关于机械结构设计中的创新设计研究

摘 要：机械制造业是衡量国家科技发展水平的重要指标，新时期发展下的机械装备结构设计趋于成熟，基于人们生活品质的不断提升，对机械设备的使用性能提出更高层次的要求。基于此，本文简析了机械结构设计的基本要求、阐述机械结构设计创新的必要性，最后提出机械结构设计中创新设计方式。

关键词：机械结构;创新设计;功能设计

引言：当前，社会各界对机械结构设计的创新设计高度重视，期望更好利用机械发挥出机械结构设计的优势，确保技术的革新带来机械产品的更新，并不断创造更多的科技成果。因此，相关设计人员有必要加强创新设计理念，将机械结构设计中的创新设计作为重要课题研究，推动机械制造业健康长远发展。

一、机械结构设计的基本要求

（一）功能设计

人们对机械设计的需求就是对其功能的需求，为更好满足人们对机械生产的需求，必须结合民众的喜好和消费群体特征，在机械结构设计中要充分体现创新设计特征，在具体设计上要严格按照机械制造业的生产标准，在具体设计中要对机械产品新功能进行研发设计，提升机械产品的质量和实用性。

（二）质量设计

在机械产品设计过程中，需要加强生产的全过程质量监督管理，加强机械产品材料、材料属性和刚度、结构力学方面监督，并将其作为重要的质量评定标准。同时加强对机械产品的安全性、环保性考虑，严格把影响机械产品生产质量的各因素，确保机械产品在使用过程中安全、可靠。

（三）优化创新设计

创新作为现时代各项经济发展的重要标志，不断推动机械制造业向前发展，确保在经济全球化的大环境中站把握技术前沿，拥有先进的创新技术，进一步保障机械制造产品的长久运行。设计人员需要加强创新性设计理念，明确了解机械制造结构的细节，掌握零件结构的具体优化设计方式。

二、关于机械结构设计创新的必要性

当前，我国对各类机械制造设备的使用性能要求较高，推动机械结构设计不断向创新性方向发展，同时要求各行业在实际应用中融入创新性设计元素。机械结构中的创新设计能够大大减少机械结构设计过程中的问题，明确对相关设计人员的设计水平进行确认和了解，鼓励设计人员将机械结构设计与创新性思维融合在一起，确保最终的机械设计作品带给受众不一样的视觉体验、触觉体验[1]。机械结构设计中的创新设计可以发挥机械结构在整个机械设备中的优势作用，在创新方法支持下，可以减少结构设计过程中的外部干扰，提升设计效果，保障机械结构的质量安全。

三、机械结构设计中的创新设计方式

（一）材料变元

在机械结构设计中，不同的机械材料使用性能也不相同。具体进行材料设计时需要全面考虑材料的硬度、表面处理方式、原材料价格、耐腐蚀性等，结合客户的具体需求进行机械结构的优化创新，设计人员要加强对各种金属材料和非金属材料特性的对比分析，确保在金属材料普及化下，科学合理的选择材料，最大程度上满足机械结构创新设计要求，并优化不同模块，确保呈现出新的设计产品。

（二）尺寸变元

尺寸变元主要通过改变元器件形状进行优化设计的，并把元器件的长宽高参数作适当的调整。尺寸变元作为机械结构组成的因素之一，设计人员在进行具体设计时要合理调整尺寸，将加工成本控制在合理范围内，从而减少仓储、周转、运输费用，提高加工效率，提升产品使用寿命，在机械结构创新中可以采取双向创新的方法，降低部分尺寸公差，从而减少各项成本，确保最终提升机械产品性能。

（三）数量变元

设计人员在具体的创新设计中，要加强成本管理，由于机械产品的内部是一一个完整的机械系统，各部件的作用存在差异性，通过加强低成本零件数量提升机械强度，促使产品性能提升，可以有效减低其他成本零部件的数量。相关人员应当对每个结构的尺寸进行对比分析，进行最优组合排列，并将功能相同的零部件进行调换，确保机械结构设计的合理性。

（四）工艺变元

机械结构设计和机械制造工艺直接关系到机械产品的质量，设计人员要充分考虑各零件的性能、精确度、安全性，掌握产品的加工工艺，并制定出相应的设计方案，按照机械制造的工艺要求，利用工艺变元法的创新设计优化机械产品的谁过程，提升零件的精准度和美观感。

（五）位置变元

机械结构设计中的创新设计可以通过改变零部件位置提升优化设计效果，进行零部件位置的变元，优化产品结构，提升产品结构空间，通过位置变元改变结构的受力情况，促使方案设计最优。在日常的设计中要尽量缩小零件的尺寸，确保机械结构的内部零件协调运行。

四、创新当前机械结构设计中的装新设计方法

（一）机械结构设计的材料创新

材料在机械结构设计中至关重要，在材料选取上要结合机械结构的设计特点和要求选取适当材料，提升结构设计的效果，相关人员必须对机械材料进行对比分析，明确掌握各类材料的使用性能和价值，进而选择更为合理的材料，在设计前对具体实施的材料进行优化创新，避免因材料问题导致机械产品质量不合格。加强机械结构的设计效果，针对设计中出现的问题及时纠正和调整，改进结构设计中的不合理之处，全面融合创新设计理念，推动机械结构设计工作高效开展[2]。设计人员针对机械材料的差异性，要适当选择材料，保证机械结构的完整性，便于后期机械制造工作顺利开展。

（二）机械结构设计的零件数量创新

完整的结构设计中包含众多的零件，各零件在结构形态上存在差异，相关人员必须深入了解各机械零件的属性特征，参照规定的设计流程开展设计工作。严格把控设计不合理的零件，将零件进行重组或合并提升设计效果，并提升机械结构的互换性效果，在进行创新性设计时，充分考虑零件数量及其实际应用价值，尽可能减少设计过程中的难度。

（三）机械结构设计的零件创新

要想提升机械结构中零件的作用效果，可以对结构中各零部件的位置进行优化创新，促进机械设结构设计水平的创新，全面提升设计结构的实际作用效果。从各类零件原有位置和综合性能角度出发，合理规划零件位置的创新顺序，提升最终的设计效果。

（四）保障机构设计的社会效益

新时期发展下的机械结构设计通常采用变元方式实现的，通过改变机械结构的基本要素优化机械结构整体，在创新设计过程中必须结合机械设备的实际情况，将机械运行原理作为重要参考依据，最大程度上提升机械设备的运行效果。推动机械结构设计的经济效益和社会效益统一发展。

（五）创新设计产品与成本之间的协调性

基于机械制造业的快速发展，机械结构创新设计成为当前迫切的任务，将创新性理念融入机械结构设计中，有效提升了机械产品的市场竞争力，由于机械设备产品的的多元化发展，创新设计成本不断增加，一定程度上加剧了机械制造企业的经济负担，因此，在在保证机械产品效益的同时，必需对设计结构进行创新和优化。

结论：综上所述，机械结构设计的创新设计推动机械产品不断更新换代，带动了机械制造企业转型升级，促进国民经济持续稳步增长。基于创新理念下，机械结构设计迎来新的机遇和挑战，对具体设计人员的专业技能和综合素质提出更高的要求，推动设计人员积极转变设计理念，不断提升机械结构设计的质量。

参考文献：

[1]戴伟鹏.简析机械结构设计中的创新设计[J].南方农机，2020，51（03）：90.

[2]时旭.探究機械结构设计中的创新设计[J].山东农机化，2019（06）：38-39.

作者简介：

韩月明（1990-）男，汉族，籍贯：河北唐山，身份证号：130223199007084311，学历本科，职称 助理工程师，研究方向 机械设计.