何健铭

摘 要：近年来，经济的发展，促进我国科技水平的提升。基于我国科学技术快速发展，各类用户对产品设计加工的要求在不断提升，在产品设计中机械设计是重要环节，需要不断创新设计人员思维理念，对设计技术工艺与设计方式进行创新。在机械结构设计中如何融入创新设计是相关部门需要重点解决的问题。本文就关于当前机械结构设计中的创新设计展开探讨。

关键词：机械结构；设计；创新设计

引言

工业是强国之本，在工业生产中，各种机械设备是不可或缺的重要组成部分之一。近年来，随着我国加大了机械设备相关方面的研究力度，研制开发出很多种类的自动化机械设备，由此为工业生产效率的提升提供了强有力的设备支撑。在对自动化机械设备进行设计研发的过程中，除了要满足客户的实际需要之外，还应当使机械设备的优势得以最大限度地发挥，这是非常重要的一点，必须予以足够的重视。

1当前机械结构设计中创新设计的必要性概述

在社会各个领域快速发展背景下，各项技术发展进步对机械结构设计思想与基本理念提出了更多更高的要求，要在机械结构设计中逐步融入创新精神与创新理念才能与时俱进。在机械结构设计中，相关设计人员要更好地融入现代化机械设计理念，借助创新思维使得不同模块与构件能够相互融合，这样便于生产制造更多优质的机械结构部件，遵循结构设计内在变化规律，从实践中完善生产。

2对机械结构设计特征及变元法的介绍

就机械结构来讲，必须要在总体设计的基础之上，对整体设计情况进行不断强化，进而适当的调整机械结构。总的来讲，总体设计的完善与否对机械结构设计图的精度有着直接的影响，也和整体设计和调整有着分不开的联系，对机械结构的功能和设计原理进行不但优化和完善。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準程度，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基于变元法的机械结构设计创新

3.1机械结构设计中材料与数量变元

机械结构设计过程中要对材料进行合理选取，材料选取的合理性对机械结构创新的结果会产生较大影响。例如在设计液浮式陀螺时，将铝质材料作为马达定子壳基本应用材料，在转子轴中选取合金钢作为应用原材料，受到膨胀系数变化影响，在实际运行过程中由于转子轴和定子之间会发生相应变化，这样将会导致机械结构运行故障。在设计过程中要合理选取材料变元，对各类材料合理利用。机械结构属于较为成熟完整的系统，其中是由不同零件构成，各个零件发挥着不同作用。在设计过程中，相关技术人员需要进行优化设计，将计算结果与机械结构设计进行有效对比，及时进行改进。在设计过程中要及时淘汰冗余零件结构。相应的设计人员需要对机械结构相关零部件进行调整，提升设计合理性。在设计过程中要对零件数量进行调控，提升零部件互换性，从而提升机械结构基本应用性能。比如在螺纹连接结构中，要相对螺纹松动问题进行控制，可以整合弹簧垫片、螺钉、垫圈基本应用功能。

3.2外观及尺寸

随着工业自动化的不断发展，人们的审美也发生了变化，对机械产品的外观也越来越苛刻。例如手机等通讯设备，除了要满足常规的通话功能外，其外观变化也越来越大，造型更加优美。因此，机械设计人员必须更加注重当前的审美潮流，在满足基础功能的同时尽量对其尺寸和外观造型进行创新。

3.3工艺变元

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。

3.4尺寸变元

机械结构创新设计对设备基本外形尺寸以及安装性能具有较大要求，相关设计人员可以在尺寸变量基础上对零件基本尺寸进行有效优化，使得零件应用能够全面优化。相关设计人员要不断提升零件应用价值。对零部件自身尺寸以及相应形状进行控制，促使机械设备能够保持稳定运行状态。在结构设计过程中相关设计人员要对部件相应尺寸进行严格控制，在模块化设计基础上，能够保障部件协调配合运行，此类方法能够对机构基本形状进行控制。

3.5位置变元

一个机械往往由很多种不同的器元件组成，器元件由于其各自的联系不同、作用不同，其最优位置也各有不同。对机械设计进行位置变元，通俗来讲就是通过对元件的空间位置进行调动、测试，以确定其最优位置，最终达到整体优化的目的。例如在焊接元器件的时候应该把焊接的位置固定在对称抽的位置，这样就可以有效防止器元件发生变形扭曲，增加部件群的整体协调性、美观性，同时能有效的利用空间，置放其它元件，实现有限空间的高效利用。

4机械结构设计中的创新设计方向

在对机械零件进行结构创新设计时，需要从多个设计方案中选择最优化的方案。在选择过程中，需要采用模糊综合优化方法，其指标主要有以下几点：（1）客户实际需求。所有的机械结构最终都是服务于客户的，因此客户的实际需求才是机械结构的价值体现。（2）生产成本和效率。不同的企业采用的生产设备不相同，技术人员的水平也层次不齐，因此每个企业要综合考虑本厂的实际生产条件，将生产成本和效率作为主要的优化创新目的。（3）社会、环境效益。企业生产机械结构，除了满足客户需求外，还需要考虑社会、环境效益，尽可能减少生产对环境的破坏，提高社会效益。

结语

总而言之，从当前机械发展现状来看，在机械结构创新设计中有较多需要优化完善的部分，在机械制造过程中要全面融入创新思维，对设计内容进行补充，要从长远角度出发提升机械应用价值，延长机械使用寿命。

参考文献：

[1]韩宁.基于创新设计的机械结构实训项目开发[J].现代制造技术与装备，2018，（02）：183-184.

[2]王宇，陈银，卢孔宝.基于3D打印技术机械结构设计的创新课堂教学设计探索[J].内燃机与配件，2017，（19）：153-154.

[3]陈冲.运动力学在机械结构设计中的应用[J].赤峰学院学报（自然科学版），2017，33（19）：62-64.

[4]陈东华，王悦，丁马冬，张依萌，胡海东，吕广雪，李雅楠，夏嘉成，马丽心.机械结构模块化创新平台优化设计[J].价值工程，2017，36（27）：99-100.

[5]杨雪荣，孟欢，姚丽娟，成思源.基于TRIZ理论的轨检小车机械结构创新设计[J].包装工程，2016，37（14）：16-20.

[6]王立靖，隋红艳，王丽.“无碳小车”机械结构的创新性设计及仿真分析[J].机械工程师，2016，（02）：120-121.