簡析機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

張桂梅

摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，人們對機(jī)械設(shè)計(jì)提出了更高的要求。將創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用到機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，可以提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，更好的滿足機(jī)械性能要求，促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)械結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新;設(shè)計(jì)

引言

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)用性及可靠性有著較大的影響作用，也體現(xiàn)著我國機(jī)械制造水平的高低，在機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展中占有重要地位。進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮到機(jī)械構(gòu)件的尺寸、形狀或位置及材料等各方面因素，而創(chuàng)新設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，使機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體水平得到提高，進(jìn)而促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。通過深入分析創(chuàng)新設(shè)計(jì)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，有利于發(fā)揮創(chuàng)新設(shè)計(jì)的運(yùn)用價(jià)值，為機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)業(yè)的發(fā)展提供有利支持。

1創(chuàng)新設(shè)計(jì)對機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性

近年來，我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度持續(xù)加快，人們的思想觀念也開始朝著多元化的方向發(fā)展，因此，對機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高要求。在這種情況下，傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念逐漸顯示出許多不足，例如，設(shè)計(jì)出來的機(jī)械結(jié)構(gòu)相對單一，能夠使用的范圍也相對較小，導(dǎo)致機(jī)械結(jié)構(gòu)的實(shí)際作用難以發(fā)揮。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須要提高自身的創(chuàng)新意識(shí)，使用新工藝、新結(jié)構(gòu)、新材料等設(shè)計(jì)方式來彌補(bǔ)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的不足，以提高機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率，促使機(jī)械制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。

2機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要因素

2.1創(chuàng)新和優(yōu)化設(shè)計(jì)

機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和創(chuàng)新是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，決定了產(chǎn)品未來的競爭實(shí)力和暢銷量。一般來說，其可以根據(jù)產(chǎn)品的具體表現(xiàn)進(jìn)行，包括其外形、獨(dú)特性能以及操作的使用體驗(yàn)等方面。

2.2質(zhì)量設(shè)計(jì)

機(jī)械產(chǎn)品的衡量標(biāo)準(zhǔn)中，質(zhì)量是關(guān)鍵，只有保證質(zhì)量才能積極有效促進(jìn)機(jī)械工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)作品時(shí)，首先，要考慮機(jī)械產(chǎn)品的硬度、結(jié)構(gòu)和精確度是否符合標(biāo)準(zhǔn)。其次，由于機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展是為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，因此還要考慮機(jī)械產(chǎn)品的環(huán)保性能、造型以及可操作性。最后，設(shè)計(jì)要合理，以保障產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.3功能設(shè)計(jì)

人們對機(jī)械設(shè)備的需求就是其功能需求。為提高人們的生活質(zhì)量，必須對產(chǎn)品進(jìn)行新功能研發(fā)設(shè)計(jì)，創(chuàng)造更加便捷的設(shè)備，其功能設(shè)計(jì)必須建立在滿足自身穩(wěn)定、有科學(xué)依據(jù)和對人們不會(huì)產(chǎn)生隱患的基礎(chǔ)上。

2.4智能化設(shè)計(jì)

智能化的設(shè)計(jì)其具有以下方面的優(yōu)勢：第一，實(shí)現(xiàn)了另加裝備環(huán)境的有效模擬，對零件形狀、大小及位置的把控具有重大影響，其確保了機(jī)械零件設(shè)計(jì)的高效進(jìn)行。第二，在智能化技術(shù)平臺(tái)支撐下，不同零件的裝配路徑得以有效演示，其在避免不匹配現(xiàn)象發(fā)生的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了零件裝配的直觀把控。第三，就智能化應(yīng)用過程來看，其尚處于發(fā)展成熟階段，使得機(jī)械設(shè)計(jì)工期得以有效縮短，其保證了機(jī)械效率的有效提升。第四，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式相比，虛擬設(shè)計(jì)、有限元分析等技術(shù)的應(yīng)用使得機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量得以有效提升。

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形狀元素變元

通過對機(jī)械構(gòu)件形狀進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，獲得能夠滿足機(jī)械性能需求的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，形狀的創(chuàng)新是變元法中經(jīng)常使用的一種方法，對機(jī)械構(gòu)件外在物理形狀進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，調(diào)整結(jié)構(gòu)系數(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)性能的提升。例如彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，根據(jù)不同使用要求，彈簧截面可以設(shè)計(jì)成非圓形的。石化部門接觸石油類產(chǎn)品，為減小化學(xué)類產(chǎn)品腐蝕的影響，多將零部件設(shè)計(jì)成曲線面或曲面體，減小表面積。

3.2材料變元

在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程采用的原材料種類通常有很多，不同類型的原材料有著不同的使用價(jià)值及作用。所以，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程，需要按照設(shè)計(jì)要求，以不同的方式對原材料進(jìn)行合理選擇，并在此基礎(chǔ)上，對原材料進(jìn)行加工處理，將其運(yùn)用到機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，從根本上保證機(jī)械零件的質(zhì)量。將材料優(yōu)化創(chuàng)新運(yùn)用到機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，就是在不改變結(jié)果的情況下，對機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的各種變量進(jìn)行改變，以此實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品性能的優(yōu)化，進(jìn)而制造出更有品質(zhì)的機(jī)械產(chǎn)品。

3.3工藝變元

機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量由機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與機(jī)械制造工藝決定。設(shè)計(jì)人員需要在每個(gè)零件的性能、精確度和安全標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出對應(yīng)的結(jié)構(gòu)方案，根據(jù)制造工藝的相關(guān)要求，來保證零件的精準(zhǔn)度與外觀的美觀性，以保證機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。

3.4數(shù)量變元

一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)備的內(nèi)部是一個(gè)完整的機(jī)械系統(tǒng)，包含的零件不同，其作用也不同。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，科研人員應(yīng)對每個(gè)結(jié)構(gòu)的尺寸進(jìn)行詳細(xì)推敲，最終確定最優(yōu)的排列組合方式。對一些數(shù)量相對較多的零件，應(yīng)仔細(xì)盤查其數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)或?qū)ふ移渌δ芟嗤牧慵M(jìn)行替換，以確保該產(chǎn)品的性能完備、設(shè)計(jì)合理。

3.5連接變元

機(jī)械連接結(jié)構(gòu)是產(chǎn)品原件組合的重要方式，通過調(diào)整連接結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品裝配的便捷性，也在一定程度上提升了機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性。一方面可以通過調(diào)整零件的連接方式來直接完成連接變元;另一方面可以通過零部件位置的調(diào)整來達(dá)到調(diào)整連接結(jié)構(gòu)的目的。

3.6位置變元法

交換零件的位置能改變相同數(shù)量和材料零件機(jī)械產(chǎn)品的特性和功能，設(shè)計(jì)者必須保證機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的尺寸變元，不斷找到最佳的零件應(yīng)用尺寸，實(shí)現(xiàn)零件應(yīng)用方案的優(yōu)化。除了要注重零件的性能外，還應(yīng)該對零件的外形、尺寸進(jìn)行一定的變化或者修正，保證機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的正常。在平時(shí)對機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡量縮小零件的尺寸，并將機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊化，以便內(nèi)部零件的不斷協(xié)調(diào)運(yùn)行，直接縮小機(jī)械結(jié)構(gòu)的外形。

4創(chuàng)新設(shè)計(jì)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)化

4.1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)主要是通過變元法的方式實(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。但在利用變元法創(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。

4.2綜合分析成本需求和制造工藝內(nèi)容

在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新和優(yōu)化的過程中，其主要考慮產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、材料的選擇以及產(chǎn)品空間的構(gòu)造三個(gè)方面。機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新性評估是機(jī)械制造行業(yè)中的關(guān)鍵工作，其逐漸受到其他行業(yè)的關(guān)注。經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷完善，為機(jī)械設(shè)計(jì)的建模和圖形制造提供了基礎(chǔ)，機(jī)械的創(chuàng)新工作也漸漸受到更多外界關(guān)注，許多的行業(yè)和企業(yè)家紛紛加入機(jī)械的創(chuàng)新和優(yōu)化過程。

結(jié)語

械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)中具有關(guān)鍵性作用，零部件結(jié)構(gòu)的完整與實(shí)際效能的提高對于工業(yè)生產(chǎn)的效率有著重要影響。在機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)過程中，創(chuàng)新設(shè)計(jì)是推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步的必要途徑，創(chuàng)新設(shè)計(jì)不僅能順應(yīng)市場多元化發(fā)展，也能提升現(xiàn)有的機(jī)械水平，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化，對社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]吳夏宣.試論創(chuàng)新設(shè)計(jì)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的運(yùn)用[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018（44）：202.

[2]付海茹 .創(chuàng)新設(shè)計(jì)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的運(yùn)用 [J].中國設(shè)備工程 ，2019 （4）：158-159.

[3]胡臣勇.研究創(chuàng)新設(shè)計(jì)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（25）：70-73.

[4]胡恒廣.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（14）：250.

[5]戚文梁.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018，26（24）：36-37.

[6]曾大開.創(chuàng)新設(shè)計(jì)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué)，2018，9（16）：58-59.