機械設計的發展范文
時間：2023-12-18 17:57:28
導語：如何才能寫好一篇機械設計的發展，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
第五階段，進入21世紀，互聯網技術的進步帶來了機械設計的新的發展契機，計算機和互聯網的結合，產生了大量極具實用價值的協同設計軟件和繪圖軟件，極大的豐富了機械設計的技術手段，同時產生了全新的設計理念和設計范式。
傳統機械設計的基本方法和局限性
傳統機械設計基本上經過了一個由直覺設計到經驗設計再到經驗和理論結合設計的過程。這是一種基于不斷地摸索和改進，充分利用經驗總結，利用前人的研究成果和設計理論，形成相應的設計公式、圖表、規范，利用近似技術和類比等方法并結合自己的思想所進行的設計，這種設計方法主要體現在細節的設計、優化分析和可靠性分析以及設計模型的制作等方面。傳統機械設計思路的基本流程大概包括以下幾個方面：首先確定方案，然后進行分析，最后選擇可實際操作的技術將方案落實。
傳統機械設計是一種經驗的累積，同時又是現代設計理念產生的基石。從設計學的角度來看，傳統機械設計是一種經驗設計，這種設計思路著眼于產品的技術層面和物質屬性，看重數據的計算和校核，可以利用比較直接的方式獲得具有實際可操作性的效果。傳統機械設計因其簡便實用的特點大受歡迎，并成為了所有機械設計工作的基礎。
傳統機械設計具有比較成熟的理論依據和可參考的操作方法，而且目標明確、功能單一，易于取得成績，而且一旦設計成功，非常適合機器大工業的生產流程，具有很高的可靠性。但同時，傳統機械設計的缺陷也同樣明顯。首先是這種設計方法不夠靈活，很難對瞬息萬變的市場變化做出及時反映，在節約成本、提高效率、綠色環保的設計要求方面顯得力不從心。
傳統機械設計不能及時利用先進的設計手段，往往造成精度不高、效率低下的情況，跟不上社會發展的需要，也不能滿足可持續發展的要求。傳統機械設計的局限性主要表現在以下幾個方面：(1)設計的規范性和結構設計的工藝性比較差；(2)設計周期比較長、成本比較高；(3)設計完成后，一些較小的調整有可能會帶來整個設計較大的改動，造成整體設計的動態性較差。
現代機械設計發展趨勢
現代機械設計注重高科技的技術手段和對傳統機械設計方法的改良。現代機械設計根植于傳統機械設計，但它更是一系列新的設計觀念的產物，這些觀念產生了很多的新的方法和技術，而這些方法和技術也在不斷的發展變化和組合中。數字化技術創造了數字仿真和虛擬現實，這為機械產品設計開辟了全新的視野。虛擬現實技術來自于電子學和生物學的科研成果，它利用多媒體仿真技術形成一個具有一定目標性的特殊的三維環境，并且通過傳感技術實現了人機對話和交流。在這種環境下，機械設計工作者可以得到更加真實的設計感受。利用數字化仿真技術，虛擬環境可以創造出足以取代物理模型的數字化設計模型，并且可以完成各種在物理真實環境下很難實現的試驗和測試。
仿真實驗技術有效地縮短了設計周期，減少了成本，極大地提高了設計的質量和效果。現代設計已經越來越像一個集團化的產品。隨著設計內容的復雜性越來越高，不同領域、不同技術層面的專業人員相互之間的協同也變得越來越重要。人員協調和信息的實時交互已經成為機械設計中的重要課題。由此，協同設計理念應運而生。
協同設計是一個復雜的組合體，計算機技術、行為科學、認知科學、網絡通訊、人工智能等領域都有涉及。協同設計有效地協調了設計工作者不同的專業特長和主觀能動性，在較少的時間和空間內分析并組合了各種設計信息，從而實現了極高的設計效率。全生命周期設計是現代機械設計所提出的全新的設計理念，這一理念從根本上顛覆了傳統設計的設計思路。全生命周期設計就是指機械設計要對產品的規劃、制造、使用、報廢、回收等各個歷史階段全面負責。現代機械設計工作人員不但要熟悉自己的技術領域，同時也要熟悉相關的其他方面的技術領域，要能清晰的了解全盤的設計意圖。生命周期設計是一個平行的設計流程，所有設計人員都要考慮到機械產品使用周期的各個環節和所有因素，要以最優的方法解決產品的加工性、可靠性和維護性等方面的問題。與此同時，設計人員還要思考產品包裝的美觀性、裝配的便利性和報廢后的可回收性。
隨著機械和電子技術的發展，以人工智能為基礎的設計系統開始出現。這一系統具有自我學習能力，可以對已有的知識進行提煉和總結，然后形成新的產品設計概念。如何充分利用人工智能系統，設計出更為符合時代需要的機械產品，提高產品的競爭力，是對每一個現代機械設計工作者的新的挑戰。
篇2
關鍵詞：遠程 機械設計 計算模式
一、機械設計發展概述
傳統設計方法是經驗、類比式的設計方法。主要采用封閉的收斂設計思維，進行經驗類比設計。在計算方面只進行靜態分析，并將載荷、應力進行集中處理，對于計算數據的誤差采用增加安全系數的做法。傳統設計方法以手工設計為主，使用簡單的工具，進行人工計算畫圖。這樣，一種產品從設計到正式投產往往要花很多時間，因此開發周期長，并且串行設計過程中，各個環節之間缺乏信息溝通，常導致設計人員之間的合作不協調。
近年來，計算機網絡技術、 Web 技術和數據庫技術的出現和飛速發展，給現代機械設計注入了新的生機和活力，機械設計逐漸向數字化、網絡化方向發展。基于 Web 的遠程設計正是在這種條件下產生的。
作為現代設計的一個重要組成部分，遠程機械設計是一個綜合了多學科、多技術的研究領域，涉及到機械工程及計算機技術等諸多知識領域。從機械設計的角度來說，主要研究設計過程的建模、設計優化理論等。從計算機技術方面來說，應研究如何對現有的設計資源進行組織和，使得這些資源能方便異地的設計人員進行查詢和調用。
二、國內外遠程機械設計發展
2.1 遠程設計的概念和意義
遠程設計即讓設計人員通過客戶端瀏覽器輸入設計參數，服務器自動進行計算和選擇，并根據確定的參數返回產品的規格或設計圖形。遠程設計技術是現代計算機技術、網絡技術和機械設計技術在工程設計上的應用，它縮短了產品的設計周期和節省了設計成本，真正意義上地釋放了工程技術人員。與傳統的機械設計相比，遠程設計具有以下優點：
1 、縮短產品的開發周期。
2 、避免重復開發。
3 、降低了企業資金和人員的投入。
4 、由于遠程設計一般都有提供給用戶進行交流和討論的平臺，這就不僅加強了各領域專家之間信息的共享和交換，而且大大提高了一次產品設計的成功率。
2.2 遠程設計的國內外研究現狀
2.2.1 在國外，有關遠程協同設計的研究和應用起步較早，主要有：
（ 1 ）早在上世紀 80 年代中期，麻省理工學院學者就從事了這方面的研究，并首次提出 T 計算機支持的協同工作的概念。
（ 2 ） 20 世紀 90 年代中期，美國伯克利加州大學的集成制造實驗室在美國國家科學基金、美國國防先進制造計劃福特汽車公司的資助下開展了一個名為 Cybercut 的研究項目，建立了世界上第一個基于 WWW 的設計和制造系統。
（ 3 ）英國建立的 Edinburgh Engineering Virtual Library 網站， 提供工程設計、制造需要的各種信息，在英國建立了基于 Web 的虛擬制造中心，為企業設計、分析、制造等提供服務，提高了企業特別是中小企業的市場競爭能力。
（ 4 ）美國 Microsoft 公司和 Unigraphics Solutions 公司聯合研究面向產品全生命周期的基于知識的協同設計支持網絡環境“ Design Knowledge Network" ，減少了實際時間，降低了設計成本，在快速獲取全球設計知識的基礎上，進行產品創新設計。
（ 5 ）英國 Liverpool 等大學研究并應用人工智能和 Internet 提供滾動軸承的網絡化設計服務。
2.2.2 在國內，有關這方面的研究主要集中在高等院校和科研院所，其中主要有：
（ 1 ）以西安交通大學理論與軸承研究所為主、國內多家企業和研究機構共同參與建立了國內第一個支持產品協同設計的網站 - 現代產品設計與研究開發網絡（ 省略 ），旨在推進現代設計，主要提供設計知識的獲取，參加的單位還有清華大學、華中理工大學、機械科學研究院、上海交通大學、重慶大學等國內許多著名的高校和科研院所。
（ 2 ）清華大學精密儀器及機械系摩擦學國家重點實驗室開發出了基于 Web 的異地合作設計系統 Cdesign ，該系統采用了 Client/Serveer 構架，客戶與服務器之間通過 VAW 來完成。
（ 3 ）上海先進制造工程技術研究中心和上海飛機制造公司開發了一個基于 Intemet/web 的異地設計與制造系統，利用其進行跨企業、跨地域的協同產品設計與制造。
另外，國內也有一些相關的網站，如：中國機械網（ 省略 ）、材料與制造綜合信息服務平臺等，它們提供機械設計技術數據、制造工藝技術數據等，并把機械設計技術、制造工藝技術、遠程設計技術、產品數據庫、計算機輔助設計都實現了網絡化。在其中的機械設計技術模塊中，用戶只須選取自己要使用的設計模塊，輸入適當的參數就可自動設計出自己所需的零部件；在遠程分析模塊中，實現了常用機構的參數化仿真與分析。
可是遠程設計由于剛剛起步，像其它新興技術一樣還不夠完善。隨著 CAD 技術、計算機網絡技術、數據庫技術及人工智能技術的不斷發展，遠程設計的內容必將越來越豐富，功能越來越強大，所提供的服務也將越來越完善。
三、遠程設計系統的技術研究
系統的總體結構模式的確定是系統在初步設計階段要完成的一項重要任務。系統的總體結構模式是系統的基礎，只有確定了系統的結構模式之后才能進行下一步的設計和開發。而應用軟件的架構是建立在計算模式基礎之上的，因此，有必要先對網絡計算模式進行分析。
在計算機網絡技術的發展過程中，先后出現了以大型機為中心的計算模式、以服務器為中心的計算模式、客戶機 / 服務器 (Client/Server) 計算模式，以及隨著 Web 技術的成熟而發展起來的瀏覽器 / 服務器 (Browse/Server) 計算模式。
（ 1 ）通過對兩種計算模式的研究和分析， B/S 模式較 US 模式，具有以下優點 :
1 、界面風格統一、可移植
US 模式的客戶端往往采用不同的開發工具開發，因此界面不統一，一般來說也互不兼容，難以移植到其它的平臺上運行，而 B/S 模式的客戶端使用統一的 Web 瀏覽器，根本就不存在移植性的問題，而且使用非常簡單。
2 、跨平臺性
B/S 模式的系統較 US 模式的系統有更好的跨平臺性，客戶端可位于任意的軟、硬件平臺，因此跨平臺的問題得到解決。
3 、易于管理和維護。
C/S 模式的系統針對不同的客戶端需要開發不同的應用程序，完成的工作量較大。一旦系統要進行修改或升級，則要修改所有客戶端上的應用程序，工作重復，管理和維護成本較高。反觀 B/S 模式，由于應用軟件集中在服務器端的開發和管理，因此應用系統進行升級時，只需更新服務器端的軟件即可，無需客戶端的參與，因此大大減少了系統維護與升級的成本與工作量。
參考文獻：
篇3
關鍵詞：機械設計；發展；
中圖分類號：C35文獻標識碼： A
前言：在技術不斷發展的新世紀，機械的加工精細度越來越強，已經實現了到毫米的精確度，超精密加工對于促進技術不斷實現新的發展具有重要的意義，超精密加工技術對于不斷提高產品的技能，將產品質量提高到一個新的高度起到了非常重要的基礎作用，不斷提高新產品的穩定性和可靠性，促進產品的技術創新對于將機械技術推到一個新的發展平臺起到了帶動作用，在通往技術創新的道路上實現超精密加工技術能夠更好推進技術進步和產品革新，自動化裝配是機械設計制造及其自動化的結果，在很大程度上都需要不斷對工作進行多方面的努力，加的大智能化的工作準備，在人員上進行有效管理和綜合分析，在機械設備的使用當中也需要不斷實現智能化，通過具體操作進行綜合整理和有效管理，提高工作的質量和成效，微型機械在這一領域的運用也方便了企業的生產，同時為未來的發展提供了便利，總體來看，信息技術的發展對未來各項技術的發展提供了便利，適應了經濟全球化的發展方向，中國企業在技術和管理方面的不足之處需要通過不斷改進技術進行努力，不斷把握世界經濟發展的機遇，分析信息化發展的現實情況，提升我國企業發展的信息化水平，
1我國機械制造行業發展現狀及現實應用
過去的十幾年，中國工程機械行業取得的戰績是驕人的，如今，中國是世界第一大工程機械制造國，同時中國的工業機械銷售市場也是世界最大的，然而資源的流通和粗獷式利用卻嚴重阻礙著我國工程機械行業的發展，我國的生產方式還不夠環保，不夠節能，在工程機械再制造技術和產品回收體系等方面和世界發達國家還有很大差距，從我國工程機械發展的現狀來 看，當 前 正 是 向 工 程 機 械 再 制 造 領 域 進軍 的 最 佳時機，近年來，相繼出臺的有關政策為制造行業發展的健康有序提供了法律保障，但是我國的機械制造業還遠不如國外成熟，還有些技術瓶頸問題亟需解決。
1.1我國的工程機械再制造還處在起步階段，國家政策存在著嚴重的缺失。
1.2國內還存在再制造行業標準的盲區
1.3在國內，再制造產品的被認可度還很低，再制造缺乏引導和宣傳，
1.4站臺屏蔽門
地鐵屏蔽門是一項集建筑、機械、材料、電子和信息等學科于一體的高科技產品，使用于地鐵站臺。國內第一條安裝地鐵屏蔽門的是廣州地鐵二號線，隨后上海、深圳、天津、南京 北京等城市的地鐵也安裝了地鐵屏蔽門。隨著地鐵屏蔽門的普及，國內多家屏蔽門生產企業也逐漸打破了其核心技術被國外幾家企業壟斷的局面，標志著我國的地鐵屏蔽門產業已經進入世界先進行列。
2.機械設計制造及其自動化在設計中的原則
2.1 滿足對機械設備功能的要求
機械設計制造及其自動化的發展雖然被廣泛應用于各個行業之中，但是更多的卻應用于機械設備中，這就要求在進行機械設計制造及其自動化設計的同時，必須掌握機械設備的使用功能和重要的核心作用，機械設備通過轉換，必須滿足人們正常獲取信息數據的要求，在整個機械設計制造及其自動化的過程中，要對機械設備進行一個全面系統的把握，掌握每一個機械設備的功能，以及自動化使用的實際需要。
2.2采用先進的技術
機械設計制造和自動化技術的不斷進步和持續推廣極大促進了我國經濟的發展，技術進步是機械設計制造和自動化不斷發展的基本前提條件，機械化產品的生產和加工都是以先進的技術為保障的，只有技術進步才能夠帶動整個產業的發展，機械設計的基本設備都需要將技術放在重要的位置，在各項技術的發展當中，機械技術處于比較重要的位置，需要根據具體情況進行相關分析，不斷在技術領先方面實現技術進步的智能化，各種加工行業的機械化設備，通過對相關產品進行處理與加工，改變相關產品原有的形態，增加相關產品中所具備的的功能，例如：機床，數控車床等各種加工行業的現代化機械設備，轉換能量的機械化設備，動力機械主要的功能就是以轉換能量為主，如：內燃機，水輪機，電動機等一系列轉換能力的機械化設備，處理數據信息的機械化設備，將數據信息輸人相關的機械化設備后，經過機械化設備的處理之后得到所需要的數據信息，最常見的處理數據信息的機械化設備有傳真機，計算機等一系列機械化設備，具有其他功能的機械化設備，只有對機械設計制造及其自動化這一項技術進行深入的分析與研究，了解這一項技術中所具備的主要功能，才能在運用機械設計制造及其自動化技術時將不同的產品設計出來，培養創新的思維，用途，功能不同的機械化設備在運行的方式上也不同，這一點充分的體現了機械化制造及其自動化在發展過程中的空間非常的大，根據對機械設計制造及其自動化這項技術的不斷創新與設計，機械設計制造及其自動化會更加的完善，機械設計制造及其自動化這一項技術在發展中，先進的技術依然是其最強有力的支撐，在不斷完善的過程中要對其進行科學合理的規劃與設計。
3.機械設計的發展方向
3.1生態化
隨著科技的逐漸發展人們了解到環境因素對經濟發展有非常重要的影響。因此出現了綠色生態的理念。機械設計制造的綠色設計主要就是最大化的使用資源取得新型的綠色產品設計。產品設計的時候,以產品環境的屬性為重點不但要滿足環境的要求池要保證產品的經濟性以及基本功能。綠色產品不但要有指定的使用功能,也不可以對四周的環境和人的健康帶來損害。推動可持續發展戰略,就會向生態化的發展道路走去。現代機械設計重視生態化不但可以降低資源損耗池可以提高產品的使用質量和競爭力。
3.2定量化和系統化
現代機械設計制造把傳統設計類的經驗和類比設計都提高到邏輯性和理性的程度形成了系統之中的新型設計方式。把機械產品當作整體的系統來查看根據計算機技術,可以把人與環境的關系展開協調。機械設計制造系統化就是把總系統分為多個子系統,運用現代設計的理論展開協調達到系統化的主要目標。倘若是比較傳統的設計方法在分析的時候是靜態的,是憑著經驗去感受的。因此不能夠使用動態化的定量設計。實質工況不能用傳統設計方法展開反映。機械產品設計是在隨機動態的狀況下展開的。由此可見機械設計的未來發展將會朝定量化發展。現代機械設計對材料和零部件的損傷都展開了充足的考慮，運用有限元法和數學歸納法能夠更好的展開機械設計,進而提高了機械設計的成功率。
3.3自動化
自動化是機械制造技術發展的必然趨勢，科技的發展對自動化的普及起著推動作用，機械制造的自動化主要表現在制造技術中的集成技術，系統技術和人機一體化技術中，自動化為機械制造技術提供了一個快速發展的有力平臺。
3.4遠程機械設計
未來我國機械設計發展的重點應鎖定在遠程機械設計上，遠程機械設計涉及相當多的計算機和機械工程方面的知識，屬于多技術，多學科領域，目前，遠程機械設計在我國正處于起步階段，因此，要大力研究如何在網絡環境下調用和獲取設計資源，這樣，設計人員就可以充分利用網絡對在設計過程中遇到的問題進行及時的分析計算，在短時間內將問題解決，從而盡快進入下一個環節，達到節約成本，縮短工期，提高工作效率的目的。
3.5人性化
人性化的控制和操作有利于機械作業適應性和安全性的大幅度提高，當今的機械制造技術向著電子化的方向迅速發展，微機控制技術的使用使得發動機在最佳功率配備下工作變得更加容易，能有效降低油耗，同時還能對機器狀態進行自動診斷，讓機器一直在良好的狀態下運行。
結束語：隨著信息技術的革命性發展，人們對產品的要求越來越高，對廠家的生產也提出了新的要求，他們不再滿足于某一特定的規格，而是要求廠家按照自己的個性化要求來生產產品，由此帶來了機械制造企業管理方法的根本性變革，因此，我們必須刷新對機械制造業的認識，認真探討機械制造業在新世紀的發展，及時把握制造技術的最新特點，不斷改進生 產策略。
參考文獻：
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關鍵詞：機械制造；設計；數字化；并行化；智能化
中圖分類號：TD404 文獻標識碼：A 文章編號：
機械設計對質量有很大影響，隨著技術的發展，傳統的機械設計已不能滿足現代產品功能的需要，在當前計算機技術高速發展的新時期，應當運用全新的設計理念和方法，制定科學的設計模式，提高我們的設計水平。
一、當前機械制造業設計的方法及內容
當前機械制造業設計方法是在對過去傳統的機械設計理念進行深刻反思的基礎上,綜合運用現代化的設計技術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容。
1、數字化成為當前機械設計的核心特點。隨著科技的進步,尤其是數字化技術的高速發展,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進行模擬設計,并對產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字化的設計技術及方法,廣泛應用計算機輔助設計以及數字管理手段對全部設計的過程進行科學管理,確保資源配置最優化、設計效率最大化。
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實現更多信息的共享,從而打破了時間和空間阻隔障礙。不同地區的機械設計工作者能夠在同一平臺下實現協同設計工作。在機械設計的過程中能夠更多地贏得技術方面的支持和幫助,實現各種優勢的互助互補,不斷提高設計能力和設計水平。隨著當前機械大型化、綜合化的發展,各種機械的構造及功能都變得更加多樣和復雜,機械設計開發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紕漏,那么將很難進行及時的修正。因此在開發設計的的開始階段就必須進行更加充分的實驗及論證,充分考慮設計過程中可能產生的各種因素,這樣能夠有效減少產品后期的修正頻次,縮短產品的開發周期。
3、智能化成為當前機械設計的迫切要求。隨著自動化技術在機械設計領域的廣泛應用,機械的自動化程度已經變得越來越高,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進行相應的機械設計工作,構建完善的智能化的體系。在機械設計智能化系統中,可以實現獨立計算和智能邏輯推理功能,從而有效減輕機械設計師的工作量,進一步提高工作效率。伴隨著智能化技術在機械設計領域的不斷深入,機械設計正向模糊化方向發展,也就是機械設計師無需過分關注機械設計過程中的一些基礎環節,僅需將精力集中在理論和方向上,具體細節可以通過計算機輔助完成,從而有效提高設計工作效率。
二、現代機械設計技術及應用情況
隨著社會的進步和科技的發展,尤其是計算機網絡的普及,新的機械設計技術被廣泛應用以下幾種技術方法均為當前機械設計應用較普遍的技術。
1、有限元設計
有限元分析技術FED(Finite Element Design)是當前廣泛應用的一項工程分析技術,是上世紀60年展后逐步發展和健全的數值計算方式。近年來,隨著計算機技術的普及,有限元設計在機械設計領域的應用變得更為普遍。該技術十分精確地計算出形狀復雜構件的應力變化和分布情況,是當前復雜構件強度及剛度計算分析的常用工具。該方法的最大特征為靈活性很強,僅需改變單元的數目,就能夠完成對解的精確度變化,可以獲得和實際情況十分接近的解。有限元法基本理論需要綜合運用數學和力學等多方面知識。目前國內外已經有ANSYS、SAP、AD INA等大量成熟的有限元分析軟件,通過相應的軟件,也可以依托這些軟件來進行機械問題求解。在機械設計中,有限元法的廣泛應用使在機械設計發生了深刻變革,實現了從經驗設計到理論設計的飛躍。
2、最優化設計
最優化設計OD(Optimal Design)是當前機械設計中較新穎的設計方式,該方式將機械設計問題經過抽象變換后,轉換為一個最優化的數學模型問題,也就是就是選用最為合適的最優化方法,通過電子計算機來搜尋最優處理方案。最優化設計方式的出現雖然較晚,但發展十分迅速,在機械產品中、機械零件、鉆用機械等多個方面均有十分廣泛的應用,最優化設計是計算機技術、優化數學以及機械設計等多個學科的綜合運用,在當前機械設計領域作用發揮日益顯著,是當前機械設計的趨勢之一,應用最優化設計可以有效改善機械產品性能,同時在降低成本等方面也具有重要意義。
3、模糊設計
模糊設計(Fuzzy Design)是把模糊數學知識應用于機械設計的一種方式。隨著科技發展,機械設計的結構變得日益龐大和復雜,在機械設計中涉及的變量也變得更多,關系也更為復雜,在一系列變量關系中,存在很多模糊現象,很多時候無法精確對所設計的產品進行描述。在具體設計當中,不僅要對/非此即彼0類的精確現象進行識別,還要對/亦彼亦此0類的的模糊現象進行識別。例如機械產品使用壽命較長和承載力較強都是模糊現象。對于這類問題就需要采取糊數學的方法進行解決。在具體的機械設計過程中,通常把模糊技術和其他重量的設計方法進行有機結合,最終形成模糊優化、模糊可靠性等方式。
三、當前機械設計方法趨勢探索
當今社會科技日新月異,各種新技術不斷出現,機械設計產品的隨科技含量不斷增強,機械設計技術水平的競爭已經趨于白熱化,在激烈的市場競爭中,要處于不敗之地,必須不斷改進技術、降低成本、提高工作效率,這些也是當前機械設計方法的發展趨勢和方向。
1、系統化——機械設計方法研究的趨勢。系統工程學是依托信息學、控制論、統籌管理等科學方法建立并發展起來的,解決工程問題最優化設計及控制的科學。過去傳統的機械設計方法,多將設計對象視為獨立事物進行分解和研究,其結論的局限性較強,在機械設計中通過系統工程學的運用,可以使機械設計過程作為統一的系統進行研究和探索,以整個系統為研究對象,對系統的各個部分進行關聯性研究,其發展前景十分廣闊。
2、精英化——創造創造潛力挖掘趨勢。雖然機械設計中計算機技術廣泛參與,但人的作用依然是最核心、最關鍵的,充分發揮機械設計師的創造潛力,以其特有的設計靈感和創造方法解決問題,將起到其他輔助技術無法實現的作用,在市場競爭日趨劇烈的新形勢下,最優秀機械設計師的培養和挖潛,是當前機械設計保持強勁生命力的最根本保證。
3、商品化——機械設計產品設計趨勢。當前,大部分企業已經認識到生存和發展的關鍵在于不斷創新,而在開發設計產品的過程中,很多新產品雖然投入了較多的時間、較大的精力、較多的財力,但在常常在商品化這一最終環節上出現問題。商品化是所有機械設計開發的最終環節,也是檢驗機械設計成果的最好方法,為此應在設計之初就做好市場調研和產品定位,并大膽創新。在商品化的創新設計下的機械產品,比其他同類產品中更具競爭力,更加符合市場的要求,從而能創造出較高的經濟、社會及環境效益。
四、結語
隨著科技的發展,計算機網絡技術的普及,機械設計方法已經有了實質性改變,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展和變革。廣大機械設計師,應不斷更新設計思維和方法,更好地運用現代科技,不斷提高設計水平,提升市場競爭力。
[參考文獻]
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篇5
關鍵詞：設計制造 自動化 產品 發展
1.前 言
1.1 機械設計及自動化定義的產生
早在1971年日本的《機械設計》雜志副刊上刊登了機電一體化這一名詞，后來隨著機電一體化的發展而被廣泛的應用。美國機械工程師協會于1984年為現代機械下了如下定義：“由計算機信息網絡協調與控制的，用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學任務的機械和（或）機電部件相互聯系的系統”。它與前面提及的機電一體化是一致的，因此可以說現代機械就是指機電一體化系統。20世紀90年代國際機器與機構理論聯合會，給出了這樣的定義，機電一體化是精密機械工程、電子控制和系統思想在產品設計和制造過程中的協同結合。因此又可以說機電一體化就是在機械設計制造及其自動化基礎上的發展。
1.2 機械設計制造及自動化的技術研究
機械設計制造及其自動化是機械技術和電子技術為主體，多門技術學科相互滲透、相互結合的產物，是正在發展和逐漸完善的一門新興的邊緣學科，機械自動化使機械工業的技術結構、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電器化”邁入了以“機械自動化”為特征的發展階段。
2.機械設計制造及自動化的原則
2.1產品的功能要求
任何一種產品都是為滿足人們的某種需要而開發的，都必須具有某種主要功能，不同的產品具有不同的主要功能。概而言之，都能對輸入的物質、能量和信息（即所謂工業三大要素）進行某種處理，輸出具有所需特性的物質、能量與信息。因此，機械自動化系統也必須具有對輸入的物質、能量和信息進行某種處理，從而輸出具有所需特性的物質、能量與信息的主功能。如圖2-1所示：
如上所述，機械自動化系統是一個綜合的概念，包含了機電一體化技術和機電一體化產品兩個方面的內容。作為產品，又包含著設計、制造和特定的功能以滿足使用要求，而功能是由其內部有機聯系的結構所決定的。
2.2產品的功能分類
根據產品或系統的主功能不同，可對產品或系統進行分類。
以物料搬運、加工為主。輸入物質、能量和信息，經過加工處理，主要輸出改變了位置和形態的物質系統（或產品）稱為加工機。如各種機床、交通運輸機械、食品加工機械、起重機械、紡織機械、印刷機械、輕工機械等。
以能量轉換為主，輸入能量和信息，輸出不同能量的系統（或產品）稱為動力機，其中輸出機械能的為原動機。如電動機、水輪機、內燃機等。
以信息處理為主，輸入信息和能量。主要輸出某種信息。如數據、圖像、文字、聲音等的產品稱為信息機。如各種儀器、儀表、計算機、傳真機以及各種辦公機械等。
機械自動化系統除了具備上述必須的主功能外，還應具體備其它內部功能、即動力功能、檢測功能、控制功能、構造功能。
基于上述的功能構成原理，既有利于設計或分析各種機械自動化的產品，又有利于開拓思路，便于創造發明和創新。例如，根據3種不同的主功能及其不同的輸入，組合起來可形成9大類型的系統產品。
此外，對于不同主功能的加工機構，其運動方式不同，也構成不同用途的機械。。因此，工件與刀具的運動方式不同，便產生不同用途的機床。所以說機械自動化的發展空間非常廣闊，具有極大的想向空間，需要我們利用先進技術符合科學原理來不斷創新，設計制造出一流的自動化產品。
3.機械自動化系統在實際生產中的技術控制要求
生產過程中，對各個工藝過程的物理量（或工藝變量）有著一定的控制要求。有些工藝變量直接表現生產過程，對產品的數量與質量起著決定性的作用。例如，精餾塔的塔頂或塔釜溫度，一般在操作壓力不變的情況下必須保持一定，才能得到合格的產品；加熱爐出口溫度的波動不能超過允許范圍，否則將影響后一工段的效果；化學反應器的反應溫度必須保持平穩，才能使效率達到指標。有些工藝變量雖不直接地影響產品的質量和數量，然而保持其平穩卻是使生產獲得良好控制的前提。
3.1 鍋爐汽包水位的控制
鍋爐汽包是生產蒸汽的設備，幾乎是工業生產不可缺少的設備，保持鍋爐汽包的液位高度在規定范圍內是非常重要的，若水位過低，則會影響產氣量，且鍋爐易燒干而發生事故；若水位過高，生產蒸汽含水量高，會影響蒸汽質量。這些都是危險的，因此對汽包的液位嚴加控制是保證鍋爐正常生產必不可少的措施，
1.雙沖量控制系統。在汽包水位的控制中，最主要的擾動是蒸汽負荷的變化。如果根據蒸汽流量來進行校正，不僅可以補償“虛假水位”所引起的誤動作，而且使給水位控制閥的動作十分及時，從而減少水位波動，改善控制品質。將蒸汽流量信號引入，就購入了雙沖量控制系統。從本質上看，雙沖量控制系統是一個前饋（蒸汽流量）控制加單回路反饋控制的復合控制系統。這里的前饋僅為靜態前饋，若需要考慮兩條通道在動態上的差異，需引入動態補償環節。
2.三沖量控制系統。雙沖量控制系統還有兩個弱點：控制閥的工作特性不一定能成為線性特性，這樣要做到靜態補償就比較困難；同時，對于給水系統的擾動仍不能克服。為此可再將給水流量信號引入，構成三沖量控制系統。
從這里可以看出，這是前饋控制與串級控制組成的復合控制系統。其中，汽包水位是主沖量（主變量），蒸汽，給水流量為輔助沖量。在汽包停留時間較短、“虛假水位”嚴重時，需引入蒸汽流量信號的微分作用。這種微分信號應是負微分作用，以避免由于負荷突然增加和減少時，水位偏離設定值過高或過低而造成鍋爐停車。
如圖3-1所示，為三沖量控制系統的方框圖，加法器的運算關系與雙沖量控制時相同，各系數設置如下：
a 系數C1通常可取1或稍小于1的數值；
b 若采用氣開閥；C2取正值，C2的值可按物料平衡關系進行計算；
c I0的設置和取值仍與雙沖量控制系統相同。
在三沖量的控制系統中，水位控制器和流量控制器的參數整定方法與一般串級控制系統相同。在有些裝置中，采用了比較簡單的三沖量控制系統，只用一臺控制器及一臺加法器，加法器可接在控制器之前，也可接在控制器之后.加法器的正負號是針對采用氣關閥及正作用控制器的情況。接法的優點是使用儀表最少，只要一臺多通道的控制器即可實現。但如果系數設置不能確保物料平衡，則當負荷變化時，水位將有余差，這類接法，水位無余差，但使用儀表較前者多，在投運及系數設置等方面較前者麻煩一些。
3.2冷卻器的控制方案
冷卻器的熱載體是冷卻劑，常采用液態氨等介質作為冷卻劑，利用它們在冷卻器內蒸發進吸收工藝物料的大量熱量，使用工藝物料的出口溫度下降來達到生產工藝要求，工業用冷卻器的一般控制方案有以下幾種。
1.控制冷卻劑的流量。
為氨冷卻器控制冷卻劑流量的控制方案，其機理也是通過改變傳熱速率方程中的傳熱面積F來實現的。該方案控制平穩，冷量（冷卻劑量）利用充分，且對壓縮機入口壓力無影響。但這種方案控制不夠靈活，另外蒸發空間不能得到保證，易引起氣氨帶液而損壞壓縮機。為此，可采用物料出口溫度與液位的串級控制方案，使用這種方案時，可以限制液位的上限，保證有足夠的蒸發空間。也可以采用選擇性控制方案。
2.控制氣氨排量。氨冷卻器控制氣氨排量的控制方案，其機理是通過改變傳熱速率方程中的平均溫度來控制工藝物料的出口溫度的，這種方案控制靈敏迅速，但制冷系統必須許可壓縮機入口壓力的波動。另外，冷量的利用不充分。為確保系統的安全運行，還需要設置一個液位控制系統，防止液氨進入氨管路而導致壓縮機損壞。
根據以上分析研究可知：自動控制裝置和被控的工藝設備組成了一個沒有人直接參與的自動化控制系統。操作工坐在操作室里，就能觀察到整個裝置的變化。因此，保證生產過程的安全，降低了勞動強度。
4.機械自動化系統的發展趨勢
隨著機械自動化技術的快速發展，機械自動化產品有逐步取代傳統機電產品的趨勢，與傳統機電產品相比，機械自動化產品具有高的功能水平和附加值，它將給開發生產者和用戶帶來社會、經濟效益。
由于機械自動化產品實現了工作自動化，所以生產力大大提高。例如：數控機床對工件的加工穩定性大大提高，生產效率比普通機床提高5～6倍。柔性制造系統的生產設備利用率可提高1.5～3.5倍，機床數量可減少約50%，節省操作人員約50%，縮短生產周期40%，使加工成本降低50%左右。此外，由于機械自動化工作方式具有可通過調整軟件來適應需求的良好柔性，特別適合于多品種、小批量產品的生產、是縮短產品開發周期、加速更新換代的重要途徑。
4.1使用安全性和可靠性提高
機械自動化產品的功能包括：監視、自動報警、自動診斷及自動啟用保護裝置等。這些功能在工作中避免和減少人身與設備事故，設備的安全性能有了很大提高，機械自動化產品由于采用電子元器件，減少了機械產品中的可動構件和磨損部件，從而使其具有較高的靈敏度和可靠性。故障率降低，壽命得到了延長。
4.2改善勞動條件，有利于自動化生產
機械自動化產品自動化程度高，是知識密集型和技術密集型產品，是將人們從繁重的體力勞動中解放出來的重要途徑，可以加速工廠自動化、辦公自動化、農業自動化、交通自動化甚至是家庭自動化，從而可促進我國四個現代化的實現。
4.3節約能源，減少耗材
節約一次和二次能源是國家的戰略目標，也是用戶十分關心的問題，機械自動化產品通過采用低能耗驅動機構，最佳的調節控制，以提高設備的能源利用率，可達到明顯的節能效果。同時，由于多種學科的交叉融合，機械自動化系統的許多功能一方面從機械系統轉移到微電子、計算機系統，另一方面從硬件系統轉移到軟件系統，從而使得機械自動化產品系統朝著輕小型方向發展，減少了材料消耗。
5.結論
因為現代機械自動化在設計和制造上具有多功能、高質量、高可靠性，低能耗的意義所以機械的設計、制造、都是圍繞著機械自動化來進行的。
機械自動化技術所面臨的共性關健技術是傳感檢測技術、信息處理技術、伺服驅動技術、自動化控制技術、接口技術、精密機械技術及系統總體技術等。所以說，機械自動化系統就是機電一體化系統。機電一體化的發展就是機械自動化的發展，所以廣大設計人員應清醒的認識到機械設計制造只有向機械自動化設計制造方向發展，才是機械工業發展的唯一出路。所以設計人員不能只熱衷于技術引進，不能僅僅安心于作為新技術的傳播者，而應該作為新技術產業化的創造者。為機電一體化技術發展開辟廣闊的天地。
參考文獻：
[1]劉武發，劉德平.《機電一體化設計基礎》.北京化學工業出版社. 2007.5
篇6
關鍵詞:機械設計制造技術發展方向
中圖分類號:TH12文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2011)09(c)-0236-01
科技飛速發展的今天,我國機械設計與制造技術的發展取得了日新月異的成績,但同時也面臨著嚴峻的挑戰,未來的發展方向需要我們更進一步的明確出來,本文就我國機械設計與制造技術的現狀進行了分析,提出了未來的發展方向。
1我國機械設計與制造技術的發展現狀分析
1.1 我國機械設計的發展現狀
傳統的機械設計以手工設計為主,設計人員利用簡單的工具進行計算繪圖,一般采用封閉的收斂設計思維,經驗類比設計形式,計算上只做靜態分析,計算數據的誤差采用增加安全系數的辦法。產品開發周期較長,設計人員之間合作起來不夠協調,信息溝通不好。現階段,計算機網絡技術的迅速發展給機械設計提供了非常便利的條件,機械設計人員充分利用計算機這個有利工具,建立了企業之間的虛擬小組或動態聯盟,使資源共享,各個企業的優勢可以給別人借鑒,有效避免了設計上的好多誤區,信息的交流及共享提高了產品設計的成功率,加快了產品開發的速度。
1.2 我國機械制造技術的發展現狀
人類社會的機械制造技術從使用最原始的天然工具發展到制造工具,從簡單的手工制造發展到機床的使用,人類一直為制造技術的發展而不斷努力著。機械制造技術這門工程學科需要不斷的研究及發展,現在機械制造技術運用科學的手段取得了一定的成績,提高了產品的質量、效益、競爭力等方面。可以說現在的機械制造技術是先進制造技術的初步發展階段,它是在傳統的制造技術的基礎上發展起來的,保留了傳統制造技術中的有效因素,吸收了各種高新技術的精華,它把機械制造技術提高到了一個新的技術領域,增加了整個制造業的經濟效益和社會效益。近年來,我國的機械制造技術雖然取得了一些成績,但是和發達國家比較還是存在著較大的差距。在管理方面,我國沒有廣泛采取計算機管理模式,對組織、管理體制的更新發展不夠充分,很多企業仍然處于經驗管理階段;在制造工藝上,我國對精細加工、微細加工、高精密加工、激光加工等技術沒有廣泛采用,許多技術尚在開發、掌握之中;在自動化技術上,我國的數控機床、計算機集成制造系統、柔性制造系統等,尚未實現柔性自動化、知識集成化、智能化,我們只處在單機自動化、剛性自動化的階段。
2我國機械設計與制造技術的未來發展方向
2.1 我國機械設計的未來發展方向
我國未來的機械設計要把遠程機械設計作為重點發展方向,遠程機械設計目前在我國正處于初步發展階段,它是一個多學科、多技術的研究領域,涉及許多機械工程和計算機方面的知識領域。對于機械設計來說,它主要研究設計過程的建模、設計優化理論的一些內容;在計算機技術方面,它主要研究怎樣對現有的設計資源(如各種專業化的計算、分析程序、數據庫、知識庫等)進行組織及,以便于這些資源以最快的速度供設計人員查詢及應用,因此要大力研究網絡環境下設計資源獲取及調用,這樣設計人員在設計過程中遇到問題,就能通過網絡及時的進行分析計算或查詢數庫,很快的解決問題,進行下一步工作,相對來說降低了成本,節約了時間,有效地提高了工作的效率。
2.2 我國機械制造技術的未來發展方向
2.2.1 網絡化發展趨勢
當今社會科技飛速發展,網絡遍及每個角落,機械制造技術也勢必要通過網絡來作為未來發展的媒介,產品的零件制造、物料選購、市場開發等等都可以通過網絡在異地進行。網絡通訊技術可以加強經營管理的學習、加速技術信息的交流,為整個機械制造技術的提高提供了便捷服務。
2.2.2 自動化發展趨勢
機械制造技術的自動化發展是必然趨勢,科技發展推動了自動化的普及,自動化的發展表現在制造技術中系統技術、集成技術、人機一體化制造等各個系統中,自動化給機械制造技術的快速發展奠定了良好的基礎。
2.2.3 綠色環保的發展趨勢
制造技術未來會更多的朝著綠色環保的方向發展,在生產過程、使用材料、包裝等方面更多的講究環保,生產出來的產品是綠色無污染的產品,很大程度上減少了制造對環境的污染,提高了原材料及能源的利用率。
2.2.4 精密成形制造技術
精密工程技術也是未來機械制造技術的一個發展方向,包括精密的焊接、鑄造、塑性加工、切割等技術,超精密的機械制造技術未來將進入微型機械電子技術及微型機器人的時代。
3結語
我國機械設計與制造技術的水平直接反應了我國科技的發展水平,是我國在國際間進行科技競爭的重要手段。因此,研究和發展我國的機械設計與制造技術勢在必行,網絡化、自動化的發展是我們前進的方向,綠色環保制造技術是人類社會在制造業中的可持續發展道路。努力跟隨世界發展的潮流,提高我國的綜合競爭力,盡快縮短我國與發達國家之間的差距,相信我國的機械設計與制造技術會給國家和人民帶來更多的財富,創造更多的社會價值。
參考文獻
篇7
關鍵詞：機械設計制造；自動化；發展方向
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.017
0 引言
傳統機械設計制造業屬于勞動力密集型產業，生產成本一直居高不下，生產效率也較低下，難以滿足當前社會高速發展的需求。而將自動化技術應用于機械工程中，以提高機械設備加工生產的效率和效益，是機械工程行業未來的發展方向。自動化技術不能局限于重復的機械動作，應該通過設定相關程序來使機械智能化，能在系統出現問題時自我診斷和維護，根據實際情況調整操作以準確完成任務。
1 機械自動化基本含義及特征
1.1 含義
機械自動化，顧名思義是指利用自動化技術使機械制造企業，能夠連續性自動生產和優化改進加工流程，是機械設計制造業的新興技術。機械自動化廣泛應用于工程機械、數控機床、發電設備等多個領域，通過自動控制系統，讓機器裝置以機械方式實現自動化控制過程，真正的將工人從高強度勞動中解放出來，實現大工業生產，大幅度提升勞動效率。機械自動化技術能促進各個行業的發展，穩定機械設備結構的同時提升其性能，以滿足機器設備技術的智能化和人性化發展需求。
1.2 特征
傳統機械自動化技術主要是結合多種技術，賦予設備系統更為全面、豐富的功能，技術層面僅限于簡單的技術疊加。而未來的機械自動化技術，本質上就不同于傳統機械自動化技術，是多項技術整體上的結合與統一，機器的可靠性和穩定性較強，確保設備穩定運行以實現機械制造的自動化和智能化。系統自動化控制流程能滿足各行業、各領域功能日益增加的需求，利用系統控制過程實現輸入端控制輸出，以滿足個性化生產目標，大幅度提高工作效率和工作質量。可見，機械自動化不僅是將若干種技術綜合起來的一個概念，還是一個多種技術有機結合的系統和整體，以全面、強大的功能滿足客戶復雜需求。
2 傳統機械設計制造的不足
2.1 工作環境差
傳統工業設計制造屬于勞動密集型產業，需要雇傭大量工人，為節省成本會最大限度壓縮生產場地，使得生產線布置的過于緊湊。數量龐大的工人匯聚在一起生產加工，車間噪音污染和粉塵污染難以得到有效控制，對生產人員的身心造成巨大傷害。同時，車間管理屬于粗放式管理，各項規章制度和安全操作規程不能嚴格執行，存在巨大的安全隱患。一旦出現火災或爆炸等險情，工作人員難以快速、安全的疏散，易發生踩踏事件。
2.2 生產效率低
傳統機械設計制造主要由人力完成，每種產品部件安排相應的技術工種操作，再將各部件焊接、組裝成整體。操作環節越多，標準就越難得到統一，零配件之間出現匹配誤差的幾率就越大。而且人的精力是有限的，經過長時間、高負荷的體力勞動后，勞動效率和工作質量都不可避免的下降，使得整體生產效率低下。
2.3 產品質量不高
從操作精準和尺寸精度來說，人力是無法和機器相比較的。精細產品的生產需要嚴格控制全過程，所有操作必須精準，這就對生產工人的操作技術提出了高要求，而人類受多種因素影響而不穩定性較強，存在技術失誤的可能。且隨著工作時間的增加，工人操作失誤的可能性變大，直接影響操作質量，生產出來的產品質量難以得到保障。
3 機械自動化的發展趨勢
3.1 微型化
從實用性能考慮出發，機械設備應具備靈活便利、小體積和低能耗的特點，可縮減儲存和擺放空間，減輕機械轉運和人力搬運時的勞動強度。可見，微型化是機械設備未來發展的方向之一。從節約生產成本來說，機械企業投入資金改造大型、操作不便的設備，可大大節省生產資源，降低生產、運輸、安裝等過程的費用。同時，機械設備微型化拓寬了應用范圍，為機械制造業的發展提供新的思路。為了最大限度縮小設備體積，降低生產和運輸過程的能耗，必須尋求生產全過程的更高技術支持，提升原有設備的操作精度。
3.2 虛擬化
傳統機械設備新產品的開發流程通常如下，先設計出圖紙，然后多重篩選、整合方案，進行小范圍試驗等，這樣開發周期較長，不利于企業設備技術的升級換代，阻礙資金的優化及合理配置。而隨著信息時代的高速發展，計算機技術在人們日常工作與生活中應用越來越廣泛，尤其是在機械制造方面可突顯自動化技術。通過計算機模擬試驗從理論上驗證設計方案的可行性，這大大簡化了試驗流程，節省大量設計時間和人力勞動，提升設計效率的同時促成了企業經濟效益最大化。此外，網絡通信技術的普及也為機械自動化技術提供便利，技術人員可通過網絡共享和傳導數據資料，幫助設計雙方實現異地無障礙溝通交流，大大縮短設計過程的耗時，為盡早完善設計方案提供技術支持。
3.3 模塊化
機械設計制造行業目前沒有適用性較廣的國際標準，不同生產廠家的產品會有不同規格和標準，呈現出產品的多樣性。因此，我國單獨規范標準機各類接口的產品單元很難，但該項研究意義重大。如通過研究統一的動力單元，將智能減速、電動機和集減速集合起來，實現控制單元的測距識別功能和視覺圖像處理功能，有利于擴大新產品的開發和研制規模，促進機械設計制造企業的規模壯大。
3.4 網絡化
計算機技術發展至今，網絡技術在各行各業都廣泛應用，加強互聯網技術的應用，促進機械制造自動化技術與網絡技術的融合，實現“互聯網+”是未來機電設備一體化發展的必然要求。我國機械自動化產品為拓寬銷路，提高核心競爭力，就必須順應時代潮流，充分利用網絡資源，逐漸實現網絡化發展。利用互聯網渠道便捷的優勢，拓寬高效、節能和優質機械設備的銷路。機械設備的設計和生產環節，可以借助網絡監測管理與遠程控制技術，不斷解決機械設計過程的問題，提高設計性能和使用性能。
3.5 綠色化
經濟發展與資源浪費和環境污染的沖突日益尖銳，人們逐漸意識到可持續發展的重要性，呼吁國土資源、生態環境與經濟建設的協調發展，大力倡導綠色環保產品的研發。綠色產品的出發點是盡可能保護生態環境和人類健康，旨在減少資源浪費和生態環境污染，以有限的資源開發出更多的產品。綠色機械自動化產品是符合社會發展趨勢和人們建設需求的，產品開發過程節省了資源，報廢后還可回收充分利用，符合生態經濟可持續發展的理念。
3.6 人格化
機械自動化是未來的發展趨勢，如何協調好人機關系是機械設計制造的重點研究方向，即賦予自動化機械人格化。機械的服務對象是人，故賦予機械設備智能和情感，對機械進行生物機理的模仿，可大大提高設備的可操作性和服務舒適性，進一步擴展機械的應用范圍。
4 結束語
綜上所述，機械設計制造自動化的未來發展重點是微型化、虛擬化、模塊化、網絡化、綠色化和人格化，著重解決傳統機械設計制造的工作環境差、生產效率低和產品質量低等突出缺點。發展方向就是更多利用計算機技術、現代管理技術和網絡技術等手段。傳統機械制造業結合計算機技術，可實現設計、生產、管理和銷售全過程的流程控制。同時，也要結合現實情況研制出符合國情的高標準機械產品，大力提升產品自動化的水平，將工作人員從高強度勞動中解放出來，提高勞動效率和工作質量。為響應國家可持續發展戰略和集約型社會建設方針，一定要在生產、運輸過程中降低能耗，減少資源的浪費，實現綠色化產品的長遠發展。
參考文獻：
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篇8
關鍵詞：機械設計；制造自動化產品；發展方向
早在1971 年日本的《機械設計》雜志副刊上就刊登了機電一體化這一名詞。之后， 機電一體化得到了不斷發展。美國機械工程師協會于1984 年為現代機械下了如下定義： 現代機械是“由計算機信息網絡協調與控制的， 用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學任務的機械和（或） 機電部件相互聯系的系統”。它與前面提及的機電一體化是一致的， 因此可以說現代機械就是指機電一體化系統。
一、機械設計制造及自動化的符合設計原則
1.滿足對機器的功能要求
任何一種產品都是為滿足人們的某種需要而開發的， 都必須具有某種主要功能， 不同的產品具有不同的主要功能。概而言之， 都能對輸入的物質、能量和信息（即所謂工業三大要素） 進行某種處理， 輸出具有所需特性的物質、能量與信息。
2.利用先進技術不斷創新
根據產品或系統的主功能不同， 可對產品或系統進行分類。以物料搬運、加工為主， 輸入物質、能量和信息， 經過加工處理， 主要輸出改變了位置和形態的物質系統（或產品） 稱為加工機。如各種機床、交通運輸機械、食品加工機械、起重機械、紡織機械、印刷機械、輕工機械等。
二、機械自動化系統的優點與效益
隨著機械自動化技術的快速發展， 機械自動化產品有逐步取代傳統機電產品的趨勢。與傳統機電產品相比， 機械自動化產品具有高的功能水平和附加值， 它將給開發生產者和用戶帶來社會效益和經濟效益。
1. 生產能力和工作質量提高
機械自動化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能， 其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高， 通過自動化控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作， 使之不受機械操作者主觀因素的影響， 從而實現最佳操作， 保證最佳的工作質量和較高的產品合格率。同時， 由于機械自動化產品實現了工作自動化， 所以生產力大大提高。例如：數控機床對工件的加工穩定性大大提高，生產效率比普通機床提高5～6 倍。柔性制造系統的生產設備利用率可提高1.5～3.5 倍， 機床數量可減少約50%， 節省操作人員約50%， 縮短生產周期40%， 使加工成本降低50%左右。
2. 使用安全性和可靠性提高
機械自動化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中， 遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時， 能自動采取保護措施， 避免和減少人身與設備事故， 顯著提高設備的使用安全性。機械自動化產品由于采用電子元器件， 減少了機械產品中的可動構件和磨損部件， 從而使其具有較高的靈敏度和可靠性， 故障率降低， 壽命得到了延長。
3.調整和維修方便， 使用性能改善
機械自動化產品在安裝調試時， 可通過改變控制程序來實現工作方式的改變， 以適應不同用戶對象的需要以及現場參數變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機械自動化產品的控制系統中， 而不需要改變產品中的任何部件和零件。對于具有存儲功能的機械自動化產品， 可以事先存入若干套不同的執行程序， 然后根據不同的工作對象，給定一個代碼信號輸入， 即可按指定的預定程序進行自動工作。機械自動化產品的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施， 使工作恢復正常。由于機械自動化產品普遍采用程序控制和數字顯示， 操作按鈕和手柄數量顯著減少， 使得操作大大簡化， 并且方便、簡單。機械自動化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮， 系統可重復實現全部動作。高級的機械自動化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序， 實現自動化最優化操作。
三、機械設計制造及其自動化的發展方向
我國從20 世紀80 年代初才開始機械設計制造及其自動化發展方向這方面的研究和應用工作， 研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作， 并取得了一定的成果。但與日本等先進國家相比， 仍有相當差距。任何一門科學都是由基礎理論、技術和工程系統組成的完善體系。機械自動化在技術和工程系統方面已有很大的發展， 但基礎理論方面尚在發展中， 還很不完備。所以今后的發展方向有如下幾個方面。
1. 智能化
智能化是21 世紀機械自動化技術發展的一個重要發展方向。這里所說的“智能化” 是對機器行為的描述， 是在控制理論的基礎上， 吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混飩動力學等新思想、新方法， 模擬人類智能， 使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力， 以求得更高的控制目標。誠然， 使機械自動化產品具有低級智能或人的部分智能， 則是完全可能而又必要的。
2. 模塊化
模塊化是一項重要而又艱巨的工程。由于機械自動化產品種類和生產廠家繁多， 研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機械自動化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能減速、電動機于一體的動力單元， 具有視覺、 像處理、識別和測距等功能的控制單元以及各種能完成典型操作的機械裝置。
篇9
關鍵詞：機械設計；自動化技術；機械設計自動化；計算機技術；自動控制
機械設計是追求快速、尖端和科學化的過程，也是推動生產發展、社會進步和經濟運行的重要動力。在國外，機械設計已經成為高水平的技術行業類型，并受到人們的追捧和關注。機械設計向著科學化方向發展，就必然繞不開自動化技術，二者的結合和應用也是業界研究的焦點。尤其在現在，研討機械設計與自動化技術的結合、應用以及未來發展趨勢，其現實意義十分明顯。
1.機械設計與自動化技術的緊密聯系
我們都知道，機械設計的過程其實就是機械不斷發展、演進和提升的過程，是一種生產力的進步需求。機械設計需要運用多種技術和技能，比如工程學的知識、設計理論、工業理論等。要看到，隨著機械設計的進步和發展，更為便捷化、科學化技術的引入和應用，已經是大勢所趨。自動化技術與機械設計的緊密結合，正是機械設計現代化的一種必然結果。自動化技術應用與現代機械設計，不但可以有效簡化機械設計的程序、步驟和內容，而且大大提高機械設計的效率和質量，同時為機械設計工程的量產與高產提供了可能。眾所周知，自動化技術融合了諸如電子技術、控制工程技術、信息技術、系統工程理論、自動控制技術等多種先進的技術、技能，是現代工業發展、科技進步所不可或缺的技術類別，并且在國民經濟和社會建設中發揮著不可替代的重要作用。將自動化技術完善的應用到機械設計中，不但是可行的，而且是必然的趨勢。在我國，機械設計制造及其自動化已經成為現代機械學科的重要內容，也日益引起人們的關注，成為了業界研究的熱點話題。
事實充分說明，機械設計與自動化技術的結合是機械設計走向科學化、自動化、工程化和尖端化的必然選擇。當然，現代機械設計自動化早已實現，而且已經在生產實踐中發揮了建設性的作用，為生產效率的提升和設計工作的變革提供了巨大的技術支持。或許可以這樣理解，現代機械設計與自動化技術已經須臾不可分離，二者之間的相互滲透與影響很難用量化的數字或文字進行描述。總之，自動化技術在機械設計中的應用，為現代機械設計的功能提升和品質保證提供了新的路徑，是機械設計進一步發展的標志。
2.自動化技術在機械設計中的應用
前文已經講到，機械設計制造及其自動化已經融為一體，其間的聯系十分緊密，并且已經朝著更為科學化、信息化的方向發展。例如，在現代機械系統設計中，設計者需要掌握諸如基礎的設計技術、機械制造技術、計算機技術、電子技術、自動化技術等多種技能和技巧。同時，我們可以看到，機械系統設計的過程其實就是運用自動化技術對機械的零部件、材料和各種組件進行有機組合與調配的過程。機械系統設計的目的就是將機械設計系統化、科學化，形成設計工程的完整體系，保證機械設計的有效性。在此期間，自動化技術可謂是無處不在。自動化技術為機械設計提供了完整的技術鏈條支撐，同時保證了設計工作的順利開展，這是一張密不可分的狀態和結果。所以，自動化技術在技術設計中的應用是很明顯的，這種應用已經顯現出巨大的功能性作用。
例如，工業自動化是自動化技術的一個重要方向，也是反映了自動化技術發展的基本趨勢。在工業自動化的技術分類中，有一種計算機輔助設計的技術類型，即通常所說的CAD。計算機輔助設計真是現代機械設計中經常應用的技術，它可以大大提高機械設計的工程效率，保證設計的質量。同時，借助計算機的高效率和精密操作，機械設計能夠實現量產和高產，這是人力操作所很難達到的。因此，諸如CAD這樣的自動化技術能夠促進機械設計的功能提升與效率提高，其積極作用是很難具體量化說明的。
3.機械設計自動化的未來發展趨勢
根據機械設計及自動化應用的現狀，我們可以對機械設計自動化的未來發展做出基本的判斷和分析。首先，機電一體化是未來機械設計自動化的大趨勢。所謂的機電一體化，即包括微機、傳感器、控制系統、動力原等內容的機械電子一體化系統，這個系統是完整有效的，可以保證機械設計的高效率。其次，未來機械設計自動化將朝著更為智能化控制的方向發展。也就是說，自動化技術的進一步發展和升級將部分或完全脫離人力的干擾，而是完整借助計算機、機械儀表、控制系統來開展機械設計、制造等工作。智能化控制可以進一步提升機械設計的效率和效能，同時大大節省人力的開支。再者，未來機械設計自動化的流程將會更加簡練和便捷，其工作效率會進一步提高。自動化技術的本質就是幫助工人拜托束縛，利用自動運行的機器完成既定的工作，解放被工作“捆綁”的人。未來，借助高尖端智能化技術、計算機技術和微電子技術等新型技術，機械設計的自動化也必然可以更加“自由”，設計的流程和步驟會根據有利于解放生產力和生產過程。
此外，未來機械自動化技術的發展會要求工人和技術人員必須具備相應的知識結構、理論技能和操作水平。也就是說，雖然自動化技術解放了機械設計的生產力，提升了機械設計的技能和質量，但是并不意味著工人和設計人員能夠完全脫離設計流程。恰恰相反的是，未來的機械設計人員必須通過了解自動化技術的應用流程和步驟，來不斷的強化技術的使用效能和效果，使自動化技術真正發揮出功能性的作用。
總之，機械設計的自動化是未來發展的大方向和大趨勢，而借助自動化技術的應用謀求機械設計的進一步發展，則是本行業與從業者的真正期盼。
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篇10
關鍵詞：機械設計制造；自動化；發展方向；前景分析
一、前言
隨著先進科學技術的發展，機械設計制造與應用成為了當前人們關注的焦點。伴隨著計算機技術的發展和提高，自動化的機械應用為人們的生產生活帶來了很大的影響，機械自動化的發展更代表著機械制造技術的革新。下文就機械設計制造的含義與機械自動化的現狀展開分析，就機械設計制造與自動化的未來發展方向進行研究。
二、機械設計制造的發展歷程
1、機械自動化的含義
機械自動化是在制造生產的過程中很少、甚至不會用到人力參與的生產過程。自動化發展最初起源于工業革命時期，利用蒸汽技術是最原始的自動化萌芽，通過其利用發展，減少了人力的中間成本，加快了制造與生產的效率，促使了工業生產的一次大變革。而到了20世紀大約70到80 年代，當時企業生存艱難，技術相對落后，制造業承擔風險大，制造成本高，其中為減少成本，便出現很多企業運用機械自動化代替人力手工作業，機械自動化的發展逐步開始走向了成熟。直至今日，我國各種機械設計制造企業基本上已采用了機械自動化建造生產模式，使廠房車間制造生產的效率達到最大，以圖能得到最大的收益。
2、機械設計制造自動化的發展優勢
機械設計制造自動化是機械的運用，通過電力或其他形式的能源來使其工作運行。和以前的手工制作或者是半自動制造相對比，能很清晰的得出很多機械自動化所特有的優勢。機械自動化具有管理統一化，純粹的機器，不會像人一樣出現各種意外，更加利于一個內部的管理。機械自動化能解放工人的雙手，有利于公司的成本控制，能最大限度的降低企業機械制造的人力成本，不會為工人發放薪資，不會為員工福利而做過多的煩惱。機械自動化更大程度體現的是一個國家的科技發展力量，一個企業機械制造的機械自動化有利于公司內部處于一個十分良好公司氛圍，會使管理者不在為公司人員的變動而一籌莫展。機械自動化制造能夠使企業生產制造的產品更加精密、準確，通過機械的尺量，能更大程度的提升零件的合格率，可以更加有效的節約生產制造的原料成本。
3、機械自動化的發展現狀
我國機械制造業現階段為了企業利益最大化都著眼于發展機械自動化，但是其發展不是很成熟完善，很多地方還需要更加先進的科學技術作為支撐。現在的機械自動化很多的制造精準度還有一定的欠缺，所生產的產品的精細程度也有一定的局限性，而且機械自動化的低技術限制了制造生產的效率，相當大程度上阻礙了我國機械制造自動化的前進。機械自動化的發展會有很多的便利，但是在優勢產生的同時，也不得不承認事物總是好與壞同時存在的，所以機械自動化也給社會帶來了很多的問題。我國人口多，所以工作問題是我國一直以來的大問題，而機械自動化的出現使得工廠和企業都辭退了大量員工，使得原來很多的工作崗位都消失，沒了存在的必要性，這一現象的出現使得我國本就十分嚴重的就業問題更加的危急。機械自動化的發展還會使得機械生產制造產業變得門檻更低，讓原就火熱的行業會有更多的人迅速涌入，造成行業的一時崩潰，然后大量的人力資源流失，造成機械生產制造的頹敗。
三、機械設計制造與自動化的發展趨勢分析
1、機電一體化的發展方向
前面說到，隨著計算機技術的飛速發展，機電一體化的機械設計制造將成為機械自動化的主要發展趨勢，這也是機械設計制造技術與系統的升級和提高。當前，很多工業化生產已經開始使用現金的機電一體化技術，并在應用和生產生得到了良好的效果，這也使得機械設計制造與自動化技術進一步向機電一體化的方向靠攏。以機械設計制造和自動化技術為基礎，通過機電一體化的指導，重新組合不同的機械和電子設備，形成電子控制機械，同時實現了自動化和智能化的系統控制。可以說，機械設計制造與自動化的機電一體化發展是一種科技的延伸，機電一體化是機械設計制造與自動化發展的必然趨勢。
2、智能化、數字化以及網絡化的發展方向
事實上，智能化與數字化是機械設計制造與自動化技術的主要特點，也就是說，未來的機械設計制造與自動化技術會不斷向全智能化和全數字化的方向發展。就當前的情況來看，很多機械在投入使用的過程中雖然有一定的智能化技術，但出于半智能化，仍需要人的參與，相信在未來，實現全數字化與全智能化的機械設計、制造以及生產操作全過程。同時，數字化的技術具有很大的發展意義和前景，包括機械制造過程中涉及的圖形、技能、數據以及聲音等都可以進行數字信息的高校處理，并建立起數字化的模型對產品進行模擬，進而提高設計和制造的效率。除此之外，在機械設計和制造的過程中，盡管預警實現了網絡技術的系統化控制，但卻沒能實現對機械的生產控制網絡化。相信在未來，我們更能利用起網絡技術、信息技術以及傳感技術等來實現機械設計制造與自動化生產的網絡化，最終實現對系統的遠程操控目標。
3、機械自動化的前景分析
機械自動化的快速成型會使的采用自動化的機械制造獲得更加可觀的經濟效益，能夠讓一個企業的行業話語權更加快速的提升，也會代表著一個國家科技水平的高度。我國的機械制造業其本身的規模范圍很大，如要將企業提升到一個較可觀的高度，就必須要注意企業生產轉型為機械自動化的類型，這其中不僅會因為轉型研究成本高昂，還需要選擇適合企業發展、符合中國國情的自動化類型，只有這樣的變換才能夠讓企業具有更超值的轉型。我國的科技研究相對落后，需要在自身不斷的研究發展下，引進國外的機械自動化相關的科技技術作為借鑒參考，以此來讓我國的這個方向的發展產生蛻變。增強行業中智能科技的研發，以此讓機械自動化變得更加智能化、高效化，使機械制造業在機械自動化下能制造出更為復雜、精密的物品。
四、結束語
總而言之，機械設計制造與自動化的發展不僅為人們的生產生活帶來了便利，更對提高我國經濟有著重要的作用。隨著智能化、網絡化以及數字化等技術的不斷發展，相信在未來，機械設計制造與自動化生產還能得到進一步的發展，為人們的生產生活帶來不斷的創新。（作者單位：西安石油大學機械工程學院）
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