摘要：机械结构设计的合理与否，对于机械设备的整体使用效果有着极为重要影响。当前，随着时代的发展和进步，机械设备在工业生产的各个环节中都有使用，我国机械结构设计相较于过去来说，取得了一定的进步。但是，机械结构设计任然存在有一些问题，应当进行适当的创新设计，以满足设计应用发展的需要。本文对机械结构设计中的创新设计进行了研究分析。
关键词：机械结构设计；问题；创新设计
引言：创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，对于机械结构设计来说创新尤为重要。对于设计者来说，在机械结构设计中进行创新是一项非常具有挑战的任务。只有充分了解机械结构创新的必要性，才能取得最佳的设计效果。
一、新时期机械结构设计中创新的必要性分析
时代的发展与科学技术的进步对机械结构设计的思想与理念提出了新的要求。新时期，如何使机械结构设计满足社会发展与人们日常的工作与生活的需求成为必须迫切思考的问题。解决这一问题的有效途径就是机械结构设计过程中融入创新精神与创新理念。创新并不是凭空创造，而是在现有理论与实践的基础上进行有效的发展。对于机械机构设计来说，设计者就是要思考如何利用已经存在的现代机械设计理念，将其与创新思维相结合，从而实现不同构件、模块的优化组合，以便制造出能够满足人们需求的机械结构部件。新时期机械结构设计创新就是要求设计者能够从机械结构设计的内在规律入手，不断实践。
二、当前机械结构设计中出现的问题
（1）由于温度变化较长零部件会产生尺寸变化时，不能自由变形
较长零部件或者机械结构在温度变化较大时，会产生较大的长度变化，在设计时应考虑温度变化产生的自由伸缩空间，如可以采用能够自由移动的支座、自由胀缩的管道结构等。
（2）对于带传动、链传动错误的结构设计
带传动结构设计时，由于紧边下垂较小，而松边下垂较大，应使紧边在下，松边在上使包角加大。链传动结构设计时，要与带传动设计相反。如果链传动松边在上的话，当松边链下垂度较大时，链与链轮则不易脱开，容易卷入，从而引起链条卡住或拉断。
三、机械产品结构设计的相关要点
3.1优化方案
机械产品结构设计具有一个重要的目的，即优化方案，在一般情况下，结构设计主要是在大量的设计方案中找到具有可行性的最优方案，首先，设计人员应该创造出众多可供选择的方案；然后再对挑选出的方案进行一定的结构优化，在材料、衔接方式以及外观等各方面挖掘方案的优化潜力；最后，再使用变元法对结构设计赋予一定的内涵，对变元法的使用应该在明确产品主要结构的基础上拓展出多种的其他结构，从而实现对结构的变元。不断的变元与比较，能够有利于设计人员选择出最优的设计方案，从而设计出更具有市场与性价比的产品，为企业创造更大的经济效益。
3.2设计创新
在一般情况下，机械产品的结构设计主要包括功能与质量两大内容，对于产品功能，结构设计体现在材料、技术以及使用可靠性等方面，而质量设计，则应该在满足各大要求与标准的前提下，提升产品的性价比，为其市场的拓展奠定基础，这是现代设计的特点。设计创新是在满足以上要求的基础上，通过一定的结构设计，创造产品在安全、环保以及价格方面的优势，例如利用变元设计，能够构造出更佳的结构空间，节省材料，提升产品性能与内涵，这都将成为机械产品结构设计的竞争优势。
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四、结构创新设计中变元法的应用
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。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。而使用最多的就是变元法，这种方法既科学又便利，在设计的过程中，可以通过变元法将可变的元素梳理的更加逻辑化，大大提高了机械创新的步伐。
4.1机械结构设计时进行位置变元
所谓的位置变元主要就是通过调整每个元件的空间位置来对机械结构的内部进行调整和改变，以达到优化的作用。如在进行机械结构设计的时候，我们需要焊接一些元器件的时候，就可以将焊接的位置尽量的靠近中心对称轴的位置，这样能够有效的减少元器件的变形，防止元器件的不规则扭曲。在进行机械结构设计的过程中，优化了元器件的位置之后，其结构内部空间变得更多了，这样能够移出一部分空间放置和安装其他的元器件，有效的提升了空间的使用率，有助于机械结构设计性能的优化。
4.2机械结构设计时进行尺寸变元
机械结构设计创新时还应该保证机械结构产品的外观、外形尺寸以及安装等属性与要求。所以说，设计者必须保证机械结构设计时的尺寸变元，不断找到最佳的零件应用尺寸，实现零件应用方案的优化。除了要注重零件的性能外，还应该对零件的外形、尺寸进行一定的变化或者修正，保证机械结构运转的正常。在平时对机械结构设计时，应该尽量缩小零件的尺寸并且将机械结构设计模块化，以便内部零件的不断协调运行。这样可以直接缩小机械结构的外形。
4.3机械结构设计时进行形状变元
机械产品的形状变元，是指我们可以从结构的形状上去考虑对整体形状和主要轮廓、设计表面和所用零件等类型和规格进行尝试改变，从而得到不同的结构创新方案，实现改变机械整体结构的目的。此种元素的创新是在机械设计中，将机械工作原理变成技术图纸的主要过程环节。同时为确保结构方案设计正确可靠，形状变元创新设计还须遵循8大准则，包括防腐蚀、支承、公差配合、应力学、工艺等。比如：热电企业的冷渣机，为达到最大化程度的对高温炉渣的快速降温，我们对滚筒式冷渣机机械产品进行了形状变元的创新，对其原有的一个腔体进行了分腔处置，从而形成多腔式滚筒冷渣机，在工作作业过程中，摊薄了高温炉渣的厚度，实现快速达到理想的降温参数指标。
4.4机械结构设计时分析工艺变元
元器件的工艺技术选取不同也可能会对元器件产生不同的影响，进而对机械结构设计的整体结构产生影响。因此，在进行机械机构设计的过程中需要在设计施工之前对每个产品的工艺进行把关，要结合原来的设计图纸内容进行合理的工艺选取，在进行元器件的工艺制作时做好元器件的设计与开发工作，在设计过程中一旦发现问题要及时的进行调整，以便更好的开展相关的设计工作，避免由于工艺技术手段选取的不合理引起元器件的不合格。
五、结束语
机械创新结构设计本身具有非常重要的意义，如果想要完美实现机械结构的创新设计，设计者必须具有非常高的智慧、技术知识、专业知识，在分析问题上，设计者的头脑必须高度敏锐，思维创新能力好。变元法在机械结构设计中起到了关键的作用，同时也为设计者在创新时带来了便捷。目前工程设计者需要在选择各个构件零件的时候选择最优的组合，这样可以使机械系统设计方法得到灵活运用。
参考文献：
[1]佚名.浅谈机械结构设计中的创新设计[J].内燃机与配件，2018（17）：226-227；
[2]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（9）：39-39；
[3]佚名.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）：42-43。
论文作者:周彦平
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/26
标签：机械论文; 结构设计论文; 结构论文; 产品论文; 元器件论文; 设计者论文; 零件论文; 《基层建设》2019年第14期论文;