創(chuàng)新設(shè)計在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

杜春艷

摘 要：對于一個國家來說，創(chuàng)新是不竭的動力，是民族發(fā)展的基礎(chǔ)，只有具備創(chuàng)新的意識和思維，才能在具體的的實踐工作中提高我國的綜合國力。機械是一個國家富強的重要標志，對于機械結(jié)構(gòu)設(shè)計來說需要具備很強的創(chuàng)造性。在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要時刻注重改革和創(chuàng)新，只有這樣才能達到最優(yōu)化設(shè)計，才能獲得最符合規(guī)范的設(shè)計效果。

關(guān)鍵詞：機械結(jié)構(gòu)設(shè)計；創(chuàng)新設(shè)計；應(yīng)用

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A

0.引言

當前，對于機械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計已經(jīng)得到了較為廣泛的關(guān)注，創(chuàng)新是為了對機械進行更好地利用，同時也是為了將其實際效能發(fā)揮出來。對于機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計來說，一般其思維都較為統(tǒng)一，且以變元法為主，因為這種方法使用簡單，在創(chuàng)新設(shè)計中利用邏輯化的思維可以對可變元素進行系統(tǒng)化的梳理。對于機械結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，它是一項非常具有創(chuàng)造性的工作，在設(shè)計機械結(jié)構(gòu)時需要時刻對其進行改進和創(chuàng)新，這樣才能讓設(shè)計達到最優(yōu)化效果。在本文中，主要論述了變元法在機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計中的應(yīng)用，以期能得到更好的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計效果。

1.變元法

在機械創(chuàng)新設(shè)計中變元法的應(yīng)用較為廣泛，該法是從德國引進的，它同時還被賦予了創(chuàng)新的精神，將變元法應(yīng)用在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中就是創(chuàng)新的重要標志。變元法系統(tǒng)化和邏輯化地梳理了設(shè)計中的一些可變元素，便于更加有效和可靠地進行設(shè)計創(chuàng)新。在應(yīng)用變元法前，工作人員需要首先分析和研究好機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本框架，這樣才能確保最優(yōu)化的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。對于變元法來說，它對產(chǎn)品的設(shè)計定義具有極好的詮釋作用。論證過的變元法可以對關(guān)鍵點進行有效調(diào)整，便于改變原先設(shè)計中的弊端，以便提供更好的設(shè)計方案，將變元法自身的優(yōu)勢發(fā)揮出來。

1.1材料變元和其數(shù)量

在機械設(shè)計中會涉及很多的原材料，這些材料種類繁多，同時每種材料的價值不一，功能也各不相同。如果從另一個角度來考慮，原材料的加工工藝差別性也較大，有效加工后才能符合某種需求，并成為理想地達到參數(shù)要求的材料。還有部分材料是不能加工的，需要對材料實施變元法才能達到要求。比如，設(shè)計剛性材料，要想達到設(shè)計要求一般會使用增大面積的方法，讓其成為理想中的感性材料。鐵性材料可以通過將隔板增強等措施來進行調(diào)整。這些例子都是通過變元法來實現(xiàn)的，也就是說變元法通過變量的形式將一種或是多種變量改變，但是并沒有改變結(jié)果，屬于全新的設(shè)計模式。加工面和工作面是機械結(jié)構(gòu)原理的兩個重要基本元素，此外還包括產(chǎn)品本身和產(chǎn)品整體等。產(chǎn)品性能可以通過這幾種元素進行衡量，操作人員在實際的工作中需要調(diào)整好這些產(chǎn)品元素，這樣得到的產(chǎn)品原件才能達到理想效果。

1.2位置和工藝變元

所謂的位置變元指的是將元件位置改變，以此來優(yōu)化設(shè)計。比如，在焊接部分元器件的過程中操作人員需要選擇好焊接位置，確保焊接位置靠近中心軸，避免元器件出現(xiàn)變形，或是有不規(guī)則扭曲現(xiàn)象出現(xiàn)。所謂的工藝變元指的是在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需要嚴格把好施工工藝關(guān)，同時結(jié)合好圖紙將最優(yōu)的工藝產(chǎn)品設(shè)計出來，同時借助先進工藝技術(shù)的幫助，開發(fā)和設(shè)計元器件，一旦出現(xiàn)問題要及時對其進行調(diào)整。

1.3 尺寸變元

所謂的尺寸變元指的是將元器件的形狀改變，以此來達到最優(yōu)化，也就是將元器件的長寬高3個基本參數(shù)改變。比如，泠沖壓壓彎曲技術(shù)，因為材料是能進行彈性變化的，但是需要在泠沖壓之前先變形，同時還要考慮到和計算相關(guān)的參數(shù)，只有這樣才能使得材料在變元后充分發(fā)揮作用，如圖1所示。

2.機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的關(guān)鍵點分析

在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中設(shè)計人員需要重點考慮好防腐性能，在選擇材料和零部件的過程中需要考慮到如圖2所示因素的影響作用，另外，還需要考慮到如下元素：

設(shè)計防腐設(shè)備：機械設(shè)備需要給予其完善的空間，特別是需要確保其處于干燥的環(huán)境中，淤積介質(zhì)千萬不能出現(xiàn)，這樣可以有效減少設(shè)備的腐蝕。

結(jié)構(gòu)間隙腐蝕：在設(shè)計結(jié)構(gòu)過程中，一般都會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)盲區(qū)，這些盲區(qū)位于眼睛看不到或是手觸摸不到的地方。這些區(qū)域很容易沉淀物質(zhì)，這些物質(zhì)不僅能損害機械設(shè)備，同時還會對設(shè)備造成腐蝕，設(shè)備的使用年限會大大降低，主要體現(xiàn)在如下方面：焊接點、鉚接結(jié)構(gòu)和容器襯板結(jié)構(gòu)等。設(shè)計人員在設(shè)計這些部分時一定不要出現(xiàn)間隙結(jié)構(gòu)，從而將結(jié)構(gòu)質(zhì)量提高。如果上述問題不能得到解決，就需要將密封間隙增加。如果上面的設(shè)計不能達到要求，可以將間隙進行合理擴大，使得設(shè)計質(zhì)量得到保證。

避免直接接觸金屬：在結(jié)構(gòu)設(shè)計中盡量不要直接接觸金屬，這是因為金屬容易出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，所以需要將不同的金屬隔離出來。

不要出現(xiàn)高濃度梯度：從某種意義上講容易出現(xiàn)沉淀物或是冷凝物，這樣會導致局部勢差出現(xiàn)，從而使得設(shè)備的腐蝕速度增快。

在機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，需要將最小面積規(guī)范體現(xiàn)出來，這樣才能將表面積最大限度地減少，通過分析實驗數(shù)據(jù)知，球體結(jié)構(gòu)是最好的選擇，圓柱體是僅次于球體結(jié)構(gòu)的選擇。

3.最優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

對于設(shè)計方案來說，它會直接影響到機械結(jié)構(gòu)的實際使用效果，所以在設(shè)計方案的選擇中需要高度重視，或者是設(shè)計出多種方案進行相互的對比和篩選，將最佳方案選擇出來，在對設(shè)計方案進行合理分析之后，評價好設(shè)計方案，在評價過程中需要采用科學、合理的評價方法，一般使用較多的是模糊綜合評判法。在綜合評定時需要考慮到安全性、經(jīng)濟指標、社會效益、維修性和可操作性等評價因素的影響。如果是考慮到社會效益的影響，需要考慮到設(shè)備是否會經(jīng)常出現(xiàn)故障等；如果是經(jīng)濟指標，需要從成本和人員兩方面來考慮；如果是可操作性，需要從施工工藝方面來考慮，主要是從施工技術(shù)是否成熟等方面來考慮。所以，綜合上面的因素考慮，在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要根據(jù)設(shè)備的特點對結(jié)果進行不斷的優(yōu)化，這樣不僅能對機械設(shè)備進行調(diào)整，同時還能對設(shè)計結(jié)構(gòu)進行改進。對于結(jié)構(gòu)中的一些關(guān)鍵性的結(jié)構(gòu)和零部件要建立起數(shù)學模型，這樣才能對其進一步進行優(yōu)化設(shè)計。因為模型能將結(jié)構(gòu)特征真實反映出來，為結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進和完善提供必要的參考依據(jù)，這樣才能綜合性優(yōu)化。隨著我國當前經(jīng)濟發(fā)展速度的增快，我國的綜合實力的重要衡量參數(shù)就是機械設(shè)備，所以需要對機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行不斷的創(chuàng)新，這樣才能不斷完善好施工技術(shù)。隨著我國當前科技創(chuàng)新的發(fā)展，機械結(jié)構(gòu)設(shè)計也被不斷地進行優(yōu)化，測控設(shè)備的方法也得到了不斷的優(yōu)化和發(fā)展，設(shè)計人員的設(shè)計思路也需要與時俱進，不斷將自身的創(chuàng)新意識提高，同時不斷引進新的設(shè)計理念，使得機械設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計得到不斷地完善和發(fā)展。

結(jié)語

在設(shè)備的使用和更新過程中機械結(jié)構(gòu)設(shè)計起到了非常重要的作用，它在很大程度上促進了我國國民經(jīng)濟的發(fā)展。對于機械設(shè)計來說找到適合的新方法來替代舊方法是當前需要解決的重點和難點，需要設(shè)計人員具有較強的實際操作技能和操作意識，同時不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，將機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路和理念提高，只有這樣才能提高機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，實現(xiàn)我國的強國之夢。

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