简析机械结构设计中的创新设计

张志刚

摘要：机械工程作为一个非常重要的科学，主要有机械制造、机械设计、机械电子组成，是以自然科学为基础的通过长时间生产实践过程中不断结合、优化所产生的。机械工程作为经济发展中最为重要的一个环节得到了越来越多的重视，机械工作影响着各行各业的方方面面，通过机械工程的帮助可以有效的加快工作效率，提高产品质量。作为一种基础行业，机械工程是大多数行业的发展前提，机械工程得到先进的生产技术，也会促进其他行业的发展，因此就需要重视我国机械工程行业的创新发展。

关键词：机械结构;设计;创新

引言

由于机械结构的设计过程相对比较繁杂，众多因素都可能影响到设计活动。鉴于此，要加强机械结构设计的创新，保证机械结构设计层次明显提高。在创新思维的指导下，不断提高机械结构的科学性、合理性。在行业设计规范统一指导下，走创新化的機械结构设计之路，不仅能推动国内机械制造行业的发展，同时还能有效促进科技与机械之间的融合。

一、机械设计

通过对机械制造设备的工作机理进行探究，然后通过各项工艺之间的契合制定出完整的工件生产文件，如材料、尺寸、润滑等工序。机械设计是机械生产的前提，同时也是机械设备质量、性能的重要体现，机械设计过程中，制定出完整的计划可有效降低加工成本，保证设备的稳定性。一般来讲，针对同一个零部件进行设计时，一般需制定多种设计方案，考虑到机械设备质量性能与零部件的精准性，技术人员应对零部件设计图纸的可行性进行探究，确保整体加工阶段的完整性。从近几十年的设计转变来分析，我国机械加工设计已经取得重大突破，特别是在计算机软件技术的支持下，图纸文件的设计也从传统的纸张转移到平台系统中，技术人员可对设计文件多维度考量，提高设计的精准度，减少后续加工工序的繁琐度。

二、 机械结构设计的基本要求

（1）功能设计要点。机械制造的本质目标就是为生产工作的效率提升创造良好的条件。但是在机械制造的早期，机械性能的设计不但需要与实际需求相一致，并且还需要将创新的理念加以切实的引用。设计出的结果需要达到相关行政机构制定的标准水平，才能从根本上确保产品的综合性能和实用性。（2）质量控制要点。针对产品质量实施监督管控工作并非是单纯的对产品的生产技术以及产品材质实施监督管控，最为重要的是需要对产品的各项参数加以切实的管控和监督，这些参数都是判断产品质量的主要标准。只有在生产过程中密切关注这些参数并且加以切实的管控，才可以有效的保证产品的质量。此外，还需要安排专人对机械产品的综合性能、质量加以高效的管控，避免在机械产品的实际运用中遇到问题而制约生产工作的正常进行。（3）优化与创新设计。在经济全球化发展的带动下，国内的机械制造产业的发展也遇到了一定的困难，在较为严峻的市场竞争趋势下，机械产业的发展务必要具备良好的创新技术才能够保证国际市场中的地位。

三、创新设计在机械结构设计中的应用

（一）数控机床机械结构设计

目前，我国工业产业在进行数控机床机械结构设计的过程中，需要充分明确机械结构设计的主要核心部件就是主轴，其次才是机械的传动机构和一些相关的支撑部件。这三方面的设计需求是具有一定的可靠性，同时加强自身的制造精度，以此来实现和满足数控机床在实际应用过程中的稳定性和抗震性。再加上传动结构和相关的变速系统应用主要是为了帮助数控机床能够更好的实现自动化控制，而其中主轴部件则是机械结构中最主要的一项环节，其自身的质量直接决定了数控机床内部主轴的转速。近几年，市场上主要是触角式混合接触轴承，其应用的范围比较广，综合性能比较强，最高的转速可以达到30000r/min。所以，在我国机械设计过程中，为了能够最大化的提升主轴的回转精准度，保证其支撑导轨、动导轨体和滑块的位置完全处于精准的状态。同时在一定程度上为了能够满足贴塑导轨在具体应用中的精准性和转动速度，通常都会优先采用圆弧齿齿形带，并安装有效的张力轮，这样一来便可以通过小密度的工程塑料来进行全面的制作，同时为了能够充分的保障驱动轴上的带轮直接安装到电机上。

（二）材料选取方面

材料选取主要以刀具材料、部件材料为主。对于成品的零部件来讲，材料的质量性能直接决定着后续的应用，为此，在对刀具材料进行选择时，应先依据原材料特性、加工工艺等来正确择取，例如在对锻件钢制材料进行粗加工时，应选择YW的刀具，而在进行精加工后，则应选取T15的刀具。在对部件材料进行选择时，其主要是以应用性能为主，在保证质量的前提下，最大限度的降低成本损耗。同时，应对部件的加工时间与加工工序等进行分析，确保材料质量性能满足使用需求。此外，设计人员应依据产品的加工数量，正确计算刀具材料加工期间所产生自然损耗，尽量缩减加工误差，降低生产成本。

（三）机械结构设计中的位置变元

位置变元，其实质就是在开展机械结构设计工作的时候，借助最前沿的专业技术，对所有零部件的位置加以综合的分析，最终确定每个部件的具体位置，这样才能更好的保证达到前期制定的效果。诸如，在实施机械设备部件安装操作的时候，要对整个设备的运行情况加以分析，最终找到最佳的部件安设位置，还需要尽可能的将部件的位置设置在中间，利用这种安装形式可以更好的规避机械设备零部件发生形变的情况，并且提升部件的稳固性，这也充分的说明了合理的实施位置变元，不但可以提升设备空间的利用效率，并且能够有效的保证设备稳定的运行。

（四） 整合人工智能

在深度研究机械设计自动化关键与核心内容的基础上，相关人员也要重视不同地区不同机械设计自动化特征，加强研究、分析的力度，在此基础上构建一个系统性、完善性、高水平的技术整合模型。现如今，人工智能作为信息社会内的新生事物，逐渐闯入人们的视线范围中，且在快速发展进程中小有成就。为确保我国机械设计水平能紧随时代发展脚步，就需要以人工智能为支撑进行创新设计，力争在自动化生产中将智能化系统优势发挥至最大化，将人工智能与自动化技术能效叠加，最大限度的提升机械设计水平。人工智能可以使机械设备实现智能化操作，且可以智能化的检测出机械设备运行阶段的常见故障，使原本较为单一的自动化技术富有更强大的活力，运作模式复杂化但不失系统性，逐渐形成融合式的管理系统。人工智能有诊断机械故障的功能，其先把机械监测到数据经人机界面整合至系统内，而后基于正向推理机制和规则获得相关的诊断结果，并给出专家意见，最后经减缩获得既往和最相似的案例，测算出相似度，完成机械设备故障的诊断任务。

结束语

在我国经济发展的过程中，机械制造业起到了不可忽视的作用。当前时代，世界经济一体化的速度不断加快，这对我国机械制造业带来了更大的压力，因此通过机械制造与机械设计创新能够有效的加强我国企业的市场竞争力。机械工程作为一种基础工作，影响着各行各业，通过机械工程技术的进步，能够有效的带动其他行业的技术进步，这对我国的科技发展起到非常好的带头作用。

参考文献：

[1] 李彦.现代设计方法在机械创新设计中的应用探讨[J].湖北农机化，2018（05）：60-61.

[2] 戴伟鹏 . 简析机械结构设计中的创新设计 [J]. 南方农机，2020，51（3）：90.