【关键词】舞台机械；剧目欣赏；作用；设计要求；思考
中图分类号：J814 文献标志码：A 文章编号：1007-0125（2017）11-0051-01
舞台上各个机械设备的协调使用，对于舞台演出效果、节目欣赏具有重要意义。随着各种科学技术应用到舞台表演中，有力增加了剧目表演效果，同时也给我们剧院舞台机械表演提出了新的挑战。在舞台机械设计与改革优化的过程中，如何有效地提高舞台机械设计的整体性及艺术性，如何合理地融合各种美学元素，如何保证舞台机械设计与剧目表演效果的完美结合等一系列问题都亟待解决。基于这样的发展现状及研究目标，本文就现代舞台机械发展的重要性这一问题，从现代舞台机械的作用、剧目欣赏对现代舞台机械设计的要求以及现代舞台机械发展的几点思考等方面展开一番探究。
一、现代舞台机械的作用
现代舞台机械的发展，是剧院节目表演效果的重要保障。舞台机械系统是由大幕、升降台、电气设备、灯光等各个设备组成的整体，其所有的功能、特性、技术参数都是为满足演出需要，按演出工艺及使用要求进行设计，舞台机械的各个设备能够根据舞台表演的需求，为表演者提供机械操作、使用支持；同时，现代舞台机械在保障节目表演效果的基础上，还给节目的创新与高效发展提供了可能。在现代化舞台机械系统出现之前，许多剧目表演的舞台机械都需要人工完成，不但影响节目效果，同时也降低了节目组织的效率；而现代化舞台机械集合了信息化互联网、多媒体科学技术，让舞台机械的控制基本进入参数设置模式，使得舞台机械设备的控制与管理更加的安全、高效、合理、可靠。总的来说，现代舞台机械给舞台节目表演提供了更多的助力，意义重大。
二、剧目欣赏对现代舞台机械设计的要求
剧目欣赏要求与现代舞台机械发展两者之间密切相关，现代舞台机械对舞台演出具有重要影响，而剧目欣赏的要求则对现代舞台机械设计更新具有促进作用。具体而言，舞台剧目演出艺术创造的空间发展，对舞台工艺配置、舞台机械设备及控制操作系统设计的优化发展提出了更具体的要求，剧院大小、管理方法、表演形式、效果呈现、节目类型以及观众欣赏水平等情况，决定了机械设备种类、数量、结构、技术参数等，而在剧院舞台表演中要想实现所设定的舞台效果，无论是舞台灯光的控制还是各个设备参数、位置、状态的调整，一般涉及不同类型的机械设备；合理的技术参数、宽广的控制范围、快速的反馈响应、多样的控制模式都是舞台效果保障的基本需求，也是剧目欣赏对现代舞台机械设计的要求。由此可见，舞台机械的功能、特性是剧目表演的基A，而舞台机械系统的设计与发展工作则依照舞台表演、剧目欣赏效果而展开。
三、现代舞台机械发展的几点思考
做好现代舞台机械工作，是为观众提供高水平的舞台表演的重要举措，其重要性不言而喻。因此，本文就现代舞台机械发展提出以下几点思考：
（一）基于观众剧目欣赏需求，完善现代舞台机械管理发展。观众的需求，是舞台表演形式、内容、效果更新的原动力，而舞台机械系统与设备的创新与发展，是涉及电气、消防、舞台机械、声学、灯光、音响等多专业的项目，只有有效地将各个元素整合在一起，才能保障剧院表演效果，获得观众的持续关注与青睐。
（二）加强舞台机械设备控制管理投入与探究，促进舞台机械设备发展的与时俱进。舞台机械设备的配套发展，只有在技术探究、管理措施创新上有足够支持，做好每一个细节，才能为舞台效果呈现夯实基础。
（三）完善舞台机械设备控制系统，提升舞台节目表演的组织效率。舞台机械设备控制涉及各项技术，需要我们在管理实践中，结合舞台表演需求，丰富舞台机械设备管理与发展措施，持续高效地做好舞台节目表演各项保障工作。
四、结语
舞台机械的操作和使用，是舞台表演中的重要组成部分；舞台机械的发展，是节目效果保障的关键所在。因此，只有做好舞台机械的发展，才能更好地满足观众对剧院舞台表演的需求，获得大众的认可。
参考文献：
[1]罗维林.浅析舞台机械设备的管理与维护――以福建大剧院舞台为例[J].文艺生活・文艺理论，2016（11）.
[2]裔卫东.浅谈大型剧场舞台机械设备的布置[J].科技创新与应用，2015（31）：299.
[3]周杰.试析现代剧舞台灯光的运用与控制[J].文艺生活・文艺理论，2015（4）：117.
据陕西理工大学研究生院消息，2017年陕西理工大学考研专业目录及考试科目已经公布，详情如下：
院系所、专业、研究方向 招生人数 考试科目 复试科目 01 文学院 45 501 中国语言文学
（省级优势学科） 45 050101 文艺学 5 _01文艺社会学
_02文学阐释学 ①101思想政治理论
②201英语一
③610中国古代文学
④810文学理论 西方文论 050102 语言学及应用语言学 5 _01 汉语言文字应用
_02 对外汉语教学 ①101思想政治理论
②201英语一
③612现代汉语
④811古代汉语 语言学概论 050103 汉语言文字学 5 _01现代汉语
_02古代汉语 ①101思想政治理论
②201英语一
③612现代汉语
④811古代汉语 语言学概论 050104 中国古典文献学 5 _01中国古典文学文献学
_02地域文献与文化研究 ①101思想政治理论
②201英语一
③610中国古代文学
④811古代汉语 文献学基础 050105 中国古代文学 10 _01先秦两汉魏晋南北朝文学
_02唐宋文学
_03元明清文学 ①101思想政治理论
②201英语一
③610中国古代文学
④810文学理论 古代文学作品阅读与评析 050106 中国现当代文学 10 _01现代文学
_02当代文学 ①101思想政治理论
②201英语一
③611中国现当代文学
④810文学理论 现当代文学评论写作 050108 比较文学与世界文学 5 _01外国文学与文化研究
_02中外文学比较研究 ①101思想政治理论
②201英语一
③613外国文学
④810文学理论 比较文学 02 生工学院 35 0710 生物学 35 071001 植物学
（省级优势学科） 7 _01植物资源学
_02植物生物技术
_03植物天然产物研究
_04植物生态学 ①101思想政治理论
②201英语一
③620普通生物学
④820细胞生物学
或821生物化学 植物学 071002 动物学 5
_01动物生物多样性研究
_02动物资源研究与管理
_03动物生理生态学
_04动物分子生态学 ①101思想政治理论
②201英语一
③620普通生物学
④820细胞生物学
或821生物化学 普通动物学 071005 微生物学 8 _01微生物资源保育与应用开发
_02微生物代谢产活性物质研究 ①101思想政治理论
②201英语一
③620普通生物学
④820细胞生物学
或821生物化学 微生物学 071009 细胞生物学 5 _01维生素D类药物的研发
_02植物细胞逆境适应
_03细胞工程 ①101思想政治理论
②201英语一
③620普通生物学
④820细胞生物学 生物化学 071010 生物化学与分子生物学 10 _01食品生物化学
_02功能基因组学
_03应用生物化学 ①101思想政治理论
②201英语一
③620普通生物学
④821生物化学 分子生物学 03 机械工程学院 20 0802 机械工程 20 080201 机械制造及其自动化 5 _01机械装备的设计与制造研究
_02数字化制造技术 ①101思想政治理论
②201英语一
③301数学一
④830机械设计
或831机械制造技术基础 机械原理
或机械制造技术基础
中选一 080202 机械电子工程 5 _01机电控制及其自动化
_02机械设备检测与诊断技术 ①101思想政治理论
②201英语一
③301数学一
④830机械设计
或831机械制造技术基础 机械原理
或机械制造技术基础
中选一 080203 机械设计及理论
（省级重点学科）
5 _01机械强度分析及现代设计方法
_02新型机械传动的设计与研究
_03逆向工程与造型设计 ①101思想政治理论
②201英语一
③301数学一
④830机械设计
或831机械制造技术基础 机械原理
或机械制造技术基础
中选一 080204 车辆工程 4 _01汽车节能与能量转换技术
_02制冷系统优化设计、节能控制 ①101思想政治理论
②201英语一
③301数学一
④830机械设计
或831机械制造技术基础 机械原理
或机械制造技术基础
中选一 材料科学与工程学院
（省级优势学科） 10 080503 材料加工工程 10 _01功能材料的开发与应用研究
_02材料成型工艺过程及控制
_03复合材料的制备与应用研究
_04金属材料强韧化
_05新型节能环保材料的研究与应用 ①101思想政治理论
②201英语一
③302数学二
④840材料科学基础
或841大学物理
或842有机化学 高分子化学
【关键词】人性化设计理论；机械设计；体现
0.引言
人类社会的不断演变和进步推动了生产力的高度发展，科学技术作为第一生产力在工业革命的带动下彻底地改变了人们的生活和工作状况。机械工业技术的出现与发展标志着大量手工劳动力将被节省，并且提高了国民经济各部门的生产效率。21世纪的到来将人性化设计理论带入到了更多的机械生产领域，尤其是其在现代电器的机械设计中产生了大量的具有现代化特色的产品。由于现代人性化设计理论在电器的机械设计中具有不可替代的重要意义，因此人性化设计的理念将会在机械设计的工作与内容当中受到越来越多的机械设计师的的关注。如何将人性化设计理论更好地应用与电器行业的机械产品设计中，从而更好地利用现代人性化设计理论为电器行业发展做贡献，成为了我国今后发展和研究的重点。
1.人性化设计理论概述
1.1人性化设计理论的定义
人性化设计是指在设计过程中结合人的操作习惯、人体的生理构造、人们的心理状况和思维方法等，在原有的设计上，对所设计产品的基本作用和职能方面加以改造和完善，使产品的使用更符合人体结构的特点及人们的操作习惯，从而使产品在使用时更简单、方便以及顺手。
1.2人性化设计理论的重要性
由于现代机械设计的复杂性，很多的步骤和程序都必须借助于计算机来完成，机械设计行业工作者在对机械产品进行设计时，往往忽略了人性化设计的因素，通常为了加快设计进度而直接利用相关计算机设计软件进行图样生成等操作，而使得人性化设计理念在机械产品设计中的应用不全面。然而，随着人们生活水平的提高，人们对产品设计的精神与情感方面的要求也随之提高，而人性化理论正是融合了现代设计手段与人性理念的一种以人为本的设计理论，真正意义上体现了对人的尊重，确立了“人”在机械设计中的主导地位。人性化设计理论是对人类心理和生理结构的需求的尊重与满足，体现了产品设计中的人性化特点，将科学技术、艺术手段与人性化思维完美融合，不仅使所设计的产品更具美感，还使得产品更具人文特色。
如今，人们在选购电器时，不仅只注重功能的选择，人们还将人性化设计的应用纳入考虑范围。受当今市场商品多样性的影响，电器产品在机械设计中若不加入人性化设计理论的应用，将无法满足人们日益增高的使用习惯需要以及审美需求。在电器行业竞争日益激烈的情况下，如何吸引消费者的注意，如何使留住固定的消费者群体，是各企业的工作重点，这从某种程度上就促进了人性化设计理念在机械产品中的应用和推广，从而体现了人性化设计理论的重要性。
2.人性化设计理论在机械产品设计中的应用
人们对于机械产品的描绘通常是用“现代化”、“高科技”等词汇来描述，然而现代人们对于审美的需求以及人性化的要求逐渐提高，这一观念也波及到了机械产品设计领域，因此，我国机械产品设计师将人性化设计理论逐渐运用到机械产品的设计中，现从以下三个方面进行阐述。
2.1色彩的应用
色彩能够丰富人们的视觉，满足人们的审美需求，甚至能够对人们的心理变化造成影响。在机械产品的设计中合理的运用色彩，能够使机械产品在市场中备受瞩目。实验表明，人们看物体时，最初20秒内色彩的成分占80%，2分钟后色彩占60而形体占40%，5分钟后色彩和形体所占的比例均为50%，并将这种状态持续下去[1]。由此不难看出色彩在人们审美过程中的重要性。
过去，机械类产品大多色彩较单一、线条较硬朗，对色彩的掌握水平不高，在人们对这些产品的长时间的使用过程中，对人们的审美和心理状态造成一定程度的负面影响。然而随着人性化设计理论在机械产品设计中的应用和逐渐普及，设计师更加注重色彩的把握，更多具有活力、亲和力的色彩如红色、蓝色、绿色等在电器产品中已较为普遍，例如电风扇的设计，在外壳、扇片以及在细节处运用合理的颜色，并达到自然的过渡，使整个电器产品更具人性化。见图一所示。
图1 电风扇设计中人性化色彩的应用
2.2形态的改造
形态主要是指形状和神态等，在我国古代对形态就有了一定的论述，“形者神之质，神者形之用”，指出“形”与“神”之间相辅相成的辩证关系，形态要获得美感，除了要有美的外形之外，还需要一个与之相适应的“精神势态”，即“形神兼备”[2]。从电器产品的形态来看，要实现机械产品设计的人性化，必须结合点、线、面、体、空间、肌理等特点，将其具体化，在线条的构造方面要尽量柔和，色彩的运用方面尽量协调，并对细节进行处理，从而实现产品的人性化设计。
2.3产品的操作说明
机械产品的操作说明是对该产品的使用方法和注意事项用简单的词汇进行概括，以达到引导使用者正确操作、避免使用者发生意外事故的目的，这也是体现现代机械产品设计的人性化的重要内容之一。通常，机械产品的操作说明通过功能标识以及警示标识两个方面来体现。在电器产品中，功能标识通常是机械设计者对机器的使用方法的简单示意，通过简单的按钮或标识进行说明，如电风扇的选档调节开关，而警示标识通常是对机械产品使用时的注意事项进行警告和提醒，通常较为醒目。上述两点都增强了人机互动和交流，从而体现了机械产品设计中的人性化思想。
3.人性化设计理论应用的改进方法
目前，人性化设计理论已经受到广大机械设计行业工作者的高度关注，然而这一理论在应用中仍存在着一定程度的局限，因此，为将人性化理论更广发的普及到机械设计领域当中，应从设计原理和设计风格两方面进行改善，从而使人性化理论充分应用于机械产品的设计当中。
对设计原理的改进可以通过关注机械产品使用者（下转第207页）（上接第69页）的心理需求、满足使用者的生理需求两方面进行改进，不断改进设计方法和理论，将人性化理念充分融入到机械产品的设计中。另一方面，通过对机械产品功能设计的简化、机械产品形态的简单化处理等对设计风格进行改进，从而使人性化设计理论更好地为机械产品设计服务。
4.结束语
人性化的设计理念在现代机械设计中引发了一场深刻的变革，现代机械设计工作者只有充分地认识并积极地在机械产品的设计中应用人性化设计理论，才能使设计和生产出来的机械产品在各行各业得到广泛的认可，从而为机械设计及生产行业创造更多的经济效益。综上所述，通过对电器机械设计中的人性化设计理论进行阐述并对其在电器产品的机械设计中的应用进行探讨，对进一步提高我国的现代机械设计水平有着重要的意义。
【参考文献】
关键词：机械设计 教学体系 创新
机械设计是机械类专业的一门重要技术基础课程，能够培养学生的工程设计能力。因此，应当加大机械设计教学体系的创新力度，培养学生具有分析、解决工程问题，设计、创造新的机械装备的能力，为国家培养更多机械设计创新性人才。
一、目前机械设计教学体系存在问题
目前机械设计教学体系主要出在以下几方面问题：①教学内容过于庞杂。目前，机械原理和机械设计是解析设计教学的课程内容，同时机械设计也包括材料、力学、热处理、机械原理、公差与配合、机械零件、机械CAD等内容，所涉及到的知识面相对较广，同时教学内容也相对零碎，且与其他课程存在较多交叉重复，例如机械设计教学中的螺纹联接、键联接等相关教学内容明显与少而精的教学原则相悖。如减速器的类型、样式和设计参数要求和机械制图中的减速器设计相关知识存在着较高的重复率，既失去了机械设计的学科特点，同时又浪费了教学时间。②无法适应时代的快速发展。目前，很多院校的机械设计教材存在着内容庞杂、理念陈旧、脱离工程实践、跟不上时展以及深度不足等问题。现代机械设计教学应当满足工程性和技术性需求，同时也应当具备系统性。社会性以及经济性，并能够随着社会的发展，提出更多满足实际生产需要的新设计理论和设计方法。目前，很多院校的机械设计教学对设备结构、设备的强度和运动学更新等相关技术内容较为注重，在一定程度上忽视了能源、环境方面知识在教学中的渗入以及安全、人机关系、美学等社会因素和价值工程、周期费用分析等经济因素，导致机械设计理论教学与实践之间出现严重的脱节。③教学方式过于陈旧、落后。一些院校在教学过程中在机械设计教学中仍然采用教师将书本知识和相关原理一讲到底，学生对知识死记硬背的传统灌输式教学方式，并未在实际教学中辅以相关知识或原理的挂图来进行补充讲解，以加深学生的相关知识或原理的理解，同时缺乏案例式教学、现场教学以及讨论启发式教学，也并未留给学生进行问题独立分析和思考的时间，在一定程度上影响学生对课堂相关知识或原理的理解和掌握，同时在一定程度上还阻碍了学生运用所学知识解决实际工程问题能力的发展。因此，应当对机械设计教学体系进行创新。
二、创新机械设计教学体系措施
（一）调整教学内容
院校开展的机械设计各项教学内容都应当紧贴实际，注重整体性、实践性以及创新性。目前，很多院校的机械设计新生缺乏机械方面相关基础知识，因此，机械设计在教学中应当调整教学内容，坚持适度、够用的教学原则，避繁就简、突出重点、深入浅出。一方面，应当做到精简，对机械设计教学的传统性、叙述性内容进行压缩，尽量减少机械设计教学中相关理论知识的重复，同时在相关教学环节中，如实验、实习、课程设计、社会调查、毕业论文以及课外科技活动等教学环节，融入机械教学相关理论知识。另一方面注重知识的整合。在机械设计的实际教学中，可以将理论力学、材料力学与机械零件的相关知识点进行整合。此外，在机械设计的教学过程中还应当注重知识点的增设。在充分考虑知识点的系统性和完整性时，可以增设以电、液为动力的机构组合，结合实际的典型机械等新内容，使学生全面认识现代机械，以适当前生产实际需要，方便计算机辅助设计的应用和推广。
（二）加强学生能力培养
机械设计是一门极具实践性的课程，在进行过程中应当注重学生设计技能和创新能力的培养，以培养学生的技术应用能力为主要教学目的，同时注重学生工程意识、工程实践能力、创新意识以及社会实践能力的培养。在实际教学过程中，教师应当彻底摒弃传统的灌输式教学模式，在讲解相关理论知识或原理时，注重培养学生总结结论的能力，同时在相关知识或原理的讲解时融入其在实践中的应用，坚持产、学、研相结合的方向，体现机械设计教学的基础性、系统性、实践性以及现代性。
（三）创新教学方法
目前，大多数院校都是面向全国招生，导致机械设计学生的相关实际机械知识参差不齐。因此，在机械设计的实际教学过程中，应当注重教学方法的创新。教学在教学过程中应当加强直观教学，在学生学习相关理论知识或原理的同时，让学生接触各类种机械、机构、零件、部件、图纸，提高学生相关知识或原理的实践性。同时，教师也可以利用多媒体、电子教案、CAI课件以及录像等现代教学技术，并借助计算机和互联网，利用虚拟现实技术和仿真软件系统，来开展机械设计的现代化、立体式教学。此外，教师在机械设计的实际教学中，应当尽量减少相关知识或原理的理论推到，同时运用例证来讲清思路，加深学生对相关理论知识或原理理解，提高课堂教学效率。
结束语
目前，我国机械设计教学体系仍然存在着教学内容过于庞杂、无法适应时代的快速发以及教学方式过于陈旧和落后等问题，因此，在机械设计实际教学过程中，应当调整教学内容，加强学生能力培养，同时不断创新教学方法，为国家培养更多机械设计创新性人才。
参考文献：
[1]韦林，陈勇棠，刘驰等.机械创新设计能力培养的探索与实践[J].机械职业教育，2009，（10）：13-14，28.
[2]徐广红，刘静，付群峰等.基于创新能力培养的机械设计类课程教学体系改革与实践[J].江西理工大学学报，2009，30（2）：61-63.
[3]付晓莉，张伟杰，车江宁等.机械设计实验教学体系的创新与实践[J].实验室科学，2009，（4）：20-22.
关键词：机械设计技术；创新与发展；设计理念
中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：
前言：科学技术迅猛发展的当代，计算机的出现以及普及带给机械设计革命性的变化。计算机技术在机械设计中的应用，使机械设计技术从传统逐渐走向先进与创新，所以传统的机械设计技术已经不能适应飞速发展的社会，所以我们只有不断创新机械设计技术，才能够使机械工程技术得到巨大的发展，才能够为我国的社会主义现代化做贡献。本文主要从传统机械设计技术与现代机械设计技术的特点以及现代机械设计技术的发展与创新等方面进行了探究。
1、传统的机械设计与现代的机械设计技术的比较。
1.1传统机械设计技术的特点
关于传统机械设计技术的特点，就目前来看，传统的机械设计就是更加注重设计经验的总结，另外对于各种机械唔i型台下的数据分析也是非常的重视。对于现代的机械设计特点来说，传统的机械设计领域是比较狭隘的，并没有现代的急死额设计领域宽阔。对于近百年来机械设计的发展来说，机械设计技术经过了无数的时代变迁与技术进步，到目前为止，已经形成了更为健全的机械设计技术体系，经过这样的时代变迁所形成的宝贵经验成果与技术成就已经在现代的许多领域里得到了非常广泛的应用。我国传统的机械设计技术在几百年来因为受到了我国古代生产力水平的限制，以及社会统治阶级等多方面的原因，始终都是比较依赖于传统的经验积累，很难在技术上有一定的创新，所以我国的机械设计技术的发展是十分的缓慢的。我国古代由于生产力水平都比较落后，人们的思想都比较落后，所以人们对于机械设计技术很难出现创新思想和创新意识萌芽，人们始终是出于循规蹈矩的状态。对于传统的机械设计技术的如此多的弊端与落后，在我国传统的机械设计技术发展过程中，很难有突破性的成果出现，从而是传统的机械设计技术的过程也是十分的繁琐的，这样就严重制约了机械设计工程的工作效率。
1.2现代机械设计技术的特点。
首先我们要对于现代机械的特点进行简单的分析与阐述。现代机械的最主要的特点就是现代机械要求的性能必须是很高的，并且，结构的要求也必须要简单，现代的机械在实现功能上的变更和装置上的改变的方法是比较灵活的，现代机械是把不同的多种先进技术进行结合并且综合使用，能够在不同的切入点进行使用和创新，这样就更能实现机械结构特点的科学化和专业化。另外一点对于目前的现代机械的要求是效率提高，相应的成本要有所降低。对于我国目前的对于机械的要求就是，机械能够极大地节约时间，并且得到很好的工作成果，保证机械产品的工作质量。最后一点现代机械的特点为机械的功能必须得到增加，实现机械的功能强大，现代机械有很大的发展价值与空间，具有非常广阔的发展前景，这样的发展涉及到的对象很多，发展方式也呈现出多元化。
1.3着重探讨一下现代机械设计的特点。
现代的机械设计中融入了新的思路了新的理念。现代的机械设计涉及的学科领域是比较多的，与不同的行业之间都有着很密切的联系。同时，在机械设计中所应用到的设计技术和设计理念和知识也并不是只限于机械设计相关专业的内容，还同时涉及到了美学、哲学、智能科学等众多的领域。现代的机械设计还集合了众多领域的理论基础，比如现代力学以及现代应用数学和应用化学等重要的基础理论，除此之外，现代的机械设计技术还集结了机械电子学、控制理论与技术、总动检测理论与技术以及自动化领域的各种研究理论与研究成果，尤其是在现代计算机技术的飞速发展和计算机技术的大量普及，为现代的机械设计业提供了重要的技术条件支持。现代的机械设计技术应用了先进的科学知识和科学学技术，并且融入了目前最先进的科学创新知识，在传统的机械设计技术的基础上实现了很大的进步和创新。
2、实现机械设计技术创新的重要意义与方法。
2.1实现机械设计技术创新的重要意义。
我们都知道，机械设计最开始是起源于欧美国家的，并且在随着工业革命的进程中得到了很大的发展。对于目前来说，国家生产力的发展与进步在很大程度上是取决于我们国家的机械的发展水平，我们国家的机械水平由于历史原因发展速度比较缓慢，但是近几年来随着社会改革和科技的进步，我国的机械设计水平得到了很大的进步和提升。就目前来看，我国的现代机械设计很注重高科技的技术水平和应用手段，并且在机械设计技术的改良方面也有很大的发展。我国现代机械设计技术与理念是来源于传统的机械设计方法，但是现代的机械设计更是新时代与新观念的产物。这样的观念与技术使一些创新思想和创新的理念在现代的机械设计技术中得到了很大的应用和发展。相对于这些方面来说，实现现代机械设计技术的创新具有很大的战略意义和现实意义。
2.2实现机械设计技术创新的方法。
2.2.1协同设计理念在现代机械设计技术中的应用。
目前对于机械设计来说，这已经越来越像是一个集团化的设计产品，设计的复杂程度和设计难度越来越高，对于不同领域与不同技术层面的专业人员之间的协同作用也变得越来越重要了。那么，与此同时，协同设计理念就应运而生了。协同设计是一个相对来说比较复杂的一个组合体，是计算机技术、行为科学、网络通讯、行为技术、认知学科以及人工智能技术等多种领域都有参与和涉及，这样的协同设计理念有助于协调设计者间不同的专业知识和特长的有效发挥，以及各个设计参与者的主观能动性的很大程度的发挥与激励。
2.2.2、虚拟现实技术理念的发展与应用。
对于目前的机械设计技术的方法中，虚拟现实技术是来自于电子学和生物学的共同研究成果，这种技术是应用多媒体的仿真技术，形成的一个具有一定目标的特殊三维环境，与此同时并且通过传感技术实现了人际对话的目标。利用这样的数字化仿真技术，这样的虚拟环境可以创造出足以取代物理模型的数字化设计模型，因此，在这样所创造的虚拟的真是物理环境下，就可以很简单的实验各种实验和测试，这样就保证了机械设计技术的准确性和可靠性。这样就减少了机械设计的周期以及接卸设计的成本，并且有高效的机械设计成果，是机械设计的完成更加准确和高效。
2.2.3全生命周期设计理念在现代机械设计中的应用。
对于目前在现代机械设计技术中的全生命周期的设计理念否认应用来说，这是一全新的设计理念，是颠覆了传统设计理念的又一新的设计理念。对于这种设计理念在设计中应用的时候，就必须要求了工作人员不但要熟悉自己的技术领域，更要对其他的设计技术领域也有一定的了解，这样的生命周期设计是一个平行的设计流程，对于所有的机械设计人员都是要求要考虑各个环节的各种因素而难题，对于设计人员的要求是比较高的。这样的一个设计理念的出现和发展是对于设计人员的一大挑战，这是现代机械设计创新的一大进步与发展，是值得推崇与发展的设计理念。
3、结束语
在当今的社会，科学技术的发展日新月异，要想在机械设计领域的市场中立于不败之地，就必须改进机械设计的技术以及不断对机械设计的设计理念进行创新。只有不断丰富接卸设计的理论方法以及思想理念，才能够极大地促进机械设计的发展和变革，才能更好的提升市场竞争力。
参考文献：
【关键词】产品设计 创新 想象力 功能 原理 结构
【中图分类号】G640 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)08-0185-02
1 引言
人类的一切文明都是设计的产物。工程产品设计就是利用科学研究得到的原理,发明现实世界里还没有的人造装置,以满足人类在生活和生产中的各种各样的需求,从而创造出更美好的新世界。文学家雨果曾说过“想象是伟大的潜水者。”[1,2]创作新的作品需要想象,同样科学技术研究也需要创新性的想象与想象力培养。中国的大学教育传统上以文学和政论为主,强调修身、齐家、治国平天下[3]。近代以来,西方的以分析精神为代表的现代科学教育进入中国,并且已成为理工农医科学教育的核心[4]。根据中国教育的长期教育历史和目前建设创新型国家的要求,当前有必要强调创新教育。前文从产品设计、想象与想象力和想象力培养三个方面着重讨论了想象力在产品创新设计中作用[5]。表1列出的是发明家所需具备的主要素质[6],由数据可见,想象力和坚持性是迈向成功的两个主要素质,因此,在科技人才的培养方面应注重这两方面能力的锻炼。只有不断地在学习和工作中,主动地学习想象的方法,积极想象新的功能、原理和结构,才能更好地设计新产品。
机械产品、机电产品的设计也需要培养设计者的想象力,可以说,没有想象,就没有创造,只会是骥尾之蝇,亦步亦趋的步人后尘。我国政府倡导建设创新型国家,在一些领域要与国际先进水平并驾齐驱,这需要科技工作者与技术工人的共同努力。在新产品的创造过程中,需要设计者创新性的构思新产品、技术工程师设计新产品和制造工艺以及技术工人加工新产品。工人从事产品制造加工,技术人员从事产品设计和加工工艺编制,科学技术工作者从事产品创新思路研究与产品原型研制。想象力与坚韧不拔是创新工作者应注重培养和训练的优秀素质。本文拟讨论从事机电产品创新所需要注意的几个问题。
2 功能设计的想象
产品是指生产出来的物品,对人类具有一定的功能。“顾客购买的不是产品本身,而是产品所具有的功能。”社会上流通的产品对其生产厂商是获得经济效益的产品,而对使用者来说,他人提供的产品就是自己的工具。西方的阿里士多德和培根曾对工具论作了阐述,与机械工业化革命相对应,工具论对机械工业革命、电气化工业革命、信息化工业革命和生物技术革命都产生了显著的作用。笛卡儿提出数学描述的方法论,后来牛顿、达尔文和哥白尼等分别提出了自然科学不同学科的基本原理。机械产品设计依据机械原理,1970年德国科学界提出的功能原理的产品设计,特别注重功能原理解。功能是产品购买者购买商品的原因,因此产品的设计就是实现某些产品功能。
在人类社会的前期发展过程中,工程科学一直沿用师傅带徒弟的方式传承手工技艺,有的的技艺还是家族传递下来,由于战争等灾难因素,其中有的技术已经失传。近代科学以伽利略为其开端的代表人物,将数学原理用于物理知识的表达和分析,开启了近代工程科学。另一方面,知识的传播也由学校完成,高等教育蓬勃发展,形成机械、电气、土木、化工、计算机、信息和生物组成的现代工程科学体系。机械工程的历史悠久,而且其原理知识渗透到各个工程技术领域,并没有随新型工程技术的发展而消亡,而是成为工程产品设计的基础。例:现代的航天工业、生命技术和核能工业都离不开机械工程知识的支持。机械产品与信息科学、生命科学的结合,出现了数控加工机床、机器人和靶向药物等一系列技术产品,人类的制造能力大幅度提高。近年来,随着数字化设计和协同设计技术的发展,人们设计新产品的能力也将得到显著提高,计算分析软件包的开发与使用,必将对产品设计的方式和方法产生巨大影响,新产品的设计周期将大大缩短。
要设计出新的产品,就是设计出新的功能或功能组合。要实现产品的创新设计就是要在设计初始阶段想象出新的功能或功能组合,向用户提供新的功能。一般常用的想象方式是通过市场调研或用户反馈的意见,提出产品功能的改进,新的产品功能很多是根据使用者需要而想象出来的。革命性的系列化产品都是依据新的科学原理,或变换原理或变换结构所想象出来的。例,从双卡收录机到卡式随身听,再到电子技术的MP4,前者使用相同的磁记录原理,但变换了结构与功能组合,获得了便携的功能。后者采用新的磁记录原理,利用巨磁阻效应设计出新的技术手段,实现播放声音和图像媒体的功能。
功能设计有分解和综合方法,原理设计有集成、转用和逆向等方法。产品的功能创新设计不一定是设计出前所未有的产品,随着各个领域知识的融合和技术革命,很多产品的设计采用新的知识原理来更换以前产品所采用的原理,获得更低的成本、更方便的制造或使用。
功能设计的创新过程中需要形象,例如人类想象出了飞机、电视机和收音机等,在设计这些产品前,人们就已经幻想象鸟一样飞行,千里眼和顺风耳,在古代的小说中就有这样的文学想象,后来的技术革命用技术手段实现了人们以前的想象。要实现对新功能产品的想象,就必须解决其依托的核心功能原理,例如流体力学原理、无线信号传递等原理。物理原理、化学原理和生物原理是设计新型产品的基础知识,近200年来,人们主动采用各种基本原理设计出许多种新产品,而且这一趋势仍将继续下去。
3 原理设计的想象
设计产品需要依据一定的功能原理,功能原理的创新就非常重要,机械原理知识仅仅是机械产品原理设计的基础。有时很复杂的机械产品,如果用电子控制技术来实现,其结构就非常简单。例上面所述的随身听。机械科学的原理并不多,常用的有杠杆、滑轮、啮合传动、摩擦传动、滚动支承、滑动支承、电磁支承、凸轮、连杆、螺旋等十几种。常用的电子原理有加、减、乘、除、微分、积分、反馈等。现在基本的机械元件和电子元件都已有基本的单元销售,已有专业化生产厂家生产这些标准化的元器件。复杂机电产品的设计并不是将机电单元简单的堆砌在一起,而是有机的组合、有目的的组合基本单元,来实现其使用功能。
产品的制造工艺原理也十分重要,它们决定了产品设计是否可以物化、是否可行。常用的机械产品的加工工艺有车、铣、磨、刨、镗、铸造、焊接、热处理,新的加工工艺有电子束焊接、激光表面处理、离子注入、化学气相沉积、物理气相沉积、腐蚀、键合等等,这些加工工艺都已在机械产品加工中得到广泛应用。利用新的物理、化学或生物原理来发明新的机械产品或电子产品的加工工艺,这是目前和今后发展的方向之一。在知识教学中,更应培养学生的触类旁通、获取知识的能力。
现代的机电产品,在构思整体设计时就要分析其功能原理形态矩阵,比较优化得到最优的技术原理方案,并且择善而从地详细分析最佳方案。设计原理的选择,不仅要考虑技术的先进性,还要分析其成本、环境的友好性和可持续发展的前景。对产品功能原理的优化软件在近20年时间内得到了很大发展,例:TRIZ等。但,产品的成本分析和环境友好性分析仍无相应的设计软件,这也是今后的发展方向之一。
随着数字化设计、虚拟加工和虚拟装配技术的发展,例:Unigraphics软件包,机械产品的设计和制造过程也发生了很大变化,运用虚拟软件设计来设计和制造产品的成本比试样产品的制造,成本大大降低。数字设计、数字制造和数字管理技术的发展,依托于信息技术,对机械工业已经产生了变革性的影响。协同设计、协同制造和协同管理技术在最近几年仍然会得到快速的发展。机电产品的原理设计有集成、转用和逆向等方法。例如汽车内燃机集成了连杆传动、轴承支承、凸轮传动等。冲压机和汽车发动机就是曲柄滑块机构的转用。鞋底防滑花纹的设计是摩擦学中理论应用的反问题。
4 结构设计的想象
要将设计原理实体化,获取设计者设计的产品功能,就必须进行产品的结构设计。常用的结构设计方法有放大、缩小、转用和变结构等。在机械系统的结构设计方面,俄罗斯的学者非常重视,而德国和日本的学者重视原理的设计和设计方法。我国的机械产品设计在1978年以前学习俄罗斯的结构设计,在80年代学习德国的功能设计理念、日本的二次设计方法。结构设计中常用的零件结构已经标准化。
从1960年来人们研究的仿生设计思路,为结构设计者提供了一条途径。基于流体力学的飞机结构设计,基于固体力学的齿轮和滚动轴承设计,基于动量守恒原理的喷气机设计,基于光学的鹰眼、蛙眼设计,基于红外原理的制导设计等等。在固体材料结构方面有仿生陶瓷、仿生的复合材料,多层涂层设计模仿竹、海螺壳等结构,今后在有机材料的设计方面人们更加依赖于对自然材料的仿生。
结构的标准化、新材料的开发与应用将对机械结构的设计产生重大影响。前人的石器时代、青铜时代、铁器时代和半导体时代以及今后的生物材料时代,都已经对产品的设计原理、设计方法产生了巨大影响,而且产品的结构也发生了很大变化。例:古代利用细绳作为锯子,今天利用合金材料和电力驱动的电锯,今后的激光切割等。新的原理、新的方法和新材料决定了那个时代的产品的技术含量和经济效益。
现代机电系统向复杂化和微纳化两个方向发展。复杂机电产品集成了机械原理、电路原理和控制原理等。例如,盾构机械和大飞机等,复杂机电产品的结构比简单机械要复杂100～10000倍,因此其设计制造是一个国家的机电产品设计制造能力的集中体现。复杂机电产品的设计过程中一般都采用数字化协同设计的组织方式,充分发挥各个设计单位的优势,团队的协作有助于缩短设计周期、提高设计效率和优化产品的性能。我国的机械工程教学中过分强调单元课程的学习,可喜的是近来组织机械设计大奖赛的竞赛,这有助于培养设计复杂机电产品的能力。
微纳机电产品,以微纳微型、微纳传感器和芯片等技术为代表,在近10年内取得了一系列突破。化学原理和生物原理也逐渐应用到这类微纳机械产品的设计,例如生物传感器和生物芯片等。未来的机械应该是生物机械,传统的机械原理、机械设计和机械制造技术都日臻成熟,21世纪的机械是生物机械,这一点上大多数人已有共识。我们现在大学里培养的人才,今后的21世纪的机电产品创新必定依靠现在的青年人,因此有必要开设系统论、生物原理等课程,这一点仍有欠缺,也未达成共识,作者认为应从未来机械发展的高度,布局现在的机电产品设计人才的知识结构,以利于他们今后更有创造性、更好地创造出新的产品。
关于微纳机电产品的设计,目前有两种技术路线。其一,是将以前的机构、机械结构和电子元器件缩小,在微米级加工微型齿轮、连杆和轴承等。另一种思路是抛弃传统的机械原理和机械零件设计,依据生物物理和生物化学的基本原理来构造微纳系统,例如仿葵花的转动机械等。作者认为第二种思路是更好的,因为机械原理和零件的设计应该随时俱进,不应保守的依据毫米级的机械原理和零件,而应该结合生物科学的发展,将生物物理和生物化学与机械科学结合起来,创造出更多更好的微纳机械系统。
5 结语
(1)功能、原理和结构的思路是德国科学家提出的别具一格的产品设计整体框架,本文从功能、原理和结构三方面再次讨论产品创新设计中“想象力”的作用。
(2)未来机电产品的发展向复杂化和微纳化两个方向发展,今天我们在本科教育阶段应该缩减单元知识的教学,增加系统论和生物原理的知识传授。
(3)对于研究生的创新能力培养,学生的课题研究不应竭泽而渔,而应结合研究生的论文主题,在讨论课上各抒己见,培养同学的提出问题、分析问题、解决问题和总结问题的能力。
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[5] 汪久根.初论想象力在产品创新设计中的作用[A].机械设计2008教学研究[M].北京:机械工业出版社,2008,1-4.
关键词： 现代机械设计 系统化 结构模块化 产品特征 智能化
随着近年来人类科学技术水平的加速发展，特别是计算机软硬件性能的持续提高，以及计算机技术对各行各业全面深入的渗透，各技术领域的思维、观念和方法不断得以更新。机械设计作为一个具有几百年历史的技术领域，也在世界科技进步的大潮中获得了新生。目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效。
根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，我们可以将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。
一、系统化设计方法
系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性。所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。
系统化设计思想于上世纪70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制定了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制定出标准VDI2221技术系统和产品的开发设计方法。
由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。具有代表性的系统化设计方法有设计元素法、图形建模法、“构思”―“设计”法、矩阵设计法、键合图法，等等。
二、结构模块化设计方法
从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解（如通用零件部件等）描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解。这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。Feldmann将描述设计任务的功能化产品结构分为四层：（1）产品（2）功能组成（3）主要功能组件（4）功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件STRAT。
这种方法认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数。因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、制造风险十分有利。
这种方法提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口（连接和配合部），并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、经济化，具有互换性、相容性和相关性。我国结合软件构件技术和CAD技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级，并利用专家知识和CAD技术将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块，再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。
这种方法以设计为目录作为选择变异机械结构的工具，提出将设计的解元素进行完整的、结构化的编排，形成解集设计目录。并在解集设计目录中列出评论每一个解的附加信息，非常有利于设计工程师选择解元素。
根据机械零部件的连接特征，将其归纳成四种类型：
1）元件间直接定位，并具有自调整性的部件；
2）结构上具有共性的组合件；
3）具有嵌套式结构及嵌套式元件的连接；
4）具有模块化结构和模块化元件的连接，并采用准符号表示典型元件和元件间的连接规则，由此实现元件间联接的算法化和概念的可视化。
在进行机械系统的方案设计时，用“功能建立”模块对功能进行分解，并规定功能分解的最佳“粒化”程度是功能与机构型式的一一对应。“结构建立”模块则作为功能解的选择对象，以便于实现映射算法。
三、基于产品特征知识的设计方法
基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。
机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。
四、智能化设计方法
智能化设计方法的主要特点是：根据设计方法学理论，借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构。在利用数学系统理论的同时，我们考虑了系统工程理论、产品设计技术和系统开发方法学VDI2221，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件MUSE。上述各种方法并不是完全孤立的，各类方法之间都存在一定程度上的联系。
机械产品的方案设计正朝着计算机辅助实现、智能化设计和满足异地协同设计制造需求的方向迈进，由于产品方案设计计算机实现方法的研究起步较晚，目前还没有成熟的、能够达到上述目标的方案设计工具软件。我认为，综合运用文中四种类型设计方法是达到这一目标的有效途径。虽然这些方法的综合运用涉及的领域较多，不仅与机械设计的领域知识有关，而且涉及系统工程理论、人工智能理论、计算机软硬件工程、网络技术等各方面的领域知识，但仍然是产品方案设计必须努力的方向。
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关键词 SolidWorks 机械设计基础 应用研究
中图分类号：G71 文献标识码：A
SolidWorks是符合当今主流CAD技术发展潮流的基于Windows 平台开发的三维CAD系统 据统计，美国机械行业就业中明确要求会熟练使用SolidWorks的就高达95%。在国内包括清华大学在内的众多知名院校均已将SolidWorks应用于相关课程的教学中 随着乐山职业技术学院机械类教学改革的不断深入，2013年起新增设了SolidWorks软件必修课，在此基础上围绕如何以SolidWorks为纽带，将较为松散链接断点较多的机械设计基础课程体系下的理论教学和实践教学有机地结合，使学生在持续提升软件应用水平的同时，有效贯通机械设计的整个知识构架，以实现现代三维设计为中心的教学模式的转变是目前面临的重要课题。
1SolidWorks在机械设计基础课程体系教学中的作用
1.1机械设计基础课程体系教学现状分析
目前，机械原理教学偏重于分析推证，机械设计教学偏重于强度校核计算，教学手段以多媒体教学为主。这种传统教学模式停留在强调基本概念和基本理论科学性的教育理念上，忽略了学生知识面的拓展、工程素质和能力的培养。另外，职业技术学院学生理论基础较为薄弱，再加上教学学时大幅压缩，导致学生在面对内容繁杂 理论晦涩的教学内容时，缺乏学习热情，教学效果不佳
1.2SolidWorks在机械设计基础课程体系中的作用
传统的多媒体教学，虽然具有丰富的教学手段，但缺乏引领学生进入实际设计氛围的关键要素，无法实时动态再现机械设计全过程，而SolidWorks系统所具有的三维建模运动分析结构分析以及多种外挂插件等功能模块，可以动态显示方式使学生完全浸入到情景学习的工程设计状态之中，而且SolidWorks的参数化实体建模可以实时实现设计意图，使课堂教学变得富于柔性且敏捷高效，将SolidWorks融入传统多媒体教学中，将极大丰富课堂教学手段，激发学生学习兴趣，提高教学效果。
2基于SolidWorks的模块化案例法教学模式的应用研究
案例教学法是一种情景式教学方法通过工程案例模拟工程问题情境，帮助学生像企业工程师那样思考和解决问题，然而，用案例代替整个知识体系的理论学习显然是不科学的，必须探索如何将案例教学与其他理论教授方法密切结合，才能获得良好的教学效果。本文探讨了一种基于SolidWorks的模块化案例教学方法，以期为提高教学质量提供一种新思路。
将机械原理教学内容进行模块化，所有模块构筑了本课程的知识基础平台，在此平台上通过SolidWorks将各阶段性目标贯穿起来。同时将机械设计知识体系模块化，将所涉及的知识点融入到基于SolidWorks的减速器设计案例中，通过以减速器为主线的三维设计案例的教学使学生摆脱传统二维设计思想束缚，培养现代工程设计理念。
3基于SolidWorks的机械设计基础课程设计的整合教学改革探讨
长期以来学院所有机械和近机械类专业的机械设计基础课程设计都分为机械原理和机械设计、课程设计两个部分进行，教学模式以理论计算和经验型二维设计为中心。知识要更新，设计手段要先进，传统的教学模式已不适应科学技术发展需要，机械设计基础课程设计的改革势在必行，使学生能获得整机设计理念和系统训练，并以SolidWorks为设计平台，凭借其参数化、智能化和强互动性优势，使学生在计算机虚拟工程设计情境中，构建系统知识框架，培养创新思维和得到工程实践锻炼。
4基于SolidWorks的机械设计基础课程体系教学的改革建议
为了更切实有效地提高SolidWorks在机械设计基础课程体系教学中的应用效果，笔者提出深入改革的几点建议：
（1） SolidWorks3D数字化教学模型库的创建
利用SolidWorks附属的Toolbox插件包以及其他3D共享数字化模型库资源，创建机械设计基础课程体系教学模型库，形成以SolidWorks3D数字化模型与实物模型优势互补的课堂与实践教学素材库，可更好地激发学生学习兴趣和拓展知识面，提高教学效率和质量。
（2） 基于SolidWorks系统的案例教学与科研成果相结合
科研促进教学内容的创新，科研成果是最鲜活的教学案例，如能将学院不断涌现的科研成果通过SolidWorks系统提炼转化为适合学生接受的教学案例库，将是教学与科研相互促进的切实体现。
（3） 以SolidWorks系统为平台将CAD/CAE/CAM技术全面融入整个机械类课程体系教学中以SolidWorks系统为平台，将现代三维设计分析和制造理念全面融入机械制图、工程力学互换性与技术测量、工程材料、机械制造基础机械类系列课程教学过程中，构建全新的基于三维技术的机械类系列课程教学体系是学院今后教学改革的重要课题。
现代意义上的机械设计已经根本离不开计算机了，更离不开凝炼现代设计理念的三维设计软件系统，因此，以诸如SolidWorks这类三维设计软件为平台的机械设计基础课程体系的教学改革势在必行。
关键词：机械优化设计；理论；方法
随着现代社会科学技术的发展，机械设计领域的概念和思维方式也在不断发生变化，机械设计能够在一定程度上反映出社会群体对客观世界的认知，并且遵循客观事物的发展规律来开展优化设计。因此加大力度探讨机械优化设计理论方法，能够为机械优化设计的未来发展指明方向。
1 机械传统设计与优化设计的对比
机械优化设计是基于最优化设计的，主要以数学模型作为优化设计的基本途径。优化设计的方法及思维属于优化方法的范畴之内，这种设计思想会使得各种参数顺着理想的方向能够自我调节，在这种模型精确计算的条件下，从各种可行性相对较强的设计方案中择优选取最佳的设计方案。由于设计方案较多，那么就需要使用电子计算机加以筛选，这主要得益于电子计算机的运行速度非常快，从而从诸多设计方案中筛选出最优方案。虽然在实际的数学建模过程中需要进行一定地简化处理，可能会导致计算所得的结果与实际值存在一定的差距，但是其基于客观规律以及数据，又无需花费太高的费用，所以说，这种建模计算的方法具有经验类比或者试验途径不可比拟方面的优势之处，再加上一定的经验依据，就能够获得一个非常理想的设计结果。虽然传统设计也追求最优化的设计结果，一般是基于调查、分析，按照实际需求以及实践经验，参照类似于工程设计，经估算、类比以及试验等过程，对寻优过程进行构思、评估、再构思以及再评估等，从而最终确定设计方案，最后开展刚度、强度以及稳定性等方面的计算。然而在传统设计过程中，存在主观方面、时间以及工作量过多等方面的影响，由于这些影响因素的存在，使得设计结果的最优化选择无法正常进行，这些设计结果的计算也仅仅具有校对、核验以及补充等方面的作用，只能对原有方案的可行性加以证实。传统设计往往需要花费高额的资金以及人力，而且最终结果也与初始设计试验范围差不离。所以说，传统设计主要受到主观因素的影响，得到的仅仅属于满足最初设计要求的设计结果，并非最优化设计结果。
2 优化设计方法的评判指标
效率要高、可靠性要高、采用成熟的计算程序、稳定性要好。另外选择适当的优化方法时要进行深入的分析优化模型的约束条件、约束函数及目标函数，根据复杂性、准确性等条件结合个人的经验进行选择。优化设计的选择取决于数学模型的特点，通常认为，对于目标函数和约束函数均为显函数且设计变量个数不太多的问题，采用惩罚函数法较好；对于只含线性约束的非线性规划问题，最适应采用梯度投影法；对于求导非常困难的问题应选用直接解法，例如复合形法；对于高度非线性的函数，则应选用计算稳定性较好的方法，例如BFGS变尺度法和内点惩罚函数相结合的方法。
3 机械优化设计理论方法
3.1 准则优化法
在机械优化设计理论方法中，所谓准则优化法，就是指以物理学和力学等原则来构造并优化机械设计的方案，以促进机械优化设计的顺利进行。准则优化法在实际应用中具有良好的优势，其概念直观性较强，并且计算过程简便，即便是在约束条件相对较少的条件下，准则优化法的实际优化效率相对较高，因此在工程中具有良好的应用效果。但就机械优化设计的实际情况来看，准则优化法也不可避免的存在一些不足，尤其是在实际应用中，其所考虑的范围具有一定局限性，一旦实际约束条件较多，会严重影响机械优化设计的效率，因此在机械优化设计中，应当对此项因素进行深入衡量和分析，以全面提高机械优化设计的质量和效果。
3.2 线性规划法
在机械优化设计理论方法中，线性规划法是基于数学极值的基本原理上所提出的，以目标函数、约束条件以及设计变形的线性优化为主要因素进行分析，以此作为主要的求解方式。线性规划法中常用的两种方式是单纯形法与序列线性规划法。
其中单纯形法是美国学者所提出的一种具有直观性的线性问题求解方法。单纯形法在机械优化设计中也存在一定不足，极易受到收敛条件、压缩因子以及扩展因子等多种因素的影响导致难以准确计算出机械优化设计的最优解。因此为保障机械优化设计的实际效果，应当全面衡量各项因素，包括初始单纯形的各顶点线性独立情况以及新单纯形构成后对实际收敛情况进行准确的验算，并严格检查计算结果是否满足相关精度要求，从而全面提高机械优化设计的质量和效果。
序列线性规划法则相对简单，主要是在初始位置将目标函数集约条件进行展开，促使非线性规划向近似线性规划逐渐转化，并对最优结果进行求解，并采取科学合理的计算方式进行反复求解，直至满足机械优化设计的精度标准，从而提高机械优化设计的质量和效果。
3.3 非线性规划法
就机械工程的实际情况来看，大部分机械工程的性质都属于非线性规划，随着非线性程度的不断加大，难以将其完全简化为线性问题。非线性规划正是基于数学极值的原理所开展的机械优化设计，通过无约束直接法、无约束间接法和约束直接法、约束间接法等对优化问题进行不断求解，以保证机械优化设计的质量和效果。
3.4 现代优化设计理论方法
在机械优化设计中，往往存在不同种类的约束、变量及目标函数，为保证机械优化设计的质量和效果，机械优化准则法能够结合机械优化设计的实际情况，积极推导出不同的优化准则，但其实际通用性并不理想。规划法在实际应用中需要进行多次重复验算，此种情况下往往需投入大量的人力物力资源，并且实际优化设计的效率并不理想，甚至在一定程度上限制了规划法在现代机械工程项目优化设计中的应用深度和广度。随着现代社会科学技术的发展，机械工程中优化设计的难度也不断加大，有必要积极选取合理的优化设计方法来提高机械优化设计的总体质量和效果。
结束语
总而言之，机械设计优化是基于传统机械设计理论基础上所提出的，通过与现代设计方法的协调配合，促进一种科学化的优化设计方法的形成，在机械工程中，有助于改善机械优化设计的质量和效果，促进机械产品达到高质量和高水平。随着现代社会科学技术的发展，机械优化设计方法也不断进步，每一种机械优化设计方法都具有各自的特点和应用领域，能够针对机械产品的性能及其他因素选取核实的设计变量和最优的设计方法，从而促进机械优化设计目标的实现，为机械优化设计的发展奠定坚实的基础。
参考文献
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