論機械設(shè)計的發(fā)展

1、工程與技術(shù)21ChinaPackagingIndustry1機械設(shè)計的發(fā)展歷程從歷史的角度來看，工業(yè)化國家機械設(shè)計的發(fā)展歷程基本由以下幾個階段組成[1]：第一階段，大致以工業(yè)革命為開端，到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束。在這個漫長的時期，機械設(shè)計工作的開展主要集中在歐美工業(yè)化國家。在物理學(xué)、力學(xué)研究取得重大發(fā)展的背景下，機械設(shè)計師們依托經(jīng)典設(shè)計公式，對機械產(chǎn)品進行有機的設(shè)計組合。在充分的實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上，確立了基本的設(shè)計理念，建設(shè)了基本的設(shè)計體系，形

2、成了初步的理論研究成果。第二階段，主要在第二次世界大戰(zhàn)中和戰(zhàn)后，機械設(shè)計的主要中心在美國。這一時期，世界機械工業(yè)取得了蓬勃的發(fā)展，從數(shù)量到質(zhì)量，都比前一時期有了質(zhì)的飛躍。在這一階段中，模型試驗技術(shù)的成熟成為了一個顯著地亮點。模型可以為隨后的機械實體制造提供可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)，極大地提高了機械設(shè)計的效率。也是在這一時期，日本機械設(shè)計異軍突起，但其設(shè)計的基本思路任然沒有擺脫歐美設(shè)計的范式，基本上仍然處在模仿階段。由于世界經(jīng)濟的復(fù)蘇，經(jīng)典設(shè)計理論

3、和方法獲得了極大的完善，有力的促進了機械工業(yè)的大發(fā)展。與此同時，現(xiàn)代機械設(shè)計的理論也在這一時期產(chǎn)生了萌芽。第三階段，主要是在20世紀60年代到80年代。隨著機械產(chǎn)品數(shù)量的急速擴大，世界對機械產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，具有實驗性質(zhì)的設(shè)計技術(shù)被更快的投入到實用中。應(yīng)用液壓技術(shù)和電子技術(shù)極大地提高了機械產(chǎn)品的性能，同時也為機械設(shè)計提供了新的手段。這一時期機械應(yīng)用理論已經(jīng)逐步完備，有時僅僅通過理論推導(dǎo)，也可以對機械性能進行確認。高速電子計算機的實

4、用，使得機械設(shè)計的理論和方法取得了突破性的進展，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)對有限元、差和邊界元法進行了精確分析，可以準確計算復(fù)雜結(jié)構(gòu)的強度、剛度、振動、傳熱等數(shù)值；(2)首次提出了最優(yōu)化設(shè)計的要求和方法；(3)將可靠性設(shè)計和概率設(shè)計作為一個獨立方面提出；(4)設(shè)計方法學(xué)作為一個獨立學(xué)科提出；(5)機械零件的斷裂力學(xué)開始作為研究重點。第四階段，20世紀80年代以后，人們對生產(chǎn)數(shù)量的追求開始逐漸被對生產(chǎn)質(zhì)量的追求所取代，機械設(shè)計技術(shù)人員

5、更專注于設(shè)計低成本、高質(zhì)量、能搶占市場先機的產(chǎn)品，更加注重機械產(chǎn)品的輕量化和自動化發(fā)展趨勢。這一時期的機械產(chǎn)品日益復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計要求有良好地動、靜特性。同時，這一時期人們對環(huán)境保護更為重視，堅決反對損害工人健康、污染環(huán)境的機械設(shè)計方案，這一切促使機械設(shè)計由靜態(tài)解析轉(zhuǎn)向動態(tài)解析，以方便設(shè)計出低振動、低噪音的產(chǎn)品，動態(tài)特性數(shù)學(xué)模型技術(shù)取得了重大進展。第五階段，進入21世紀，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進步帶來了機械設(shè)計的新的發(fā)展契機，計算機和互聯(lián)網(wǎng)的

6、結(jié)合，產(chǎn)生了大量極具實用價值的協(xié)同設(shè)計軟件和繪圖軟件，極大的豐富了機械設(shè)計的技術(shù)手段，同時產(chǎn)生了全新的設(shè)計理念和設(shè)計范式。2傳統(tǒng)機械設(shè)計的基本方法和局限性傳統(tǒng)機械設(shè)計基本上經(jīng)過了一個由直覺設(shè)計到經(jīng)驗設(shè)計再到經(jīng)驗和理論結(jié)合設(shè)計的過程。這是一種基于不斷地摸索和改進，充分利用經(jīng)驗總結(jié)，利用前人的研究成果和設(shè)計理論，形成相應(yīng)的設(shè)計公式、圖表、規(guī)范，利用近似技術(shù)和類比等方法并結(jié)合自己的思想所進行的設(shè)計，這種設(shè)計方法主要體現(xiàn)在細節(jié)的設(shè)計、優(yōu)化分析和

7、可靠性分析以及設(shè)計模型的制作等方面[2]。傳統(tǒng)機械設(shè)計思路的基本流程大概包括以下幾個方面：首先確定方案，然后進行分析，最后選擇可實際操作的技術(shù)將方案落實。傳統(tǒng)機械設(shè)計是一種經(jīng)驗的累積，同時又是現(xiàn)代設(shè)計理念產(chǎn)生的基石。從設(shè)計學(xué)的角度來看，傳統(tǒng)機械設(shè)計是一種經(jīng)驗設(shè)計，這種設(shè)計思路著眼于產(chǎn)品的技術(shù)層面和物質(zhì)屬性，看重數(shù)據(jù)的計算和校核，可以利用比較直接的方式獲得具有實際可操作性的效果。傳統(tǒng)機械設(shè)計因其簡便實用的特點大受歡迎，并成為了所有機械設(shè)計

8、工作的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)機械設(shè)計具有比較成熟的理論依據(jù)和可參考的操作方法，而且目標明確、功能單一，易于取得成績，而且一旦設(shè)計成功，非常適合機器大工業(yè)的生產(chǎn)流程，具有很高的可靠性[3]。但同時，傳統(tǒng)機械設(shè)計的缺陷也同樣明顯。首先是這種設(shè)計方法不夠靈活，很難對瞬息萬變的市場變化做出及時反映，在節(jié)約成本、提高效率、綠色環(huán)保的設(shè)計要求方面顯得力不從心。傳統(tǒng)機械設(shè)計不能及時利用先進的設(shè)計手段，往往造成精度不高、效率低下的情況，跟不上社會發(fā)展的需要，也不能

9、滿足可持續(xù)發(fā)展的要求[4]。傳統(tǒng)機械設(shè)計的局限性主要表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)設(shè)計的規(guī)范性和結(jié)構(gòu)設(shè)計的工藝性比較差；(2)設(shè)計周期比較長、成本比較高；(3)設(shè)計完成后，一些較小的調(diào)整有可能會帶來整個設(shè)計較大的改動，造成整體設(shè)計的動態(tài)性較差。3現(xiàn)代機械設(shè)計發(fā)展趨勢現(xiàn)代機械設(shè)計注重高科技的技術(shù)手段和對傳統(tǒng)機械設(shè)計方法的改良?，F(xiàn)代機械設(shè)計根植于傳統(tǒng)機械設(shè)計，但它更是一系列新的設(shè)計觀念的產(chǎn)物，這些觀念產(chǎn)生了很多的新的方法和技術(shù)，而這些方法和技術(shù)

10、也在不斷的發(fā)展變化和組合中。數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)造了數(shù)字仿真和虛擬現(xiàn)實，這為機械產(chǎn)品設(shè)論機械設(shè)計的發(fā)展秦保杰(山東輕工業(yè)學(xué)院，山東濟南250353)【摘要】機械設(shè)計起源于歐美國家，隨機械化大生產(chǎn)的發(fā)展而獲得了很大的發(fā)展。傳統(tǒng)機械設(shè)計更專注于經(jīng)驗的總結(jié)和物理形態(tài)下的數(shù)據(jù)分析，而隨著計算機和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機械設(shè)計的領(lǐng)域被大大拓寬，對機械產(chǎn)品的設(shè)計理念和技術(shù)均取得了突破性的進展?！娟P(guān)鍵詞】機械設(shè)計傳統(tǒng)現(xiàn)代工程與技術(shù)22ChinaPackagi

11、ngIndustry計開辟了全新的視野。虛擬現(xiàn)實技術(shù)來自于電子學(xué)和生物學(xué)的科研成果，它利用多媒體仿真技術(shù)形成一個具有一定目標性的特殊的三維環(huán)境，并且通過傳感技術(shù)實現(xiàn)了人機對話和交流。在這種環(huán)境下，機械設(shè)計工作者可以得到更加真實的設(shè)計感受。利用數(shù)字化仿真技術(shù)，虛擬環(huán)境可以創(chuàng)造出足以取代物理模型的數(shù)字化設(shè)計模型，并且可以完成各種在物理真實環(huán)境下很難實現(xiàn)的試驗和測試。仿真實驗技術(shù)有效地縮短了設(shè)計周期，減少了成本，極大地提高了設(shè)計的質(zhì)量和效果。

12、現(xiàn)代設(shè)計已經(jīng)越來越像一個集團化的產(chǎn)品。隨著設(shè)計內(nèi)容的復(fù)雜性越來越高，不同領(lǐng)域、不同技術(shù)層面的專業(yè)人員相互之間的協(xié)同也變得越來越重要。人員協(xié)調(diào)和信息的實時交互已經(jīng)成為機械設(shè)計中的重要課題。由此，協(xié)同設(shè)計理念應(yīng)運而生。協(xié)同設(shè)計是一個復(fù)雜的組合體，計算機技術(shù)、行為科學(xué)、認知科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)通訊、人工智能等領(lǐng)域都有涉及。協(xié)同設(shè)計有效地協(xié)調(diào)了設(shè)計工作者不同的專業(yè)特長和主觀能動性，在較少的時間和空間內(nèi)分析并組合了各種設(shè)計信息，從而實現(xiàn)了極高的設(shè)計效率[5

13、]。全生命周期設(shè)計是現(xiàn)代機械設(shè)計所提出的全新的設(shè)計理念，這一理念從根本上顛覆了傳統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計思路。全生命周期設(shè)計就是指機械設(shè)計要對產(chǎn)品的規(guī)劃、制造、使用、報廢、回收等各個歷史階段全面負責(zé)?，F(xiàn)代機械設(shè)計工作人員不但要熟悉自己的技術(shù)領(lǐng)域，同時也要熟悉相關(guān)的其他方面的技術(shù)領(lǐng)域，要能清晰的了解全盤的設(shè)計意圖。生命周期設(shè)計是一個平行的設(shè)計流程，所有設(shè)計人員都要考慮到機械產(chǎn)品使用周期的各個環(huán)節(jié)和所有因素，要以最優(yōu)的方法解決產(chǎn)品的加工性、可靠性和維護

14、性等方面的問題。與此同時，設(shè)計人員還要思考產(chǎn)品包裝的美觀性、裝配的便利性和報廢后的可回收性。隨著機械和電子技術(shù)的發(fā)展，以人工智能為基礎(chǔ)的設(shè)計系統(tǒng)開始出現(xiàn)。這一系統(tǒng)具有自我學(xué)習(xí)能力，可以對已有的知識進行提煉和總結(jié)，然后形成新的產(chǎn)品設(shè)計概念。如何充分利用人工智能系統(tǒng)，設(shè)計出更為符合時代需要的機械產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的競爭力，是對每一個現(xiàn)代機械設(shè)計工作者的新的挑戰(zhàn)[6]。由于互聯(lián)網(wǎng)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代機械設(shè)計和傳統(tǒng)機械設(shè)計相比已經(jīng)產(chǎn)生了極大

15、地變化，現(xiàn)代機械設(shè)計在傳統(tǒng)機械設(shè)計的基礎(chǔ)上逐步歸納演繹、綜合發(fā)展，延伸了傳統(tǒng)的設(shè)計活動，開創(chuàng)了全新的設(shè)計領(lǐng)域，極大地綜合集成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，使得產(chǎn)品質(zhì)量和綜合性能得到了空前的提升。參考文獻[1]張強.基于網(wǎng)絡(luò)機械設(shè)計實驗仿真及遠程數(shù)據(jù)采集實驗系統(tǒng)研究[D].北京:北京科技大學(xué)2005.[2]楊剛.現(xiàn)代設(shè)計方法的綜合應(yīng)用[J].機械研究與應(yīng)用200417(6):79.[3]王鳳岐.現(xiàn)代設(shè)計方法及其應(yīng)用[M].天津：天津大學(xué)出版社2008.

16、[4]陳鳳熹.機械產(chǎn)品可靠性設(shè)計與分析技術(shù)研究[D].遼寧:東北大學(xué)2003.[5]曹保金.基于MATLAB的機械設(shè)計方法研究[D].西安:西華大學(xué)2010.[6]姜亮.基于語義網(wǎng)技術(shù)的機械設(shè)計方法和技術(shù)研究[D].大連:大連理工大學(xué)2009.2.4加強字體設(shè)計與其他專業(yè)課相結(jié)合，加強課程的應(yīng)用性注重字體設(shè)計課程的應(yīng)用性是字體設(shè)計的必備的要素之一。新的課程改革應(yīng)該側(cè)重于字體設(shè)計的應(yīng)用上，在教學(xué)中可以結(jié)合某品牌、商品進行針對性的設(shè)計練習(xí)，

17、使學(xué)生有機會來感受總結(jié)字體設(shè)計的應(yīng)用性，做到學(xué)與練的統(tǒng)一，對視覺的傳達有一個體驗的過程。所有商品的名稱、商標都需要字體設(shè)計，報刊雜志書籍更是離不開字體的設(shè)計。因此，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。多參加社會比賽，通過多次參加比賽，了解現(xiàn)在設(shè)計的要求，與時俱進。例如，組織學(xué)生參加第十三屆白金創(chuàng)意大賽，主題類作品“敦品設(shè)計”。讓字體設(shè)計與標志設(shè)計這樣的專業(yè)性強的課程相結(jié)合，使學(xué)生了解社會設(shè)計發(fā)展之大趨勢。同時，設(shè)計要求也反映出現(xiàn)代社會客戶的欣賞水平和要求

18、。對學(xué)生的設(shè)計與思考起到了啟發(fā)作用，極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。還可以通過豬八戒網(wǎng)站的設(shè)計征稿，鍛煉學(xué)生的思維。中標后既能得到經(jīng)濟利益，又能增加實踐能力。為畢業(yè)后的就業(yè)打下堅實基礎(chǔ)，學(xué)以致用。結(jié)語廣告大師韋伯揚在他的名著《產(chǎn)生創(chuàng)意的方法》的“作者書后雜感”中說，“文字是創(chuàng)意的符號，我們能夠以收集文字來收集靈感”?，F(xiàn)代的字體設(shè)計應(yīng)該大膽創(chuàng)新，正確認識字體設(shè)計的使命，在字體設(shè)計中融入感情，用設(shè)計的眼光看待文字，講求字體設(shè)計的創(chuàng)意開發(fā)，與時俱進

19、，提高字體的設(shè)計水平和應(yīng)用水平。參考文獻[1]沈卓婭，王汀著，字體與版式設(shè)計實訓(xùn)，上海：東方出版中心2008年1月.[2]余秉楠，字體設(shè)計，湖北美術(shù)出版設(shè)，2001年.[3]李棟，試談字體設(shè)計的教學(xué)與改革與創(chuàng)新，美術(shù)界，2012年第01期.[4]王琳，字體設(shè)計課程現(xiàn)狀與教學(xué)改革探究，科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011年第28期.《《《《《《上接第60頁更正啟事2012年10月下半月刊學(xué)術(shù)版第32頁《淺析中國“和”文化在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計發(fā)展中的體現(xiàn)》一文