創新設計在機械結構設計中的應用分析

摘 要：隨著市場經濟的發展，使人們的生活水平有了快速提高，對生活品質也有了更高的要求。因此，使社會認識到了創新的重要性，能滿足人們的多元化需求。尤其是在機械結構設計中，采用創新設計的方式，有利于提高機械的質量和性能，從而推動機械制造業快速發展，不斷提高我國的經濟實力，實現其應有的價值。

關鍵詞：創新設計；機械結構設計；設計技術

創新是行業發展的靈魂，是實現企業競爭力的源泉，有利于企業獲得更大的上升空間，以滿足社會的發展需求。現階段，市場需求開始呈多元化趨勢，傳統的設計理念使企業的發展受到了限制，無法發揮其實際作用。對此，應強化創新設計理念，對機械結構進行優化，從而實現最優設計效果。

1 創新設計對機械結構設計的重要性

現階段，我國社會經濟發展較快，人們的思想意識發生了轉變，開始向多元化方向發展，要求機械結構滿足多元化的發展需求，使其具備良好的功能和性能，以保障工作效率。在此背景下，傳統設計理念的劣勢尤為凸顯，其結構單一、應用范圍有限，使其行業價值受到了影響。對此，要求設計人員提高創新意識，采用新材料、新工藝、新結構等設計方式，以打破常規設計理念的限制，對機械結構的本質進行創新，從而提高機械制造領域的生命力，保證其安全、穩定的發展。

2 創新設計在機械結構設計中的應用

變元法這一理念最早由德國提出并使用的，對創新機械結構設計有十分重要的意義。在采用這種設計理念時，需要對產品的結構設計理念進行分析，合理確定機械結構的特點和要求，并根據實際情況來創新設計，能有效保障機械結構的質量，從而實現變元法的設計效果。現階段，變元法主要是對機械結構的材料、尺寸、位置、形狀等其各方面進行創新，能保障結構設計效果。

2.1 材料設計

當進行機械結構設計時，需要合理確定設計材料，每種材料的性質、特點等不同，在進行設計與施工時，會產生不同的效果。因此，應根據材料的實際情況來優化結構設計，從而保障設計質量。例如，當機械結構的主體設計材料為鋼材時，應充分發揮鋼材的優勢，使其結構具備良好的硬度和強度。對此，可采用增加鋼結構截面尺寸的方法，能有效提高其性能。相比于鋼材來說，鑄鐵材料的硬度和強度要差一些，傳統的設計理念使其性能受到了影響，無法保障產品的質量和使用壽命。而在鑄鐵上增加隔板或強筋，也能有效提高機械結構的性能。這種變元法，可對材料結構中的變量進行設計，從而保障設計效果[1]。

2.2 數量設計

在對機械結構進行設計時，需要對其內部元素的數量進行調整，使其滿足不同行業的需要。通常情況下，在進行創新設計時，只需要改變結構內部元素的數量即可，能有效改變結構的性能，實現其設計價值。雖然這種設計方法比較簡單，但能有效保障設計效果。例如，在進行螺絲設計時，傳統的設計方式為墊片、螺桿、螺帽等，其零件數量比較多，給機械結構的安裝及拆卸工作帶來了很大的難度。對此，在進行創新設計時，可將其設計成多功能一體化螺絲，以降低零件的使用數量，從而保障工作效率。

2.3 形狀設計

形狀是機械結構設計中的重點內容，通過改變機械結構的表面形狀或整體形狀，能改變各個零件的規格，從而優化機械結構的性能。例如，在對彈簧進行設計時，需要利用其彈力來壓緊零件。而采用創新設計理論，不僅可以選擇彈簧的的種類，還可對壓緊零件的形狀進行改變，比如，有平面、球面等，以滿足結構設計的實際需求。但在設計時還需要注意彈簧與零件之間的距離，合理控制壓緊力，防止影響結構質量。

2.4 位置設計

當對機械結構進行創新設計時，可通過改變零件的位置來調整結構的性能，從而實現其創新效果。通常情況下，當設計焊接縫的位置時，一般可將其布置在中軸線及其附近，能避免機械結構發生形變等問題，能有效保障結構的安全性與穩定性，從而推動企業快速發展。

2.5 工藝設計

工藝設計是機械結構設計的核心環節，對保證機械質量有十分重要的意義。由于每個機械結構的性質需求不同，在進行設計時需要進行相應的改變，以發揮其實際價值。因此，在實際工作中，要求設計人員正確分析各個機械結構的工藝需求，對其內部零件的構成進行研究，從而不斷提高圖紙設計水平。同時，還需要在圖紙中明確標明各個零件的施工方法及參數信息，避免理論效果與實際效果存在較大的差距。另外，還需要對影響機械結構質量、成本等因素劃分出來，并做好解決預案，能有效提高機械結構的設計質量[2]。

3 創新設計理念的應用優勢及需要注意的問題

現階段，在科學技術的發展下，我國的工業化進程不斷加快，但與發達國家相比，還存在一定的差距。在此背景下，會使我國機械制造業缺少國際競爭力，使其行業發展受到了影響。在新時期下，市場越來越看重創新的優勢性和重要性，能有效提高社會生產力，實現其經濟效益。同時，創新機械結構設計有利于優化設計質量，使其向多功能一體化方向發展，能有效提高資源利用率，實現其社會效益。另外，創新設計理念的發展，使各企業看到了自身的發展機遇與挑戰，有利于創造和諧的競爭環境，推動企業快速發展，實現其市場競爭力。

當對機械結構進行創新設計時，應注意幾個問題，一是，優化設計方案。當進行設計工作時，需要采用科學的方法來進行評價，有利于保證機械結構的質量。同時，還應從經濟效益和社會效益兩個指標來進行考慮，對重點結構部分建立模型，并通過數據進行對比和分析，不斷優化設計方案，以提高設計質量。二是，加強防腐設計。防腐設計是比較重要的內容，對機械結構的質量和使用壽命會造成嚴重的影響。因此，在進行設計時，應對內部構件、焊接縫隙、構件表面等進行防腐設計，從而保障設計效果。

4 結語

目前，傳統的設計理念存在很多的限制性問題，已不符合現代社會的發展需求。因此，要求機械結構設計人員創新設計理念，優化設計方式，以提高機械結構的設計質量，實現其應有的效益。

參考文獻：

[1]高翔.論計算機輔助技術與機械設計制造相結合相關研究[J].科技展望，2016，26（30）：4.

[2]李克非.試析創新思維在機械工程設計中的運用[J].黑龍江科技信息，2011，（03）：15.

作者簡介：王賓瑞（1982-），男，山東曹縣人，碩士，機械工程師，機械結構設計、機械傳動設計、自動化生產線方向。