创新设计在机械结构设计中的应用

创新设计在机械结构设计中的应用

赵伟平

浙江省疏浚工程有限公司 浙江湖州 313000

摘要：技术的创新会带来产品的更新优化，也会创造出全新的科技成果。创新成果离不开创新设计，而创新设计的方法和思维来源，更是创新设计的核心问题，特别是在机械结构设计当中，创新设计思维的应用是一直不断探索的课题。基于此，以下对创新设计在机械结构设计中的应用进行了探讨，以供参考。

关键词：机械结构设计;应用;创新设计

中国分类号：TH122 文献标识码：A

引言

机械结构的设计是机械制造业发展的重中之重，其设计的成果不仅决定着机械产品的质量，同时还影响着机械制造业的发展。传统的机械设计在实际运行过程中经常会因为受到各种因素的影响，呈现出多种问题，而创新设计则能很好地解决传统机械结构的问题，从而极大地提升机械生产的效率。

1在机械结构设计当中的创新设计概况

机械结构的设计发展是从无到有、从简到繁、从粗糙到精密。每一次旧结构在新环境中的失败，激励了设计者对结构性能改进的欲望，通过早期经验一次次的积累，总结出结构改进的规律和方法，为满足每一次新的需求，提供经验基础和检测标准，进而实现结构的改进，这就是创新设计。通常创新设计从困难与挑战来，又要回到困难与挑战当中去。机械结构的创新设计要符合理论力学的物理规律，绝不是天马行空的想象。因此设计创新是为提高构件的强度、刚度、耐磨性等指标，对结构的进一步优化。

2对机械结构设计特征及变元法的介绍

在具体进行设计的时候，为了能够为后期的组装提供便利，要准确标明相关设计参数，检查并确认部件的精准程度，有效确保严格按照设计标准来进行。在具体设计机械结构的过程中，作为创新的一种，变元法得到了广泛的应用。应用该方法必须要深入、全面的来研究机械的基本结构，对机械设计的基本框架做到充分掌握，适当的对零部件进行调整和优化。在具体应用变元法的时候，通常情况下会涉及到以下两个方面的内容：首先，标注机械零部件，并对其性能进行解释，对零部件的具体形状、数量以及规格等做到有效确定，还要对相关工作进行重点分析和研究；其次，在具体设计阶段，需要根据实际情况来检查并适当的调整零部件，积极创新和优化设计方案，从而更好的为机械设计的发展打下良好的基础。

3创新设计在机械结构设计中的必要性

3.1时代发展和科学进步的要求　　

目前，国家在经济发展和科技的进步上都取得了非常大的成效，因此，对机械结构设计的设计理念和构思都有了更严格的把关。进入新时代，怎么样才能够让机械结构设计满足当前国家和社会发展需要，人民的使用需求成为了一项亟待思考和解决的问题。要想有效的解决这一问题，就要创新机械结构的设计，在机械结构设计中融入创新的理念，在实践中进行创。

3.2创新机械机构设计能满足产品系统的要求　　

在科技不断发展的同时，机械设备的各项功能也尽可能变的完善，越来越全面了。而为了适应当前社会各方面的发展和建设需求，对机械结构设计的层次和要求也变得越来越苛刻，越来越严格。生产出来的机械产品，不但要具备实用性强，性能好，价钱实惠的特点，还要保证具备一定的创新理念。要想保证设计的机械产品能够符合当前社会所需求的机械产品类型，机械结构的设计人员就应该积极地运用当前创新设计的理念，创新机械设计的结构，完善机械创新设计的方案，以此来满足产品系统的要求。

4创新设计在机械结构设计中的应用

4.1材料元素创新设计

机械结构能否达到性能指标，绝大多数由机械材料来决定，材料的选择直接影响机械构件形状、尺寸以及加工工艺的选择。因此，选择强度、刚度、可塑性等性能更加优良的材料，可以实现机械结构创新上的巨大飞跃。飞机机翼一般选择铝合金作为材料，但由于铝的强度有限，降低了飞机的载荷能力。而随着钛合金材料的诞生，同样厚度的机翼，强度远远大于铝合金，同时降低战斗机自重，提高载荷系数，增强战斗力。

4.2机械结构设计中的数量变元

数量变元是机械结构设计中的一个基本变元，通过对产品零件数量的改变，从而达到对产品功能和性能的改变。例如：机械结构的设计师在设计产品时，为了能够充分体现出产品的功能性与实用性，通常会采用直线设计的方法。在直线设计中，螺丝是其中最重要的基础要素。一旦螺丝出现松动或者偏移的现象将直接影响整个机构的设计，为有效降低这种问题发生的概率，设计师通常会选择采用增加弹簧垫的方式增强弹簧的稳定性，这样不但不会造成弹簧歪斜，同时还能发挥很好的缓冲作用。除此之外，在进行设计时，设计师还可以将一些冗杂的元素进行适当的整合，不但方便携带与安装，还能极大地缩短工作时间。这就是数量变元的优势。

4.3机械结构设计时进行形状变元　　

什么是形状变元？形状变元，其实就是指将一些机械结构零件的外形和表面的轮廓进行调整和改变来达到理想的器件多一种活动。通过改变各种零件的形状，规格和类型，来创新各种机械结构的设计方案。举一个例子，弹簧的形状是多种多样的，但是在我们的日常生活中最常见到的大概就是两种，一个是平面弹簧，一个是圆柱形的弹簧。但是这两种类型的弹簧在机械结构的设计中却是远远不够的，它需要适应各种不同类型的机械设备。这时就需要根据设备的使用形状来对弹簧的形状进行改变，以满足设备生产和组装的需求，对机械结构进行系统的优化。

4.4部位变元　　

机械是由各种各样的零件部件所组成的，每个零件部位都各有作用，之前相互关联。安装部位的不同，导致其发挥作用的效果也不同。所以说，将每个零件安装在最合适的部位是最为重要的。在设计中，让每个零件都在不同部位进行测试检验，调整它们到最佳位置，这样才能实现最终优化方案。举个例子，在对元器件进行处理的时候，把连接部位固定在相对对称轴的地方，这能合理有效地确保元器件的完整性，避免其发生弯曲，保障了整体的协调和外形稳定，正确的借助余下空间，摆放剩余零件。

4.5工艺变元在设计中的应用

许多材料在机械结构设计当中都有应用，各部分结构制造的过程当中都和实际情况相结合来适当的选择合适的材料，同时由于零部件所使用的材料具有一定的差异，导致其具体的加工工艺也会具有一定的差异性，就算是材料相同，在具体加工的过程当中，所采用的加工工艺也会存在着本质上区别，其主要目的就是为了采用科学的加工工艺充分发挥出材料的作用，如此方可从根本上将机械的使用效率提升上来。所谓的工艺变元法其实指的就是对材料的加工方式进行改变从而创新机械结构设计。比如，在实际设计模具的过程当中，斜顶的要求较高，特别是一些精密模具的斜顶尺寸较小，普通渗碳工艺难以满足设计要求，需要采用特殊工艺使材料获得更佳的刚性，有效确保设计质量的提升。

结束语

根据我国机械制造业的现状来看，未来机械结构的创新设计仍存在诸多不足。因此，要求机械制造业的设计人员在机械结构创新设计的应用过程中，必须结合产品的实际情况对机械结构的本质进行创新，同时还要不断地提升创新意识，打破传统的设计理念，通过变元法的合理运用，设计出经济实用的独特性产品，这样才能保障机械产品的社会效益与系统可行性，推动机械制造业的进一步发展。

参考文献

[1]吴夏宣.试论创新设计在机械结构设计的运用[J].中国战略新兴产业,2018(44):202.

[2]张伏层.浅谈机械结构设计中的创新设计[J].内燃机与配件,2018(17):226-227.

[3]曾大开.创新设计在机械结构设计中的应用[J].黑龙江科学,2018,9(16):58-59.

[4]李永超,孙振兴.机械结构设计中的创新设计及应用方法探究[J].科技经济导刊,2018,26(06):36.

[5]胡臣勇.研究创新设计在机械结构设计中的应用[J].科技经济导刊,2017(25):40.