摘要：在工业科技高速发展的今天，人们非常重视机械结构设计，对于国家来说，机械结构设计的创新程度可以反映国家的科技创造能力和工业发展水平；对于机械行业来说，只有不断促进创新，机械结构设计才能满足社会的需要。本文对机械结构设计中的创新设计进行探究。
关键词：机械结构设计；创新设计；优化设计；变元法
引言：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，要求从事机械结构设计的工作者，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，从而为促进行业发展，实现强国之梦做出应有贡献力量。
一、机械结构设计的基本要求
功能设计方面。众所周知，机械制造的主要目的就是满足人们对于机械的功能需求对原材料进行加工并形成成品的一个过程。作为机械制造的初始阶段，机械的功能设计不仅要满足客户的实际需求，更要展现出创新性，要求设计的产品必须满足相关的机械工作原理，还要保证产品的稳定性、工艺力学以及材料力学和装配性能等相关因素的要求。
质量控制方面。机械在铸造的过程中不仅要考虑到功能的实现，更多的还要考虑到产品的最终质量。包括产品的精度、刚度以及结构力学等标准是否符合，针对会影响机械产品制造质量的因素进行分析。一方面，通过控制这些质量影响因素来控制机械产品的质量和性价比，有效保障其质量和经济性。另一方面，还要充分考虑到机械的操作便捷性、外观以及安全特性和节能环保等方面的内容。因产品的质量不仅是由施工工艺和材料来决定的，所以要做到全面的考虑。
优化与创新设计。随着机械制造业的不断发展，机械制造市场的竞争也愈发激烈。因此，机械产品结构的创新设计方式已经成为机械制造企业的有力竞争，在产品中引入创造性的思维和其他的学科技术，进一步应用于机械制造的优化设计和创新设计，有效的提高机械技术产品的竞争力。结构优化设计的前提是有大量的可能性方案，和优化空间，包括对机械产品的生产工艺、材料以及连接方式、尺寸形状等方面的优化和创新设计。
二、对机械结构设计创新的必要性
随着科技水平的飞速发展，机械制造企业产品同质化的现象非常严重，随着市场竞争加剧，机械制造产品要想占有更多的市场份额，必须对其功能与用途不断改进与完善，以独特的优势在市场中胜出竞争对象的产品，从而取得经济社会效益最大化。这也就要求我们从事机械设计的工作者，要花心思，下苦功夫，将工作重心放在对机械设计上，特别是机械结构设计，利用现代机械设计理念，不断创新方法，优化各种结构模块的组合，构建起满足整个产品系统需要的机械结构，与企业一道去赢得市场的竞争，这也是当下机械设计工作者的一项重要而迫切的工作任务。
三、机械创新性设计技术方法
机械创新设计推动了社会的工业化生产的发展，其创新设计的方法有：（1）类比法，是进行逻辑推理，找出需要思考研究事物和某一我们熟悉、与之有共同点的事物之间的相似点或不同点，在异中求同或同中求异中实现创新。（2）穷举法，是辅助的创新技法，把问题逐一列出，全面展开事物的细节，帮助人们明确创新的方向和目标。（3）集智法，是聚集不同知识结构、不同兴趣爱好、不同工作经历的人，一起来讨论方案、分析问题，从感觉和认识上的差异中形成智力互激、信息互补的氛围，进而有效的实现创新效果。（4）观察法，是用敏锐的眼光去看、用科学思维去想。人们对研究的对象进行仔细反复的观察，对其综合分析，对对象的本质和规律进行解释研究。（5）移植法，是把已有的研究成果引用渗透到其他领域中，进行变革、创新。（6）组合法，是有机的组合两种或两种以上的材料、产品、事物、技术等，使之产生新的成果或事物的创新技法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（7）还原法，是找到事物的原点，创新活动中各种问题的解决途径再从原点出发去寻找。（8）变元法，是用于机械产品结构设计的一种富有创造性内涵的新方法，是把替换或代换的方法用于我们的创新过程中，使思路获得更新，让研究不断深入。其进行产品结构设计时，必须首先确定该产品的一种基本结构方案，然后在此基础上开发出多种新的结构方案。
四、机械结构创新设计变元法
目前机械结构设计中使用最多的就是变元法，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梳理的更加逻辑化，大大提高了机械创新的步伐。机械设计中最主要的环节就是结构设计，结构设计就是将一些机械式的原理通过图案的方式画在图纸上面的过程。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。
4.1材料、数量变元
机械设计中所涉及的材料多种多样，材料不同，对于机械机构的加工工艺、零件规格的设定会有所不同。机械结构设计的创新从材料变元的角度可以制定不同的方案。比如，零件截面尺寸的变化，材料的刚度以及强度的改变等等。另外，机械产品结构中零件的轮廓线、轮廓面、工作面、加工面以至整个零件均可视为基本元素，可通过改变产品结构中基本元素的数量以实现产品结构的改变。
4.2位置、尺寸、形状变元
前面提到，机械产品的位置、尺寸以及形状设计是影响最终机械产品质量的最主要因素。针对产品结构设计中的各个元素的位置进行适当地调整和改变，以获得更加优化的设计。例如，机械产品的零件非常多，在安排零件的焊缝位置时，应对应中性轴或者靠近中性轴等位置，避免增大收缩力或者导致变形弯曲。另外，通过对机械设计的零件尺寸变元，对其角度、长度以及距离等因素进行调整，或者对机械构建和零件进行改变，以实现整个结构优化，最终设计出最佳的方案。此外，还可以通过改变机械的结构零件表面和整体形状、轮廓以及零件的规格、类型等内容来实现机械结构的整体创新优化效果，也是创新机械结构设计的途径之一。
4.3联接、工艺变元
构件的联接包括联接方法和联接结构两个部分。构件的联接方法包括螺纹联接、焊接、铆钉联接等等。联接的结构不同，对于机械结构设计会产生不同的要求。比如，经常拆卸的构建，可以使用螺钉联接，以便于快速拆装。另外，结构设计与工艺设计是紧密相关的，工艺变元需要考虑零件本身的工艺的变化，工艺的不同也会对结构设计造成巨大的影响，直接改变着产品整体的结构和性能。因此，在机械创新时，必须首先做到设计好图纸，只有拥有了一份优秀的图纸，才能创造出一台更加优质的机械设备。
五、结束语
为了有效实现机械结构的创新设计，这就需要设计人员必须要有扎实的专业知识，利用敏锐的思维创新能力和敏锐的分析能力，发挥出一定的想象空间进行设计，以此创造出创新性的结构方案，最终实现机械产品的竞争力，达到机械制造加工企业的社会经济效益最大化。
参考文献：
[1]赵丁.关于当前机械结构设计中的创新设计[J].数字通信世界，2019，169（01）：265；
[2]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；
[3]浅析现代机械设计方法及研究进展[J].科技经济导刊，2018，v.26；No.648（22）：101；
[4]孙艳芬.基于变元法的机械结构创新设计研究[J].科技展望，2015（13）。
论文作者:黄志东
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/11
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