摘要：21世纪以来，随着经济体制的深化改革，市场竞争日益激烈，各行各业都在积极引进新的科技理念，以提升自身竞争力。对于机械生产制造企业而言，要想提升产品销量，就必须进行全面深入的市场调研，了解各行业对于机械的性能要求，再引进现代化理念与技术，实现机械结构的创新设计，促进机械功能的多元化发展。本文将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；应用
引言：
创新是发展的不竭动力，而机械结构设计本身也是一项非常有创造性的工作，证明进行机械结构设计的创新具有极为重要的现实意义，也是我国当前机械结构设计的重点发展趋势。对机械结构设计进行创新设计不仅能够实现整体机械结构的优化，而且能创造出更的优质的机械产品，促进了机械结构设计的发展。
1、机械结构创新设计的意义及优势
1.1机械结构创新设计的意义
当前机械行业已成为了我国重点产业之一，其中机械结构设计不但与机械产品的实用性与可靠性息息相关，而且还与我国机械制造水平以及行业今后的发展有着重要的影响。但是就现阶段而言，我国虽已是机械制造大国，但我国大部分机械工艺都只是在一味模仿西方国家的先进机械工艺，因此难以得到有效突破，也在很大程度上制约了我国机械行业的发展水平。对我国机械结构进行创新设计，不但是提高我国机械行业的市场竞争力的有力途径，更是促进我国机械制造可持续发展的重要手段。
1.2创新设计的优势
由于创新设计具备较大的优势，因此我国各个行业中都十分重视创新，在机械结构设计行业中表现得尤为明显。创新是企业的灵魂，是不竭的动力，更是企业不断进步的阶梯，只有具备创新的意识和思维，才能在具体实践工作中提高企业的综合竞争力。虽然我国当下的机械设计水平与发达国家相比还存在一定的差距，但是机械制造业的发展将会促使创新设计不断加快脚步，不断地提高国际竞争力。创新设计能够在较大程度上提高社会生产力，对产品结构进行优化，还能够让机械产品的功能往一体化方向发展，对于提高资源利用率有较大的帮助。
2、基于变元法的机械结构创新设计
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的特征元素参数的设计来实现对机械结属性的改变，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。变元法被赋予了创新精神，是机械结构设计创新的标志。
变元法所研究的内容主要包括：材料变元、数量变元、形状变元、位置变元等等，通过变元往往能够得到许多机械结构的设计方案，根据数学模型对机械结构性能的计算测试并且综合其他因素进行考虑，进而选择出最优化的机械结构设计。
3、变元法在机械结构设计中的应用
3.1材料变元
材料设计在机械结构创新设计中的体现主要在于设计人员可以利用新型材料，对不同的机械产品的性能及特点进行分析，产生不同的效果。材料设计是变元法的重点，设计人员在开展有关工作时，需要选择不同材质的材料，最大程度地符合机械设计施工的要求。部分机械结构的主体材料为钢材，工作人员要充分发挥其优势，保证其具备良好的硬度及强度。其还能够适当增加钢结构的截面尺寸，这样可以起到提高机械性能的作用。较多铸铁材料在机械结构当中也有所应用，其硬度与强度相对于钢材来说更差，并且在设计时会受到传统理念的影响，导致其最终性能产生差异。为了使其能够得到更好的应用，设计人员可以在铸铁上增加隔板或者强筋，提高材料的综合结构性能。
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3.2数量变元
机械结构数量设计也是整体设计的一大要点，设计人员要对内部元素进行合理的调整，使其能够满足不同机械的要求。创新设计理念的体现可以通过改变结构内部元素的数量对结构的性能进行强化，使其可以体现综合价值。在实际设计当中，这种方法比较简单，不需要经过复杂的操作，还能够有效保障设计效果。很多机械结构内部都需要使用较多螺丝构件，在传统的设计过程中，其主要可以利用垫片、螺杆及螺帽等，总体零件的数量较多，在安装机械结构时存在较大的难度。在利用数量设计方法时，就能顾利用多功能一体化螺丝，不仅可以有效降低零件的使用数量，还能够降低整体难度，提高工作效率。
3.3形状变元
机械产品的不同性能可以在形状上得到一定的体现，在创新设计时，就可以对机械结的表面形式与整体形状进行调整。对形状设计进行分析可以对内部零件的规格进行改变，达到提高机械性能的目的。在设计弹簧时，传统的设计方式需要利用弹力对零件进行压紧，而利用创新理念则可以对弹簧的种类进行选择，还能够改变压紧零件的形状。值得注意的是，设计人员需要对弹簧与零件之间的距离进行控制，同时还需要对压紧力进行控制，以此提高综合结构质量。
3.4位置元素
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，对位置进行合理设计可有效防止器元件变形扭曲，同时确保部件群整体的协调性与美观性，提升空间利用率，实现不同元器件的紧密衔接。位置元素在人们日常生活中常见的机械结构当中有较大程度的体现，例如很多曲线式座椅就是根据位置元素设计提高座椅与人体力学的相符程度，进而加强了座椅的舒适性。
4、创新设计的关注点
4.1体现创新设计理念
企业要重视机械创新设计理念的体现。机械设计相关企业在发展之中需要以创新作为基础理念，抓住机遇，直面挑战，在与其他企业的竞争当中不断推动自身企业的发展。值得关注的是，机械设计创新的理念需要体现在企业的设计方案和执行规划上。
4.2加强防腐设计
创新设计还需要加强防腐设计。在设计结构过程中，很多机械结构一般都会出现结构盲区，这些盲区位于眼睛看不到或手触摸不到的地方。这些区域从某种意义上讲很容易出现沉淀物或是冷凝物，这样会导致局部势差出现，从而使得设备的腐蚀速度增快，大大降低设备的使用年限。
很多机械结构的焊接缝隙等都容易受到腐蚀，因此需要通过防腐设计来避免这种腐蚀；同时，在结构设计中还要注意尽量不要直接接触金属，因为金属容易出现腐蚀现象，因此需要将不同的金属隔离出来。这样一来，才能够有效保障机械结构设计的质量。
4.3对重点部分进行分析
创新设计中需要通过对重点部分进行建模分析，通过有效的数据对比及分析提高综合设计质量。这种创新设计可以根据时代的发展需求进行调整，对各个方面进行优化与完善，使得机械产品能够体现更加优良的性能。比如，在机械结构的设计中，需要将最小面积规范体现出来，通过分析实验数据可以知道，球体结构是最好的选择，而圆柱体是仅次于球体结构的选择。
结束语：
在开展创新设计时，面对传统的机械结构设计中存在的诸多问题，就要敢于打破其中的限制，对其中不符合现代化社会发展需求的内容进行改善。同时设计人员需要在理念及方式上进行转变，不断完善整体设计方案，不断创新设计理念，以提高机械性能及质量为主，生产制造出更多优质的结构零件，为企业带来更高的效益，并且产生较强的社会效益。
参考文献：
[1]严盛爽.机械结构设计中的创新设计应用[J].军民两用技术与产品，2017.
[2]罗毅.机械结构设计中的创新设计研究[J].中国高新区，2017.
[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.
论文作者:李中勋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/18
标签：机械论文; 结构论文; 结构设计论文; 元素论文; 材料论文; 形状论文; 位置论文; 《基层建设》2019年第26期论文;