机械结构设计中的创新设计应用研究

李欢

摘  要：机械产品设计可以帮助产品进行功能创新与多样的提高，从而满足人们的实际使用需求。所以，设计人员在进行机械结构设计时需要时刻创新，确保机械结构除了高精准的特色之外，还有足够的创新性，进而才能在机械设备市场中站稳脚跟。机械产品的生产过程中结构的设计十分重要，结构设计的好坏决定了机械设备的性能，因此，设计时需要在材料、尺寸与多方面因素的基础上，进行设计质量的保障。

关键词：机械结构;创新设計;应用

引言

随着信息技术的应用，人们的工作和生活都开始变得更加便捷，这对于社会中各个行业的发展也都带来了更多的动力。在信息技术的带动下，机械设计和制造实现了飞速发展。由此可见，对于机械设计和制造而言，信息技术的发展对其产生了巨大影响意义，而随着信息技术的良好发展，机械设计和制造也将实现更好的发展。所以在对机械设计和制造进行研究的过程中，我们有必要对信息技术及其在机械设计与制造发展中所起到的重要作用进行分析，以此来促进机械设计与制造领域的良好发展。

1机械设计制造的特点

在进行机械设计制造时，机械的特点就是能够完善施工的方案和加强功能，此外，在进行机械改革后，提高了机械使用的效率。同时在结合了先进的科学技术后，更增强了其设计效能。例如，在计算机的使用中，CAD功能有着明显的加强，特别是其运行能力和准确度。在创新后的机械中，其具备了智能性，能够使得机械按照制定的程序进行工作。此外，在设计过程中，它还能够有效结合不同的技术特点。在传统的机械制造中，只重视机械的功能性和完整性，常常忽略了机械制造过程中的环保和资源使用等问题。由于机械制造工序繁多、加工原理相对复杂，因此，在零配件的生产过程中，每种机械设备、测量用仪器量具、辅助工具以及相关技术方法等都会存在误差。因此，在进行工艺设计和选择生产技术方案时，需要充分了解每个工序误差的潜在形成因素，从而选择合理的方法对其实现有效控制，确保所有误差在加工过程中得到控制，使零配件的最终工艺参数误差不会超出设计要求，保证产品理想的合格率和高品质。

2机械结构设计中的创新设计应用研究

2.1组合创新法

创新思维中的组合创新法可分为两种不同的方式：一种是模块组合法;另一种是形态矩阵法。模块组合法是指机械设备中的结构、功能及运行原理相近的零部件，对其进行归整和分类，形成具有相同标准的配件，在设备运行的过程中针对损坏部件进行更换，从而避免因零部件的损坏而造成设备报废。在一定程度上不仅有效降低资源的浪费同时还提高了设备的使用效率。形态矩阵法是通过将设计过程中难以解决的复杂问题进行分类，对各种复杂和困难的问题进行分解和重组，根据不同的特点形成形态矩阵，从而获取更多的设计方案，形态矩阵法一般使用于大型机械设备的设计方案中。

2.2凸显智能技术与机械设计技术的融合作用

在智能制造时代的大背景下，机械设计技术应该有效地融合智能技术，将这些设计技术的作用得以最大化发挥。为了使机械制造达到智能化以及自动化的目的，需要采用多元化的机械技术应用模式，对技术进行定期升级。这样机械设计技术的应用效率得到提高，同时技术层面也更为精湛。一般而言，在设计正能化技术时，需要考虑到产品的性能以及质量是否达标。对已经投入到市场的产品，可以派工作人员对这些产品的故障产生情况进行记录，并将数据进行整合分析，从而为智能化的生产工作带来更多的数据支持。到下次进行新产品的研发时，就能将这些问题进行合理规避。除此之外，对智能化、自动化的机械设备也需要定期进行养护，对待不同的设备要采取正确的养护方式。在材料应用上要多使用一些防腐蚀的材料，防止断裂以及磨损情况的发生。

2.3结构变异化设计

使用变异化设计来进行结构参数的优化，独立设计方案时需要满足技术要素的支持。正常情况下，材料、联结点与零件形状等要素都属于结构技术，下面就从功能面、材料种类与联接点进行分析。（1）功能面。利用零件间的关系与位置进行功能作用的发挥。零件的表面控制了零件的形状，为了确保其作用的有效发挥，零件中的功能面会偏多。机械的实际运行过程中，零件的表面、零件与加工物体之间会频繁的进行接触摩擦，而这些接触摩擦的零件表面就属于功能面。功能面会对机械性能产生本质的影响，利用变异化设计进行各种方案的呈现，从而带来不同的效果。顺序、尺寸、位置、数量与形状等参数会对功能表面带来影响，各个参数在变异的情况下都会产生不一样的功能面效果。（2）材料的种类。在加工工艺各不相同时，首先需要进行结构创新的确认，再进行材料的科学选择，按照不同的材料进行工艺的明确，并在工艺确定结构的基础上，进行创新性结构优势的发挥。材料选择时需要考虑其成本高低、质量好坏与性能强弱等情况。在设计机械结构时，首先要确认材料的性能，例如铸铁材料，其抗压性能强，抗拉性能却很弱，所以，在使用铸铁材料进行结构设计时，需要保持其抗压状态。（3）联接点。零件在互相不接触的前提下会包含六个自由度，当零件进行互相联接时，会对自由度产生多少不等的局限性，保留有需要的自由度，让其维持原有运动关系工作，再针对其他的自由度展开创新与改变。联接指的是零件之间在摩擦接触时，方法的不同会导致零件功能面产生不一样的功能面形态，而零件之间不同的紧固力也会造成自由度的不同。

2.4生态化的设计

在机械制造设计中，有种新型的设计方式是生态化设计，其特点是减少资源的损耗、降低污染、不影响使用寿命等低碳环保的产品设计方式。同时，这种方法在多种领域已经受到了广泛的应用，尤其是交通设备、机械制造、电子信息等方面。此外，在进行产品设计时，选择材料是极其重要的环节，需要考虑的方面有：减少资源的使用，避免浪费，优先考虑可降解或者可再利用的材料;选择的材料应当满足低碳环保的理念，低污染、无毒害的条件。在传统的机械制造中，经常产生大量污染环境的废弃物和噪声等污染，同时还极大地危害人们的身体健康。

2.5结构便捷化设计

（1）加工结构构型。在设计机械零件过程中，需要进行装卡工序、测量工序与加工工序效率的提升，从而进行成本的降低。加工面的外形设计成简单实用的样式，才能方便装卡和拆卸道具，避免发生斜面钻孔的情况。因此，可以使用零件组合的方法，在提高使用效果的同时，还能进行时间与成本的节约。（2）简化结构。机械设计的目的是为了可以简化零件结构，满足了设备去修之后，再进行结构简化，可以加快拆卸设备与维修设备的速度，提高工作效率，防止在设备运行时间产生对经济利益造成影响的故障。例如有着强度较小、柔性较大特点的塑料结构，如果使用螺纹进行零件间的联接，则会导致其承受不住外力而引发断裂情况，而且还有着繁琐的加工与装卸工序，所以，在结构设计时，应该有效利用塑料的优势，利用搭钩凹槽进行联接，以提高装配与拆卸过程的便捷性与效率性。

结语

综上可得，机械制造的工艺技术高效化与机械设计方式相联系，应以低碳环保为理念的设计方式、以高加工精度为基础、将产品质量放在首位、不断完善技术手段，提高制造产品的质量，满足社会发展的需求，从而推动机械企业的稳定发展。

参考文献

[1] 叶卫文.基于机械制造加工工艺合理化的机械设计制造探讨[J].南方农机，2018（9）：195-195.

[2] 吕超，张章.基于机械制造加工工艺合理化的机械设计制造[J].南方农机，2018，049（011）：180，182.