当前流行的机械设计方法

⑴现代机械设计方法有哪些?

机械设计的现代设计方法：
一、专业现代
由机械设计和计算机专业员共同开发的计算机软件，能够反映和描述机械产品在实际工况下的各种损伤、失效和破坏的机理，可以定量分析和计算机械零件和机械的动态行为，并形成固定的设计程序，这就是专业的现代设计方法，如：振动分析和设计，摩擦学设计，热力学传热设计，强度、刚度设计，温度场分析等等。 这些软件都是在传统的设计方法基础上，应用计算机技术开发出来的。 例如：用Pro/M软件分析机械装置的动态特性，用ANSYS软件分析应力都是这方面很好的例子，为准确判断装置的可靠性和选择设计参数定了基础。
二、通用现代
为了满足机械产品性能的高要求，在机械设计中大量采用计算机技术进行辅助设计和系统分析，这就是通用的现代设计方法。 常见的方法包括优化、有限元、可靠性、仿真、专家系统、CAD等。 这些方法并不只是对机械产品去研究，还有其自身的科学理论和方法。
1、优化设计
机械优化设计是最优化技术在机械设计域的移植和应用，其基本思想是根据机械设计的理论，方法和标准规范等建立一反映工程设计问题和符合数学规划要求的数学模型，然后采用数学规划方法和计算机计算技术自动找出设计问题的最优方。 它是机械设计理论与优化数学、电子计算机相互结合而形成的一种现代设计方法。
2、仿真与虚拟设计
计算机仿真技术是以计算机为工具“建立实际或联想的系统模型”并在不同条件下对模型进行动态运行实验的一门综合性技术。 而虚拟技术的本质是以计算机支的仿真技术为前提，在产品设计阶段，实时地并行地模拟出产品开发全过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品造成本、产品的可造性、产品的可维护性和可拆卸性等，从而提高产品设计的一次成功率。 这种方法不但缩短产品开发周期，也实现了缩短产品开发与用户之间的距离。
3、有限元设计
这种方法是利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。 还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去近无限未知量的真实系统。 它不仅能用于工程中复杂的非线行问题、非稳态问题的求解，而且还可用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析，并能准确地计算形状复杂零件的应力分布和变形，成为复杂零件强度和刚度计算的有力分析工具。
4、模糊设计
它是将模糊数学知识应用到机械设计中的一种设计方法。 机械设计中就存在大量的模糊信息。 如机械零部件设计中，零件的安全系数往往从保守观点出发，取较大值而不经济，但在其允许的范围内存在很大的模糊区间。 机械产品的开发在各阶段常会遇到各种模糊问题，虽然这些问题的特点、性质及对计策的要求不尽相同，但所采取的模糊分析方法是相似的。 它的最大特点是，可以将各因素对设计结果的影响进行全面定量地分析，得出综合的数量化指标，作为选择决断的依据。
机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。 机械设计的努力目标是：在各种限定的条件(如材料、加工能力、理论知识和计算手段等)下设计出最好的机械，即做出优化设计。 优化设计需要综合地考虑许多要求，一般有：最好工作性能、最低造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少环境污染。 这些要求常是互相矛盾的，而且它们之间的相对重要性因机械种类和用途的不同而异。 设计者的任务是按具体情况权衡轻重，统筹兼顾，使设计的机械有最优的综合技术经济效果。 过去，设计的优化主要依靠设计者的知识、经验和远见。 随着机械工程基础理论和价值工程、系统分析等新学科的发展，造和使用的技术经济数据资料的积累,以及计算机的推广应用,优化逐渐舍弃主观判断而依靠科学计算。

⑵机械零件的设计都有哪些步骤方法？

一、机械零件的常规设计方法

1、理论设计

理论设计是根据设计理论和实验数据所进行的设计。 它又可分为设计计算和校核计算两类。 设计计算是根据零件的工作情况，选定计算准则，按其所规定的要求计算出零件的主要几何尺寸和参数。 校核计算是先按其他办法初步拟定出零件的主要尺寸和参数，然后根据计算准则所规定的要求校校零件是否安全。 由于校核计算时，已知零件的有关尺寸，因此能计入影响强度的结构因素和尺寸因素，计算结果比较精确。

2、经验设计

经验设计是根据已有的经验公式或设计者本的工作经验，或借助类比方法所进行的设计。 这主要适用于使用要求不大变动而结构形状已典型化的零件，如箱体、机架、传动零件的结构要素等。

3、模型实验设计

这种设计是对一些尺寸巨大、结构复杂的重要零件，根据初步设计的结果，按比例成小尺寸的模型，经过实验手段对其各方面的特性进行检验，再根据实验结果对原设计进行逐步修改，从而达到完善的设计。 模型实验设计是在设计理论还不成熟，已有的经验又不足以解决设计问题时，为积累新经验、发展新理论和获得好结果而采用的一种设计方法。 但这种设计方法费时、耗资，一般只用于特别重要的设计中。

二、机械零件设计的一般步骤

1)选择零件的类型和结构。 这要根据零件的使用要求，在熟悉各种零件的类型、特点及应用范围的基础上进行。

2)分析和计算载荷。 分析和计算载荷，是根据机器的工作情况，来确定作用在零件上的载荷。

3)选择合适的材料。 要根据零件的使用要求、工艺要求和经济性要求来选择合适的材料。

4)确定零件的主要尺寸和参数。 根据对零件的失效分析和所确定的计算准则进行计算，便可确定零件的主要尺寸和参数。

5)零件的结构设计。 应根据功能要求、工艺要求、标准化要求，确定零件合理的形状和结构尺寸。

6)校核计算。 只是对重要的零件且有必要时才进行这种校核计算，以确定零件工作时的安全程度。

7)绘零件的工作图。

8)编写设计计算说明书。