機械產(chǎn)品在國內(nèi)外市場中競爭力的強弱，在很大程度上取決于產(chǎn)品的質(zhì)量，而產(chǎn)品的質(zhì)量是通過精心設計、精益生產(chǎn)和嚴格管理獲得的。產(chǎn)品的性能決定了產(chǎn)品的價值和市場中的地位，是機械制造企業(yè)核心競爭力的集中體現(xiàn)。

國內(nèi)外相關學者對機械產(chǎn)品的設計方法進行了長期而系統(tǒng)的研究，提出了許多設計理論和方法?，F(xiàn)代機械設計方法有四個方面的特點:

(1)設計理論與方法延伸、思維的變化及設計范疇的擴展；

(2)多種設計技術、理論與方法的交叉和綜合；

(3)設計手段的精確化、數(shù)字化.自動化、虛擬化、并行化、最優(yōu)化和智能化；

(4)面向產(chǎn)品壽命周期的可靠性設計及各種設計實驗技術的綜合應用。

常見的現(xiàn)代設計方法有創(chuàng)新設計、生命周期設計、數(shù)字化設計和CAE(計算機輔助工程)分析技術、虛擬設計、優(yōu)化設計、穩(wěn)健設計、可靠性設計、并行設計、智能設計、機電-體化設計和計算機輔助設計等。圖1是現(xiàn)代設計方法的分類圖，其中有限元設計、計算機輔助設計和最優(yōu)化設計等方法已經(jīng)比較完善并逐步普及，而另一部分設計方法內(nèi)容比較新穎，仍處在研究和發(fā)展中。

工程分析是產(chǎn)品開發(fā)的基本任務之一，而數(shù)字化設計和CAE分析技術是CAD/CAM不可缺少的組成部分。準確地說，CAE是指工程設計中的分析計算與分析仿真，具體包括工程數(shù)值分析、結構與過程優(yōu)化設計、強度與壽命評估、運動/動力學仿真。CAE是指用計算機對工程和產(chǎn)品進行性能與安全可靠性分析，模擬工程或產(chǎn)品未來的狀態(tài)和運行狀態(tài)，及早地發(fā)現(xiàn)設計缺陷，為優(yōu)化設計提供依據(jù)。CAE核心技術為有限元分析技術，核心應用是虛擬樣機。

有限元法是一種現(xiàn)代數(shù)值方法，它將連續(xù)的求解域離散為有限個單元組成的組合體，這樣的組合體能用來模擬或逼近求解域。有限元分析技術已經(jīng)由求解力學問題擴展到流體力學、傳熱學和電磁學等其他領域，在機械設計中主要用于結構的優(yōu)化設計和設計結果的校核。

優(yōu)化設計是從多種方案中選擇最佳方案的設計方法。它以數(shù)學中的最優(yōu)化理論為基礎，以計算機為手段，根據(jù)設計所追求的性能目標，建立目標函數(shù)，在滿足給定的各種約束條件下，尋求最優(yōu)的設計方案。

穩(wěn)健設計也稱為魯棒設計，是關于產(chǎn)品質(zhì)量和成本的一種工程設計方法。在產(chǎn)品或工藝系統(tǒng)設計中，正確地應用穩(wěn)健設計的基本理論和方法可以使產(chǎn)品在制造或使用中，或是在規(guī)定壽命內(nèi)當結構或者材料發(fā)生老化、變質(zhì)、工作環(huán)境發(fā)生微小的變化時，都能保持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。穩(wěn)健設計包括產(chǎn)品設計和工藝設計兩個方面。通過穩(wěn)健設計，可以使產(chǎn)品擁有很強的抗干擾能力，產(chǎn)品性能將更加穩(wěn)定、質(zhì)量更加可靠。

可靠性設計是指在遵循系統(tǒng)工程規(guī)范的基礎上，在系統(tǒng)設計過程中，采用一些專門技術消除產(chǎn)品的潛在缺陷和薄弱環(huán)節(jié)以防止故障發(fā)生，滿足系統(tǒng)可靠性的要求。它是根據(jù)需要和可能，在事先就考慮產(chǎn)品可靠性諸因素基礎上的一種設計方法。

虛擬設計是指設計者在虛擬環(huán)境中進行設計，主要表現(xiàn)在設計者可以用不同的交互手段在虛擬環(huán)境中對參數(shù)化的模型進行修改。其本質(zhì)是以計算機支持的仿真技術為前提，在產(chǎn)品設計階段，實時地并行地模擬出產(chǎn)品開發(fā)全過程及其對產(chǎn)品設計的影響，預測產(chǎn)品性能、產(chǎn)品制造成本、產(chǎn)品的可制造性、產(chǎn)品的可維護性和可拆卸性等，從而提高產(chǎn)品設計的一次成功率。

產(chǎn)品設計過程中引人先進的設計方法是提高設計質(zhì)量和效率的關鍵。例如，在帶鋸床的設計過程中引入可靠性設計方法，提高產(chǎn)品的可靠性，以及研究解決帶鋸床結構的振動等工作已經(jīng)迫在眉睫。