机械创新设计论文助力拐杖

机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。目前创新设计方法研究虽然已取得一些成果，但创新学还处于发展初期，各种不同理论及工具不断涌现，远没有形成普遍可以接受的统一的理论体系。本文认为，要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决，这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。创新设计思维规律应作为算机辅助创新设计系统的理论基础。基于上述考虑，本文从创新设计思维的研究出发，融合知识获取方法，研究创新设计理论，进而开发机械产品创新设计系统。1 机械创新设计思维规律我们常把思维的过程称为“思路”，是因为可用路径问题来说明人类思维过程。本文提出两个机械创新设计思维原则：一是最短路径原则。设计者得到产品的功能要求后，往往首先检索出最佳设计实例，这样可以最迅速接近目标，然后运用价值工程方法，找出价值较低的极少数组件作为研究对象，再分析所得对象存在的矛盾，尝试作最小变动以解决矛盾，如矛盾没有解决则拟作更大变动或扩大研究对象范围，最后得出最优结果。通过这样途径所消耗的能量最少，体现了最短路径原则。二是相似性联想。汤川秀树的定同理论认为，联想能力就是找出事物彼此相似性的创造力，相似性是指事物间的内在联系。要用计算机系统来辅助设计师从自然界中发现形态各异的事物的相似性是很困难的，因此本文只研究从机械产品实例中挖掘相似性，以促进机械创新设计。机械设计过程是从功能要求到作用原理，再到物理结构的映射过程[1]。在CBR系统中，功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引，因此可统称它们为索引项目。同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想，而不同索引的同类索引的联想可称为横向联想。判断联想是否合理的依据是相似性，相似性由已有产品实例确定。比如，“超声波研磨机产品实例”使“超声波振动”作用原理与“研磨”功能要求纵向地产生了内在联系；又如，多种产品实例可满足同一功能要求，那么它们用于实现该功能的作用原理及物理结构具有相似性。功能要求是联想的起点，经验丰富的设计师通常记忆有大量的设计实例，因而掌握纵向及横向相似性，所以能迅速地进行横向及纵向的联想，能触类旁通，得出具有相似作用原理及物理结构的实例（简称相似实例）并进行组合优化，最后得到最优解。 这两项原则已被多种设计方法不自觉地采用了，基于实例推理不但能迅速接近最优解，体现最短路径原则；物场分析法（简称TRIZ）分析了上百万设计实例，确定功能要求与作用原理及物理载体的内在联系，以及不同作用原理或物理载体的可替代关系，使设计师可根据功能要求找到适当的作用原理及物理载体，体现相似性联想原则。2 计算机辅助创新设计系统 两项创新设计思维原则充分体现在计算机辅助创新设计系统的设计中，系统还利用了多种创新设计方法及人工智能技术。计算机辅助创新设计系统的流程如图1所示，它包含如下关键技术： 实例检索 利用基于实例推理（CBR）技术时首先要深入研究它的优缺点。CBR是一种以实例为知识载体的知识供应方法。当前它仍有如下不足：首先，系统为了达到实用通常建立庞大的实例库，这导致管理困难，系统运行效率低；其次，通过检索得到的只是一个或很少实例，而其它不符合检索要求但含有适用知识的实例没有利用，支持创新的力度不够；最后，实例调整严重依赖领域知识，难度大，所以很多CBR系统简化为实例检索系统[2]。导致这三项缺点的深层原因是实例是独立的，不同实例所蕴含的知识难以组合利用。为了克服这个矛盾本文提出通过相似性联想找出相似实例，并利用遗传算法进行组合优化，实现实例知识的重用。本系统的实例检索功能用商品化PDM系统IMAN中的产品结构与配置管理功能及搜索功能来实现，实例的可视化表示与管理依靠IMAN的产品结构树功能实现。可视化的实例模型表达及矛盾分析概念设计技术的发展方向为研究一种统一的设计方案表达方法[3]。文献[4]对日本学者吉川弘之提出的FBS图进行扩充，使用两个框架分别描述一个设计方案的功能层次与结构层次，并存储功能单元与结构单元的对应关系，使计算机理解产品的结构及其功能。这种方法的缺点是结构与功能的关系不够直观，因此本系统在功能层次图与结构层次图的基础上增加功能关系图，以语义网络的方式描述结构及之间的作用关系，使结构与功能处于同一张图中，设计者可直观地理解产品原理，根据功能关系图并运用价值工程方法分析实例存在的矛盾。实现创新的关键是正确分析产品中所存在的矛盾[5]。产品设计中的基本矛盾是产品功能成本比不能满足用户要求，它有两种表现形式，一是未能实现某些产品功能质量目标；二是某些功能质量得到改善而某些功能质量却恶化。矛盾分析结果用于指导新作用原理、新物理结构的联想，进而找出相似实例。基于WEB的创新设计知识库本系统的创新设计知识库包括作用原理库、物理结构库与实例库。当系统根据相似性搜索到新作用原理或物理结构后，相应的实例自动调出。作用原理库与物理结构库的开发借鉴了TRIZ的成果，再针对机械领域补充整理出二百四十余种作用原理（其中包括五十余种基本措施）。在每种作用原理下分别存储多种物理结构，形成物理结构库。实例库主要针对几种常见的家电产品进行开发。创新设计知识库是创新设计系统的核心部件，它是一种WEB文本知识库，文本经过笔者开发的机械知识XML标记处理，使知识库建立在国际标准XML文本之上，因此可实现知识资源的异地共享，并且在此知识库之上可建立基于WEB的机械产品计算机辅助创新设计系统，满足异地协同设计的需要。相似性的量化方法及改进的遗传算法每种产品的结构不同，需要不定相同的遗传算法编码。本系统为了提高运行效率，采用浮点数编码方式。在传统的遗传算法中，初始群体是通过用随机的方法来产生的[6]，这具有一定的盲目性。因此本文提出利用实例的作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据。实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法。相似度实质是实例的关联知识，必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到。纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度，横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度。相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持。根据相似度来筛选初始群体就等于利用以前的设计经历，使初始群体的产生有合理的基础，因此能加快遗传算法的收敛。本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法。设产品实例集合为C，功能元素集合为F，作用原理或物理结构元素集合为G。分别记为：C={Ci|i=1,2,…,n}; F={Fj|j=1,2,…,m}; G={Gk|k=1,2,…,q}。实例集合中的实例Ci以不同的隶属度uij及uik分别隶属于Fj及Gk。 设元素Gk到元素Fj的纵向联想相似度为rkj，则：rkj = 又设G空间中有元素Gk和Gm。实例Cji分别以隶属度uik和uim隶属于元素Gk和Gm，设从Gk到Gm的横向联想相似度为rkm，则：rkm = 隶属度作为实例对象的一项属性来存储。系统根据以上算法从实例集合中挖掘相似度知识，辅助设计师从相似度较高的方向进行联想，并用于指导遗传算法初始群体的产生，从而促进设计创新。3 结论 本文研究创新设计思维规律并用于指导机械产品创新设计系统的开发，系统的成功应用证明了关于创新设计思维规律论断的正确性以及多种新技术的可行性。系统可通过矛盾分析与联想，搜索到适用的作用原理、措施、物理结构及实例以解决矛盾，完成概念设计阶段的功能优化与原理优化，是实现机械广义优化设计方法的新成果。也不知道你是否满意啊！

随着现代化的不断向前发展，不断更新换代，不断进步的步伐，机械工程方面的发展同样也不甘落后。下面是由我整理的机械学术论文，谢谢你的阅读。 机械学术论文篇一 机械制造中的机械设计技术分析 摘 要：随着现代化的不断向前发展，不断更新换代，不断进步的步伐，机械工程方面的发展同样也不甘落后。在机械工程中，一个不可或缺的组成部分就是机械设计，可以说机械设计是非常重要的一个方面了，现代化的设计水平与各方面都有相应的联系，如产品的性能问题、质量问题的研究等，同时也关乎到了一个企业的经济效益的发展问题。随着近几年来科学技术水平的不断发展，现代技术也应用的越来越广了，在机械设计中的应用也非常常见了，并且还有新的设计技术不断涌现。 关键词：机械制造;机械设计;设计技术;分析; 中图分类号：C35文献标识码： A 引言：在机械工程领域，机械设计是非常重要和关键的环节，它直接决定了机械产品的技术水平、研发周期、经济效益以及实际性能水平。所谓的机械设计主要是指，在深刻理解、熟练掌握机械工作原理的基础上，根据设计目标和需要达成的效果来构思、计算以及分析机械的结构形式、能量传递模式、润滑方式、运动形式、零件尺寸和形状等，并将分析结果和计算数据转变成为具体描述。在以上过程中，需要综合考虑各种因素，并对其进行统筹协调。时代和科技的进步突出了现代设计技术的重要性。本文以现代设计技术为主要研究对象，分析和探讨了在机械设计中应用现代设计技术的相关情况。 一、 基于IT技术的设计技术 1、 仿真与虚拟设计技术 计算机的不断发展，出现的大量的设计软件，如：PROE、CAD、ANSYS、SOLIDWORKS等。这些仿真画图软件形成了更为强大的人机交互系统。所谓仿真便是以计算机为工具，通过软件模拟出与实际想适应的系统模型，通过改变控制条件研究模型运行结果的计算机与机械相结合的技术。当然，工具不是无所不能的，而是为人所用的，软件只是辅助设计师进行设计工作，没有设计师的工作，软件是不会自动完成任何设计的。虚拟设计即是在这种多维化人机交互信息环境中从事设计的技术。目前投入使用的虚拟设计采用的是通过对数据格式进行适当的转换输出利用现有的CAD系统进行建模的环境系统。 2、 网络协同技术 网络协同设计是在支撑平面和高效的协同工作机制下完善信息管理将分散的设计工作流和资源有机的统一起来从而完成产品的开发设计。网络技术的发展使得网络上大量数据传输和分布的数据库管理成为现实，从而解决了数据在网络上的访问、传输、修改等问题，构造一个三维的网络机械设计平台。 3、 并行设计 传统的机械设计每下一个分支工作必须等上一个结束后才能开始，这是低效的串行设计，这种设计缺乏信息交换以及可操作性。并行设计作为一种设计哲理，是在原有信息集成基础上，集成地、并行地设计产品。并行设计更强调功能上和过程上的集成，在优化和重组产品开发过程的同时，实现多学科领域专家群体协同工作。从任何产品设计来看，并行设计采用每个时刻可容纳的设计过程相应增加，使整个设计过程尽可能同时进行。并行设计的特点是并发个协同，并发是指设计活动的并发进行，协同是指多学科设计队伍活动的协作。网络技术的发展以使得并行设计成为机械设计的重要方法之一。 4、 智能设计 智能设计的发展，从根本上取决于对设计本质的理解，智能设计系统不仅仅是对人脑某些思维特征的模拟，而且需要具有自学习适应的能力，能够较好地支持设计过程自动化。我国市场经济的发展对产品设计与开发提出了强烈的创新要求。在当前的市场经济体系中，对产品设计不仅要求特立独行，还要求简单方便效率的设计。 二、基于数学知识的设计技术 1、 有限元设计 有限元法又称有限单元法，是求解偏微分方程的一种有效的数值方法。有限元法发展至今天，已经成为工程数值分析的有力工具，取得了巨大的进展，利用它成功地解决了一大批有重大意义的问题，很多通用程序和专用程序投入了实际应用，而且应用愈加广泛，已拓展到诸多领域。 2、 优化设计 优化设计就是在满足特定的约束条件下，利用建立数学模型的方法来求取设计的最佳值。优化设计的目标就是最优化设计对象，其手段便是依靠先进的计算机辅助软件。因此，优化设计还可以被看作为通过计算机语言来模拟达到最佳设计方案的现代科技手段。优化设计大体上包括两点内容：首先，建立符合实际的数学模型，把设计要求抽象为约束条件和函数;其次，根据所建立的模型利用计算机进行数学模型的求解从而得到优化设计方案。任何机械设计问题，总是要求满足一定的工作条件、载荷和工艺等方面要求，并在强度、刚度、寿命、尺寸范围及其他一些技术要求的限制条件下寻找一组设计参数。 3、可靠性设计 产品可靠性设计是指在产品的开发设计阶段将载荷、强度等有关设计量及其影响因素作为随机变量对待，应用可靠性数学理论与方法，使所设计的产品满足预期的可靠性要求。产品开发设计阶段的主要内容还包括预测设计对象的可靠度、找出并消除薄弱环节、不同设计方案之间的可靠性指标比较等，可分为定量分析与定性分析两个方面。定量分析是应用概率统计方法、布尔代数、马尔可夫过程理论、故障树分析等计算产品的失效概率。定性分析是通过故障模式、影响及致命度分析、事件树分析、故障树分析等对事故种类、原因、后果等进行罗列和分析。 三、 机械设计技术分析 机械设计是机械制造的前提和基础，对机械制造过程中的具体流程、操作以及问题解决都有一定的知道与规划，因此机械设计对机械制造而言非常重要。机械设计过程中设计到很多领域以及学科知识，随着社会发展，对设计技术层面的要求也越来越高，机械设计所应用到的层面也越来越广泛，下面将从机械设计的规划、方案、技术以及发展趋势等方面对机械设计的技术进行具体分析。 1、 初期规划设计分析 机械设计的初期规划设计流程和操作与计算机软件需求分析设计非常相似，都是在设计之前就要对机器性能以及具体设计要求进行充分的调查和分析，并整理数据得出相关重要结果和信息，这些信息包括所设计的机器应该具备哪些功能和特点，怎样确保制造流程更加便捷高效等等。机械设计的初期规划是机械设计的基础，是机械设计如何进行的引导和约束条件，也是机械制造工程的约束条件。 2、方案分析 在机械设计过程中，方案设计是在初期规划基础上对机械设计构想的具体实施，机械设计的方案设计是机械设计的关键，是机械设计成功与否的决定性因素，在方案设计过程中所要注意的问题也要多于机械设计其他环节，方案设计还要克服设计创想与设计实践之间的差距，避免设计方案的不可实施，确保机械制造安全有效。这就要求设计方案要同时考虑到机械制造的创新技术和机械自身性能及要求两个方面，二者相互渗透，缺一不可，这样才能确保机械设计的设计方案可实行、有创新。机械设计中的方案设计主要包括工作原理运用、机械结构认识、运动方式设计、零件设计与选取、制图以及检查等方面，这些因素构成了机械设计中方案设计的具体流程。 3、 技术设计分析 机械设计中的技术设计是整个设计过程中的灵魂，对于技术层面的要求最为严格，该流程主要是针对设计图纸的具体计算与核对。在技术设计过程中，设计师及相关人员还应将总设计图纸与设计草图进行认真比对并分析，避免出现严重错误，对每个设计环节以及设计部分都要进行严格审查，一旦出现错误或者漏洞，设计人员及工作人员要及时处理并做好校对工作。可以说技术设计环节是对整个设计过程的全面掌控，要求最高，审查也应该最为严格。 结语 ：随着科技的不断进步与发展，机械设计对技术的要求越来越高，要想使设计的产品满足全球化经济市场的竞争与需求，必须将现代科学技术应用于机械设计的领域。相关的工程技术人员也应适应时代的需求，拓展设计思维，灵活运用现代设计技术，提高产品的市场竞争力。 参考文献： [1]董立立，赵益萍，梁林泉，朱煜，段广洪.机械优化设计理论方法研究综述[J].机床与液压，2010 [2]张冠军，陈立人.我国石油机械制造业热处理的现状与展望[J].金属热处理，2010， 机械学术论文篇二 机械设计与机械制造技术探讨 摘 要：随着我们国家社会主义经济在不断的发展，机械制造工程越来越多。而机械设计和机械制造是密不可分的，机械制造要以机械设计作为前提，在经过设计以后才能进行制造，同时，也能更好的保证制造的流畅性。良好的机械设计能够提高机械产品的性能，同时，对机器的质量以及可靠性有很大的影响。本文针对机械设计技术以及机械制造技术进行了分析。 关键词：机械设计;机械制造;技术探讨 中图分类号：TD402文献标识码： A 前言：在机械工程当中，机械设计是指机械设计人员按照机械原理对机器的结构、运动方式、能力以及力的传递方式进行设计，对不同的零部件进行组织构思。在进行设计时，可以对制造的需要进行满足，以此为依据来设计方案。 1、 机械设计与机械制造的背景 就在1969年美国的《机械设计概论》杂志主刊上已登载了机电一体化这一概念。随后，机电一体化进行了持续的拓展。英国机械制造工程师会所在1986年为现代化机械论述了这样的定义：现代化机械是“根据计算机讯息网络调控的，用以实现包含机械动力、运转和能量流动等动力学任务的机械或机电零部件互相联系的体系”。它和前面所提到的机电一体化是相同的，所以能说现代化机械自然是指机电一体化体系。20世纪80年代国际机械和单位理念联合协会进行了如下的定义：机电一体化是精密机械系统、电子调控和体系思想在机械设计和机械制造流程中的协作融合。所以又能说机电一体化根本上是在机械设计和机械制造与其自动化基础上的拓展。把以往的机械设计制造与现代的机械自动化实施了对比，显示出具有自动化的特性是现代化机械和以往的机械在性能上的根本区别。机械自动化在所有行业的运用和拓展，表现出机械自动化的优势和功效。就是功能多样化、高效率节奏、高度可信率、节约材料、节约资源，持续完善人们生产生活的多元化需要。 2、 机械设计的技术分析 机械设计的初期计划设计分析 机械设计要进行初期的计划设计，其在工作方面和计算机软件的设计需求析比较类似，在设计之前要对机器设计的要求进行调查和分析，在分析要求的过程中，对机器应该具备的功能也要进行掌握。以此作为机械设计的基础，然后在设计以及制造过程中要对相应的约束条件进行规定。 机械设计的设计方案分析 在机械设计中，方案设计是关键的部分，方案也是设计的灵魂，其决定着设计的成败。在设计阶段，会遇到很多的问题，主要要面对的问题就是实际和理论之间的矛盾。方案设计不仅仅要符合机器本身的性能，同时，在功能方面也要进 行满足。在方案设计方面，对检验人员对机器开发、认识以及创新方面都要进行重视。在设计阶段，主要的步骤可以简单概括为对工作原理进行定义、对机器结构进行确定、对机器运动方式进行设计、对零部件的选取与设计进行判断、对制图进行设计以及对初步设计进行调查。 机械设计的主要技术设计分析 机械设计中，对技术层面的要求最为严格，在这个阶段要对设计图纸进行校对，同时，要对图纸进行计算，对设计总图和部分草图要进行对比和核对分析。在机械设计方面对每个部分都要进行设计，设计时要进行非常严格的核对，不能出现疏漏的情况，同时，在校对方面也要保证质量。对要进行产品生产的机械，在设计时，要根据产品进行定型设计。 机械设计的技术发展趋势分析 针对现代机械产品的机械设计 现代机械产品对机械设计提出了更高的要求，因此，在进行机械设计时，在技术层面一定要不断的进行改善。机械产品设计要更加具有智能化特点，主要的方式就是利用现代化设计手段，在设计过程中应用设计软件和虚拟的设计技术，对产品设计进行虚拟化，同时，利用多媒体技术对产品的性能、结构进行模拟演示，以达到更好的设计效果。在机械设计方面要更加的系统化，机械设计 中包含着很多的部件，这些部件要有机的结合在一起才能形成整体的设计，同时，要具有一定的层次性，在经过系统设计以后才能实现机械产品的设计目标。最后是要具有模块化特点，这种理念在设计方面比较简单，但是，要保证机械设计功能实现模块组合，在产品方案设计过程中进行实现。机械产品设计要具有特性，要根据所生产的产品特性来进行机械设计，在这个过程中要利用计算机对产品进 行构建，同时，进行必要的推理，最终形成方案设计。 现代机械设计的未来发展与前景分析 机械产品在性能方面要更加的优良，因此，在进行机械设计过程中要以提高产品的性能为目标，其中机械产品的优良性主要体现在可靠性技术以及控制技术方面。机械设计要更加适合市场发展，在激烈的市场竞争中能够获得发展空间，产品在形成以后要能够在市场中进行拓展。同时，在经济环境不断变化的情况下，要不断开发新技术，这样能够在机械设计方面应用新技术。新技术要具备一定的竞争优势，主要体现在技术方面的创新，成本方面的降低，智能化设计等。应用新技术来提高机械设计的市场竞争能力，对企业未来在机械设计方面，节能环保理念也要进行体现，近年来，人们对环境保护越来越重视，在机械设计过程中，绿色设计成为了主要发展方向。机械设计产品以智能化和绿色化为基础，在对能源进行利用时，能够利用机械设计技术实现能源的利用最大化，对实现资源的循环利用更加有帮助。 3、机械制造的技术分析 机械制造技术的特点分析 机械制造技术要符合当代技术发展要求，在机械设计方面要更加具备当代的特点。传统的机械设计在应用过程中出现了越来越不能满足现代机械产品需求的情况，虽然其在制造技术方面在不断的更新，同时，使用的设备也在不断的更换，但是，在原有基础上要不断的更新技术，对技术进行利用，作为其发展的基础。 市场经济不断发展过程中，机械制造技术要做到能够适应经济的发展。工业发展过程中对各方面都提出了新的要求，近年来，工业发展速度非常快，而且在不断的融入新的技术体系。工业生产过程中对计算机技术以及信息技术进行了很好的融合，为了更好的提高生产效率，应该对机械制造技术进行革新。提高生产效率满足客户的需要，能够提高市场占有率。机械制造技术在技术范围上要进行扩大，同时，在生产加工方面要不断的发展。 我国机械制造技术的现状以及发展方向分析 机械制造的管理。计算机管理制度对于机械制造业而言，是一种未来发展的方向。组织体制与生产模式的更新发展，营造出最新的 JIT、AM、LP 以及 CE 等管理理念。在我国，这种管理机制还是比较匮乏的，只有很少的机械制造企业进行这样的管理。因此，我国应该加强机械制造的管理机制。机械制造的设计。工业发达国家都会采用设计方法，并且不断更新设计数据。尤其是计算机辅助软件的应用-CAD 技术的应用，让更多企业开始了无图纸的机械制造。然而，在我国，则缺乏这种计算机软件技术，或者是这样的技术应用并不广泛。因此，在这一技术层面上，我国需要努力与发展。机械制造的工艺分析。机械制造以高精度、高精细加工作为其发展的趋势。最新的技术，如微型加工、纳米加工技术、激光加工技术、电磁加工技术等等。这些技术都属于高端的加工技术，在工业发达的国家，这些技术应用较为广泛。 4、结束语 综上所述，由于现代化机械自动化在设计和制造上具备多功能性、高品质、高可信率、低能源消耗的优势，因此机械设计与制造都是环绕机械自动化来施行的。机电一体化的拓展就是机械自动化的拓展。所有设计师必需清楚地意识到机械设计制造唯有朝机械自动化设计制造的前景拓展，才可能是机械工业拓展中独辟蹊径的出路。 参考文献： [1]张义臣. 现代机械设计与机械制造的相关技术分析[J]. 科技创业家,2014,08. [2]关晓铮. 机械设计与机械制造的技术探讨[J]. 企业技术开发,2014,08. [3]王晓晨. 浅析机械设计与机械制造技术[J]. 科技创新与应用,2014,23. [4]陈火文. 基于卓越计划的机械设计制造技术探讨[J]. 科技创新与应用,2014,25.看了"机械学术论文"的人还看: 1. 机械类论文格式范文 2. 关于机械方面的论文范文 3. 机械专业论文范文 4. 关于机械毕业论文精选 5. 机械类论文摘要范文