當前機械結構設計中的創新設計應用

劉慶橋 李世芳

摘 要：當前，對于機械結構的創新設計已經得到了較為廣泛的關注，創新是為了對機械進行更好地利用，同時也是為了將其實際效能發揮出來。對于機械結構創新設計來說，一般其思維都較為統一，且以變元法為主，因為這種方法使用簡單，在創新設計中利用邏輯化的思維可以對可變元素進行系統化的梳理。對于機械結構設計來說，它是一項非常具有創造性的工作，在設計機械結構時需要時刻對其進行改進和創新，這樣才能讓設計達到最優化效果。本文主要從機械結構設計的基礎談起，進一步探討創新性思維在機械結構設計中的應用。

關鍵詞：創新設計;機械結構;應用

機械產品設計的核心在于產品功能的創新性性以及多樣化，進而才能夠滿足人們對于機械設備的應用需求，這就要求機械產品中必須展示其獨特性以及創新性，進而才能夠促使機械產品獲得較為廣闊的市場空間。結構設計是機械產品設計中的重要環節，是將機械理論變成實際的產品設計圖紙的過程結構設計不僅需要考慮到機械產品的材料構成、尺寸大小、表面處理工藝以及表面粗糙度等等，還需要考慮到與其他零件之間的連接方式以及產品方式等等。創新設計指的就是改變機械結構設計的相關因素，得到機械產品功能創新以及性能創新的目的。

1現代機械設計創新要樹立創新觀念

想要對過去傳統機械設計模式進行創新，要求機械設計的人員必須要有一個大膽地創新理念，并且要將創新理念很好的應用到實踐之中去，創新就代表將過去傳統思維方式進行突破，對現代超前設計的理念來對機械設計進行思考。對于一個國家以及一個民族來說，創新是必不可少的必需品，對于一個機械設計的人員來說.如果沒有一定的創新能力，設計人員自身設計的機械產品就不能夠被人們肯定。任何一個專業以及優秀的設計人員必須要對創新的理念進行謹記，運用一個十分特別的創新思維來在機械設計過程中對問題進行深入的思考，進而不斷應用自身專業的知識來促進機械設計工作不斷的變革。創新自身具有一定的獨創性，所謂的創新就是指勇于對過去傳統的理念進行突破，將常規思想打破尋找一個合理的新功能、新機構，獨創性能夠很好的使機械設計的方案在創新理念方面脫穎而出，設計人員不斷對更高層次創新工作進行追求。創新還具有一定的實用性，所謂的實用性主要體現在對于市場的可生產性以及市場的適應性這兩個方面。創新具有一定突破性，突破性要求機械設計人員必須要勇于突破慣性思維，從自身定向思維之中解脫出來，善于從新技術領域之中對有用事物進行接受，進而提出一個全新的原理。最終為機械設計工作自身打開一個全新局面。

2機械結構設計的基本要求

2.1功能設計要點

眾所周知，機械制造的主要目的就是滿足人們對于機械的功能需求對原材料進行加工并形成成品的一個過程。作為機械制造的初始階段，機械的功能設計不僅要滿足客戶的實際需求，更要展現出創新性，要求設計的產品必須滿足相關的機械工作原理，還要保證產品的穩定性、工藝力學以及材料力學和裝配性能等相關因素的要求。

2.2質量控制要點

機械在鑄造的過程中不僅要考慮到功能的實現，更多的還要考慮到產品的最終質量。包括產品的精度、剛度以及結構力學等標準是否符合，針對會影響機械產品制造質量的因素進行分析。一方面，通過控制這些質量影響因素來控制機械產品的質量和性價比，有效保障其質量和經濟性。另一方面，還要充分考慮到機械的操作便捷性、外觀以及安全特性和節能環保等方面的內容。因產品的質量不僅是由施工工藝和材料來決定的，所以要做到全面的考慮。

2.3優化與創新設計

隨著機械制造業的不斷發展，機械制造市場的競爭也愈發激烈。因此，機械產品結構的創新設計方式已經成為機械制造企業的有力競爭，在產品中引入創造性的思維和其他的學科技術，進一步應用于機械制造的優化設計和創新設計，有效的提高機械技術產品的競爭力。結構優化設計的前提是有大量的可能性方案，和優化空間，包括對機械產品的生產工藝、材料以及連接方式、尺寸形狀等方面的優化和創新設計。

3機械結構設計的創新方法

3.1材料、數量變元法

在機械設計的過程中，材料的選擇有很多種，針對不同的材料會沿用不同的加工工藝和結構類型設計以及零件尺寸確立。機械結構的創新設計可以通過調整材料比的方式，制定出不同的結構方案。另外，機械產品的結構元素也較多，包括加工面和工作面、輪廓面以及輪廓線甚至零件本身等很多元素。機械結構的優化和創新設計可以通過對結構中的元素數量進行調整和改變，以實現改變機械結構的目的，達到創新的機械結構設計。

3.2位置、尺寸、形狀變元法

前面提到，機械產品的位置、尺寸以及形狀設計是影響最終機械產品質量的最主要因素。針對產品結構設計中的各個元素的位置進行適當地調整和改變，以獲得更加優化的設計。例如，機械產品的零件非常多，在安排零件的焊縫位置時，應對應中性軸或者靠近中性軸等位置，避免增大收縮力或者導致變形彎曲。另外，通過對機械設計的零件尺寸變元，對其角度、長度以及距離等因素進行調整，或者對機械構建和零件進行改變，以實現整個結構優化，最終設計出最佳的方案。此外，還可以通過改變機械的結構零件表面和整體形狀、輪廓以及零件的規格、類型等內容來實現機械結構的整體創新優化效果，也是創新機械結構設計的途徑之一。

4通過變元法完成機械結構設計的創新

如今，機械結構創新設計是指采用機械結構設計變元法，改變機械結構設計的相關因素，進而獲得機械結構的創新，但是創新性結構需要滿足于應用需求，并且在性能、經濟性方面優于原始的設計結構，變元法所研究的內容主要包括：數量變元、形狀變元、材料變元、位置變元以及裝配聯接變元等等，通過進行變元往往能夠得到許多機械結構的設計方案，作為設計者來說，就需要根據數學模型對機械結構性能的計算測試并且綜合其他因素進行考慮，進而選擇出最優化的機械結構設計。

事實上，機械結構的創新設計不僅僅要對其結構、空間構造、材料等相關因素進行改變，其中對于機械結構產品創新性的評估也是一項重要的工程。如今，隨著計算機技術的不斷發展以及機械制圖、建模軟件的功能化發展，機械結構設計工作變得更為簡便。通過二維圖紙的制作以及三維建模，并進行模擬仿真加工，完全能夠發現出機械結構設計中的相關問題，有利于設計者對于機械結構設計方案的完善、因此，對于現代化的機械結構設計而言，往往通過變元法，修改三維模型中的數據，能夠通過3D模型對機械結構設計進行優化，進而體現出機械產品設計的創新性。

5結語

在設備的使用和更新過程中機械結構設計起到了非常重要的作用，它在很大程度上促進了我國國民經濟的發展。對于機械設計來說找到適合的新方法來替代舊方法是當前需要解決的重點和難點，需要設計人員具有較強的實際操作技能和操作意識，同時不斷優化結構設計，將機械結構設計的思路和理念提高，只有這樣才能提高機械結構設計的質量，實現我國的強國之夢。

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