摘 要：机械工程是以自然和技术科学等物理知识为基础学科，进行机械的设计、制造及维修工程，结合实际生产经验，研究新技术、新方法解决实际问题。装备工业各个方面的机械设备，根据不同的使用目的，设计制造专门的机械装备。如今，很多机械设备的结构设计已经很成熟，随着人们生活水平的提高，日常设备和制造业机械设备均需要更新换代，在机械结构设计中引进新方向，优化目前的机械设备内外部结构，使设备更高效、便捷。有必要对机械结构设计进行创新设计进行研究，引进思维创新元素，推动机械行业的应用与发展。
关键词：创新设计；机械结构；设计要求
中图分类号：TH122 文献标志码：A
引言
目前，在机械结构设计中使用创新设计已经得到相关人员的高度重视，主要目的是能更好地利用机械，并最大化地发挥机械结构设计的作用。机械结构的创新设计通常采用变元法。该方法使用起来比较简便，在创新设计过程中使用逻辑化思维能够实现对可变元素的系统化梳理，在此基础上进一步应用基于发明问题的解决理论(TRIZ)创新设计理论，可以进一步提高机械结构设计的效率。
1 机械结构创新设计概述
机械结构对其性能起到了决定性作用，而机械结构的创新设计主要从原理、形状、性能等角度出发，运用了创新思维在保证机械实用性的前提下进行改造更新。传统机械在使用环节可能存在一定的局限性，创新设计是打破固有局限，大胆尝试，实现选型到构型的转变。在创新设计时，工作人员应总结经验，在传统设计的基础上获得创新性转变，确保构型的可行性和实用性。
2创新设计对机械结构设计的重要性
近年来，我国社会经济的发展速度持续加快，人们的思想观念也开始朝着多元化的方向发展，因此，对机械结构设计也提出了更高要求。在这种情况下，传统的机械结构设计理念逐渐显示出许多不足，例如，设计出来的机械结构相对单一，能够使用的范围也相对较小，导致机械结构的实际作用难以发挥。机械结构设计人员必须要提高自身的创新意识，使用新工艺、新结构、新材料等设计方式来弥补传统设计理念的不足，以提高机械结构设计的效率，促使机械制造行业实现更好的发展。
就目前来看，我国各行业在开展各项工作以及发展过程中对各类机械设备有很高的要求，这就应按照各行业相关要求开展机械结构设计，必要时还应在其中应用一系列创新设计方法，使得机械结构设计效果有所提升，以满足各行业工作和发展要求。而且对机械结构设计实施创新处理，还能减少各类机械结构在设计过程中出现问题的可能，确保相关人员对机械结构设计要求和设计理念等方面有一个全面的了解。此外，应用一系列创新方法开展机械结构设计，还能促使相关人员将机械结构设计与创新性思维结合到一起，强化各类机械构件与模块之间的重组效果。优化建筑结构性能，确保机械结构在整个机械设备中发挥自身最大的作用。加上机械结构设计过程中经常会受到一系列外在因素的干扰，而在一系列创新方法的支持下开展机械结构设计则能够控制外在因素对相应设计工作的干扰，大力提升机械结构设计效果，确保机械结构设计水平和构件质量安全有所提升。
3机械结构设计的基本要求
3.1 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。
3.2 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。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。
3.3 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。
3.4 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。
3.5 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。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。
4当前机械结构设计中的创新设计方法
4.1 机械结构设计的材料创新
对于机械结构设计来说，材料在相应设计过程中起到非常重要的作用。这就应按照机械结构设计要求选取适当的材料，从而强化机械结构设计效果。当然在开展机械结构设计之前，还需要相关人员对各类机械结构材料展开有效分析，了解各类材料的性能和应用价值，结合机械结构设计要求对比各类材料，并从中选取最为合理的材料。对于较为复杂机械结构来说，在开展相应设计之前还应对设计材料实施优化创新，避免机械结构设计过程中因材料性能而出现问题。不断提升机械结构设计效果，严格控制机械结构设计出现问题。如果在机械结构设计过程中出现不合理的地方，也需要相关人员对机械结构设计材料实施优化处理，有效处理机械结构设计中不合理的地方，全面落实机械结构设计顺利开展的目标。而且机械结构设计不同部位所需要的材料也存在一定差异，这就应从机械结构设计各部位结构状态和运行效果等方面选取适当的材料，保证机械结构中各部位相互衔接，共同组成一个完整的机械结构，推动后期机械设备制造顺利开展。
4.2 机械结构设计的零件数量创新
众所周知，一个完整的机械结构中包含大量零件，这些零件在结构形态和作用效果等方面存在一定差异。这就应保证相关人员对各类机械结构零件有所了解，确保各类零件在机械结构设计中的作用效果得以彰显。因此，在进行机械结构设计之前，就需要相关人员对机械结构展开有效计算，了解其中各类零件的作用效果，并按照规定的程序开展机械结构设计。对于机械结构中不合理的零件来说，应要求相关人员及时更换不合理的零件，避免因零件质量或者数量问题出现机械结构设计问题。而在机械结构设计创新时，还应对机械结构设计中各类零件数量实施创新处理，可以通过减少零件或者合并零件来实现机械结构设计创新的目标，提高机械结构互换性效果，这对于强化机械结构综合性能也起到非常重要的作用。在机械结构设计零件数量创新时还应考虑机械结构设计要求和应用价值等因素，保证机械结构中各类零件规模形态和数量的合理性。降低机械结构设计难度，彰显机械结构实际功能效果和应用价值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4.3 机械结构设计的零件位置创新
为强化各类零件在机械结构中的作用效果，可以按照机械结构设计要求对其中各类零件的位置实施优化创新，不断提升机械结构设计的创新水平，继而彰显机械结构设计的实际作用效果。如果贸然调整机械结构中各类零件的位置，必然导致机械结构整体性能和运行模式发生变化，这就应按照机械结构作用效果和设计要求等方面规划合理的零件位置创新模式，确保零件位置创新能够满足机械结构创新设计要求。除此之外，在机械结构设计过程中开展零件位置创新时还应对机械结构内部空间状态和各类零件结构规模等方面展开有效分析，严格控制零件位置创新出现问题，避免机械结构内部出现零件混乱以及其他问题。如果机械结构中需要开展位置创新的零件比较多，还应从各类零件原有位置和综合性能的角度出发规划标准合理的零件位置创新顺序。并要求机械结构设计人员按照规定的顺序调整各类零件顺序，以强化机械结构创新设计效果。
4.4 机械结构设计的尺寸创新
在进行机械结构设计时，应按照有关部门对机械结构的要求以及其他方面因素确定机械结构尺寸，尽可能保证机械结构设计尺寸的合理性，强化机械结构实用价值和使用寿命。如果机械结构设计尺寸不合理，这就应按照机械结构设计要求以及其他方面因素对相应结构尺寸实施创新处理，不断提升机械结构整体性能，扩展机械结构应用范围。而且在机械结构设计尺寸创新时，还应保证机械结构产品外观、外形尺寸以及安装顺序等方面符合相关要求。对于较为复杂的机械结构来说，还应在开展相应设计前期对比不同尺寸的机械结构，据此确定合理的机械结构外形尺寸，继而开展相应的设计工作。
4.5 机械结构设计的工艺创新
一般来说，在机械结构设计过程中需要考虑的事项非常多，这就在机械结构设计之前规划合理的设计工艺，不断提升机械结构设计效果，使得机械结构设计过程中出现问题的几率降到最低。但是传统的机械结构设计工艺已经不能满足当前我国各行业对机械结构以及相关机械设备的要求，这就应对机械结构设计工艺实施创新处理，强化各项工艺手段在机械结构设计中的作用效果，严格控制各方面因素对机械结构设计效果产生影响。如果机械结构在设计过程中出现问题，还需要相关人员从一系列创新工艺的角度出发规划一系列标准化改善措施，严格控制机械结构设计缺陷，充分彰显机械结构设计创新内涵。而且在现代化时代发展的条件下，在进行机械结构设计工艺创新时可以在其中应用一系列信息化技术，确保机械结构设计工艺创新能够满足我国当今时代的综合发展要求。
5创新设计在机械结构设计中的运用
5.1 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。
5.2 对材料进行优化创新
在机械结构设计过程采用的原材料种类通常有很多，不同类型的原材料有着不同的使用价值及作用。所以，在机械结构设计过程，需要按照设计要求，以不同的方式对原材料进行合理选择，并在此基础上，对原材料进行加工处理，将其运用到机械结构设计中，从根本上保证机械零件的质量。将材料优化创新运用到机械结构设计中，就是在不改变结果的情况下，对机械结构设计中的各种变量进行改变，以此实现对产品性能的优化，进而制造出更有品质的机械产品。
5.3 对数量进行优化创新
以最少的成本获取最大的经济利益是企业的生存之本，机械零件使用的数量直接影响着产品的价值及作用，这就需要对机械零件的数量进行合理选用，并做出一定优化。首先，要制定零件测评方案，对机械零件的精确度、节能性、安全性及使用频率进行综合测评。其次，需要依据综合测评的指数对机械零件进行筛选，整个过程要遵循优胜劣汰的原则，并针对产品零件组成数量进行调整，不断优化产品的结构，使产品更具有性价比。
5.4 安装位置优化创新
机械零件是构成机械产品的基础单位，而零件的排列位置及方式对产品质量有一定的影响作用。在设计过程，设计人员要满足某些零件的高贴合要求，利用位置的改变对机械零件之间的距离进行控制，对机械零件的位置进行调整，进而实现提高产品质量的作用。
5.5 外型优化创新
产品的外形，是留给消费者和使用者的第一印象，通过对机械结构的外型进行改变，在某种程度上也改变了产品的总体性能。在设计过程，既要确保产品的外型美观性，也要进行产品外型的创新设计，对产品零件的形状及尺寸进行调整，使产品的精确度得到提升，使产品的总体性能得到优化。
5.6 制造工艺优化创新
在保证制造工艺的质量的前提下，可以对原有工艺流程进行创新改进，以提高运行效率，降低生产成本。由于不同企业的设备生产能力、工人熟练程度等因素都大不相同，所以同一种产品，不同企业生产，工艺也会有所不同，需要按照各零件的精确度、基本性能及安全标准进行综合分析，制定科学的结构方案。根据制造工艺的相关准则，保证机械零件的美观性及精确性，使机械产品的整体质量及品质得到保障。
5.7 设计手段优化创新
智能化的设计手段，对于缩短产品设计周期，提升产品设计质量起着极其重要的作用，以机械设计中的标准件为例，标准件的结构、尺寸、画法、标记等各个方面已经实现了标准化，如连接件、滚动轴承、及一些传动件、密封件等都已经实现了标准化，这些零件的设计图纸如果手工绘制是比较麻烦的，绘制周期比较长，而且绘制质量比较差，而智能化设计手段的诞生，解决了这些复杂标准件的绘制问题及设计过程中重复绘制图形的麻烦，提高了产品的设计质量。
5.8 绿色化的优化创新
任何形式的优化创新，都应该遵循“绿色化”的设计主题。绿色化是当前社会发展的重要趋势；在机械设计领域内，设计的绿色化发展是其行业建设的内在要求。具体而言，机械设计人员应实现材料、位置、数量等设计方案的合理规划，从而在节约基础资源的同时，实现机械零件设计的节能环保化发展，确保机械设计工程意义与生态意义的全面协调，从而推动社会及经济的可持续发展。
结束语
在设备的使用和更新过程中，机械结构设计起到了非常重要的作用，它在很大程度上促进了我国国民经济的发展。对机械设计来说，找到适合的新方法替代旧方法，是当前需要解决的重点和难点，需要设计人员具有较强的实际操作技能和操作意识，同时不断优化结构设计，拓宽机械结构设计的思路，强化理念，只有这样，才能提高机械结构设计的质量，实现我国的强国之梦。
参考文献：
[1]赵丁. 关于当前机械结构设计中的创新设计[J]. 数字通信世界,2019(1):257.
[2] 李永超, 孙振兴. 机械结构设计中的创新设计及应用方法探究[J].科技经济导刊,2018,26(06):36.
[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] 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):36-37.
[5] 曾大开.创新设计在机械结构设计中的应用[J].黑龙江科学,2018,9(16):58-59.
[6]吴夏宣.试论创新设计在机械结构设计的运用［J］.中国战略新兴产业，2018（44）：202.
论文作者:武桐
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/30
标签：机械论文; 结构设计论文; 结构论文; 零件论文; 产品论文; 作用论文; 效果论文; 《工程管理前沿》2019年第17期论文;