摘要：机械是一个国家富强的重要标志，对于机械结构设计来说需要具备很强的创造性。在我国社会经济不断发展的背景下，作为我国经济发展的基础，机械结构设计方向在其发展领域中受到了很大的冲击，因此创新设计的具体应用势在必行。现代机械结构设计应当将机械制造设计与互联网等先进的科学技术相结合，提高我国机械结构设计水平。只有不断的应用创新设计，才能使机械结构越来越符合人们的实际需要。
关键词：机械；结构设计；创新设计
引言：作为我国当前的重点产业，机械设计与生产对于机械制造行业来讲非常重要。机械结构设计不仅关系着机械产品的最终可靠性与实用性，更关系着我国机械制造水平的高低和机械制造行业的未来发展。包括机械构件的材料、形状、尺寸等方面的内容，都是机械结构设计需要考虑到的问题。而一些创新的设计不仅能够优化传统机械结构设计的弊端，更是促进机械制造可持续发展的重要手段。
一、机械结构设计的概述
机械结构设计主要体现在机械的零部件设计，不同的机械设计对零部件的要求都不同，这主要是由于机械零部件之间的组合位置来决定。几何形状的机械零部件具有多个表面，这些表面都会与其他机械零部件的表面进行接触、衔接及组合，简称功能表面。在各个功能表面之间衔接部分称为衔接表面。零件的功能表面对这个机械而言起着决定因数，因此机械零件功能表面的设计是机械结构设计的核心内容。零件功能表面主要体现为：表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计，可以不同的结构方案适用与同一种技术功能。
二、机械结构设计创新的必要性
1.机械机构设计创新更满足系统要求
科学技术推动机械装置的现代化发展，使得机械结构设计要求日渐提高，不仅要具有实际应用性，而且还要体现出创新理念。对于机械结构设计要实现创新，就需要设计人员满足实际需要、满足设计要求、并要考虑到机械设备的未来使用价值。那么，在进行机械结构设计时，要按照现代机械设计理念的引导，优化机械构件的组件以符合系统要求。
2.机械机构设计创新更为强调系统构建实践
机械结构设计创新是要求设计观念更符合实践需求，着手于机械系统的构建，掌握结构的内在规律，以对机械结构设计相关的基础知识、设计方法以及创新途径进行分析。机械结构设计要实现创新，就要促进系统构建实践，结合基础理论，使机械结构设计成为一项重要工作内容。
三、机械结构设计的基本要求
1.功能设计要点
众所周知，机械制造的主要目的就是满足人们对于机械的功能需求对原材料进行加工并形成成品的一个过程。作为机械制造的初始阶段，机械的功能设计不仅要满足客户的实际需求，更要展现出创新性，要求设计的产品必须满足相关的机械工作原理，还要保证产品的稳定性、工艺力学以及材料力学和装配性能等相关因素的要求。
2.质量控制要点
机械在铸造的过程中不仅要考虑到功能的实现，更多的还要考虑到产品的最终质量。包括产品的精度、刚度以及结构力学等标准是否符合，针对会影响机械产品制造质量的因素进行分析。一方面，通过控制这些质量影响因素来控制机械产品的质量和性价比，有效保障其质量和经济性。另一方面，还要充分考虑到机械的操作便捷性、外观以及安全特性和节能环保等方面的内容。因产品的质量不仅是由施工工艺和材料来决定的，所以要做到全面的考虑。
3.优化与创新设计
随着机械制造业的不断发展，机械制造市场的竞争也愈发激烈。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，机械产品结构的创新设计方式已经成为机械制造企业的有力竞争，在产品中引入创造性的思维和其他的学科技术，进一步应用于机械制造的优化设计和创新设计，有效的提高机械技术产品的竞争力。结构优化设计的前提是有大量的可能性方案，和优化空间，包括对机械产品的生产工艺、材料以及连接方式、尺寸形状等方面的优化和创新设计。
四、机械结构设计准则
为了保证产品结构设计方案的稳定性，在进行机械结构设计时应满足力学、工艺、材料、装配、支承等各项准则，进而促使机械产品能够满足科学性的要求。具体举例如下：
1.满足力学要求的设计准则
在进行机械产品结构设计过程中，必须要考虑到材料力学、弹性力学、疲劳力学等相关的力学准则，并根据机械产品的使用位置进行相应的力学强度运算，进而才能够设计出较为合格的机械产品。如疲劳力学直接关系着轴承、齿轮以及轴的使用寿命，在设计过程中需要根据不同机械零件的载荷变化进行相应的力学计算，优化产品的结构，进而对机械产品寿命周期进行设计。如图一所示，虚线为等强度轴外形，实线为实际外形。零件截面尺寸的变化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，提高经济效益。
2.考虑加工工艺的设计准则
在进行机械产品结构设计时，往往要考虑到机械加工工艺规程的制定，进而需要考虑相关的结构设计是否能够满足机械加工工艺的需求，如某些机械结构需要采用特殊的成型方式，则需要考虑相应机械结构是否有利于机械加工。如图二所示，图中所示的机械结构以铸件为主，只有改变（a）＼（c）相应的零件结构，才能够保证机械产品的质量特性。
五、机械结构设计的创新方法
1.材料、数量变元法
在机械设计的过程中，材料的选择有很多种，针对不同的材料会沿用不同的加工工艺和结构类型设计以及零件尺寸确立。机械结构的创新设计可以通过调整材料比的方式，制定出不同的结构方案。另外，机械产品的结构元素也较多，包括加工面和工作面、轮廓面以及轮廓线甚至零件本身等很多元素。机械结构的优化和创新设计可以通过对结构中的元素数量进行调整和改变，以实现改变机械结构的目的，达到创新的机械结构设计。
2.位置、尺寸、形状变元法
前面提到，机械产品的位置、尺寸以及形状设计是影响最终机械产品质量的最主要因素。针对产品结构设计中的各个元素的位置进行适当地调整和改变，以获得更加优化的设计。例如，机械产品的零件非常多，在安排零件的焊缝位置时，应对应中性轴或者靠近中性轴等位置，避免增大收缩力或者导致变形弯曲。另外，通过对机械设计的零件尺寸变元，对其角度、长度以及距离等因素进行调整，或者对机械构建和零件进行改变，以实现整个结构优化，最终设计出最佳的方案。此外，还可以通过改变机械的结构零件表面和整体形状、轮廓以及零件的规格、类型等内容来实现机械结构的整体创新优化效果，也是创新机械结构设计的途径之一。
六、结束语
随着市场经济的发展，使人们的生活水平有了快速提高，对生活品质也有了更高的要求。因此，使社会认识到了创新的重要性，能满足人们的多元化需求。尤其是在机械结构设计中，采用创新设计的方式，有利于提高机械的质量和性能，从而推动机械制造业快速发展，不断提高我国的经济实力，实现其应有的价值。
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论文作者:贺林
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/23
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