机械创新设计论文机械发展

机械创新设计论文机械发展

机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。目前创新设计方法研究虽然已取得一些成果，但创新学还处于发展初期，各种不同理论及工具不断涌现，远没有形成普遍可以接受的统一的理论体系。

本文认为，要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决，这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。创新设计思维规律应作为算机辅助创新设计系统的理论基础。

基于上述考虑，本文从创新设计思维的研究出发，融合知识获取方法，研究创新设计理论，进而开发机械产品创新设计系统。

1 机械创新设计思维规律

我们常把思维的过程称为“思路”，是因为可用路径问题来说明人类思维过程。本文提出两个机械创新设计思维原则：

一是最短路径原则。设计者得到产品的功能要求后，往往首先检索出最佳设计实例，这样可以最迅速接近目标，然后运用价值工程方法，找出价值较低的极少数组件作为研究对象，再分析所得对象存在的矛盾，尝试作最小变动以解决矛盾，如矛盾没有解决则拟作更大变动或扩大研究对象范围，最后得出最优结果。通过这样途径所消耗的能量最少，体现了最短路径原则。

二是相似性联想。汤川秀树的定同理论认为，联想能力就是找出事物彼此相似性的创造力，相似性是指事物间的内在联系。

要用计算机系统来辅助设计师从自然界中发现形态各异的事物的相似性是很困难的，因此本文只研究从机械产品实例中挖掘相似性，以促进机械创新设计。

机械设计过程是从功能要求到作用原理，再到物理结构的映射过程[1]。在CBR系统中，功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引，因此可统称它们为索引项目。同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想，而不同索引的同类索引的联想可称为横向联想。

判断联想是否合理的依据是相似性，相似性由已有产品实例确定。比如，“超声波研磨机产品实例”使“超声波振动”作用原理与“研磨”功能要求纵向地产生了内在联系；又如，多种产品实例可满足同一功能要求，那么它们用于实现该功能的作用原理及物理结构具有相似性。

功能要求是联想的起点，经验丰富的设计师通常记忆有大量的设计实例，因而掌握纵向及横向相似性，所以能迅速地进行横向及纵向的联想，能触类旁通，得出具有相似作用原理及物理结构的实例（简称相似实例）并进行组合优化，最后得到最优解。

这两项原则已被多种设计方法不自觉地采用了，基于实例推理不但能迅速接近最优解，体现最短路径原则；物场分析法（简称TRIZ）分析了上百万设计实例，确定功能要求与作用原理及物理载体的内在联系，以及不同作用原理或物理载体的可替代关系，使设计师可根据功能要求找到适当的作用原理及物理载体，体现相似性联想原则。

2 计算机辅助创新设计系统

两项创新设计思维原则充分体现在计算机辅助创新设计系统的设计中，系统还利用了多种创新设计方法及人工智能技术。计算机辅助创新设计系统的流程如图1所示，它包含如下关键技术：

2.1 实例检索

利用基于实例推理（CBR）技术时首先要深入研究它的优缺点。CBR是一种以实例为知识载体的知识供应方法。当前它仍有如下不足：首先，系统为了达到实用通常建立庞大的实例库，这导致管理困难，系统运行效率低；其次，通过检索得到的只是一个或很少实例，而其它不符合检索要求但含有适用知识的实例没有利用，支持创新的力度不够；最后，实例调整严重依赖领域知识，难度大，所以很多CBR系统简化为实例检索系统[2]。导致这三项缺点的深层原因是实例是独立的，不同实例所蕴含的知识难以组合利用。为了克服这个矛盾本文提出通过相似性联想找出相似实例，并利用遗传算法进行组合优化，实现实例知识的重用。

本系统的实例检索功能用商品化PDM系统IMAN中的产品结构与配置管理功能及搜索功能来实现，实例的可视化表示与管理依靠IMAN的产品结构树功能实现。

2.2可视化的实例模型表达及矛盾分析

概念设计技术的发展方向为研究一种统一的设计方案表达方法[3]。文献[4]对日本学者吉川弘之提出的FBS图进行扩充，使用两个框架分别描述一个设计方案的功能层次与结构层次，并存储功能单元与结构单元的对应关系，使计算机理解产品的结构及其功能。这种方法的缺点是结构与功能的关系不够直观，因此本系统在功能层次图与结构层次图的基础上增加功能关系图，以语义网络的方式描述结构及之间的作用关系，使结构与功能处于同一张图中，设计者可直观地理解产品原理，根据功能关系图并运用价值工程方法分析实例存在的矛盾。

实现创新的关键是正确分析产品中所存在的矛盾[5]。产品设计中的基本矛盾是产品功能成本比不能满足用户要求，它有两种表现形式，一是未能实现某些产品功能质量目标；二是某些功能质量得到改善而某些功能质量却恶化。

矛盾分析结果用于指导新作用原理、新物理结构的联想，进而找出相似实例。

2.3基于WEB的创新设计知识库

本系统的创新设计知识库包括作用原理库、物理结构库与实例库。当系统根据相似性搜索到新作用原理或物理结构后，相应的实例自动调出。

作用原理库与物理结构库的开发借鉴了TRIZ的成果，再针对机械领域补充整理出二百四十余种作用原理（其中包括五十余种基本措施）。在每种作用原理下分别存储多种物理结构，形成物理结构库。实例库主要针对几种常见的家电产品进行开发。

创新设计知识库是创新设计系统的核心部件，它是一种WEB文本知识库，文本经过笔者开发的机械知识XML标记处理，使知识库建立在国际标准XML文本之上，因此可实现知识资源的异地共享，并且在此知识库之上可建立基于WEB的机械产品计算机辅助创新设计系统，满足异地协同设计的需要。

2.4相似性的量化方法及改进的遗传算法

每种产品的结构不同，需要不定相同的遗传算法编码。本系统为了提高运行效率，采用浮点数编码方式。

在传统的遗传算法中，初始群体是通过用随机的方法来产生的[6]，这具有一定的盲目性。因此本文提出利用实例的作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据。

实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法。相似度实质是实例的关联知识，必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到。纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度，横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度。相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持。根据相似度来筛选初始群体就等于利用以前的设计经历，使初始群体的产生有合理的基础，因此能加快遗传算法的收敛。本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法。

设产品实例集合为C，功能元素集合为F，作用原理或物理结构元素集合为G。分别记为：C={Ci|i=1,2,…,n}; F={Fj|j=1,2,…,m}; G={Gk|k=1,2,…,q}。实例集合中的实例Ci以不同的隶属度uij及uik分别隶属于Fj及Gk。 设元素Gk到元素Fj的纵向联想相似度为rkj，则：

rkj =

又设G空间中有元素Gk和Gm。实例Cji分别以隶属度uik和uim隶属于元素Gk和Gm，设从Gk到Gm的横向联想相似度为rkm，则：

rkm =

隶属度作为实例对象的一项属性来存储。系统根据以上算法从实例集合中挖掘相似度知识，辅助设计师从相似度较高的方向进行联想，并用于指导遗传算法初始群体的产生，从而促进设计创新。

3 结论

本文研究创新设计思维规律并用于指导机械产品创新设计系统的开发，系统的成功应用证明了关于创新设计思维规律论断的正确性以及多种新技术的可行性。系统可通过矛盾分析与联想，搜索到适用的作用原理、措施、物理结构及实例以解决矛盾，完成概念设计阶段的功能优化与原理优化，是实现机械广义优化设计方法的新成果。

机械创新设计论文

授之以鱼不如授之以渔！蛋卷是某大学国际贸易学系学生，很高兴能帮上你。其实有个很好的办法可以让你迅速拿到这样的文献。我们一般找中英文的文献和论文都是用这样的办法。上google，然后收索你要的作品名称或者重点词汇在后面加.pdf.例如 “机械 创新 设计.pdf”或者“机械 创新.doc” 这样。你要找什么论文或者文献就重点词+.pdf 或者重点词+.doc 蛋卷用这个办法屡试不爽，你可以多找几篇，看看论文的架构和作者的思路，并且适当参考。蛋卷提醒使用此方法应该注意的问题：1.一定要用google，因为只有google带有强大的pdf文件检索功能，baidu效果会偏差。 2.注意重点词，如果用一个重点词找不到合适的论文，建议换几个重点词试试，肯定可以下到论文 3.尽量从检索页第一页偏下方开始找论文。因为google也是有检索排行的，所以一些论文网站会排在你检索到的信息前面，一般都是需要注册或者付费下载。一般直接点开链接就出现下载的页面在检索页第一页靠后一点的位置开始。 4.多试试，肯定有。相信蛋卷。希望蛋卷的回答对你有帮助。

关于机械方面的论文

加强工程机械的管理,提高工程机械的维修水平和管理技术,已成为增强企业竞争力,提高工作效率和经济效益的一个重要方法。下面是我为大家整理的关于机械方面的论文，供大家参考。

摘要：　首先要加强自检，在上班的前、中、后期都要开展设备的安全检查工作，并且要定期组织检查。其次，对车辆安全检查也要提高警惕，在施工现场，机动性较强的车辆发生事故的可能性较大，必须对其进行强制检查。

关键词：工程机械;安全管理

1易出现的安全事故及原因分析

比较常见的安全事故有：设备损害、人身伤亡、引发火灾等，要从根本上防治这些事故，就要分析原因，从根本抓起。

(1)设备原因

设备方面的原因有很多，如：机械设备本身存在不安全因素，没有采用安全设计或忽视设备质量;零件有缺陷，又因检查不到位而使其蒙混过关，最终安装到机器上成为安全隐患;安全设施性能老化或不良;使用的相关材料不合格，如油料不合格就会损坏机器。很多企业在机械设备出了故障之后，只求“恢复原样”、“能将就用”就行，对落后设备、故障设备进行反复维修，而不进行必要的技术改造，致使工程机械严重落后。不仅耗油多、效率低，而且极易出现故障，最终增加维修费用、耽误工期，即使修理好了也很难恢复性能和精度，无法满足机场建设施工的要求，给施工带来不必要的麻烦。

(2)人为原因

人为原因主要如下：操作人员抱有侥幸心理，认为事故发生的概率低，故而对旧的设备不淘汰，对该检修的设备不检修;缺乏安全技术知识，不熟悉设备的操作规程，不能应付紧急情况，对有可能发生的安全事故缺乏预见能力;工作精神状况不佳，导致操作出现疏漏。事实证明，人的注意力不能长时间内保持高度集中，尤其是在机场建设这样快节奏、高压力的工作中，稍有疏忽，便容易导致安全事故;对队伍的管理纪律松弛，缺乏责任心，不认真检查，导致队伍间缺乏协调合作的能力。

(3)环境原因

在机场施工中，设备大多不是固定安装，因此为其保持一个好的作业环境几乎是不可能的。在噪音过大、照明不足、温度不适宜、地面松软、坡度过高等环境下，容易发生安全事故。例如在夜间工作时，由于光线不好，很容易使操作人员误判。此外，一些不可抗因素，如自然灾害等也会引发安全事故。

2机场机械设备安全管理措施分析

(1)严格挑选机械设备，完善机械设备进场质量检测

。部分企业为节省投资，不重视先进设备的引进与更换，对于旧设备也是抱着凑合用的态度，使得大量报废机械、落后机械充斥在施工现场，造成施工现场隐患重重。机场建设关乎人民群众生命财产安全，必须予以重视。首先，对机械设备应进行严格的进场检测和认真挑选，对于旧设备、已经淘汰的设备、状况差的设备一律禁止入场。其次，所有的设备都要进行登记，建好台账，退场时也要按照进场时的登记严格排查，以防设备遗漏在现场。最后，机场机械设备具有严格的技术使用要求，因此必须严格选择型号，并合理调配，按照规定使用设备，以减少磨损，延长设备寿命。机械设备必须严格放在指定的区域，每台机器都要配备专门的安全工作人员。对机械设备的使用，要采用安全防护装备，如自动显示、自动报警、自动停车等。

(2)加强操作人员培训，制定安全管理制度

对操作人员进行培训，包括技术培训和安全培训，并要求其持证上岗。培训工作要有计划、有针对性地开展，严把人员准入关。相关人员对设备要勤检查、多注意。操作过程中，工作人员除非有必要情况，否则不能离开驾驶室，还要严禁酒后施工，对乱扔杂物等现象也要严肃处理。在施工过程中，重施工、轻管理的问题尤为明显，这是因为在建设过程中，大多数企业只关注项目能否在规定时间内完工。而管理工作从表面看来并不能给施工进度带来明显的作用，也不能给企业带来直接的经济效益，这使得部分企业认为在工程机械管理上投入过多精力是一种浪费。为此，要制定机械的安全操作规程，同时制定合理、有针对性的安全管理制度，这是对操作人员进行安全教育的基础，也是分析事故起因的根据。此外，应制定科学的紧急预案并进行演练，发现问题要及时处理并总结经验。

(3)加强设备的安全检测

首先要加强自检，在上班的前、中、后期都要开展设备的安全检查工作，并且要定期组织检查。其次，对车辆安全检查也要提高警惕，在施工现场，机动性较强的车辆发生事故的可能性较大，必须对其进行强制检查。

参考文献

1产业集聚、集群与工程机械工业发展战略刘友金求索2004-08-3034

2磁流变技术及其在机械工程中的应用黄豪彩,黄宜坚制造技术与机床2003-04-1534

3GMM在机械电子工程中的应用研究现状王传礼,方平,丁凡电子机械工程2002-09-2534

4面向21世纪机械工程教学改革杨叔子,周济,吴昌林,张福润,戴同高等工程教育研究2002-01-30

摘要：工程机械智能化发展趋势不仅意味着工程机械需改变传统的运营模式，还需改变机械的运转操作流程，将其以集成化与智能化形式融入工程机械工作流程中，从而提高工程机械的工作效率，降低资源损耗，使工程机械能够高效率完成施工项目要求。本文针对工程机械的智能化发展趋势及发展展开探讨。

关键词：工程机械;智能化;发展对策

现代工程技术不仅需要具备集成化条件，还需具备一定的智能条件。伴随现代施工规模的不断扩大，传统的工程机械技术已难以适应施工项目的规模要求。为了使工程机械能够适应当前施工项目的发展趋势，工程机械需改变发展方向，融合目前的科学技术，纳入智能化技术，使工程机械的监控系统、检测系统、预报系统、维护系统等能够实现智能化管理，从而为现代施工项目提供更加高效的施工技术。

1工程机械智能化发展趋势现状

(1)工程机械智能化控制技术与单机集成化的发展趋势。工程机械智能化控制技术与单机集成化技术主要包括电液控制自动换挡变速器、编程控制、无人操作等技术。就我国目前的工程机械智能化发展趋势来看，其自动换挡技术在当前的应用更为广泛。该技术能够有效提高质量，为工程机械操作技术带来更多效益，并在技术应用上能够有效提高技术性能，减少传统工程机械的工作强度及工作量，对工作人员的工作负担也有一定的减轻作用。其中，自动换挡设备主要包含了液压式及电液式两种。液压式的应用模式主要是在汽车行驶过程中，将车辆的行驶速度、油门启动程度等参数转换为油压信号，从而利用油压信号来控制汽车的换挡阀，使汽车的换挡阀能够形成自动化换挡模式。电液式的应用模式能够把汽车行驶的速度、油门开度等车辆在行驶过程中产生的参数转换为信号模式，再将信号输入电子换挡控制器中，使电子换挡控制器来控制换挡阀，进而形成自动换挡模式，从而保障车辆行驶的安全性。电液式自动换挡技术能够与工程机械实现相互兼容，是目前工程机械实现电液一体化的重要趋势，也是创新智能条件的重要渠道[1]。

(2)工程机械智能化监控、维护、检测技术的发展趋势。工程机械的智能监控基本上以电子智能化为核心。该技术的主要应用是在线监控现场施工遇到的复杂情况，对工程机械执行一系列自动化监控，并对工程机械运转环节中的故障现象执行远程诊断及维修。该智能化工程技术的主要目的是为了针对机械故障现象及现场监控工作进行数字化、智能化和管理化维护。进入20世纪后，微型计算机开始在全国普及应用。许多国外工程机械企业开始尝试应用微型计算机，并在多个领域及设备中开启实验环节。经过多年实验取得一定成果后，工程机械智能化运营模式开始受到工程机械行业的一致认可，并逐步应用于工程机械的各个领域，取得了十分可观的效果。近几年，许多国外厂家开始在故障数据源输出部位及存储部位上安装电子监控设备，以便维修人员能够在查找故障因素时，利用故障代码的输出与输入进行故障分析，从而更准确地找出故障因素及故障类型。与其他国家相比，我国当前在工程机械领域中的智能化监控应用还比较薄弱，其故障诊断技术及监控技术还处于初级发展阶段，且其智能化监控系统也未在国内得到广泛应用，一定程度上阻碍了我国工程机械设备的发展及完善[2]。

(3)基于网络机群的智能化管理。工程机械的应用范围十分广泛，在当前不同建设项目中都有着非常重要的应用。以公路施工来说，级别较高的公路路面在施工时，往往需要借助不同类别的施工机械设备。同时，很多机械设备施工过程中具有随机特征，使工程项目在实际施工过程中，无法针对施工项目形成专门的机械配置，致使施工单位在针对项目投入大量的设备资金时，该机械设备并未得到有效应用，成为当前我国工程机械应用常常遇到的难题。在面对需要高性能、多类型的施工项目时，该项目在施工设备上往往需要投入更多的资金。同时，机群在施工协调上，其由于机械设备较多，协调能力十分有限，对施工项目的施工质量、进度都有着直接的影响。因此，在施工项目的工程机械机群配置及优化上，需将机群的协同工作进行效益发挥，以此降低施工成本。近几年，在我国工程施工频繁出现问题后，已有专门的研究人士开始进行大量研究。虽然在工程机械上取得了许多理论成果，但至今还未有科学的完善手段。因此，在工程施工过程中，其理论成果还未得到有效应用。当前，以网络机群作为工程智能管理及集成控制是当前工程项目建设继续完善的问题。这项设备部件能够有效优化机群的配置模式，还能对施工进度进行智能化管理，对施工项目的施工进度及质量都有保障作用[3]。

2工程机械智能化发展对策

(1)技术综合利用。面对当下施工项目多元化的发展趋势，其单一的机械设备配置已无法满足当前项目的建设需要。为了使现代工程机械能够满足多元化的施工项目需求，我国工程机械需扩大应用范围，并针对数字化技术、智能技术、网络技术等技术进行协调设置，将其进行综合利用，以此改变传统工程机械的应用模式及范围，使工程机械向综合方向发展。在工程机械智能化技术的综合利用方面，工程机械需将控制系统与集成系统技术进行双向控制，以使该技术在智能化发展中形成核心技术及单元技术。综合利用各项技术不仅能够有效提高工程机械的性能系统，还能充分结合我国国情，将工程机械技术实现自主创新应用，促进工程机械新型主导产品的开发，使我国工程机械产品在实现智能化发展。同时，也有助于在短时间内形成跨越式发展，提高我国工程机械的竞争力，从而形成产业化形式的运营模式，为工程机械的未来发展市场打下良好的基础。

(2)工程机械故障诊断技术的开发与应用。故障是工程机械在运行过程中时常出现的技术问题。该问题不仅影响工程机械设备的正常运转，也给工程机械设备带来较大损耗。为了提高工程机械设备的稳定性，我国在工程机械设备中的重点零件部位装置相关的故障诊断传感器系统，以利用传感器对工程机械以往的运行状态进行收集。例如，检测发动机设备的油温、油压等，并对发动机关键系统中的液压系统、燃油量、制动系统等参数进行准确检测。同时，结合机械设备的不同故障类型，采用不同等级的报警装置，使工程机械在运转过程中能够得到有效监视。一旦发现故障现象，立即发出警报提醒，促使工程机械故障能够第一时间采取完善措施，并记录该故障因素，做好预防措施，减少机械设备的故障机率。

(3)应用人工智能、网络通信等科技技术。工程机械智能化发展与科技技术的支持及创新有关。工程机械的智能维护系统与远程监控技术必然需要得到科技技术的融入及支持，从而促使工程机械智能技术得到有效开发。在工程机械故障因素上，利用远程监视技术及传感器，能够有效发觉机械设备的故障因素。对此，工程机械设备科将收集设备故障因素，针对机械的故障因素、预防方式进行整体分析，对机械设备最常出现的故障现象及故障部位进行故障诊断。同时，根据故障机理进行研究，主要包括液压系统、设备零件、散热器、制动器等多个系统部位。再针对典型部件的故障现象建立完善的故障模式系统及数据库系统，为机械设备的故障因素建立完善的故障数据系统，促使机械设备在今后遭遇该故障现象时，能够有效利用智能化技术进行维护，有效避免盲目的维护方式。

(4)开发工程机械智能管理系统——机群控制系统。项目正式施工前，调度员需对该机械设备系统进行详细了解，详细掌握其中施工车辆的车载控制系统。结合当前的实际状况优化机群配置，合理规划机械设备及车辆配置，并定期进行科学调度，科学安排施工车辆及机械设备的运行轨道、操作方式。同时，要对现场施工项目所应用的工程机械设备开展定期维护及保养工作，加强对机械设备的管理工作，精准了解每台机械设备的故障因素，以提高工程机械的维修能力。此外，工程机械设备的智能管理系统，还可以在一定程度上对施工现场的施工数据进行有效采集，对其中的工作机群进行合理配置及调度，以做好协同控制，使机群之间形成良好的网络通信，从而形成智能化控制与操作。

(5)开发机群控制智能机系统。对于当前的智能化施工机群系统来说，机群控制智能系统除了需涵盖基本的工程机械工程外，还需要具备一定的智能机配置，如机群远程故障诊断系统、机群远程故障维护系统、机载智能化系统等装置。这些智能化装置能够使施工机群实现远程控制，并同时实现智能化控制，增强各个机群信号的接受强度及效率，也使机群在面对远距离控制时能够自动做好系统工作，自动执行维护保养工作，有效提升机群的工作效率。

3结束语

综上所述，与西方国家相比，我国工程机械智能化的发展起点较晚，且应用范围上还十分狭隘，在多个领域中都还尚未得到有效应用。面对当前我国建设规模不断扩大，工程机械走向智能化方向发展已成为必然的发展之路。这不仅是施工建设所需，也是社会进步所需。从我国当前工程机械智能化的应用趋势来看，我国当前应用较为广泛的为单机集成化、网络机群的智能化管理、工程机械智能化监控、维护、检测等技术，极大提高了施工项目的施工效率及质量。发展对策上，我国需实现综合技术的应用，开发工程机械故障诊断技术，将智能化工程机械应用人工智能、网络通信等，加大智能技术的应用领域及范围，加快工程机械的发展速度。

参考文献

[1]胡春毅，郭凯.工程机械的智能化发展趋势探究[J].科技致富向导，2013，(11)：112-114.

[2]刘利槟.工程机械的智能化趋势与发展对策研究探析[J].信息系统工程，2013，(4)：136-137.

[3]耿平，朱培坤.浅谈机械工程智能化的发展趋势[J].科技创新导报，2012，(2)：52-53.

机械设计方面毕业论文

机械设计的水平对产品的质量、性能、研发时间和经济效益等有直接或间接的影响。下文是我为大家整理的关于机械设计方面毕业论文的范文，欢迎大家阅读参考!

浅谈机械零部件设计的新思路

摘 要：机械零部件设计是人类为了实现某种预期目标而进行的一种创造性活动，是人们以长期经验积累为基础，通过力学、数学建模及试验等所形成的经验公式、图表、标准及规范作为依据运用条件性计算或类比等方法进行设计。传统设计有很多局限性，因此笔者提出了机械零部件设计的新思路。

关键词：机械;零部件;设计;新思路

机械零部件设计的传统模式是采用手工计算及绘图，虽然现在已有不少设计人员使用了计算机绘图但基本上还停留在计算机绘图的初级阶段段有将计算机在机械零部件设计的优化方面的优势充分发挥出来，就使设计的准确性较差池因为设计思路的老套化，使在生产过程中不断地出现问题设计不断地修改、修正就使其效率更低。

1、设计核心思想――创新思维

1.1运用创造思维

设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现，包括观察力、记忆力、想象力、思维力、表达力、自控力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。它是社会前进、科技进步的基本动力之一，其中想象力和思维力是创造力的核心，它是将观察、记忆所得信息有控制地进行加工变换，创造表达出新成果的整个创造活动的中心。设计者不是把设计工作当成例行公事，而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动，掌握必要创新方法，加强学习和锻炼启觉开发创造力，成为一个符合现代设计需要的创新人才。创造力的开发可从培养设计人员的创新意识、提高创新能力、士曾加创新实践等方面进行。

1.2运用发散思维

发散思维又称辐射思维，是以欲解决的问题为中心，思维者打破常规，从不同方向，多角度、多层次地考虑问题。通过提出各种不同的解决问题的途径求出多种不同的答案，才从中选出最优解决方案的思维方式。例如若提出“将两个零部件联结在一起”的问题，常规的办法有焊接、胶接、铆接、捆绑、螺栓连接等各种各样的常规方式。但运用发散思维思考以后，就可得到利用电磁力、摩擦力、压合力、抽真空、冷冻等等方法。利用发散思维可能会找到更好的更优化的解决问题的方法。发散思维是创造性思维的主要形式之一在技术创新和方案设计中具有重要的意义。

1.3运用创新思维

创新思维是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下，将各种信息重新综合集成产生新的结果的思维活动过程就是创新思维。机械零部件设计的过程是创新的过程。设计者应打破常规思维的惯例追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等在求异和突破中体现创新。

2、科学地进行机械零部件设计

2.1把握机械零部件设计的主要内容

机械零部件设计是机械设计的重要组成部分，是机械总体设计的基础。机械设备中的各种机构和构件及它的各种运动功能，都是通过机械零部件的精心设计、绘制出零部件的加工制造图和各部件的装配图再通过机械制造过程中的精细加工及各合格零部件的组合装配得以实现了机械设备的设计功能。

机械零部件设计的主要内容包括：根据机械设备方案设计和总体设计的要求阴确零部件的工作要求、性能、参数等，选择零部件的构形、材料、精度等，进行失效分析和工作能力计算，画出零部件图和部件装配图。机械产品整机应满足由零部件设计所决定的机械零部件的综合质量对强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性、精度、加工及装配工艺性、维修、生产成本等方面的要求，还要满足噪声控制、防腐性能、不污染环境等环境保护要求和安全要求等。

2.2严格计算机械零部件的失效形式

机械零部件由于各种原因不能正常工作而失效，其失效形式主要有断裂、表面压碎、表面点蚀、塑性变形、过度弹性变形、共振、过热及过度磨损等。故在设计零部件时应首先进行零部件的失效分析预估失效的可能性采取相应措施，其中包括理论计算及计算准则。

常用的计算准则如下：一是强度准则。强度是机械零部件抵抗断裂、表面疲劳破坏或过大塑性变形等失效的能力;二是刚度准则。刚度是指零部件在载荷的作用下，抵抗弹性变形的能力;三是振动稳定性准则。对于高速运动或刚度较小的机械，在工作时应避免发生共振;四是耐热性准则。为了保证零部件在高温下正常工作，应合理设计其结构及合理选择材料，必要时须采用有效的降温措施;五是耐磨性准则。耐磨性是指相互接触并运动零部件的工作表面抵抗磨损的能力。当零部件过度磨损后，将会导致零部件失效报废。只有综合考虑才能最大可能地避免零部件的失效。

2.3正确选择机械零部件表面粗糙度

表面粗糙度是反映零部件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是检验零部件表面质量的主要依据;其选择的合理与否，直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。在机械零部件设计工作中表面粗糙度的选择应用最广的是类比法，此法简便、迅速、有效。最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。

在实际应用中，对于不同类型的机器，其零部件在相同尺寸公差的条件下对表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。对于不同类型的机器，其零部件的配合稳定性和互换性的要求是不同的。故在设计工作中，表面粗糙度的选择归根到底还是必须从实际出发，全面衡量零部件的表面功能和工艺经济性才能作出合理的选择。

2.4全面优化机械零部件设计方法

要充分运用机械学理论和方法包括机构学、机械动力学、摩擦学、机械结构强度学、传动机械学等及计算机辅助分析的不断发展，对设计的关键技术问题能作出很好的处理，一系列新型的设计准则和方法正在形成。计算机辅助设计(CAD)是把计算机技术引入设计过程环节，用计算机完成选型、计算、绘图及其他作业的现代设计方法。

CAD技术促成机械零部件设计发生巨大的变化并成为现代机械设计的重要组成部分。目前，CAD技术向更深更广的方向发展，主要表现为：基于专家系统的智能CAD;CAD系统集成化，CAD与CAM(计算机辅助制造)的集成系统(CAD/CAM);动态三维造型技术;基于并行工程面向制造的设计技术(DFM);分布式网络CAD系统。

参考文献：

[1]王月强：《现代机械产品的零部件设计创新研究》[J]交通世界(建养.机械)，2012(06)

[2]谢志坤/路平/史科科/刘伯聪：《轻量化技术在机床设计中的应用》[J]制造技术与机床，2012(12)

机械设计制造自动化探讨

摘要：本文对机械自动化与传统的机械制造技术进行了比较分析，指出了智能化的机械设计制造成为发展趋势。机械自动化在机械制造上具有低成本、高效率和多功能的有点，能够满足人民生活和生产的多元化需求。本文中论述了机械自动化的设计的原理、优点与效益以及发展方向。

关键词：机械制造自动化原则发展方向

1 机械制造自动化符合设计的原则

1.1 满足对机器的功能要求。

任何一种产品的开发都是为了满足人们某种需求为目的的，不同的产品具有不同的性能。任何机械设计都要能够对输入的物质、能量和信息进行处理，输出需要的物质、信息和能量。机械自动化系统也应该具有这种功能，能够对物质、信息和能量进行处理。机械自动化系统包括和机电一体化产品和机电一体化技术的内容，作为产品， 又包含着设计、 制造和特定的功能以满足使用要求，而功能是由其内部有机联系的结构所决定的。

1.2利用先进技术不断创新。

根据产品或系统的功能不同，可对产品或系统进行分类。以物料搬运、加工为主，输入物质、能量和信息，经过加工处理，主要输出改变了位置和形态的物质系统称为加工机。以能量转换为主，输入能量和信息，输出不同能量的系统，称为动力机，其中输出机械能的为原动机。以信息处理为主，输入信息和能量，主要输出某种信息。

机械自动化系统除了具备上述必须的主功能外，还应具备其它内部功能，即 控制功能、动力功能、检测功能、构造功能。基于上述的功能构成原理，既有利于设计或分析各种机械自动化的产品，又有利于开拓思路，便于创造发明和创新。

2 机械自动化系统的优点与效益

2.1生产能力和工作质量提高。

机械自动化产品具有信息自动控制和自动处理的功能，其检测的精度和灵敏度有很大的提高，通过自动化控制系统能够保证机械的能按照计划完成动作，使制造过程不受操作者主观因素的影响，保证最佳的工作质量和较高的产品合格率。同时，由于机械自动化产品实现了工作自动化，所以生产力大大提高。

2.2使用安全性和可靠性提高。

机械自动化系统都有报警、监视、诊断和保护等功能。如果在工作中遇到过流、过压、过载、短路等电力故障时，能够自动停止工作，保护机械设备的完好，避免或减少人身事故，提高了设备的安全性。机械自动化产品由于采用电子元器件，减少了机械产品中的可动构件和磨损部件，从而使其具有较高的灵敏度和可靠性，故障率降低，寿命得到了延长。

2.3调整和维修方便，使用性能改善。

机械自动化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机械自动化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件和零件。对于具有存储功能的机械自动化产品，可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，给定一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。机械自动化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。

2.4改善劳动条件，有利于自动化生产。

机械自动化产品自动化程度高，是知识密集型和技术密集型产品，是将人们从繁重的体力劳动中解放出来的重要途径，可以加速工厂自动化、办公自动化、农业自动化、交通自动化甚至是家庭自动化，从而可促进我国四个现代化的实现。

3机械设计制造及其自动化的发展方向

3 .1智能化。

智能化是21 世纪机械自动化技术发展的一个重要发展方向。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混饨动力学等新思想、新方法。模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得更高的控制目标。诚然，使机械自动化产品具有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。

3.2模块化。

模块化是一项重要而又艰巨的工程。 由于机械自动化产品种类和生产厂家繁多， 研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机械自动化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能减速、 电动机于一体的动力单元， 具有视觉、 图像处理、 识别和测距等功能的控制单元以及各种能完成典型操作的机械装置。 这样， 可利用标准单元迅速开发出新的产品，同时也可扩大生产规模。

3.3网络化。

网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们日常生活带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一体，企业间的竞争也趋于全球化。机械自动化的新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快会畅销全球。由于网络化的普及，基于网络的各种远程控制和监测技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机械自动化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势。

3.4微型化。

微型化指的是机械自动化向微观领域发展的趋势。国外将其称为微电子机械系统，或微机械自动化系统，泛指几何尺寸不超过1 cm3的机械自动化产品，并向微米、纳米级发展。微机械自动化产品体积小、耗能少、运动灵活， 在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机械自动化发展的瓶颈在于微机械技术，微机械自动化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

4结论

现代机械自动化在设计和制造上具有多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义，所以机械的设计、制造都是围绕着机械自动化来进行的。机械自动化技术所面临的共性关键技术是传感检测技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动化控制技术、接口技术、精密机械技术及系统总体技术等。设计人员不能只热衷于技术引进，不能仅仅安心于作为新技术的传播者， 而应该作为新技术产业化的创造者，为机电一体化技术发展开辟广阔的天地。

参考文献：

[1]吴俊松.机械设计制造及其自动化的发展方向[J].黑龙江科技信息，2013(11)：45-46.

[2]罗碧龙.机械设计制造及其自动化发展方向的研究[J].科技与企业，2013(8)：105-106.

[3]刘超.我国机械设计制造及其自动化发展方向研究[J].河南科技，2013(6)：66-67.