探究機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

黃俊豪

摘 要：工業(yè)對(duì)于國民經(jīng)濟(jì)起到重要的支撐作用。機(jī)械設(shè)備作為推動(dòng)工業(yè)企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，只有不斷地實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，才能夠使企業(yè)更為適應(yīng)目前的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。本論文針對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械結(jié)構(gòu)；創(chuàng)新設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)方案

企業(yè)要發(fā)展，就要不斷地更新技術(shù)，基于創(chuàng)新設(shè)計(jì)而展開，加大機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)力度，以適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)日益積累的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，才能夠推動(dòng)工業(yè)企業(yè)快速發(fā)展。在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在總體設(shè)計(jì)確定下來之后，就要按照原理方案將設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖確定下來，然后對(duì)于機(jī)械機(jī)構(gòu)的構(gòu)建進(jìn)行研究，包括構(gòu)件的材料、構(gòu)件的形狀、構(gòu)件的表面狀況、尺寸以及允許公差范圍都要有所確定，以作為后續(xù)加工工藝的基礎(chǔ)，包括構(gòu)件的剛度、強(qiáng)度以及精度，要根據(jù)所確定的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)確定規(guī)格。從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)對(duì)機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用變?cè)▽?shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，可以達(dá)到機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的。

一、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的必要性

（一）機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新更滿足系統(tǒng)要求

科學(xué)技術(shù)推動(dòng)機(jī)械裝置的現(xiàn)代化發(fā)展，使得機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求日漸提高，不僅要具有實(shí)際應(yīng)用性，而且還要體現(xiàn)出創(chuàng)新理念。對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，就需要設(shè)計(jì)人員滿足實(shí)際需要、滿足設(shè)計(jì)要求、并要考慮到機(jī)械設(shè)備的未來使用價(jià)值。那么，在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要按照現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理念的引導(dǎo)，優(yōu)化機(jī)械構(gòu)件的組件以符合系統(tǒng)要求。

（二）機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新更為強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)構(gòu)建實(shí)踐

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新是要求設(shè)計(jì)觀念更符合實(shí)踐需求，著手于機(jī)械系統(tǒng)的構(gòu)建，掌握結(jié)構(gòu)的內(nèi)在規(guī)律，以對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)方法以及創(chuàng)新途徑進(jìn)行分析。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，就要促進(jìn)系統(tǒng)構(gòu)建實(shí)踐，結(jié)合基礎(chǔ)理論，使機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為一項(xiàng)重要工作內(nèi)容。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法——變?cè)?/p>

在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的眾多方法中，變?cè)▽儆谑莾?nèi)涵豐富且具有創(chuàng)造性的方法。采用變?cè)ㄟM(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)要對(duì)于變?cè)獌?nèi)容確定好，然后根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案調(diào)整變?cè)獌?nèi)容，以達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，變?cè)ǖ膬?nèi)容主要涉及到材料、數(shù)量、位置、尺寸、形狀、聯(lián)接和工藝的變?cè)?/p>

（一）材料變?cè)?/p>

機(jī)械設(shè)計(jì)中所涉及的材料多種多樣，材料不同，對(duì)于機(jī)械機(jī)構(gòu)的加工工藝、零件規(guī)格的設(shè)定會(huì)有所不同。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新從材料變?cè)慕嵌瓤梢灾贫ú煌姆桨浮１热纾慵孛娉叽绲淖兓牧系膭偠纫约皬?qiáng)度的改變等等。

（二）數(shù)量變?cè)?/p>

數(shù)量變?cè)轻槍?duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的目的有所改變，要相應(yīng)地調(diào)整構(gòu)件工作面、加工面以及輪廓面等等基本元素?cái)?shù)量。比如，螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，往往會(huì)將螺釘安裝的同時(shí)，還要安裝彈簧墊圈，可以防止螺釘松脫，但是，也可以采取防松措施，將螺釘?shù)膲|圈和彈簧墊圈集成，不僅便于裝配，還使結(jié)構(gòu)夠簡易化設(shè)計(jì)。

（三）位置變?cè)?/p>

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通過概念位置優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。比如，可以將若干個(gè)零件裝配于空間有限的箱體內(nèi)，由于零件擺放位置的不同，裝配的流程也會(huì)有所不同。

（四）尺寸變?cè)?/p>

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于構(gòu)件尺寸的調(diào)整是對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)整體效果改變的關(guān)鍵。比如，彎曲件對(duì)于角度的要求是非常嚴(yán)格的，不同的角度，其應(yīng)用性也會(huì)有所不同。

（五）形狀變?cè)?/p>

機(jī)械整體結(jié)構(gòu)的形狀是指構(gòu)件的輪廓、規(guī)格等等，只要經(jīng)過些微的改變，機(jī)械構(gòu)件所發(fā)揮的功能性就會(huì)有所不同。比如，構(gòu)件的彈簧選擇，不同的形狀就會(huì)有多種設(shè)計(jì)方案。

（六）聯(lián)接變?cè)?/p>

構(gòu)件的聯(lián)接包括聯(lián)接方法和聯(lián)接結(jié)構(gòu)兩個(gè)部分。構(gòu)件的聯(lián)接方法包括螺紋聯(lián)接、焊接、鉚釘聯(lián)接等等。聯(lián)接的結(jié)構(gòu)不同，對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生不同的要求。比如，經(jīng)常拆卸的構(gòu)建，可以使用螺釘聯(lián)接，以便于快速拆裝。

（七）工藝變?cè)?/p>

在機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不同的工藝對(duì)于構(gòu)件會(huì)提出不同的要求。機(jī)械構(gòu)件的性能、質(zhì)量與制造成本之間存在著必然的聯(lián)系，對(duì)于工藝技術(shù)也存在著很大的影響。在機(jī)械構(gòu)件的工藝設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)于設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行研究、分析，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，以使機(jī)械設(shè)備是英語新的工作環(huán)境條件。

三、變?cè)ㄔ跈C(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)要與其運(yùn)用價(jià)值存在著必然的聯(lián)系，這就需要在制定機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的時(shí)候，不僅要考慮到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新要素在系統(tǒng)運(yùn)行中的可行性，更要考慮到機(jī)械設(shè)計(jì)成果的公益性以及在應(yīng)用領(lǐng)域中所能夠獲得的社會(huì)效益。可見，在優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要將相關(guān)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)納入其中，設(shè)定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)，以從多種備選的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中將最優(yōu)方案挑選出來。

一旦機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案確定下來之后，所有的后續(xù)設(shè)計(jì)工作都要圍繞著方案內(nèi)容展開。對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)備中的關(guān)鍵構(gòu)件，要采用變?cè)ㄟM(jìn)行分析，包括機(jī)械設(shè)備的材料變?cè)?shù)量變?cè)⑽恢米冊(cè)⒊叽缱冊(cè)⑿螤钭冊(cè)⒙?lián)接變?cè)约肮に囎冊(cè)鹊龋家獜膶?shí)際應(yīng)用的角度進(jìn)行分析，對(duì)于不符合應(yīng)用規(guī)格的構(gòu)件進(jìn)行改善，聯(lián)接不緊密的構(gòu)件之間要從技術(shù)的角度進(jìn)行調(diào)整，已通過聯(lián)動(dòng)配合優(yōu)化機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。

變?cè)ǖ倪\(yùn)用中，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型，可以對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以準(zhǔn)確描述。特別是材料變?cè)⒊叽缱冊(cè)蛿?shù)量變?cè)梢酝ㄟ^數(shù)學(xué)模型對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以很好地描述，其中材料變?cè)獮殚g接的描述。此外，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者要懂得對(duì)于不同變?cè)木C合運(yùn)用，即根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品自身的特征以及應(yīng)用中要達(dá)到的目的不同，就要采用相應(yīng)的變?cè)椒āＭǔＴ诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者不僅要對(duì)于理論知識(shí)有所了解，還要結(jié)合所積累的經(jīng)驗(yàn)，注入創(chuàng)造性思維，以設(shè)計(jì)出新型的機(jī)械結(jié)構(gòu)。很顯然，其中含有更高的知識(shí)成分和設(shè)計(jì)者自身的創(chuàng)造力。比如，要對(duì)錐齒輪間和主軸承之間的距離進(jìn)行調(diào)整，就要采用位置變?cè)獊韺?shí)現(xiàn)，然后對(duì)于水平軸方向進(jìn)行調(diào)整，形成符合要求的左軸承位置。要對(duì)主軸承和齒輪之間進(jìn)行尺寸變?cè)蛿?shù)量變?cè)哉{(diào)整軸承的規(guī)格和聯(lián)接個(gè)數(shù)，從而獲得了新的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)整體方案的調(diào)整，可以從宏觀的角度出發(fā)促進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。此間，要對(duì)于整體方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行總體檢驗(yàn)。如果是對(duì)于轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，就要通過轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行變?cè)O(shè)計(jì)，以此為依據(jù)完成機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。如果是對(duì)于齒輪或者是滾動(dòng)軸承進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，就要考慮到其運(yùn)行狀態(tài)，這就要通過精密計(jì)算以潤滑。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用創(chuàng)新思維實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可以促進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以使機(jī)械機(jī)構(gòu)更為完美設(shè)計(jì)。

結(jié)語：

綜上所述，機(jī)械創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要意義在于，其是設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)思想中注入技術(shù)知識(shí)、技術(shù)經(jīng)驗(yàn)以及創(chuàng)新思維，使得機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有更高的智慧含量。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，運(yùn)用變?cè)ǎ褪窃跈C(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于相關(guān)的結(jié)構(gòu)內(nèi)容進(jìn)行改善、調(diào)整，以根據(jù)實(shí)際需要實(shí)現(xiàn)機(jī)械構(gòu)件的最優(yōu)組合，提高機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)用中的靈活性。

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