摘要:机械创新设计是指在设计者充分发挥创造力的前提下，使用现有的科学技术对构思进行创新，从而设计出实用性、新颖性、创造性的机械产品。在机械创新设计中，创新设计主要包括两方面，一是对机械产品的适用性、可靠性、经济性、技术性等进行改进和完善;二是创造性地设计出满足生活和生产新需求的新产品。
关键词:现代设计方法;机械创新设计;研究
中图分类号:TH12 文献标志码:A 文章编号:1671－1602(2016)10－0044－02
1现代设计的定义和方法
现代设计是把传统的设计理论和设计方法作为基础，把计算机的应用作为标志，是具有信息化时代特征的新型设计技术。目前，现代设计已经逐渐发展到产品规划、产品制造、产品营销、产品运行、产品回收等各个层面，除开传统设计的理论和方法外，与设计相关连的技术和学科，特别是自动化的技术、制造工艺、材料知识、自然科学的知识、系统的管理技术等在现代设计中也是十分必要的内容。现代设计的方法是对把产品作为目标的知识的总称，其涵盖的内容和方法非常广泛，主要包括可靠性的设计、优化的设计、有限元的设计、计算机的辅助设计、价值工程等。
2机械设计
机械设计是属于综合性较强的工程技术，其在社会生活和生产中有着无可替代的重要作用。例如:人类生活所需的各种用品和工具，工业生产中所需的各种仪器和设备等都和机械设计紧密相连。在机械设计中，主要把机械设计的过程分为以下四个阶段:①产品规划的阶段;②方案设计的阶段;③技术设计的阶段;④制造和试验的阶段。
3机械创新设计的思路
机械的创新设计是设计者在对创造力充分发挥的前提下，使用现有的科学技术进行创造性的构思，从而设计出实用性、创造性、新颖性的产品。在机械创新设计中要着重解决的问题是对机械产品的创造模式、机理、方法、过程等进行探讨，通过对机械产品的程式化、算法化、符号化、定量化来强化机械设计的质量、效率、可靠性。虽然机械创新设计要基于机械设计的传统方法，但是机械创新设计更追求创造性，因为要加强机械产品的竞争力就必须强调设计的创新性。在机械创新设计中，虽然设计的投入只有产品总投入的5%，但是设计的决策在产品投入中占70%。由于在设计阶段就要对产品的结构、性能、成本、质量、维护等因素进行确定，且创新设计不仅是关于产品使用周期的设计，还是关于用户和市场的设计，因此只有通过机械设计的创新才能使机械产品具有更加良好的竞争力。机械的创新设计不仅繁杂、耗时、费脑力，还紧张、繁重、费体力，要有效地提升创新设计的效率，就要使用科学的设计工具和设计方法，而设计的自动化便是创新设计的理想目标。在机械的创新设计中，其科学性一方面可以让设计者从系统的层面认识设计，从而有效地避免不良设计;另一方面可以实现设计工具的寻求愿望，因此机械创新设计不仅是设计工作的实际需求，更是机械设计中CAD技术的未来发展趋势。
4现代设计创新的研究
机械创新设计是在设计者对创造力充分发挥的前提下，使用现有的科学技术创造性的构思，从而设计出实用性、创造性、新颖性的产品。机械的优化设计、计算机的辅助设计、有限元设计、系统设计、创新设计等形成了现代设计的系统方法库，且现代设计对利于设计思想和设计方法的学科不断吸收。专家系统、思维科学、人脑研究、人工智能等的发展使创新设计在机械设计中越来越重要，因为不仅专家系统、思维科学、人脑研究、人工智能等已经给创新设计奠定了理论基础，而且创新设计的发展还能促进创造思维的机理解释和科学技术的发展。在机械的创新设计中，创新设计的内容主要包括两个方面:①完善机械产品的经济性、技术性、适用性、可靠性;②设计和创造满足生活和生产需求的新产品。在机械的创新设计中，其关键的核心主要是对机械产品的创造模式、机理、方法进行探索，并对机械产品的创新设计进行定量化和程式化。
5现代设计未来的发展趋势
现代设计是把分析软件和工程设计作为基础，把计算机作为工具，通过现代的设计理念进行设计的新型方法。ADAMS、PＲO－E、SolidEdge、I－DEAS、UG、SolidWorks、NASTＲAN、ADINA等都是现代设计中使用较多的分析软件。现代设计的方法中，在使用分析软件和计算机的同时，要遵循常规设计的内容，且在现代设计的方法强调中，不能忽视了常规设计的重要作用。现代设计的方法较多，且涉及学科较广，虚拟的设计、优化的设计、计算机辅助的设计、可靠性的设计、并行的设计、有限元的设计等都是现代设计中经常使用的设计方法。由于现代设计方法的通用性较强，比如:在优化的设计方法中，其理论基础不仅可以在机构的和零件的优化设计中使用，还能在建筑工程和电子工程等领域中使用，因此现代设计的发展较为快速。现代设计发展迅速的表现如下:1、机构的计算机辅助设计和计算机辅助设的并行发展。2、机械的优化化设计和优化设计。3、机械的可靠性设计和可靠性设计。4、设计过程更为数字化，既要对工程中确定性变量的数学建模和描述进行完善，还要对非确定性变量的数学建模和描述进行研究。5、设计过程更为智能化和自动化，不仅要对各种方法库、数据库、知识库进行研究、健全、发展，还要对商品软件的研发自学习、自适应、自编程，例如:对信息、数据、知识获取和处理技术的研究。6、对多目标和不可微模型进行优化、对工程的不确定模型和动态的多变量进行优化等优化程序和优化方法的研究，并且优化程序和优化方法的研究已经发展到了对广义工程系统领域的优化。7、对网络的协同设计和并行设计的技术研究、方法研究、软件研究。8、对仿真虚拟的试验研究、对虚拟设计的研究、对快速形成仿真虚拟的研究，这种研究是把计算机的仿真作为研究基础，集智能技术、人机工程、成形技术、多媒体技术、光电传感的技术、并行工程、材料、计算机的图形学等为一体的综合性研究。9、对CAD技术应用、推广、发展的研究，在CAD技术的研究中其关键内容是对功能性较强的商品软件进行研发。10、对微型机电系统的应用技术、设计方法、设计理论进行研究，例如:智能计算、纳米技术、微型机械的系统和微型机器人的系统的设计与计算。11、对关于生态设计的理论研究和方法研究，例如:对绿色的产品进行设计、对生产过程的清洁化进行设计、对产品的可回收进行设计等。12、对基础的设计理论和共性的设计技术进行研究。
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作者：高建 孙建广 祝岳铭 单位：河北工业大学机械工程学院
