浅谈创新设计在机械结构设计中的运用

张衍伟

摘要：技术创新将导致产品更新和优化，也将创造新的科技成果，而创新成果又离不开创新设计。那么创新设计的核心又是什么呢？是思维和方法。尤其是在机械结构设计中，创新设计思维的应用是一个不断探索的课题。基于此，本文就創新设计在机械结构设计中的运用进行了分析，以供参考。

关键词：创新设计;机械结构设计;运用

引言

机械产品设计的核心在于产品功能的创新和多样化，可以满足人们对机械设备应用的需求。结构设计是机械产品设计的重要环节，是将机械理论转化为实际产品设计图纸的过程。结构设计不仅需要考虑机械产品的材料组成、尺寸、表面处理工艺和表面粗糙度，还需要考虑与其他部件的连接方式和产品的方式等。创新设计是指改变机械结构设计的相关因素，获得机械产品功能创新和性能创新的目的。

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，从而更好地为机械设计的发展打下良好的基础。

3创新设计在机械结构设计中的运用

3.1机械机构设计中的材料变元

在进行机械结构的材料选择时，只有选择高质量的材料，才能保障机械产品后续的长期使用。然而，由于部分机械产业的工作人员缺乏相应的工作经验，不懂得如何采购机械结构的材料，导致采购的机械材料与机械性能存在极大的差别，当出现这种隋况时，要及时地对机械材料进行变元处理，以便于调整产品的整体结构，完善产品的性能，进而增强机械产品的实用性。

3.2机械结构设计中的数量变元

数量变元是机械结构设计中的一个基本变元，通过对产品零件数量的改变，从而达到对产品功能和性能的改变。例如：机械结构的设计师在设计产品时，为了能够充分体现出产品的功能性与实用性，通常会采用直线设计的方法。在直线设计中，螺丝是其中最重要的基础要素。一旦螺丝出现松动或者偏移的现象将直接影响整个机构的设计，为有效降低这种问题发生的概率，设计师通常会选择采用增加弹簧垫的方式增强弹簧的稳定性，这样不但不会造成弹簧歪斜，同时还能发挥很好的缓冲作用。除此之外，在进行设计时，设计师还可以将一些冗杂的元素进行适当的整合，不但方便携带与安装，还能极大地缩短工作时间。这就是数量变元的优势。

3.3机械结构设计中的工艺变元

根据以往的设计经验来看，机械结构的制造工艺影响着机械产品的实用性，一旦制造环节出现差池，将导致机械产品的整个结构都无法正常运行。因此，为保障机械产品的实用性，机械产品的设计师必须结合产品的实际性能，为零件设计出合理的结构方案，同时，严格遵循制造工艺的设计标准，在保障产品质量的基础上通过工艺变元法实现对机械结构的创新设计。

3.4机械结构设计时进行形状变元

形状变元，其实就是指将一些机械结构零件的外形和表面的轮廓进行调整和改变来达到理想的器件多一种活动。通过改变各种零件的形状，规格和类型，来创新各种机械结构的设计方案。举一个例子，弹簧的形状是多种多样的，但是在我们的日常生活中最常见到的大概就是两种，一个是平面弹簧，—个是圆柱形的弹簧。但是这两种类型的弹簧在机械结构的设计中却是远远不够的，它需要适应各种不同类型的机械设备。这时就需要根据设备的使用形状来对弹簧的形状进行改变，以满足设备生产和组装的需求，对机械结构进行系统的优化。这样也是保证在机械结构的设计中，能够有效地进行创新设计的一种有效途径。

3.5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，同时能有效利用空间，置放其他元件，实现有限空间的高效利用。

4结束语

总之，机械结构创新设计不仅有以经验为基础的试验创新，也有宏观方法论的理论体系创新，无论哪一种，都是机械领域重要的创新设计方法，在面对实际结构问题时，经验与方法论两类创新思路既是相互弥补，也是相互检测，只有两者有机的结合，才是不断提高机械创新设计的最佳方案。当然，随着技术不断发展，还会有更加巧妙的创新思路出现，这要依赖于科研工作者的不懈奋斗和努力，相信创新设计将是永恒的话题。