創新設計在機械結構中的應用

趙松桂

摘 要：在機械結構設計當中，市場的發展逐漸趨向于多元化，為了行業的發展，要不斷提高創新意識，對結構設計的深度進行不斷優化和完善，確保設計效果的有效提升。在現階段的機械設計行業當中，創新設計思維具有一定的統一性，在變元法的前提下，使具體操作更加具有可續性和便捷性，有效樹立設計環節當中的可變因素，將邏輯化思維融入其中，對機械機構設計進行不斷創新，使實際應用效果得到有效提升。

關鍵詞：創新設計；機械結構；應用

1機械結構設計概述

機械結構設計的基本內容包括：對機械產品材料的選擇、機械產品的外觀設計、機械產品的大小型號設計、機械零件的連接方式和機械功能的設計等。由于時代的發展，傳統機械結構的設計早已不能滿足機械制造業的供給需求，必須研發出新型的機械結構，以滿足市場需要。特別需要注意的是，機械結構的創新設計必須符合機械制造業的標準，不能違背機械運行的常理，否則將會引發安全事故。

2創新設計在機械結構設計中應用的必要性

第一，時代發展和科學進步的要求。目前，國家在經濟發展和科技的進步上都取得了非常大的成效，因此，對機械結構設計的設計理念和構思都有了更嚴格的把關。進入新時代，怎么樣才能夠讓機械結構設計滿足當前國家和社會發展需要和人民的使用需求成為了一項亟待思考和解決的問題。要想有效的解決這一問題，就要創新機械結構的設計，在機械結構設計中融入創新的理念，在實踐中進行創新。第二，創新機械結構設計更能強調系統的構建。創新設計機械結構，設計者要對自己的設計理念提出更高的要求，依據設計理念是否能夠滿足各個行業的實際需求，來對設計者的創新設計是否能夠達到要求進行一定的評判。同時，設計者的創新設計理念，也應該注重機械內部整體性的建造，掌握其內部結構的穩定規律，以此來具體的分析機械結構創新設計的具體方法和途徑。這樣一來，機械結構設計中的創新設計也就更加能夠體現出機械系統內部完整性系統性的建造。

3創新設計在機械結構中的具體應用

3.1機械結構設計時進行材料變元

材料的不同也決定著功能和最后呈現效果的不同。所以說，選用正確合理的材料對機械結構尤為重要。在創新設計工作開展時，對材料的選擇不能忽略懈怠，要根據實際情況從各種各樣的材料中找出最符合標準和要求的材料，從而來保障工作順利進行和結構質量的良好。假設以鋼材為選中材料用于機械結構，那么務必需要提升結構的穩定性和剛硬度，這樣才能充分的將其鋼材的特點發揮出來，實現最優結構質量。如果要完成這一想法，必須需要對鋼材的截面積進行加大操作，這樣才能把它的優勢發揮到最大。鑄鐵材料與鋼材相比，剛硬度有一點不足，并且深受原先傳統設計的影響，導致它的優點優勢不能發揮到位，確保不了結構的質量和安全。為了改善這一問題，可以將強筋或其他類似材料加入到鑄鐵中，這對質量和性質都有質的提高。充分利用變元法，將材料進行改變，選用最優材料設計方案，以保障效果最佳。

3.2機械結構設計時進行數量變元

數量變元是機械結構設計中的一個基本變元，通過對產品零件數量的改變，從而達到對產品功能和性能的改變。例如：機械結構的設計師在設計產品時，為了能夠充分體現出產品的功能性與實用性，通常會采用直線設計的方法。在直線設計中，螺絲是其中最重要的基礎要素。一旦螺絲出現松動或者偏移的現象將直接影響整個機構的設計，為有效降低這種問題發生的概率，設計師通常會選擇采用增加彈簧墊的方式增強彈簧的穩定性，這樣不但不會造成彈簧歪斜，同時還能發揮很好的緩沖作用。除此之外，在進行設計時，設計師還可以將一些冗雜的元素進行適當的整合，不但方便攜帶與安裝，還能極大地縮短工作時間。這就是數量變元的優勢。

3.3機械結構設計時進行尺寸變元、位置變元

通常形狀元素和尺寸元素是融合在一起的，尺寸元素是在確定了形狀元素基礎上進行改進的，尺寸包括長度、曲度、角度等參數。在滿足機械功能的前提下，對尺寸做優化處理，可提高構件維護的方便性以及靈活性。位置元素是指起功能作用或連接作用的結構在整體機械構件中的坐標點位。機械結構創新中除了構件的形狀、尺寸、材料的設計，結構創新也是非常重要的一種方法。位置的改變直接影響機械構件裝配和執行功能，是創新設計中最直觀的表現，也是機械結構樣式的表達主體。位置設計遵循的是機械原理和理論力學，位置合理性的創新是機械結構創新設計中最璀璨的明珠。比如符合人體力學的曲線式座椅，會提高舒適性，被廣泛使用。

3.4機械結構設計時進行工藝變元

許多材料在機械結構設計當中都有應用，各部分結構制造的過程當中都和實際情況相結合來適當的選擇合適的材料，同時由于零部件所使用的材料具有一定的差異，導致其具體的加工工藝也會具有一定的差異性，就算是材料相同，在具體加工的過程當中，所采用的加工工藝也會存在著本質上區別，其主要目的就是為了采用科學的加工工藝充分發揮出材料的作用，如此方可從根本上將機械的使用效率提升上來。所謂的工藝變元法其實指的就是對材料的加工方式進行改變從而創新機械結構設計。比如，在實際設計模具的過程當中，斜頂的要求較高，特別是一些精密模具的斜頂尺寸較小，普通滲碳工藝難以滿足設計要求，需要采用特殊工藝使材料獲得更佳的剛性，有效確保設計質量的提升。

4結束語

總而言之，根據我國機械制造業的現狀來看，未來機械結構的創新設計仍存在諸多不足。因此，要求機械制造業的設計人員在機械結構創新設計的應用過程中，必須結合產品的實際情況對機械結構的本質進行創新，同時還要不斷地提升創新意識，打破傳統的設計理念，通過變元法的合理運用，設計出經濟實用的獨特性產品，這樣才能保障機械產品的社會效益與系統可行性，推動機械制造業的進一步發展。

參考文獻：

[1]王宇，陳銀，盧孔寶.基于3D打印技術機械結構設計的創新課堂教學設計探索[J].內燃機與配件，2017，（19）：153-154.

[2]陳東華，王悅，丁馬冬，張依萌，胡海東，呂廣雪，李雅楠，夏嘉成，馬麗心.機械結構模塊化創新平臺優化設計[J].價值工程，2017，36（27）：99-100.

[3]戚文梁.機械結構設計中的創新設計應用研究[J].科技經濟導刊，2018，26（24）：36-37.