機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新應(yīng)用

范志勇

（佛山市力禾機(jī)械有限公司，廣東 佛山 528000）

機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的重中之重，其設(shè)計(jì)的成果不僅決定著機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)還影響著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)在實(shí)際運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)因?yàn)槭艿礁鞣N因素的影響，呈現(xiàn)出多種問題，而創(chuàng)新設(shè)計(jì)則能很好地解決傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的問題，從而極大地提升機(jī)械生產(chǎn)的效率。

1 當(dāng)前機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概述

1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括：對(duì)機(jī)械產(chǎn)品材料的選擇、機(jī)械產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)、機(jī)械產(chǎn)品的大小型號(hào)設(shè)計(jì)、機(jī)械零件的連接方式和機(jī)械功能的設(shè)計(jì)等。由于時(shí)代的發(fā)展，傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)早已不能滿足機(jī)械制造業(yè)的供給需求，必須研發(fā)出新型的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以滿足市場(chǎng)需要。特別需要注意的是，機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)必須符合機(jī)械制造業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，不能違背機(jī)械運(yùn)行的常理，否則將會(huì)引發(fā)安全事故。

1.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素

根據(jù)以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以得知，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素主要分為兩點(diǎn)：一是機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。眾所周知，產(chǎn)品的實(shí)用價(jià)值是通過其質(zhì)量體現(xiàn)的，只有在確保其質(zhì)量過關(guān)的情況下才能將機(jī)械產(chǎn)品投入使用。為保障產(chǎn)品的質(zhì)量，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)時(shí)，必須提前對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，在確保產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、硬度、精確度都能符合相關(guān)使用標(biāo)準(zhǔn)后，再考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。二是機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新。產(chǎn)品的創(chuàng)新性是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心，且其創(chuàng)新性還能在一定程度上提高機(jī)械產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)需從產(chǎn)品的創(chuàng)新性著手。充分考量產(chǎn)品的性能、外型及其操作等方面的創(chuàng)新。

2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的必要性和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求

2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的必要性

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，機(jī)械制造產(chǎn)品的同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈。因此，我國(guó)若想擺脫同質(zhì)化現(xiàn)象，從而在機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)占有更大的份額，就必須對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行改良創(chuàng)新，利用新穎的設(shè)計(jì)提升產(chǎn)品的暢銷度和競(jìng)爭(zhēng)力，才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中以獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)勝出。這就對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員提出了一定的要求，要求工作人員不斷地提高創(chuàng)新意識(shí)，運(yùn)用現(xiàn)代化機(jī)械的設(shè)計(jì)理念對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的創(chuàng)新與改良，從而提升機(jī)械設(shè)備的整體效果。

2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求

（1）功能設(shè)計(jì)要點(diǎn)。機(jī)械制造的主要目的是為了滿足人們對(duì)機(jī)械生產(chǎn)的需求。而在機(jī)械制造的初級(jí)階段，機(jī)械功能的設(shè)計(jì)不僅要滿足人們的需求，同時(shí)還要充分體現(xiàn)出其創(chuàng)新性。設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品還要符合機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能最大限度地保障產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)品的實(shí)用性。

（2）質(zhì)量控制要點(diǎn)。產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)控不僅是對(duì)產(chǎn)品的工藝和產(chǎn)品材料的監(jiān)控，同時(shí)還是對(duì)產(chǎn)品的剛度、精密度及產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)力學(xué)等的監(jiān)控，這些都是考量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。只有通過控制這些影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素，才能確保產(chǎn)品的質(zhì)量和性價(jià)比。除此之外，還要對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的安全性、環(huán)保性、便捷性等進(jìn)行一系列的控制，以防在機(jī)械產(chǎn)品的使用過程中增添不必要的麻煩。

（3）優(yōu)化與創(chuàng)新設(shè)計(jì)。隨著全球化趨勢(shì)的發(fā)展，我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)正面臨著全球化發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，在激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下，機(jī)械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須擁有先進(jìn)的創(chuàng)新技術(shù)才能在國(guó)際市場(chǎng)立足。由此可見，機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)已成為機(jī)械制造業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)搶得先機(jī)的重要手段。因此，在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中，必須打破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，引入創(chuàng)新型思維，才能有效地提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。除此之外，機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)化創(chuàng)新必須結(jié)合相應(yīng)的科學(xué)理論知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的本質(zhì)進(jìn)行創(chuàng)新，例如機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝、尺寸大小、形狀、外型等都要進(jìn)行一系列的創(chuàng)新與優(yōu)化。

3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的材料變?cè)?/h3>

在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的材料選擇時(shí)，只有選擇高質(zhì)量的材料，才能保障機(jī)械產(chǎn)品后續(xù)的長(zhǎng)期使用。然而，由于部分機(jī)械產(chǎn)業(yè)的工作人員缺乏相應(yīng)的工作經(jīng)驗(yàn)，不懂得如何采購機(jī)械結(jié)構(gòu)的材料，導(dǎo)致采購的機(jī)械材料與機(jī)械性能存在極大的差別，當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，要及時(shí)地對(duì)機(jī)械材料進(jìn)行變?cè)幚?，以便于調(diào)整產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)，完善產(chǎn)品的性能，進(jìn)而增強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)用性。

3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的位置變?cè)?/h3>

位置變?cè)?，?shí)際上就是在機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，運(yùn)用科學(xué)的手段，合理地移動(dòng)每個(gè)零件的位置，實(shí)現(xiàn)位置變?cè)?，從而使機(jī)械結(jié)構(gòu)達(dá)到理想的效果。譬如，在安裝機(jī)械設(shè)備的零部件時(shí)，要盡可能地將零部件調(diào)整到合適的位置上，讓其安裝的位置盡量向中間部位靠攏。采用這種安裝方法能有效避免機(jī)械設(shè)備的零部件出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，同時(shí)降低了元器件扭曲的概率。由此可見，合理地進(jìn)行位置變?cè)?，不但能夠提高設(shè)備空間的利用率，還能降低設(shè)備出現(xiàn)故障的可能性。

3.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的數(shù)量變?cè)?/h3>

數(shù)量變?cè)菣C(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)基本變?cè)ㄟ^對(duì)產(chǎn)品零件數(shù)量的改變，從而達(dá)到對(duì)產(chǎn)品功能和性能的改變。例如：機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，為了能夠充分體現(xiàn)出產(chǎn)品的功能性與實(shí)用性，通常會(huì)采用直線設(shè)計(jì)的方法。在直線設(shè)計(jì)中，螺絲是其中最重要的基礎(chǔ)要素。一旦螺絲出現(xiàn)松動(dòng)或者偏移的現(xiàn)象將直接影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，為有效降低這種問題發(fā)生的概率，設(shè)計(jì)師通常會(huì)選擇采用增加彈簧墊的方式增強(qiáng)彈簧的穩(wěn)定性，這樣不但不會(huì)造成彈簧歪斜，同時(shí)還能發(fā)揮很好的緩沖作用。除此之外，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師還可以將一些冗雜的元素進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼?，不但方便攜帶與安裝，還能極大地縮短工作時(shí)間。這就是數(shù)量變?cè)膬?yōu)勢(shì)。

3.4 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的尺寸變?cè)?/h3>

機(jī)械結(jié)構(gòu)零件的尺寸也是影響機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的重要因素，零件尺寸不符將嚴(yán)重影響機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。為有效地避免這種問題的發(fā)生，機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員可以通過尺寸變?cè)姆绞?，?yōu)化零件的尺寸，以此達(dá)到零件應(yīng)用優(yōu)化的目的。在采用尺寸變?cè)〞r(shí)，需特別注意零件的自身尺寸及具體形狀，采取適當(dāng)?shù)氖址ㄟM(jìn)行尺寸變?cè)?，以免妨礙機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，要嚴(yán)控零件尺寸，采用模塊化的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣才能使機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

3.5 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的連接變?cè)?/h3>

焊接、螺紋固定、膠水粘接等是機(jī)械產(chǎn)品零件連接的主要方式，只有根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)際情況選擇合適的連接方式，才能保障機(jī)械產(chǎn)品的長(zhǎng)久運(yùn)行。因此，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)產(chǎn)品的連接方式進(jìn)行相應(yīng)的創(chuàng)新。譬如對(duì)那些過于牢固無法拆卸的產(chǎn)品零部件，可以采用焊接的方式處理，這樣就能確保產(chǎn)品零件的穩(wěn)定。而那些能夠隨時(shí)拆卸的零件，可結(jié)合實(shí)際情況，選擇膠水粘接或者螺紋固定的方式進(jìn)行處理。

3.6 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的工藝變?cè)?/h3>

根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來看，機(jī)械結(jié)構(gòu)的制造工藝影響著機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)用性，一旦制造環(huán)節(jié)出現(xiàn)差池，將導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品的整個(gè)結(jié)構(gòu)都無法正常運(yùn)行。因此，為保障機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)用性，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)師必須結(jié)合產(chǎn)品的實(shí)際性能，為零件設(shè)計(jì)出合理的結(jié)構(gòu)方案，同時(shí)，嚴(yán)格遵循制造工藝的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在保障產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上通過工藝變?cè)▽?shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

4 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化創(chuàng)新方法

4.1 創(chuàng)新設(shè)計(jì)與產(chǎn)品成本相協(xié)調(diào)

隨著機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展，機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)已成為大勢(shì)所趨、人心所向，機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新能擺脫產(chǎn)品同質(zhì)化，極大地提升機(jī)械產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。然而，在機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新趨勢(shì)的潮流下，機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的投資成本也在不斷地加大，甚至超過了部分企業(yè)所能預(yù)支的成本，這種情況不但沒有為企業(yè)增加效益，還加重了企業(yè)的負(fù)擔(dān)。由此可見，機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)必須與投資成本相協(xié)調(diào)，在充分保障產(chǎn)品效益的基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的創(chuàng)新和優(yōu)化，這樣才能充分協(xié)調(diào)產(chǎn)品的創(chuàng)新性與經(jīng)濟(jì)效益性，從而實(shí)現(xiàn)互利共贏的目的。

4.2 保障結(jié)構(gòu)社會(huì)效益與系統(tǒng)可行性

當(dāng)今時(shí)代下，機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)主要是通過變?cè)ǖ姆绞綄?shí)現(xiàn)的，通過改變機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本要素達(dá)到機(jī)械結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化的目的。但在利用變?cè)▌?chuàng)新的實(shí)施過程中，必須結(jié)合機(jī)械設(shè)備的實(shí)際情況進(jìn)行創(chuàng)新，不能違背機(jī)械運(yùn)行的原理，否則將會(huì)極大地影響機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行。與此同時(shí)，在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，這樣才能滿足客戶的市場(chǎng)需求，進(jìn)一步保障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的社會(huì)效益與系統(tǒng)可行性。

5 結(jié)語

根據(jù)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)狀來看，未來機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)仍存在諸多不足。因此，要求機(jī)械制造業(yè)的設(shè)計(jì)人員在機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的應(yīng)用過程中，必須結(jié)合產(chǎn)品的實(shí)際情況對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的本質(zhì)進(jìn)行創(chuàng)新，同時(shí)還要不斷地提升創(chuàng)新意識(shí)，打破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，通過變?cè)ǖ暮侠磉\(yùn)用，設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)實(shí)用的獨(dú)特性產(chǎn)品，這樣才能保障機(jī)械產(chǎn)品的社會(huì)效益與系統(tǒng)可行性，推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。