浅述机械结构设计中的创新设计

摘要：在现代机械产品设计中，应用创新思维，能有效提高机械产品自动化程度，降低机械产品设计成本，提高机械产品操作性能，使机械更为节能环保，所以，加强现代机械设计创新研究，运用创新思维，结合市场发展状况和用户需求，加强对现代机械工程设计的自主研发和自主创新，并运用先进的设计方法完善机械设备产品设计的各项内容，提高现代机械工程设计的合理性和科学性。

关键词：机械结构；设计；创新设计

一、机械结构基本设计准则

1.1实现预期功能的设计准则

产品的设计主要目的是为了实现预定的功能要求，因此实现预期功能的设计准则是结构设计首先考虑的问题。要满足功能要求，必须做到以下几点。一是明确功能：结构设计是要根据其在机器中的功能和与其他零部件相互的连接关系，确定参数尺寸和结构形状，零部件主要的功能有承受载荷、传递运动和动力，以及保证或保持有关零件或部件之间的相对位置或运动轨迹等；二是功能合理的分配：产品设计时，根据具体情况，通常有必要将任务进行合理的分配，即将一个功能分解为多个分功能，每个分功能都要有确定的结构承担，各部分结构之间应具有合理、协调的联系，以达到总功能的实现，多结构零件承担同一功能可以减轻零件负担，延长使用寿命；三是功能集中：为了简化机械产品的结构，降低加工成本，便于安装，在某些情况下，可由一个零件或部件承担多个功能。

1.2满足强度要求的设计准则

零件截面尺寸的变化应与其内应力变化相适应，使各截面的强度相等。按等强度原理设计的结构，材料可以得到充分的利用，从而减轻了重量、降低成本。如悬臂支架、阶梯轴的设计等。为了直观地表示力在机械构件中怎样传递的状态，将力看作犹如水在构件中流动，这些力线汇成力流。表示这个力的流动在结构设计考察中起着重要的作用。

1.3考虑加工工艺的设计准则

所谓好的加工工艺指的是零部件的结构易于加工制造，任何一种加工方法都有可能不能制造某些结构的零部件，或生产成本很高，或质量受到影响。因此，对于设计者认识一种加工方法的特点非常重要，以便在设计结构时尽可能的扬长避短。实际中，零部件结构工艺性受到诸多因素的制约，如生产批量的大小会影响坯件的生成方法；生产设备的条件可能会限制工件的尺寸；此外，造型、精度、热处理、成本等方面都有可能对零部件结构的工艺性有制约作用。

二、机械结构设计中创新的体现

2.1创新机械产品的结构设计

在现代机械设计中，设计机械产品的结构，首先要注重产品的外形设计，同时，还要注重各部分的配置设计，其中，产品的总体结构设计尤为重要。一般情况下，由于客户需求不同，客户对机械产品的功能要求也会有区别，所以，设计机械结构方案很难保持一致。设计机械产品结构时，需要设计出不同结构形态的产品，这是现代机械设计的根本要求。机械产品结构形状必须不断创新，才更有利于赢得更多的客户。随着社会经济的发展，在机械产品功能以及结构方面，人们的要求也越来越高，为了满足客户的使用功能，设计人员必须要提高机械产品结构设计质量，要充分利用有限的空间，集中设计机械产品的功能，如传统的办公室，不同类型的打印机、复印机、以及扫描设备等导致其环境无法有效改善，在传统设备管理理念下，很难对文档设备进行一体化处理。为了有效提高管理质量，满足客户需求，赢得更多的客户群体，办公厂家开始创新办公机械设备设计，在有效保证产品的基本形状基础上，设计并制造出集多种功能为一体的多功能一体机，将文档处理复印、扫描、打印等集中于一体，有效改善了办公环境。

2.2创新机械产品运动方案设计

我们设计机械产品运动方案时，一定要注重客户对产品功能的需求，设计人员要以需求为依据设计机械产品运动方案。运动方案的设计，主要包括设计一个系统运动方案的原动机、传动机构、执行部件等，产品结构功能的运动性能必须要满足。机械产品运动方案设计好坏，直接影响着产品的工艺、结构、成本，以及产品的使用性能等方面，运动方案的设计不仅影响着产品的整体质量，还影响着产品的社会效益。运动方案的设计是后续产品制造的基础，所以，在现代机械整个设计工作中，机械产品运动方案的设计发挥着重要的作用。因此，设计人员必须充分利用创新思维，具体分析产品功能的实际需求，使产品运动方案可行性更强。如我们设计汽车前驱和后驱的运动方案，为了满足人们舒适性要求，汽车生产厂商的设计人员在设计过程中，不断创新汽车的运动方案，采用逆反和移植的思维方式，简化汽车的驱动机构，促使汽车发动机的输出轴与前轮的传动机构直接相连，这样，在前置发动机情况下，可以快速驱动汽车前轮的运动，虽然采用此种方法，增加了前轮的负载，使得轮胎会受到一定程度的磨损，但有利于降低汽车的造价，通过有效的减少零部件数量，降低汽车整车的重量，进而降低油耗，有效改善汽车的加速性能，大量释放车内的空间，提高汽车的舒适性。

三、现代机械工程创新设计的内容

3.1动力能源创新设计

近年来，随着我国机械行业的快速发展，能源获取技术和材料加工技术越来越先进。在现代机械工程创新设计中，机械设计人员可选择多种动力系统，并利用多种先进的技术和新型清洁能源。例如，我们的微波干燥设备可以将传统的电加热与微波技术结合使用，电加热对物料进行初步预热，利用微波进行深入加热升温。还可以将加热过程中产生的热蒸汽进行余热回收利用。

3.2外观造型创新设计

现代机械设备产品的外观造型创新设计主要集中在面饰、色彩、外形等方面。设计人员要基于现代化美学理论，在外观造型设计中融入美学观点，充分利用现代化生产工艺和各种新型机械材料，体现机械设备产品的造型美、色彩美和线条美，提高机械产品的适用性和美观度。

3.3结构构造创新设计

机械设备产品结构设计主要包括总体结构设计和结构构件配置。设计人员应结合客户对机械设备产品的需求，分析机械产品结构的差异；基于多样化的机械产品结构形态，坚持创造性思维，优化机械设备产品结构设计，完善机械设备产品的使用功能，在有限的材料和空间中，实现更多产品功能的集中化。例如，辦公室中的扫描仪、复印机、打印机往往会占据很大的空间，而某些企业运用综合和离散的创新思维，在一种机械设备上集成扫描、复印和打印功能，优化了机械设备的产品结构，极大地提高了办公效率。

3.4运动方案创新设计

在现代机械工程设计中，设计人员要注意机械运转系统、传动结构和原动机应满足相关功能性需求，对机械设备产品运动方案进行创新设计，并结合客户需求，优化机械设备产品结构；综合考虑机械设备产品的管理维护、使用性能、设计成本、生产工艺等多方面的因素，提高机械设备的产品性能。运动方案创新设计应基于机械设备产品的使用功能，通过不同的结构和工作原理来实现。相关设计人员应积极创新，激发创新灵感，对不同运动方案进行科学分析，选择最优的运动方案，优化机械设备的产品性能。

结语

总而言之，随着我国国民经济的快速发展与科学技术的不断进步，工程领域技术变革不断推进，人们对机械设计的要求日益提高，机械设计作为综合性的创造作业需要不同学科知识的交叉与渗透，要求机械设计具备较高的科学思维素养。这就要求我们在以后的实际工作中必须对其实现进一步研究探讨。

参考文献：

[1]蔡逸夫.探究机械结构设计中的创新设计[J].科技与企业，2013.

[2]何毅.机械结构设计中的创新设计应用[J].中国科技投资，2013.

作者简介：

孔凡杰（1987.01.01），性别：男，学历：沈阳理工大学学士，民族：汉 籍贯：辽宁 职称：工程师助理 单位：大连宜顺机电有限公司，研究方向：机电学endprint