李伟朝
广州广兴牧业设备集团有限公司 广东广州 510540
摘要：基于科技发展速度不断加快，用户对产品的要求在逐年提高，机械设计作为产品设计的重要一环，所以企业急需提高设计人员的创新思维，特别是在设计方式以及实际工艺方面尤为重要。机械设计在我国已经有多年发展历史，对于我国多个领域都有着不可忽视的重要意义，在现阶段下如何将先进的科学技术应用到机械设计过程中已成为当前亟待解决的重要问题。在此背景下，本文主要就机械结构设计中的创新设计进行简单探究分析，望为后续工作人员提供一些参考意见。
关键词：机械结构设计；创新设计；创意思维
引言
随着社会经济的不断发展，工业发展的速度也在逐年加快，而机械对于推动工业发展有着不可忽视的重要意义。基于国民经济水平的不断提高，导致其对产品需求方面的要求也越来越高，越来越多群众开始重视机械设计的创新工作[1]。所以在机械创新过程中应挣脱顽固的传统设计模式，针对当前使用的不同需求进行进一步创新，尤其是对于一些机械设计工作人员，应着重对其创新思维进行深入培养。本文以机械设计变元法为主要方向进行简单阐述，同时对实际问题进行了应用性分析。
1机械结构设计创新的实际意义
当代科学技术的发展和用户需求的提高对机械结构设计理论提出了更高的要求。在产业结构现代化的背景下，基于用户需求的各种机械产品已成为制造商最重要的研究课题之一。机械设计创新也应该基于用户的具体需求，而不是主观的假设。实现这一目标的基本方法是优化各种模块和组件。
1以变元法为基础的机械结构创新
1.1机械结构设计中的材料变元
选择的机械结构很重要，材料的选择同样重要。在某种程度上，结构创新与选定的材料直接相关。例如，在设计用于电动机设计的液体陀螺仪时，如果设计的电气设备使用铝材料制成，而它们以合金的形式使用，可以根据不同的膨胀而变化，可能导致系统故障[2]。同样，开发者需要科学地使用各种组件的材料来增强机构的稳定性。
1.2机械结构设计中的数量变元
通常，机械结构本身具有系统性和完整性，并且在不同地方使用的组件是不同的。在特定的项目工作中，开发人员需要严格计算各种组件的参数，详细比较和计算机械结构。如果发现它们不兼容，应立即调整设计程序。如果在机械结构中可以找到冗余部件，则可以通过更换或取消机械结构来简化机械结构。
1.3机械结构设计中的位置变元
在设计机械结构的过程中，改变零件的位置往往会影响机械结构的完整性和稳定性。从某些机械设备的角度来看，设计师在选择齿轮位置时必须遵循设计，同时其最终位置确定必须要依照无间隙贴合设计套路。尤其是在特定的操作中，可能无法满足空间结构的要求。因此，设计师的位置变元法可以通过调整不同机械部件之间的距离和位置，实现机械结构创新的要求，进而提高机械性能。
1.4机械结构设计中的尺寸变元
机械结构设计的创新对设备的安装性能和外形尺寸也有一定的要求。因此，设计人员需要通过尺寸变量的方式来优化零件的尺寸，并获得最佳尺寸，从而实现零件应用优化的目的。首先，设计工作人员应尽可能地提高当前零件的使用水平；其次，要充分考虑零部件的自身尺寸及具体形状，以保证机械设备在特定用途下稳定运行。在机械结构设计过程中，设计人员应严格控制部件的尺寸，并采用模块化设计进行设计，使部件运行能够达到相对协调的要求。这种方法的根本目的是控制机构的形状。
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1.5机械结构设计过程中的开关变元
在设计过程中，设计人员应将以下几点作为重点因素进行观察：零件轮廓、零件表面、整体开关等，同时通过对其进行合理设计使当前零件形状更具针对性，同时对改善机械设备的自身功能、外体形状也有明显积极作用[3]。以某一机械的结构设计为例，该结构设计过程中必须要利用压紧零件为该机械结构提供适当的弹簧压力，这必须在此过程中对当前拉簧、压簧等多种类型的弹簧部件进行重复对比、组合、应用，进而挑选出效果合适的方式，为最终设计效果提供保障。
1.6机械结构设计过程中的连接变元
由于多种机械结构的连接方式各不相同，因此在对机械结构设计过程中，必须要针对当前机械实际情况选择针对性较强的连续方式。在设计过程中相关工作人员可以以原来的连接方式作为参考，在此基础上，对其进行适当调整与优化，达到丰富当前机械结构类型的目的。以一些拆卸较为频繁的机械部件为例，在选择连接结构过程中应尽可能选择一些拆卸方便且拆卸次数过多不会对其紧密性造成影响的机械部件，比如一些儿童玩具之类的产品。
1.7机械结构设计过程中的工艺变元
一般情况下，设计工艺对于机械结构自身使用性能也有着直接影响。为了更好地满足当前机械产品的实用性、以及设计过程中的实际需求，必须充分对当前工艺对最终效果的影响进行全面考虑。这就要求相关设计人员必须要有较高的专业知识与专业技能进而更好地对当前机械结构制造工艺有明确认知。同时，还应在日常工作中，对一些长期存在的问题进行专项的研究分析，并以此为据提出一些针对性较强的解决意见，进而更好地为后续创新工艺提供事实保障。
2机械结构创新设计的应用
2.1机械结构材料创新在动力能源方面的应用
随着当前机械工程设计中能源材料种类的不断增多，机械工程设计人员在选择产品动力系统设计的选项也在逐渐增加。在此过程中，设计人员应利用自身专业知识，发挥自身创新思维，在机械产品设计过程中应用一些新型能源，进而更好地符合第四次工业革命的最初意义。现阶段下，大多数新能源汽车都是电动汽车，与以前的燃油汽车对比不难发现，其对于空气的负面影响接近于0，可有效降低对周边环境的影响程度。同时，电动汽车还可自由支配充电时间，进而更好地保障电能最终利用率及最初经济目标实现。
2.2机械结构尺寸创新在设计中的应用
在机械结构中，其最终效果在一定程度上会受到机械结构尺寸的影响。因此在创新结构设计过程中，必须要明确机械结构尺寸对创新的重要性，并以当前机械的实际工作原理作为依托来设计其各项功能参数[4]。例如，在吸尘器和净化器设计时，风量参数与风道的尺寸参数有极大的相关性，通过改善风道尺寸，可以增大风量，降低噪音，达到改善整机性能的目的。
2.3工艺变元在设计中的应用
机械结构设计中应用到的材料种类较多，各部分结构都会结合使用情况选择合适的材料制作，经常出现不同部件采用不同材料的情况，并且每个零部件材料加工工艺可能也有所不同；即使是同样的材料，在加工不同的零件时也可能采用不同的加工工艺，最终的目的就是要通过合理的加工工艺将材料加工成零件，并且把材料的最佳效能发挥出来，这样才能有效地提高机械的使用效率。工艺变元法主要是根据变换材料的加工方式来实现对机械结构设计的创新和研究。
结束语：
总而言之，对于我国当前机械现状而言，在未来机械创新设计过程中仍有许多需要完善的部分。在日常工作中应将机械创造的创新思维作为创新设计的重点内容，进行针对性培养。在设计过程中应当借助原有设计基础，站在长远发展的角度对其进行完善创新，进而更好的保障机械实用性，延长当前机械的使用寿命。
参考文献：
[1]康凯，任贵芳.一种多功能地坪漆刮涂设备的机械结构部分设计[J].产业与科技论坛，2018（09）：52-53.
[2]李宁，李林，李千山.深井钻机钻杆自动传送装置载重臂的机械结构设计[J].机械制造与自动化，2018，47（01）：213-217.
[3]王苏洲，舒志兵，李俊.基于ARM的桌面型3D打印机控制系统的设计与优化[J].电子器件，2017，40（05）：1324-1328.
[4]王宇，陈银，卢孔宝.基于3D打印技术机械结构设计的创新课堂教学设计探索[J].内燃机与配件，2017（19）：153-154.
论文作者:李伟朝
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/26
标签：机械论文; 结构设计论文; 结构论文; 过程中论文; 材料论文; 零件论文; 尺寸论文; 《防护工程》2018年第32期论文;