基于新形勢下的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新模式

薛汝東

摘要：創(chuàng)新是推動行業(yè)發(fā)展的不竭動力，在機(jī)械制造行業(yè)中，對機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新，不僅可以提升機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用性能，還可使其在市場中具備更好的影響力。尤其是在當(dāng)前科技水平不斷提升的基礎(chǔ)上，對設(shè)計理念以及設(shè)計模式進(jìn)行創(chuàng)新，可很大程度上打破傳統(tǒng)設(shè)計觀念的限制，使機(jī)械結(jié)構(gòu)能夠滿足當(dāng)前的市場需求。文中對機(jī)械結(jié)構(gòu)的理念創(chuàng)新進(jìn)行闡述后，分析機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新模式。

關(guān)鍵詞：機(jī)械結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計;設(shè)計創(chuàng)新

自動化技術(shù)以及智能化技術(shù)的普及應(yīng)用，為機(jī)械生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支持。為了進(jìn)一步增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的使用性能，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計階段就應(yīng)積極引入新技術(shù)，逐漸實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造的信息化和智能化發(fā)展，并且應(yīng)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計中融入創(chuàng)新模式，在提升機(jī)械設(shè)備性能的同時，控制機(jī)械制造成本，保障機(jī)械制造行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

一、新形勢下機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的理念創(chuàng)新

在新的發(fā)展形勢下，對機(jī)械設(shè)備的性能和功能性提出了較高的要求。如果還是遵循以往的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，則很難滿足當(dāng)前的市場需求。在新形勢下，要求設(shè)計人員能夠積極引入信息技術(shù)，自動化控制技術(shù)和智能化技術(shù)，逐漸實(shí)現(xiàn)機(jī)械的自動化和智能化發(fā)展。為了更好的滿足市場需求，還需加強(qiáng)市場調(diào)研，對機(jī)械應(yīng)用的實(shí)際需求進(jìn)行深入分析，在明確機(jī)械設(shè)計的重點(diǎn)后，采取相應(yīng)的技術(shù)手段和設(shè)計理念，完成機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，推動機(jī)械產(chǎn)品的現(xiàn)代化發(fā)展。

二、新形勢下的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新

（一）創(chuàng)新材料設(shè)計

為了達(dá)成機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求，在進(jìn)行材料選擇時，應(yīng)綜合分析材料性能及特點(diǎn)，根據(jù)材料的使用要求，確定材料選用類型，通過材料的合理選用強(qiáng)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。當(dāng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的主體材料以鋼材為主時，則需考慮鋼材的強(qiáng)度和硬度能否滿足機(jī)械使用需求。當(dāng)鋼材性能無法滿足使用需求時，可以通過增加鋼結(jié)構(gòu)截面尺寸的方式來提升其整體性能。此外，鑄鐵材料的硬度明顯優(yōu)于鋼材材料，在特定的情況下，可以考慮應(yīng)用鑄鐵材料替換鋼材。

（二）零部件數(shù)量的優(yōu)化設(shè)計

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計還包括對內(nèi)部元件的設(shè)計，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通常需要考慮到機(jī)械設(shè)備的使用要求對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以此來改變機(jī)械結(jié)構(gòu)的應(yīng)用價值以及結(jié)構(gòu)性能。相對來說，此種結(jié)構(gòu)設(shè)計方法較為簡單，但設(shè)計效果明顯，不僅能夠減少成本投入，還能為結(jié)構(gòu)的安裝與拆卸提供便利。就螺絲構(gòu)件的設(shè)計工作來說，傳統(tǒng)的螺絲構(gòu)件包括墊片、螺桿和螺母，構(gòu)件數(shù)量眾多，增加了結(jié)構(gòu)安裝和拆卸的負(fù)擔(dān)。而在新時期，則可通過設(shè)計一體化螺絲，實(shí)現(xiàn)零部件的減量化，從而控制成本，提升結(jié)構(gòu)安裝效率。

（三）焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量會對整個機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量與性能產(chǎn)生直接影響。為了提升焊接件的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，通常需要遵循避免高應(yīng)力區(qū)焊接的原則。具體指的是，在需要對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接處理時，應(yīng)避免將焊縫位置設(shè)置在應(yīng)力集中的區(qū)域。如圖1所示，在針對兩塊板厚不同的零件進(jìn)行焊接處理時，因其幾何尺寸發(fā)生改變，在焊接完成后，很可能在焊接區(qū)域產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。而如果直接將焊縫設(shè)置在幾何尺寸變化的位置，很可能由于應(yīng)力過于集中影響機(jī)械結(jié)構(gòu)的焊接強(qiáng)度。因此，應(yīng)在兩塊板厚不同的零件間設(shè)置過渡段。如圖1（b）所示，通過設(shè)置過渡結(jié)構(gòu)可以有效提升焊接強(qiáng)度，增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行可靠性。

（四）結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計

一般而言，機(jī)械結(jié)構(gòu)的外觀形狀會受到其內(nèi)部零部件構(gòu)造的直接影響。因此，對于機(jī)械結(jié)構(gòu)的外觀形態(tài)設(shè)計還應(yīng)考慮到各類構(gòu)件的規(guī)格和分布等因素。就彈簧設(shè)計來說，其主要作用為借助彈簧彈力來壓緊構(gòu)件，當(dāng)對機(jī)械結(jié)構(gòu)的外部形狀有所要求時，可以通過改變彈簧的類型和形狀滿足機(jī)械結(jié)構(gòu)的外觀設(shè)計要求。但需要控制好彈簧與零部件之間的間距，以免壓緊力不足，影響結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量。

（五）工藝方法設(shè)計

在明確機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計目標(biāo)的基礎(chǔ)上，應(yīng)結(jié)合機(jī)械結(jié)構(gòu)的性能要求，選擇合適的制造工藝。考慮到各個機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能以及性能存在一定的差異，進(jìn)行工藝設(shè)計時，需要綜合考慮多方面的因素，選用合理的制造工藝，保障機(jī)械結(jié)構(gòu)性能的有效發(fā)揮。為此，要求在具體進(jìn)行工藝設(shè)計時，根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的使用要求，對其內(nèi)部零部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，明確標(biāo)注機(jī)械構(gòu)件的工藝方法以及工藝參數(shù)，確保在機(jī)械生產(chǎn)時能夠?qū)υO(shè)計方案進(jìn)行有效還原。還應(yīng)結(jié)合以往的機(jī)械結(jié)構(gòu)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出影響機(jī)械結(jié)構(gòu)生產(chǎn)質(zhì)量的相關(guān)因素，并且制定科學(xué)的防治預(yù)案，從根本上提升機(jī)械生產(chǎn)的整體質(zhì)量。

（六）尺寸變元設(shè)計

在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的尺寸變元實(shí)際上是指，對機(jī)械結(jié)構(gòu)內(nèi)部零部件尺寸的調(diào)整與優(yōu)化。具體而言，是根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求，對其內(nèi)部零部件的形狀進(jìn)行創(chuàng)新，通過改變零部件形狀來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。但需要注意的是，零部件形狀的改變不得對結(jié)構(gòu)性能造成影響，且不得影響零部件的彎曲度以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

結(jié)束語：

上文中主要從材料設(shè)計、零部件數(shù)量設(shè)計、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計、工藝方法設(shè)計和尺寸變元設(shè)計幾個方面對機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新模式進(jìn)行了闡述。希望通過上述優(yōu)化設(shè)計可以有效改善機(jī)械結(jié)構(gòu)的使用性能，增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的功能性，更好的滿足新形勢下的市場要求。通過融入新技術(shù)和新理念改善傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計中的不足，不斷優(yōu)化和改良機(jī)械結(jié)構(gòu)狀態(tài)，促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)的長效發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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