機(jī)械工程應(yīng)急設(shè)計研究論文
摘要：本文從一般性的應(yīng)急設(shè)計入手，首先對機(jī)械工程應(yīng)急設(shè)計的含義和研究意義進(jìn)行了界定，然后從運用現(xiàn)代的設(shè)計方法、堅持模塊化創(chuàng)新、具體問題具體分析三個方面提出了加強(qiáng)機(jī)械工程應(yīng)急設(shè)計的建議。
關(guān)鍵詞：機(jī)械工程；應(yīng)急設(shè)計；途徑；
一、引言
近年來，全世界人為和自然災(zāi)害造成的災(zāi)難日益嚴(yán)重，并且呈現(xiàn)出社會性、突發(fā)性、破壞性、連續(xù)性、難預(yù)報性等特點。自然災(zāi)害如洪水、地震、臺風(fēng)、森林自然大火、海洋自污染等；人為災(zāi)害如人為環(huán)境污染、交通事故、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)入侵、火災(zāi)、核電站事故等。為了抗災(zāi)、減災(zāi)和救災(zāi)，保證人類社會持續(xù)發(fā)展和國家安全已成為當(dāng)今國際社會普遍關(guān)注的一項重要課題和共同的緊迫任務(wù)，引起各國的重視。
二、機(jī)械工程應(yīng)急設(shè)計的含義及對象
（一）機(jī)械工程應(yīng)急設(shè)計的含義
它是這樣一個設(shè)計系統(tǒng)，即在由于人為或自然災(zāi)害致使設(shè)計系統(tǒng)內(nèi)部和外部環(huán)境波動的非正常情況下，實現(xiàn)特殊要求的急需的非現(xiàn)成的機(jī)械產(chǎn)品、裝備的快速設(shè)計系統(tǒng)。機(jī)械工程的應(yīng)急設(shè)計是非常重要的問題。所謂機(jī)械工程應(yīng)急設(shè)計是指非現(xiàn)成的而需快速應(yīng)急的設(shè)計，往往包括快速設(shè)計與制造，而且是屬帶災(zāi)難約束的非正常情況下的快速設(shè)計與制造。
（二）機(jī)械工程應(yīng)急設(shè)計的意義
開展機(jī)械工程應(yīng)急設(shè)計研究的目的不僅是提高自身學(xué)術(shù)水平，更主要是獲取較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。其意義在于：
一是機(jī)械工程應(yīng)急設(shè)計的深入研究將為人們發(fā)明創(chuàng)造新機(jī)器、新機(jī)械提供有效的理論方法；
二是機(jī)械工程應(yīng)急設(shè)計研究能加速機(jī)械專家智能化，實現(xiàn)真正的“專家”系統(tǒng)，有利于加速機(jī)械工程設(shè)計水平向自動化、智能化、最優(yōu)化、集成化實現(xiàn)；
三是應(yīng)急設(shè)計的機(jī)械產(chǎn)品提高了產(chǎn)品在同類產(chǎn)品中的競爭力，特別是當(dāng)專利產(chǎn)品技術(shù)形成產(chǎn)業(yè)化的時候，可以創(chuàng)造出較高的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益；
四是在機(jī)械工程應(yīng)急設(shè)計的實踐中培養(yǎng)了設(shè)計人員的創(chuàng)造性思維，增強(qiáng)了其創(chuàng)新能力，提高了人們進(jìn)行應(yīng)急設(shè)計的自覺性及技術(shù)上的可操作性，使機(jī)械工程創(chuàng)新成為一種工具和手段。這樣，就促進(jìn)了新產(chǎn)品的繁榮與更新，為社會創(chuàng)造了財富。
機(jī)械工程應(yīng)急設(shè)計充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力，利用人類已有的相關(guān)科學(xué)技術(shù)成果(含理論、方法、技術(shù)原理等)進(jìn)行構(gòu)思，設(shè)計出具有新穎性、創(chuàng)造性及實用性的機(jī)構(gòu)或機(jī)械產(chǎn)品(裝置)的一種實踐活動。它包含兩個部分：一是改進(jìn)完善生產(chǎn)或生活中現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、適用性等；二是創(chuàng)造設(shè)計出新機(jī)器、新產(chǎn)品，以滿足新的生產(chǎn)或生活的需要。機(jī)械工程應(yīng)急設(shè)計是建立在現(xiàn)有機(jī)械設(shè)計學(xué)理論基礎(chǔ)上，吸收科技哲學(xué)、認(rèn)識科學(xué)、思維科學(xué)、設(shè)計方法學(xué)、發(fā)明學(xué)、創(chuàng)造學(xué)等相關(guān)學(xué)科的有益知識，經(jīng)過綜合交叉而成的一種設(shè)計技術(shù)和方法。
三、加強(qiáng)機(jī)械工程應(yīng)急設(shè)計的途徑
（一）運用現(xiàn)代的設(shè)計方法
如快速設(shè)計、模塊化設(shè)計、協(xié)同設(shè)計、自適應(yīng)設(shè)計、大規(guī)模定制設(shè)計等也隱含著快速設(shè)計的含義。但是一般很少考慮人為和自然災(zāi)害的非正常情況下的特點，特別是考慮設(shè)計資源和設(shè)計系統(tǒng)本身受損情況。換言之，應(yīng)急設(shè)計有自己的屬性和特點，應(yīng)該在吸取或借鑒現(xiàn)代設(shè)計理論、方法和工具中有益的思想、方法基礎(chǔ)上，針對應(yīng)急設(shè)計帶災(zāi)難約束的特點去研究。
（二）堅持模塊化設(shè)計創(chuàng)新
產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)的模塊化，必然帶動控制系統(tǒng)的'模塊化。制造系統(tǒng)的模塊化，除加工設(shè)備的模塊化以外，又將帶動物流系統(tǒng)和系統(tǒng)控制的模塊化，就是要求在相對獨立的不同層次中都實現(xiàn)高度規(guī)范化和模塊化，給不斷按需求重構(gòu)設(shè)備或重構(gòu)制造系統(tǒng)提供了條件。
解決相似問題的關(guān)鍵是找出相似系統(tǒng)各尺寸參數(shù)的相似比。根據(jù)各種物理現(xiàn)象的關(guān)系式推導(dǎo)出的由物理量組成的無量綱數(shù)群為相似準(zhǔn)則。與相似準(zhǔn)則各參數(shù)對應(yīng)相似比組成的關(guān)系式稱為相似指標(biāo)。在基本相似條件基礎(chǔ)上，用相似準(zhǔn)則、方程分析、量綱分析列出相似比方程，可求得相似比。
模化設(shè)計是在開發(fā)新產(chǎn)品時，在相似的模擬工作條件下，設(shè)計相似的模型進(jìn)行試驗，通過測定模型性能，預(yù)測產(chǎn)品原型性能，分析設(shè)計的可行性并進(jìn)行必要的修改，進(jìn)一步取得最優(yōu)參數(shù)和結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品系列設(shè)計是在基型設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過相似原理求出系列中其他產(chǎn)品的參數(shù)和尺寸。設(shè)計步驟是先設(shè)計基型產(chǎn)品，確定產(chǎn)品系列是幾何相似還是半相似，選擇計算級差，求得擴(kuò)展型產(chǎn)品的參數(shù)尺寸，確定系列產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸。幾何相似的產(chǎn)品還可按相似關(guān)系以生產(chǎn)成本進(jìn)行估算。
（三）應(yīng)急設(shè)計的研究要具體問題具體分析
應(yīng)急設(shè)計的研究應(yīng)針對各種機(jī)械產(chǎn)品和裝備的災(zāi)難約束進(jìn)行具體災(zāi)因和特性分析、決定對策，研究設(shè)計方法及其實現(xiàn)，提高應(yīng)急研究的理論水平，從而更好的指導(dǎo)實踐；利用上述先進(jìn)的方法、技術(shù)、工具，建立設(shè)計系統(tǒng)平臺；從而形成其系統(tǒng)理論和體系，并注意在理論與實踐相結(jié)合的過程中不斷地完善。
四、結(jié)語
包括機(jī)械工程設(shè)計在內(nèi)的一切設(shè)計成功的關(guān)鍵，無不在于設(shè)計中的創(chuàng)新，而應(yīng)急設(shè)計不僅需要知識和經(jīng)驗，更需要具有強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維能力。愛因斯坦說過：“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動著進(jìn)步，并且是知識進(jìn)化的源泉，嚴(yán)格地說，想象力是科學(xué)研究中的實在因素。
目前，機(jī)械工程應(yīng)急設(shè)計研究多集中于應(yīng)急機(jī)械和裝備的設(shè)計，而不是應(yīng)急設(shè)計，應(yīng)該引起重視和加速其研究和發(fā)展。應(yīng)急設(shè)計研究應(yīng)該在吸取或借鑒其它行業(yè)應(yīng)急系統(tǒng)研究和現(xiàn)代設(shè)計理論、方法和工具中有益的思想、方法基礎(chǔ)上，針對應(yīng)急設(shè)計帶災(zāi)難約束的特點，運用創(chuàng)新思維去研究，并在理論與實踐相結(jié)合過程中不斷地完善。
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