摘要：为了提高机械结构设计的工作效率及质量，从而保证机械结构设计环节顺利开展，进而为制造企业积累更多技术经验，便有必要在综述机械概念的基础上，分析机械结构设计应用创新意识的要点，就提出具体的发展方向进行深入探究。然而，从现阶段我国机械结构设计水平来看，仍停留于粗放型阶段，尚存在较多问题亟待解决，传统设计模式无法取得满意效果。
关键词：机械结构；设计要点；创新意识
近年来，随着我国经济不断发展，城市规模不断扩大，机械类型不断丰富，机械结构设计技术水平已取得一定进步与发展。同时，为了顺应时代发展潮流，满足日益严格的机械结构设计要求，机械结构设计的工作重心逐步向应用创新意识转变。其中，机械指帮助人们减轻工作难度及达到省力目标的工具装置，是机构与机器的统称，可分为简单机械及复杂机械，并且与以镊子、扫帚及筷子为典型代表的简单机械不同，复杂机械由2种或2种以上简单机械共同组成[1]。机械各构件间存在确定性相对运动，能替代人类劳动完成有用机械功或直接转换为机械能，属于人为实物构件组合。鉴于此，本文针对机械结构创意性设计的研究具有重要意义。
1.机械结构设计应用创新意识的要点
相较于其他设计，机械设计工作较为复杂，涉及机械硬设计及机械软设计2方面，并且机械设计任务以机械使用要求及其性能参数为基础构思、分析及计算机械润滑方式、零部件材质、零部件形状、零部件尺寸、力能传递方式、运动形式、结构及作业原理便于形成以图纸为表现形式的设计方案[2]。其中，机械硬设计主要以设计方案为依托通过机械加工手段将原材料转化为预期设计实体的过程；机械软设计可分为机械强度设计及机械结构设计，机械强度设计又可细分为腐蚀表面强度设计、磨损表面强度设计、热力强度设计、疲劳强度设计、动态强度设计及静态强度设计，机械结构设计又可细分为机械设备零部件结构设计及机械设备总体结构设计，尤其是零部件结构设计，设计难度大且设计任务重。
1.1功能性
一般说来，任何零部件的设定功能明确，结构不同零部件不同其设定功能也不尽相同，并且结构设计过程中以保证实现零部件设定功能为前提条件。按使用功能，机械零部件可分为相关功能零部件、相对位置零部件、运动学功能零部件及力学功能零部件[3]。力学功能可分为力的承载及力的传递，力的传递指零部件以传递力为最终目标作用于力流经过通道且同时承受荷载作用，例如：键联接中键是具有力的传递功能机械结构零部件，力的承载指部分或全部承受机械设备作业时以荷载为目标的零部件，例如：浮动轴式平行刃剪切机，剪切时剪切力由连接上下刀台的大拉杆全部承受。运动学功能可分为加速度与速度、位移与轨迹。相对位置指2个或2个以上结构零部件空间内存在确定轨迹及位置。
以轧钢机辊轴心线为例必须处于2机械架窗口中心线所规定的铅垂平面内，调整轧钢机辊过程中其轴心线移动轨迹始终处于铅垂平面内，并且减速箱体内各轴承孔以保证相邻轴上相互啮合齿轮啮合位置正确为前提条件[4]。机械结构不同零部件功能不同，以轧钢机主机列中万向轴为例，万向轴不止同时传递运动及动力，适应轧辊相对位置中心距离的变化。如何以机械结构零部件使用需求为出发点满足结构设计的差异性，是技术人员在实际工作过程中所面临的主要问题。此外，力流合理性指力流于结构传递过程中传递路径长短的合理性及传递路径的合理性。力流长度合理性以普通轧机及无机架轧机为例，由于无机架轧机没有机架其应力回线较短，轧机刚度大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
1.2荷载分布均匀性
荷载分布均匀变化指将传力零部件所承受的集中荷载或不均匀分布荷载通过零部件结构设计方法促使其承受荷载转化为近似均匀分布荷载的过程，例如：以二级展开式圆柱齿轮减速器为例，齿轮于轴上对于2轴承支承不对称配置受力荷载后极易造成轴弯曲变形，轴上齿轮随之偏斜导致作用于齿轮面上荷载沿接触线呈不均匀分布，一旦齿轮副中齿截面修整为鼓形促使两端部齿厚中间小，齿轮运转时凭借齿面弹性促使荷载分布趋向均匀[5]。同时，普通螺栓连接过程中，一旦螺母受压及螺栓受拉时，受螺母及螺杆于旋合段内所轴向力及力流遵循传递路径最短规律流动的影响，造成旋合各圈螺纹牙尖荷载力存在显著差异，技术人员通过改进螺母结构设计促使旋合段内各螺纹牙上荷载处于均匀状态。
1.3力平衡性
除作业荷载作用外，机械作业过程中系统内一部分零部件由于其自身结构存在产生力的可能性，作业所需力为有用力，作业无需力为无用力，例如：圆柱斜齿轮及圆锥齿轮所产生的轴向力等。力平衡设计以机械结构设计为依托全部平衡或部分平衡无用力以达到消除或减轻对机械不良影响的目标，并且普遍采取“以毒攻毒”措施，以展开式2级圆柱齿轮减速器为例利用人字齿轮将第2根轴上2个斜齿轮斜齿方向保持相同抵消轴向力，降低轴及其轴承上荷载。为了避免槽轮结构对圆盘回转时所产生的速度不均匀导致停位不准确的问题，铜阳极圆盘铸锭机采取盘式液压制动器消除液压缸对制动圆盘偏心加载的不良影响，并且上下对称配置油缸能平衡作用于圆盘的轴向压力。
1.4自适应性
自适应性指零部件伴随机械设备运转状态变化而变化的过程，可分为速度自适应、压力自适应及位置自适应，以位置自适应为例机械设备作采取轴热涨轴承支承结构设计，即一端为游动端及一端为固定端，固定端主要固定轴的轴向位置及传递轴向荷载，游动端主要适用于轴遭受热膨胀时促使轴承伴随轴同时向其他位置移动以达到保证轴承处于正常作业状态的目标。同时，双斜齿轮及人字齿轮传动过程中，扭矩处于分流传递状态造成制造安装时齿轮2侧存在无法避免的转角偏差，并且传动时一侧齿轮率先啮合，促使两侧齿轮啮合例不等存在某一指向轴向力促使轴作轴向移动。
2.机械结构设计应用创新意识的发展方向
在机械结构设计发展的过程中，技术人员主动转变传统工作理念，坚持实事求是的工作原则，以零部件分担功能为出发点合理选择载体明确载体与功能间联系合理分配任务，针对承担多种功能的载体能有效简化机械结构压缩成本投入，例如：双辊式铸轧机中辊轧以完成液态金属结晶凝固成为固态金属为前提实现已凝固金属轧制，要求同时完成铸轧2种过程，针对承担单一功能的载体优化结构增强设计强度，针对共同承担一种功能的多个载体能有效减轻零部件负荷以达到延长其使用年限的目标。同时，相较于电子线路设计模块化，机械结构设计模块化主要将设备中零部件结构标准化组成模式模块是不可逆转的发展趋势。
3.结语
通过本文探究，认识到在社会经济稳健发展的大背景下，我国城市规模不断扩大，机械类型不断丰富，机械结构设计技术水平逐步成熟，社会对于机械结构设计工作提出全新的要求及标准。如何应用创新意识做好机械结构设计工作，是技术人员在实际工作过程中所面临的主要问题。因此，综述机械的概念，分析机械结构设计应用创新意识的要点，提出具体的发展方向具备显著价值作用。
参考文献：
[1]万胜，王谊平，蒋伍.浅析机械结构设计中的创新设计[J].科技风，2015，03：110.
[2]乔石，邵婉.当前机械结构设计中的创新设计分析[J].中国新技术新产品，2015，22：189.
[3]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，2017，09：39.
[4]杨雪荣，孟欢，姚丽娟，成思源.基于TRIZ理论的轨检小车机械结构创新设计[J].包装工程，2016，3714：16-20.
[5]杜春艳.创新设计在机械结构设计中的应用[J].中国新技术新产品，2017，15：49-50.
论文作者:彭子阳
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/11
标签：机械论文; 结构设计论文; 零部件论文; 荷载论文; 齿轮论文; 功能论文; 结构论文; 《基层建设》2017年第26期论文;