关键词：机械结构设计；创新应用
1导言
从当前机械发展现状来看，在机械结构创新设计中有较多需要优化完善的部分，在机械制造过程中要全面融入创新思维，对设计内容进行补充，要从长远角度出发提升机械应用价值，延长机械使用寿命。
2当前机械结构设计的概述
2.1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。
2.2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，机械产品的设计者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。
2.3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，要求设计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应用效果。
3创新设计在机械结构设计中的应用方式
目前机械结构创新设计中最常用的思维方法就是变元法，变元法就是指在通过改变机械结构内部或外部特征元素参数的设计来实现对机械结构属性的改变，以此来达到预期的性能指标。这些元素包括形状元素、尺寸元素、材料元素、位置元素、连接元素以及数量元素等等。变元法创新设计，能够改变原结构中的设计特性，清除设计缺陷，完善机械结构的属性，促进加工工艺的改进，实现机械结构设计体系的完整优化和创新。
3.1形状元素创新设计
通过对机械构件形状进行创新设计，获得能够满足机械性能需求的创新结构。机械结构创新设计中，形状的创新是变元法中经常使用的一种方法，对机械构件外在物理形状进行创新设计，调整结构系数，实现机械结构性能的提升。例如弹簧结构设计的时候，根据不同使用要求，弹簧截面可以设计成非圆形的。石化部门接触石油类产品，为减小化学类产品腐蚀的影响，需减少石油与产品接触的表面积，多将零部件设计成曲线面或曲面体。
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3.2尺寸元素创新设计
通常形状元素和尺寸元素是融合在一起的，尺寸元素是在确定了形状元素基础上进行改进的，尺寸包括长度、曲度、角度等参数。在满足机械功能的前提下，对尺寸做优化处理，可提高构件维护的方便性以及灵活性。
3.3材料元素创新设计
材料是机械结构中最基础也是最重要的部分，为最终整体结构质量奠定基础。材料的不同也决定着功能和最后呈现效果的不同。所以说，选用正确合理的材料对机械结构尤为重要。在创新设计工作开展时，对材料的选择不能忽略懈怠，要根据实际情况从各种各样的材料中找出最符合标准和要求的，从而来保障工作顺利进行和结构质量的良好。假设以钢材为选中材料用于机械结构，那么务必需要提升结构的稳定性和刚硬度，这样才能充分的将钢材的特点发挥出来，实现最优结构质量。如果要完成这一想法，必须需要加大截面积和对钢材进行处理，这样才能把它的优势发挥到最大。铸铁材料与钢材相比，刚硬度有一点不足，并且深受原先传统设计的影响，导致它的优点优势不能发挥到位，确保不了结构的质量和安全。为了改善这一问题，可以将强筋或其他类似材料加入到铸铁中，这对质量和性质都有质的提高。
3.4位置元素创新设计
位置元素是指起功能作用或连接作用的结构在整体机械构件中的坐标点位。机械结构创新中除了构件的形状、尺寸、材料的设计，结构创新也是非常重要的一种方法。位置的改变直接影响机械构件装配和执行功能，是创新设计中最直观的表现，也是机械结构样式的表达主体。位置设计遵循的是机械原理和理论力学，位置合理性的创新是机械结构创新设计中最璀璨的明珠。比如符合人体力学的曲线式座椅，会提高人们的舒适性，从而被广泛使用。
3.5连接元素创新设计
连接元素是指构件和构件之间的连接机构，根据机械的结构、用途、工作特性的不同，选择不同的连接方式，会给实际使用和维护带来极大的便利，提高工作效率，获得良好的评价，也为机械设计产品带来更加宽广的市场。比如工作强度不高，但使用频率高的连接机构就要选择灵活性和互换性强的连接方式。
3.6数量元素创新设计
量变影响质变。由此可见，零件的数量在机械结构中也有着重要地位。设计零件数量时，务必需要根据实际情况和企业的需求量来制作。基于变元法，对零件的改变和加工都是依据最先进的技术来进行的，运用创新理念做出一定的优化。对数量的改变和调整，最终也会对机械结构和性能产生一定的影响。比如在对直线结构进行创新优化时，注重简易性和适用性；对螺丝进行改变时，注重牢固性和稳定性。针对性的创新改革，对最终整体机械结构起到不可磨灭的功劳和积极作用，有效地提高了工作效率，用最优最少的零件来完成机械结构，合理减少消耗成本和资源，这也表现出了数量变元素创新设计。
3.7工艺元素创新设计
在所有材料种类，数量等等条件都相同的情况下，由于加工工艺的不一样，在最后所展现出来的机械结构也都各不相同。由此可见，工艺对于机械结构来说也有着不可忽视的地位和作用。工艺变元法就是根据实际情况选择合适的工艺来改善创新机械结构设计，联系现在运用最先进的工艺来对材料进行加工合成。只有这样，才能帮助材料发挥出其独有的优势，使得机械结构达到预期效果。
4结语
根据我国机械制造业的现状来看，目前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
[1]张吉也.创新设计在机械结构设计中的应用分析[J].数字化用户,2018,24(47):26.
[2]徐学健.创新设计在机械结构设计中的应用[J].建筑工程技术与设计,2018,(30):875.
论文作者:董连江
论文发表刊物:《城镇建设》2019年19期
论文发表时间:2019/11/13
标签：机械论文; 结构论文; 元素论文; 产品论文; 结构设计论文; 材料论文; 构件论文; 《城镇建设》2019年19期论文;