李小会 邓发友

摘 要：机械是一个国家富强的重要标志，对于机械结构设计来说需要具备很强的创造性。在我国社会经济不断发展的背景下，作为我国经济发展的基础，机械结构设计方向在其发展领域中受到了很大的冲击，因此创新设计的具体应用势在必行。现代机械结构设计应当将机械制造设计与互联网等先进的科学技术相结合，提高我国机械结构设计水平。只有不断的应用创新设计，才能使机械结构越来越符合人们的实际需要。

关键词：机械结构设计创新

机械结构设计通俗来讲，是将机械师在脑海中形成的抽象设计思路，变成具体的、直观的图纸。机械设计师在进行设计的时候，还要根据机械原理、材料力学等相关知识，计算出机械零件的尺寸大小，并选择出能够承受机械强度的原材料。机械构件的材料、形状、尺寸等方面的内容，都是机械结构设计需要考虑到的问题。而一些创新的设计不仅能够优化传统机械结构设计的弊端，更是促进机械制造可持续发展的重要手段。本文通过对变元法在机械设计中的创新，来探究机械结构设计中的创新。

一、机械结构设计的概述

机械结构设计主要体现在机械的零部件设计，不同的机械设计对零部件的要求都不同，这主要是由于机械零部件之间的组合位置来决定。几何形状的机械零部件具有多个表面，这些表面都会与其他机械零部件的表面进行接触、衔接及组合，简称功能表面。在各个功能表面之间衔接部分称为衔接表面。零件的功能表面对这个机械而言起着决定因数，因此机械零件功能表面的设计是机械结构设计的核心内容。零件功能表面主要体现为：表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计，可以不同的结构方案适用与同一种技术功能。

二、机械结构设计中创新设计

随着机械制造业的不断发展，机械制造市场的竞争也愈发激烈。因此，机械产品结构的创新设计方式已经成为机械制造企业的有力竞争，在产品中引入创造性的思维和其他的学科技术，进一步应用于机械制造的优化设计和创新设计，有效的提高机械技术产品的竞争力。结构优化设计的前提是有大量的可能性方案，和优化空间，包括对机械产品的生产工艺、材料以及连接方式、尺寸形状等方面的优化和创新设计。

1.材料的变元

材料的变元是指机械设计中可以选择的材料众多，不同性质的材料具有不同的加工工艺，在机械结构设计中需要根据不同材料的功能进行合理设计，这要求设计者需要了解不同材料之间的力学性能，加工性能，使用成本等诸多信息。结构设计材料如：钢材受拉和受压时的力学特性基本相同，因此钢梁结构多为对称结构。铸铁材料的抗压强度远大于抗拉强度，因此承受弯矩的铸铁 对于需要热处理加工的零件，在进行结构设计时的要求有如下：零件的几何形状应力求简单、对称，理想的形状为球形等。

2.位置和工艺变元

位置变元是将元件位置通过改变来得出最优化的设计如，在焊接部分元器件的过程中操作人员需要掌握好焊接部位，确保中心轴，避免出现元器件变形，或是有不规则扭曲现象的出现。

工艺变元是在机械结构设计过程通过结合图纸把工艺产品设计出来，借助先進技术在开发及设计元器件时一旦出现问题可进行及时调整，降低产品的损耗。运用相似理论进行工艺设计时，除应考虑零部件结构等设计特征的相似性外，还应考虑诸如：工艺路线（包括加工装配、拆卸、维修、回收、处理）、材料、精度、毛坯、工艺方法、工序、安装、工步、操作、动素、设备、工艺装备、工时定额等方面的相似性，在进行工艺设计时，根据工艺的相似程度将零件工艺分为标准工艺、典型工艺和实例工艺三种原型工艺，根据待设计零件的上述有关特征与原型工艺有关特征进行加权对比，迅速生成目标零件的工艺。该种方法不仅工艺设计效率高，而且质量高，成本低，实用化强，受到企业的普遍欢迎。这样，能较彻底地实现工艺路线、设备与工艺装备、工时定额等工艺文件上一系列要素的有效继承。

3.零件尺寸变元

尺寸变元是通过改变元器件的形状，也就是长宽高3参数的变化。比如，泠冲压压弯曲技术，因为材料具有弹性变化性能，因此需要在泠冲压之前先变形，同时结合相关的参数，只有这样才能使得材料在变元后充分发挥作用。

4.衔接变元

结构件之间的联接在机器或机械中，各机械零部件都是相互依存，不可缺少的。因此在进行机械结构设计时除了研究零部件自身的功能及特征外，还需要充分考虑到各零部件相互关联成分，可分为直连部分与间接部分。只要两个零部件直接装配，称为直连。个多零部件之间互相装配，称为间连。故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。

三、结语

综上所述，机械结构设计在机械设备使用及更新中起到了关键性作用，下至原材料的选取，上至整体设备的设计变动，因此机械设计的创新设计是需要设计人员通过不断加强自身设计水平，结合在实际设计中的经验不断优化结构设计，将机械结构设计的思路和理念提高。

参考文献

[1]农应斌.机械设计制造及其自动化发展方向的研究[J].科技传播，2013（2）：65.

[2] 魏鼎，荆学东，康思闻。基于Pro/E的新型硬币包卷机的机械结构设计[J].制造业自动化，2013，12（4）。

（作者单位：东莞市沃德精密机械有限公司）