创新设计在机械结构设计中的应用分析

摘 要：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。

关键词：创新设计；机械结构设计；设计技术

创新是行业发展的灵魂，是实现企业竞争力的源泉，有利于企业获得更大的上升空间，以满足社会的发展需求。现阶段，市场需求开始呈多元化趋势，传统的设计理念使企业的发展受到了限制，无法发挥其实际作用。对此，应强化创新设计理念，对机械结构进行优化，从而实现最优设计效果。

1 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。

2 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。

2.1 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[1]。

2.2 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。虽然這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。

2.3 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。

2.4 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。

2.5 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[2]。

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，创新设计理念的发展，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。

4 结语

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。

参考文献：

[1]高翔.论计算机辅助技术与机械设计制造相结合相关研究[J].科技展望，2016，26（30）：4.

[2]李克非.试析创新思维在机械工程设计中的运用[J].黑龙江科技信息，2011，（03）：15.

作者简介：王宾瑞（1982-），男，山东曹县人，硕士，机械工程师，机械结构设计、机械传动设计、自动化生产线方向。