浅析机械结构设计中的创新设计

摘要：机械结构设计的合理与否，对于机械设备的整体使用效果有着极为重要影响。当前，随着时代的发展和进步，机械设备在工业生产的各个环节中都有使用，我国机械结构设计相较于过去来说，也取得了一定的进步。但是，笔者在调查研究中发现机械结构设计还存在有一些问题，必须要适当的进行创新设计，才能满足设计应用发展需要。本文，笔者将结合自己的调查经验，就几种结构设计进行分析探讨。

关键词：机械结构设计；创新设计；分析探讨

机械结构的整体设计的实现是在完成了总体设计的前提下开展的，在進行机械设计的时候，只有完成了整体设计才有为结构设计的创新设计打下坚实的基础。当前，在进行机械结构设计中的创新设计时，其主要设计理论是通过变元法完成的，下面，笔者将对其进行详细的分析。

一、变元法

所谓的变元法最早发源于德国，其是一种具有创新精神的新型方法，在机械设计中被人们大量而广泛的应用。在机械结构设计中应用该方法能够使人们充分的认识和了解机械的基本结构。而在进行机械结构设计创新的时候，只有对基本结构有所了解之后，才能进行适当的创新和调整。变元法主要包含有两点内容：即一是对于产品设计中的一些主要含义的解释，其主要有结构的材料、数量、位置、尺寸以及形状等。二是设计改变和调整之后的新设计方案。

二、变元法的具体运用

1、数量变元

在产品的结构原理中最为基本的就是加工面和工作面这两个元素，此外还包含有产品的整体和产品本身等，这些因素对于产品的质量好坏有着极为重要的影响。一般来说，机械结构设计的最终目的就是为了更好的进行产品生产，而产品的设计和生产最为注重的就是产品的功能，一般简单实用即可，产品设计中比较常用的就是直线形状的设计。比如说，在机械结构设计中，防止螺丝松动和脱落的主要方法就是使用弹簧垫，弹簧垫在使用过程中还可以起到缓冲的目的。为了更好的进行机械结构设计，笔者认为在设计过程中可以将螺丝、弹簧垫和机械结构三者进行有机的结合，将其融合成一个整体，这样做不仅能够减少工作量而且使得产品携带方便，容易安装可谓是一举多得。在进行机械结构设计的时候，这种方法实际上就是数量变元设计，该方法的主要特点就是将原本需要三个或是四个的元器件将他们进行集成化以达到减少元件的目的，这样可以在产品施工之前将一些能够合成的产品进行合成，能够有效的减少施工量，提高了工作效率。

2、位置变元

所谓的位置变元主要就是通过调整每个元件的空间位置来对机械结构的内部进行调整和改变，以达到优化的作用。如在进行机械结构设计的时候，我们需要焊接一些元器件的时候，就可以将焊接的位置尽量的靠近中心对称轴的位置，这样能够有效的减少元器件的变形，防止元器件的不规则扭曲。在进行机械结构设计的过程中，优化了元器件的位置之后，其结构内部空间变得更多了，这样能够移出一部分空间放置和安装其他的元器件，有效的提升了空间的使用率，有助于机械结构设计性能的优化。

3、尺寸变元

尺寸变元主要就是通过改变元器件的形状，进而达到优化的目的。在进行尺寸变元的时候，主要就是通过调整元器件的长宽高参数实现的。如在一些冷冲压弯曲技术中，有些产品是需要材料进行弹性变化的，在使用过程中如果必须要材料达到方案中的角度就需要在材料冷却以后再进行一些加工整形，这样才能对可以弯曲的材料的角度进行变元前的计算，避免在进行尺寸变元的时候，由于方法不当造成材料不合格，进而引起整体设计的变形和扭曲。

4、形状变元

在进行变元的过程中，通过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调整变化以后得到的元器件，这种变元方法可以达到机械设计的目的和要求，能够较好的优化元器件你的参数，满足设计需要。如在利用弹簧的弹性进行元器件安装的时候，由于进行安装的弹簧种类繁多，需要利用弹簧进行安装的元器件也有各种不同的形状和类型，如圆柱型、平面型等，在具体的安装过程中就需要根据实际情况进行安装，要考虑到弹簧的物理特性，在安装过程中不能使弹簧失去了其弹性作用，不能过于压紧，这样才能使其更好的应用到各种体积小的元器件中，并较好的实现于各种元器件的融合。

5、分析工艺变元

元器件的工艺技术选取不同也可能会对元器件产生不同的影响，进而对机械结构设计的整体结构产生影响。因此，在进行机械机构设计的过程中需要在设计施工之前对每个产品的工艺进行把关，要结合原来的设计图纸内容进行合理的工艺选取，在进行元器件的工艺制作时做好元器件的设计与开发工作，在设计过程中一旦发现问题要及时的进行调整，以便更好的开展相关的设计工作，避免由于工艺技术手段选取的不合理引起元器件的不合格。

6、材料变元

在进行机械设计的时候，设计产品不同，其原材料种类也会存在有较大的差异，而且不用的材料其特性和功能也不尽相同。在进行机械结构设计的时候，如果选材不当很容易就会改变产品的性能不利于创新设计工作的开展。如在钢性材料的设计方案中，人们通常是运用增大面积法来获取想要得到的刚性材料，而对于铁性材料则是运用增强隔板的方法对铁性材料进行调整。在不同的情况下，由于机械结构设计的应用领域不用，所选取的材料也存在有较大的差异，工作人员在选择材料进行变元的时候，要慎重，要根据实际情况，实事求是的进行选择，多角度对方向的考虑。

总之，对于机械结构设计来说，创新设计是不可避免的，时代在不断的发展变化，机械结构设计也需要不断的进行创新，才能更好地满足我国工业生产发展需要。当然，机械结构设计中的创新设计也绝非是一朝一夕的事情，它需要工作人员具有高超的技能，不断的创新和突破，对于科技的运用也有着较高的要求。在未来，我国机械结构设计要实现创新设计，还有很长的路需要走。

参考文献：

[1]杜春艳. 创新设计在机械结构设计中的应用[J]. 中国新技术新产品. 2017（15）

[2]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（07）

作者简介：江宏波，男，23岁，黑龙江工业学院，机械工程系，14级机械设计制造及其自动化专业，在校学生。