當前機械結構設計中的創新設計分析

喬 石 邵 婉

（煙臺北方星空自控科技有限公司，山東 煙臺 264670）

科技創新論壇

當前機械結構設計中的創新設計分析

喬 石 邵 婉

（煙臺北方星空自控科技有限公司，山東 煙臺 264670）

隨著時代的發展與科技的進步，人們對于機械結構設計日益重視。從國家層面來講，機械結構設計的創新反映了一個國家的綜合實力；從小處說，只有不斷進行創新，機械結構設計才能不斷滿足人們的需要。論文結合筆者研究，以變元法為基礎，探討了新時期機械結構設計中的創新。

機械；結構設計；創新；設計

時代的發展與社會的進步對創新提出了進一步的要求。創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力，對于機械結構設計來說也同樣如此。對于設計者來說，在機械結構設計中進行創新是一項非常具有挑戰的任務。只有充分了解機械結構創新的必要性，才能取得最佳的設計效果。

一、新時期機械結構設計中創新的必要性分析

時代的發展與科學技術的進步對機械結構設計的思想與理念提出了新的要求。新時期，如何使機械結構設計滿足社會發展與人們日常的工作與生活的需求成為必須迫切思考的問題。解決這一問題的有效途徑就是機械結構設計過程中融入創新精神與創新理念。創新并不是憑空創造，而是在現有理論與實踐的基礎上進行有效的發展。對于機械機構設計來說，設計者就是要思考如何利用已經存在的現代機械設計理念，將其與創新思維相結合，從而實現不同構件、模塊的優化組合，以便制造出能夠滿足人們需求的機械結構部件。新時期機械結構設計創新就是要求設計者能夠從機械結構設計的內在規律入手，不斷實踐。

二、基于變元法的機械結構設計創新

（一）機械結構設計時進行材料變元

機械結構設計離不開材料的科學選擇，可以說機械結構創新的成敗決定了合理的材料選擇。比如說在設計液浮式陀螺時，如果馬達定子殼所使用鋁質材料，而將合金鋼作為轉子軸的材料，那么因為其膨脹系數的不同導致其在運行時可能因為定子與轉子軸向尺寸的變化，導致液浮式陀螺馬達運行故障。所以設計時就必須重視材料變元的科學運用，合理利用材料。

（二）機械結構設計時進行數量變元

眾所周知，完整的機械結構是一個成熟的系統，包含各種不同的零件，這些零件雖然作用不同但是都發揮著作用。在設計時，設計人員就必須不斷計算，并將計算結果與機械結構設計相比對，及時改進。如果發現機械結構設計中存在冗余零件結構，則需要及時更換淘汰。對于機械結構設計的創新就要求設計人員及時調整機械結構的零部件，確保結構設計的科學、合理。設計時可以減少零件或者將部分零件合并，通過減少了零件的數量，提高其互換性，從而提高了機械結構的性能。比如說鑄件的結構性裝必須簡單，此時就應該采用直線型的輪廓。而螺紋連接結構中，要想避免螺絲松動問題，就可以把螺釘、墊圈以及彈簧墊片功能整合，減少零件數量并滿足功能。

（三）機械結構設計時進行位置變元

機械結構設計過程中如果調整零件的位置，則可能導致機械結構產品的整體性能發生變化。在一些機械設備中，其傳動裝置的齒輪要求必須貼合無間隙，但是在加工過程中往往做不到這樣的要求，齒輪的孔距難以得到有效的控制。雖然可以采取其他的設計形式，但是可能又會受到空間的限制。所以設計師必須通過位置變元，以此來不斷調整機械機構各零部件之間的孔距與距離，進而實現創新，改善性能。

（四）機械結構設計時進行尺寸變元

機械結構設計創新時還應該保證機械結構產品的外觀、外形尺寸以及安裝等屬性與要求。所以說，設計者必須保證機械結構設計時的尺寸變元，不斷找到最佳的零件應用尺寸，實現零件應用方案的優化。除了要注重零件的性能外，還應該對零件的外形、尺寸進行一定的變化或者修正，保證機械結構運轉的正常。在平時對機械結構設計時，應該盡量縮小零件的尺寸并且將機械結構設計模塊化，以便內部零件的不斷協調運行。這樣可以直接縮小機械結構的外形。

（五）機械結構設計時進行形狀變元

設計人員要關注機械結構中零件表面極其整體形狀、輪廓等，通過設計實現零件形狀的改變，從而改善機械結構的性能、外形或者功能。例如在設計某一機械結構時，要求其發揮彈簧壓力壓緊零件，就可以在設計時將彈簧類型（壓簧、拉簧、扭簧、板簧等）和被壓零件形狀（圓柱面、平面、螺旋面、球面等）進行反復組合，在所得到的各種方案中選擇最佳組合。

（六）機械結構設計時進行連接變元

機械結構設計中的連接方式與方法比較多，不同的機械結構需要選擇不同的連接方式。所以設計人員要具有將不同連接結構以及連接方式進行相互調換、調整以及改變的思維，從而獲得眾多不同類型的機械結構類型。比如說一些機械部件需要經常拆卸，在選擇連接結構時就應該選用一些既能夠連接可靠也能夠便于拆卸的連接結構。這種類型在生活中可以經常看到，尤其是手機機蓋或者兒童玩具產品中較為多見。

（七）機械結構設計時進行工藝變元

使用不同工藝方法裝配起來的機械結構可能其性能也不同，在進行機械結構設計時應該考慮到這一點，否則可能出現機械結構產品無法滿足設計需求的局面。設計人員所要做的就是要熟練掌握各種加工工藝，并能夠在此基礎上進行反復試驗。通過仔細分析，找到零件結構工藝中可能存在的問題，從而提出相應的修改意見。在一些機械結構設計與推廣中，一些機械結構的加工與制造可能與傳統方法不同，設計人員需要予以極大的關注，以便其能夠保證機械結構的質量與性能。

結語

綜上所述，機械結構設計創新具有非常重要的意義，是滿足人們需求，促進社會進步與發展的不竭動力。對于設計者來說，要不斷探尋機械結構設計的創新點，不斷優化結構設計，利用創新思維、創新理念替代傳統設計理念與方法。這就要求設計者必須具備高昂的斗志、敏銳的觀察力以及源源不斷的靈感，最重要的則是要有較高的專業素質。只有這樣才能不斷創新機械結構設計，滿足社會與生活的需要。

[1]萬勝，王誼平，姜伍.淺析機械結構設計中的創新設計[J].科技風，2015（03）.

[2]曲姣，于曉文.從結構分析的角度探究平面機構的創新設計[J].電子制作，2015 （06）.

[3]高新紅.試析機械結構的創新設計與優化[J].企業技術開發（下半月），2015（03）.

[4]孫艷芬.基于變元法的機械結構創新設計研究[J].科技展望，2015（13）.

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