能力为核心的课程教学思路，同时借鉴其他院校类似专业课程的教学方法和先进经验，形成了较为完善的课程教学内容体系[1]。林业机械产品设计需要结合设计、理论、方法的创新性思考，因此，林业机械现代设计方法有优化设计法、创新设计法、反求工程设计、可靠性设计、有限元法、绿色设计等[2]。针对现代林业机械设计方法和设计工程师需要具备的多种能力，开展探索通过适宜的教学方法和案例教学来实现，各章节内容和教学案例的安排如表1所示。如喷头的设计与制造传统都采用单独开模加工方式，成本高且耗时长，3D打印技术出现后，可以三维数字设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，运用激光束、热熔喷嘴等方式将陶瓷粉末、ADS工程塑料等特殊材料进行逐层堆积黏结，逐层打印最终叠加成各种角度、尺寸、形式的喷头，不需要复杂的工艺和庞大的机床，就可以制造出喷头，满足了试制的目的，极大地降低了制造复杂度。三维测量仪是用于测量三维几何尺寸和形位公差的高精度测量仪器，对于林业机械反求工程非常有效，它在精密测量领域的强大用途，为快速、可靠进行尺寸测量提供了新的方式。三维测量仪由光学放大系统对被测物体进行放大，经过CCD摄像系统采集影像特征并送入计算机后，可高效地检测各种林业机械精密零部件的轮廓和表面形状尺寸、角度及位置，全自动地进行微观检测与质量控制。

三、《林业机械现代设计方法》教学方法的选择

林业生产正在经历从“砍伐森林树木”向“利用森林环境”的转变，因此林业机械制造业发展到了关键时期。《林业机械现代设计方法》教学方法的选择也要与时俱进，把对学生实际应用能力的培养和相关前沿课程教学内容上的衔接作为课程组织优化的切入点，采用“课堂讲授+小组调研+课程设计+汇报展示”四合一的教学方法，注重对新兴技术的追踪、经典技术的重构以及理论知识在设计实践中的再现。1.汇报法。为了开阔学生的眼界，带领学生参加每年在南京国际博览中心举行的中国（江苏）国际林业机械展览会，学生通过参观美国、加拿大、德国、日本、韩国和我国的林机精品，了解林机行业政策，展览会结束后学生要图文并茂地总结自己的感想体会。另外，利用与学校有密切合作的企业合作站平台，引导学生去林业机械生产的龙头厂家完成卓越工程师计划，并进行汇报交流。通过这些体验汇报活动，让学生紧密跟踪国际国内林机行业研发的热点和前沿，让空洞乏味的书本知识转变为实际产品的演示，激发了学生的学习兴趣。2.图示法。利用国外留学、参加国际会议等机会收集整理了大量的林业机械应用现代设计方法进行设计的图片和视频，将这些多媒体素材进行有机结合，在课堂上进行展示，并组织学生围绕这些素材进行讨论，促进学生对相关知识的理解和掌握。如欧洲的林业机械的设计着眼于可升级、可重用、可拆卸、可降解，注重其全寿命周期的各个环节，从生态环境保护、节约资源、延长机械寿命和可回收性出发，将可持续发展理念有机地融入林业机械的全寿命生态设计[3]。3.项目法。对于较复杂的知识点尤其是技术操作中具有连贯性、系统性的，在教授过程中，以现实的林业机械产品为素材，并辅助于具体的科研项目成果的展示，给学生一个轮廓清晰、目标明确的任务，通过对产生的任务产品需求分析、原理方案设计、总体结构设计、具体零部件选用4个环节，形成以项目为中心，团队成员自由组合，促进学生对知识点的抽象思维与应用联系，完成对学生实践能力的培养。对于其中有创意、有前景的作品，鼓励学生参加大学生科技创新竞赛并申报国家专利。

四、《林业机械现代设计方法》教学改革的成效

现代机械设计论文篇6

【关键词】机械设计理论；设计方法；发展趋势

自从我国加入WTO以来，我国制造业也开始向国际化水准靠拢，市场竞争不断升级，市场对机械产品的质量、结构、功能、性价比以及外形的多样化和个性化提出了更高的要求，同时由于环境资源的制约，要求市场上有更多资源节约型、可持续发展的机械产品不断涌现。这代表我们在新的市场形态中面临着新的机遇，同时又存在着极大的危机。因此，提高我国制造业的生产水平，提高产品的质量，满足国际化、动态化、环保化的高性能高质量产品要求，成为时下我国制造业的一大重要任务。加强现代机械设计理论方法的研究比以往任何时期都更加显得十分重要。

1.我国现代机械设计理论和方法的现状

据2010 年统计，我国制造业的工业增加值已居世界第二位，这说明中国已经成为世界制造大国，但远不是世界制造强国。 这是因为我国的机械产品不仅缺乏自主知识产权，缺乏自主创新产品，而且在产品的性能和质量上与发达国家的差距较大。改革开放后，我国的机械设计水平虽然有较大的进步，但与发达的美德日等工业化强国相比，仍然相当于他们六七十年代的水平。我国机械制造业的落后说明了我国在机械产品设计理论、方法和技术领域的落后，这也说明了加快发展我国机械产品现代设计理论方法研究的重要性和紧迫性。

二十世纪八九十年代，我国机械行业为了打造“数字化”和“信息化”工厂，许多企业花巨资购买了世界高端的CAD/CAM/CAE 软件，如AUTOCAD、PR0/E、UG、ANSYS和ADAMS 等，并培训了一大批机械设计人员。但很多企业在CAD 应用的深度和广度仍有很大局限性，他们仅仅是利用CAD 进行工程绘图，只实现了机械设计的“甩图板”目的，而三维CAD/CAM/CAE、仿真设计等应用却很少。采用先进的CAD 软件进行工程绘图或做产品结构优化计算，确实能减轻设计人员的工作强度，提高机械设计效率，但机械设计不等于计算，也不等于机械制图加计算，它并不能从根本上解决中国目前机械设计水平低下的问题。在机械产品生命全周期中，由于设计成本只占制造总成本的3%左右，而设计阶段决定了产品的结构、功能、质量、成本、可制造性、可维修性等主要性能指标，所以设计阶段决定了产品整个成本的70%左右，制造阶段及后续其他相关阶段只决定约30%的总成本。因此大力开展现代设计理论方法的研究，并把现代设计理论方法在我国制造业中推广使用显得非常有必要。

2.现代机械设计方法理论的范畴

现代机械设计理论和方法是对传统设计方法的继承、创新和发展，它是将机械技术、信息技术、微电子技术、计算机技术、控制技术和管理科学等有机地加以综合，形成的一门多学科、多专业相互交融的系统设计科学。如果从系统的观点分析，现代机械设计理论和方法又是一个由时间维、逻辑维、方法维组成的三维系统。时间维反映了产品规划、方案设计、技术设计和加工设计流程的时间顺序；逻辑维是指解决问题的逻辑步骤，现代机械设计采取先分析、再综合、然后评价、最后决策的步骤；方法维是指机械设计设计过程中的各种思维方法和工作方法。现代机械设计采用各种先进的设计理论方法，使机械设计进入优质、高效和创新的新时代。现代机械设计具有的范畴如下：（1）信息论方法。如信息分析法，技术预测等。（2）系统论法。如系统分析法，人机工程等。（3）控制论法。如动态分析法等。（4）优化论法。它是现代设计法的目标。（5）对应论方法。如相似设计、反求工程设计等。（6）智能论方法。如CAD，计算机辅助分析等，它是现代设计方法的核心。（7）寿命论方法，如可靠性和价值工程等。（8）离散论方法。如有限元和边界元方法。（9）模糊论方法。如模糊评价和决策等。（10）突变论方法。如创造性设计等，它是现代设计方法的基础。（11）艺术论方法。如艺术造型等。

3.现代机械设计方法理论的特点

传统机械设计方法设计者是根据机械设计的任务和目标，以生产经验数据作为设计依据，运用一些基本的设计计算理论，采用模拟、类比、试凑等方法进行设计。由于试验和测试条件差、技术水平低，整机的性能分析也难以深入，因此新产品的研发往往需要经多次试验和修改，从而造成产品设计时间长、耗费大、所谓满意往往带有很大的主观性等问题。而现代机械设计理论与方法是在多学科（思维科学、信息科学、系统工程、计算机技术等学科）支持下，研究机械设计规律、设计技术和工具、设计实施方法的工程技术科学，它具有下列特点：

（1）创新性。创新是一个国家和民族的灵魂，是生存、发展壮大的前提。现代机械设计依托的是先进设计理论和设计工具，它能使设计者的创造性思维能力得到充分发挥，使设计者灵活运用各种创造性的手法，开发出高质量、低成本、服务优且符合环保概念的产创新品。

（2）系统性。 现代机械设计注重用系统的观点来看待设计问题它既考虑产品本身，还考虑对系统和环境的影响，即注重人-机-环境的大系统关系。

（3）动态性。传统机械设计只考虑产品的的静态特性，而现代机械设计需要同时考虑产品的静态和动态特性。

（4）前瞻性。在产品设计初期，现代机械设计不仅考虑产品生命周期的全过程和各个阶段的性能要求，同时还考虑系统和环境的影响。这种具有前瞻性的设计可以让人们及早发现产品的潜在缺陷，将可能发生的机械故障减小到最低程度，它能保证自然生态资源的平衡，实现人类的可持续发展。例如，电动汽车的出现就是一个反映现代机械设计具有前瞻性的例证，在电动汽车设计过程中，设计人员既考虑了有关电动汽车的技术问题，又考虑了驾驶操作方便、乘客安全舒适以及动力燃料供应、城市布局、道路发展规划等社会问题。

（5）多学科理论和技术的交融性。 现代设计理论方法是一门新兴的综合叉学科，它交叉与融合了现代设计方法学、可靠性设计技术、有限元方法、计算机辅助设计技术、工业造型设计等多种学科。例如，可靠性设计涉及产品设计、生产、使用、管理、贮存、运输等各个环节，它是将概率与统计理论、失效物理和机械学等多种学科有机相结合起来的一门综合性很强的科学。由于现代机械设计理论方法具有多学科理论和技术的交融性，因此现代机械设计减小了传统设计中经验设计的盲目性和随意性，提高了设计的主动性、科学性和准确性。

（6）并行化、自动化、计算机化。传统设计方式是由许多部门用串行工作方法参与设计，由于信息是串行的，采用人工检索资料、手工计算和绘图，因此易造成大量返工，且质量难保证，设计过程漫长。现代设计方法是新理论与计算机应用相结合的产物，采用计算机化后可进行并行设计，可把人们的经验、智慧和创造力与计算机高速运算的功能有机地结合起来。随着计算机软硬件的发展以及工程数据库、网络技术的广泛应用，机械设计数据的准确性、稳定性大大提高，提高了工程技术人员的设计效率，设计手段也更加精确，设计方法更加现代化。

4.我国现代机械设计理论和方法的发展方向

随着市场需求的多元化与产品质量标准的不断提高，我国现代机械设计理论方法的发展也在不断的发生变化。总体来说，我国现代机械设计理论方法将在以下几个方向进行发展：（1）在性能上向高精度、高效率、智能化的方向发展；（2）在功能上向小型、轻型、多功能化方向发展；3）在层次上向集成化方向发展。具体来说，我国现代机械设计理论方法的发展机械设计对象由单机走向系统，设计要求由单目标走向多目标，产品设计周期缩短；设计所涉及的领域由单一领域走向多个领域；产品设计由自由发展走向有计划的发展；设计工作的人员从单人走向小组；设计的发展要适应科学技术的发展；绿色设计思想。

现代机械设计论文篇7

【摘要】机械自动化,主要指在机械制造业中应用自动化技术,实现加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动生产过程,加快生产投入物的加工变换和流动速度，文章就如何提高机械设计的自动化程度进行了分析。 【关键词】机械设计自动化措施 

中图分类号： S611 文献标识码： A机械工业是为国民经济提供装备的基础工业，将随着科学技术的发展而产生变化。机械设计制造及其自动化是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。主要分为机械设计方向、 机械自动化方向、机械电子工程方向、 数控技术方向、 汽车工程方向、 模具设计与制造方向。本文主要就机械设计与机械自动化两个方向加以论述。 一、现代机械设计方法的特征 现代机械设计方法的特征是具有自己的学科体系和专门的内容。其核心技术有三个方面： （1）以产品的“功能”作为机械设计的核心目标。美国麦尔斯提出了“顾客购买的不是产品的本身，而是产品所具有的功能”，明解地说明了“功能”是产品的本质和灵魂。这一原理的提出大大地解放了设计师的思想，为了实现某一功能，可以采用各种不同的原理和结构。我们可以从近年来的计时装置，文件复制设备，通讯方法等方面的飞速发展看出，设计师的聪明才智得到了空前的发挥，多方面的满足了社会的需要。 （2）“人机学”的形成和发展。机械的工作往往与人是不可分的，如汽车，飞机有些操纵的信号要靠人输入。必须考虑操纵者的反映速度和能力限制，还必须考虑操纵者和乘客的传舒适性。如有一些武器设计者已经考虑使用者中，虽然磊部分是作右手方便的，但是习惯于用左手的（称为左利手或左撇子）也占有一定的百分率。虽然许多产品已经向自动化发展，许多民用产品对使用者的拔术要求日益降低（俗称 “傻瓜化”）。但是机械产品竞毕竟是为了人类设计的。考虑“人机学”是提高产品的竞争能力的重要方面。实际上“傻瓜化”就是当前处理人机问题的一个重要的途径。 （3）建立系统的“工业设计”学科体系。工业设计是设计者使产品在外观，色彩，形状，尺寸比例等方面的合理设计，使产品与人，环境更协调，以得到更好的使用效果与况争力。  二、我国机械设计现状 我国在现代机械设计方面起步较晚，中国机械工程学会于1983年5月才召开了“第一次机械设计方法学讨论会”，但经过了多年的努力，我国在现代设计方法的研究方面已经取得了可喜的成绩，现在的中国可以自豪地称为“世界的工厂”，“MADE IN CHINA”已经是世界闻名了。但是相对于世界上先进的国家来说，我国的机械设计还是相当的落后的，具体表现为： （1）对客观设计过程研究，了解不够，尚未很好地掌握设计中的客观规律。 （2）当前设计的优劣主要取决于设计者的经验。 （3）设计生产效率低。 （4）设计进度与质量不能很好控制。 （5）设计手段与方法有待改进。 面对这一形势，唯一的回答就是：设计必须科学化，这意味着要科学地阐述客观设计过程及其本质，分析与设计有关的领域及其单位，在这些基础上，科学地安排设计过程，使用科学的方法和手段进行设计。同时也要求设计人员不仅有丰富的专业知识，而且要掌握先进的设计理论，设计方法及设计手段，科学地进行设计工作，这样才能及时得到符合要求的产品。发展我国的机械设计科学研究，必须集中探讨机械设计各主要环节的正确工作方法和解决问题的途径，收集开发新产品的成功经验和范例，积累大量的设计资料，了解世界有关行业的发展动向，致力于提高我国机械工业的水平，生产具有国际竞争力的机械产品。相信我国学者们在总结过去设计经验并吸收外国先进的学术思想和科学技术的基础上，定能研究出一套适合我国的国情，高效优质，经济地进行设计的规律和方法来为加速现代化建设做出应有的贡献。 三、提高机械设计的自动化程度的措施 1、结合实际生产需求提高机械设计自动化技术 机械自动化的产生机械自动化技术从20世纪20年代首先在机械制造冷加工大批量生产过程中开始发展应用，20世纪60年代后为适应市场的需求和变化，为增强机械制造业对市场灵活快速反应的能力，开始建立可变性自动化生产系统，即围绕计算机技术的柔性自动化。它是在制造系统不变或变化较小的情况下，机器设备或生产管理过程通过自动检测、信息处理、分析判断自动地实现预期的操作或某种过程，并能够自动地从制造一种零件转换到制造另一种不同的零件。社会实践证明，这种定义下的制造系统自动化与当代大多数企业的实际不相容。目前，世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外，大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外，需要循序渐进，不断努力，创造条件，向自动化的高级理想阶段迈进，因为先进制造技术的全部真谛在于应用。 2、提高机械设计自动化所带来的成效 发展投资少、见效快的低成本自动化技术，潜力大，前景广，投资省，见效快，提高自动化程度，可以收到事半功倍的经济效果，适合我国现阶段的发展需要和国情。20世纪90年代美国麻省理工学院提出的精节生产LP(Lean Production)模式，就是以最小的投入，取得最大的产出的具体表现。日本丰田公司采用适时生产JIT(Just In Time)、全面质量管理TQC和成组技术GT(Group Technology)、弹性作业人数和尊重人性为支柱的精节生产方式，使自动化程度不高的工厂取得了良好的效益。芬兰NOKOAData机工厂的组装车间内拥有一条能制造286、386和486微机的灵活生产线，它并不完全由自动化设备组成，中间穿插着借助计算机指导的人工参与，将高新技术与原有工艺基础巧妙灵活地结合在一起，从而使这种生产线的造价较低，同时却具有柔性制造系统的性能。实际上精节生产本身就意味着从国情和企业实际情况出发。借鉴国外发展机械制造业低成本自动化技术的经验是有益的。我国机械制造业各企业有大量的通用设备，在发展现代机械自动化技术时，若以原有的设备为主，合理调整机床布局，添加少量的数控设备，引入CAD／CAM技术，充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性，共同构成一个以人为中心、以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统，为我国机械制造业自动化技术发展应用提供了一条投资少、见效快、效益高、符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。  结束语 总之，机械制造业的发展方向是将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机的结合，通过计算机技术使企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行，实现信息化、智能化、集成优化，以达到产品上市快、服务好、质量优、成本低的目的，进而提高企业的柔性，健壮性和敏捷性，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。 参考文献： [1]彭晓燕，王虎符，李德化.机械设计制造及自动化专业电类课程新体系的研究[J]. 机械工业高教研究，2000. [2]王利成.机械设计制造及自动化专业生产实习改革与建设 [J].长江大学学报，2008. [3]周望敏，金祥曙，刘力，刘黎，金晓怡.机械设计制造及自动化专业课程群建设思考[J].常州工学院学报，2003. [4]陈东，吴功平.机械类特色专业建设与人才培养模式探讨 [J].中国电力教育，2000. 

现代机械设计论文篇8

【关键词】 机械 优化设计 理论 方法

1 机械优化设计理论概述

1.1 机械优化设计的概念

机械优化设计是指最优化技术在机械设计领域的移植和应用，是以最低成本获得最高效益。其根据机械设计理论、方法与标准规范等建立能够正确反映实际工程设计的数学模型，利用数学手段和计算机计算技术，在众多的方法中快速找出最优方案。机械优化设计通过把机械问题转化为数学问题，加以计算机辅助设计，优选设计参数，在满足众多设计目的和约束条件的情况下，获得最令人满意、经济效益最高的方案。目前，机械优化设计已成为解决机械设计问题的有效方法。

1.2 机械优化设计研究的内容

机械优化设计主要研究的是其建模和求解两部分内容。 如何选择设计变量、列出约束条件、确定目标函数。其中，设计变量是指在设计过程中经过逐步调整，最后达到最优值的独立参数。设计变量的数目确定优化设计的维数，维数越大，优化设计工作越复杂，但效益越高，所以选取适当的设计变量显得尤为重要。约束条件即是对约束变量的限制条件，起着降低设计变量自由度的作用。目标函数即是指各个设计变量的函数表达式，工程中的优化过程即是指找出目标函数的最小值（最大值）的过程。一般而言，目标函数的确定相对容易，但约束条件的选取显得比较困难。

2 机械优化设计的一般思路与常见方法

2.1 机械优化设计的一般思路

2.1.1 分析问题，建立优化设计数学模型

在机械优化设计的过程中，首先需要通过对实际问题的分析，选取适当的设计变量，确定优化问题的目标函数和约束条件，从而建立优化设计的数学模型。

2.1.2 选择优化设计方法，编写程序

在设计变量、约束条件和目标函数三大要素已经确定，构建好数学模型的情况下，编写计算机语言程序。

2.1.3 分析结果，找到最优方案

准备必须的初始化数据，通过计算机数值计算，对比计算结果，在众多的设计方案中选择最完善或者最适宜的设计方案，使其期望的经济指标达到最高。

2.2 机械优化设计中的常见方法

2.2.1 传统优化设计理论方法

传统机械优化设计方法的种类有很多，按求解方法的特点可分为准则优化法、线性规划法和非线性规划法。准则优化法是指不应用数学极值原理而是采用力学、物理中的一些手段来谋求最优解的方法。常见的准则优化法有迭代法中的满应力准则法等，其主要特点是直接简单效率高，缺点是只能处理简单的工程问题。线性规划法是指应用数学极值原理，选取适当的设计变量和约束条件，求解目标函数的一种方法。常见的有单纯形法、序列线性规划法。其优点是通过把实际工程问题转化为数学极值问题的求解，使其直接、有效、精度系数高，缺点是工作量大。非线性规划法同样根据数学极值原理求最优问题，可分为无约束直接法、无约束间接法。有约束直接法和有约束间接法。其优点是应用范围广，可应用于大、中、小型工程问题，且都相对简单方便、可靠性高、稳定性强、精度高。

2.2.2 现代优化设计理论方法

现代优化设计方法不同于传统优化方法，其无需通过选取设计变量、约束条件、目标函数等因素，便可获得全局最优解，大大地减少了传统优化设计方法花费的人力与财力，在日今复杂的工程问题中，提出了全新的思路与方法。常见的现代优化设计方法有遗传方法、神经网络法、模拟退火法、粒子群算法等。

3 机械优化设计的现状与前景

机械优化设计是最优化理论、电子计算机技术和机械工程相结合的一门学科，包括机械优化设计、机械零部件优化设计、机械结构参数和形状优化设计等。二十世纪五十年代以前，用于解决最优问题的数学方法仅限于古典的微分法与变分法，在处理现实问题时，计算量非常大。直到四十年代前后，大型线性规划技术的提出，数学方法首次被运用到结构最优化，使得计算过程不再复杂，有效的解决了数值最优化计算。近年来，随着数学规划理论与计算机技术的飞速发展及广泛应用，许多新兴优化算法，如遗传算法、神经网络法等相继被提出，机械优化设计广泛地被应用到建筑结构、化工、航天航空等诸多领域并取得飞速发展。机械优化设计具有广阔的发展前景。

机械优化设计给机械工程界带来的巨大经济效益是显而易见的，但其工程效应比起预期远远小得多。归结其原因，主要有以下两点：（1）建模难度大。（2）最优方法的选取难度大。

虽然有以上不足之处，但是机械优化设计的发现前景仍是非常广大的，且各领域也在积极做出相关的研究探索，并已取得一定的成就。

4 结语

机械优化设计即是指从众多设计方案中需找最优方案的过程，一般包括建立数学模型、选择优化方法、分析计算结果选择出最优方案三个过程。根据不同的分类方式，机械优化设计的方法有很多，从传统角度，最常用到的有线性规则法中的序列线性规则法等等，由于现在各技术领域的发展以及工程问题对优化设计的需求，衍生了很多与传统方法原理完全不同的新兴方法，最常见到的有遗传算法、神经网络法等。纵观几十年来机械优化设计的发展历程，其发展是非常迅速且令人可喜的，虽然仍存在建模困难、优化方法选取等等方面的一些挑战，但是其前景仍旧是非常广阔的。研究机械优化设计的理论与方法无论是学术领域还是实际经济效益方面都具有研究意义。

参考文献：

[1]刘惟信.机械最优化设计[M].北京：清华大学出版社，1993.

[2]陈立周.机械优化设计技术的发展现状及其新问题.2000年中国机械科学部份研究的征文，1984.

[3]秦东晨，陈江义，胡滨生等.机械结构优化设计的综述与展望[J].中国科技信息，2005（9）.

[4]高卫华，谢剑英.动态模糊神经网络及其在非线性系统中的应用[J].电气自动化，2000.

现代机械设计论文篇9

【关键词】：机械工程师，创新能力，培养

中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：

一、机械类创新思维能力的内容

（1）创新思维能力

创新思维能力是创造力的源泉，爱因斯坦说过：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”因此，培养创新思维能力对于机械类工程师来讲更为重要，包括逻辑思维能力、思维转换能力、分析综合能力、分解协调能力等。创新设计能力离不开创新思维，而思维总是从问题开始的，学会如何发现新问题、寻找解决问题的突破口，演绎出新的知识和结论，不断诱发创造性思维。而提出新问题本身就是创新。思维转换能力是用已有知识解决复杂问题的能力，将复杂问题简单化。

（2）创新设计能力

有了创新思维，还需要有敢于创新的机械设计能力，包括原理方案设计、传动方案设计、执行机构设计、结构设计等。为了更好的培养人根据需求设计机械系统、零部件的能力，初步掌握在机械工程设计实践中使用各种技术（现代机电技术、现代测试技术）、技能和现代化工程工具的能力，具有对机械设计问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力，应当去机械装备创新基地进行现代机械设计技术和设计方法的培训，掌握当前主流商业软件的使用方法，并进行相关的创造性的装备设计与分析，提高综合设计素质与技能，以加强创新设计能力的培养。

（3）创新实践能力培养

创新实践能力是创新思维和创新设计两个层次的深化和提升，包括实验设计能力、制造加工能力、分组协作能力和组织管理能力等。创新实践是将创新设计内容动手制作转换成实物的过程，通过这一环节的实践，不仅锻炼了动手能力，而且加深对机械系统知识的理解，提高了设计积极性，锻炼了分组协作能力和组织管理能力。

二、如何培养机械工程师的创新能力

2.1大力改进学校教育

主要是高等工业学校教育, 其目的是为机械工程师从事工程设计工作与进一步学习深造打下坚实的基础, 使其学习和掌握坚实的、广泛而深入的本专业基础知识和专业知识以及相应的学习和工作能力。但是,据权威调查结果表明, 我国高等学校的学生在校期间虽然学了许多知识, 但可用于创造性劳动的知识太少。这会导致一种悲剧，就是学的东西不能很好地与实践接轨，耽误了创造产品的时机。所学无异于纸上谈兵，这种状况说明, 我国高等教育对创造发明能力的培养是非常薄弱的, 那种在计划经济体制下形成的单一僵化的、用一个统一的方式“塑造”全体学生的模式, 已不适应我国改革开放的新形势和社会主义市场经济体制的新要求, 也不适应世界科技发展的新形势和新特点。特别是机械基础系列课程教学内容和体系存在一系列问题, 主要表现在: ①各门课程学科化倾向严重, 过于强调自身的系统性与完整性, 缺乏与相关课程的总体联系与配合, 出现内容重复、孤立和割裂等现象; ②教学思想方面存在严重误区，传授知识与培养能力相脱离, 造成工程实践环节教学薄弱, 使得学生形成了实践知识少与课程实践性强的矛盾; ③课程内容狭窄、陈旧, 现代科技理论与方法在课程中没有占到应有的地位; ④教学方法和手段落后, 启发引导较少, 依然停留在传统的填鸭式教育上，致使学生获得知识的能力、综合运用知识的能力和创新能力得不到很好地培养。针对以上问题，本人提出以下几方面的教学改革措施:

(1) 以机械综合设计能力、创新能力及工程应用能力培养为主线, 优化课程内容, 确定教学改革目标。形体信息表达能力的提高是工程制图教学改革目标; 设计能力的提高是机械设计及课程设计教学改革目标; 机械结构设计能力的提高是机械设计及课程设计、机械制造基础教学改革目标; 机械精度设计能力的提高是互换性与技术测量、机械制造基础教学改革目标; 机械工艺性设计能力的提高是机械制造基础、机械设计及互换性与技术测量课程教学改革目标。明确各课程能力培养点及水平界定后, 对系列课程的教学内容、教学方法、实验教学和生产实习等环节进行综合性整体优化改革。

(2) 加强工程实践教育, 培养工程师的基本技能和创新思维能力, 做到工程教育不断线。要求培养人才在保持较宽学科基础的前提下, 具有较强的工程实践训练, 具有设计和开发有竞争力产品的集成知识和系统方法, 并具有开发市场的能力。学生一入校门就从“机械认知与实践”内容开始接受工程实践教育, 并保持四年不断线。除一般实践环节外,有条件的高校应与一些公司企业建立合作教育计划。学生经批准后做公司的课题, 进行工程实践, 并以工程实践为基础完成学位论文。

(3) 建立完善的工程实践教学基地, 开发设计型、综合型和创新型实验项目, 锻炼学生的工程实践能力。机械工程师要掌握的技能应包括机械设计与制造两方面, 因此学校除金工实习基地外, 还应建立比较系统综合的机械设计实践教学基地, 建立由机械基础认知实验室、机构分析和方案设计实验室、机器结构分析与设计实验室、机构创新设计实验室、现代设计实验室等组成的机械基础工程实践教学基地, 使学生从一年级开始就接触到工程实际的内容。根据人才培养的不同阶段安排不同层次的生产实践和机械设计内容, 使大学生实践性环节不断线, 贯穿于教学全过程,为培养学生工程实践能力奠定坚实的基础。

2.2积极推进社会实践

一般说来, 一个机械工程师从大学毕业到成长为一个比较成熟的设计工程师和技术带头人, 大约需要经历 7 年～ 8 年时间。在这段时间里, 至少要参加和完成 3 个～ 5 个较大的工程设计课题, 得到设计的锻炼。设计实践的锻炼必须贯彻设计系统工程全过程的始终。必须从了解设计任务和内容开始, 经过调查、研究、论证、实验、设计、审定、制造、组装、营销、安装、使用、维修、反馈有关信息, 一贯到底。设计工程师在完成这些工作时, 必须亲临现场, 包括销售现场、使用现场、实验现场、制造现场、安装现场等, 最后回到设计现场。美国的大学生社会实践活动是从学校开始的, 每个学生大学期间有一年以上到企业参加课题的研究, 使他们大学毕业后能很快胜任工程师的工作, 这一点是值得我们借鉴的。

2.3鼓励自我学习

俗话说：活到老，学到老。对于机械工程师是同等适用的。机械工程师在学校学到的主要是设计基础知识和特定的专业知识, 而在工作中会遇到一些以前学校里不曾学到的课题。所以, 作为一名设计工程师,必须坚持不断地学习、及时更新知识水平。唯有如此, 才能紧跟时代的潮流, 在激烈竞争的社会中独占鳌头。

三、结语

机械工程师创新能力的培养是一项艰巨的任务，需要一个长期的过程，不能一蹴而就，需要政府、学校、企业等更多资源和资金的投入，同时自身也要加强学习，不断提高创新能力，为社会做出贡献。

参考文献：

[1] 杨宗德.论机械工程中的创新设计[J].机械研究与应用，2001，（1）

现代机械设计论文篇10

关键词：现代机械；设计特点；发展前景

中图分类号：F40 文献标识码：A

1 当前的设计理念

1705年伯努力提出了梁弯曲的微分方程式，在古典力学的基础上建立和发展了近代机械设计的理论（也称常规机械设计理论），为18世纪产业革命中机械工业的迅速发展提供了有力的技术理论支持；和过去的设计比对来看，创新措施关注的是人在设计的时候，尤其是在总的设计时期的主导意义和革新性，使用优秀的技术方法以及历年，从所规定的设备的性能出发，不断的完善目前的设备，创造新的设备，进而获取预期的意义，确保活动性能优秀，经济性高。

CAD系统包括硬件系统和软件系统两大部分。它的硬件体系是电脑辅助科技的物质前提。它的软件体系是该项技术的中心要素，其决定了体系的功效特征。硬件和软件的组合形成了CAD系统。虚拟设计属于新兴的多学科交叉技术，它是以虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象的设计手段，对产品的概念设计、装配设计和人机工程学评价特别有益。通过分析此类设计措施，工作者能够经由很多的传感设备和信息氛围等开展交互活动，实现从定性和定量综合集成环境中得到感性和理性的认识，从而帮助深化概念与萌发新意。作为机械设计的理论基础的机械学继续以更加迅猛的速度发展，摩擦学，可靠性分析，机械优化设计，有限元计算，尤其是计算机在机械设计中迅速推广，使机械设计的速度和质量都有大幅的提高。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。计算机辅助实现、智能化设计是现代机械产品方案设计的发展方向，并向满足异地协同设计制造需求的方向迈进。虚拟设计技术充分利用了模拟仿真技术，它比现行的CAD系统具有更强的人机交互能力，设计人员可通过视觉、听觉、触觉及语音、手势等与设计的对象在虚拟的环境中进行直观地交互。由于有关产品方案设计方面的计算机实现方法研究起步较晚，这一新兴学科能充分运用计算机高速运算和快速绘图的强大功能为工程设计及产品设计服务，彻底改变了传统的手工设计绘图方式，极大地提高了产品开发的速度和精度，使得科技人员的{慧和能力得到了延伸。

2 关于力学的历程机械力学的发展进程

目前的设备类型非常多，而且它们的结构也很繁琐。不过从获取体系功效的前提上分析，它主要包括动力系统、传动系统、执行系统、操纵及控制系统等，每个系统叉可根据需要继续分解为更小的子系统。因此机械设计理论也在古典力学的基础上迅速发展。材料力学，弹性力学，流体力学，机械力学。目前的设计有着非常显著的特征，也就是说不仅仅规定设计对于设备的活动理念以及运动方式、力和能量的传递方式，物流技术、各零部件的材料、形状、尺寸、方法等进行构思、分析、计算，同时还涵盖非常多的科学内容，像是美学以及价值工程学等等的一些知识，此时可以报这个获取的产品更加的具有竞争性特征。“人机学”的形成和发展。机械的工作往往与人是不可分的，如汽车，飞机有些操纵的信号要靠人输入。工业设计是设计者使产品在外观，色彩，形状，尺寸比例等方面的合理设计，使产品与人，环境更协调，以得到更好的使用效果与况争力。必须考虑操纵者的反映速度和能力限制，还必须考虑操纵者和乘客的传舒适性。对于系统化的设计措施来讲，它的关键特征是，将设计看做是由很多个小的要素组合而得到的体系，所有的要素间是互相的独立存在的，它们的联系也很密切，同时还有着非常高度层次性特点，确保的要素融汇之后，就能够获取设计体系所需进行的活动。而现代设计技术中的动态设计方法可以同时利用理论和测试数据建造与实际工况相符的数学模型，通过计算机进行分析计算，预测出产品的动态性能和改进效果。产品质量分析的可靠性化常规设计技术中采用的安全系数法仅仅依靠经验，不能定量给出产品质量的可靠性预测。而现代设计技术中的可靠性设计法，把零部件或整机的各种具有离散性的性能参数均视为随机变量，基于概率论建造模型并进行分析计算，从而定量的做出产品质量的可靠性预测。产品设计结果的最优化常规设计技术通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计、校核，比较依赖设计者的经验和主观判断。

3 机械现代设计的辩证关系

目前的设计科技是过去的科技的前进，是有关的科技全面应用到设计行业之中的产物，其使得过去的科技获取了非常显著的成就。但经过了多年的努力，我国在现代设计方法的研究方面已经取得了可喜的成绩，现在的中国可以自豪地称为世界的工厂产品结构分析的定量化常规设计技术对复杂结构的零部件或整机只能进行定性或类比的估算。目前的设计科技之中添加了有限元等的思想，能够实现对产品构造的分析。产品工况分析的动态化常规设计技术对产品的工作状况仅限于静态的计算和动态的估算。发展我国的机械设计科学研究，必须集中探讨机械设计各主要环节的正确工作方法和解决问题的途径，收集开发新产品的成功经验和范例，积累大量的设计资料，了解世界有关行业的发展动向，致力于提高我国机械工业的水平，生产具有国际竞争力的机械产品。而现代设计技术中的优化设计法是根据产品的设计目标和性能要求构造数学模型，应用数学规划理论和数值计算方法，通过计算机求得最优化结果。面对这一形势。唯一的回答就是：设计必须科学化，这意味着要科学地阐述客观设计过程及其本质，分析与设计有关的领域及其单位，在些基础上，科学地安排设计过程，使用科学的方法和手段进行设计。产品设计过程的高效化和自动化常规设计技术在设计过程中重复性高，但是方案并不是最好的。目前的设计技术可以在总体之中实现让电脑工作的意义。此时就实现了高效化等特征，进而确保了自动化的有效开展。

结语

方案智能化设计的基础之一是基于产品特征知识的设计。在机械产品方案设计中，视能够实现特定功能的通用零件、部件或常用机构为结构模块，并将其应用到系统化设计有关层次的具体设计中，即将结构模块化方法融于系统化设计方法中，不仅可以保证设计的规范化，而且可以简化设计过程，提高设计效率和质量，降低设计成本。

参考文献

[1]秦荣荣，崔可维.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.