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

劉君

摘要：無(wú)論是個(gè)人還是集體，創(chuàng)新都是實(shí)現(xiàn)發(fā)展不可缺少的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力。而作為工業(yè)發(fā)展水平的主要表征之一，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一類創(chuàng)新性非常強(qiáng)的工作。因此，在設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)該高度重視創(chuàng)新設(shè)計(jì)的應(yīng)用，積極開展創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以求獲得最佳的設(shè)計(jì)效果。本文重點(diǎn)探討了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法——變?cè)ǖ脑☉?yīng)用，旨在促進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);創(chuàng)新設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)應(yīng)用

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在制造業(yè)中的作用非常關(guān)鍵，它會(huì)直接影響機(jī)械設(shè)備和產(chǎn)品的性能。在設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)主要需要考慮的因素包括機(jī)械的尺寸、材料、形狀、使用環(huán)境、運(yùn)行參數(shù)等等。創(chuàng)新設(shè)計(jì)的應(yīng)用目的是解決傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題，促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)健康溫度發(fā)展。而作為現(xiàn)階段比較高效便捷的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，變?cè)梢詭椭O(shè)計(jì)人員系統(tǒng)梳理機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的各種可變?cè)?，從而提高機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，確保創(chuàng)新設(shè)計(jì)的高效開展。為此，本文針對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法——變?cè)ǖ膽?yīng)用展開探討。

一、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則

1、功能設(shè)計(jì)

機(jī)械制造是指根據(jù)實(shí)際需求使用相應(yīng)的原材料加工制作出各種機(jī)械產(chǎn)品。在制造初始，機(jī)械功能設(shè)計(jì)需要符合客戶要求，同時(shí)要盡量創(chuàng)新。設(shè)計(jì)機(jī)械的功能時(shí)必須確保機(jī)械產(chǎn)品符合機(jī)械工作原理，具有良好的可靠性，同時(shí)符合滿足材料、力學(xué)、裝配性能等方面的要求。

2、質(zhì)量控制

在機(jī)械設(shè)計(jì)中要在滿足功能要求的基礎(chǔ)上考慮其質(zhì)量，分析與質(zhì)量有關(guān)的各種因素，確保機(jī)械產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)，如結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、精度、結(jié)構(gòu)力學(xué)必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。合理控制影響機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的各種因素以確保機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。此外，在設(shè)計(jì)時(shí)還需考慮其可操作性，盡量提高機(jī)械產(chǎn)品的安全性，環(huán)保性。

3、優(yōu)化創(chuàng)新

機(jī)械制造技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。在此背景下，機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)成為機(jī)械制造企業(yè)提升核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑，在設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)積極穿鞋，引入創(chuàng)造性思維和技術(shù)，可以顯著提升機(jī)械產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此，機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與創(chuàng)新必須考慮大量可能性方案，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的工藝、尺寸、材料等方面進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新。

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

1、材料變?cè)?/p>

機(jī)械設(shè)計(jì)制造設(shè)計(jì)到很多種原材料，每種原材料的作用不盡相同。因此，在設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以按照實(shí)際要求在原材料的選用上加以創(chuàng)新，根據(jù)不同原材料的作用和功能，將其進(jìn)行創(chuàng)新加工后用于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開展創(chuàng)新設(shè)計(jì)。通過材料變?cè)獙?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新。例如，在設(shè)計(jì)鋼材材料的機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，零件尺寸與機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接相關(guān)，設(shè)計(jì)人員可以創(chuàng)新零件使用，如更換尺寸更大的零件或更換零件材料，以提高機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使機(jī)械產(chǎn)品更加耐用。在鑄鐵材料機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可增加隔板、強(qiáng)筋等材料，從而增強(qiáng)機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。

2、數(shù)量變?cè)?/p>

變?cè)ㄖ辛悴考Y(jié)構(gòu)原理包含加工面、工作面兩個(gè)要素。機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原理包括零部件整體、零部件自身等因素。它們一起決定了機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量?jī)?yōu)劣，因此，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以通過調(diào)整這些因素實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新。例如，對(duì)于設(shè)計(jì)要求比較低的機(jī)械產(chǎn)品而言，一般選用直線形，如在設(shè)計(jì)螺絲時(shí)需要考慮的一個(gè)重要因素就是防松動(dòng)，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮如何減少螺絲的松動(dòng)可能性，如借助彈簧墊的緩沖作用實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。

3、位置變?cè)?/p>

位置變?cè)侵钢v變換調(diào)整機(jī)械結(jié)構(gòu)中的零部件位置實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。例如，在焊接零部件時(shí)需要合理調(diào)整其位置，是焊接位盡量處于中間位置，可以有效減少零部件變形，避免出現(xiàn)元器件不扭曲現(xiàn)象。此外，通過位置還可以充分利用結(jié)構(gòu)空間，縮小機(jī)械產(chǎn)品的體積。

4、尺寸變?cè)?/p>

尺寸變?cè)侵竿ㄟ^調(diào)整機(jī)械零部件的尺寸實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。通過對(duì)零部件形狀化進(jìn)行優(yōu)化，調(diào)整其長(zhǎng)、寬、高等尺寸參數(shù)，完善零部件性能，從而提高機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。例如，在進(jìn)行冷沖壓彎曲設(shè)計(jì)時(shí)，通過冷沖草料，并進(jìn)行角度調(diào)整，優(yōu)化零部件角度。在調(diào)整零部件尺寸之前要詳細(xì)量算其彎曲角度，以確保零部件變換后不影響機(jī)械結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)效果。

5、形狀變?cè)?/p>

形狀變?cè)侵竿ㄟ^調(diào)整元器件形狀實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新。例如，在安裝彈簧時(shí)，考慮到彈簧的不同類型，因此，在設(shè)計(jì)彈簧的安裝時(shí)要根據(jù)元器件的類型和彈簧的物理特點(diǎn)進(jìn)行形狀調(diào)節(jié)，既不能過于壓緊彈簧也不能太松，以便彈簧失去彈性作用。

6、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)與優(yōu)化

可以運(yùn)用模糊綜合評(píng)判法從方案的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、工藝性、可操作性、可維護(hù)性、安全性等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，優(yōu)選最佳方案。在此基礎(chǔ)上對(duì)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的零部件進(jìn)行建模以反映結(jié)構(gòu)特征，為機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供依據(jù)，數(shù)學(xué)模型可以描述上述的數(shù)量變?cè)?、尺寸變?cè)?、材料變?cè)４送饪蓪?duì)方案的可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行有限元分析，對(duì)傳動(dòng)件、軸承作潤(rùn)滑計(jì)算，為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。例如，在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上通過位置變?cè)ㄕ{(diào)整主軸承、錐齒輪之間的位置，通過形狀變?cè)ㄕ{(diào)整水平軸左軸承的形狀可以得到主流轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案;通過數(shù)量變?cè)ㄕ{(diào)整傳統(tǒng)轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的齒輪、主軸承數(shù)量以及尺寸（尺寸變?cè)?，同時(shí)調(diào)整其位置（位置變?cè)┚涂梢缘玫礁永硐氲慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。如果進(jìn)一步應(yīng)用變?cè)ㄟ€能得到更多的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。這是需要多方位評(píng)價(jià)方案，優(yōu)選最佳答案，以應(yīng)用效果為最終檢驗(yàn)依據(jù)。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是機(jī)械制造的重要組成部分，精妙的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往能夠更好地滿足人們的需求，同時(shí)更好地促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。只有創(chuàng)新設(shè)計(jì)才能不斷提高機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該積極探索，敢于創(chuàng)新，不斷提高機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。

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