机械设计技巧挑战思考.docx

机械设计的基础17世纪和18世纪初叶是钟表时代，18世纪末
叶和19世纪是蒸汽机时代。机构学的发展，出现了曲柄滑块原
理的内燃机、汽轮机和水轮机等，实现了将柴油和汽油的化学能转化
为机械能；原煤的化学能经热能转
随着人们对石头、铜及其合金、铁及
其合金、半导体材料的制造和使用，人类社会经历了石器时代、青铜
时代、铁器时代和半导体时代。
在上个世纪末，智能材料的发
展非常迅速，例如压电材料、磁致伸缩材料、光敏材料等，机敏材料
正得到更多的应用。
在量子力学基础上出现的新智能材料，将
为机械产品设计提供更广阔的空间。
作为机械产品设计工程师，
要时刻关注智能材料的进展及其制备技术。
纳米材料作为一种
介观尺度的材料，已在纳米润滑添加剂方面得到工程应用。
另
一方面，材料的成本与市场供应也是产品设计阶段需要考虑的内容。
新材料的发展与研制，为机械产品设计提供了更多的设计选择，
也同
时使得以前不可实现的产品功能得以实现。
生物材料及其仿生
技术是新材料的发展方向之一，设计师应关注这一方面的新进展、新技术和制造过程，在较短时间内将其应用于产品设计，为人们的安全、
舒适的生活和健康提供新的产品。2信息科技带来的挑战。从信息论和控制论的诞生开始，人们就进入了信息社会。计算技术的软件、硬件和系统技术，作为20世纪的标志性进展，以此为阶梯，人们开始了信息社会的生产与生活。信息技术使得地球
变成了地球村，各地信息及时传递与互享共用，改变着人们的生活方
式、生产方式和思维****惯等。毫无疑问，我们已经生活在信息
社会里，信息技术对机械系统中的控制单元设计进行了彻底的变革。
产品的设计涉及功能、结构、外部界面、用户界面和成本五个方面。
产品的创新设计方法很多，例如前苏联学者提出了创新问题解决方法。
无人车间、无人制造工厂不再是人们的向往，而是已经成为现实。
信息技术已经提供了虚拟战场、3虚拟电影、虚拟产品模型、虚拟产
品装配等一系列产品和相关的技术。机械制造的核心，机床已
经是计算机控制的可编程设备，机械制造过程也已经是柔性的可变制
造系统的生产线。可以预见，信息技术不仅会为人们的生活提供手机和无线网络等，也将提供虚拟的生活体验，例如虚拟的蹦极、虚拟侏罗纪公园等。信息科技对机械设计和机械制造的变革不会比电气化革命带来的少，而且更加深刻、更加深远。机械设
计工程师要学****新的信息科学与信息技术，用其革新机械产品的设计、
机械制造过程和管理过程。
3智能科学带来的挑战。
21世
纪是生命科学与技术的时代，生命的基本特征就是智能与生长。
智能科学的发展与信息科学密切相关，也可以说是以信息科技为基础
的。简单智能产品，例如冰箱、空调等，已成为商用产品，而
且新的更高智能程度产品也在日新月异的发展之中。基于信息
技术的智能交通系统、公园导游系统、空中管制系统等产品已具雏形，随着信息处理的高度智能化发展，这些信息管理系统也需不断地升级。1956年到1961年可以说是研究的形成时期，卡内基－梅隆大