机械结构设计中的创新与优化探究

机械结构设计中的创新与优化探究

马骏峰

深圳市科陆电子科技股份有限公司广东省深圳市518000

摘要：作为机械制造过程的重要环节，机械结构设计水平直接影响着产品的质量。将创新设计运用到机械结构设计中，能够促进机械结构设计水平的提升，使传统结构设计中的缺陷得到改进，为机械制造业的健康发展提供有利支持。针对创新设计在机械结构设计中的运用进行分析。

关键词：创新设计；机械结构设计；运用

中图分类号：TH122文献标识码：A

1引言

随着我国经济的快速增长，许多领域的发展十分迅速，且在实际发展中对于机械产品结构的设计有着不同的需求，但是，在进行机械产品结构设计的过程中，需要遵循的原则和要素有着相同的特点，通常情况下，在设计的过程中合理的掌握设计原则和基本要素，能够实现对设计内容的改进，促进设计水平的提高。另外，对设计程序进行优化以及在生产的过程中加强质量的控制，可以对企业的生产效率提供助力，还能够有效的促进企业的经济增长，从而为用户营造出更好的体验环境。基于此，根据各领域对于产品不同的要求，应该在设计的过程中加强产品性能的控制，使其得到全面性的完善，从而满足社会各领域的需求。

2机械结构设计的基本要求

一般来说，机械结构设计的要求有以下3方面。1）功能设计方面：人们对机械设备的需求就是其功能需求。为提高人们的生活质量，必须对产品进行新功能研发设计，创造更加便捷的设备，其功能设计必须建立在满足自身稳定、有科学依据和对人们不会产生隐患的基础上。2）质量设计方面：质量不仅是产品的核心，而且是一个企业的信誉保证核心。设计的每个产品都必须有质量保证，减少由设计至实际生产的误差，避免造成产品质量问题。机械结构设计是非常严谨的设计，每个数据都要经过物理和力学理论详细验算，其正常使用过程才不会发生安全问题。在考虑产品的质量和其加工工艺的同时，还要考虑其使用是否便利、外观是否新颖、受众是否较多、是否节能等。3）优化设计和创新设计方面：机械产品结构必然要创新，没有创新就会被逐渐淘汰。随着新技术的普及，如今各行各业都加入创新和优化思维。产品只有经过创新和优化设计，才会有应用空间。结构优化设计前，应有完整的构思，有多种可选择性方案，再去选择最优解。结构优化和创新设计要与数学模型相结合，综合考虑产品本身的功能特性，从而有效提高机械产品的核心竞争力。

3机械结构设计的特点

在实际应用中机械结构具有一定的特点，其主要特点可分为以下几种：首先是机械结构设计过程中具有集成测试、系统绘图、全面计算等特点，这些特点在设计过程中有着较为明显的体现，也是该过程中的重要组成部分。而且机械结构设计的特点能够促进机械设计的成功机率。其次，机械结构的特点能够对设计中出现的问题提供多样性的解决方案，不仅能够使机械结构的设计得到满足，还能够满足其多样化的要求。最后，机械结构的设计具有一定的灵活性特点，在设计中需要对各特征进行交叉应用，基于此，想要实现结构设计的完整性，需要相关人员对机器的结构进行全面性的了解，并将其作为设计的重要依据进行结构的设计，这也是机械结构设计的基础要求。

4创新设计在机械结构设计中的运用

4.1对材料进行优化创新

在机械结构设计过程采用的原材料种类通常有很多，不同类型的原材料有着不同的使用价值及作用。所以，在机械结构设计过程，需要按照设计要求，以不同的方式对原材料进行合理选择，并在此基础上，对原材料进行加工处理，将其运用到机械结构设计中，从根本上保证机械零件的质量。将材料优化创新运用到机械结构设计中，就是在不改变结果的情况下，对机械结构设计中的各种变量进行改变，以此实现对产品性能的优化，进而制造出更有品质的机械产品。

4.2TRIZ设计创新理论

TRIZ理论阐述了发明问题的核心：解决冲突。冲突就是在达到预期目标同时还要满足非唯一条件的问题，解决冲突的原则就是改进系统中任一结构或性能的同时，不能对同一系统中的相邻结构或性能产生不良作用。冲突分两类，一类是物理冲突，物理冲突是指，要求其中的某子系统做出与子系统性能相反的行为时产生的冲突，这导致系统中的某部分同时出现两种完全相反的行为或状态，这一问题是由一个系统指数的变动而产生的。另一类是技术冲突，这是指系统中增强某一部分的性能而对系统产生了有害或利害各半的结果，或者，有益元素的的加入或有损元素的清除引起他的子系统消极变化，技术冲突是由两个系统性能指数导致的。

4.3形状设计

形状设计也是变元法常用的一个手段，通过对机械结构一些零件表面结构或是整体结构的改变，就能让零件的规格变换，达到优化机械性能的目的。比如，弹簧是机械结构中常见的组成部分，它主要靠自身的弹力来对零件起到压紧的作用，然而在实际生产中发现同种规格的弹簧往往不能对多种形状的零件同时起到有效的压紧效果，这时通过改变弹簧接触端的形状或是改变零件与弹簧接触端的形状就能让弹簧发挥其压紧作用，可以根据机械结构的需求将零件接触面设计为平面或者球面等。

4.4详细分析设计流程

设计流程是完成机械结构设计的基本要求，合理的流程不仅能够促进设计水平的提高，还能够提高设计的效率。这需要相关设计人员严格按照要求进行结构的分析，并根据分析结构进行计算。比如，在设计的过程中可以对结构的材料及空间进行改变，以此来实现结构空间和工作面的减少；以上过程对于产品的制造有着重要的意义。基于此，想要实现结构设计的全面性、高效性，设计人员必须对机构空间及材料进行全面的分析，并根据结果制定科学合理的设计方案。另外，设计人员在设计的过程中，还要对产品的结构进行优化，这需要设计者对产品进行改进，此时可对结构的载荷能力进行分析，实现产品结构优化的目的，从而避免产品出现磨损的现象，从而促进产品寿命得到有效的提高。

4.5位置元素创新设计

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，位置合理性的创新是机械结构创新设计中最璀璨的明珠。比如符合人体力学的曲线式座椅，会提高舒适性，被广泛使用。

5结束语

在设备的使用和更新过程中，机械结构设计起到了非常重要的作用，它在很大程度上促进了我国国民经济的发展。对机械设计来说，找到适合的新方法替代旧方法，是当前需要解决的重点和难点，需要设计人员具有较强的实际操作技能和操作意识，同时不断优化结构设计，拓宽机械结构设计的思路，强化理念，只有这样，才能提高机械结构设计的质量，实现我国的强国之梦。

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