基于新形势下的机械结构设计创新模式

薛汝东

摘要：创新是推动行业发展的不竭动力，在机械制造行业中，对机械结构设计的创新，不仅可以提升机械设备的应用性能，还可使其在市场中具备更好的影响力。尤其是在当前科技水平不断提升的基础上，对设计理念以及设计模式进行创新，可很大程度上打破传统设计观念的限制，使机械结构能够满足当前的市场需求。文中对机械结构的理念创新进行阐述后，分析机械结构设计创新模式。

关键词：机械结构;结构设计;设计创新

自动化技术以及智能化技术的普及应用，为机械生产提供了有力的技术支持。为了进一步增强机械设备的使用性能，在机械结构设计阶段就应积极引入新技术，逐渐实现机械制造的信息化和智能化发展，并且应在机械结构设计中融入创新模式，在提升机械设备性能的同时，控制机械制造成本，保障机械制造行业的健康可持续发展。

一、新形势下机械结构设计的理念创新

在新的发展形势下，对机械设备的性能和功能性提出了较高的要求。如果还是遵循以往的结构设计理念，则很难满足当前的市场需求。在新形势下，要求设计人员能够积极引入信息技术，自动化控制技术和智能化技术，逐渐实现机械的自动化和智能化发展。为了更好的满足市场需求，还需加强市场调研，对机械应用的实际需求进行深入分析，在明确机械设计的重点后，采取相应的技术手段和设计理念，完成机械结构设计工作，推动机械产品的现代化发展。

二、新形势下的机械结构设计创新

（一）创新材料设计

为了达成机械结构设计的基本要求，在进行材料选择时，应综合分析材料性能及特点，根据材料的使用要求，确定材料选用类型，通过材料的合理选用强化机械结构设计水平。当机械结构的主体材料以钢材为主时，则需考虑钢材的强度和硬度能否满足机械使用需求。当钢材性能无法满足使用需求时，可以通过增加钢结构截面尺寸的方式来提升其整体性能。此外，铸铁材料的硬度明显优于钢材材料，在特定的情况下，可以考虑应用铸铁材料替换钢材。

（二）零部件数量的优化设计

机械结构设计还包括对内部元件的设计，在进行结构设计时，通常需要考虑到机械设备的使用要求对其内部结构进行调整，以此来改变机械结构的应用价值以及结构性能。相对来说，此种结构设计方法较为简单，但设计效果明显，不仅能够减少成本投入，还能为结构的安装与拆卸提供便利。就螺丝构件的设计工作来说，传统的螺丝构件包括垫片、螺杆和螺母，构件数量众多，增加了结构安装和拆卸的负担。而在新时期，则可通过设计一体化螺丝，实现零部件的减量化，从而控制成本，提升结构安装效率。

（三）焊接结构设计

机械结构设计的过程中，焊接结构的质量会对整个机械设备的运行质量与性能产生直接影响。为了提升焊接件的结构质量，通常需要遵循避免高应力区焊接的原则。具体指的是，在需要对机械结构进行焊接处理时，应避免将焊缝位置设置在应力集中的区域。如图1所示，在针对两块板厚不同的零件进行焊接处理时，因其几何尺寸发生改变，在焊接完成后，很可能在焊接区域产生应力集中现象。而如果直接将焊缝设置在几何尺寸变化的位置，很可能由于应力过于集中影响机械结构的焊接强度。因此，应在两块板厚不同的零件间设置过渡段。如图1（b）所示，通过设置过渡结构可以有效提升焊接强度，增强机械设备的运行可靠性。

（四）结构形状设计

一般而言，机械结构的外观形状会受到其内部零部件构造的直接影响。因此，对于机械结构的外观形态设计还应考虑到各类构件的规格和分布等因素。就弹簧设计来说，其主要作用为借助弹簧弹力来压紧构件，当对机械结构的外部形状有所要求时，可以通过改变弹簧的类型和形状满足机械结构的外观设计要求。但需要控制好弹簧与零部件之间的间距，以免压紧力不足，影响结构整体质量。

（五）工艺方法设计

在明确机械结构设计目标的基础上，应结合机械结构的性能要求，选择合适的制造工艺。考虑到各个机械结构的功能以及性能存在一定的差异，进行工艺设计时，需要综合考虑多方面的因素，选用合理的制造工艺，保障机械结构性能的有效发挥。为此，要求在具体进行工艺设计时，根据机械结构的使用要求，对其内部零部件结构进行科学设计，明确标注机械构件的工艺方法以及工艺参数，确保在机械生产时能够对设计方案进行有效还原。还应结合以往的机械结构生产经验，总结出影响机械结构生产质量的相关因素，并且制定科学的防治预案，从根本上提升机械生产的整体质量。

（六）尺寸变元设计

在机械结构设计中的尺寸变元实际上是指，对机械结构内部零部件尺寸的调整与优化。具体而言，是根据机械结构的设计要求，对其内部零部件的形状进行创新，通过改变零部件形状来实现结构优化。但需要注意的是，零部件形状的改变不得对结构性能造成影响，且不得影响零部件的弯曲度以及结构强度。

结束语：

上文中主要从材料设计、零部件数量设计、焊接结构设计、结构形状设计、工藝方法设计和尺寸变元设计几个方面对机械结构设计的创新模式进行了阐述。希望通过上述优化设计可以有效改善机械结构的使用性能，增强机械设备的功能性，更好的满足新形势下的市场要求。通过融入新技术和新理念改善传统机械设计中的不足，不断优化和改良机械结构状态，促进机械制造行业的长效发展。

参考文献：

[1]马钰汶. 基于新形势背景下机械结构设计创新模式研究[J]. 科技与创新， 2017， 000（009）：39-39.

[2]王昌煜. 基于新形势背景下机械结构设计创新模式研究[J]. 商品与质量， 2018， 000（010）：176.