淺析機械結構設計中的創新設計

摘要：機械結構設計的合理與否，對于機械設備的整體使用效果有著極為重要影響。當前，隨著時代的發展和進步，機械設備在工業生產的各個環節中都有使用，我國機械結構設計相較于過去來說，也取得了一定的進步。但是，筆者在調查研究中發現機械結構設計還存在有一些問題，必須要適當的進行創新設計，才能滿足設計應用發展需要。本文，筆者將結合自己的調查經驗，就幾種結構設計進行分析探討。

關鍵詞：機械結構設計；創新設計；分析探討

機械結構的整體設計的實現是在完成了總體設計的前提下開展的，在進行機械設計的時候，只有完成了整體設計才有為結構設計的創新設計打下堅實的基礎。當前，在進行機械結構設計中的創新設計時，其主要設計理論是通過變元法完成的，下面，筆者將對其進行詳細的分析。

一、變元法

所謂的變元法最早發源于德國，其是一種具有創新精神的新型方法，在機械設計中被人們大量而廣泛的應用。在機械結構設計中應用該方法能夠使人們充分的認識和了解機械的基本結構。而在進行機械結構設計創新的時候，只有對基本結構有所了解之后，才能進行適當的創新和調整。變元法主要包含有兩點內容：即一是對于產品設計中的一些主要含義的解釋，其主要有結構的材料、數量、位置、尺寸以及形狀等。二是設計改變和調整之后的新設計方案。

二、變元法的具體運用

1、數量變元

在產品的結構原理中最為基本的就是加工面和工作面這兩個元素，此外還包含有產品的整體和產品本身等，這些因素對于產品的質量好壞有著極為重要的影響。一般來說，機械結構設計的最終目的就是為了更好的進行產品生產，而產品的設計和生產最為注重的就是產品的功能，一般簡單實用即可，產品設計中比較常用的就是直線形狀的設計。比如說，在機械結構設計中，防止螺絲松動和脫落的主要方法就是使用彈簧墊，彈簧墊在使用過程中還可以起到緩沖的目的。為了更好的進行機械結構設計，筆者認為在設計過程中可以將螺絲、彈簧墊和機械結構三者進行有機的結合，將其融合成一個整體，這樣做不僅能夠減少工作量而且使得產品攜帶方便，容易安裝可謂是一舉多得。在進行機械結構設計的時候，這種方法實際上就是數量變元設計，該方法的主要特點就是將原本需要三個或是四個的元器件將他們進行集成化以達到減少元件的目的，這樣可以在產品施工之前將一些能夠合成的產品進行合成，能夠有效的減少施工量，提高了工作效率。

2、位置變元

所謂的位置變元主要就是通過調整每個元件的空間位置來對機械結構的內部進行調整和改變，以達到優化的作用。如在進行機械結構設計的時候，我們需要焊接一些元器件的時候，就可以將焊接的位置盡量的靠近中心對稱軸的位置，這樣能夠有效的減少元器件的變形，防止元器件的不規則扭曲。在進行機械結構設計的過程中，優化了元器件的位置之后，其結構內部空間變得更多了，這樣能夠移出一部分空間放置和安裝其他的元器件，有效的提升了空間的使用率，有助于機械結構設計性能的優化。

3、尺寸變元

尺寸變元主要就是通過改變元器件的形狀，進而達到優化的目的。在進行尺寸變元的時候，主要就是通過調整元器件的長寬高參數實現的。如在一些冷沖壓彎曲技術中，有些產品是需要材料進行彈性變化的，在使用過程中如果必須要材料達到方案中的角度就需要在材料冷卻以后再進行一些加工整形，這樣才能對可以彎曲的材料的角度進行變元前的計算，避免在進行尺寸變元的時候，由于方法不當造成材料不合格，進而引起整體設計的變形和扭曲。

4、形狀變元

在進行變元的過程中，通過形狀變元可以看出這一變元法主要就是對于元器件的整體調整變化以后得到的元器件，這種變元方法可以達到機械設計的目的和要求，能夠較好的優化元器件你的參數，滿足設計需要。如在利用彈簧的彈性進行元器件安裝的時候，由于進行安裝的彈簧種類繁多，需要利用彈簧進行安裝的元器件也有各種不同的形狀和類型，如圓柱型、平面型等，在具體的安裝過程中就需要根據實際情況進行安裝，要考慮到彈簧的物理特性，在安裝過程中不能使彈簧失去了其彈性作用，不能過于壓緊，這樣才能使其更好的應用到各種體積小的元器件中，并較好的實現于各種元器件的融合。

5、分析工藝變元

元器件的工藝技術選取不同也可能會對元器件產生不同的影響，進而對機械結構設計的整體結構產生影響。因此，在進行機械機構設計的過程中需要在設計施工之前對每個產品的工藝進行把關，要結合原來的設計圖紙內容進行合理的工藝選取，在進行元器件的工藝制作時做好元器件的設計與開發工作，在設計過程中一旦發現問題要及時的進行調整，以便更好的開展相關的設計工作，避免由于工藝技術手段選取的不合理引起元器件的不合格。

6、材料變元

在進行機械設計的時候，設計產品不同，其原材料種類也會存在有較大的差異，而且不用的材料其特性和功能也不盡相同。在進行機械結構設計的時候，如果選材不當很容易就會改變產品的性能不利于創新設計工作的開展。如在鋼性材料的設計方案中，人們通常是運用增大面積法來獲取想要得到的剛性材料，而對于鐵性材料則是運用增強隔板的方法對鐵性材料進行調整。在不同的情況下，由于機械結構設計的應用領域不用，所選取的材料也存在有較大的差異，工作人員在選擇材料進行變元的時候，要慎重，要根據實際情況，實事求是的進行選擇，多角度對方向的考慮。

總之，對于機械結構設計來說，創新設計是不可避免的，時代在不斷的發展變化，機械結構設計也需要不斷的進行創新，才能更好地滿足我國工業生產發展需要。當然，機械結構設計中的創新設計也絕非是一朝一夕的事情，它需要工作人員具有高超的技能，不斷的創新和突破，對于科技的運用也有著較高的要求。在未來，我國機械結構設計要實現創新設計，還有很長的路需要走。

參考文獻：

[1]杜春艷. 創新設計在機械結構設計中的應用[J]. 中國新技術新產品. 2017（15）

[2]劉文俊，李中林，賈雷雷. 創意性的機械結構設計探討[J]. 信息記錄材料. 2017（07）

作者簡介：江宏波，男，23歲，黑龍江工業學院，機械工程系，14級機械設計制造及其自動化專業，在校學生。