試探究當前機械結構設計中的創新設計應用

摘要：眾所周知，機械制造結構設計的主要任務是在總體設計的基礎上，根據一定的方案繪制出具體的結構圖，并實現所需功能。這個過程也就是將抽象的工作原理具體為機械構建的過程，因此，設計質量與最終的機械產品有著直接的關系。本文就當前機械結構設計中的基本要求和質量控制要點為基礎，以機械結構設計的一些創新方式展開討論。

關鍵詞：機械結構設計；創新設計應用；變元法；優化設計

引言

作為我國當前的重點產業，機械設計與生產對于機械制造行業來講非常重要。機械結構設計不僅關系著機械產品的最終可靠性與實用性，更關系著我國機械制造水平的高低和機械制造行業的未來發展。包括機械構件的材料、形狀、尺寸等方面的內容，都是機械結構設計需要考慮到的問題。而一些創新的設計不僅能夠優化傳統機械結構設計的弊端，更是促進機械制造可持續發展的重要手段。

1.機械結構設計的基本要求

1.1功能設計要點

眾所周知，機械制造的主要目的就是滿足人們對于機械的功能需求對原材料進行加工并形成成品的一個過程。作為機械制造的初始階段，機械的功能設計不僅要滿足客戶的實際需求，更要展現出創新性，要求設計的產品必須滿足相關的機械工作原理，還要保證產品的穩定性、工藝力學以及材料力學和裝配性能等相關因素的要求。

1.2質量控制要點

機械在鑄造的過程中不僅要考慮到功能的實現，更多的還要考慮到產品的最終質量。包括產品的精度、剛度以及結構力學等標準是否符合，針對會影響機械產品制造質量的因素進行分析。一方面，通過控制這些質量影響因素來控制機械產品的質量和性價比，有效保障其質量和經濟性。另一方面，還要充分考慮到機械的操作便捷性、外觀以及安全特性和節能環保等方面的內容。因產品的質量不僅是由施工工藝和材料來決定的，所以要做到全面的考慮。

1.3優化與創新設計

隨著機械制造業的不斷發展，機械制造市場的競爭也愈發激烈。因此，機械產品結構的創新設計方式已經成為機械制造企業的有力競爭，在產品中引入創造性的思維和其他的學科技術，進一步應用于機械制造的優化設計和創新設計，有效的提高機械技術產品的競爭力。結構優化設計的前提是有大量的可能性方案，和優化空間，包括對機械產品的生產工藝、材料以及連接方式、尺寸形狀等方面的優化和創新設計。

2.機械結構設計的創新方法

2.1材料、數量變元法

在機械設計的過程中，材料的選擇有很多種，針對不同的材料會沿用不同的加工工藝和結構類型設計以及零件尺寸確立。機械結構的創新設計可以通過調整材料比的方式，制定出不同的結構方案。另外，機械產品的結構元素也較多，包括加工面和工作面、輪廓面以及輪廓線甚至零件本身等很多元素。機械結構的優化和創新設計可以通過對結構中的元素數量進行調整和改變，以實現改變機械結構的目的，達到創新的機械結構設計。

2.2位置、尺寸、形狀變元法

前面提到，機械產品的位置、尺寸以及形狀設計是影響最終機械產品質量的最主要因素。針對產品結構設計中的各個元素的位置進行適當地調整和改變，以獲得更加優化的設計。例如，機械產品的零件非常多，在安排零件的焊縫位置時，應對應中性軸或者靠近中性軸等位置，避免增大收縮力或者導致變形彎曲。另外，通過對機械設計的零件尺寸變元，對其角度、長度以及距離等因素進行調整，或者對機械構建和零件進行改變，以實現整個結構優化，最終設計出最佳的方案。此外，還可以通過改變機械的結構零件表面和整體形狀、輪廓以及零件的規格、類型等內容來實現機械結構的整體創新優化效果，也是創新機械結構設計的途徑之一。

3.機械結構優化設計創新方法的運用需要注意的事項

3.1保障結構的社會效益與系統可行性

就當前的情況來看，對于機械結構的創新設計采用的是變元法的方式，通過改變和調整機械結構設計的相關因素，來獲得創新的機械結構設計方法。但事實上，在利用變元法的結構設計時還必須基于市場應用的實際需求，在性能、經濟上進行充分考慮。變元法研究的內容包括機械結構設計的數量、形狀、材料位置以及裝配連接變元等，主要通過對這些元素進行變元來設計出更多的優化和創新設計方案。但作為企業來講，機械生產的目的就是要滿足市場需求，創新結構設計的目的就是保障企業的經濟效益，從而實現提高企業競爭力的目標。所以，在對機械結構創新設計的工作中，應充分考慮用戶的實際需求和企業的實際發展情況，保障結構設計的社會效益與系統可行性。

3.2綜合分析成本需求和制造工藝內容

其實，機械結構設計的創新設計不僅包括對結構、空間構造以及材料的調整和改變，還包括制造工藝、功能等方面的設計創新。機械結構的創新性評估作為機械制造行業的重點工作，逐漸開始受到行業內的關注。隨著計算機技術的發展和機械制圖、建模等技術的發展，機械創新工作越來越得到重視，很多企業都加大了對其的成本投入，導致其成本不斷增加。因此，控制好機械結構設計的成本需求，再針對性的進行創新結構設計成為了當前發展的趨向。

4.結語

綜上所述，創新設計是當前機械結構設計的主要發展方向，通過變元法的方式對機械結構中的各因素進行調整和改變，以實現更加優化的結構設計，以此創造出更多更優秀的機械成品。

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作者簡介：林榮森（1991—），男，漢，湖北恩施人，本科，武昌工學院學生，機械設計制造及其自動化。