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摘要：创新设计是推动科技进步的一种必要途径，也是实现产业发展的重要手段。在商业竞争中，创新设计能促进产品的优化升级，扩大利润空间；在生产中，创新设计能打破现有的生产力桎梏，推动社会发展进步。机械结构设计中的创新设计，不仅能顺应市场多元化发展，满足人们日常生活中的“功能外需求”，还能提升现有的机械水平，实现设计最优化，对社会发展具有重大意义。
关键词：机械；结构设计；创新设计
1机械结构设计中的创新设计概述
1.1机械结构设计
用通俗的话来说，机械结构设计过程就是将机械设计师的抽象设计思路转变为具体生产图纸的过程。在这一过程中，需要运用到机械设计、力学及材料学等多个学科的知识，综合考虑结构的材料、尺寸及数量等方面。
1.2机械结构设计中的创新设计
机械制造行业的竞争越来越激烈，要想在竞争中取胜，就必须在传统的结构设计上，进行创新和优化，引入新鲜、先进的设计思路，从而提高产品的综合竞争力，占领市场。具体来说，机械结构设计的优化设计是在综合考虑客户需求和产品性能的基础上，通过材料、尺寸及数量等方面的创新设计，摒弃传统结构设计中的一些弊端，改善机械结构的性能，延长使用寿命。
2机械结构设计创新的意义
随着人们生活水平的不断提高，对机械产品的要求已经不仅仅是满足基础功能，而是越来越看中产品的创新性和新颖性。其随着机械自动化程度的不断提高，工艺水平也有了很大的进步。只有将创新意识融合到机械结构设计中，才能不断提高机械产品的运转效率，降低能耗、节约成本，以保证产品的持续竞争力，从而进一步推动社会发展。
3以变元法为基础的机械结构创新
3.1机械结构设计中的材料变元
选择的机械结构并不重要。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。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。
3.2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，则必须立即调整设计程序。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。
3.3机械结构设计中的位置变元
在设计机械结构的过程中，改变零件的位置会影响机械结构的完整性。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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，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孔距，实现机械结构创新的要求，进而提高机械性能。
3.4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。
3.5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。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组合、应用，进而挑选出效果最好的方式，为最终设计效果提供保障。
3.6机械结构设计过程中的连接变元
由于不同的机械结构的连接方式都是有差异的，在机械结构设计过程中，设计师要根据当前机械的实际情况选择针对性较强的连续方式。在实际的工作当中相关工作人员可以参考原来的连接方式，并且在这个基础之上，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。在此，笔者通过一些需要频繁拆卸的机械部件作为例子，实践过程中笔者发现我们选择连接结构时应尽量去选择一些拆卸方便的机械部件，需要注意的是拆卸时不应对其紧密性造成影响。例如在新能源汽车结构设计中，为了能够做到新能源汽车的轻量化，将车身全部的机构形成一体化，并且形成闭合的有效空间，在此作用下，不但可以减少加工的工作量，而且还能够有效的增强车身结构强度。车身结构的主要设计图，车身的骨架完全的形成了一个密切结合的整体，并且在设计的过程中，避免了应用力的集中，促使增强了车身的整度强度，使得车架在受力的作用下得到了改善。在进行实际结构制作的过程中，可利用Hypermesh软件，对拓扑优化后车身骨架进行全面的分析，对其强度进行测量。在此过程汇总，车身各个部位的结构则需要使用焊解的形式，将缝隙进行连接。
4机械结构设计的优化创新方法
4.1保障结构的社会效益与系统可行性
目前，在机械结构的创新设计方面大多数会选用变元法。主要是调整或改变机械结构设计的一些相关因素，来获得新的机械结构设计方法。但在利用变元法的结构设计时，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是要保障企业的经济效益，提高企业竞争力。在机械结构创新设计的工作中，应充分考虑到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。
4.2综合分析成本需求和制造工艺内容
机械结构设计创新除了对空间、结构构造、对材料的调整和改变以外，还包含制造工艺、功能等方面的设计创新。机械结构的创新性评估工作作为机械制造行业的一项重点，逐渐受到了行业内的关注。随着计算机的普及，机械制图和建模等技术得到了很好的发展，机械创新工作越发被重视，很多企业都加大了对机械创新的成本投入。控制好机械结构的创新设计成本成为了目前的发展趋向。
5结语
不论是过去、现在、还是未来，创新都是机械结构设计发展不可或缺的一项重要指标，想真正实现机械化发展，提高机械制造能力，是必须将创新设计的理念引入机械结构设计中并且投入实践工作中去。机械制造发展对实现我国的“强国梦”具有极其大的现实意义，我们应将创新意识一路进行到底，不断将新的材料、新的理论、新的科技创新一一应用到机械结构的设计和制造中来，贯彻创新意识的实践应用。
参考文献：
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[2]乔石,邵婉.当前机械结构设计中的创新设计分析[J].中国新技术新产品,2015(22):189.
[3]蔡逸夫.探究机械结构设计中的创新设计[J].科技与企业,2013(12):348
论文作者:马久军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/11
标签：机械论文; 结构设计论文; 结构论文; 过程中论文; 零件论文; 车身论文; 材料论文; 《防护工程》2018年第36期论文;