简析机械结构设计中的创新设计

张桂梅

摘要：随着时代的发展和技术的进步，人们对机械设计提出了更高的要求。将创新设计应用到机械结构设计环节中，可以提升结构设计的科学性和合理性，更好的满足机械性能要求，促进机械制造业的发展。

关键词：机械结构，创新;设计

引言

机械结构设计对机械产品的实用性及可靠性有着较大的影响作用，也体现着我国机械制造水平的高低，在机械制造业的发展中占有重要地位。进行机械结构设计时，需要充分考虑到机械构件的尺寸、形状或位置及材料等各方面因素，而创新设计能够实现对传统机械结构设计的优化，使机械结构设计的整体水平得到提高，进而促进机械制造业的可持续发展。通过深入分析创新设计在机械结構设计中的运用，有利于发挥创新设计的运用价值，为机械结构设计业的发展提供有利支持。

1创新设计对机械结构设计的重要性

近年来，我国社会经济的发展速度持续加快，人们的思想观念也开始朝着多元化的方向发展，因此，对机械结构设计也提出了更高要求。在这种情况下，传统的机械结构设计理念逐渐显示出许多不足，例如，设计出来的机械结构相对单一，能够使用的范围也相对较小，导致机械结构的实际作用难以发挥。机械结构设计人员必须要提高自身的创新意识，使用新工艺、新结构、新材料等设计方式来弥补传统设计理念的不足，以提高机械结构设计的效率，促使机械制造行业实现更好的发展。

2机械结构设计的重要因素

2.1创新和优化设计

机械结构的优化和创新是机械结构设计中的重要内容，决定了产品未来的竞争实力和畅销量。一般来说，其可以根据产品的具体表现进行，包括其外形、独特性能以及操作的使用体验等方面。

2.2质量设计

机械产品的衡量标准中，质量是关键，只有保证质量才能积极有效促进机械工业的可持续发展。在设计机械结构作品时，首先，要考虑机械产品的硬度、结构和精确度是否符合标准。其次，由于机械制造业的发展是为了促进经济的发展，实现经济效益的最大化，因此还要考虑机械产品的环保性能、造型以及可操作性。最后，设计要合理，以保障产品的质量。

2.3功能设计

人们对机械设备的需求就是其功能需求。为提高人们的生活质量，必须对产品进行新功能研发设计，创造更加便捷的设备，其功能设计必须建立在满足自身稳定、有科学依据和对人们不会产生隐患的基础上。

2.4智能化设计

智能化的设计其具有以下方面的优势：第一，实现了另加装备环境的有效模拟，对零件形状、大小及位置的把控具有重大影响，其确保了机械零件设计的高效进行。第二，在智能化技术平台支撑下，不同零件的装配路径得以有效演示，其在避免不匹配现象发生的同时，实现了零件装配的直观把控。第三，就智能化应用过程来看，其尚处于发展成熟阶段，使得机械设计工期得以有效缩短，其保证了机械效率的有效提升。第四，与传统设计方式相比，虚拟设计、有限元分析等技术的应用使得机械产品的设计质量得以有效提升。

3创新设计在机械结构设计中的应用

3.1形状元素变元

通过对机械构件形状进行重新设计，获得能够满足机械性能需求的创新结构。机械结构创新设计中，形状的创新是变元法中经常使用的一种方法，对机械构件外在物理形状进行创新设计，调整结构系数，实现机械结构性能的提升。例如弹簧结构设计的时候，根据不同使用要求，弹簧截面可以设计成非圆形的。石化部门接触石油类产品，为减小化学类产品腐蚀的影响，多将零部件设计成曲线面或曲面体，减小表面积。

3.2材料变元

在机械结构设计过程采用的原材料种类通常有很多，不同类型的原材料有着不同的使用价值及作用。所以，在机械结构设计过程，需要按照设计要求，以不同的方式对原材料进行合理选择，并在此基础上，对原材料进行加工处理，将其运用到机械结构设计中，从根本上保证机械零件的质量。将材料优化创新运用到机械结构设计中，就是在不改变结果的情况下，对机械结构设计中的各种变量进行改变，以此实现对产品性能的优化，进而制造出更有品质的机械产品。

3.3工艺变元

机械产品的质量由机械结构设计与机械制造工艺决定。设计人员需要在每个零件的性能、精确度和安全标准的基础上设计出对应的结构方案，根据制造工艺的相关要求，来保证零件的精准度与外观的美观性，以保证机械产品的质量。

3.4数量变元

一个机械产品设备的内部是一个完整的机械系统，包含的零件不同，其作用也不同。在设计计算时，科研人员应对每个结构的尺寸进行详细推敲，最终确定最优的排列组合方式。对一些数量相对较多的零件，应仔细盘查其数据，设计或寻找其他功能相同的零件进行替换，以确保该产品的性能完备、设计合理。

3.5连接变元

机械连接结构是产品原件组合的重要方式，通过调整连接结构可以实现产品装配的便捷性，也在一定程度上提升了机械产品运行过程中的稳定性。一方面可以通过调整零件的连接方式来直接完成连接变元;另一方面可以通过零部件位置的调整来达到调整连接结构的目的。

3.6位置变元法

交换零件的位置能改变相同数量和材料零件机械产品的特性和功能，设计者必须保证机械结构设计时的尺寸变元，不断找到最佳的零件应用尺寸，实现零件应用方案的优化。除了要注重零件的性能外，还应该对零件的外形、尺寸进行一定的变化或者修正，保证机械结构运转的正常。在平时对机械结构设计时，应该尽量缩小零件的尺寸，并将机械结构设计模块化，以便内部零件的不断协调运行，直接缩小机械结构的外形。

4创新设计在机械结构设计中的应用优化

4.1保障结构社会效益与系统可行性

当今时代下，机械结构的创新设计主要是通过变元法的方式实现的，通过改变机械结构的基本要素达到机械结构整体优化的目的。但在利用变元法创新的实施过程中，必须结合机械设备的实际情况进行创新，不能违背机械运行的原理，否则将会极大地影响机械设备的运行。与此同时，在进行机械结构的创新设计时，必须考虑其结构设计的经济性和实用性，这样才能满足客户的市场需求，进一步保障结构设计的社会效益与系统可行性。

4.2综合分析成本需求和制造工艺内容

在机械结构设计不断创新和优化的过程中，其主要考虑产品的结构、材料的选择以及产品空间的构造三个方面。机械结构的创新性评估是机械制造行业中的关键工作，其逐渐受到其他行业的关注。经济和科学技术的不断完善，为机械设计的建模和图形制造提供了基础，机械的创新工作也渐渐受到更多外界关注，许多的行业和企业家纷纷加入机械的创新和优化过程。

结语

械结构设计在机械产品的生产中具有关键性作用，零部件结构的完整与实际效能的提高对于工业生产的效率有着重要影响。在机械产品的研发与生产过程中，创新设计是推动行业进步的必要途径，创新设计不仅能顺应市场多元化发展，也能提升现有的机械水平，实现设计优化，对社会经济发展具有重要意义。

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