導(dǎo)語(yǔ)：機(jī)械設(shè)計(jì)措施與原理一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

目前，計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)計(jì)繪圖、生產(chǎn)規(guī)劃、加工制造已得到了比較廣泛和深入的研究，并取得初步成效，而產(chǎn)品開發(fā)初期方案的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)的需要。為此，作者在閱讀了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)所使用的方法，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法可以概括為四類：

1系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)的主要特征方法是：將設(shè)計(jì)的幾個(gè)設(shè)計(jì)元素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每一個(gè)設(shè)計(jì)擁有獨(dú)立的設(shè)計(jì)元素，各元素之間存在有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，這樣的話，所有的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行組合后，可以達(dá)到設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需的任務(wù)。我國(guó)設(shè)計(jì)者在進(jìn)行產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)時(shí)，基本上沿用了德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方式。另外，還借鑒了其他發(fā)達(dá)國(guó)家的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想，如下：

(1)產(chǎn)品功能特征構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)等都來(lái)源于用戶的需求，具體設(shè)計(jì)時(shí)，利用質(zhì)量功能布置方法從產(chǎn)品開發(fā)的宏觀過(guò)程出發(fā)，系統(tǒng)地將用戶需求信息合理有效地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品開發(fā)各階段的技術(shù)目標(biāo)和作業(yè)控制規(guī)程的方法。

(2)借助于生命系統(tǒng)理論，將產(chǎn)品看作有機(jī)體的生命系統(tǒng)，就是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程可以看成：功能需求層次、實(shí)現(xiàn)功能要求的概念層次和產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)層次。同時(shí)，產(chǎn)品的功能要求由生命系統(tǒng)圖符抽象地表達(dá)，形成產(chǎn)品功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

(3)將系統(tǒng)科學(xué)的應(yīng)用(機(jī)械設(shè)計(jì)中)分為兩個(gè)問(wèn)題：

(1)應(yīng)用系統(tǒng)處理的方法處理所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，最佳地確定其組成部分(單元)及其相互關(guān)系；

(2)為了根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，合理地確定設(shè)計(jì)中各個(gè)方面的工作和各個(gè)不同的設(shè)計(jì)階段，可將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程看成一個(gè)系統(tǒng)。

2結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法

通過(guò)結(jié)構(gòu)模塊的組合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)的方法被稱為結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法。其具體的應(yīng)用場(chǎng)合為：適用于特定種類的機(jī)械產(chǎn)品：由于其組成部分的功能較為明確且相對(duì)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)模塊的劃分比較容易。結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法的基本要求是：在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個(gè)或幾個(gè)模塊化的基本結(jié)構(gòu)，不同的產(chǎn)品可以通過(guò)選擇和組合這些模塊化基本結(jié)構(gòu)組建而成。

3智能化設(shè)計(jì)方法

借助于三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)方法學(xué)理論，以及多媒體、超媒體工具進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)、表達(dá)產(chǎn)品的構(gòu)思、描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是智能化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)。目前，利用三維圖形軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)是智能化設(shè)計(jì)方法的主要途徑，因其直觀性好而被用戶接受。但其系統(tǒng)性較差，且零部件的結(jié)構(gòu)、形狀，尺寸，位置的臺(tái)理確定，要求軟件具有較高的智能化程度，一般有豐富經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者可以熟練應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我國(guó)還處于剛剛起步階段。利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，主要是研究按時(shí)序合成的機(jī)構(gòu)組合方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)，并借助于具有高性能圖形和交換處理能力的OpenGL技術(shù)，在三維環(huán)境中從各個(gè)角度對(duì)專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)出的方案進(jìn)行觀察。利用智能型CAD系統(tǒng)SIGRAPH—DESIGN作為開發(fā)平臺(tái)，將產(chǎn)品的開發(fā)過(guò)程分為概念設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)，并以變量設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)，建立了膠印機(jī)凸輪連桿機(jī)構(gòu)的概念模型。其概念模型是在確定了機(jī)構(gòu)型、數(shù)綜合的基礎(chǔ)上，借助于軟件sIGRAPH—DEsIGN提供的變量設(shè)計(jì)功能，使原理圖隨著機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化而變化，并將概念模型的參數(shù)傳遞給下一級(jí)的裝配模型、零件設(shè)計(jì)。

4基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法

用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語(yǔ)言描述產(chǎn)品的特征是基于產(chǎn)品特征知識(shí)設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)，其特點(diǎn)還有可以表述其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并建立相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)及推理機(jī)，計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)可以利用已存儲(chǔ)的領(lǐng)域知識(shí)和建立的推理機(jī)制進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用。機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推量和決策，完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實(shí)現(xiàn)這一階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，必須研究知識(shí)的自動(dòng)獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。為此，國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者針對(duì)機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)知識(shí)的自動(dòng)化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為：編碼法、知識(shí)的混合型表達(dá)法，設(shè)計(jì)目錄法、利用基于知識(shí)的開發(fā)工具、基于實(shí)例的方法等。采用純數(shù)學(xué)演算的方法無(wú)法正常對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)進(jìn)行描述，也難以用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行完整的描述。機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)需根據(jù)產(chǎn)品特征進(jìn)行形式化的描述，借助于設(shè)計(jì)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和決策。因此，解決計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和運(yùn)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)和專家設(shè)計(jì)決策等有關(guān)方面的問(wèn)題，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)的必然之路。由此，形成了基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法。

上述各種方法各類方法之間都存在一定程度上的聯(lián)系，并不是完全孤立的。如結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法中，劃分結(jié)構(gòu)模塊時(shí)就蘊(yùn)含有系統(tǒng)化思想，建立產(chǎn)品特征及設(shè)計(jì)方法知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)時(shí)，通常也需運(yùn)用系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)模塊化方法。此外，方案智能化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之一是基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)。在機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)中，視能夠?qū)崿F(xiàn)特定功能的通用零件、部件或常用機(jī)構(gòu)為結(jié)構(gòu)模塊，并將其應(yīng)用到系統(tǒng)化設(shè)計(jì)有關(guān)層次的具體設(shè)計(jì)中，即將結(jié)構(gòu)模塊化方法融于系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法中，不僅可以保證設(shè)計(jì)的規(guī)范化，而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)成本。

計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)、智能化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，并向滿足異地協(xié)同設(shè)計(jì)制造需求的方向邁進(jìn)。由于有關(guān)產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)方面的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法研究起步較晚，目前還沒(méi)有成熟的方案設(shè)計(jì)工具軟件。作者認(rèn)為，要想長(zhǎng)足智能化設(shè)計(jì)，將上述四種類型設(shè)計(jì)方法綜合應(yīng)用是達(dá)到這一目標(biāo)有效途徑，雖然這些方法的綜合運(yùn)用不僅與機(jī)械設(shè)計(jì)的領(lǐng)域知識(shí)有關(guān)，而且還涉及到系統(tǒng)工程理論、人工智能理論、計(jì)算機(jī)軟硬件工程、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等各方面的領(lǐng)域知識(shí)，但仍然是產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)必須努力的方向，希望同行們能共同努力，實(shí)現(xiàn)智能化方案設(shè)計(jì)新的突破。