工業設計中機械設計是根據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思、分析和計算并將這些轉化為具體地描述以人為制造依據的工作過程。機械設計作為工程設計的重要組成部分,不僅代表著將科學發現轉化為經濟實踐的成果,也表征著一個國家和地區的制造業發展水平。
近十幾年里,工業產品的設計理論和制造方法發生了極大的變化。首先,由于計算機輔助設計(CAD)、輔助工程(CAE)和輔助制造(CAM)等方法的普遍推廣,改變了傳統的設計模式,提高了設計質量和工作效率,使設計加工周期大大縮短;其次,機器人及自動化生產線的廣泛使用,把操作者從繁重的體力勞動和危險作業環境中解放出來,提高了勞動生產效率。
1、現代設計
現代設計是將傳統設計中的經驗,類比法設計提高到邏輯的,理性的,系統的新設計方法,是在靜態分析的基礎上,進行動態多變量的最優化。現代設計方法強調以計算機為工具,以工程軟件為基礎,其基本的設計內容是建立在常規設計的基礎上,但是在強調現代設計方法時,不可忽略常規設計方法的重要性,運用現代設計理念進行的機械設計,現代設計方法從不同的角度深化了機械設計,提高了產品的質量,也降低了產品的成本。現代設計方法主要分為可靠性設計,優化設計,有限設計,計算機輔助設計,虛擬設計等。現代工程設計常用的分析軟件有ADINA,NASTRAN,I-DEAS,UG,ANSYS-等。
2、創新設計
創新性設計是指充分發揮設計者的創造力,利用人類已有的相關科學技術知識,進行創新構思,設計出具有新穎性的,創造性及實用性機械產品設計的一種實踐活動。創新設計強調發揮創造性,提出新方案,提供新穎而且獨特的設計。其特點是運用創造性思維,強調產品的創新性和新穎性。創新設計方法分為智力激勵法,提問追溯法,聯想類推法,返向探索法,系統分析法,組合創新發六種。創新設計沒有局限性,創新成果是知識、智慧、勤奮和靈感的結合,生活中一些看似很簡單的機械都是機械創新設計的結果。
3、常規設計
常規設計也稱為傳統設計,分為初步設計,技術設計,施工設計三個步驟,常規設計是指以成熟技術結構為基礎,運用常規方法來進行的產品設計,它在工業生產中大量存在,并且是一種經常性的工作。常規設計的方法是依據力學和數學建立的理論公式和經驗公式為先導,以實踐經驗為基礎,運用圖表和手冊等技術資料,進行設計計算,繪圖,編制設計說明的過程。如機械原理中的連桿機構綜合方法、凸輪廓線設計方法、齒輪幾何尺寸計算方法、平衡設計方法、飛輪設計方法、減速機的設計等。
隨著科學技術的發展、計算機的廣泛應用,設計方法和手段發生了很大變化,科學的新成就不斷豐富、充實著機械設計的思想、理論、方法和手段,促進了機械設計的變革、創新和發展,也要求工程設計人員不斷更新設計思維,采用現代設計技術,提高機械產品的競爭力。