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简述机械结构设计中的创新设计运用

发表时间：2020/9/3 来源：《基层建设》2020年第10期作者：陈森元

[导读] 摘要：当今社会在飞速发展，经济效益也在不断增长。

        珠海德豪润达电气有限公司 519085
        摘要：当今社会在飞速发展，经济效益也在不断增长。机械结构设计的市场慢慢变得丰富起来，设计的理念也不免有些改变，所以要及时对其结构设计进行改善和创新，跟上新时代的脚步。本文主要探究了创新设计在机械结构设计中的应用及注意事项，以供参考。
        关键词：机械结构设计；创新设计；运用
        引言：创新可以突破现有发展区域，寻求新的技术探索空间。机械结构设计是社会发展的动力设计的基础，对机械结构在工艺，数量以及顺序上创新设计，在实践中对机械结构优化，是推进社会发展的有效渠道。
        一、机械结构设计的基本要求
        1、功能设计
        机械产品需要满足主要机械功能需求，进而满足人们的应用需求。在功能方面不仅需要展示出创新性，设计产品还要符合相关的机械工作原理，满足机械产品稳定性、工艺力学、材料力学以及装配性能等相关因素的要求。
        2、质量设计
        需要考虑到构成机械产品质量体系的相关因素，包括产品精度、产品刚度、产品结构力学的要求等等，进而通过控制相关因素提升机械产品的质量特性以及性价比。此外还需要考虑到机械产品的其他特性，如操作便捷性、产品外观、安全特性、节能环保等等。
        3、优化设计与创新设计
        机械产品结构创新设计的方式为利用结构设计变元等方式系统度构造优化设计空间，在产品中引入创造性思维或者其他学科的技术。优化设计和创新设计在机械产品结构设计中的应用，能够有效地提高机械技术产品开发的竞争力。结构优化设计的前提是要能构造出大量可供优选的可能性方案，即构造出大量的优化求解空间，这也是结构设计最具创造性的地方。
        二、创新设计在机械结构设计中的应用
        1、材料变元
        在具体机械结构的过程中，必须要对设计材料进行合理确定，由于不同的材料在其特点和性质方面存在着本质上的区别，因此在具体进行设计和施工的过程当中，所产生的效果也自然不同。所以，在对结构设计进行优化和完善的过程当中必须要严格按照材料的具体情况来进行，进而有效确保设计质量。如果将钢材作为机械结构的主体设计材料，必须要将钢材的优势充分发挥出来，从根本上提高结构的强度和硬度。而要想实现这一目的，就必须要对钢结构的截面尺寸进行扩大，该方法可以使其性能得到有效提高。和钢材相比而言，铸铁材料的强度和硬度相应较差一些，受传统设计理念的影响，使其性能不能得到有效发挥，无法从根本上确保产品的使用寿命的质量。但是将强筋或者是隔板增加到铸铁当中，对于机械机构性能的提升有着一定的促进作用。对该变元法进行有效应用，能够设计材料结构当中的变量，进而有效确保设计效果的提升。
        2、形状变元
        根据形状变元可以看出这一变元法主要就是对于元器件的整体进行调整变形以后得到一些需要的元器件，这样就可以达到机械设计的要求以及想要的元器件的参数，进而达到最好的优化效果。举个例子：充分利用弹簧的弹性来进行元器件的安装，在进行安装时弹簧有很多种类型，相应的通过弹簧安装的元器件也就会有很多种不同的形状，例如：圆柱型，平面型等等。那么我们可以充分利用这些元器件的形状来进行设计和优化作用。弹簧要考虑它的物理特性不能不起作用也不能过于压紧，因为前者不能将弹簧的特性发挥出来，而后者将会使弹簧在以后的使用中失去它的弹性作用。弹簧一定要保持稳定不能够轻易的松动，弹簧的特性我们可以充分的利用，因为弹簧不仅体积小而且便于和各个元器件相互进行结合。

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        3、数量变元
        量变影响质变。由此可见，零件的数量在机械结构中也有着重要地位。设计零件数量时，务必需要根据实际情况和企业的需求量来制作。基于变元法，对零件的改变加工都依据最先进的技术来进行的，运用创新理念做出一定的优化。对数量进行改变和调整，会对机械结构和性能产生一定的影响。比如在对直线进行创新优化时，注重简易性和适用性；对螺丝进行改变时，注重牢固性和稳定性。针对性的创新改革，对最终整体机械结构起到积极作用，有效地提高了工作效率，用最优最少的零件来完成机械结构，合理减少消耗成本和资源。
        4、连接变元
        机械结构中的链接包括两个方面，其一是指连接方法，通常包括了螺纹、焊接、铆接、胶接联接和盈联接。其二则是不同连接方法中的联接结构，这就表明可以通过调整联接结构，实现多种类的结构类型。这类设计在生活中极为常见，在生活中也很容易找到原型。例如：为了拆机方便，移动手机的外壳通常设计成可以快速拆装的连接结构，满足人们更换相关配件的需求。
        5、工艺变元
        在机械结构设计中，由于各部分构造及性能的差异，需选择不同的原材料，并且采用不同的加工工艺，而且，就算是同一种材料，由于尺寸、形状、功能上的设计差异，也会采用不同的加工工艺。选用合适的加工工艺，能够将材料的性能充分展现出来，同时提升材料与零件的契合度，让这种材料在这一设计方案中的作用得到最大程度的显现。所谓的工艺变元，其实就是采用不同的材料加工工艺，实现创新性机械结构设计，全面优化机械零件性能。比如说在设计模具时，对于斜顶的要求通常较高，尤其是一些高精度模具，如果采用普通渗碳工艺，难以达成设计目标，这时候为了使得材料刚性提升，需采用一些现代化的特殊工艺，从而保障设计效果。
        三、机械结构设计创新方法运用的注意事项
        1、保障结构的社会效益与系统可行性
        对于机械结构的创新设计采用的是变元法的方式，通过改变和调整机械结构设计的相关因素，来获得创新的机械结构设计方法。但事实上，在利用变元法的结构设计时还必须基于市场应用的实际需求，在性能、经济上进行充分考虑。变元法研究的内容包括机械结构设计的数量、形状、材料位置以及装配连接变元等，主要通过对这些元素进行变元来设计出更多的优化和创新设计方案。但作为企业来讲，机械生产的目的就是要满足市场需求，创新结构设计的目的就是保障企业的经济效益，实现提高企业竞争力的目标。所以，在对机械结构创新设计的工作中，应充分考虑用户的实际需求和企业的实际发展情况，保障结构设计的社会效益与系统可行性。
        2、综合分析成本需求和制造工艺内容
        机械结构设计的创新设计不仅包括对结构、空间构造以及材料的调整和改变，还包括制造工艺、功能等方面的设计创新。机械结构的创新性评估作为机械制造行业的重点工作，逐渐开始受到行业内的关注。随着计算机技术的发展和机械制图、建模等技术的发展，机械创新工作越来越得到重视，很多企业都加大了对其的成本投入，导致其成本不断增加。因此，控制好机械结构设计的成本需求，再针对性的进行创新结构设计成为了当前发展的趋向。
        四、结束语
        在机械结构设计中引入创新思维，能够促使机械结构更为优化，进而能够促使机械设备发挥更大的效能。作为一名机械设计工作者，务必需要保持不竭的创新思绪动力，时刻想着对机械结构设计的创新，达到设计最大优化，以期实现对机械产品缺陷或用途扩大的完善与改进。
        参考文献
        [1]刘文俊，李中林，贾雷雷.创意性的机械结构设计探讨[J].信息记录材料，2017，18（07）：4-5.
        [2]严盛爽.机械结构设计中的创新设计应用[J].军民两用技术与产品.2017（18）.
        [3]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.