ＶＡ 糕躲 【技术研发】 现代设计方法在机械创新设计中的研究 魏学忠 （潍坊科技学院山东寿光２６２７００） 摘要：机械创新设汁的概念所谓机械创新设计（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｃｒｅａｔｉｖｅ Ｄｅｓｉｇｎ，ＭＣＤ）是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果（含理 论、方法、技术原理等），进行创新构思，设计Ｈ｛具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品（装置）的一种实践活动。它包含两个部分：一是改进完善生产或生 活中现有机械产品的技术性能、可靠性、经济性、适用性等；二是创造设计出新机器、新产品，以满足新的生产或生活的需要。 关键词： 现代设计方法；机械创新设计；机械ＣＡＤ技术 中图分类号：ＴＨ１２文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－－７５９７（２０１０）１２１００９８－－０１ ０引言 设计是人类改造自然的一 种基本活动。也是一种复杂的创造性思维过 程。 所谓的设计技术，也就是在设计过程中解决具体设计问题的各种方法和 手段。因此，可以说现代设计方法是在传统设计方法的基础上继承和发展起 来，是一门多专业和多学科交叉，其综合性很强的基础技术科学。 １现代设计方法 现代设计方法是以设计产品为目标的一个知识群体的总称，所涉及的具 体方法和具体内容十分广泛。包括优化设计、可靠性设计、价值工程、反求 工程和绿色设计。 ２机械设计过程 机械设计的一般设计过程可分为四个阶段：产品规划（明确设计任 务）、方案设计、技术设计和制造及试验。 ３机械刨新设计 机械创新设计是充分发挥设计者的创造力和智慧，利用人类已有的相关 科学理论、方法和原理，进行新的构思，设计出新颖、有创造性及实用性的 机构和机械产品。 机械创新设计要解决的核心问题是：探讨机械产品创造发明的机理、模 式、过程及方法，尽力将其算法化、程式化、定量化、符号化，提高设计的 可靠性、设计效率和质量。 机机械创新设计遵循机械设计系统化方法，但它更加强调创造性。创新 设计是增强机械产品市场竞争力的根本途径。虽然设计阶段的投入只占产品 总成本的约５％，但设计过程所做的决策几乎决定了产品全部成本的约７０％。产 品的性能、结构、质量、成本、维护性等都是在产品设计阶段确定，创新设 计既是面向产品全生命周期的设计，又是面向市场、面向用户的设计，只有 创新设计才能产生真正具有市场竞争力的创新产品。 机械创新设计是一项复杂、耗时的脑力工作，也是一项紧张而又繁重的 体力劳动。为了提高设计效率，寻求科学的设计方法和有效的设计工具成为 人们努力的目标，而设计自动化则是人类最终的理想设计方法。设计的科学 性，一方面使得人们能够从系统的角度更好地认识设计，减少不良设计的出 现，另一方面也使得人们寻求设计工具的愿望成为可能。因此，满足机械创 新设计需求的ｃＡＤ技术既是实际设计工作的需要，也是ＣＡＤ技术未来的发展方 向。 ４现代设计的发展趋势展望 由于国际化市场的激烈竞争和用户对产品的功能、质量、价格、供货 期、售后服务等要求越来越高，以及高新技术的飞速发展，以信息科学与微 电子技术为代表的现代科学技术对制造业的渗透、改造和更新，使传统的制 造技术演变成为一门涵盖从产品设计、制造、管理、销售到回收再生的全过 程，跨多个学科且高度复杂化、集成化的先进制造技术。柔性自动化，智能 化，并行工程，虚拟制造，精密、微细加工等，是当今先进制造技术的发展 趋势。现代设计技术是现代制造技术的主体技术之一，也是先进制造技术的 核心与灵魂，必将伴随着先进制造技术的发展，计算机和信息技术的进步， 制造业生产模式的变革，竞争与合作的全球化，人们对生态环境、资源的关 切和对产品品质多样化等方面的要求，而发生着深刻的变化。展望现代设计 技术的发展趋势，大致有以下几方面： １）设计过程的数字化，不仅要完善工程对象中确定性变量的数学描述 和数学建模，而且更要研究非确定性变量，包括随机变量、随机过程、模糊 变量（人的智能、经验、创造力、语言及政治、经济、人文等社会科学因 素）等的数学描述和数学建模。 ２）设计过程的自动化和智能化研究。健全、研究、发展各种类型的数 据库、方法库和知识库，及自动编程、自学习、自适应等高级商品化软件的 研制，如研究设计知识、数据、信息的获取与处理技术、智能ＣＡＤ人工神经网 络专家系统的模型和应用软件等。 ３）动态多变量优化和工程不确定模型优化（模糊优化）、不可微模型 优化及多目标优化等优化方法与程序的研究，并进一步发展到广义工程大系 统的优化设计的研究。 ４）网络化并行设计及协同设计技术、方法及软件的研究。 ５）虚拟设计和仿真虚拟试验及快速成形技术的深入研究，是一种以计 算机仿真为基础，集计算机图形学、智能技术、并行工程、人机工程、材 料、成形工艺、光电传感技术和多媒体技术为一体的综合学科研究。 ６）大力普及、推广与发展ＣＡＤ技术的应用研究，其重点是研制开发功能 强的商品化软件。 ７）面向集成制造和分布式经营管理的设计方法、人员组织及规划的研 究。据参考文献［１１］介绍，企业的成功中只有２０％来自技术方面，不低于 ８０％依赖于如何组织和设计生产过程。这也是美国、日本大公司成功的一条经 营之道。如，近年来出现的并行工程（Ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ—ＣＥ）、精益 生产（Ｌｅａｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ—ＬＰ）、灵捷制造（Ａｇｉｌｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ－ＡＭ）、准 时生产（Ｊｕｓｔ—ｉｎ—Ｔｉｍｅ）、质量功能配置（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ— ＱＰＤ）等生产管理中的设计技术，应依据国情和市场的动态变化研究将这些技 术贯彻到生产过程中。 ８）微型机电系统的设计理论及设计方法和技术的研究，如智能计算、 纳米技术、微型机器人系统及微型机械系统的设计计算。 ９）面向生态环境的绿色设计理论与方法的研究，如绿色产品的设计、 清洁化生产过程的设计、产品的可回收性设计等。 １０）注重基础性设计理论及共性设计技术的深层次研究。 参考文献： ［１］陈立德，机械设计基础，北京：高等教育出版社，２００７． ［２］罗绍新，机械创新设计［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００３． ［３］陈屹、谢华，现代设计方法及其应用［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００４． ［４］潘兆庆，周济．现代设计方法概论［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９１． ［５］邹慧君，机械系统概念设计［岫．北京：机械工业出版社，２００３． ［６］童秉枢，现代ＣＡＤ技术［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２０００．
基于数据驱动的机械创新设计方法研究
随着技术的不断发展和市场的竞争日益激烈，许多传统行业被逼迫进行数字化转型。其中机械制造行业也不例外。机械设计是机械制造行业的成果之一，传统的机械设计主要是依靠经验、直觉、手工模拟等手段，由于这些手段依赖于设计人员个人技能，因此存在一定的主观性和局限性。事实上，如今的机械制造行业需要不仅需要高效、精准的设计，而且需要一个数据驱动的机械创新设计方法。
一、数据驱动的机械创新设计方法简介
数据驱动的机械创新设计方法是一种基于机器学习技术，结合了机械设计领域的专业知识和历史数据的新型创新方法。这种方法的主要思想是将历史数据作为模型的输入，通过建模、训练、验证等步骤来生成新的机械设计方案。
这种方法的主要流程如下：
1.数据采集：收集机械设计相关的历史数据。
2.数据预处理：对采集到的数据进行清洗和处理，以便于模型的训练和应用。
3.特征提取：将处理后的数据提取成机械设计问题所需的特征/属性。 4.模型训练：将提取好的特征和对应的输出一起构建模型，通过训练算法生成可用的模型。
5.模型评估：使用已知的测试数据来验证模型的准确度和精度。
6.新机械方案生成：由训练好的模型生成新的机械设计方案。
基于数据驱动的机械创新设计方法的优点在于：
1.提高设计效率。传统的机械设计需要设计人员依赖一定的经验和工具，而且每次设计都需要耗费大量的人力和时间。采用基于数据驱动的机械创新设计方法，设计人员只需要在训练好的模型基础上进行修改和优化，大大提高了设计效率。
2.提高设计精度和质量。该方法可以更好地解决机械设计领域中的复杂性和不确定性问题，增强了设计方案的可靠性和可实现性。
3.提高了产品的创新性。基于机器学习的算法可以根据历史设计数据，找出数据之间的关系，进而生成新的、高质量的机械设计方案。
二、数据驱动的机械创新设计方法的应用
1.机械结构设计 机械结构设计直接关系到产品的外观、性能和质量等多个方面。所以，基于数据驱动机械设计方法的应用在机械结构设计上有很大的潜力。
现代机械设计方法研究创新
引言
当今，是现代化社会发展关键期。现代工业技术革新、应用对机械设计带来前所未有的发展机遇和挑战。现代机械设计是涉及机械原理、机械形式、力与运动、材料结构等内容的一门综合性、复杂程度高的学科，是理论知识联系实践应用最佳的表现载体。为适应现代化、智能化、信息化的社会发展，更好地服务于人类生活生产活动，对现代机械设计进行创新与研究就显得意义重大。本文简要阐述现代机械设计概述、现代机械设计创新要求与原则、创新方法等内容，以此提升现代机械设计应用优势和所设计的产品质量，满足现代化社会发展需要。
1现代机械设计概述
机械设计根据预想产品使用要求和功能对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等结合机械设计学、哲学、信息科学、人工结构学、哲学、美学等各类学科和原理进行构思、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。现代机械设计有别于传统机械设计主要体现在：一是技术的运用不同；二是设计产品性能、功能和结构不同；三是设计效率和设计重复性不同；四是对材料使用要求不同；五是设计理念与创新意识不同。现代机械设计基本步骤组成为：首先研究分析预设计机械产品的功能、工作原理；再次对预设计机械产品结构进行分析、组合；其次完成对预设计机械产品的力学传动、尺寸、精度等参数优选；最后进行组合分析和选取最佳的机械设计方案。
2现代机械设计创新要求与原则 现代机械设计要突破传统机械设计模式和思维，需要设计人员有创新意识，敢于标新立异将理论知识和科学技术运用在机械设计实践中，所设计的机械设备种类品种多，结构复杂，可实现多种功能满足现代社会生活生产需求。（1）现代机械设计创新要求。现代机械设计创新要求是通过创新机械设计理念，突出体现机械设计产品性能和产品技术特点，提高现代机械设计产品的实用性、功能性、可靠性及经济性。也可通过改良现有机械产品设计理念来实现。一是现代机械设计创新需要个性化，敢于破除旧的设计理念，寻求更合理的设计思路、设计方案或机械组合；二是现代机械设计创新要有较强的实用性和标准量化，这需要贴合市场需求，机械设计产品应易批量生产、功能配置合理、人机交互操作性强；三是现代机械设计创新要有可靠性及经济性，机械设计产品的安全可靠、市场价值决定了产品设计价值；四是现代机械设计创新需要有创新思维，要求设计人员具有哲学、美学、人体结构学等基础学科知识修养和逆向思维、跳跃思维等，可从不同学科、不同角度寻求最优化的设计方案。（2）现代机械设计创新原则。现代机械设计创新原则包括：机械产品功能多样性、最大经济效益。即抛弃原有单一机械产品功能单一化，制造成本高昂等劣势，使现代机械产品功能多样，增加市场需求，同时功能健全、安全性高的机械产品市场逐渐成型，应注意机械设计制造成本控制，实现产品生产销售的经济利润最大化。
机械产品创新设计研究
韩键美杨晓敏
(河南永城职业学院，河南永城476600)工程技术
E|鸯要】我国制造业的工业增加值已经被纳入世界的前四位，成为制造大国，但远远不是制造强国，我国的常4遣业与一些的发达国家还有一定的距离，其主要表现在产品的性能和品质上，更为关键的是缺乏自主的知识产权和创新产品。这就要求我们加快机械产品的现代般计理论与方法。走可持续发展的i缸‰本文就枳．械产品的创新设计进行了分析。重点阐述了机械产品创新设计方法的研究。陕键词]机械；创新；制造业；设计研究
随着+-I-+的进步和科学技术的发展，人们对产品设计的要求越来越高。如何推出新产品来不断满启肖费者的个性化需求成为企业吸引消
费者的一大主题，进而也是占有市场份额的关键因素。这就要求采用
新的设计方法和手段来提高产品的功能，从而满足用户的需求，实现产
品的创新设计。
1机械产品创新设计的原则
I．I经济效益最好原则
设计的机械零件既要功能满足客户要求，又要成本低廉。考虑经济最佳性必须U设计和制造两个方面上入手。设计上保证合理的原理方
案，选用正确的材料；制造上考虑零件的加工工艺性和装配工艺性。12生态效益最好原则
不论是在产品制造过程中，还是在产品使用过程中，都要求产品对周围环境“零污染”。这就要求在设计过程中尽量选择低污染的材料
及零部件，避免选用有毒、有害和有辐射性的材料。
13安全可靠原则安全可靠是机械产品品质的保证，必须确定零件在强度、刚度、耐磨性、稳定性及热平衡性E满足讶寸要求。对于重型机械，—般要求
有自锁装置和保险装置，以确保操作员人身安全。
2机械产品创新设计方法研究
21创新枝术主题的确定与分类
搜集的专利可以分为发明专利、实用新型专利和外观设计专利。
发明和实用新型专利的说明书提供了发明或实用新型的技术特征，清
楚、简要地表述请求专利保护的范围。外观设计专利提供了该外明设计的图片或照片，必要时刽卜定的简要说明。在专利局专利分类方法的
基础上，结合一般产品的特点，提出7一般产品创新技术主题的确定与分类方法。创新技术主题的确定应当以权利要求书为主，并适当结合说
