關于當前機械結構設計中的創新設計

何健銘

摘 要：近年來，經濟的發展，促進我國科技水平的提升。基于我國科學技術快速發展，各類用戶對產品設計加工的要求在不斷提升，在產品設計中機械設計是重要環節，需要不斷創新設計人員思維理念，對設計技術工藝與設計方式進行創新。在機械結構設計中如何融入創新設計是相關部門需要重點解決的問題。本文就關于當前機械結構設計中的創新設計展開探討。

關鍵詞：機械結構；設計；創新設計

引言

工業是強國之本，在工業生產中，各種機械設備是不可或缺的重要組成部分之一。近年來，隨著我國加大了機械設備相關方面的研究力度，研制開發出很多種類的自動化機械設備，由此為工業生產效率的提升提供了強有力的設備支撐。在對自動化機械設備進行設計研發的過程中，除了要滿足客戶的實際需要之外，還應當使機械設備的優勢得以最大限度地發揮，這是非常重要的一點，必須予以足夠的重視。

1當前機械結構設計中創新設計的必要性概述

在社會各個領域快速發展背景下，各項技術發展進步對機械結構設計思想與基本理念提出了更多更高的要求，要在機械結構設計中逐步融入創新精神與創新理念才能與時俱進。在機械結構設計中，相關設計人員要更好地融入現代化機械設計理念，借助創新思維使得不同模塊與構件能夠相互融合，這樣便于生產制造更多優質的機械結構部件，遵循結構設計內在變化規律，從實踐中完善生產。

2對機械結構設計特征及變元法的介紹

就機械結構來講，必須要在總體設計的基礎之上，對整體設計情況進行不斷強化，進而適當的調整機械結構。總的來講，總體設計的完善與否對機械結構設計圖的精度有著直接的影響，也和整體設計和調整有著分不開的聯系，對機械結構的功能和設計原理進行不但優化和完善。在具體進行設計的時候，為了能夠為后期的組裝提供便利，要準確標明相關設計參數，檢查并確認部件的精準程度，有效確保嚴格按照設計標準來進行。在具體設計機械結構的過程中，作為創新的一種，變元法得到了廣泛的應用。應用該方法必須要深入、全面的來研究機械的基本結構，對機械設計的基本框架做到充分掌握，適當的對零部件進行調整和優化。在具體應用變元法的時候，通常情況下會涉及到以下兩個方面的內容：首先，標注機械零部件，并對其性能進行解釋，對零部件的具體形狀、數量以及規格等做到有效確定，還要對相關工作進行重點分析和研究；其次，在具體設計階段，需要根據實際情況來檢查并適當的調整零部件，積極創新和優化設計方案，從而更好的為機械設計的發展打下良好的基礎。

3基于變元法的機械結構設計創新

3.1機械結構設計中材料與數量變元

機械結構設計過程中要對材料進行合理選取，材料選取的合理性對機械結構創新的結果會產生較大影響。例如在設計液浮式陀螺時，將鋁質材料作為馬達定子殼基本應用材料，在轉子軸中選取合金鋼作為應用原材料，受到膨脹系數變化影響，在實際運行過程中由于轉子軸和定子之間會發生相應變化，這樣將會導致機械結構運行故障。在設計過程中要合理選取材料變元，對各類材料合理利用。機械結構屬于較為成熟完整的系統，其中是由不同零件構成，各個零件發揮著不同作用。在設計過程中，相關技術人員需要進行優化設計，將計算結果與機械結構設計進行有效對比，及時進行改進。在設計過程中要及時淘汰冗余零件結構。相應的設計人員需要對機械結構相關零部件進行調整，提升設計合理性。在設計過程中要對零件數量進行調控，提升零部件互換性，從而提升機械結構基本應用性能。比如在螺紋連接結構中，要相對螺紋松動問題進行控制，可以整合彈簧墊片、螺釘、墊圈基本應用功能。

3.2外觀及尺寸

隨著工業自動化的不斷發展，人們的審美也發生了變化，對機械產品的外觀也越來越苛刻。例如手機等通訊設備，除了要滿足常規的通話功能外，其外觀變化也越來越大，造型更加優美。因此，機械設計人員必須更加注重當前的審美潮流，在滿足基礎功能的同時盡量對其尺寸和外觀造型進行創新。

3.3工藝變元

許多材料在機械結構設計當中都有應用，各部分結構制造的過程當中都和實際情況相結合來適當的選擇合適的材料，同時由于零部件所使用的材料具有一定的差異，導致其具體的加工工藝也會具有一定的差異性，就算是材料相同，在具體加工的過程當中，所采用的加工工藝也會存在著本質上區別，其主要目的就是為了采用科學的加工工藝充分發揮出材料的作用，如此方可從根本上將機械的使用效率提升上來。所謂的工藝變元法其實指的就是對材料的加工方式進行改變從而創新機械結構設計。比如，在實際設計模具的過程當中，斜頂的要求較高，特別是一些精密模具的斜頂尺寸較小，普通滲碳工藝難以滿足設計要求，需要采用特殊工藝使材料獲得更佳的剛性，有效確保設計質量的提升。

3.4尺寸變元

機械結構創新設計對設備基本外形尺寸以及安裝性能具有較大要求，相關設計人員可以在尺寸變量基礎上對零件基本尺寸進行有效優化，使得零件應用能夠全面優化。相關設計人員要不斷提升零件應用價值。對零部件自身尺寸以及相應形狀進行控制，促使機械設備能夠保持穩定運行狀態。在結構設計過程中相關設計人員要對部件相應尺寸進行嚴格控制，在模塊化設計基礎上，能夠保障部件協調配合運行，此類方法能夠對機構基本形狀進行控制。

3.5位置變元

一個機械往往由很多種不同的器元件組成，器元件由于其各自的聯系不同、作用不同，其最優位置也各有不同。對機械設計進行位置變元，通俗來講就是通過對元件的空間位置進行調動、測試，以確定其最優位置，最終達到整體優化的目的。例如在焊接元器件的時候應該把焊接的位置固定在對稱抽的位置，這樣就可以有效防止器元件發生變形扭曲，增加部件群的整體協調性、美觀性，同時能有效的利用空間，置放其它元件，實現有限空間的高效利用。

4機械結構設計中的創新設計方向

在對機械零件進行結構創新設計時，需要從多個設計方案中選擇最優化的方案。在選擇過程中，需要采用模糊綜合優化方法，其指標主要有以下幾點：（1）客戶實際需求。所有的機械結構最終都是服務于客戶的，因此客戶的實際需求才是機械結構的價值體現。（2）生產成本和效率。不同的企業采用的生產設備不相同，技術人員的水平也層次不齊，因此每個企業要綜合考慮本廠的實際生產條件，將生產成本和效率作為主要的優化創新目的。（3）社會、環境效益。企業生產機械結構，除了滿足客戶需求外，還需要考慮社會、環境效益，盡可能減少生產對環境的破壞，提高社會效益。

結語

總而言之，從當前機械發展現狀來看，在機械結構創新設計中有較多需要優化完善的部分，在機械制造過程中要全面融入創新思維，對設計內容進行補充，要從長遠角度出發提升機械應用價值，延長機械使用壽命。

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