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大数据时代机械设计的发展趋势研究

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摘要：随着科学技术的飞速发展，大数据驱动的制造业应用于工业领域。推动了我国机械设计的发展，弥补了我国机械设计发展的不足。文章论述了机械设计现代化的概念、特点、机械设计工作设计原则以及发展趋势。

关键词：机械设计；现代化；发展趋势

引言

随着科学技术的日益发展，大数据技术的日渐成熟，各行各业都能从新技术的应用中获益。传统的机械设计更多地依赖于机械设计师个人的知识、经验和技能。而在大数据时代，机械设计师可以逐渐利用人工智能、大数据、物联网、数字孪生（Digitaltwin）等高新技术加快设计的速度和提高设计的质量，更好地满足日益激烈的市场竞争需求[1]。

1机械现代化设计的概念

现代化的机械设计是相对传统机械设计而言的，是对传统设计的继承与发展。计算机的广泛应用促使人们的思维方式发生转变，能够运用科学的方法进行复杂的设计工作，新技术、原理的应用大大提升了设计的速度。机械现代化设计将机械技术、计算机技术、微电子技术、控制技术等融于一身，通过软件模拟，在设计过程中不断进行改善，从而避免了传统设计中的大量实践。机械现代化设计具有很强的逻辑性，按照步骤分为分析、综合、评价与反馈、决策四个阶段，按照时间顺序分为目的性规划与设计、方案选择、技术整合、后期架构四个阶段。而且各种理论知识与设备的运用，使机械现代化设计更高效、更优质、更创新[2]。

2机械现代化设计的特点

机械现代化设计注重科学性与全面性，要求设计者运用科学的理念、方法进行设计，在重视产品性能的同时，还要考虑设计的艺术美感。机械现代化设计具有前瞻性、动态性、系统性、创新性、计算机化等特点。在机械产品设计初期，需要考虑产品在整个使用过程中可能出现的功能、细节等问题，以减少隐患、防止事故发生。机械现代化设计具有静态和动态两种属性，传统机械设计偏向于产品的静态属性，而现代化的机械设计更注重考虑产品的动态属性，如外部环境、能量传递等对产品的影响[3]。产品由各个部分共同构成，机械现代化设计要用系统的观点看问题，不能以偏概全。机械现代化设计与计算机的辅助功能密切相关，计算机可以优化设计与系统仿真，利用计算机知识与设备来辅助产品设计，使设计步骤逻辑性更强，更科学、合理、人性化。机械现代化设计需要设计者秉承严谨的工作态度，采用先进的设计理念和模型方法，在此基础上进行功能与方法上的创新，以达到超越原来设计产品、生产创新性产品的目的。

3机械现代化设计的原则

3.1机械功能的满足

机械产品功能规定的构造满足和实现是产品设计工作的最终目标，如果机械产品的功能不具备市场性，那么设计工作就失去了价值和意义。因此，各类机械产品的设计工作一定要遵循功能满足的基本设计原则。

3.2质量保障原则的遵循

机械产品与其他销售类产品的应用场所不同，因此产品质量的保证是十分重要的一项设计原则，机械产品的使用价值是建立在可靠性有所保证的基础之上的，只有这样，产品的功能和价值才能够得以发挥、体现。质量保障原则主要体现在以下几个方面：1）性能指标。所谓性能指标是机械产品各项技术指标的总称，以机床为例，传动系统运动精度和加工进度就是该类机械产品的性能指标，而高质量产品就是依靠技术指标的先进性才得以体现的；2）可靠性。规定时间内产品完成规定任务的能力是评价产品可靠性的基本依据，机械类的产品只有在可靠性得到保障的基础上，才能够体现出实用价值。同时，可靠性也是机械产品性能正常发挥的依赖基础；3）稳定性。外载作用下产品平衡状态恢复的性能表现是稳定性的评价标准；4）刚度性。外载作用下状态下，产品形变必须要控制在弹性形变的规定范围内，才能保证机械的正常运作；5）强度性。机械类产品的构件要具备能够抵抗整体塑性变形、断裂以及表面损伤等多种损伤的强度能力。

3.3经济合理原则

在机械产品的设计开发过程中，设计人员应该将设计开发成本和使用费用控制在一定范围内，以此保证企业的经济效益能够最大化。

4机械现代化设计的发展趋势

机械现代化设计以数字化为核心。现代化技术逐渐渗透到机械设计中，进一步加快了工业化进程。传统机械设计采用的是人力资源管理方式，当今时代实行数字化管理，可以在设计上确保质量、提高效率与资源利用率、优化配置。现代化技术与机械设计的融合是时代的产物，更具竞争力，从而使企业获得更高的收益。这就要求设计者掌握先进的现代设计技术，在提升专业技能的同时，提高自己的主动创造能力。

在机械现代化设计过程中力求绿色化。现代化机械产品的功能属性固然重要，但其生态属性也不容忽视。环境问题与资源问题一直是影响人类社会生存发展的重要问题。尤其是随着现代工业的发展，机械设计需要正视对环境的影响和资源利用率，在设计过程中注入绿色化