论当前机械结构设计中的创新设计应用

张灿

摘要：近年够，我国科技水平快速提升，机械产品结构设计得到了快速的发展，机械结构创新设计对提升机械产品质量具有十分重要的意义。当前我国机械制造企业间的竞争愈发激烈，这也对机械结构的设计有了更高要求。文章介绍了现代机械设计方法的基本特点，分析了现代机械设计创新要树立创新观念，探讨了当前机械结构设计中的创新设计应用。

关键词：机械结构；结构设计；创新设计

引言

进入到新的发展时期之后，人们高度关注机械行业的发展。在当今时代，不管是何种行业和领域，它的进步都和创新有着密切的关联，机械行业同样是这样。在该行业，要想获取发展，就必须将过去守旧的思想抛弃，不断创新，和时代的发展保持一致，这样才能从根本上获取发展。

1.现代机械设计方法的基本特点

以自动化设计取代人工设计。充分利用先进的计算机硬件及软件平台，极力提高人机结合的设计系统的自动化水平，以提高产品的设计质量，这是现代机械设计方法的基本特征。以动态建模取代静态模型。典型的如以机器结构动力学计算取代静力学计算，以实时在线测试数据作为评价依据等。以定量计算取代定性判断。如以有限元计算非规则零件的尺寸和刚度，取代传统设计的经验类比法确定箱体各部分壁厚等。以变量取代常量如最优化设计中用随机变量取代传统设计方法中通常以经验常量校核的粗略数据处理方法。以优化设计取代可行性。设计用设计变量恰当地建立设计目标的数学模型，从众多的可行性解决方案中求其最优解。强调从设计阶段就并行地综合考虑产品整个生命周期中各方面的要求与相互关系，避免串行设计中可能发生的干涉与返工。

2.现代机械设计创新要树立创新观念

想要对过去传统机械设计模式进行创新，要求机械设计的人员必须要有一个大胆地创新理念，并且要将创新理念很好的应用到实践之中去，创新就代表将过去传统思维方式进行突破，对现代超前设计的理念来对机械设计进行思考。对于一个国家以及一个民族来说，创新是必不可少的必需品，对于一个机械设计的人员来说，如果没有一定的创新能力，设计人员自身设计的机械产品就不能够被人们肯定。

创新自身具有一定的独创性，所谓的创新就是指勇于对过去传统的理念进行突破，将常规思想打破，寻找一个合理的新功能、新机构以及新源理，独创性能够很好的使机械设计的方案在创新理念方面脱颖而出，设计人员不断对更高层次创新工作进行追求。创新还具有一定的实用性，所谓的实用性主要体现在对于市场的可生产性以及市场的适应性这两个方面。创新具有一定突破性，突破性要求机械设计人员必须要勇于突破惯性思维，从自身定向思维之中解脱出来，善于从新技术领域之中对有用事物进行接受，进而提出一个全新的原理，最终为机械设计工作自身打开一个全新局面。

3.当前机械结构设计中的创新设计应用

3.1机械结构材料的创新

机械结构设计中材料选择，是机械设计的基础。机械结构设计材料应用，应当满足高效率，低损耗的设计要求。我们进行机械结构材料选择时，可以依据机械结构的实际需求，进一步对机械结构的设计材料的应用开展分析。例如；通常应用合金结构作为机械中轴管，新型合金材料中融合保留了铁的硬度，同时又具有钢抗氧化、耐腐蚀性高的特征，可以降低机械应用中的中轴损耗，又使现代机械加工的维修成本大大缩小。机械结构设计创新，满足了机械设计的基本需求，为机械结构设计完善带来发展新动力。

3.2机械结构的元件创新

机械结构的各部分元件，构成了机械结构的整体。机械正常做功，必须有多个元件同步运动做基础。实现机械结构的设计创新，精简机械结构设计中元件设计，提升机械做工的灵活性。例如，实现机械结构创新设计，可以采用有限元设定机械结构元件的做功分析，确定各部分元件自变量做功数与机械结构整体做功之间的关系，然后依据机械结构设计中，有限元计算的最佳数值，实施现代机械结构元件设计的简化，这也是现代机械结构设计创新发展的直接体现；另一方面，机械结构设计的创新，采取机械元件划分模块的创新，将机械结构设计中，拥有相关性的设计结构，归结为一个设计模块体系中。例如：机械结构设计，辅助零件安装中螺丝与橡胶垫作为一个设计模块，而机械主体大零件看做另一个模块，增强机械结构设计各部分的关联性，后期机械修理更便利、灵活。

3.3机械结构的创新

现代机械结构设计的创新，在机械结构上实施创新，这里所说的创新是指机械各部分零件的位置的重新分配，现代机械设计中，部分机械存在零件做工的工艺上的缺陷，使机械加工产品的质量产生影响。而机械结构位置安排的不合理，也会使机械加工的材料浪费量增加。为了转变这一机械设计问题，依据机械加工上的质量要求，进一步优化机械结构设计的组合结构，重新进行机械零件的规划分配，例如：异步电动机做功的动力传导，在控制定子转动数的前提下，将动力系统与做功传导系统进行重新安排[3]，缩短动力传导的距离，达到提高异步电动机做功速率的效果，机械结构的创新分配，减小机械做功的有用功损耗，提升机械各部分元件的做功速率。

3.4机械结构设计程序的创新

机械结构设计是社会发展的主要动力系统，实现机械结构设计的创新，是提升机械结构的有效渠道。机械结构设计程序的创新，在现代机械结构设计程序的基础上，对其机械设计的基本流程进行完善，坚持質量第一，机械做工工艺研究的逐步深入。例如：某一类机械产业进行设计时，设计人员必须参考机械结构设计数据，反复进行机械结构设计产品的精益求精，提高机械结构设计阶段的设计投入，设计人员针对机械结构设计的元件需求[4]，在设计中进行机械元件优化，完善其设计中存在的不足，逐步提供机械应用的实际效果；另一方面，机械设计结构融合设计、检验、分析等多方面程序的综合应用，保障机械加工各个流程发挥作用，为现代机械结构的发展提供引导。

3.5 机械设计的变型设计

机械设计的变型设计是指借助对既有产品的再次开发，使其中的个别数据改变，进而得到一个合乎使用人规定的产品的一类设计。机械产品三维参数化变型设计是变型设计方法中的一种，其参数区间更广，而且理念更先进，不再受过去体制的束缚，切实带动了创新工作的发展。

我们将产品功能、原理和结构都相同，而尺寸和性能参数不同的设计称为纵系列产品的设计变型；将在基础型产品的基础上扩展功能的设计称为横系列产品的设计变型；另外，设计具有先进动力参数的不同类型产品我们称之为跨系列产品的设计变型。通过上文叙述我们可知，它能够在确保产品之前的功效不发生变化的前提之下，结合使用人的需求及时改变数据，确保产品功能强大。

机械产品三维参数化变型设计是以拓扑约束、尺寸约束、工程约束驱动为技术基础的变型设计方法中的一种。

结束语

现代机械设计创新方法是一门综合学科，更加离不开创新。现代机械设计人员应该在传统的机械设计的基础之上，树立创新设计的思维理念，将各种创新方法综合运用，并整体优化，还要熟练应用现代机械设计分析工具，设计出高质量、高生产率、更能满足消费者需求的机械产品，顺应当代市场经济的发展潮流，提高机械产品的竞争力。

参考文献

[1]何毅.机械结构设计中的创新设计应用[J].中国科技投资，2013，20：173.

[2]乔石，邵婉.当前机械结构设计中的创新设计分析[J].中国新技术新产品，2015，22：189.

[3]孟相光.结构仿生学在工程机械结构设计中的应用研究[D].石家庄铁道大学，2013.

[4]乔栋，郭鹏.机械结构设计中的创新设计应用[J/OL].机械管理开发，2016（08）.

（作者身份证号码：130132199101022863）