机械设计的基本原理
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机械设计的基本原理范文第1篇
关键词：机械设计；节能原理；实际应用
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.073
1 机械设计概述
所谓的机械设计就是对所有部件和整体的配合进行设计的过程，整个过程都要遵循机械应用的原则，大到整个机械设备的配合及运行，小到每个工作零件的选材、大小及等，都要你按照其运行的基本原理进行构思设计。对不同用途的机械，要利用不同的原理进行相应功能的设计。
2 现代的机械生产模式
（1）能适应市场批量生产的要求。现在的市场对机械产品的需求量很大，相应的生产周期也在不断减小。这对传统生产模式是一种挑战，因此，机械生产的方式以及观念都发生了很大变化。目前，生产企业都使用了自动化控制技术，再加上多媒体技术的辅助，为企业带来了极大的益处。（2）引进全新的技术，完善现在的生产模式。目前，单一的生产技术已跟不上市场的脚步，必须要将多个领域的技术综合起来，以很好地适应社会。在机械制造行业，传统模式以人工操作的方式为主，这样不仅生产速度慢，而且容易出现差错，导致产品质量较差，此外，对能源的浪费也很严重。
当下的生产模式中，加工车间的安全也是一个重要问题，工人一旦操作失误，不仅会危及人身安全，而且会影响产品质量，导致整个生产过程面临误工，耽误整体产品的生产效率。
3 机械设计的节能基本原理
所谓机械设计节能的基本原理就是对设备的动能输出以及势能和其消耗的无用功进行整理，并进行函数分析，总结出该如何进行设备的节能设计。
（1）动能方面的节能分析。在传统设计中，工程师一般都考虑动能变化对输出功率的影响，调节改善设备的波动、使用周期及加工精度，很少改善其给系统带来的影响。因此，笔者主要在这一点上进行研究改善。传统机械设备的动能并没有完全开发出来，这主要是因为在加工过程中，动能没有及时进行回收并转化。本着节能原则，调节系统的动能变化范围，尽可能地缩小范围。
（2）在输出力方面的节能分析。不同工作要求的机械设备在工作过程中的输出力是不同的，即使是相同的机械设备在不同过程要求下输出的力也不完全相同。因此，要在节能方面进行改善。
导致机械设备在工作过程中输出力偏高的因素主要是在很短时间内，力的变化波动比较大，在函数中表现为周期函数。只要把输出力的波动变化范围缩小，变化越小，节能的效果也就越好。
（3）降低无用功，节省能源。无论何种机械设备，都不可避免地会有摩擦以及其他阻力，这些阻力都或多或少地产生无用功。这些都和设备在设计过程中采用的零件精度以及方式有很大关系。这些无用功都对设备的使用效率产生极大阻碍。因此，在设计时，要充分考虑节能因素，最大限度地减小无用功，提升设备的使用率。
（4）节能原理的分析总结。节能的方法主要就是在动能、输出力以及减小无用功等方面对设备进行改进。简单地说，就是工程师在设计的过程中，把系统的一些参数变化维持在一个尽可能小的范围内，就可以极大地节省能源。但这点实现起来极为不易，是所有工程师长期奋战的目标。
4 机械设计节能原理的实际应用
由于机械设计节能的基本原理主要涉及质点以及动能定理，因此，由质点组成的对象都可以利用，其适用范围宽泛。
4.1 该节能原理在升降机械力的应用
升降机械在实际工作中消耗的功率较大，产生的无用功也较大，因此，要在节能方面进行改善。改进前，要先研究消耗的原因，大部分功率的消耗都发生在设备提升以及下放物体的过程中。一般来说，在设计升降机械前，一定要标准化，结合电梯的设计原理，加入机械设计的节能原理。在升降机械设计中的应用升降机械与其他机械相比，消耗功率的主要特征是货物和人的重量（有势力）在提升或下降的匀速运动过程中均要消耗功率。工程实践证明，以相同的速度提升质量相等的重物，按照电梯标准计算设计的曳引驱动机构所消耗的功率比传统卷扬驱动机构要小得多。若按“系统势能为常量或在最小范围内变化”设计升降机械或电梯，可得平衡升降机和平衡电梯设计方案。在平衡升降机中，若用Q（t）表示提升物体的质量，用P表示自重不变的配重，用r1表示升降货物卷筒的半径，r2表示升降配重卷筒的半径，若要平衡升降机的系统势能为常量，则必须满足式Q（t）r1=Pr2（公式1），虽然Q（t）为变量，但可采用自动变速机构改变传动比，可实现系统势能为常量。在平衡电梯中，若用Q（t）表示轿厢和水箱自重以及随人数变化载质量，P（t）表示配重和水箱自重（变量），曳引轮与导向轮半径相等用r表示。平衡电梯在工作时，当进入轿厢人的质量为q1，轿厢下水箱里将有p1重的水进入配重下水箱。电梯空载时，Q（t）=QP（t）=P，电梯工作时Q（t）=Q+q1-p1，P（t）=P+p1，将其代入式（公式1），则可求得轿厢下水箱里水进入配重下水箱的质量。
可以看出由轿厢水箱进入配重水箱水的质量只是人质量的1/2。现对卷扬驱动机构、曳引驱动机构和平衡升降机或平衡电梯所需要的电机功率进行对比，可以看出平衡升降机或平衡电梯显然要比曳引驱动机构要小。同时还可以发现，卷扬驱动机构系统势能在最大范围内变化，曳引驱动机构系统势能在较小范围内变化，平衡升降机或平衡电梯的系统势能为常量或在最小范围变化。由此可知，当系统势能为常量时，该机构节能效果最为明显。
4.2 在加工型设备中的应用
加工型机械设备在实际生活中较为常见，其在加工过程中消耗的能源也最大，因此，该类设备的节能尤其重要。以牛头刨床为例，该设备主要由一个质量很大的主轴来操作其稳定运行，要想实现节能，就要降低输入的功率，结合机械原理，再增添一个该装置，设备的功率变为原先的2倍，以提升功率，节省能源。
4.3 该节能原理在大压路机上的应用
大型压路机的轮子表面并没有严格按照周期函数来表现，其变化范围较大。这在无形中阻碍了节能设计。因此，要想真正实现节能，就要把冲击轮的势能在重心处于最低处时的变化缩小在一个最小区间，区间越小，节能效果越好。
机械设计的基本原理范文第2篇
【关键词】机械设计 新型理论 汽车工程 研究应用
一、有关机械设计理论的概括及研究方向
（一）机械设计理论的基本概括
机械设计及理论是机械工程一级学科所属的二级学科，是研究机械科学中具有共性的基础理论和设计方法的学科，是对机械进行功能分析与综合并定量描述与控制机械性能的基础技术学科，也是定位机械工程中的各项细致工作流程及程序的归纳总结的简单理论介绍。它主要研究各种机械、机构以及其零件的工作原理、现代传动与控制技术、运动和动力学性能、摩擦物理学、关系力学、机械创新与设计等有关课题。机械学科与仿生学、信息学、生物学、电子学等许多学科相互渗透，从而促进了机械设计与理论学科的新发展。机械设计这个学科的特色与优势，它是以复合材料构件设计与制造、计算机辅助工程、轻工自动机械设计及理论研究为目标，将计算机辅助设计与现在检测技术应用于机械以及产品的设计过程中。具有工程设计和管理的综合素质极其丰厚的专业知识，适合从事工程技术，科研等工作。我国近年来在机械设计研究上取得了骄人的成绩。
（二）机械设计理论的主要研究方向
现如今，随着科技的快速发展，机械设计理论也逐渐的完善、增多起来，特别是更好地扩大了机械设计理论在各方面上的研究，主要有以下几个研究方向：现代设计理论与方法：机械创新设计与方法、机械系统动态设计与仿真、优化设计、新型传动理论设计、机器人机构及其控制与仿真技术、数学机械化在机械中的运用；机械创新设计与检测技术：机械创新设计与检测技术主要用于研究机械创新设计与有限元计算分析，机械振动与噪声测试与分析，计算机辅助设计与制造、图像处理技术；轻工自动机械设计及理论：主要研究的领域是轻工自动机械现代设计理论，轻工自动机械先进传动技术，新型传动机构研究与开发、轻工机械动力传动的节能与环保、轻工业机器人开发与应用研究、机器人新机型、仿生机械研究等；仿生机械学：仿生原理与技术；驱动与控制技术、机械运动与控制。
二、机械设计理论在汽车工程上的研究
随着工业革命的发展，人类历史上出现了第一辆汽车，近些年来，又随着汽车工业的迅速发展，汽车变成了“改变世界的机器”，它不仅仅改变了人们的生活方式，方便了人们的出行，还在一定程度上有效的提高了人们的生活质量和生活水平。虽然，在过去的几十年里汽车行业的发展有了很大的进步，可是，目前的科学技术水平依然还是有限的，对于汽车的研究在各方面还需要更进一步的提高。新型机械设计理论以及一些基本原理在汽车工程方面有着很大的研究方向，并且对其有着一定的推动作用。
（一）机械理论在汽车工程技术上的研究
汽车工业的发展代表着一个国家制造业的发展，它直接决定了该国家制造业的发展水平。在某种程度上，它不仅仅是最广泛的一种工业，还是最新技术的最大载体之一，例如，有些航空、航天领域的高新技术只有通过汽车工程工业才能够更好的转化为较为规模型的产业，这就决定了新型机械设计理论及基本原理在汽车工程、工业上有着很大的促进作用。近些年来，对于汽车工程技术的研究有着越来越高的标准，这就迫使研究工作者更全面的运用机械设计理论为汽车工业的发展做好准备。
（二）机械设计理论在汽车工程实际操作方向上的研究
在实际生活当中，对于汽车工程的研究离不开技术方面上的研究，更离不开实际操作方向上的研究，这些实际操作上的研究与机械设计的基本理论有着密不可分的关系，甚至有些实际操作，例如对汽车的噪声、振动等等有着很强的密切性，并且对于这些问题的解决有着很好的作用效果。
三、新型机械设计理论在汽车工程上的应用
（一）机械设计理论在汽车工程噪声、振动上的应用
在评价汽车舒适性中有一项十分重要的指标，那就是NVH分析，它直接关系到了汽车产品的市场形象。NVH不仅有助于对振动频率进行匹配，用于消除振动过程中出现的耦合现象，还有利于改善产品的振动特性，从而大大降低汽车的噪声及振动。利用NVH分析可以预先得到新开发车型性能指标，还能对设计以及制造等各个环节进行更好的优化和完善，该分析不仅从设计成本上，还是从开发周期上考虑，都为设计新型车型提供了很好的保障。
（二）机械设计理论在汽车结构强度与模态分析及结构优化上的应用
车身是车的主要总成，因此车身必须有很好的强度来保证车的寿命，以足够的静刚度来保证车的装备与使用要求。在机械创新设计与检测技术中机械创有限元分析的方法能够有效地满足上述车身的设计，其主要应用体现在：一是在汽车设计中对结构件、主要机械零件的强度、刚度和稳定性进行分析：二是在汽车结构分析中通常采用有限元法来进行各构件的模态分析，同时在计算机上可以清晰地观看各构件的振动模态，这就为结构的动态设计提供了方便。因此有限元分析的方法在汽车结构上的应用从而提高了车身设计水平。
四、结语
机械设计的基本原理以及设计理论有着很好的应用前景，特别是在汽车工程方面上发挥着良好的效果，不仅仅体现在对于汽车工程技术和实际操作上的研究，还体现在了对于汽车工程、设计上的具体应用，这些对于汽车工程的发展有着极大的推动作用。
参考文献：
[1]温文源.客车车身结构的有限元分析及优化设计研究[D]. 2011年
[2]陈吉清.承载式车身结构的强度刚度及模态的有限元分析[J].2010年
机械设计的基本原理范文第3篇
摘 要：函数互换性是应用于现代机械加工中新型技术加工形式，函数互换性可以实现机械加工的灵活性发展，结合函数互换性的基本原理，对函数互换性在现代机械设计领域的应用进行探究，促进现代机械加工技术逐步拓展与发展，实施整体机械加工生产效率得到提升。
关键词：函数互换性；机械设计应用；分析
随着现代经济发展水平的逐步提升，社会机械加工技术也逐步实现拓展性发展，函数互换性是应用数学函数中，函数自变量和因变量之间相互运动，到达提升机械加工效率的作用。一方面，函数互换性可以提升机械的自自我运转频率，节约加工零件，推升另加加工的效率和速度，另一方面，函数互换性在现代机械加工中的应用，可以进一步拓展现代机械加工的精准性，进一步优化现代整体机械加工的质量。
一、函数互换性原理概述
函数互换性是基于函数中基本要素，自变量与因变量之间的关系，在某种特殊的环境中，可以相互转换。函数互换性的基本应用原理是，将自变量与因变量在保障函数关系式成立的前提下，实现函数的因素对调，到达对函数自身的检验。函数互换性的原理研究，以现代加工机械设计为例进行分析，机械进行零件加工中，往往依据程序进行系统内部零件加工[1]，由于机械长期处于同一方向运动，机械做功中将产生零件加工的误差，造成零件加工的整体准确性大大降低，摩擦力在做功中也会产生阻力，是机械的工作效率降低，而函数互换性在现代机械设计的应用，可以在零件加工的机械运动状态下保持机械函数下自变量和因变量之间的数据平衡，逐步实现现代函数运动作用的得到的机械运动效率提升。函数互换性额实现主要可以分为：函数关系式确定，函数比的衡量、函数公差的应用以及函数互调性的数据检验几部分[2]。结合现代整体函数结构，对函数互换性的实现进行分析。
二、函数互换性在现代机械设计的应用优势
函数互换性是基于数学函数设计的基本原理，对函数互换性的实施原理进行分析，在现代机械设计中的应用，能够满足现代机械加工运作效率提高的作用，实现机械运作的整体运行效率发挥机械加工精准性特点，减小机械在运动中的无用功的比重，提升机械的运行速率；另一方面，机械运动的速率能够减小系统运行误差，提升机械运作的工艺[3]，稳定机械运作的比重，实现零件制造中，质量函数发挥的作用，促进现机械运作的工艺精准性，从而充分发挥机械运作在机械加工中的作用；函数互换性的设计原理，为现代机械设计的原理提供了更加精确的运动理论自持，打破了传统机械设计中单方向的机械工作设计原理，大大提升了机械运作的灵活性，在现代机械设计中具有重要的作用。
三、函数互换性在机械设计中的应用探究
函数互换性基于数据函数自变量和银白能量之间的关系，进行某一平衡状态下，函数数据之间能够互相转换，提升函数的综合应用率，本文对函数互换性在机械设计中的应用的探究，主要从函数互换性的实现基本步骤进行分析。
（一）函数关系式确定
函数互换性在机械设计中的实现，必须满足函数兑换的数据具有一定的函数关系，因此，确定函数关系式，是实现函数互换性的首要因素。现代机械的设计，往往采用电能转换为机械能的形式进行机械做功，依旧零件加工的系统程序，应用电能与做功相互转换的作用，达到机械的运行。在此基础上，将零件加工的做功看作是自变量[4]，将机械的整体做功量看作是因变量。那么，机械运作的函数关系式可以表述为：机械运动产生的总体功与机械零件加工做功是因变量和自变量的关系。当自变量机械运动做工的比重增加，因变量的有用功也会增加。
（二）函数比的衡量
现代机械设计中自变量和因变量之间的关系，进行机械设计时，进一步确定函数互换性实现的函数衡量比，所谓函数比即机械有用功做功的环数旋转数值与函数关系式之间的数值之比，当函数中自变量和因变量进行互调时，函数比的衡量值越大，函数互换性的做功比率就越大，机械零件加工中的有用功的调节作用越强。例如：某机械设计时，将函数互换性作为一种机械自动调节的形式，在机械设计中[5]，将机械的自变量和因变量的函数互换性比的最低值设置为F，机械在实际零件加工应用中，当自变量和因变量达到F值时，机械运动的机械能就会发生能量的相互转换，从而实现改变机械内部运行结构原理，对机械运行的做功效率进行自我调节作用，发挥现代函数互换性在机械做功中的调节作用。
（三）函数公差的应用
函数公差是指函数互换性实施后，机械做功运动数值变化与原来的函数进行函数的自我对比，函数公差在现代机械设计中的作用，是用于机械设计人员机械设计的做功进行数据检验和进一步调节的重要依据，函数公差的计算通常依据机械实行函数互调性的前，进行液压系统做功运算，与实施函数互调性后液压系统做功计算的差值。函数公差的应用，可以实现对机械函数运行的实际数据进行综合性对比，提高现代函数互调性在函数中应用发展的作用，为发挥机械加工中零件加工的最佳精确化[6]，减小零件加工的误区具有重要的作用，同时也正是由于函数公差的存在，实现了现代机械设计中函数互调性的应用效果性得到明显提升，促进我国现代机械加工零件设计结构逐步优化发展。
（四）函数互调性的数据检验
函数互换性在现代机械设计中的应用，具有函数应用检验的作用。依据函数关系式，在机械设计中进行自变量和因变量的设定，机械运动在实际中应用，达到机械内部设定的机械运行加工设计阶段，机械实现内部函数自变量与因变量之间的自动化转换，函数互调性进行函数公差计算中，将保障关系式自动平衡的中间数据直接带入到机械液压系统运行的结构中，实现对机械内部发生函数互调性的数据进行检验，如果函数互调性的中间值符合函数运行的数据，机械运动的频率数据波稳定，否则，机械做功的数据监测波将发生较大的数据变动，由此可见，在机械设计中应用函数互调性是提升机械工作效率的重要保障。
四、结论
函数互换性善于把握函数自变量与因变量在某种做工状态下，可以相互转换，提升机械运作的整体效率，优化现代机械的基本运行结构，发挥函数互换性在机械设计中有用功与无用功相互转换的作用，提升机械\作的速率，增加有用功的比重，为现代机械在生产生活中的应用，提供更完善的机械做功保障。
参考文献：
[1]陈亭希，张彦博.函数互换性及其在机械设计中的应用[J].工具技术，2007，07：71-73.
[2]高刚毅.数字化设计技术及其在机械设计中的应用分析[J].山东工业技术，2016，12：142.
[3]陈永亮，徐燕申，徐千理，侯亮.变量化分析的原理及其在机械产品快速设计中的应用[J].机械设计，2002，03：6-8+0.
[4]程林.基于规则和统计的名词句法分析研究及其在机械产品设计中的应用[D].西安电子科技大学，2013.
[5]荣云.自然语言理解篇章中地点词汇的分析研究及其在机械产品智能设计中的应用[D].西安电子科技大学，2013.
[6]董树杰.领域自然语言理解篇章模型研究及其在机械产品设计需求分析中的应用[D].西安电子科技大学，2007.
机械设计的基本原理范文第4篇
关键词：蚁群算法；遗传算法；元胞原理；四杆机构
中图分类号：tg316 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）3-0048-02
随着科学技术和工业水平的不断提高，目前在机械优化设计的要求也越来越高，原来传统的图解法、解析法等设计方法已不能完全满足现在的要求。虽然后来也出现了比如蚁群算法这样的优秀设计方法，但是其自身也存在停滞现象、收敛速度慢等问题，不能很有效的进行机械结构的优化设计。于是基于蚁群算法、遗传算法、元胞原理可提出两种优秀的设计方法：遗传蚁群算法、元胞蚁群算法。这两种设计方法可以有效的克服基本蚁群算法的缺点，改进设计效果，使机械设计变得更加优化。下面我们将分别根据不同的条件，然后运用遗传蚁群算法和元胞蚁群算法进行平面四杆机构再现轨迹的优化进行设计，使机械的优化设计问题得到不同程度的解决。
1 蚁群算法
1.1 蚁群算法基本原理
蚁群算法是由Marco Dorigo于1992年在他的博士论文中提出的一种用来寻找最优优路径的概率型算法。蚁群算法的基本原理和模型来源于蚂蚁在找食物时选择路线的过程。我们都知道自然界的蚂蚁即使在没有任何外界导向信息的情况下，蚂蚁也总是能找到从巢穴到食物的最短路线。Marco Dorigo等人发现，自然界蚂蚁寻找到从巢穴到食物的最短路线，是通过一种正反馈效应实现的。具体表现为：单个的蚂蚁每次会在自己行走的路线下留下一种挥发性的分泌物，我们称其为信息激素。这样就使最优路径上的激素浓度越来越大，而其它路径上的激素浓度会随着蚂蚁的不断运动而逐渐减少，最终使最优路径被找出。
1.2 蚁群算法基本模型及其实现
根据Dorigo等人提出的关于蚁群算法的基本观点，我们可以将蚁群算法的基本实现过程和原理描述以下几个步骤：
①搜索结果不满足预期效果时，蚂蚁继续寻找另一条路线；②搜索过程中非最优路径上的信息激素浓度减少，最优路径上的信息激素增加；③信息激素浓度等根据搜索结果进行实时更新；④搜索到最终结果。但是通过实践发现这种基本蚁群算法原理在求解结果的过程中会出现搜索速度慢等缺点。因此如若将蚁群算法与遗传算法、元胞模型等原理相结合，就出现了遗传蚁群算法、元胞蚁群算法，这些复合的算法就可以有效的克服简单蚁群算法的缺点。
2 遗传蚁群算法
2.1 遗传蚁群算法原理
在上述蚂蚁的转移概率的定义式中，信息启发式因子？鄣和期望值启发式因子？茁，以及信息量残留系数？籽都可以进行用数学方法进行计算分析，因此，如果将？鄣、？茁和？籽这三个因素看成代表蚂蚁搜索求解过程中典型的3段代码，并将？鄣、？茁、？籽编码为实数。然后通过遗传算法中的遗传算子进行变异处理，这样就可以在原有的算法结果的基础上进行优化。这样就把基本的蚁群算法与遗传算法中的遗传变异效应相结合起来。这样遗传蚁群算法原理就产生了。
2.2 遗传蚁群算法模型及其实现（以平面四杆机构优化设计为例）
4 结 语
蚁群算法是模拟自然界蚂蚁的觅食行为的一种模型方法，虽然在机构的优化设计中有一定的优势，但是其自身也存在一些问题，故将蚁群算法和遗传算法、元胞模型进行综合运用，克服了原有基本蚁群算法的缺点。为机构的优化设计提供了更为简便、优秀的设计方法，并且可以根据实际情况的已知条件选择恰当的设计方法。这样我们在实际的设计中可以根据自身的情况选择遗传蚁群算法或者元胞蚁群算法，这为我们的设计提供了较大的选择空间。
参考文献：
[1] 刘国光.基于改进蚁群算法的四杆机构优化设计[J].农业机械学报，2006，37（1）：149-151.
机械设计的基本原理范文第5篇
关键词：仿生学；产品机械设计；应用
0 引言
产品设计是一门涉及工业设计、数学、物理等多学科交叉的学科门类，它要求设计师加强对工业技术与文化艺术的理解、各类学科的美学设计思想的综合、充分运用现有产品各类特质的能力。产品设计从市场需求出发，通过设计师综合分析归纳，同时经工程师工艺分析和反馈，反复从结构、外形与材料、功能等各方面进行优化的过程。
而仿生设计作为人类向大自然学习的途径，是当前科学界和人文界创新求知的重要方法，人类通过发掘了解自然界各类动植物的结构与生存方式，将研究发现运用到产品设计中，从而实现产品更好的服务人类，并和大自然和谐共存的新型设计理念。
产品设计在运用仿生学设计理念的前提下，要在产品中融合理工科和人文各类学科，通过将自然界生物体的形态、结构、材料和功能等各类要素融入产品设计的思路中，这使得产品设计既提升了艺术品位又满足了用户需求。
随着机械设计方法的更新，其他领域的新技术和新理念也不断向机械领域扩展，而仿生学设计的应用也为产品机械设计提供新的发展空间，本文将着重分析仿生学在产品机械设计中的应用。
1 产品机械仿生设计的理念与内容
机械仿生设计是指工程师在利用现有工程技术的前提下，运用发散性思维，结合仿生设计的理念和方式，设计出创新性的机械产品与结构材料的过程。这和以往的机械设计方法一样，都是基于机械设计的基本理论和方法，但是其又具有独特的创新性，是一种新型设计方法。
1.1 机械结构仿生设计
作为机械仿生设计的关键部分，机械结构仿生设计则需充分理解掌握自然界生物体的结构形式与相应功能原理，并对其结构和功能进行仿生设计而为人类使用。自然界的生物经过无数个岁月的进化，已充分发展形成了各种具有高度复杂的结构形式和功能形态。这些结构形式和功能形态作为机械仿生设计的源泉，提供了各类可供参考的结构形式。例如蜂巢的结构，其截面为六边形，总体为柱体，这种结构通过综合力学分析证明，能够在提高结构的同时而减少材料的使用。该结构已应用到特种飞行器件的结构设计中，在实践中得到了充分的证明。还有例如现已广泛用于包装的复合纸板，花炮架构等，这种机械结构的设计既能满足轴向抗压强度，又能减少材料的使用及重量的减轻，更能起到吸收噪音等辅助作用。
1.2 机械运动机构仿生设计
作为机械仿生设计的关键组成部分，运动机构仿生设计是在全面了解动植物运动的特点和原理的前提下，对运动的基本结构、运动的控制方式、运动功能的实现及运动的各个细节进行全面的模仿。在当前机构仿生设计中应用比较广泛和有成效的是现代机器人仿生设计和路面机械设计这两个领域。
伴随着工程技术的不断发展与人民对于现代生活方式的需求，机器人已不再仅仅局限于服务工厂，在人类的日常生活中已逐渐普及使用。比如在教育等方向的应用，多功能仿生手指的设计是经过复合材料做成的通过气动方式驱动的机构设计，在关键技术参数上，如应力、刚度要求、弹性收缩比率等都与自然界生物体的肌肉相近，我们可以通过机械加工成特殊壳结构从而使其具有良好的运动特性。
在路面机械方面，有关课题组利用牛耕地的基本原理，创造性的建立了“半浮式理论”，该设计的原理是通过改变传统农机驱动装置的承重与驱动的双重功能，从而独创性的设计出新型步行轮机构，使其广泛应用于松软土地等软性地基的工业状况。通过这一仿生设计的原理还指导了很多驱动力大、运动阻力小的新型机构。
1.3 机械材料仿生设计
机械仿生设计主要通过研究生物组织的结构、构成原理和材料的联系，获得所需要的启示并指导材料的设计、制造与加工，最终达到所需要的材料特性，从而满足机械的性能需求。生物复合材料的结构、原理等是现代新型复合材料研究的蓝本，对天然生物材料的表面功能、形成原理进行研究分析，发展出了具有仿生特性的特种工程材料，它代替了现有的金属材料与高分子材料，达到改善产品机械使用性能的目的。
1.4 机械运动控制仿生设计
在产品机械设计领域，机电液一体化及机械人工智能控制是现代机械系统整体运行性能的基本保证。智能控制仿生设计是现代仿生设计中的一个关键研究点，智能控制仿生设计的发展在一定程度上制约了仿生机器人领域的进步。过去的一段时间里，对于规定形状等规范化的对象进行作业的机器人有了快速的进步，而针对各种形态的动植物的工农业机器人也广受欢迎。在各个国家的竞争中，欧美等老牌产品机械设计强国始终保持在世界前列，这些国家目前对于仿生机器人的性能要求有了新的提升，不仅仅满足于路面识别，行走定位，还包括准确识别目标形态，智能纠正控制自身位置，并能实现记忆作业从而达到最大程度的智能化。
2 产品机械仿生设计发展前景（小结）
相对传统的产品机械设计方法，机械仿生设计作为一种新型的设计方法，短期内已经从集合多门学科逐步发展形成更深更广的产品设计理念。随着科技的不断发展，目前还需进一步研究与总结产品机械仿生设计的系统理论，同时必须有效地结合计算机发展技术进行仿生的辅助设计，并在机械控制系统和仿生设计集成方面需更进一步。产品机械仿生设计是未来产品设计的一个方向，它符合未来科技发展趋势，它是产品机械设计理念的一次跨越性的进步，它为产品设计的多元化发展提供了新的可能，它的发展与进步使得产品设计的道路越走越宽。
参考文献：
