创新设计在机械结构设计的运用

2019-01-16付海茹

中国设备工程 2019年4期

付海茹

(八亿橡胶有限责任公司，山东枣庄 277000)

为了不断发展，许多企业都积极创新，不断提升自身竞争力，对发展空间进行积极拓展。在机械结构设计当中，市场的发展逐渐趋向于多元化，为了行业的发展，要不断提高创新意识，对结构设计的深度进行不断优化和完善，确保设计效果的有效提升。在现阶段的机械设计行业当中，创新设计思维具有一定的统一性，在变元法的前提下，使具体操作更加具有可续行和便捷性，有效树立设计环节当中的可变因素，将逻辑化思维融入其中，对机械机构设计进行不断创新，使实际应用效果得到有效提升。

1 创新设计对机械结构设计的重要性

现阶段，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。传统设计理念结构单一、应用范围有限。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，打破常规设计理念的限制，对机械结构的本质进行创新，提高机械制造领域的生命力，保证其安全、稳定的发展。

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准程度，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 基于变元法深入探讨机械结构设计中的创新设计与应用

在实际当中对变元法进行应用的时候，必须要对结构设计思想和理念进行全面分析和研究，对机械结构的特征进行充分明确，和实际情况相结合，对设计要求做到充分把握，完成创新设计，从根本上确保机械结构质量，将变元法的设计效果充分发挥出来。

3.1 材料变元

在具体机械结构的过程中，必须要对设计材料进行合理确定，由于不同的材料在其特点和性质方面存在着本质上的区别，因此在具体进行设计和施工的过程当中，所产生的效果也自然不同。所以，在对结构设计进行优化和完善的过程当中必须要严格按照材料的具体情况来进行，进而有效确保设计质量。如果将钢材作为机械结构的主体设计材料的话，必须要将钢材的优势充分发挥出来，从根本上提高结构的强度和硬度。而要想实现这一目的，就必须要对钢结构的截面尺寸进行扩大，该方法可以使其性能得到有效提高。和钢材相比而言，铸铁材料的强度和硬度相应较差一些，受传统设计理念的影响，使其性能不能得到有效发挥，无法从根本上确保产品的使用寿命的质量。但是将强筋或者是隔板增加到铸铁当中，对于机械机构性能的提升有着一定的促进作用。对该变元法进行有效应用，能够设计材料结构当中的变量，进而有效确保设计效果的提升。

3.2 数量变元

在具体设计机械结构的时候，必须要结合具体的设计情况和相关行业需求来适当的吊证内部元素的具体数量。在变元法的基础上，零部件的结构原理通常会涉及到工作面和加工面两个方面，对于结构原理当中零部件的个体以及整体元素也有所涉及。在适当的调整并对该元素进行使用之后，新产品也随之产生，所以产品质量受这些元素的直接影响。例如，在设计直线的时候，对设计最终的实用性和简单性更为看重。就其螺丝设计而言，要想有效提供其稳定性就必须要对增加相应的弹簧垫，还可以将缓冲作用充分发挥出来，完成对元素的整合，使携带和安装的便捷性得到有效提升，使工作量得到了有效控制。在对设计进行创新的过程当中，为了可以使零件的使用量尽可能的减少，可以积极进行多功能一体化螺丝的开发和应用，使工作效率得到有效提高。这些有效体现了数量的变元。

3.3 工艺变元在设计中的应用

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 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。

3.5 形状变元

就实际设计机械机构而言，形状的设计在其中占据着重要的位置，通过合理改变机械结构的表面形状来对零部件的规格进行合理调整，从而不断优化和完善机械机构性能。在设计弹簧的过程当中，尤其需要注意的就是弹力对零件的压紧。形状变元其实就是在调整完元器件的形状之后得到结构设计的所需形状，在创新理念下，在具体安装弹簧的过程当中，不但可以选择弹簧的类型，同时还可适当改变压紧件的形状。在实际设计的时候，需要慎重考量弹簧和零件之间的距离，合理控制压紧力，从而有效防止影响到结构质量。