引言
机械结构设计对机械产品的实用性及可靠性有着较大的影响作用，也体现着我国机械制造水平的高低，在机械制造业的发展中占有重要地位。进行机械结构设计时，需要充分考虑到机械构件的尺寸、形状或位置及材料等各方面因素，而创新设计能够实现对传统机械结构设计的优化，使机械结构设计的整体水平得到提高，进而促进机械制造业的可持续发展。通过深入分析创新设计在机械结构设计中的运用，有利于发挥创新设计的运用价值，为机械结构设计业的发展提供有利支持。
1机械结构设计的基本要求
1.1用户至上的设计理念
机械设计或产品设计都是基于用户的需求而建立起来的，充分了解市场及用户使用需求，尽量优化产品的使用性能，才能顺应市场、获得更高的经济价值。所以，机械设计的前提，要有实际的使用需求数据作为基础，不脱离使用价值的设计才具有实际意义。
1.2质量控制
机械产品质量的好坏，直接影响其使用价值的发挥。在机械制造过程，需要充分考虑到产品的最终质量，保证机械产品的强度、刚度、及稳定性达到标准要求，并深入分析产品质量的影响因素，通过对这些影响因素进行把控，使机械产品质量得到有效的保障，有效提升产品的性价比。同时，还要考虑到机械产品使用的便捷性，节能环保性、使用安全性等各方面的内容，整个过程不能仅仅以材料及工艺决定产品质量，而是要充分考虑到各个方面[1]。产品的过程控制，是提高产品合格率的有效途径，也就是在机械产品设计及加工过程中，进行动态控制，发现问题及时处理或修复，并且将发现的问题及时反馈到设计过程中，会极大优化产品设计，降低经济损失。
1.3功能设计
在满足机械产品功能需求的基础上，需要对产品的原材料进行加工，使其能够形成新的成品。在机械制造过程，其功能设计不仅要充分满足使用者的实际需求，也要充分体现出创新性。设计出的机械产品要满足工作原则，确保机械运行的稳定性，符合装配性能及材料的力学性等各因素的要求。
1.4优化及创新设计
在我国经济的快速发展背景下，机械制造业的竞争越来越激烈，产品质量及使用性能已经成为企业存亡的关键。机械结构的创新就成为了提高企业竞争力的重要手段。在进行机械结构设计时，引入创造性思维及先进的科学技术，有利于提高产品的市场价值。同时，对机械结构进行优化设计，需要具备一定的优化空间及可能性方案，其中包括对机械产品的尺寸、形状或位置、表面粗糙度、制造工艺等各方面的优化及创新。
1.5智能化的设计
在当前的技术环境下，智能化在机械设计中的应用不断深入，就设计过程而言，智能化的设计其具有以下方面的优势：第一，实现了另加装备环境的有效模拟，对零件形状、大小及位置的把控具有重大影响，其确保了机械零件设计的高效进行。第二，在智能化技术平台支撑下，不同零件的装配路径得以有效演示，其在避免不匹配现象发生的同时，实现了零件装配的直观把控。第三，就智能化应用过程来看，其尚处于发展成熟阶段，使得机械设计工期得以有效缩短，其保证了机械效率的有效提升。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第四，与传统设计方式相比，虚拟设计、有限元分析等技术的应用使得机械产品的设计质量得以有效提升。
2创新设计在机械结构设计中的运用
2.1根据使用场合，优化设计
以某届创新创业大赛的一等奖作品为例，创作的目的是想设计一套行走式组合机构的教学模型，设计的思路，要根据使用场合，适合设计一套结构简单，方便携带，可行走、可远程遥控的装置，该作品利用曲柄摇杆机构，曲轴连杆，双摇杆的相互作用，实现作品的仿生功能，虽然结构简单，但却方便携带，符合用户的使用要求，所以具有较高的使用价值，由此可以看出了解市场、了解用户的使用需求，才能获得更高的设计价值。
2.2材料变元
材料是机械结构零件设计的最基础部分，因此在设计过程中必须要对材料进行合理确定。不同材料的性能不同，适应的各种工作环境也不同，所以在设计优化的过程中必须充分考虑到实际情况。在材料变元中强调要充分发挥使用材料的自身特性与优点，要切实保证结构的质量。比如在考虑使用钢材作为主要材料时要充分发挥钢材的强度和硬度特点，为此在设计时就可以将截面的尺寸进行一定范围内的调整，找到一个能最大发挥钢材效果的参数。对于铸铁而言，其强度和硬度较差，为了让其在设计中能够发挥出自身的优势就需要将强筋和隔板加入到起中，要在保证原有材料发挥优势的同时最大程度的保证质量。在材料变元时还需要考虑到材料的使用寿命，机械结构的不同位置的使用寿命需求不相同，有些易损坏位置需要经常更换而核心位置则需要保证其长期稳定，这就要求要对不同位置的材料使用情况进行合理优化。
2.3数量变元
在进行具体机械结构设计时，要根据需求合理确定内部需要元素的具体数量，这主要体现在加工面和工作面两个部分。进行数量变元仅需要改变结构的内部元素数量即可，在现实生产中这种优化方式显得简单而有效，并且设计得当的情况下能够很好地体现出设计价值所在。比如垫片、螺杆和螺帽是机械结构中最常见的组成部分，三者的有效配合提高了机械结构的稳定性，但是如果一个结构中垫片、螺杆和螺帽数量过多，在拆卸时就会产生很大的难度，并且还有可能因为拆卸方法不当造成对机械结构的损伤。对此在创新时就可以采用数量变元的方法，将其设计成一体化多功能的螺丝，从而减少使用数量保证工作的效率和安全程度。
2.4形状设计
形状设计也是变元法常用的一个手段，通过对机械结构一些零件表面结构或是整体结构的改变，就能让零件的规格变换，达到优化机械性能的目的。比如，弹簧是机械结构中常见的组成部分，它主要靠自身的弹力来对零件起到压紧的作用，然而在实际生产中发现同种规格的弹簧往往不能对多种形状的零件同时起到有效的压紧效果，这时通过改变弹簧接触端的形状或是改变零件与弹簧接触端的形状就能让弹簧发挥其压紧作用，可以根据机械结构的需求将零件接触面设计为平面或者球面等。
结语
综上而言，机械行业作为国民经济中的重要行业需要时刻保持其活力，采用变元思想将创新理念引入到机械结构设计中能够有效优化现有的机械结构功能，帮助机械行业进步。
参考文献
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论文作者:陈磊
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/27
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