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摘要：机械结构的设计是机械制造业发展的重中之重，其设计的成果不仅决定着机械产品的质量，同时还影响着机械制造业的发展。传统的机械设计在实际运行过程中经常会因为受到各种因素的影响，呈现出多种问题，而创新设计则能很好地解决传统机械结构的问题，从而极大地提升机械生产的效率。
关键词：机械结构设计; 创新设计; 应用;
1 当前机械结构设计的概述
1.1 机械结构设计
机械结构设计的基本内容包括:对机械产品材料的选择、机械产品的外观设计、机械产品的大小型号设计、机械零件的连接方式和机械功能的设计等。由于时代的发展，传统机械结构的设计早已不能满足机械制造业的供给需求，必须研发出新型的机械结构，以满足市场需要。特别需要注意的是，机械结构的创新设计必须符合机械制造业的标准，不能违背机械运行的常理，否则将会引发安全事故。
1.2 机械结构设计的关键因素
根据以往的实践经验可以得知，机械结构设计的关键因素主要分为两点:一是机械产品的质量。众所周知，产品的实用价值是通过其质量体现的，只有在确保其质量过关的情况下才能将机械产品投入使用。为保障产品的质量，设计者在设计其结构时，必须提前对产品的质量进行检验，在确保产品的结构、硬度、精确度都能符合相关使用标准后，再考虑机械结构的设计。二是机械产品的创新。产品的创新性是机械结构设计的核心，且其创新性还能在一定程度上提高机械产品的市场竞争力。因此，机械产品的设计师在设计时需从产品的创新性着手。充分考量产品的性能、外型及其操作等方面的创新。
2 机械结构设计创新的必要性和机械结构设计的基本要求
2.1 机械结构设计创新的必要性
随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，机械制造产品的同质化竞争愈发激烈。因此，我国若想摆脱同质化现象，从而在机械制造产业占有更大的份额，就必须对机械产品的设计进行改良创新，利用新颖的设计提升产品的畅销度和竞争力，才能在激烈的市场竞争中以独特的优势胜出。这就对机械产品的设计人员提出了一定的要求，要求工作人员不断地提高创新意识，运用现代化机械的设计理念对机械结构进行实质性的创新与改良，从而提升机械设备的整体效果。
2.2 机械结构设计的基本要求
（1）功能设计要点。机械制造的主要目的是为了满足人们对机械生产的需求。而在机械制造的初级阶段，机械功能的设计不仅要满足人们的需求，同时还要充分体现出其创新性。设计出的产品还要符合机械制造业的生产标准，这样才能最大限度地保障产品的质量和产品的实用性。
（2）质量控制要点。产品的质量监控不仅是对产品的工艺和产品材料的监控，同时还是对产品的刚度、精密度及产品的结构力学等的监控，这些都是考量产品质量的重要指标。只有通过控制这些影响产品质量的因素，才能确保产品的质量和性价比。除此之外，还要对机械产品的安全性、环保性、便捷性等进行一系列的控制，以防在机械产品的使用过程中增添不必要的麻烦。
（3）优化与创新设计。随着全球化趋势的发展，我国的机械制造业正面临着全球化发展的机遇和挑战，在激烈的国际市场竞争下，机械产业的发展必须拥有先进的创新技术才能在国际市场立足。由此可见，机械产品的创新设计已成为机械制造业在国际市场抢得先机的重要手段。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，在机械产品的设计过程中，必须打破传统的设计理念，引入创新型思维，才能有效地提高产品的竞争力。除此之外，机械产品的优化创新必须结合相应的科学理论知识和实际经验，对机械产品的本质进行创新，例如机械产品的生产工艺、尺寸大小、形状、外型等都要进行一系列的创新与优化。
3 创新设计在机械结构设计中的应用
3.1 机械机构设计中的材料变元
在进行机械结构的材料选择时，只有选择高质量的材料，才能保障机械产品后续的长期使用。然而，由于部分机械产业的工作人员缺乏相应的工作经验，不懂得如何采购机械结构的材料，导致采购的机械材料与机械性能存在极大的差别，当出现这种情况时，要及时地对机械材料进行变元处理，以便于调整产品的整体结构，完善产品的性能，进而增强机械产品的实用性。
3.2 机械结构设计中的位置变元
位置变元，实际上就是在机械结构的设计中，运用科学的手段，合理地移动每个零件的位置，实现位置变元，从而使机械结构达到理想的效果。譬如，在安装机械设备的零部件时，要尽可能地将零部件调整到合适的位置上，让其安装的位置尽量向中间部位靠拢。采用这种安装方法能有效避免机械设备的零部件出现变形的现象，同时降低了元器件扭曲的概率。由此可见，合理地进行位置变元，不但能够提高设备空间的利用率，还能降低设备出现故障的可能性。
3.3 机械结构设计中的数量变元
数量变元是机械结构设计中的一个基本变元，通过对产品零件数量的改变，从而达到对产品功能和性能的改变。例如:机械结构的设计师在设计产品时，为了能够充分体现出产品的功能性与实用性，通常会采用直线设计的方法。在直线设计中，螺丝是其中最重要的基础要素。一旦螺丝出现松动或者偏移的现象将直接影响整个机构的设计，为有效降低这种问题发生的概率，设计师通常会选择采用增加弹簧垫的方式增强弹簧的稳定性，这样不但不会造成弹簧歪斜，同时还能发挥很好的缓冲作用。除此之外，在进行设计时，设计师还可以将一些冗杂的元素进行适当的整合，不但方便携带与安装，还能极大地缩短工作时间。这就是数量变元的优势。
3.4 机械结构设计中的尺寸变元
机械结构零件的尺寸也是影响机械结构设计创新的重要因素，零件尺寸不符将严重影响机械结构的设计。为有效地避免这种问题的发生，机械结构的设计人员可以通过尺寸变元的方式，优化零件的尺寸，以此达到零件应用优化的目的。在采用尺寸变元法时，需特别注意零件的自身尺寸及具体形状，采取适当的手法进行尺寸变元，以免妨碍机械设备的稳定运行。同时，要严控零件尺寸，采用模块化的方法进行设计。这样才能使机械设备的运行达到相对稳定的状态。
3.5 机械结构设计中的连接变元
焊接、螺纹固定、胶水粘接等是机械产品零件连接的主要方式，只有根据机械产品的实际情况选择合适的连接方式，才能保障机械产品的长久运行。因此，机械结构设计师在进行机械结构的创新设计时，要结合实际情况，对产品的连接方式进行相应的创新。譬如对那些过于牢固无法拆卸的产品零部件，可以采用焊接的方式处理，这样就能确保产品零件的稳定。而那些能够随时拆卸的零件，可结合实际情况，选择胶水粘接或者螺纹固定的方式进行处理。
3.6 机械结构设计中的工艺变元
根据以往的设计经验来看，机械结构的制造工艺影响着机械产品的实用性，一旦制造环节出现差池，将导致机械产品的整个结构都无法正常运行。因此，为保障机械产品的实用性，机械产品的设计师必须结合产品的实际性能，为零件设计出合理的结构方案，同时，严格遵循制造工艺的设计标准，在保障产品质量的基础上通过工艺变元法实现对机械结构的创新设计。
5 结语
根据我国机械制造业的现状来看，未来机械结构的创新设计仍存在诸多不足。因此，要求机械制造业的设计人员在机械结构创新设计的应用过程中，必须结合产品的实际情况对机械结构的本质进行创新，同时还要不断地提升创新意识，打破传统的设计理念，通过变元法的合理运用，设计出经济实用的独特性产品，这样才能保障机械产品的社会效益与系统可行性，推动机械制造业的进一步发展。
参考文献
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[3]戚文梁.机械结构设计中的创新设计应用研究[J].科技经济导刊，2018，26 (24) .
论文作者:黄俊峰
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/8/30
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