创新设计在机械结构设计中的应用分析

陈信机

摘 要：目前，传统的设计理念存在很多的限制性问题，已不符合现代社会的发展需求。因此，要求机械结构设计人员创新设计理念，优化设计方式，以提高机械结构的设计质量，实现其应有的效益。

关键词：创新设计；机械结构设计；应用分析

1导言

随着社会经济和科学技术的快速发展，传统机械基础实验教学活动已与现有的机械理论知识教学需求存在滞后现象，例如，落后的实验器材、简单的实验项目、单一的实验教材内容等难以满足理论知识教学所需条件。这会使得职业院校学生无法独立解决实际的机械专业技术问题，其创新能力和实际动手能力严重不足。归根结底是职业院校缺乏对学生系统的、规范的创新意识与创新能力的培养，这与基础知识的实验教学活动有着密不可分的关联。

2创新设计对机械结构设计的重要性

现阶段，我国社会经济发展较快，人们的思想意识发生了转变，开始向多元化方向发展，要求机械结构满足多元化的发展需求，使其具备良好的功能和性能，以保障工作效率。在此背景下，传统设计理念的劣势尤为凸显，其结构单一、应用范围有限，使其行业价值受到了影响。对此，要求设计人员提高创新意识，采用新材料、新工艺、新结构等设计方式，以打破常规设计理念的限制，对机械结构的本质进行创新，从而提高机械制造领域的生命力，保证其安全、稳定的发展。

3创新设计理念的应用优势及需要注意的问题

现阶段，在科学技术的发展下，我国的工业化进程不断加快，但与发达国家相比，还存在一定的差距。在此背景下，会使我国机械制造业缺少国际竞争力，使其行业发展受到了影响。在新时期下，市场越来越看重创新的优势性和重要性，能有效提高社会生产力，实现其经济效益。同时，创新机械结构设计有利于优化设计质量，使其向多功能一体化方向发展，能有效提高资源利用率，实现其社会效益。另外，创新设計理念的发展，使各企业看到了自身的发展机遇与挑战，有利于创造和谐的竞争环境，推动企业快速发展，实现其市场竞争力。当对机械结构进行创新设计时，应注意几个问题，一是，优化设计方案。当进行设计工作时，需要采用科学的方法来进行评价，有利于保证机械结构的质量。同时，还应从经济效益和社会效益两个指标来进行考虑，对重点结构部分建立模型，并通过数据进行对比和分析，不断优化设计方案，以提高设计质量。二是，加强防腐设计。防腐设计是比较重要的内容，对机械结构的质量和使用寿命会造成严重的影响。因此，在进行设计时，应对内部构件、焊接缝隙、构件表面等进行防腐设计，从而保障设计效果。

图1 组合式轴系结构设计实验箱

4创新设计在机械结构设计中的应用

变元法这一理念最早由德国提出并使用的，对创新机械结构设计有十分重要的意义。在采用这种设计理念时，需要对产品的结构设计理念进行分析，合理确定机械结构的特点和要求，并根据实际情况来创新设计，能有效保障机械结构的质量，从而实现变元法的设计效果。现阶段，变元法主要是对机械结构的材料、尺寸、位置、形状等其各方面进行创新，能保障结构设计效果。

4.1材料设计

当进行机械结构设计时，需要合理确定设计材料，每种材料的性质、特点等不同，在进行设计与施工时，会产生不同的效果。因此，应根据材料的实际情况来优化结构设计，从而保障设计质量。例如，当机械结构的主体设计材料为钢材时，应充分发挥钢材的优势，使其结构具备良好的硬度和强度。对此，可采用增加钢结构截面尺寸的方法，能有效提高其性能。相比于钢材来说，铸铁材料的硬度和强度要差一些，传统的设计理念使其性能受到了影响，无法保障产品的质量和使用寿命。而在铸铁上增加隔板或强筋，也能有效提高机械结构的性能。这种变元法，可对材料结构中的变量进行设计，从而保障设计效果。

4.2数量设计

在对机械结构进行设计时，需要对其内部元素的数量进行调整，使其满足不同行业的需要。通常情况下，在进行创新设计时，只需要改变结构内部元素的数量即可，能有效改变结构的性能，实现其设计价值。虽然这种设计方法比较简单，但能有效保障设计效果。例如，在进行螺丝设计时，传统的设计方式为垫片、螺杆、螺帽等，其零件数量比较多，给机械结构的安装及拆卸工作带来了很大的难度。对此，在进行创新设计时，可将其设计成多功能一体化螺丝，以降低零件的使用数量，从而保障工作效率。

4.3形状设计

形状是机械结构设计中的重点内容，通过改变机械结构的表面形状或整体形状，能改变各个零件的规格，从而优化机械结构的性能。例如，在对弹簧进行设计时，需要利用其弹力来压紧零件。而采用创新设计理论，不仅可以选择弹簧的的种类，还可对压紧零件的形状进行改变，比如，有平面、球面等，以满足结构设计的实际需求。但在设计时还需要注意弹簧与零件之间的距离，合理控制压紧力，防止影响结构质量。

4.4位置设计

当对机械结构进行创新设计时，可通过改变零件的位置来调整结构的性能，从而实现其创新效果。通常情况下，当设计焊接缝的位置时，一般可将其布置在中轴线及其附近，能避免机械结构发生形变等问题，能有效保障结构的安全性与稳定性，从而推动企业快速发展。

4.5工艺设计

工艺设计是机械结构设计的核心环节，对保证机械质量有十分重要的意义。由于每个机械结构的性质需求不同，在进行设计时需要进行相应的改变，以发挥其实际价值。因此，在实际工作中，要求设计人员正确分析各个机械结构的工艺需求，对其内部零件的构成进行研究，从而不断提高图纸设计水平。同时，还需要在图纸中明确标明各个零件的施工方法及参数信息，避免理论效果与实际效果存在较大的差距。另外，还需要对影响机械结构质量、成本等因素划分出来，并做好解决预案，能有效提高机械结构的设计质量。

5结语

随着市场经济的发展，使人们的生活水平有了快速提高，对生活品质也有了更高的要求。因此，使社会认识到了创新的重要性，能满足人们的多元化需求。尤其是在机械结构设计中，采用创新设计的方式，有利于提高机械的质量和性能，从而推动机械制造业快速发展，不断提高我国的经济实力，实现其应有的价值。

参考文献

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（作者单位：东莞钿威电子科技有限公司）