试论创新设计在机械结构设计的运用

试论创新设计在机械结构设计的运用
摘要：创新是不竭的动力，是民族发展的基础，只有具备创新的意识和思维，
才能在具体的的实践工作中提高我国的综合国力。

机械是一个国家富强的重要标志，对于机械结构设计来说需要具备很强的创造性。

在机械结构设计中，需要时
刻注重改革和创新，只有这样才能达到最优化设计，才能获得最符合规范的设计
效果。

关键词：创新；设计；机械结构；运用
机械产品设计的核心在于产品功能的创新性性以及多样化，进而才能够满足
人们对于机械设备的应用需求，这就要求机械产品中必须展示其独特性以及创新性，进而才能够促使机械产品获得较为广阔的市场空间。

结构设计是机械产品设
计中的重要环节，是将机械理论变成实际的产品设计图纸的过程结构设计不仅需
要考虑到机械产品的材料构成、尺寸大小、表面处理工艺以及表面粗糙度等等，
还需要考虑到与其他零件之间的连接方式以及产品方式等等。

创新设计指的就是
改变机械结构设计的相关因素，得到机械产品功能创新以及性能创新的目的。

1创新设计对机械结构设计的重要性
现阶段，我国社会经济发展较快，人们的思想意识发生了转变，开始向多元
化方向发展，要求机械结构满足多元化的发展需求，使其具备良好的功能和性能，以保障工作效率。

在此背景下，传统设计理念的劣势尤为凸显，其结构单一、应
用范围有限，使其行业价值受到了影响。

对此，要求设计人员提高创新意识，采
用新材料、新工艺、新结构等设计方式，以打破常规设计理念的限制，对机械结
构的本质进行创新，从而提高机械制造领域的生命力，保证其安全、稳定的发展。

2创新设计理念的应用优势及需要注意的问题
现阶段，在科学技术的发展下，我国的工业化进程不断加快，但与发达国家
相比，还存在一定的差距。

在此背景下，会使我国机械制造业缺少国际竞争力，
使其行业发展受到了影响。

在新时期下，市场越来越看重创新的优势性和重要性，能有效提高社会生产力，实现其经济效益。

同时，创新机械结构设计有利于优化
设计质量，使其向多功能一体化方向发展，能有效提高资源利用率，实现其社会
效益。

另外，创新设计理念的发展，使各企业看到了自身的发展机遇与挑战，有
利于创造和谐的竞争环境，推动企业快速发展，实现其市场竞争力。

当对机械结
构进行创新设计时，应注意几个问题，一是，优化设计方案。

当进行设计工作时，需要采用科学的方法来进行评价，有利于保证机械结构的质量。

同时，还应从经
济效益和社会效益两个指标来进行考虑，对重点结构部分建立模型，并通过数据
进行对比和分析，不断优化设计方案，以提高设计质量。

二是，加强防腐设计。

防腐设计是比较重要的内容，对机械结构的质量和使用寿命会造成严重的影响。

因此，在进行设计时，应对内部构件、焊接缝隙、构件表面等进行防腐设计，从
而保障设计效果。

3机械结构设计的基本要求
（1）功能设计。

机械产品需要满足主要机械功能需求，进而满足人们的应
用需求。

在功能方面不仅需要展示出创新性，设计产品还要符合相关的机械工作
原理，满足机械产品稳定性、工艺力学、材料力学以及装配性能等相关因素的要求。

（2）质量设计。

需要考虑到构成机械产品质量体系的相关因素，包括产品
精度、产品刚度、产品结构力学的要求等等，进而通过控制相关因素提升机械产
品的质量特性以及性价比。

此外还需要考虑到机械产品的其他特性，如操作便捷性、产品外观、安全特性、节能环保等等。

产品的质量不仅需要在机械加工工艺
以及材料方面进行控制，在机械设计阶段也应该考虑。

（3）优化设计与创新设计。

机械产品结构创新设计的方式为利用结构设计
变元等方式系统度构造优化设计空间，在产品中引入创造性思维或者其他学科的
技术。

优化设计和创新设计在机械产品结构设计中的应用，能够有效地提高机械
技术产品开发的竞争力。

结构优化设计的前提是要能构造出大量可供优选的可能
性方案，即构造出大量的优化求解空间，这也是结构设计最具创造性的地方。

目前，结构设计的优化与创新仅展现于数理模型运算方面。

并未综合考虑到机械产
品的本身特性，如产品的加工工艺、材料、连接方式、尺寸形状等等，而且对于
机械结构变元法设计也应该建立在这些因素的基础上。

4机械结构设计准则以及创新设计的基本方式
为了保证产品结构设计方案的稳定性，在进行机械结构设计时应满足力学、
工艺、材料、装配、支承等各项准则，进而促使机械产品能够满足科学性的要求。

具体举例如下：
4.1满足力学要求的设计准则
在进行机械产品结构设计过程中，必须要考虑到材料力学、弹性力学、疲劳
力学等相关的力学准则，并根据机械产品的使用位置进行相应的力学强度运算，
进而才能够设计出较为合格的机械产品。

如疲劳力学直接关系着轴承、齿轮以及
轴的使用寿命，在设计过程中需要根据不同机械零件的载荷变化进行相应的力学
计算，优化产品的结构，进而对机械产品寿命周期进行设计。

4.2考虑加工工艺的设计准则
在进行机械产品结构设计时，往往要考虑到机械加工工艺规程的制定，进而
需要考虑相关的结构设计是否能够满足机械加工工艺的需求，如某些机械结构需
要采用特殊的成型方式，则需要考虑相应机械结构是否有利于机械加工。

5通过变元法完成机械结构设计的创新
如今，机械结构创新设计是指采用机械结构设计变元法，改变机械结构设计
的相关因素，进而获得机械结构的创新，但是创新性结构需要满足于应用需求，
并且在性能、经济性方面优于原始的设计结构，变元法所研究的内容主要包括：
数量变元、形状变元、材料变元、位置变元以及装配联接变元等等，通过进行变
元往往能够得到许多机械结构的设计方案，作为设计者来说，就需要根据数学模
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。

事实上，机械结构的创新设计不仅仅要对其结构、空间构造、材料等相关因
素进行改变，其中对于机械结构产品创新性的评估也是一项重要的工程。

如今，
随着计算机技术的不断发展以及机械制图、建模软件的功能化发展，机械结构设
计工作变得更为简便。

通过二维图纸的制作以及三维建模，并进行模拟仿真加工，完全能够发现出机械结构设计中的相关问题，有利于设计者对于机械结构设计方
案的完善、因此，对于现代化的机械结构设计而言，往往通过变元法，修改三维
模型中的数据，能够通过3D模型对机械结构设计进行优化，进而体现出机械产
品设计的创新性。

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。

对于机械设计来说找到适合的新方法来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，将机械结构设计的思路和理念提高，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。

参考文献：
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[2]胡臣勇.研究创新设计在机械结构设计中的应用[J].科技经济导刊，2017（25）：40.
[3]杜春艳.创新设计在机械结构设计中的应用[J].中国新技术新产品，2017（15）：49-50.。