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2现代机械设计的特点
现代机械种类很多,结构也越来越复杂。但从实现系统功能的角度上看,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。现代机械设计有其鲜明的特点,即不但要求设计对机械的工作原理、结构、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,而且还需融通多门科学知识,如创造性工程、美学,仿生学、控制论、机械电子学、价值工程等,使设计出的产品在市场中具有竞争力。
3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。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。CAD系统包括硬件系统和软件系统两大部分。硬件系统是计算机辅助设计技术的物质基础;软件系统是计算机辅助设计技术的核心,它决定了系统所具有的功能。硬件和软件的组合形成了CAD系统。汁算机辅助机械设计的一般过程包括:
1)建立数学模型:一般机械零件基本都有现成的数学模型,但对没有数学模型的则首先要建立正确的数学模型;
2)设计程序框图:程序框图根据手工计算的步骤来没计;
3)用高级语言编制程序:根据程序框图来编程;
4)程序调试:程序编好后,先仔细检查源程序,然后将其输入汁算机进行试算,再对程序适用范围的边界、转折点进行试算,要求与手算结果完全吻合。
4系统化机械设计方法
现代机械设计已突破传统的机械设计只注重机械产品单纯能实现预期功能的要求,使机械设计向自系统化、信息化,柔性化和智能化的方向发展。从系统的观点出发,机械系统设计及其控制技术把原有机械产品的眭能、功能以及制造技术提高到一个崭新的水平,甚至使原有的机械产品结构发生变化,所带来的经济效益和社会效益是巨大的。所以机构产品的系统化设计及其控制技术是机械工业发展的必然趋势,也是用新兴技术改造传统机械][业的有力措施。科学技术的飞速发展,产品功能要求的日益增多,复杂性增:响,寿命期缩短,更新换代速度加快然而,产品的设计,尤其是机械产品方案的设计手段,则显得力不从心,跟不上时展的需要。目前,计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究,并初见成效,而产品开发初期方案的计算机辅助设计却远远不能满足设计的需要。系统化设计方法将没计任务由抽象到具体(由设计的任务要求到实现该任务的方案或结构)进行层次划分,拟定出每一层欲实现的目标和方法,由浅入深、由抽象至具体地将各层有机地联系在一起,使整个设计过程系统化,使设计有规律可循,有方法可依,易于设计过程的计算机辅助实现。系统化设计方法的主要特点是:籽设计看成由若干个设汁要素组成的一个系统,每个设计要素具有独立性,各个要素间存在着有机的联系,并具有层次性,所有的设计要素结合后,即可实现没汁系统所需完成的任务。在系统化机械设计过程中,为使设计工作更为科学合理,常把一个机械系统分解为若干个相联系的比较简单的子系统,可使设计和分析比较简便。根据需要和可能,各予系统还可再分解为更小的子系统,依次分解,直至能进行适宜的殴计和分析。系统分解时就注意以下几点:
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1.2系统化机械设计方法
系统化机械设计方法具有以下优点：首先，运用系统设计方法会将机械设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，这样在进行设计的时候，客观上实现了从总体的情况出发，机械设计具有前瞻性，在以后投入生产使用的时候，连贯性较强；其次，每个设计要素具有独立性。在固有的设计方法中，只有很少的一部分设计实现了设计要素独立，而且还是在牺牲其他功能的基础之上。系统机械设计方法经过不断研究和优化，运用的技术和方案有所不同，它可以让设计要素独立，也可以让设计要素成为一个整体，不会影响设计要素的功能和性质；第三，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性。这个特点是一个非常强大的优势。由于厂家和企业之间存在一定的差异，要想在工作当中完全统一是不可能的，我们通过层次上的分明和建立要素的有机联系，实现了设计的进步，并且带动机械设备全面发展。
2对现代机械设计方法的思考
2.1根据市场的变化而变化
机械设备的最终目的就是投入市场，被广泛的需求者购置应用。所以，现代机械设计方法应该根据市场的变化而变化。首先，对市场的数据和资料进行分析，了解机械设备的诉求方向，分明机械设计的观赏性、实用性等性能，保证机械设计方法能够切实的创造经济效益；其次，对市场进行定期调查，根据不同群体的反馈来更新机械设计方法，我们要保证现代机械设计方法能够及时的设计出人们满意的产品，在便利生活和工作的同时，实现设计的提升。目前，市场才是最重要的主导，从市场出发是一种非常可取的方式。
2.2建立良性循环
现代设计方法并不是独立存在的，在设计方法之前有设计材料，之后有具体的生产加工设备。无论是应用现代设计方法还是优化现代设计方法，都要在一定程度上考虑前后关系，保证现代设计方法在整个链条中实现良性循环。另一方面，我国现在正处于一个非常重要的上升阶段，机械设计方法对机械行业的发展具有非常重要的作用，绝对不能出现任何的问题。相对来说，良性循环并不能在短时间内建设成功，所以要根据各个阶段的实际需求来建设，这样既可以在取得阶段性的成果，同时可以最大限度的解决资金、时间等一系列的问题。相信在以后的工作当中，良性循环会符合现阶段的发展节奏，取得更大的经济效益。
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所谓设计就是根据一定的设计目的和产品应用要求，借助一定媒体将软性思维转化为相关产品信息、产品模型的过程。因此，机械产品的设计必须具有目的性、结构性和严谨性，而现代设计是基于提高设计速度和设计水平为出发点，将智能化和自动化充分运用于产品设计与研发当中的一种设计方法。因此，机械产品现代设计理念的特点就是智能化和自动化。在上世纪80年代以前，我国在设计领域中的一些设计技术、设计方法、设计理念相比国际上相对落后，对于一些先进科学技术的应用知之甚少，而为了强调设计技术的变革，通常把我国过去常用的设计称为传统设计，而把国际上兴起的新兴设计技术称为现代设计。经济的快速发展必然要求生产效率的提高，而生产效率的提高必须要将新兴科学技术充分运用于生产领域中，因此机械产品功能的多样性、机械产品结构的复杂性、机械产品使用寿命的长期性必然会给机械设计提出时代课题。随着科学技术的高速发展，在产品设计绘图、加工制造等方面的研究已经取得了一定的成果，但计算机在产品初期设计中的应用却少之又少，因此计算机在设计中的应用是机械产品现代设计方法的必然选择。
2 机械产品现代设计方法类型
2.1 系统化设计方法
所谓系统就是整体与部分之间相互联系、密不可分的一种构成方式。同时，每个组成部分又具有独立性，每个组成部分发挥的作用也不尽相同，这些不同的作用对于整体而言又是必不可少的，正是由于不同元素之间的相互作用，才维持了整体作用的持续发挥。系统化设计方法正是对系统原理的充分体现，系统化设计方法理论源于德国学者Pahl和Beitz教授，我国多学着在设计实践中充分借鉴西方国家设计理念，同时根据我国实际情况对系统化设计理论不断进行深化，一是从产品开发过程的宏观性为出发点，根据用户需求，利用质量功能布置法，以产品开发阶段技术要求为目标，系统地将客户需求转化为实际产品功能。二是借助生命系统理论将产品视作为层次分明的生命系统，在产品设计过程中进行层次上的划分，以达到产品功能结构的系统性。设计就本质来说是产品要求和设计者自身思想的有效结合，因此不同设计者对待同一产品会有不同的角度和思路，总的来说，具有代表性的系统化设计方法主要包括设计元素法、图形建模法、“构思”―“设计”法、矩阵设计法、键合图法等等。
2.2 结构模块化设计方法
结构模块化设计方法是从规划产品的角度出发而提出的，而这种方法的设计任务又是以产品结构为基础，利用产品通用零部件来确定设计任务，同时在分解设计任务时就要充分考虑好不同零部件之间存在的作用冲突，解决好矛盾，同时还要及早预测生产能力和费用，由此来提高设计效率，从而降低产品研发成本。设计任务的功能化产品结构共分为四层：产品―功能组成―主要功能组件―功能元件。为了更好地评价专用机械设计和更有效地规避制造风险，在专用机械设计中采用功能化的产品结构将充分发挥优势作用。
2.3 基于产品特征知识的设计方法
利用计算机的语言识别功能来描述产品特征及相关专家的知识经验是基于产品特征知识设计方法的主要特点，这种方法实际上是利用知识库和推理机及已储存领域知识来实现计算机辅助产品的方案设计。产品特征是机械系统方案设计的主要依据，而设计领域相关专家的知识和经验又是对机械系统特征的规律性把握，基于产品特征知识的设计就是利用这两个方面来进行推量和决策，从而来完成机构的型、数综合。而知识的自动获取、表达、集成、协调管理和使用，又是实现这一阶段计算机辅助设计的必然前提。综观国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化获取的研究，采用的方法主要包括：编码法、知识的混合型表达法、利用基于知识的开发工具、设计目录法、基于实例的方法这五种。
2.4 智能化设计方法
根据设计方法学理论，借助三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体工具来进行产品开发设计是智能化设计方法的主要特点。数学系统理论和系统工程理论是智能化设计方法的理论支柱，在利用这两个理论时，充分利用产品设计技术和系统开发方法学研制出与产品设计初期相适应的多媒体开发系统软件是智能化设计方法的基本原理。
3 结语
机械产品的系统化设计方法、结构模块化设计方法、基于产品特征知识的设计方法、智能化设计方法是机械现代化设计的主要内容，而这四者之间又有着密切的联系。在信息化的时代背景下，科学技术飞速发展带来了机械产品功能与结构的深刻变革，但机械产品功能与结构的变革与机械设计的发展却并不同步，机械产品方案的设计手段显得力不从心，跟不上时展的需要。由于这四者之间密切的联系，要想有效的实现机械化设计的现代化，还必须对这四种方法进行综合运用。而计算机辅助功能在机械设计领域的运用也必然会带来新技术、新方法、原理的大量涌现。因此，在机械现代化设计中必须将计算机功能充分运用其中，因为计算机的运用本身就是信息化、智能化的一个重要标志，计算机在机械设计中的应用也必然会在很大程度上提高设计水水平、加快设计速度。所以机械现代化设计是机械设计的必然发展趋势。机械产品作为生产领域的重要生产工具，它的变革往往会带来整个生产领域的变革，从而带动经济的发展，而机械设计已经从传统走向了现代，这是思想变革和技术变革的有效结合，为了实现我国机械设计的现代化，必须完善创新机制，加大科研投资力度，培养机械设计人才队伍，只有通过技术创新才能够保证我国机械设计能够步入世界先进行列。
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一、结构模块化设计方法
从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解如通用零件部件等描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解，这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。将描述设计任务的功能化产品结构分为四层，1产品2功能组成3主要功能组件4功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件STRAT。 认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数，因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、制造风 险十分有利。 提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口联接和配合部，并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、经济化，具有互换性、相容性和相关性。我国结合软件构件技术和 CAD 技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级，并利用专家知识和 CAD技术将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块，再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。
二、基于产品特征知识的设计方法
基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。 机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。
三、系统化设计方法 系统化设计方法的主要特点是
将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。 制定的机械产品方案设计进程模式，基本上沿用了德国标准 VDI2221的设计方式。除此之外，我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想，其中具有代表性的是：
1.将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。
2.将产品看作有机体层次上的生命系统，并借助于生命系统理论，把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时采用了生命系统图符抽象地表达产品的功能要求，形成产品功能系统结构。
3.将机械设计中系统科学的应用归纳为两个基本问题：一是把要设计的产品作为一个系统处理，最佳地确定其组成部分单元及其相互关系；二是将产品设计过程看成一个系统，根据设计目标，正确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段。
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0 引言
随着社会经济的发展，中国的科学取得了长足的进步，现代机械也发生了飞跃性的发展。现代机械在继承了传统设计的原则、步骤、造型设计标注、类比设计等基础上，将迅速发展的计算机技术、电子学技术、测试分析等多种技术融入到机械设计中，同时在机械系统中引入新材料、新工艺，实现了同一种技术功能所具有的载体功能和技术手段的多样性。现代社会对机械系统提出了更高的要求，为了使产品能够立足于市场，机械系统不仅需要能够在实现预期功能的基础上，还需要设计的机械系统满足物美价廉、操作方便、安全性能高、污染小等特点。因此现代机械系统对机械设计这提出了更高的要求，只有通晓机电、液压技术、计算机技术等才能够设计出性价比高的优良现代机械系统。
1 现代机械设计的特点
机械设计是实现某一种功能，同时综合制造产品的经济性、制造可能性等，从而构思的一种具有创新性机械产品过程。与传统机械设计相比，现代机械设计有着其自身独有的特点，为了使得设计的产品具有更大的市场竞争力，现代机械在设计时不仅仅需要对系统的机械工作原理、运动形式、力量的传递方式、零部件结构尺寸、外部阻力、摩擦力、各零部件间的耦合方式等等进行考虑，还需要综合融入多门新的科学知识，比如计算机学、机械电子、控制理论、仿生学、美术学等等，是一种融入多门科学知识的综合性设计过程。随着社会的发展以及科技的进步，现代机械的种类越来越多，机械系统的结构复杂度也是逐年的增加。但是从系统功能角度上来说，机械系统可以分为动力系统、执行系统、控制系统、动力传输系统等等，如果再进行细分，每个系统在原系统的基础上仍可进行划分。
2 计算机辅助机械设计方法
计算机辅助技术简称CAD技术，它属于计算机技术，是电子信息技术的重要组成部分之一。作为当代机械设计过程中最具灵活的技术手段之一，CAD技术这一新兴的学科颠覆了传统手工设计效率低下的方式，充分利用计算机所具有的运算快、记忆力强、逻辑判断高、计算精度高、绘图能力强等特殊功能，并结合设计人员的经验、智慧以及创造力来计产品，极大的降低了产品的开发周期，提高了产品设计精度，减轻了设计人员的劳动强度，提高了产品的设计质量，使得设计人员的创造性以及个人能力得到延伸。
CAD系统由硬件系统和软件系统两部分组成，硬件系统是支撑计算机辅助系统的物质基础，而软件系统决定了CAD系统所具有的功能，它是系统的核心技术，软件系统和硬件系统联合在一起共同组成了计算机辅助系统。从软件的功能上来划分的话，系统软件可以分为系统软件、支撑软件和应用软件三部分。其中，系统软件主要包括操作系统、数据通信系统等，它是整个软件的核心内层，能够自动管理和控制计算机资源；支撑软件亦成为开发软件，它能够帮助设计人员更高效率的开发其他应用软件；应用软件是在系统软件和支撑软件的基础上，设计人员进行自行编制用于解决实际问题的程序。
利用计算机辅助技术进行机械设计的步骤主要包含以下几部分，首先就是建立数学模型，在cad系统中常规的机械零部件都具有自己的数学模型，如果设计的模型在系统中不存在，则需要重新建立正确的数学模型；其次是设计程序流程图，根据机械系统的工作原理对零部件的控制步骤进行设计；后根据程序流程图的工作步骤，利用计算机语言进行程序的编制；最后在相关开发软件系统下进行程序的调试，并检查程序是否能够正确运行，如果不能，则需要发现错误并进行程序修改。
3 系统化机械设计方法
伴随着科技的迅速发展，人们对产品的功能需求也是日益的增多，产品的设计复杂性也随之增加。现代产品具有寿命周期短，更新速度快等特点，利用传统的机械设计手段来设计现代机械产品则显得有点力不从心，传统机械设计手段已跟不上现代产品发展的步伐。基于传统机械设计的缺点，现代机械在继承前者的基础上发展而来。现代机械设计突破传统只注重实现产品预期功能的需求，并结合现代先进的计算机等其他综合技术，使得现代机械设计向信息化、系统话、柔性化和智能化方向发展。由于现代机械产品设计融入了多种综合性技术，当代的设计技术使得原有的机械产品机构发生重大变化，将机械产品性能、功能及其制造技术提高到了一个崭新的水平，带来了巨大的经济效益和社会效益。机械产品的系统化设计和多种控制技术的运用是未来机械行业发展的趋势。
目前，计算机辅助技术已经在产品的设计绘图、加工制造、生产规划等环节得到了广泛而深入的研究，并且也取得了一定的成果。但是其在产品开发初期设计环节上运用的相对较少，远远不能够满足现代设计需求，而系统化设计能够解决该问题。系统化设计能够将任务实现由具体到抽象的层次划分，并能够拟出实现该方案的目标方法，由浅入深、由抽象到具体的将各层次紧密的联系在一起，最终是产品设计规划化、系统化，易于实现计算机辅助技术在整个机械产品的设计。在系统化设计中，将产品的设计系统看作由多个设计要素组成，并且每个设计要素具有一定的独立性，各个要素具有层次性，每个要素之间存在着一定的联系，当所有的要素设计完成后，将他们有机的整合在一起即实现所需的机械系统。为了更加
科学合理化的进行机械系统设计，在系统化设计过程中，常常将一个机械系统分解为许许多多比较简单的系统，从而使得机械设计变得更加的简单、方便。有时候，为了需要，可能将划分后的系统进行划分为更加简单的更小子系统，直至能够进行适宜的设计和分析。
但是在系统设计时需要注意以下问题：
（1） 系统分解数和层次数应适宜。如果分解的子系统数目太少，则子系统复杂度稍高，不便于产品的模型化，同时也给设计工作增加难度；如果分解数和层次数过多，则容易造成系统臃肿，给最终的系统整合带来难度。
（2）避免过分的复杂面。在系统设计时，尽量选择要素间联系数较少和作用较弱的地方。
（3）使得系统中能量流、信息流、物料流的合理的流动。在机械系统中，一般包含能量流、信息流、物料流，并且该三部分间可实现相互转换。他们在系统的输入到系统的输出工作过程中，按一定的方向和途径不间断的流动着。即使在划分的各个子系统中，他们的流动途径也是不变的。
（4）系统分解与功能分解的不同。在系统分解中，存在子系统分解和功能分解，这两者间的分解是不相同的。虽然系统被分解为各个子系统，但是每个子系统仍是一个单独的系统，子系统虽然相对简单，但是可能具有多项功能，并且每个子系统间仍是具有紧密联系的。功能分解不一样，系统按照功能逐一分解，直至不能够再次分解系统功能。
4 结束语
伴随着网络技术的发展以及异地的协同设计制造，使得产品的功能需求、设计、加工、装配并行工程具有一定的可行性。但是产品设计方案的三维可视化是实现这一目标的前提条件，因此，近些年来，智能化软件设计、三维图形设计、虚拟技术等等越来越多的被应用到现代产品的设计中。目前，机械产品的设计正朝着智能化设计、计算机辅助实现以及能够满足异地系统设计的方向发展，并且随着人们对产品功能性越来越高的要求，人工智能理论、系统工程理论、计算机软硬件工程等多技术融合技术也是未来机械产品设计的发展方向。
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1.机械设计中的材料设计存在的问题
工业产业的建立发展离不开材料这一物质基础，机械设计过程中需要选择与自身特性以及加工工艺相一致的材料类型，随着社会对工业产品要求的越来越高，产品设计人员需要不断增强自身的专业素质，增加对材料与机械产品之间关系的熟悉程度，对使用的不同种类的材料的主要性能都需要有一个全面的掌握，对材料进行充分的利用，从而能够创造出技术性更高、款式更加新颖的工业产品。但是，传统的机械设计手段，材料设计环节只是一个选择成品材料的过程，在材料的设计过程中也只是根据以前的设计经验、参考数据来进行的设计生产，而选择的参考数据并不适用于所有材料的设计方式。这种材料设计方法使得材料在使用过程中常常会出现不适合的现象，作为零部件的材料有时候仅仅能够满足机械某一方面的需求，对于整体机器的运行会产生不良影响，容易造成机械的报废。工程材料的研究发展迅速，一些材料的加工方法、工艺的改进使原有材料可以达到更好的性能要求，但是新材料不能立即编入设计指导手册，同步更新比较缓慢，因此按照设计手册选择的材料在新型产品研发中经常是落后的，直接影响着机械产品的竞争力。
2.机械设计中材料设计的实例探究
2.1轮轨耐磨性设计中的材料问题
在铁路的多曲路段，机车轮缘磨损严重，它不仅造成极大的经济损失，而且会危害行车安全，机务部门急迫地需要解决这一问题[1]。在工程摩擦学中，轮轨可以看做是一对摩擦副，二者同属于一个运作系统，是不同的两个构成元素，轮轨材料耐磨性的问题研究应该从整体的机械体统出发，对两个元素的材料进行最佳搭配，这样可以有效的延长使用寿命，在这种研究的基础上创新出了一种机车的轮缘中频局部淬火技术，首先需要进行理论分析，得出计算结果之后需要进行大量的实验，检测机车在实际的操作运行中的各种现实状况，经过这一系列的工作之后才能够得出轮轨硬度相互搭配的一个最优数值，它可以使钢轨使用期限不受影响的情况下，将机车轮的使用时间增加2倍以上，当然，这种延长使用寿命的方法是在不改变原有路轨和机车轮材料的基础上进行的，用常规热处理工艺对其原有的磨损严重部分的局部材质进行处理，是一种经济、简便易行的设计方式。
2.2合金钢刀具以及汽车制动衬片设计方法
用深冷处理技术延长机械零件的使用寿命是一种很有效的方法，对多个厂家生产的硬质合金刀具进行深冷处理后实际使用，结果表明经深冷处理的刀具寿命延长数倍[2]。个别的生产厂家生产的刀具仍然存在实验结果不稳定的情况，有的性状良好有的品质则很差甚至不能使用，这种状况说明了一个道理，同种类型的机械产品即使材料设计的方式相同，成品的功能也会存在很大的差距，缺乏统一性，但是这并不是说生产方式存在问题，材料本身的稳定性和平衡性是主要的问题所在，不同材料之间的磨合也存在不同程度的问题，如何改变工艺参数以适应材料本身的差异是方法改进的一个有效途径。另一方面，汽车中使用的制动衬片在比较大型正规的汽车工厂都不是使用的纯粹的国产产品，进口产品或者中外合资生产的产品仍然占据主导地位，国产的制动衬片在市场上缺乏足够的竞争实力，一些规模比较小的生产企业质量上的问题比较严重，比如产品性能指标或者摩擦系数不标准等等，特别是摩擦衬片和鼓（盘）的配对问题，国内企业还缺乏相关的研究。
2.3填料装置的七连杆设计方法问题
自动填料装置的设计，可采用七连杆机构，该机构整个悬挂于机架上，在原理方案（运动分析）正确的情况下，连杆材料的设计成为关键问题，因为连杆的铰链是整个部件材料最薄弱的部分[3]。这一部分需要具备足够的强度，其次耐磨性以及抗冲击性也需要不断提高，在进口产品中这一装置的材料类型属于高性能的塑料结构，销孔使用的是钢套，但是由于这种材料在国内市场的缺乏以及物价较高的问题，选择使用铸铝件材料作为替代，同时将铰链连接处的强度增大。这种结构的连杆装置在实际的运行中出现了问题，铸件材料存在分布不均匀的情况，容易造成铰链孔的折断。在装机使用中又有新问题不断出现，比如因为铸铝件的重量要比塑料材料大，在装置运行速度较快时，起、停之间的惯性就会变大，会对整个机架造成很大的冲击振动。再比如，铰链在运行一段时间后发生的断裂现象，这种情况一方面源于铰链自身的震荡，另一方面源于铸铝件的弹塑性较弱的原因，在更换了进口塑料材料之后，这些问题就都解决了，虽然进口材料单价较高但是使用时间长、重量轻，总体来说性价比较高。这种情况说明机械零部件材料的性能不仅影响其本身的功能，而且还会对机器整体功能造成影响。
3.机械设计中材料设计的新思路
机械设计中材料设计问题已经愈显突出，传统的材料设计方法亟待改进，在机械产品设计过程中，机械零部件的材料设计应从系统论和功能论思想出发，不仅要考虑满足各零、部件的性能要求，还应考虑各零、部件对整机性能或其它零件分功能的影响[4]。在进行材料设计方法研究时，具体的材料设计方法首先应该进行合理性的考察，按照具体的要求准备设计环节的工作，在选择时应该特别注意材料的自身优劣，设计师需要进行综合的考量子系统的具体功能，建立应尾材料专属的数据库，进行材料系统分析之后选取其中较为适合的材料进行产品的设计研发。另外，机械设计人员需要借助信息技术来进行材料设计，充分利用互联网模式构建完备的机械工程数据体系，从设计层面完成与CAO等软件的无缝对接，比如造型款式与设计样本、销售渠道与行业信息等。
4.结束语
现代化经济的快速发展推进了社会对基础机械产品需求的增长，由此产生了机械材料的设计与生产相脱节的情况，通过对当前材料设计存在的问题和具体的案例进行分析，设计人员应当按照系统论与功能论的工作要求，建立基于互联网架构的机械产品设计数据库，综合探究整体系统与子系统之间的关系，选择合适的结构材料设计出更加优良的新型产品。
【参考文献】
[1]刘小琴，续海峰.机械设计中的材料设计方法研究[J].机械管理开发，2009，03：32-33.
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1、现代机械设计方法
为了寻求保证设计质量、加快设计速度、避免和减少设计失误的方法和措施，并适应科学技术发展的要求，使设计工作现代化，引发了现代设计方法的研究。现代设计方法的特点是动态的、科学的、计算机化的方法。它将那些在科学领域内得到应用的所有科学方法论应用到工程设计中。现代设计方法实质上是科学方法论在设计中的应用。冠以“现代”二字是为了引起重视，其实有些方法也并非是现代的。可归纳为下列具有普遍意义的方法：信息论方法、系统论方法、控制论方法、优化论方法、对应论方法、智能论方法、寿命论方法、离散论方法、模糊论方法、突变论方法、艺术论方法。把以上现代设计方法应用到机械设计中来，则称其为现代机械设计方法。
2、现代机械设计方法在包装机械设计中的应用
首先在设计理念上要借鉴先进国家的经验，以用户的需求为设计的目标，并结合柔性设计、模块化设计的理念，一机多基本一样，但设计阶段侧重点不同如：总体设计时，要全面考虑整个包装机系统的布局、运动协调性、造型设计、人-机环境以及装箱运输等。模块化设计是一种先进的设计方法，它的核心思想是将系统根据功能分为若干模块，将包装机中同一功能的单元设计成具有不同性能、可以互换的模块，通过模块的不同组合，使包装机多功能化、系列化。采用这种方法的优点是：（1）使包装机更新换代速度加快。因为新机型的替代，往往是局部改进。将先进技术引进相应的模块，比较容易实现局部改进；（2）缩短设计周期。当用户提出要求后，只需更换模块，或设计制造部分模块，即可得到新的机型，满足用户需求；（3）降低成本，便于维修；（4）性能稳定可靠。另外现代包装机设计应该满足“绿色设计”，即人性化设计的要求。它是面向质量设计、装配设计、制造设计、维修设计、可靠性设计的综合设计。我国人口众多，人均消费水平比发达国家低，而且城乡差异较大，包装系统的设计应以价廉物美为主，不能盲目追求高精尖。要考虑到可靠性、安全性、环保性、低噪音等各方面的因素。充分体现原理优化、结构优化、制造优化、造型优化。
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一、对虚拟样机技术的基本认识
1. 虚拟样机技术的含义
当前世界范围内对于虚拟样机技术还没有一个统一的概念，总的来讲虚拟样机技术就是以依靠计算机技术而产生的数字模型来代替物理机械产品的一种新型技术。它可以如具体的物理模型那样，对机械产品的设计、制造、使用等全过程进行比较准确的分析和测试，从而对其中存在的不足及时修正，达到机械设计的最终目的。
2. 虚拟样机技术的出现
经济全球化的快速发展和生活水平的不断提高，使得人们对产品的需求越来越多，对产品的性能和质量也有了更高的要求。但是在产品设计中，为了设计出成功的产品需要多次的实验，而物理样机制造所需的时间较长，这就直接延长了产品的开发周期。在二十世纪九十年代，计算机技术的发展使虚拟样机技术成为可能，逐渐弥补了这一缺陷。
3. 虚拟样机技术的作用
在机械设计中，传统的物理样机制造不仅消耗较多的人力、物力和财力，而且对于其中存在的问题也需要花费较多的时间来进行修复。而虚拟样机的制造成本较低、周期较多、且问题修复较为简便，对于节约设计成本、提高设计质量、缩短机械产品的研发周期具有积极的作用，有利于提高企业的核心竞争力，促进企业的健康长远发展。
二、基于虚拟样机的机械设计方法研究
1. 建模技术
虚拟样机建模技术一般分为三个步骤：首先，要建立三维模型。建立三维实体模型是虚拟样机技术得以实现的基础和前提，任何仿真技术都要从三维模型开始。在建立三维模型的过程中，一般会遇到两个难题，一是齿轮、扇叶等机械零件的外形结构复杂，二是约束关系较为复杂，这就要求设计虚拟样机需要依靠专业的三维CAD软件。其次，要为三维模型添加约束。建立三维模型后，需要依靠约束副把它们相互连接起来，从而定义物体间的相对运动。目前比较常用的CAD软件一般都有动力或运动学插件，以实现约束关系与装配关系的映射。此外，还要为三维模型施加驱动。施加驱动的目的是为了让虚拟样机能够按照一定的运动规律来进行运动。
2. 协同仿真技术
仿真技术指的是在缺乏实际系统的情况下，实现活动或系统本质的一种技术，是一种以模型为基础的活动，它的基本框架是先建模，然后进行实验，最后再进行分析。而协同仿真技术就是指在复杂产品的仿真过程中，采用多种仿真软件来建立不同的模型，通过各种通讯方法来实现信息的交流，并利用求解器来进行求解，最终完成整个系统的仿真。
当前的仿真技术一般侧重于电子、机械或控制等的单个领域，相互间的联系非常少甚至是根本没有联系，这就很难满足机械设计的要求。现今大多数的机械研发过程需要涉及到机械、电子、液压、控制、以及计算机软件或硬件等多种学科领域，再加上产品本身是由多个子系统和零部件组合而成的，相互之间有着或多或少的联系，单一的仿真技术不能实现对复杂产品的准确完整分析，因此必须采用协同仿真技术来实现对机械设计全过程的分析和评估。
3. 协同设计技术
协同设计技术是设计领域的一项新型设计技术，是指在计算机技术的支持和辅助下，所有设计成员对同一个设计项目，各自承担一部分设计任务，并交互进行设计工作，从而得到一个最为符合设计要求的设计方法。协同工作的主要目标就是尽可能地缩短机械产品的研发周期、降低产品成本、提高产品质量，从而提高企业的经济和社会效益，增强企业的竞争力，促进企业实现更好的发展。协同设计一般需要做到以下几点：首先，需要认知同步，建立共享的知识和语义；其次，要共同协商设计方法和策略，一般协同策略分为提案型、层次型、型、以及对等伙伴型四种类型；最后还要规划设计的任务和方法。
4. 有限元分析
有限元是一种现代化的设计方法，可以比较准确地分析机械结构件的强度和动态特征。它的主要优点是通用性，可以求解边界条件和结构形状都较为随意的有关力学的问题，是一种比较值得信赖的计算方法，特别是对于虚拟样机而言，是一种必不可少的工具。当前市场上有限元分析的软件多种多样，比较简单方便的例如Cosmos/Works软件。
总结：
在激烈的市场竞争中，企业要想继续生存和发展就必须要不断进行创新，提高生产效率。对于机械制造企业来说，机械设计是非常重要的一个部分，设计工作的好坏直接影响企业的经济效益。因此在计算机技术高速发展的今天，进行机械设计时需要充分利用虚拟样机技术，以适应时代和社会发展的需要，促进企业的发展。
参考文献：
[1]王建军,张洪.虚拟样机技术在机械设计中的应用[J]. 大众科技. 2009(03)
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一、引言
机械设计是机械类学生一门重要的技术基础课[1]，而机械设计课程设计又是继机械设计课程结束后的一项重要的实践教学环节，同时是第一次对学生进行全面的设计训练。它在培养学生核心技能方面，占有重要的地位。机械设计课程设计可以说是引导学生进入机械设计领域的环节，通过对通用机械（或其他简单机械）的传动装置的设计，培养学生正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计和零部件设计的能力，达到理论联系实践的初步能力[2]。本文结合我院三本学生的特点，对机械设计课程设计指导方法进行了一些有益的研究与实践。
二、我院机械设计课程设计的背景
我院建校前几年由于师资力量有限，主要依赖兼职教师指导课程设计，这些兼职老师大多来自一本院校，他们时间有限，指导方法基本沿袭一本院校的指导方法，每天集中一两个小时在教室集中指导，而三本学院的学生依耐性强，老师走后基本是放鸭子，因此抄袭现象特别严重。此外，在教学指导过程中也存在一系列问题，比如必须掌握的知识点、知识群、关键内容都没有明确，指导过程因老师而异，随意性较大，标准不统一。因此，进一步规范课程设计的内容、指导方法、达到的目标、必须掌握的知识点和知识群，显然是提高实践教学质量的重要内容和措施。后来随着一些青年教师的引进，我们对机械设计课程设计的题目、应该完成的内容及进度要求、考核方法等进行了一系列的研究与实践，使学生达到掌握知识点的目的。
三、针对机械设计课程设计题目、指导方法，进度安排及考核方法进行改革
（一）设计题目的改革
以前兼职老师给的课程设计题目是多样化的，鉴于我院学生的基本条件，我们把课程设计的题目统一标准化了，传动方案也已经给定，目的是让学生熟悉课程设计的一般方法，掌握应该掌握的知识点，并对机械设计的理论课的知识加以巩固，并不要求他们创新设计。其设计题目、初始条件和传动方案如下：设计题目：带式运输机的传动装置；初始条件：带式运输机可运送谷物、型砂、碎矿石、煤等。两班制工作，连续单向转动，有轻微振动，输送带的速度允许误差为±5%，使用期限为10年。卷筒与输送带间传动效率96%，减速器批量生产。传动方案及原始数据如图1和表1。
要求学生每人按学号顺序依次选一组数据进行设计计算。
（二）指导方法改革
在课程设计之前，负责人对指导机械设计课程设计的老师集中在一起开个小会，对学生必须掌握的知识点、知识群、关键内容都明确要求，要求指导老师每天的上午和下午至少在教室两个小时，这样学生有问题就能及时找到老师解决问题。还有学生课程设计进行到第一阶段，尤其是课程设计的设计计算初步完成时候，要求指导老师对学生的计算数据进行初步的检查，并要在草稿本上签字，才可进行下一阶段的工作。这样就避免后面学生在画草图时候发现错误，又要反过来重新计算浪费大量的时间，并且可以避免了个别学生抄袭的现象。
（三）进度安排改革
以前兼职老师指导课程设计时候，一次把课程设计要求完成的内容一个半天讲完，这样内容太多，学生根本记不清楚。我们根据三本学生的特点，将机械设计课程设计分为六个阶段。每个阶段集中讲解一次，学生按进度要求完成该完成的任务。第一阶段，主要是动员和设计计算。学生在这一阶段应该完成的内容包括：选择电动机；计算总传动比和分配传动比；传动装置的运动和动力参数计算；传动件计算；初算轴的最细处直径；选择联轴器（型号、孔径、孔长等）；初选滚动轴承及其相关参数，轴承盖是否干涉等。要求学生按上述步骤严格进行，不要颠倒。第二阶段是草图绘制。设计计算完毕后，我们会带学生到实验室做一个减速器拆装实验，主要是对减速器有个感性的认识。然后在集中讲解，其内容包括：减速器的结构；减速器的；设计装配图的准备；减速器铸造箱体的结构尺寸；减速器装配草图设计；轴和键的强度校核，滚动轴承的寿命计算。第三阶段是正式绘制装配图，在完成减速器装配草图后，校核轴、键强度及滚动轴承寿命无任何问题时，在此基础上继续完成装配图。要求注意两个方面的设计：轴系零件的结构设计；减速器箱体及附件的结构设计。第四阶段是装配图的检查。给学生主要讲解的内容包括：检查装配草图；标注主要尺寸与配合；编写减速器的技术特性；编写技术要求；零件编号；编制零件明细表及标题栏。第五阶段是零件图的绘制。零件工作图是零件制造、检验和制定工艺规程的技术文件，应包括图形、尺寸及其极限偏差、表面粗糙度、形位公差、技术要求等。零件图从装配图上测绘下来，形状应与装配图一致。第六阶段是编写说明书。说明书的编写我们也把格式基本给学生，学生按照步骤把草稿整理成册就可以了。机械设计课程设计总共安排了三周的时间，周末时间不计，具体的进度安排我们设计了一个表，如表2。
（四）考核方法进行改革
课程设计结束后，我们会现场答辩，在答辩时候，会先给个预成绩，这个成绩非常重要，因为通过答辩，可以看出学生对课程设计掌握的情况，是否有抄袭，一问就基本可以得到答案。最后结合学生交上来的课程设计说明书、装配图、零件图给每个学生单独评定优、良、中、及格和不及格的成绩等级。
四、结束语
通过对机械设计课程设计题目、指导方法、进度安排、考核方法等改革与实践，学生课程设计的质量明显体高，从学生课程设计的总结体会看到，每个学生都收获颇多。不仅对《机械设计》课程的内容有了更深入了理解，也为今后的学习和工作奠定了基础。
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一、矿山机械设计的重要意义
众所周知，在煤矿生产过程和其他类型矿产资源的开采过程中环节是十分复杂的。而在这其中矿山机械设计的作用就显得尤为重要，更关系到矿山的安全生产运行。矿山机械设备是矿山整个开采过程的中坚力量，因此我们必须重视对矿山机械的设计研究。特别值得一提的是矿山机械设计的优劣还关系到整个生产过程的安全、效率和产出矿石质量。现阶段，我国经济飞速发展，科学水平也在不断提高，如何将日新月异的科技应用于矿山机械设计体系当中，是今后我们所要面对的一大重要课题。
二、现代机械设计方法的优势所在
当前的科学技术创新可以说是日新月异，而传统的机械设计理念中一些旧的、保守的设计思想占据了主流位置。相较于以往的生产需求层次，传统的机械设计方法已经无法满足现代矿山的生产需求。现代设计理念秉承着生态、智能、绿色的原则，相对于传统设计方法有了长足的进步，与传统的机械设计方法相比现代机械设计方法有以下三个特点：1、高效性；2、安全性；3、智能性。
三、矿山机械设计中的要点分析
第一，在矿山机械设计当中首推应以人文本的设计理念。这点毋容置疑，任何一种机械设计理念中，必须要强调人的特殊作用。在整个以人为本的设计理念里还包括其他多方面内容，比如矿山机械由于其体型和功能的要求一般都会存在噪音大的问题。如何尽量的削减噪音对人体构成的伤害，依然是现阶段人们研究的首要课题。相关专家研究表明，人长期处于噪音当中，整个身体机能都会出现问题，其最容易看到的外在表现就是经常发生呕吐和眩晕现象。相关数据显示，一旦外在环境的音量超过八十五分贝，人体的整个大脑皮层就会处于兴奋和难以抑制的状态。这时，矿山机械的操作者因为这种噪音环境的影响就很容易发生事故。因此，在矿山机械设计中要以操作者即以人为本，尽可能的进行降噪系统的设计，尽量运用科学技术来进行合理降噪合理除噪。特别值得一提的是，现阶段我国矿山机械设计上的自动化程度还很不够，现在矿山机械设计要点应当放在方便舒适的操作系统上。尽量人性化设计好整个工作台的构造，再比如说操作台的位置，针对人体眼睛的最佳角度来设计操作台的角度。人的眼睛最佳视角是左右在六十度、上下三十度左右，尽量满足这个原则就可以有效的减轻操作者的疲劳感。
第二，现代机械设计的高效性、安全性、智能性的特点，要求我们矿山机械设计人员一定要把握好这些，综合设计好人体的基本数据和生理指标，然后综合这些具体的数据和指标再结合实际需要来进行设计。这样，我们设计出来的方案才是完善的、符合人性化需求和现代生产需求的。
四、现代设计方法在矿山机械设计中的具体应用
首先，我们来谈谈关于仿生学设计技术在矿山机械设计中的具体应用。我们可以这么理解，一件工业产品的具体设计会同时作用于技术、经济、艺术三个特定行业。因此，整个工业设计的基本理念应该满足这三方面的需求。下面让我们就这三方面的内容具体谈一下关于工业设计中仿生设计的具体应用。
第一，关于形态的仿生设计。在这方面笔者想要阐述的核心思想是形态仿生设计的来源都是大自然。大自然形形的生物为仿生设计提供了无穷无尽的素材。现代的优秀设计师就是从大自然中提取灵感，以生物的形态来对矿山机械进行系统的分析和设计，用生物的自然形态来获得更好的生产力来源。这点毋容置疑，物竞天择的自然生态法则决定了在自然界中存在的生物都有其适合生态环境的特殊能力。现阶段，形态仿生设计的理念越来越被现代矿山机械设计者所重视，通过系统化的分析和数据提取，更多的设计者完成了对矿山机械的生态外形改造，并应用于具体的矿山机械制造当中。
第二，关于功能的仿生设计.所谓的功能仿生设计理念是通过对整个自然界的生物本身构造和功能进行系统的分析后提取数据，再根据矿山机械设计的具体需求加以功能性融合。功能仿生设计源于自然生物的本身，自然生物本身所具有的功能是我们值得借鉴和模仿的，并且可以最大限度的应用于当前矿山机械设计的需求当中。当这些自然功能和实际功能能够完美的融合之后就会衍生出现代矿山机械的新时期功能。这对于整个矿山机械设计技术而言具有的优势是无法估计的，也是今后矿山机械设计发展的方向之一。
其次，让我们来谈谈关于绿色设计理念在整个矿山机械设计体系中的具体应用问题。
第一，关于设计方法探讨。矿山机械在运行中会产生很多有害物质，对自然环境产生直接的影响，比如矿山机械的配套动力设备大多都是柴油机，因为柴油机在工作中会出现较大的噪声以及排放较多的颗粒物，尤其是那种大缸径的柴油机，其产生的噪声以及颗粒物等都会对环境产生较严重的影响。所以对于矿山机械的绿色设计就是基于环保技术的设计。
从整体系统的角度出发，绿色设计就是整个系统的核心所在，在矿山机械设计中就是针对其结构的设计，比如可拆卸的设计，以及对于选择材料方面、环境设计方面、包装设计方面的创新。其中的关键环节就是对于环境的影响评价，这一点是要贯穿在整个系统全过程中，主要用于企业矿山机械设备的战略性开发以及设计和制作过程。
评价指标体系的建立，主要可以从生态平衡以及废弃处理等几个方面。其中对于美观以及使用的舒适度、矿山机械的零部件和废弃部件的回收都是要贯穿在设计、制造以及使用和回收全过程中。因为对于矿山机械的设计以及开发中，在各个阶段其工作都是交叉进行的，所以就必须要建立一个完善的环境来让内部可以交叉运用。一方面，要把各类信息进行筛选后及时传达给决策者，另一方面就是有利于反复使用。
第二，关于矿山机械绿色设计中的技术分析。经过一段时期发展之后，在矿山机械的绿色设计中，最为核心的技术主要有以下几点：第一就是针对数据管理的技术，第二就是针对建模以及仿真技术，第三就是针对评价方面的技术。关于数据管理技术，这里我们会提到一个术语，那就是Pdm，也就是数据管理技术是在对矿山机械进行绿色设计中一个关键的技术，也是在矿山机械整个生命周期中每个环节都需要的一种对于大量数据和信息，包括了绿色资源以及工程规范和技术文档等进行管理的技术，可以按照要求把数据或者信息传递给指定位置的指定工作人员。另一方面关于建模数字化仿真技术，为了可以达到在矿山机械中进行绿色设计的目的，可以通过大量收集和整理设计、运行中的数据和信息来建立矿山机械的生命周期模型。在建模的基础上可以实现在不同部门之间的协同合作，利用这种仿真技术来对矿山机械的开发和设计、制作和测试以及后期回收和二次处理等进行全方位的仿真，这样可以更好的发现其中的问题以便解决问题。再者就是绿色度的评价，对于矿山机械的绿色度的评价，除了有操作性的指标以及保养性指标之外，还有经济性的指标以及环保性的指标，在评价的过程中应该重点强调机械对于环境的负面影响，其中对于操作性的指标就是对传统的对于功能合理性以及安全性指标的综合；保养性指标就是对其可靠性的延伸；经济性指标中，包含了因为考虑矿山机械的绿色设计而有可能会增加的成本，比如说对于废弃物的处理等；环保性的指标就是在绿色设计有的评价体系，要对于矿山机械生命周期内的所有过程都进行全面的评价。
五、结束语
总而言之，矿山机械设计在整个矿山开采工程中起到的作用是十分巨大的。作为新时代的矿山机械设计者，我们一定要与时代同行，积极学习先进的科学技术和现代矿山机械设计理念，努力打造，智能化、精密化、人性化的新时代矿山机械。同时，我们矿山机械设计人员还应当努力提高自身素质和修养，提升历史使命感和社会责任感，为我国社会主义现代化建设增砖添瓦。
参考文献：
[1]毛银氚.浅谈机械设计技术的现状与趋势[J].装备制造技术.2012.
[2]周一鸣，索春英.浅谈自动化技术在机械设计中的应用[J].价值工程，2011.
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机械零件的失效方式主要有表面损伤失效、断裂失效、破坏正常工作条件失效和变形失效等。所以，机械零件的失效除了非正常的原因外，大多是由于工作时间较长引起的。常规机械零件的设计都会留有余量来延缓疲劳和磨损等失效形式的发生，但一次性机械的使用寿命较短，一些失效形式不会发生在一次性机械中。在一次性机械零件的设计中，不用预防疲劳，只要保证其在使用中不会受力破坏即可。一次性机械的设计一般只考虑静力破坏，即一次最大载荷作用下的破坏。另外，一次性机械的设计还应考虑将体积和重量最小化，去掉余量，保证静应力小于强度极限或者屈服极限即可。一次性机械是一类特殊机械，其设计方法的相关研究也是一个新的方向。就一次性机械设计的现代化方法而言，和优化设计、可靠性设计和有限寿命设计等方法有所不同，下文是具体的分析。
2一次性机械设计方法和可靠性设计方法与有限寿命设计方法的对比
可靠性工程的起步较早，距今已有半个多世纪的历史。但是其相关的发展是以电子产品为主导的，在机械产品的相关发展起步较晚。再者，因为机械产品在应用中的情况比较复杂，其载荷分布和强度分布的数据不能细致的分析，所以，在机械产品方面的可靠性应用不够广泛。可靠性工程是一种研究设计参数和其影响因素的随机性特性的专门学科，机械产品却在实际工程应用中受环境的影响，机械所受的力和其应有的强度是离散的随机变量。所以，一次性机械的设计方法是在传统的可靠性设计上再引入数理统计和概率论的相关知识。也可以说，一次性机械的设计方法是升华后的可靠性设计，两者有一定的相关性，却有着设计内容上的差异。机械结构有限寿命设计方法是用寿命指标和产品可靠工作时间代替了经验设计中的保险系数，以此来增加机械结构的可靠性。随着机械使用时间的增加，其性能会因疲劳磨损而劣化或者丧失。有限寿命设计要求机械在其使用寿命期间，不会因为疲劳磨损而产生失效的现象。传统的有限寿命设计法是考虑机械在最大载荷和最危险的情况下不会失效，现代的有限寿命设计方法融合了材料力学、计算力学。实验力学和断裂力学等多种学科，通过测试工程机械的实际受力状态，利用计算机进行受力分析，最终得出科学的寿命设计。一次性机械的使用寿命较短，一些失效形式不会发生在一次性机械中。所以，一次性机械和有限寿命设计方法与可靠性设计方法的区别主要有以下两点：（1）设计对象不同。一次性机械设计方法针对的是使用寿命较短，且在工作中不承受交变载荷或者短时间承受交变载荷的机械，这要求机械在寿命内完成任务即可。有限寿命设计方法和可靠性设计方法针对的都是长期使用的机械，这些机械的失效都是由疲劳磨损引起的。（2）主导思想不同。一次性机械在达到疲劳点之前就会达到使用寿命，所以在设计中不用留下磨损余量，只需要根据静应力强度设计体积最小和质量最轻的结构就可以。可靠性设计却需要根据应力计算概率分布，使设计的零件有可预测的寿命和失效率。有限寿命设计需要根据各种理论估算零件的寿命，最大化估计失效时间。
3一次性机械设计方法和与其他现代化方法的对比
机械设计的方法除了上述的有限寿命设计方法和可靠性设计方法外还有优化设计，这种方法是在一系列的限制条件满足后，求最优的设计参数。这种设计方法的计算量相当大，需要分析多种参数对设计的影响。但是在计算机广泛的应用在机械设计领域后，该方法有了长足的发展。依托计算机的发展而兴起的设计方法除了优化设计外，还有有限单元设计方法等。与现代化的设计方法相比，一次性机械设计的对象、设计思想和设计目的都有不同。不同的设计方法完善了机械设计的整个领域。
4结语
一次性机械的设计是较新的设计方法，它的设计思想、设计内容和设计目的与其他几种方法有一定的差异。而且一次性机械的适用范围也较广，在很多领域都是必不可少的。所以，关于一次性机械设计方法的研究还需要更进一步，使之逐步完善，更好的应用在实际的机械工程中。
作者:康杰 单位:西华大学
参考文献：
[1]李跃峰.典型一次性机械零件设计及其应用研究[D].哈尔滨工业大学，2013.
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0 引言
机械设计是机械制造的基础环节，对提高机械生产质量及效率意义重大，尤其随着新设计技术的不断出现，给现代机械设计工作的发展指明了方向，有关现代机械设计及与方法的研究，也因此受到业内人士的高度重视。
1 现代机械设计技术
现代机械设计技术较多，如计算机辅助设计技术、节能环保设计技术、系统化机械设计技术等，一定程度上推动了机械制造行业的蓬勃发展，因此，加强这些技术的分析，能够为其实际应用提供指导。
1.1 计算机辅助设计技术
计算机辅助设计技术主要借助专业软件强大的运算及图形设计功能实现，现代机械设计主要应用CAD软件。实践表明，使用CAD软件进行现代机械的设计，不仅设计效率高，而且能从不同视图观察机械设计状况，修改方便，因此，是现代机械设计应用较高的软件。使用CAD软件进行现代机械设计时应遵循以下步骤：首先，确定数学模型。数学模型是现代机械设计的基础，一般情况下有现成的机械数学模型可供运用，但对于没有数学模型的机械零件设计，应在充分分析机械各项参数的基础上建立正确的数学模型；其次，设计合理的程序框图，计算各部件的性能、参数，为实际的设计工作的开展提供指导。再次，使用专门语言进行程序的编制。最后，加强对编制程序的细节检查，并输入相关参数进行模拟，以及时发现机械零件存在的瑕疵，通过认真调试，使其更好的符合设计要求。
1.2 节能环保设计技术
随着人们环保意识的提高，现代机械设计中越来越注重环保节能方面的考虑。当前，节能性能是衡量机械设备或零件性能的重要指标之一，因此，现代机械设计中一方面先应从材料选择、使用性、加工工艺、结构布局等方面注重节能方面的考虑，以提高能源利用率、实现节能目标。另一方面，在满足设计质量要求的前提下，注分析是否有可回收利用的资源，降低污染物的排放。
1.3 系统化机械设计技术
系统化机械设计技术指将设计工作逐层进行划分，确定每层所用的设计技术及方法，最后将各层有机的整合完成整个设计工作。采用系统化机械设计技术能明显提高设计质量及效率，是满足现代机械制造行业要求。系统化设计技术应用时应确保设计工作分解的合理性。首先，确定最佳的分解层次，为模型化及优化工作的开展提供便利。其次，分界面应简单，应选择在要素结合联系较为简单的位置。最后，正确处理功能分解与系统分解间的关系，尤其应将关系密切的要素结合在一起。
2 现代机械设计方法
现代机械设计工作开展中为提高工作效率，减少不良状况的发生，设计人员除熟练掌握专业的设计技术外，还应掌握一定的设计方法，以达到事半功倍的设计目的，结合实践经验得知，设计人员尤其应注重以下内容的认真落实：
（1）明确步骤及功能要求。为提高机械设计效率，现代机械设计时应做好以下两方面工作：一方面，明确设计步骤。机械设备或零件千差万别，设计时除存在细小的差别外，大部分步骤相似。首先，充分分析机械设计需求，明确机械设计的约束条件，制定详细的设计任务书。其次，在对机械功能认真分析的基础上，确定相关参数，并提出多套设计方案，进行对比分析。最后，确定最佳的设计方案，使用专门的设计工具，依据相关规范进行设计，尤其应准确把握设计细节，如机械尺寸、特性等。另一方面，明确功能要求是机械设计考虑的重点内容，是确保设计质量的P键。因此，现代机械设计时应加强机械耐磨性、稳定性、寿命、刚度、强度等方面的要求。同时，还应兼顾经济性、结构工艺性方面的考虑。
（2）注重相关参数的计算。现代机械设计中相关参数计算的准确与否往往给机械制造质量产生直接影响，因此，设计中应对机械运行情况进行模拟，掌握机械运行规律，在对其受力情况深入分析的基础上，计算相关参数，期间尤其应注重机械零件强度参数研究。机械零件强度由变应力强度与静应力强度之分，而变应力包括对称循环变应力、脉动循环变应力、非对称循环变应力，设计过程中设计人员应结合机械设计需求，加强各种类型变应力变化规律的分析，确保机械设计强度满足实际要求。另外，机械运行中不可避免的受到摩擦力影响，为延长其使用寿命，提高机械的抗摩擦能力，设计时应注重关键位置的设计。
（3）选择合适机械的材料。现代机械设计中使用的材料会影响机械质量及性能的充分发挥与否，因此，设计过程中应注重把握以下内容：一方面，选择合适的机械材料。现代机械材料类型比较多，如金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料，其中金融材料具有较好的力学性能，能很好的满足机械零件用途与性能要求；高分子材料具有良好的耐腐蚀性，在冷冻、化工设备中较为常用；陶瓷材料熔点高、耐腐蚀性强、硬度高，一般用于切削刀具制造中；复合材料具有较好的弹性模量及强度，主要应用与制造航天、航空设备。因此，现代机械设计中应机械的性能要求选择对应的材料。另一方面，还应综合考虑一些细节问题。如机械零件的应力、荷载性质及大小；机械零件所处的环境、温度等；材料的供应状况，尤其应考虑所用材料的价格等，保证在满足设计要求的基础上，最大限度的减少制造成本开支。
3 结论
现代机械设计是支撑机械制造行业蓬勃发展的基础，因此，加强相关设计技术及方法的研究意义重大。本文通过对现代机械设计技术及方法的研究得出以下结论：
（1）现代机械设计应用的技术较多，设计人员应在综合考虑机械设计要求的基础上，结合机械设备或零件工作实际，采取针对性设计技术，确保设计工作质量。
（2）为提高设计工作效率，设计人员应掌握现代机械设计的方法，并结合自身工作实际加以总结与反思，不断优化设计工作中的问题，提高现代机械设计工作水平，为设计出更多优质的机械产品做好铺垫。
参考文献：
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引言
时代在发展，科技在进步，各项新工艺、新材料、新方式也越来越多地应用到机械设计领域。为了一种功能的实现，可以有多种方法和载体可供选择，面对激烈的竞争环境，要让设计的产品在市场上占有一席之地，除了让自己的机械系统能够实现预期的相应功能之外，还要具有操作方便、运行可靠、物美价廉、环保性强等特性。因此，对机械设计师的要求也日益提高，传统的设计方法和设计理念已经不能满足设计需求，设计师必须完全精通电、机、液等各个方面的综合性技术，才能够设计出同时兼顾性能和价格的机械系统。
1、现代机械设计的特点
1.1创新性。
现代机械设计以先进的设计理论和设计工具为依托，能充分发挥设计者的创造性思维能力，运用用各种创造性的方法和手段，开发出具有创新性的产品。现代机械在机械性能的稳定性以及测验等方面，能够利用计算机完成工作的模拟和再现。这种操作大大节省了时间，能够直观地观察到工作的结果并保证质量水平。此外，它能够节约预备和其他相关细节工作的时间，使得工作的合理性和速度都得到提升。
1.1 开放性
在传统的机械设计当中，最大的缺点便是不去看或很少去看自身以外的广阔天地，只关心自身的狭小区域，坐井观天，同时乐于接受传统的机械设计方法，乐于驾轻就熟，从而造成了信息堵塞，思维单一、呆滞，缺乏创造性。而开放性思维恰恰就解决了这一大问题，它将对于一个事物的研究作为一个开放的系统来思考，同时也注重研究事物与外部的一切联系，从而掌握该事物及其发展的规律。
1.2 独创性
要进行现代机械创新设计，首要前提便是要学会独立思考，勇于突破陈旧的思想、观念，敢于直抒己见，从而构筑一个开放、独特、鲜颖的思维形态，从一个全新的角度来分析问题。
1.3 多向性
在现代机械创新设计当中，为了解决一个问题，需充分发挥自己的想象力，从不同的角度去思考和探索，以获得尽可能多的解法和思路。现代机械产品的多样性与多向性的创造性思维是紧密联系的。
2、现代机械设计方法的应用
2.1提高产品性能的设计
机械产品必须具有优良的性能,只有良好的性能才能够保证机械产品的生命力,提高产品优良性能的设计方法有很多,最重要的内容和特点有:(1)能够消除并及时的预防产品可能产生的故障,这种技术特点是围绕产品的可靠性而设计的,主要是研究产品和系统所产生的故障的原因,来提出相应的解决方案。(2)能够提高材料抵御破坏能力的设计方法技术。当材料和结构在外界因素如高温、电荷强度等的影响作用下,其性能会受到较大的影响,所以,其设计的重点是要提高产品的结构承受能力以及抗疲劳强度,来提高产品在各种工作环境中的使用寿命。(3)解决物体表面的摩擦和等问题的设计技术。这种设计技术综合运用了摩擦学的理论研究方法和基本数据,将产品的磨损降低到最低的水平,目的是为了降低产品原材料的消耗,节约了部分能源,同时提高机械装置的可靠性,有效的提高设备的使用寿命,提高其在市场中的竞争力。(4)防腐蚀的设计技术。这种设计技术要科学合理的选择材料并制定出相应的加工工艺,来提高产品的抗腐蚀能力,防腐蚀的设计加工方法能够有效的延长产品使用周期以及使用效率。
2.2机械设计中专业的现代设计方法
当前我国社会不断发展进步，科学技术也不甘落后，紧随步伐，计算机专业人员同机械设计人员共同开发设计计算机软件，应用此软件的机械产品可以随时掌握产品的损伤、失效和破坏运行原理，并且产品的各零部件和机械的动态行为可得到定量分析，使得设计程序保持稳定，这就是专业的现代设计方法。一些例子可以说明，如摩擦学的设计、强度设计和温度场的分析。
3、现代机械设计的发展趋势
3.1系统性
我们应该将机械产品看作是一个完整的系统，并通过对计算机的应用实现人和环境之间的协调发展，运用各种现代化的设计理论和方法对总系统进行分解，为了达到系统优化的目标而对各子系统进行协调和匹配。之所以说现代机械设计方法是对传统设计方法的继承和发展，是因为现代机械设计将传统设计经验提高到更高的水平，使其更具逻辑性、理性等特点。有两种代表性的设计方法，一种是德国提倡的，另一种是美国提倡的，德国所提倡的设计方法以功能―原理―结构为模型，美国所提倡的设计方法是在知识等其他条件不允许的情况下，运用创造方法，进行辩证思维而形成的新设计，两种机械设计方法各有所长，都在产品开发中取得显著成效。
3.2生态化
随着科技的逐渐发展，人们了解到环境因素对经济发展有非常重要的影响。因此出现了绿色生态的理念。机械设计制造的绿色设计，主要就是最大化的使用资源取得新型的绿色产品设计。产品设计的时候，以产品环境的属性为重点，不但要满足环境的要求，也要保证产品的经济性以及基本功能。绿色产品不但要有指定的使用功能，也不可以对四周的环境和人的健康带来损害。推动可持续发展战略，就会向生态化的发展道路走去。现代机械设计重视生态化，不但可以降低资源损耗，也可以提高产品的使用质量和竞争力。
3.3智能化
由于广泛使用范例推理和约束满足的设计方法，智能CAD技术得以诞生。人们为了继续推进CAD系统的创造力，结合人工智能和CAD技术，得到很好的效果。当前社会把有智能的专家系统用在了方案综合和设计评价当中，同时这几年也产生了模糊设计和模糊评定方法，主要用于机械设计的多解性。现代机械设计普遍存在智能化和技能化优点，由于这些特性的存在，使得只有将人工智能和专家系统等技术通CAD技术有机结合，才可以让CAD技术本身也具有智能化的特点，通过这样的途径提高计算机系统之间的集成率。就目前机械设计的发展方向来看，计算机是设计师们首选的工具，计算机可以将机械产品的各种情况通过建立模型的方式直观的表现出来，接着进行智能化操作，最终可以实现提高产品设计方案的效率，因此，机械设计智能化是现在机械设计的必经之路。
3.4随机和动态性
任何机械产品的完成都是在随机动态状况下进行的，然而，传统的机械设计方法受各种条件的制约，因而只能在静态情况下进行分析设计，即使对动态状况进行考虑，也只是凭借相关经验对数据进行修正而已，并不能对机械产品的实际运行行为进行真实、客观的反映，而现代机械设计方法则不同，它主要是在考虑载荷谱、零部件损伤的条件下来进行设计的，使得设计的成功率更高，同时也符合可持续发展战略的相关要求。
3.5微型化
20世纪80年代末，机械自动化逐渐向微观领域发展。微电子设备伴随着科技的发展和逐渐更新，小型的机械自动化产品，灵活性强、耗能少，普遍应用在生物技术、医疗科研、军事等高端范围。机械自动化朝微型化发展，主要在于微机械技术，加工微机械产品，应当要使用精细加工法。在超精密的技术之内，主要有光刻和蚀刻两种。机械自动化还将伴随时代的发展不断向纳米和微米的领域发展。
结束语
与传统的机械设计相比，现代机械设计具有自身设计新理念和新思路。而现代机械设计离不开创新思维，创新思维是社会发展的源泉，是现代机械设计中重要的组成部分。机械设计人员只有树立创新思维的理念，并结合自身丰富的实践经验和扎实的理论知识，同时充分利用现代计算机技术的优势，发挥主观能动性，才能够设计出满足人们对于产品越来越高的要求，从而促进我国现代机械设计发展。
参考文献
