摘要：一个国家的发展离不开机械的创新，设计一个好的机械结构是一项极具创新能力的工作。我们在设计机械结构时，必须以改进和创新为目的，设计出更加优化的机械。本文首先对机械设计制造及自动化的设计原则进行了简要分析，及分析了机械制造与自动化设计中的创新设计的必要性，最后阐述了用于机械设计的变元创新方法，以提高机械结构的设计质量，实现其应有的效益。
关键词：机械制造；自动化设计；创新设计
引言：机械制造与自动化是一门专业性和知识性很强的学科，通过自动化技术的引入与应用，机械制造业实现加工对象地连续自动生产和生产过程的有效优化。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。因此，要求从事机械设计的工作者，应该具备有效的创新思维与意识，用于在日常的机械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，从而为促进行业发展，实现强国之梦做出应有贡献力量。
一、机械设计制造及自动化的设计原则
1.1利用先进科技，改革创新
每种产品的功能和系统都不一样。因此可把不同的产品展开分类。等到投入市场之后，再进行市场调查，调查每种产品的销售量以及检验使用时候的质量。倘若某种产品易被人们所接收，则仔细分析其原因，利用科学技术大力开发。把产品的原料处理好，对产品展开质量加工。投入的科技含量愈多，就越能加强机械设备功能。自动化系统除了要识别分析数据、文字，还应当要对另外的设备功能做出指定。
1.2满足对机器的功能要求
机械设计制造及其自动化可以充分满足生产需求，有效地将生产信息与动力充分融合制造出生产所需要的产品，机械设计制造及其自动化与生产技术有效融合，从而实现了从设计到生产完全自动化，形成一整套的机械设计制造及其自动化生产系统。
1.3各种加工设备
机械设计制造及其自动化可以充分利用高科技手段有效运用科技手段处理更改物质原有的形态，从而能提高物质本身的功能，使得物质得到更充分的运用，例如机床、现代设备等等。
二、机械制造与自动化设计中的创新设计的必要性
2.1机械创新设计更满足系统要求
科学技术推动机械装置的现代化发展，使得机械制造及自动化要求日渐提高，不仅要具有实际应用性，而且还要体现出创新理念。对于机械制造及自动化要实现创新设计，就需要设计人员满足实际需要、满足设计要求、并要考虑到机械设备的未来使用价值。那么，在进行机械设计时，要按照现代机械设计理念的引导，优化机械构件的组件以符合系统要求。
2.2机械创新设计更为强调系统构建实践
机械创新设计是要求设计观念更符合实践需求，着手于机械系统的构建，掌握结构的内在规律，以对机械设计相关的基础知识、设计方法以及创新途径进行分析。机械设计要实现创新，就要促进系统构建实践，结合基础理论，使机械设计成为一项重要工作内容。
三、创新设计在机械制造与自动化中的应用
目前机械设计制造中使用最多的是变元法，这种方法既科学又便利，在设计的过程中，可以通过变元法将可变的元素更具逻辑化地梳理，并大大提高了机械创新的步伐。变元法的适用范围非常广泛，在使用变元法设计设计创新产品时，必须先对设计的产品进行分析，然后选出最优的变元法方案进行设计创新。
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3.1材料设计
当进行机械设计时，需要合理确定设计材料，每种材料的性质、特点等不同，在进行设计与施工时，会产生不同的效果。因此，应根据材料的实际情况来优化设计，从而保障设计质量。例如，当机械结构的主体设计材料为钢材时，应充分发挥钢材的优势，使其结构具备良好的硬度和强度。对此，可采用增加钢结构截面尺寸的方法，能有效提高其性能。相比于钢材来说，铸铁材料的硬度和强度要差一些，传统的设计理念使其性能受到了影响，无法保障产品的质量和使用寿命。而在铸铁上增加隔板或强筋，也能有效提高机械结构的性能。这种变元法，可对材料结构中的变量进行设计，从而保障设计效果。
3.2数量设计
在对机械进行设计时，需要对其内部元素的数量进行调整，使其满足不同行业的需要。通常情况下，在进行创新设计时，只需要改变结构内部元素的数量即可，能有效改变结构的性能，实现其设计价值。虽然这种设计方法比较简单，但能有效保障设计效果。例如，在进行螺丝设计时，传统的设计方式为垫片、螺杆、螺帽等，其零件数量比较多，给机械结构的安装及拆卸工作带来了很大的难度。对此，在进行创新设计时，可将其设计成多功能一体化螺丝，以降低零件的使用数量，从而保障工作效率。
3.3形状和位置设计
形状是机械结构设计中的重点内容，通过改变机械结构的表面形状或整体形状，能改变各个零件的规格，从而优化机械结构的性能。例如，在对弹簧进行设计时，需要利用其弹力来压紧零件。而采用创新设计理论，不仅可以选择弹簧的的种类，还可对压紧零件的形状进行改变，比如，有平面、球面等，以满足结构设计的实际需求。但在设计时还需要注意弹簧与零件之间的距离，合理控制压紧力，防止影响结构质量。
当对机械结构进行创新设计时，可通过改变零件的位置来调整结构的性能，从而实现其创新效果。通常情况下，当设计焊接缝的位置时，一般可将其布置在中轴线及其附近，能避免机械结构发生形变等问题，能有效保障结构的安全性与稳定性，从而推动企业快速发展。
3.4尺寸设计
尺寸变元主要就是通过改变元器件的形状，进而达到优化的目的。在进行尺寸变元的时候，主要就是通过调整元器件的长宽高参数实现的。如在一些冷冲压弯曲技术中，有些产品是需要材料进行弹性变化的，在使用过程中如果必须要材料达到方案中的角度就需要在材料冷却以后再进行一些加工整形，这样才能对可以弯曲的材料的角度进行变元前的计算，避免在进行尺寸变元的时候，由于方法不当造成材料不合格，进而引起整体设计的变形和扭曲。
3.5分析工艺设计
工艺的不同也会对结构设计产生重大影响，因为各个设备零件在制造过程中选用工艺不同，制造成本差异以及性能、质量差异都会影响产品整体结构。因此在拟定机械零件的工艺规程时，应该充分研究零件图纸，对其进行分析，审查零件的结构工艺是否良好、合理，并提出相应的修改意见。当前，由于加工工艺、转配工艺（自动化程度）的不断提高，如机械人、机械手的推广应用，出现了不少适合于新条件的新结构，与传统的机械加工有较大的差别，这些工艺应该给予注意与研究。
四、结束语
随着机械设计制造自动化技术的不断更新和发展，现代机械自动化在设计和制造上具有多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义，特别是机械创新设计，设计者应运用其技术知识和专业知识分析问题，并以高度敏锐和创新思维来进行设计，这有利于提高机械的质量和性能，从而推动机械制造业快速发展，不断提高我国的经济实力，实现其应有的价值。
参考文献：
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[3]王宾瑞.创新设计在机械结构设计中的应用分析[J].科技风，2018（6）：5-5。
论文作者:黄周康
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/6
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