現(xiàn)代機械設(shè)計方法

現(xiàn)代機械設(shè)計機械設(shè)計（基礎(chǔ)含義）機械設(shè)計（machinedesign），根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、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(gòu)思、分析和計算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。機械設(shè)計是機械工程的重要組成部分，是機械生產(chǎn)的第一步，是決定機械性能的最主要的因素。機械設(shè)計的努力目標(biāo)是：在各種限定的條件(如材料、加工能力、理論知識和計算手段等)下設(shè)計出最好的機械，即做出優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計需要綜合地考慮許多要求，一般有：最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環(huán)境污染。這些要求常是互相矛盾的，而且它們之間的相對重要性因機械種類和用途的不同而異。設(shè)計者的任務(wù)是按具體情況權(quán)衡輕重，統(tǒng)籌兼顧，使設(shè)計的機械有最優(yōu)的綜合技術(shù)經(jīng)濟效果。過去，設(shè)計的優(yōu)化主要依靠設(shè)計者的知識、經(jīng)驗和遠見。隨著機械工程基礎(chǔ)理論和價值工程、系統(tǒng)分析等新學(xué)科的發(fā)展，制造和使用的技術(shù)經(jīng)濟數(shù)據(jù)資料的積累,以及計算機的推廣應(yīng)用,優(yōu)化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學(xué)計算。各產(chǎn)業(yè)機械的設(shè)計，特別是整體和整系統(tǒng)的機械設(shè)計，須依附于各有關(guān)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)而難于形成獨立的學(xué)科。因此出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機械設(shè)計、礦山機械設(shè)計、泵設(shè)計、壓縮機設(shè)計、汽輪機設(shè)計、內(nèi)燃機設(shè)計、機床設(shè)計等專業(yè)性的機械設(shè)計分支學(xué)科。現(xiàn)代設(shè)計是以產(chǎn)品為總目標(biāo)的一系列種類繁多的現(xiàn)代設(shè)計法和技術(shù)的綜合運用。生產(chǎn)技術(shù)的需要和先進設(shè)計手段的出現(xiàn)，必須促進設(shè)計領(lǐng)域的改革和發(fā)展，對于機械設(shè)計來說幾乎是更新?lián)Q代，傳統(tǒng)的常規(guī)設(shè)計方法受到很大沖擊，用科學(xué)的設(shè)計方法代替經(jīng)驗的、類比的設(shè)計方法已勢在必行?？s短設(shè)計周期、提高設(shè)計質(zhì)量、發(fā)展設(shè)計理論、改進設(shè)計技術(shù)及方法已成為當(dāng)前機械設(shè)計的必然趨勢。

現(xiàn)代設(shè)計是以產(chǎn)品為總目標(biāo)的一系列種類繁多的現(xiàn)代設(shè)計法和技術(shù)的綜合運用，生產(chǎn)技術(shù)的需要和先進設(shè)計手段的出現(xiàn)，必須促進設(shè)計領(lǐng)域的改革和發(fā)展，對于機械設(shè)計來說幾乎是更新?lián)Q代，傳統(tǒng)的常規(guī)設(shè)計方法受到很大沖擊，用科的設(shè)計方法代替經(jīng)驗的，類比的設(shè)計方法是勢在必行?？s短設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量，發(fā)展設(shè)計理論，改進設(shè)計技術(shù)及方法已成為當(dāng)前機械設(shè)計的必然趨勢。

現(xiàn)代機械設(shè)計制造的理論范疇現(xiàn)代機械設(shè)計理論和方法是對傳統(tǒng)設(shè)計方法的繼承、創(chuàng)新和發(fā)展，它是將機械技術(shù)、信息技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)和管理科學(xué)等有機地加以綜合，形成的一門多學(xué)科、多專業(yè)相互交融的系統(tǒng)設(shè)計科學(xué)。如果從系統(tǒng)的觀點分析，現(xiàn)代機械設(shè)計理論和方法又是一個由時間維、邏輯維、方法維組成的三維系統(tǒng)。時間維反映了產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和加工設(shè)計流程的時間順序；邏輯維是指解決問題的邏輯步驟，現(xiàn)代機械設(shè)計采取先分析、再綜合、然后評價、最后決策的步驟；方法維是指機械設(shè)計設(shè)計過程中的各種思維方法和工作方法?，F(xiàn)代機械設(shè)計采用各種先進的設(shè)計理論方法，使機械設(shè)計進入優(yōu)質(zhì)、高效和創(chuàng)新的新時代。現(xiàn)代機械設(shè)計具有的范疇如下：（1）信息論方法。如信息分析法，技術(shù)預(yù)測等。（2）系統(tǒng)論法。如系統(tǒng)分析法，人機工程等。（3）控制論法。如動態(tài)分析法等。（4）優(yōu)化論法。它是現(xiàn)代設(shè)計法的目標(biāo)。（5）對應(yīng)論方法。如相似設(shè)計、反求工程設(shè)計等。（6）智能論方法。如CAD，計算機輔助分析等，它是現(xiàn)代設(shè)計方法的核心。（7）壽命論方法，如可靠性和價值工程等。（8）離散論方法。如有限元和邊界元方法。（9）模糊論方法。如模糊評價和決策等。（10）突變論方法。如創(chuàng)造性設(shè)計等，它是現(xiàn)代設(shè)計方法的基礎(chǔ)。（11）藝術(shù)論方法。如藝術(shù)造型等。

機械及裝備制造業(yè)真正體現(xiàn)了一個國家的實力，在產(chǎn)業(yè)鏈上具有非常強的帶動性?，F(xiàn)代機械設(shè)計理論與方法的學(xué)習(xí)對于機械及裝備制造業(yè)具有重要的意義，在科技不斷發(fā)展和多學(xué)科廣泛交叉作用中，其內(nèi)涵與外延將進一步豐富和擴展。機械設(shè)計是根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞系統(tǒng)、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法進行構(gòu)思、分析和計算并將之轉(zhuǎn)化為具體的描述，以作為制造依據(jù)的創(chuàng)造性工作過程。研究機械設(shè)計過程的理論、方法及實現(xiàn)手段等對工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科技各個領(lǐng)域的理論探索及實踐均具有重要意義。

現(xiàn)代機電產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和成本，在很大程度上是由設(shè)計階段的工作決定的，設(shè)計實現(xiàn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，能加速實現(xiàn)我國生產(chǎn)活動的高度機械化、電氣化和自動化。設(shè)計水平與工業(yè)發(fā)展水平是相互影響的。設(shè)計先進的機器，可大大加速現(xiàn)代化建設(shè)的進程。另外，現(xiàn)代機械設(shè)計過程在本質(zhì)上是一個創(chuàng)新過程，創(chuàng)新設(shè)計綜合實踐能力是尖端人才培養(yǎng)的“靈魂、動力”。作者長期主講機械設(shè)計、機械系統(tǒng)動力學(xué)、數(shù)控技術(shù)、現(xiàn)代機械設(shè)計理論與方法等課程，在教學(xué)過程中，請教多位教學(xué)名師和專家，不斷探索現(xiàn)代機械設(shè)計課程應(yīng)處的地位、教授的目的和課程的體系。在多年教學(xué)經(jīng)驗總結(jié)和專家指導(dǎo)的基礎(chǔ)上，對教案、主編的相關(guān)教材進行了體系變更、內(nèi)容更新和改寫，從而形成了這本《現(xiàn)代機械設(shè)計理論與方法》?，F(xiàn)代設(shè)計方法概念：現(xiàn)今為工程項目或產(chǎn)品制造完成到實體化的全過程而制訂的技術(shù)方案、圖樣與程序。英文為“moderndesignmethod”。它運用創(chuàng)新的設(shè)計手段，交叉地應(yīng)用多種理論、方法和技術(shù)，使產(chǎn)品設(shè)計過程成為一種富于電腦化，自動化、虛擬化、智能化和最優(yōu)化的創(chuàng)造活動，在決策、綜合、迭代與尋優(yōu)中高效率的、低成本的、高質(zhì)量的完成產(chǎn)品設(shè)計?，F(xiàn)代機械設(shè)計制造方法簡介現(xiàn)代機械設(shè)計制造方法簡介1．計算機輔助設(shè)計

經(jīng)過長期努力，所有的現(xiàn)代設(shè)計方法幾乎都離不開計算機的幫助。計算機輔助設(shè)計(CAD)是使設(shè)計者能以計算機為工具，對產(chǎn)品進行規(guī)劃、分析、綜合、模擬、評價、繪圖、編寫文件等設(shè)計活動的總稱。設(shè)計者的想象力、創(chuàng)新能力、知識、經(jīng)驗和計算機高速運算、圖形顯示和處理能力有機結(jié)合，綜合多學(xué)科的相關(guān)技術(shù)，進行產(chǎn)品描述與設(shè)計，大大提高了工作效率。近年來，不僅產(chǎn)品更新?lián)Q代周期不斷縮短，而且要求生產(chǎn)模式由單一品種大批量轉(zhuǎn)向多品種小批量。市場競爭推動了計算機硬件本身及其外圍設(shè)備和圖形軟件及與現(xiàn)代設(shè)計理論與方法相結(jié)合的各種應(yīng)用軟件的迅猛發(fā)展，使CAD得到日益普遍的應(yīng)用。目前市場要求快速開發(fā)新機械產(chǎn)品，使CAD與計算機輔助制造(CAM)連接，形成CAD/CAM集成系統(tǒng)。目前的計算機集成制造(CIM)是CAD/CAM、計算機輔助工程(CAE)、計算機輔助工藝設(shè)計(CAPP)、計算機輔助檢測(CAT)、數(shù)控技術(shù)(NC)、直接數(shù)控(DNC)，計算機數(shù)控(CNC)、成組技術(shù)(GT)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、物料資源規(guī)劃(MRP)、管理信息系統(tǒng)(MIS)、自動化工廠(AF)等技術(shù)在更高水平上的集成。計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)則是以CAD／CAM為核心的、在CIM概念指導(dǎo)下建立的制造系統(tǒng)。隨著因特網(wǎng)作為一種平臺的興起和以網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用為基礎(chǔ)的軟件的飛速發(fā)展，CAD的發(fā)展將步入新階段。2．價值工程

價值工程從產(chǎn)品的功能研究開始，對產(chǎn)品進行設(shè)計，或重新審查設(shè)計圖樣文件，剔除那些與用戶要求的功能無關(guān)的元素，如機械中的材料、結(jié)構(gòu)、零部件，代以創(chuàng)新的構(gòu)思，設(shè)計出功能相同而成本更低的產(chǎn)品。

價值指的是事物的用途或積極作用。用戶購買商品，最主要是購買該商品的功能，設(shè)計中經(jīng)常遇到的是使用功能和美學(xué)功能。產(chǎn)品成本是產(chǎn)品的各項生產(chǎn)費用的總和。降低成本要了解產(chǎn)品費用的組成，估算產(chǎn)品的制造費用，研究產(chǎn)品產(chǎn)量與成本、銷售量與利潤之間的關(guān)系，進行盈虧分析。價值一功能／成本。對功能定量賦值的方法很多，如對某產(chǎn)品的主要技術(shù)性能從理想值到超差值分為11級，對應(yīng)于10～0分，即為相對功能值。

價值工程設(shè)計的基本步驟是：了解設(shè)計對象，明確要求的功能，分析成本的組成，進行價值初評，制定改進方案，獲得價值最高的創(chuàng)新產(chǎn)品。

3．并行工程

并行工程是集成地而不是分散地、并行地而不是順序地設(shè)計新產(chǎn)品及其相關(guān)的各種過程（包括制造、后勤等）的系統(tǒng)方法。要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計伊始，就考慮產(chǎn)品整個生命周期中，從概念形成到產(chǎn)品報廢處理的所有因素，充分利用企業(yè)內(nèi)的一切資源，最大限度地滿足市場和用戶的需求。

并行工程的目的在于尋求新產(chǎn)品的易實現(xiàn)性、縮短上市周期和增強市場競爭能力。要求集中涉及產(chǎn)品壽命的所有部門的工程技術(shù)人員，組成并行設(shè)計組，共同設(shè)計制造產(chǎn)品，對產(chǎn)品的各種性能和制造過程進行計算機動態(tài)仿真，生成軟樣品或快速出樣，進行分析評議，改進設(shè)計，取得最優(yōu)結(jié)果，使投放市場的新產(chǎn)品一次成功。利用計算機的數(shù)據(jù)處理、信息集成和網(wǎng)絡(luò)通信的能力，發(fā)揮并行設(shè)計組的集體力量，將新產(chǎn)品開發(fā)研究和生產(chǎn)準(zhǔn)備等各種工程活動，盡可能并行交叉地進行。這對換代快、批量不大的產(chǎn)品，能顯著縮短周期，提高質(zhì)量。

4．優(yōu)化設(shè)計及其發(fā)展

優(yōu)化設(shè)計的目的是尋找所求解問題的最優(yōu)答案。從客觀方面來說，優(yōu)化既是一種客觀規(guī)律，也是一種社會發(fā)展規(guī)律；從主觀方面來說，優(yōu)化是人類有史以來的追求活動準(zhǔn)則?，F(xiàn)代意義上的優(yōu)化實質(zhì)上是計算機技術(shù)同數(shù)學(xué)規(guī)劃論的綜合。需要求解的問題往往包含許多限制性因素，優(yōu)化過程就是用最優(yōu)化理論與方法，通過計算機的迭代計算，‘尋找在限制性因素之下的最優(yōu)參數(shù)值。

對機械工程來說，優(yōu)化使機械設(shè)計的改進和優(yōu)選速度大大提高。例如為提高機構(gòu)性能的參數(shù)優(yōu)化，為減輕重量或降低成本的機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化，各種傳動系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化和發(fā)動機機械系統(tǒng)的隔振與減振優(yōu)化等。優(yōu)化技術(shù)不僅用于產(chǎn)品成型以后的再優(yōu)化設(shè)計過程中，而且已經(jīng)滲透到產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計過程中，同時與可靠性設(shè)計、模糊設(shè)計、有限元法等其他設(shè)計方法有機結(jié)合，取得新的效果。現(xiàn)代機械設(shè)計方法的種類優(yōu)化設(shè)計機械優(yōu)化設(shè)計是最優(yōu)化技術(shù)在機械設(shè)計領(lǐng)域的移植和應(yīng)用，其基本思想是根據(jù)機械設(shè)計的理論方法和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等建立反映工程設(shè)計問題和符合數(shù)學(xué)規(guī)劃要求的數(shù)學(xué)模型，然后采用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法和計算機數(shù)字處理技術(shù)自動找出設(shè)計問題的最優(yōu)方案。不但可行，而且最優(yōu)，是機械優(yōu)化設(shè)計追求的目標(biāo)，可行性方案的提出與建模是優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)。常用優(yōu)化處理方法有一維搜索法讖性優(yōu)化法、導(dǎo)數(shù)優(yōu)化法、非導(dǎo)數(shù)優(yōu)化法等。常見優(yōu)化軟件有MATLAB、ANSYS等¨?？煽啃栽O(shè)計可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力?？煽啃栽O(shè)計是對系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)進行可靠性分析和預(yù)測，采用簡化系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)、裕度設(shè)計和可維修設(shè)計等措施以提高系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)可靠度的設(shè)計。它不但直接反映產(chǎn)品各組成部件的質(zhì)量，而且還影響到整個產(chǎn)品質(zhì)量性能的優(yōu)劣。可靠性分為固有可靠性、使用可靠性和環(huán)境適應(yīng)性?？煽啃缘亩攘恐笜?biāo)一般有可靠度、無故障率、失效率三種。并行設(shè)計

傳統(tǒng)的設(shè)計方法是按照設(shè)計、制造等過程串行進行，設(shè)計階段很少考慮設(shè)計以后的問題，這種設(shè)計方法使得產(chǎn)品設(shè)計與以后的制造、使用、維修等環(huán)節(jié)相互脫節(jié)。并行設(shè)計是在產(chǎn)品開始設(shè)計的時候，就考慮到產(chǎn)品從設(shè)計到使用過程中整個壽命周期的所有元素，產(chǎn)品的設(shè)計過程和工藝設(shè)計、加工制造和銷售等各個階段并行地進行，實行集成開發(fā)，力爭使所設(shè)計的產(chǎn)品具有較高的綜合性能。模糊設(shè)計機械設(shè)計領(lǐng)域普遍存在著模糊性現(xiàn)象，如產(chǎn)品性能的好與壞、使用壽命的長與短、可靠性的高與低等，都是一些模糊量。模糊設(shè)計是把模糊理論引入到設(shè)計領(lǐng)域中而形成的一種嶄新的設(shè)計方法。模糊設(shè)計不是建立在對系統(tǒng)進行精確的數(shù)學(xué)分析基礎(chǔ)上，而是根據(jù)模糊性的實際經(jīng)驗確定設(shè)計參數(shù)J。模糊設(shè)計一般是與別的設(shè)計方法相結(jié)合，處理設(shè)計中的不確定性因素，使得設(shè)計方法更加合理、完善。參數(shù)化設(shè)計參數(shù)化設(shè)計分為兩個部分，即參數(shù)化圖元和參數(shù)化修改引擎。參數(shù)化設(shè)計中的圖元都是以構(gòu)件的形式出現(xiàn)，這些構(gòu)件之間的不同，是通過參數(shù)的調(diào)整反映出來的。參數(shù)化修改引擎提供的參數(shù)更改技術(shù)使用戶對機械設(shè)計做的任何改動都可以自動在其他相關(guān)聯(lián)的部分反映出來，使每一個機械零件都通過一個變更傳播引擎互相關(guān)聯(lián)。參數(shù)化設(shè)計可以大大提高模型的生成和修改的速度，在產(chǎn)品的系列設(shè)計、相似設(shè)計及專用CAD系統(tǒng)開發(fā)方面都具有較大的應(yīng)用價值。摩擦學(xué)設(shè)計

摩擦學(xué)是研究具有相對運動表面摩擦、磨損與潤滑理論的一門學(xué)科。摩擦學(xué)設(shè)計就是充分運用摩擦學(xué)知識，合理設(shè)計機械零部件，采用先進材料和工藝，正確選用潤滑方式和裝置，減小機械設(shè)備的摩擦損耗，降低失效時間延長產(chǎn)品壽命，提高設(shè)備的工作效率和運行可靠性。盡管摩擦學(xué)問題普遍大量存在于所有機械設(shè)備中，但以往機械設(shè)計很少考慮摩擦學(xué)問題。摩擦學(xué)設(shè)計是繼運動學(xué)設(shè)計、強度設(shè)計之后又一重要的設(shè)計內(nèi)容。智能設(shè)計智能設(shè)計是指應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，采用計算機模擬人類的思維活動，提高計算機的智能水平，從而使計算機能夠更多、更好地承擔(dān)設(shè)計過程中各種復(fù)雜任務(wù)，成為設(shè)計人員的重要輔助工具。前些年智能設(shè)計僅僅停留在計算機輔助設(shè)計即CAD水平上，計算機的不斷發(fā)展而產(chǎn)生的基于知識庫的專家系統(tǒng)、以及具有自學(xué)習(xí)功能和聯(lián)想記憶功能的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到迅速發(fā)展，推動智能設(shè)計邁上新臺

階。現(xiàn)代機械設(shè)計方法的基本特點以自動化設(shè)計取代人工設(shè)計充分利用先進的計算機硬件及軟件平臺，極力提高人機結(jié)合的設(shè)計系統(tǒng)的自動化水平，以提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，這是現(xiàn)代機械設(shè)計方法的基本特征。以動態(tài)建模取代靜態(tài)模型典型的如以機器結(jié)構(gòu)動力學(xué)計算取代靜力學(xué)計算，以實時在線測試數(shù)據(jù)作為評價依據(jù)等。以定量計算取代定性判斷如以有限元計算非規(guī)則零件的尺寸和剛度，取代傳統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)驗類比法確定箱體各部分壁厚等。以變量取代常量如最優(yōu)化設(shè)計中用隨機變量取代傳統(tǒng)設(shè)計方法中通常以經(jīng)驗常量校核的粗略數(shù)據(jù)處理方法。以優(yōu)化設(shè)計取代可行性設(shè)計用設(shè)計變量恰當(dāng)?shù)亟⒃O(shè)計目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，從眾多的可行性解決方案中求其最優(yōu)解。自從我國加入WTO以來，我國制造業(yè)也開始向國際化水準(zhǔn)靠攏，市場競爭不斷升級，市場對機械產(chǎn)品的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、功能、性價比以及外形的多樣化和個性化提出了更高的要求，同時由于環(huán)境資源的制約，要求市場上有更多資源節(jié)約型、可持續(xù)發(fā)展的機械產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。這代表我們在新的市場形態(tài)中面臨著新的機遇，同時又存在著極大的危機。因此，提高我國制造業(yè)的生產(chǎn)水平，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足國際化、動態(tài)化、環(huán)?；母咝阅芨哔|(zhì)量產(chǎn)品要求，成為時下我國制造業(yè)的一大重要任務(wù)。加強現(xiàn)代機械設(shè)計理論方法的研究比以往任何時期都更加顯得十分重要。我國的機械發(fā)展趨勢據(jù)2010年統(tǒng)計，我國制造業(yè)的工業(yè)增加值已居世界第二位，這說明中國已經(jīng)成為世界制造大國，但遠不是世界制造強國。這是因為我國的機械產(chǎn)品不僅缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)，缺乏自主創(chuàng)新產(chǎn)品，而且在產(chǎn)品的性能和質(zhì)量上與發(fā)達國家的差距較大。改革開放后，我國的機械設(shè)計水平雖然有較大的進步，但與發(fā)達的美德日等工業(yè)化強國相比，仍然相當(dāng)于他們六七十年代的水平。我國機械制造業(yè)的落后說明了我國在機械產(chǎn)品設(shè)計理論、方法和技術(shù)領(lǐng)域的落后，這也說明了加快發(fā)展我國機械產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計理論方法研究的重要性和緊迫性。二十世紀(jì)八九十年代，我國機械行業(yè)為了打造“數(shù)字化”和“信息化”工廠，許多企業(yè)花巨資購買了世界高端的CAD/CAM/CAE軟件，如AUTOCAD、PR0/E、UG、ANSYS和ADAMS等，并培訓(xùn)了一大批機械設(shè)計人員。但很多企業(yè)在CAD應(yīng)用的深度和廣度仍有很大局限性，他們僅僅是利用CAD進行工程繪圖，只實現(xiàn)了機械設(shè)計的“甩圖板”目的，而三維CAD/CAM/CAE、仿真設(shè)計等應(yīng)用卻很少。采用先進的CAD軟件進行工程繪圖或做產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算，確實能減輕設(shè)計人員的工作強度，提高機械設(shè)計效率，但機械設(shè)計不等于計算，也不等于機械制圖加計算，它并不能從根本上解決中國目前機械設(shè)計水平低下的問題。在機械產(chǎn)品生命全周期中，由于設(shè)計成本只占制造總成本的3%左右，而設(shè)計階段決定了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能、質(zhì)量、成本、可制造性、可維修性等主要性能指標(biāo)，所以設(shè)計階段決定了產(chǎn)品整個成本的70%左右，制造階段及后續(xù)其他相關(guān)階段只決定約30%的總成本。因此大力開展現(xiàn)代設(shè)計理論方法的研究，并把現(xiàn)代設(shè)計理論方法在我國制造業(yè)中推廣使用顯得非常有必要。二十世紀(jì)八九十年代，我國機械行業(yè)為了打造“數(shù)字化”和“信息化”工廠，許多企業(yè)花巨資購買了世界高端的CAD/CAM/CAE軟件，如AUTOCAD、PR0/E、UG、ANSYS和ADAMS等，并培訓(xùn)了一大批機械設(shè)計人員。但很多企業(yè)在CAD應(yīng)用的深度和廣度仍有很大局限性，他們僅僅是利用CAD進行工程繪圖，只實現(xiàn)了機械設(shè)計的“甩圖板”目的，而三維CAD/CAM/CAE、仿真設(shè)計等應(yīng)用卻很少。采用先進的CAD軟件進行工程繪圖或做產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算，確實能減輕設(shè)計人員的工作強度，提高機械設(shè)計效率，但機械設(shè)計不等于計算，也不等于機械制圖加計算，它并不能從根本上解決中國目前機械設(shè)計水平低下的問題。在機械產(chǎn)品生命全周期中，由于設(shè)計成本只占制造總成本的3%左右，而設(shè)計階段決定了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能、質(zhì)量、成本、可制造性、可維修性等主要性能指標(biāo)，所以設(shè)計階段決定了產(chǎn)品整個成本的70%左右，制造階段及后續(xù)其他相關(guān)階段只決定約30%的總成本。因此大力開展現(xiàn)代設(shè)計理論方法的研究，并把現(xiàn)代設(shè)計理論方法在我國制造業(yè)中推廣使用顯得非常有必要。現(xiàn)代機械設(shè)計制造理論的特點傳統(tǒng)機械設(shè)計方法設(shè)計者是根據(jù)機械設(shè)計的任務(wù)和目標(biāo)，以生產(chǎn)經(jīng)驗數(shù)據(jù)作為設(shè)計依據(jù)，運用一些基本的設(shè)計計算理論，采用模擬、類比、試湊等方法進行設(shè)計。由于試驗和測試條件差、技術(shù)水平低，整機的性能分析也難以深入，因此新產(chǎn)品的研發(fā)往往需要經(jīng)多次試驗和修改，從而造成產(chǎn)品設(shè)計時間長、耗費大、所謂滿意往往帶有很大的主觀性等問題。而現(xiàn)代機械設(shè)計理論與方法是在多學(xué)科（思維科學(xué)、信息科學(xué)、系統(tǒng)工程、計算機技術(shù)等學(xué)科）支持下，研究機械設(shè)計規(guī)律、設(shè)計技術(shù)和工具、設(shè)計實施方法的工程技術(shù)科學(xué)，它具有下列特點：

創(chuàng)新性。創(chuàng)新是一個國家和民族的靈魂，是生存、發(fā)展壯大的前提?，F(xiàn)代機械設(shè)計依托的是先進設(shè)計理論和設(shè)計工具，它能使設(shè)計者的創(chuàng)造性思維能力得到充分發(fā)揮，使設(shè)計者靈活運用各種創(chuàng)造性的手法，開發(fā)出高質(zhì)量、低成本、服務(wù)優(yōu)且符合