淺述機械結構設計中的創新設計

摘要：在現代機械產品設計中，應用創新思維，能有效提高機械產品自動化程度，降低機械產品設計成本，提高機械產品操作性能，使機械更為節能環保，所以，加強現代機械設計創新研究，運用創新思維，結合市場發展狀況和用戶需求，加強對現代機械工程設計的自主研發和自主創新，并運用先進的設計方法完善機械設備產品設計的各項內容，提高現代機械工程設計的合理性和科學性。

關鍵詞：機械結構；設計；創新設計

一、機械結構基本設計準則

1.1實現預期功能的設計準則

產品的設計主要目的是為了實現預定的功能要求，因此實現預期功能的設計準則是結構設計首先考慮的問題。要滿足功能要求，必須做到以下幾點。一是明確功能：結構設計是要根據其在機器中的功能和與其他零部件相互的連接關系，確定參數尺寸和結構形狀，零部件主要的功能有承受載荷、傳遞運動和動力，以及保證或保持有關零件或部件之間的相對位置或運動軌跡等；二是功能合理的分配：產品設計時，根據具體情況，通常有必要將任務進行合理的分配，即將一個功能分解為多個分功能，每個分功能都要有確定的結構承擔，各部分結構之間應具有合理、協調的聯系，以達到總功能的實現，多結構零件承擔同一功能可以減輕零件負擔，延長使用壽命；三是功能集中：為了簡化機械產品的結構，降低加工成本，便于安裝，在某些情況下，可由一個零件或部件承擔多個功能。

1.2滿足強度要求的設計準則

零件截面尺寸的變化應與其內應力變化相適應，使各截面的強度相等。按等強度原理設計的結構，材料可以得到充分的利用，從而減輕了重量、降低成本。如懸臂支架、階梯軸的設計等。為了直觀地表示力在機械構件中怎樣傳遞的狀態，將力看作猶如水在構件中流動，這些力線匯成力流。表示這個力的流動在結構設計考察中起著重要的作用。

1.3考慮加工工藝的設計準則

所謂好的加工工藝指的是零部件的結構易于加工制造，任何一種加工方法都有可能不能制造某些結構的零部件，或生產成本很高，或質量受到影響。因此，對于設計者認識一種加工方法的特點非常重要，以便在設計結構時盡可能的揚長避短。實際中，零部件結構工藝性受到諸多因素的制約，如生產批量的大小會影響坯件的生成方法；生產設備的條件可能會限制工件的尺寸；此外，造型、精度、熱處理、成本等方面都有可能對零部件結構的工藝性有制約作用。

二、機械結構設計中創新的體現

2.1創新機械產品的結構設計

在現代機械設計中，設計機械產品的結構，首先要注重產品的外形設計，同時，還要注重各部分的配置設計，其中，產品的總體結構設計尤為重要。一般情況下，由于客戶需求不同，客戶對機械產品的功能要求也會有區別，所以，設計機械結構方案很難保持一致。設計機械產品結構時，需要設計出不同結構形態的產品，這是現代機械設計的根本要求。機械產品結構形狀必須不斷創新，才更有利于贏得更多的客戶。隨著社會經濟的發展，在機械產品功能以及結構方面，人們的要求也越來越高，為了滿足客戶的使用功能，設計人員必須要提高機械產品結構設計質量，要充分利用有限的空間，集中設計機械產品的功能，如傳統的辦公室，不同類型的打印機、復印機、以及掃描設備等導致其環境無法有效改善，在傳統設備管理理念下，很難對文檔設備進行一體化處理。為了有效提高管理質量，滿足客戶需求，贏得更多的客戶群體，辦公廠家開始創新辦公機械設備設計，在有效保證產品的基本形狀基礎上，設計并制造出集多種功能為一體的多功能一體機，將文檔處理復印、掃描、打印等集中于一體，有效改善了辦公環境。

2.2創新機械產品運動方案設計

我們設計機械產品運動方案時，一定要注重客戶對產品功能的需求，設計人員要以需求為依據設計機械產品運動方案。運動方案的設計，主要包括設計一個系統運動方案的原動機、傳動機構、執行部件等，產品結構功能的運動性能必須要滿足。機械產品運動方案設計好壞，直接影響著產品的工藝、結構、成本，以及產品的使用性能等方面，運動方案的設計不僅影響著產品的整體質量，還影響著產品的社會效益。運動方案的設計是后續產品制造的基礎，所以，在現代機械整個設計工作中，機械產品運動方案的設計發揮著重要的作用。因此，設計人員必須充分利用創新思維，具體分析產品功能的實際需求，使產品運動方案可行性更強。如我們設計汽車前驅和后驅的運動方案，為了滿足人們舒適性要求，汽車生產廠商的設計人員在設計過程中，不斷創新汽車的運動方案，采用逆反和移植的思維方式，簡化汽車的驅動機構，促使汽車發動機的輸出軸與前輪的傳動機構直接相連，這樣，在前置發動機情況下，可以快速驅動汽車前輪的運動，雖然采用此種方法，增加了前輪的負載，使得輪胎會受到一定程度的磨損，但有利于降低汽車的造價，通過有效的減少零部件數量，降低汽車整車的重量，進而降低油耗，有效改善汽車的加速性能，大量釋放車內的空間，提高汽車的舒適性。

三、現代機械工程創新設計的內容

3.1動力能源創新設計

近年來，隨著我國機械行業的快速發展，能源獲取技術和材料加工技術越來越先進。在現代機械工程創新設計中，機械設計人員可選擇多種動力系統，并利用多種先進的技術和新型清潔能源。例如，我們的微波干燥設備可以將傳統的電加熱與微波技術結合使用，電加熱對物料進行初步預熱，利用微波進行深入加熱升溫。還可以將加熱過程中產生的熱蒸汽進行余熱回收利用。

3.2外觀造型創新設計

現代機械設備產品的外觀造型創新設計主要集中在面飾、色彩、外形等方面。設計人員要基于現代化美學理論，在外觀造型設計中融入美學觀點，充分利用現代化生產工藝和各種新型機械材料，體現機械設備產品的造型美、色彩美和線條美，提高機械產品的適用性和美觀度。

3.3結構構造創新設計

機械設備產品結構設計主要包括總體結構設計和結構構件配置。設計人員應結合客戶對機械設備產品的需求，分析機械產品結構的差異；基于多樣化的機械產品結構形態，堅持創造性思維，優化機械設備產品結構設計，完善機械設備產品的使用功能，在有限的材料和空間中，實現更多產品功能的集中化。例如，辦公室中的掃描儀、復印機、打印機往往會占據很大的空間，而某些企業運用綜合和離散的創新思維，在一種機械設備上集成掃描、復印和打印功能，優化了機械設備的產品結構，極大地提高了辦公效率。

3.4運動方案創新設計

在現代機械工程設計中，設計人員要注意機械運轉系統、傳動結構和原動機應滿足相關功能性需求，對機械設備產品運動方案進行創新設計，并結合客戶需求，優化機械設備產品結構；綜合考慮機械設備產品的管理維護、使用性能、設計成本、生產工藝等多方面的因素，提高機械設備的產品性能。運動方案創新設計應基于機械設備產品的使用功能，通過不同的結構和工作原理來實現。相關設計人員應積極創新，激發創新靈感，對不同運動方案進行科學分析，選擇最優的運動方案，優化機械設備的產品性能。

結語

總而言之，隨著我國國民經濟的快速發展與科學技術的不斷進步，工程領域技術變革不斷推進，人們對機械設計的要求日益提高，機械設計作為綜合性的創造作業需要不同學科知識的交叉與滲透，要求機械設計具備較高的科學思維素養。這就要求我們在以后的實際工作中必須對其實現進一步研究探討。

參考文獻：

[1]蔡逸夫.探究機械結構設計中的創新設計[J].科技與企業，2013.

[2]何毅.機械結構設計中的創新設計應用[J].中國科技投資，2013.

作者簡介：

孔凡杰（1987.01.01），性別：男，學歷：沈陽理工大學學士，民族：漢 籍貫：遼寧 職稱：工程師助理 單位：大連宜順機電有限公司，研究方向：機電學endprint