现代设计理论与方法是机械专业必学的吗

机械设计行业最初发展是在欧美国家，第一次工业革命地出现使得社会开始研究机械这一先进得事物，在十七世纪到二十世纪中期都可以称之为机械设计发展的第一阶段，这一时期采用的机械设计方法以及研究所用的机械设计理论都是十分传统的方法，采用较为单一的机械设计方法，人们更多的拘泥于传统的计算公式，根据经验以及传统的规定进行定向化设计，这使得机械设计的产品模式化且质量难以得到保证，发展初期的机械设计理论以及设计方法取得的显著进步并不多，研发出的产品效率以及质量都无法得到保证，而且当时全世界范围内技术条件水平十分有限，这使得研发效率以及工作条件都无法得到满足，难以实现可靠的成本控制以及高效的工作质量，生产处的机械设计产品也难以满足市场需求。行业内人员意识到传统机械设计方法的局限性，人们开始使用更加先进的机械设计理论以及设计方法来改善传统机械产品的缺陷，现代机械设计阶段从二十世纪初期开始流行，随着计算机信息技术的不断推广应用，人们在机械设计时融入更多先进的技术来提升机械设计水平，大规模提升机械设计的效率，改善了传统机械设计中存在的缺点，世界机械水平得到了很大提升，机械制造业朝着自动化、智能化、科学化的方向稳步发展。

2现代机械设计理论的基本特点

随着我国经济步入全新的时期，深化改革需要更加创新的理论与方法，因此在机械设计理论，同样需要研究创新型设计理论与方法来提升机械设计的智能化水平，现代计算机信息技术以及先进的机械设备都需要在机械设计中加以融合，实现多学科交叉，使得机械设计理论实现创新与发展，而为了满足现代机械设计的需要，在设计理论以及设计方法方面需要注意以下几个特点。2.1创新型、系统性设计。各行各业的发展都需要创新创造力，对于企业而言，为了保证产品在市场上的竞争力，提升企业发展的经济效益与社会效益，积极创新改革是必然措施。现在机械设计行业同样需要创新，无论是设计理论还是设计方法，创新性是最基本的要求，这就需要现代机械设计研究人员在传统的设计理念基础上，取其精华去其糟粕，好的东西继续使用，存在缺陷的部分加以改进完善，采用更加发散的思维以及更加深远的想象力，实现机械设计与现代先进科学技术的有效融合，实现机械设计产品质量创新、结构创新，从而使得机械设计中的成本控制更加可靠，设计水平得以提升，也进一步促进机械设计产品在经济市场上的推广，满足市场需求。除此之外，现代机械设计需要注重系统性，任何一种机械产品都是由很多零部件构成的，在设计环节要从全局的角度出发，采用更加先进、多样化的组合方式，使得机械设计产品内部构造更加细化，在各个环节中实现机械设计理论与设计方法的创新。2.2前瞻性、融合性设计。现代机械设计创新的基本目的是为了满足现代社会经济市场的需求，满足现代人们生活以及工作的需要，使得人们生活、生产更加的便捷高效。因此，机械设计中前瞻性是十分重要的特点，在产品设计环节中，需要对该产品的市场需求程度、使用环境、使用人群等进行全面的考察，使得机械设计产品与现实生活结合的更加紧密，并且对外界所有因素进行考量，体现出前瞻性，这样才能够保证设计出的机械产品能够在将来拥有应用市场，企业的经济效益也能够得到基本保障。同时，现代机械设计理论与方法属于新型学科，改变了很多传统机械设计中的部分，因此需要更加交叉性的知识作为依据，这就体现出现代机械设计理论与方法的融合性，具体而言就是在现代机械设计层面，需要融合先进的力学、电气自动化、物理学、计算机等各种学科的先进知识与内容，使得机械设计理念更加丰富，设计出的产品创新性进一步得到体现。

3现代机械设计创新方法

3.1与计算机信息技术相结合。计算机互联网技术在现代社会发挥着十分重要的作用，提升的工业生产水平，在机械设计行业内，需要将其与计算机互联网技术相结合，机械产品的各种特征都可以通过计算机互联网进行全面的了解，并且针对产品特性采用更加针对性的设计方法。在实际设计环节中，可以在网络平台上建立三维设计模型，更加直观、智能的进行机械产品设计，使得机械设计突破时间以及空间的限制，根据外界环境因素进行设计方案的调整。与此同时，计算机信息技术在机械设计中的应用可以使得物流管理更加智能化，控制成本，提升经济效益，并且实现产品物流的实时监测，使得整个行业全面进步。3.2并行与集成设计。在传统的机械设计中，采用的是串行方式，这种流水化的机械设计过程设计效率较低，且设计期间可能会反复地修改，影响到时间以及人力成本。因此采用并行与集成式设计方法可以实现机械设计同一时间内多个产品的设计与测试，这样可以更早地发现并解决问题，避免重复性修改，缩短产品研发周期，使得机械设计质量。3.3优化与仿生类比设计。现代机械设计理论是在不断发展与完善的，因此工作人员需要不断探讨信息的计算机、数学等先进科学与知识在机械设计中的应用，使得现代机械设计理论更加充实，并且基于先进的创新设计理论制定优化方案。同时，仿生类比设计也是现代机械设计中常见的先进方法，利用仿生学原理，将其与现代机械产品类比得到设计灵感，设计人员更是可以实现自然界元素与机械产品的有效结合，在探讨二者异同的过程中，实现思维的拓展与发散，使得设计出的产品更具独特性、创新性。

本书致力于将知识的基础作用和创新实践活动相结合，从提出问题入手，系统介绍解决机械设计问题的理论与方法。全书内容分为三个部分，第一部分是现代机械设计的理论基础，包含绪论、机械设计进程、创新设计与创造技法、机械创新设计表达、机构的创新设计与实现、机械结构设计；第二部分是现代机械设计技术与实现，包含有限元法、机械动力学设计、逆向工程技术及设计、机械优化设计、机电系统建模仿真与控制设计；第三部分是现代机械产品的市场化设计，包含系列化、模块化与人机工程设计。 本书可作为高等院校机械工程专业高年级本科生和研究生教材，也可作为机械设计、机电一体化、自动化、先进制造等领域科技人员的参考书籍。
机械及装备制造业真正体现了一个国家的实力，在产业链上具有非常强的带动性。现代机械设计理论与方法的学习对于机械及装备制造业具有重要的意义，在科技不断发展和多学科广泛交叉作用中，其内涵与外延将进一步丰富和扩展。
机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递系统、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法进行构思、分析和计算并将之转化为具体的描述，以作为制造依据的创造性工作过程。研究机械设计过程的理论、方法及实现手段等对工业、农业、国防、科技各个领域的理论探索及实践均具有重要意义。
现代机电产品的质量、性能和成本，在很大程度上是由设计阶段的工作决定的，设计实现产品标准化、系列化和通用化，能加速实现我国生产活动的高度机械化、电气化和自动化。设计水平与工业发展水平是相互影响的。设计先进的机器，可大大加速现代化建设的进程。另外，现代机械设计过程在本质上是一个创新过程，创新设计综合实践能力是尖端人才培养的“灵魂、动力”。
作者长期主讲机械设计、机械系统动力学、数控技术、现代机械设计理论与方法等课程，在教学过程中，请教多位教学名师和专家，不断探索现代机械设计课程应处的地位、教授的目的和课程的体系。在多年教学经验总结和专家指导的基础上，对教案、主编的相关教材进行了体系变更、内容更新和改写，从而形成了这本《现代机械设计理论与方法》。本书紧扣设计科学规律的研究与运用，强调知识的基础作用和创新实践活动相结合。全书内容可分为三个部分，共12章。
第一部分，是现代机械设计的理论基础，包含第1章绪论，第2章机械设计进程，第3章创新设计与创造技法，第4章机械创新设计表达，第5章机构的创新设计与实现，第6章机械结构设计。
第二部分，是现代机械设计技术与实现，包含第7章有限元法，第8章机械动力学设计，第9章逆向工程技术及设计，第10章机械优化设计，第11章机电系统建模仿真与控制设计。
第三部分，是现代机械产品的市场化设计相关内容，包含第12章系列化、模块化与人机工程设计。
本书后面附有思考题。有些题目工作量较大，可作为从方案设计、建模、计算，再到设计结果讨论的机械创新设计综合实践的题目。如果能与相关的实验设备、课题研究相结合，则可以形成机械工程设计的实例，使学生对解决机械设计问题的过程有较完整的了解。
本书编写时力求贴近教学实际，按照工科专业的教学大纲要求和课时要求，提供大量图示说明和实例。本书既可作为高等学校工科类本科生、研究生的教材，也可作为相关专业工程设计人员和研究人员的设计参考书。
作者在编写过程中收集、运用部分科研和教学研究资料，参考了大量论文、专著、教材以及相关网页的资料文献。感谢清华大学金德闻教授、季林红教授、王人成副教授长期以来在专业学习、设计理论与实践教学方面给予的指导帮助。此外，本书的编写过程还得到郑州轻工学院陈鹿民教授、中国地质大学（北京）众多同仁的帮助，在此作者表示衷心感谢。