淺談創(chuàng)新設(shè)計在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的運用

張衍偉

摘要：技術(shù)創(chuàng)新將導(dǎo)致產(chǎn)品更新和優(yōu)化，也將創(chuàng)造新的科技成果，而創(chuàng)新成果又離不開創(chuàng)新設(shè)計。那么創(chuàng)新設(shè)計的核心又是什么呢？是思維和方法。尤其是在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中，創(chuàng)新設(shè)計思維的應(yīng)用是一個不斷探索的課題。基于此，本文就創(chuàng)新設(shè)計在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的運用進行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新設(shè)計;機械結(jié)構(gòu)設(shè)計;運用

引言

機械產(chǎn)品設(shè)計的核心在于產(chǎn)品功能的創(chuàng)新和多樣化，可以滿足人們對機械設(shè)備應(yīng)用的需求。結(jié)構(gòu)設(shè)計是機械產(chǎn)品設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，是將機械理論轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)品設(shè)計圖紙的過程。結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅需要考慮機械產(chǎn)品的材料組成、尺寸、表面處理工藝和表面粗糙度，還需要考慮與其他部件的連接方式和產(chǎn)品的方式等。創(chuàng)新設(shè)計是指改變機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)因素，獲得機械產(chǎn)品功能創(chuàng)新和性能創(chuàng)新的目的。

1創(chuàng)新設(shè)計對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性

現(xiàn)階段，我國社會經(jīng)濟發(fā)展較快，人們的思想意識發(fā)生了轉(zhuǎn)變，開始向多元化方向發(fā)展，要求機械結(jié)構(gòu)滿足多元化的發(fā)展需求，使其具備良好的功能和性能，以保障工作效率。在此背景下，傳統(tǒng)設(shè)計理念的劣勢尤為凸顯，其結(jié)構(gòu)單一、應(yīng)用范圍有限，使其行業(yè)價值受到了影響。對此，要求設(shè)計人員提高創(chuàng)新意識，采用新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)等設(shè)計方式，以打破常規(guī)設(shè)計理念的限制，對機械結(jié)構(gòu)的本質(zhì)進行創(chuàng)新，從而提高機械制造領(lǐng)域的生命力，保證其安全、穩(wěn)定的發(fā)展。

2對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計特征及變元法的介紹

就機械結(jié)構(gòu)來講，必須要在總體設(shè)計的基礎(chǔ)之上，對整體設(shè)計情況進行不斷強化，進而適當(dāng)?shù)恼{(diào)整機械結(jié)構(gòu)。總的來講，總體設(shè)計的完善與否對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計圖的精度有著直接的影響，也和整體設(shè)計和調(diào)整有著分不開的聯(lián)系，對機械結(jié)構(gòu)的功能和設(shè)計原理進行不但優(yōu)化和完善。在具體進行設(shè)計的時候，為了能夠為后期的組裝提供便利，要準(zhǔn)確標(biāo)明相關(guān)設(shè)計參數(shù)，檢查并確認(rèn)部件的精準(zhǔn)程度，有效確保嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來進行。在具體設(shè)計機械結(jié)構(gòu)的過程中，作為創(chuàng)新的一種，變元法得到了廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用該方法必須要深入、全面的來研究機械的基本結(jié)構(gòu)，對機械設(shè)計的基本框架做到充分掌握，適當(dāng)?shù)膶α悴考M行調(diào)整和優(yōu)化。在具體應(yīng)用變元法的時候，通常情況下會涉及到以下兩個方面的內(nèi)容：首先，標(biāo)注機械零部件，并對其性能進行解釋，對零部件的具體形狀、數(shù)量以及規(guī)格等做到有效確定，還要對相關(guān)工作進行重點分析和研究;其次，在具體設(shè)計階段，需要根據(jù)實際情況來檢查并適當(dāng)?shù)恼{(diào)整零部件，積極創(chuàng)新和優(yōu)化設(shè)計方案，從而更好地為機械設(shè)計的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

3創(chuàng)新設(shè)計在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的運用

3.1機械機構(gòu)設(shè)計中的材料變元

在進行機械結(jié)構(gòu)的材料選擇時，只有選擇高質(zhì)量的材料，才能保障機械產(chǎn)品后續(xù)的長期使用。然而，由于部分機械產(chǎn)業(yè)的工作人員缺乏相應(yīng)的工作經(jīng)驗，不懂得如何采購機械結(jié)構(gòu)的材料，導(dǎo)致采購的機械材料與機械性能存在極大的差別，當(dāng)出現(xiàn)這種隋況時，要及時地對機械材料進行變元處理，以便于調(diào)整產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)，完善產(chǎn)品的性能，進而增強機械產(chǎn)品的實用性。

3.2機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的數(shù)量變元

數(shù)量變元是機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個基本變元，通過對產(chǎn)品零件數(shù)量的改變，從而達(dá)到對產(chǎn)品功能和性能的改變。例如：機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計師在設(shè)計產(chǎn)品時，為了能夠充分體現(xiàn)出產(chǎn)品的功能性與實用性，通常會采用直線設(shè)計的方法。在直線設(shè)計中，螺絲是其中最重要的基礎(chǔ)要素。一旦螺絲出現(xiàn)松動或者偏移的現(xiàn)象將直接影響整個機構(gòu)的設(shè)計，為有效降低這種問題發(fā)生的概率，設(shè)計師通常會選擇采用增加彈簧墊的方式增強彈簧的穩(wěn)定性，這樣不但不會造成彈簧歪斜，同時還能發(fā)揮很好的緩沖作用。除此之外，在進行設(shè)計時，設(shè)計師還可以將一些冗雜的元素進行適當(dāng)?shù)恼希坏奖銛y帶與安裝，還能極大地縮短工作時間。這就是數(shù)量變元的優(yōu)勢。

3.3機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的工藝變元

根據(jù)以往的設(shè)計經(jīng)驗來看，機械結(jié)構(gòu)的制造工藝影響著機械產(chǎn)品的實用性，一旦制造環(huán)節(jié)出現(xiàn)差池，將導(dǎo)致機械產(chǎn)品的整個結(jié)構(gòu)都無法正常運行。因此，為保障機械產(chǎn)品的實用性，機械產(chǎn)品的設(shè)計師必須結(jié)合產(chǎn)品的實際性能，為零件設(shè)計出合理的結(jié)構(gòu)方案，同時，嚴(yán)格遵循制造工藝的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，在保障產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上通過工藝變元法實現(xiàn)對機械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計。

3.4機械結(jié)構(gòu)設(shè)計時進行形狀變元

形狀變元，其實就是指將一些機械結(jié)構(gòu)零件的外形和表面的輪廓進行調(diào)整和改變來達(dá)到理想的器件多一種活動。通過改變各種零件的形狀，規(guī)格和類型，來創(chuàng)新各種機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。舉一個例子，彈簧的形狀是多種多樣的，但是在我們的日常生活中最常見到的大概就是兩種，一個是平面彈簧，—個是圓柱形的彈簧。但是這兩種類型的彈簧在機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計中卻是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，它需要適應(yīng)各種不同類型的機械設(shè)備。這時就需要根據(jù)設(shè)備的使用形狀來對彈簧的形狀進行改變，以滿足設(shè)備生產(chǎn)和組裝的需求，對機械結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)的優(yōu)化。這樣也是保證在機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，能夠有效地進行創(chuàng)新設(shè)計的一種有效途徑。

3.5位置變元

一個機械往往由很多種不同的器元件組成，器元件由于其各自的聯(lián)系不同、作用不同，其最優(yōu)位置也各有不同。對機械設(shè)計進行位置變元，通俗來講就是通過對元件的空間位置進行調(diào)動、測試，以確定其最優(yōu)位置，最終達(dá)到整體優(yōu)化的目的。例如，在焊接元器件的時候應(yīng)該把焊接的位置固定在對稱抽的位置，這樣就可以有效防止器元件發(fā)生變形扭曲，增加部件群的整體協(xié)調(diào)性、美觀性，同時能有效利用空間，置放其他元件，實現(xiàn)有限空間的高效利用。

4結(jié)束語

總之，機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計不僅有以經(jīng)驗為基礎(chǔ)的試驗創(chuàng)新，也有宏觀方法論的理論體系創(chuàng)新，無論哪一種，都是機械領(lǐng)域重要的創(chuàng)新設(shè)計方法，在面對實際結(jié)構(gòu)問題時，經(jīng)驗與方法論兩類創(chuàng)新思路既是相互彌補，也是相互檢測，只有兩者有機的結(jié)合，才是不斷提高機械創(chuàng)新設(shè)計的最佳方案。當(dāng)然，隨著技術(shù)不斷發(fā)展，還會有更加巧妙的創(chuàng)新思路出現(xiàn)，這要依賴于科研工作者的不懈奮斗和努力，相信創(chuàng)新設(shè)計將是永恒的話題。