論當前機械結構設計中的創新設計應用

張燦

摘要：近年夠，我國科技水平快速提升，機械產品結構設計得到了快速的發展，機械結構創新設計對提升機械產品質量具有十分重要的意義。當前我國機械制造企業間的競爭愈發激烈，這也對機械結構的設計有了更高要求。文章介紹了現代機械設計方法的基本特點，分析了現代機械設計創新要樹立創新觀念，探討了當前機械結構設計中的創新設計應用。

關鍵詞：機械結構；結構設計；創新設計

引言

進入到新的發展時期之后，人們高度關注機械行業的發展。在當今時代，不管是何種行業和領域，它的進步都和創新有著密切的關聯，機械行業同樣是這樣。在該行業，要想獲取發展，就必須將過去守舊的思想拋棄，不斷創新，和時代的發展保持一致，這樣才能從根本上獲取發展。

1.現代機械設計方法的基本特點

以自動化設計取代人工設計。充分利用先進的計算機硬件及軟件平臺，極力提高人機結合的設計系統的自動化水平，以提高產品的設計質量，這是現代機械設計方法的基本特征。以動態建模取代靜態模型。典型的如以機器結構動力學計算取代靜力學計算，以實時在線測試數據作為評價依據等。以定量計算取代定性判斷。如以有限元計算非規則零件的尺寸和剛度，取代傳統設計的經驗類比法確定箱體各部分壁厚等。以變量取代常量如最優化設計中用隨機變量取代傳統設計方法中通常以經驗常量校核的粗略數據處理方法。以優化設計取代可行性。設計用設計變量恰當地建立設計目標的數學模型，從眾多的可行性解決方案中求其最優解。強調從設計階段就并行地綜合考慮產品整個生命周期中各方面的要求與相互關系，避免串行設計中可能發生的干涉與返工。

2.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。

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、新機構以及新源理，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。

3.當前機械結構設計中的創新設計應用

3.1機械結構材料的創新

機械結構設計中材料選擇，是機械設計的基礎。機械結構設計材料應用，應當滿足高效率，低損耗的設計要求。我們進行機械結構材料選擇時，可以依據機械結構的實際需求，進一步對機械結構的設計材料的應用開展分析。例如；通常應用合金結構作為機械中軸管，新型合金材料中融合保留了鐵的硬度，同時又具有鋼抗氧化、耐腐蝕性高的特征，可以降低機械應用中的中軸損耗，又使現代機械加工的維修成本大大縮小。機械結構設計創新，滿足了機械設計的基本需求，為機械結構設計完善帶來發展新動力。

3.2機械結構的元件創新

機械結構的各部分元件，構成了機械結構的整體。機械正常做功，必須有多個元件同步運動做基礎。實現機械結構的設計創新，精簡機械結構設計中元件設計，提升機械做工的靈活性。例如，實現機械結構創新設計，可以采用有限元設定機械結構元件的做功分析，確定各部分元件自變量做功數與機械結構整體做功之間的關系，然后依據機械結構設計中，有限元計算的最佳數值，實施現代機械結構元件設計的簡化，這也是現代機械結構設計創新發展的直接體現；另一方面，機械結構設計的創新，采取機械元件劃分模塊的創新，將機械結構設計中，擁有相關性的設計結構，歸結為一個設計模塊體系中。例如：機械結構設計，輔助零件安裝中螺絲與橡膠墊作為一個設計模塊，而機械主體大零件看做另一個模塊，增強機械結構設計各部分的關聯性，后期機械修理更便利、靈活。

3.3機械結構的創新

現代機械結構設計的創新，在機械結構上實施創新，這里所說的創新是指機械各部分零件的位置的重新分配，現代機械設計中，部分機械存在零件做工的工藝上的缺陷，使機械加工產品的質量產生影響。而機械結構位置安排的不合理，也會使機械加工的材料浪費量增加。為了轉變這一機械設計問題，依據機械加工上的質量要求，進一步優化機械結構設計的組合結構，重新進行機械零件的規劃分配，例如：異步電動機做功的動力傳導，在控制定子轉動數的前提下，將動力系統與做功傳導系統進行重新安排[3]，縮短動力傳導的距離，達到提高異步電動機做功速率的效果，機械結構的創新分配，減小機械做功的有用功損耗，提升機械各部分元件的做功速率。

3.4機械結構設計程序的創新

機械結構設計是社會發展的主要動力系統，實現機械結構設計的創新，是提升機械結構的有效渠道。機械結構設計程序的創新，在現代機械結構設計程序的基礎上，對其機械設計的基本流程進行完善，堅持質量第一，機械做工工藝研究的逐步深入。例如：某一類機械產業進行設計時，設計人員必須參考機械結構設計數據，反復進行機械結構設計產品的精益求精，提高機械結構設計階段的設計投入，設計人員針對機械結構設計的元件需求[4]，在設計中進行機械元件優化，完善其設計中存在的不足，逐步提供機械應用的實際效果；另一方面，機械設計結構融合設計、檢驗、分析等多方面程序的綜合應用，保障機械加工各個流程發揮作用，為現代機械結構的發展提供引導。

3.5 機械設計的變型設計

機械設計的變型設計是指借助對既有產品的再次開發，使其中的個別數據改變，進而得到一個合乎使用人規定的產品的一類設計。機械產品三維參數化變型設計是變型設計方法中的一種，其參數區間更廣，而且理念更先進，不再受過去體制的束縛，切實帶動了創新工作的發展。

我們將產品功能、原理和結構都相同，而尺寸和性能參數不同的設計稱為縱系列產品的設計變型；將在基礎型產品的基礎上擴展功能的設計稱為橫系列產品的設計變型；另外，設計具有先進動力參數的不同類型產品我們稱之為跨系列產品的設計變型。通過上文敘述我們可知，它能夠在確保產品之前的功效不發生變化的前提之下，結合使用人的需求及時改變數據，確保產品功能強大。

機械產品三維參數化變型設計是以拓撲約束、尺寸約束、工程約束驅動為技術基礎的變型設計方法中的一種。

結束語

現代機械設計創新方法是一門綜合學科，更加離不開創新?，F代機械設計人員應該在傳統的機械設計的基礎之上，樹立創新設計的思維理念，將各種創新方法綜合運用，并整體優化，還要熟練應用現代機械設計分析工具，設計出高質量、高生產率、更能滿足消費者需求的機械產品，順應當代市場經濟的發展潮流，提高機械產品的競爭力。

參考文獻

[1]何毅.機械結構設計中的創新設計應用[J].中國科技投資，2013，20：173.

[2]喬石，邵婉.當前機械結構設計中的創新設計分析[J].中國新技術新產品，2015，22：189.

[3]孟相光.結構仿生學在工程機械結構設計中的應用研究[D].石家莊鐵道大學，2013.

[4]喬棟，郭鵬.機械結構設計中的創新設計應用[J/OL].機械管理開發，2016（08）.

（作者身份證號碼：130132199101022863）