机械工程设计中创新思维的运用探讨

王子亮

摘要：在我国由“中国制造”向“中国创造”转变的过程中，创新是必不可少的有力武器。“每一次的变革中都孕育着创新的火花。”机械工程设计本身是一种技术含量较高，可以直接促进工业生产工艺的改进和产量提高，创造巨大物质财富，进而推动社会的发展和进步。但是工程设计并非是依从固有模式或者局限在某一范畴，机械设计理应是最富创造力和能够充分发挥人的能动性的活动。因此，就创新思维在机械工程设计中的运用展开论述，探讨创新思维方法和创新在设计领域所带来的深刻变化。

关键词：机械工程设计;创新思维;运用探讨

引言

机械工程在我国的经济社会发展中占据着重要的核心地位。机械工程设计利用科学方法融入创新思维，有助于机械工程设备的各项配置得到创新和优化，从而为我国经济的进一步发展起到推动作用。当然，机械工程想要得到更好发展，除了需要先进的科学技术外，还需要与创新思维有效结合。因此，我国机械工程设计要充分利用科学方法和创新思维，在提高设计效率的同时为我国经济社会的发展注入新活力、新动能。

一、创新思维的含义

创新思维是一种打破常规的思维方式.摆脱旧的思维的禁锢去开拓新的工作方向和方法。创新思维与其他思维方式相比，具有多向性、综合性和开方放的特点。针对我国机械工程行业存在成本高、使用性能不够好和精密度不高等缺点.在机械工程设计中需要加强创新思维培养.改良设计新的产品来改变这种情况，要做到思维创新就要打破常规，发挥设计者的积极性、主动性和操作性。以最终得到具有创新性、实用性、经济性的新机械设备。

二、创新思维的特点

（一）开放性

创新思维具有的开放性是指在机械设计的过程中不再采取传统的思维方式进行设计，在不受任何思想约束的前提下进行多种设计创意和方法的设计，同时需要结合机械工程设备整体的实际情况进行设计，创新思维的开放性能够使设计实现新的突破，取得不同的设计效果。

（二）自由性

这指的是现代机械以现代智能为依托，人工智能部分替代人类机械劳动，给思维解放和独立创造了前提，科学思维在遵循真理发展的基础上可以自由思考和自由探索，调动人类的主观能动性，获得机械工程设计创新成果。

（三）综合性

创新思维的综合性是指在机械工程设计的过程中不单单仅需要工程设计方面的相关知识，而是需要熟悉不同学科、不同领域的综合型知识才能够实现思维的创新。

三、机械工程设计中的创新性思维

（一）推理思维法

推理思维法包括提问法、反面求索法、缺点列举法、系统分析法4种类型。提问法顾名思义就是对产品进行综合分析的提问，提出关于产品的一些针对性问题。例如：产品在使用中是否存在问题;产品在制作过程中是否存在问题：产品的成本是否可以再降低;产品的设计是否还需要改进。通过提问能使设计者考虑自己在设计上的不足，设计者可以再对设计进行改进。

（二）组合创新法

组合创新法一般有2种类型：模块组合法和形态矩阵法。模块组合法的结果是最后要把相似的结构、功能的部件划分在一起。在产品制造中当产品出现了问题的时候只需要把部分坏的零件进行更换。这样就可以节省成本，提高资源的效率。形态矩阵法是指把复杂的问题进行归类处理，化繁为简，把复杂的问题进行简单化，降低故障处理的困难。

（三）联想类比法

联想类比法又可细分为三种方法，一是相似类比法，在工程技术中要将其系统或部件进行合理分类，包括结构相似、运动相似、功能相似、工艺相似等。而且还要在此基础上再进行分析分解，按照其层次划分出相似的单元，最后进行综合完善，根据客观需求对被分类后的单元还要进行整合优化，并且要引进新的技术，最后形成新的事物的过程。例如，同步齿形带传动的设计就是根据齿轮啮合传动的原理进行类比。有时机械设计也会利用人或动物的行为做类比，形成新的构想和设计。比如，蟹爪装载机构的设计就是运用了螃蟹钳爪的动作原理。第二种就是移植法，例如，激光切割机、电火花加工机床的发明就是将物理学上的激光技术、电火花技术移植上去。第三种就是仿生法，例如，仿造人类制造出的机器人。

四、械工程设计中创新思维的有效运用

（一）在机械工程设备运行方案设计中的运用

机械工程设备能否正常运行是检验设备整体功能运行情况的有效方法，设备的正常运行是设计方案中重要的核心环节。机械工程的高效运行取决于设计方案是否科学、合理，而创新思维在机械工程设备的设计过程中不仅需要满足使用者的需求还需要确保设备正常且高效地运行。因此，不仅需要设计者全面了解设备结构，还需要對设备中各部件的运行及制造工艺、设备的使用效率、设备的成本等问题进行全面的了解，需要对机械产品经过反复的推敲与检测。在这种情况下为了确保机械设备高效的运行状态，需要设计者在设计方案中有效地融入创新思维，从而使机械设备资源配置得到高效地利用，使机械设备达到最佳的运行状态，全面提高机械工程的设计效果。

（二）在机械产品结构设计中应用

机械产品结构设计也是机械工程设计的重要内容，其包括产品的外形、各部分的配置及其总体结构。客户对机械产品的功能需求不同决定了产品结构设计的差异。机械产品结构设计的基本要求是保证产品结构形态多样化，运用创造性思维进行产品结构设计，能够更好地满足人们对产品功能要求的增加趋势。这样的现实需求要求设计人员在机械产品有限的空间内尽可能将产品功能集中于更少的产品。传统办公场所中打印机、复印机、扫描仪功能都是单一的，大量占用了办公室空间，这使得以佳能公司为代表的企业运用创新思维尽可能将打印、复印和扫描功能集于一体，这其中该公司设计部门采用了“离散及综合”创新思维方法，改善了办公条件，提高人们的工作效率。

（三）在机械工程设备性能方案设计中的运用

在机械工程设备的设计中对性能的要求需要融入更多的创新思维，这是因为性能是决定设备生产制造的重要核心内容，尤其是新能源技术的广泛应用。由于现阶段社会不断提倡节能、环保理念，这就要求在对机械工程设备的设计过程中，需要不断加大对新能源技术的使用。因此，设计者在对产品设备进行设计的过程中，在有效保障产品设备性能的同时还要考虑到对新能源的利用，这就要求设计者在设计的过程中融入创新思维，在保障机械工程设备能够高效、安全运行的同时还需要发挥创新思维考虑到生产成本、节能降耗等多方面的因素，从而选择合适的设计方案。

（四）在机械产品动力能源设计中应用

随着机械工程设计的材料加工技术和能源获取技术不断被发现，机械工程设计人员在产品动力系统设计上的选择也不断增加，设计人员可以充分发挥自己的创造性思维、观念和方法，将各种新的清洁能源作为机械产品的动力能源运用到机械产品设计中。现代的电动汽车与传统的燃油汽车相比，其本身就不会排放出污染大气的有害气体，同时也减少了硫和其他微粒污染物，降低对环境的污染。电动汽车可以在用电低峰期充电，提高电能的利用率和经济效益。

结束语

总而言之，创新是人类文明进步的重要推动力量。机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能的最主要因素。无论是新型即开发性设计、继承设计，还是变型设计，都离不开创新思维的运用。在创新思维的推动下，机械工程设计的机理、模式及方法正在向着程式化、定量化、符号化和算法化发展，创新思维将在今后的实际运用中显示出更大的效能。

参考文献

[1]冯艳红.机械工程设计中运用创新思维的重要性探究[J].中国机械，2020（19）：2.