摘要：创新是发展的不竭动力，而机械结构设计是一项非常有创造性的工作。要求从事机械结构设计的工作者，应具备有效的创新思维与意识，用于在日常的机械结构设计实践工作进行中，去努力创新机械结构的功能完善和用途适宜范围扩大，以达到设计优化最大值，为促进行业发展，实现强国之梦做出应有贡献力量。
关键词：机械结构设计；创新设计；变元创新
引言：
机械结构设计是一个非常有创新性的工作，在机械结构设计中引入创新思维，能够促使机械结构更为优化，进而能够促使机械设备发挥更大的效能。作为一名机械设计工作者，务必需要保持不竭的创新思绪动力，时刻想着对机械结构设计的创新，达到设计最大优化，以期实现对机械产品缺陷或用途扩大的完善与改进。
一、机械结构设计的基本要求
1.1质量设计
需要考虑到构成机械产品质量体系的相关因素，包括产品精度、产品刚度、产品结构力学的要求等，通过控制相关因素提升机械产品的质量特性以及性价比。还需要考虑到机械产品的其他特性，如操作便捷性、产品外观、安全特性等。产品的质量不仅需要在机械加工工艺以及材料方面进行控制，在机械设计阶段也应考虑。
1.2功能设计
机械产品需要满足主要机械功能需求，在功能方面不仅需要展示出创新性，设计产品还要符合相关的机械工作原理，满足机械产品稳定性、工艺力学、材料力学以及装配性能等相关因素的要求。
1.3优化设计与创新设计
机械产品结构创新设计的方式为利用结构设计变元等方式系统度构造优化设计空间，在产品中引入创造性思维或者其他学科的技术。优化设计和创新设计在机械产品结构设计中的应用，能有效提高机械技术产品开发的竞争力。结构优化设计的前提是要能构造出大量可供优选的可能性方案，即构造出大量的优化求解空间，这也是结构设计最具创造性的地方。目前，结构设计的优化与创新仅展现于数理模型运算方面。并未综合考虑到机械产品的本身特性，如产品的加工工艺、材料、连接方式等，而且对于机械结构变元法设计也应该建立在这些因素的基础上。
二、机械结构设计的七种变元创新
起源于德国，用于机械产品结构设计创新的一种变元法，它是一种最为科学简便的新方法，极具富有创造性的内涵，是在先期确定机械基本结构的前提条件下，将将这些变元元素进行适当的改变调整，研究多种变异和改进新的机械结构方案，达到优化设计的目的。
2.1 材料变元
机械产品的材料变元，主要指通过考虑对产品材料的选择和替换，促使机械零件尺寸结构随之改变，也就直接导致了机械产品加工工艺的随之变化发生，达到改变整个产品结构的目的。此元素设计创新通过调整材料变元，可以创新出不同结构方案。比如要增加机械产品元件结构的强度和刚度，可采用对铸铁通过加强筋和隔板，对钢材料通过加大零件截面尺寸和对塑料材料要求料件筋板与壁厚相近，并均匀对称的不同结构创新设计方法。
2.2尺寸变元
机械产品的尺寸变元，包括有长度和角度以及距离等内容，在利用此元素创新时，可考虑通过改变调整零部件构件的尺寸大小，实现对整体结构改变的效果。比如：这增加对破碎物料的细度，将两个对称的动力副在机架上的位置进行了调整，实现了改变后对破碎物料的细度，比原有的细小了一半的比例。
2.3数量变元
机械产品数量变元，是指考虑到把机械产品整个零件或者零件的每一个轮廓、工作和加工的面、线均视为结构基本元素，通过改变调整这些基本元素的数量，来达到对机械产品结构改变的实现目的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆比如为防止螺钉松脱，将螺纹连接结构的螺钉、垫圈等设计成一体化，这样在减少零件数量下，实现了防松措施的目标实现。
2.4 形状变元
机械产品的形状变元，是指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。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，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，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。
2.5位置变元
机械产品的位置变元创新需要考虑的是通过对机械产品结构位置的变换，来得到不同的方案设计优化。比如：将焊缝零件的焊缝位置安排在靠近中性轴的创新，实现了构件不会因收缩减少力矩或弯曲变形。
2.6联接变元
机械产品的联接变元创新需要考虑应元素的两层含义：一层是需考虑到对元素连接方式的变化，比如说日常用的铆接、胶接、焊接等；二是需要考虑到对每一种连接方法不同联接结构的元素创新，获得多种结构类型方案。比如：将玩具产品创新设计成卡扣与螺钉相结合的安装方法，这样不但连接可靠，拆卸操作也很方便。而对手机的机盖设计，将其设计成快速连接拆装的结构，极其方便用户的操作。
2.7 工艺变元
机械产品的工艺变元创新，是要充分考虑到各个机械产品零件在制造过程中选用不同的创新工艺，来实现对整体机械产品结构产生的变化。对当前机械人、机械手工艺创新的推广应用，提高了加工生产能力和自动化程度，比起传统的机械加工制造，有了很大进步。
三、机械结构设计创新方法运用的注意事项
3.1保障结构的社会效益与系统可行性
对于机械结构的创新设计采用的是变元法的方式，通过改变和调整机械结构设计的相关因素，来获得创新的机械结构设计方法。但事实上，在利用变元法的结构设计时还必须基于市场应用的实际需求，在性能、经济上进行充分考虑。变元法研究的内容包括机械结构设计的数量、形状、材料位置以及装配连接变元等，主要通过对这些元素进行变元来设计出更多的优化和创新设计方案。但作为企业来讲，机械生产的目的就是要满足市场需求，创新结构设计的目的就是保障企业的经济效益，实现提高企业竞争力的目标。所以，在对机械结构创新设计的工作中，应充分考虑用户的实际需求和企业的实际发展情况，保障结构设计的社会效益与系统可行性。
3.2综合分析成本需求和制造工艺内容
机械结构设计的创新设计不仅包括对结构、空间构造以及材料的调整和改变，还包括制造工艺、功能等方面的设计创新。机械结构的创新性评估作为机械制造行业的重点工作，逐渐开始受到行业内的关注。随着计算机技术的发展和机械制图、建模等技术的发展，机械创新工作越来越得到重视，很多企业都加大了对其的成本投入，导致其成本不断增加。因此，控制好机械结构设计的成本需求，再针对性的进行创新结构设计成为了当前发展的趋向。
结束语：
深入分析机械创新结构设计对于机械行业的发展而言具有举足轻重的作用，它不仅能够更好地满足当前社会对机械设备不断升高的要求，实现各类机械零件的最佳组合，还可以推动机械行业的可持续发展。因此各机械设计企业理应在机械设备设计过程中充分采用创新设计理念，寻找最佳结构设计，以设计出更多的结构方案，推动企业自身的发展，最终促进社会的良性发展。
参考文献：
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[2]何毅.机械结构设计中的创新设计应用[J].中国科技投资，2013.
[3]许瑛琪.关于机械结构创新设计的新思考[J].中国科技纵横，2011（15）.
论文作者:徐锐杰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/11
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