創(chuàng)新設(shè)計在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

杜春艷

摘 要：對于一個國家來說，創(chuàng)新是不竭的動力，是民族發(fā)展的基礎(chǔ)，只有具備創(chuàng)新的意識和思維，才能在具體的的實踐工作中提高我國的綜合國力。機械是一個國家富強的重要標(biāo)志，對于機械結(jié)構(gòu)設(shè)計來說需要具備很強的創(chuàng)造性。在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要時刻注重改革和創(chuàng)新，只有這樣才能達到最優(yōu)化設(shè)計，才能獲得最符合規(guī)范的設(shè)計效果。

關(guān)鍵詞：機械結(jié)構(gòu)設(shè)計；創(chuàng)新設(shè)計；應(yīng)用

中圖分類號：TH122 文獻標(biāo)識碼：A

0.引言

當(dāng)前，對于機械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計已經(jīng)得到了較為廣泛的關(guān)注，創(chuàng)新是為了對機械進行更好地利用，同時也是為了將其實際效能發(fā)揮出來。對于機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計來說，一般其思維都較為統(tǒng)一，且以變元法為主，因為這種方法使用簡單，在創(chuàng)新設(shè)計中利用邏輯化的思維可以對可變元素進行系統(tǒng)化的梳理。對于機械結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，它是一項非常具有創(chuàng)造性的工作，在設(shè)計機械結(jié)構(gòu)時需要時刻對其進行改進和創(chuàng)新，這樣才能讓設(shè)計達到最優(yōu)化效果。在本文中，主要論述了變元法在機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計中的應(yīng)用，以期能得到更好的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計效果。

1.變元法

在機械創(chuàng)新設(shè)計中變元法的應(yīng)用較為廣泛，該法是從德國引進的，它同時還被賦予了創(chuàng)新的精神，將變元法應(yīng)用在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中就是創(chuàng)新的重要標(biāo)志。變元法系統(tǒng)化和邏輯化地梳理了設(shè)計中的一些可變元素，便于更加有效和可靠地進行設(shè)計創(chuàng)新。在應(yīng)用變元法前，工作人員需要首先分析和研究好機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本框架，這樣才能確保最優(yōu)化的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。對于變元法來說，它對產(chǎn)品的設(shè)計定義具有極好的詮釋作用。論證過的變元法可以對關(guān)鍵點進行有效調(diào)整，便于改變原先設(shè)計中的弊端，以便提供更好的設(shè)計方案，將變元法自身的優(yōu)勢發(fā)揮出來。

1.1材料變元和其數(shù)量

在機械設(shè)計中會涉及很多的原材料，這些材料種類繁多，同時每種材料的價值不一，功能也各不相同。如果從另一個角度來考慮，原材料的加工工藝差別性也較大，有效加工后才能符合某種需求，并成為理想地達到參數(shù)要求的材料。還有部分材料是不能加工的，需要對材料實施變元法才能達到要求。比如，設(shè)計剛性材料，要想達到設(shè)計要求一般會使用增大面積的方法，讓其成為理想中的感性材料。鐵性材料可以通過將隔板增強等措施來進行調(diào)整。這些例子都是通過變元法來實現(xiàn)的，也就是說變元法通過變量的形式將一種或是多種變量改變，但是并沒有改變結(jié)果，屬于全新的設(shè)計模式。加工面和工作面是機械結(jié)構(gòu)原理的兩個重要基本元素，此外還包括產(chǎn)品本身和產(chǎn)品整體等。產(chǎn)品性能可以通過這幾種元素進行衡量，操作人員在實際的工作中需要調(diào)整好這些產(chǎn)品元素，這樣得到的產(chǎn)品原件才能達到理想效果。

1.2位置和工藝變元

所謂的位置變元指的是將元件位置改變，以此來優(yōu)化設(shè)計。比如，在焊接部分元器件的過程中操作人員需要選擇好焊接位置，確保焊接位置靠近中心軸，避免元器件出現(xiàn)變形，或是有不規(guī)則扭曲現(xiàn)象出現(xiàn)。所謂的工藝變元指的是在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需要嚴格把好施工工藝關(guān)，同時結(jié)合好圖紙將最優(yōu)的工藝產(chǎn)品設(shè)計出來，同時借助先進工藝技術(shù)的幫助，開發(fā)和設(shè)計元器件，一旦出現(xiàn)問題要及時對其進行調(diào)整。

1.3 尺寸變元

所謂的尺寸變元指的是將元器件的形狀改變，以此來達到最優(yōu)化，也就是將元器件的長寬高3個基本參數(shù)改變。比如，泠沖壓壓彎曲技術(shù)，因為材料是能進行彈性變化的，但是需要在泠沖壓之前先變形，同時還要考慮到和計算相關(guān)的參數(shù)，只有這樣才能使得材料在變元后充分發(fā)揮作用，如圖1所示。

2.機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的關(guān)鍵點分析

在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中設(shè)計人員需要重點考慮好防腐性能，在選擇材料和零部件的過程中需要考慮到如圖2所示因素的影響作用，另外，還需要考慮到如下元素：

設(shè)計防腐設(shè)備：機械設(shè)備需要給予其完善的空間，特別是需要確保其處于干燥的環(huán)境中，淤積介質(zhì)千萬不能出現(xiàn)，這樣可以有效減少設(shè)備的腐蝕。

結(jié)構(gòu)間隙腐蝕：在設(shè)計結(jié)構(gòu)過程中，一般都會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)盲區(qū)，這些盲區(qū)位于眼睛看不到或是手觸摸不到的地方。這些區(qū)域很容易沉淀物質(zhì)，這些物質(zhì)不僅能損害機械設(shè)備，同時還會對設(shè)備造成腐蝕，設(shè)備的使用年限會大大降低，主要體現(xiàn)在如下方面：焊接點、鉚接結(jié)構(gòu)和容器襯板結(jié)構(gòu)等。設(shè)計人員在設(shè)計這些部分時一定不要出現(xiàn)間隙結(jié)構(gòu)，從而將結(jié)構(gòu)質(zhì)量提高。如果上述問題不能得到解決，就需要將密封間隙增加。如果上面的設(shè)計不能達到要求，可以將間隙進行合理擴大，使得設(shè)計質(zhì)量得到保證。

避免直接接觸金屬：在結(jié)構(gòu)設(shè)計中盡量不要直接接觸金屬，這是因為金屬容易出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，所以需要將不同的金屬隔離出來。

不要出現(xiàn)高濃度梯度：從某種意義上講容易出現(xiàn)沉淀物或是冷凝物，這樣會導(dǎo)致局部勢差出現(xiàn)，從而使得設(shè)備的腐蝕速度增快。

在機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，需要將最小面積規(guī)范體現(xiàn)出來，這樣才能將表面積最大限度地減少，通過分析實驗數(shù)據(jù)知，球體結(jié)構(gòu)是最好的選擇，圓柱體是僅次于球體結(jié)構(gòu)的選擇。

3.最優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

對于設(shè)計方案來說，它會直接影響到機械結(jié)構(gòu)的實際使用效果，所以在設(shè)計方案的選擇中需要高度重視，或者是設(shè)計出多種方案進行相互的對比和篩選，將最佳方案選擇出來，在對設(shè)計方案進行合理分析之后，評價好設(shè)計方案，在評價過程中需要采用科學(xué)、合理的評價方法，一般使用較多的是模糊綜合評判法。在綜合評定時需要考慮到安全性、經(jīng)濟指標(biāo)、社會效益、維修性和可操作性等評價因素的影響。如果是考慮到社會效益的影響，需要考慮到設(shè)備是否會經(jīng)常出現(xiàn)故障等；如果是經(jīng)濟指標(biāo)，需要從成本和人員兩方面來考慮；如果是可操作性，需要從施工工藝方面來考慮，主要是從施工技術(shù)是否成熟等方面來考慮。所以，綜合上面的因素考慮，在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要根據(jù)設(shè)備的特點對結(jié)果進行不斷的優(yōu)化，這樣不僅能對機械設(shè)備進行調(diào)整，同時還能對設(shè)計結(jié)構(gòu)進行改進。對于結(jié)構(gòu)中的一些關(guān)鍵性的結(jié)構(gòu)和零部件要建立起數(shù)學(xué)模型，這樣才能對其進一步進行優(yōu)化設(shè)計。因為模型能將結(jié)構(gòu)特征真實反映出來，為結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進和完善提供必要的參考依據(jù)，這樣才能綜合性優(yōu)化。隨著我國當(dāng)前經(jīng)濟發(fā)展速度的增快，我國的綜合實力的重要衡量參數(shù)就是機械設(shè)備，所以需要對機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行不斷的創(chuàng)新，這樣才能不斷完善好施工技術(shù)。隨著我國當(dāng)前科技創(chuàng)新的發(fā)展，機械結(jié)構(gòu)設(shè)計也被不斷地進行優(yōu)化，測控設(shè)備的方法也得到了不斷的優(yōu)化和發(fā)展，設(shè)計人員的設(shè)計思路也需要與時俱進，不斷將自身的創(chuàng)新意識提高，同時不斷引進新的設(shè)計理念，使得機械設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計得到不斷地完善和發(fā)展。

結(jié)語

在設(shè)備的使用和更新過程中機械結(jié)構(gòu)設(shè)計起到了非常重要的作用，它在很大程度上促進了我國國民經(jīng)濟的發(fā)展。對于機械設(shè)計來說找到適合的新方法來替代舊方法是當(dāng)前需要解決的重點和難點，需要設(shè)計人員具有較強的實際操作技能和操作意識，同時不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，將機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路和理念提高，只有這樣才能提高機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，實現(xiàn)我國的強國之夢。

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