淺述機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的創(chuàng)新設(shè)計

摘要：在現(xiàn)代機械產(chǎn)品設(shè)計中，應(yīng)用創(chuàng)新思維，能有效提高機械產(chǎn)品自動化程度，降低機械產(chǎn)品設(shè)計成本，提高機械產(chǎn)品操作性能，使機械更為節(jié)能環(huán)保，所以，加強現(xiàn)代機械設(shè)計創(chuàng)新研究，運用創(chuàng)新思維，結(jié)合市場發(fā)展?fàn)顩r和用戶需求，加強對現(xiàn)代機械工程設(shè)計的自主研發(fā)和自主創(chuàng)新，并運用先進(jìn)的設(shè)計方法完善機械設(shè)備產(chǎn)品設(shè)計的各項內(nèi)容，提高現(xiàn)代機械工程設(shè)計的合理性和科學(xué)性。

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

一、機械結(jié)構(gòu)基本設(shè)計準(zhǔn)則

1.1實現(xiàn)預(yù)期功能的設(shè)計準(zhǔn)則

產(chǎn)品的設(shè)計主要目的是為了實現(xiàn)預(yù)定的功能要求，因此實現(xiàn)預(yù)期功能的設(shè)計準(zhǔn)則是結(jié)構(gòu)設(shè)計首先考慮的問題。要滿足功能要求，必須做到以下幾點。一是明確功能：結(jié)構(gòu)設(shè)計是要根據(jù)其在機器中的功能和與其他零部件相互的連接關(guān)系，確定參數(shù)尺寸和結(jié)構(gòu)形狀，零部件主要的功能有承受載荷、傳遞運動和動力，以及保證或保持有關(guān)零件或部件之間的相對位置或運動軌跡等；二是功能合理的分配：產(chǎn)品設(shè)計時，根據(jù)具體情況，通常有必要將任務(wù)進(jìn)行合理的分配，即將一個功能分解為多個分功能，每個分功能都要有確定的結(jié)構(gòu)承擔(dān)，各部分結(jié)構(gòu)之間應(yīng)具有合理、協(xié)調(diào)的聯(lián)系，以達(dá)到總功能的實現(xiàn)，多結(jié)構(gòu)零件承擔(dān)同一功能可以減輕零件負(fù)擔(dān)，延長使用壽命；三是功能集中：為了簡化機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，降低加工成本，便于安裝，在某些情況下，可由一個零件或部件承擔(dān)多個功能。

1.2滿足強度要求的設(shè)計準(zhǔn)則

零件截面尺寸的變化應(yīng)與其內(nèi)應(yīng)力變化相適應(yīng)，使各截面的強度相等。按等強度原理設(shè)計的結(jié)構(gòu)，材料可以得到充分的利用，從而減輕了重量、降低成本。如懸臂支架、階梯軸的設(shè)計等。為了直觀地表示力在機械構(gòu)件中怎樣傳遞的狀態(tài)，將力看作猶如水在構(gòu)件中流動，這些力線匯成力流。表示這個力的流動在結(jié)構(gòu)設(shè)計考察中起著重要的作用。

1.3考慮加工工藝的設(shè)計準(zhǔn)則

所謂好的加工工藝指的是零部件的結(jié)構(gòu)易于加工制造，任何一種加工方法都有可能不能制造某些結(jié)構(gòu)的零部件，或生產(chǎn)成本很高，或質(zhì)量受到影響。因此，對于設(shè)計者認(rèn)識一種加工方法的特點非常重要，以便在設(shè)計結(jié)構(gòu)時盡可能的揚長避短。實際中，零部件結(jié)構(gòu)工藝性受到諸多因素的制約，如生產(chǎn)批量的大小會影響坯件的生成方法；生產(chǎn)設(shè)備的條件可能會限制工件的尺寸；此外，造型、精度、熱處理、成本等方面都有可能對零部件結(jié)構(gòu)的工藝性有制約作用。

二、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中創(chuàng)新的體現(xiàn)

2.1創(chuàng)新機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計

在現(xiàn)代機械設(shè)計中，設(shè)計機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，首先要注重產(chǎn)品的外形設(shè)計，同時，還要注重各部分的配置設(shè)計，其中，產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計尤為重要。一般情況下，由于客戶需求不同，客戶對機械產(chǎn)品的功能要求也會有區(qū)別，所以，設(shè)計機械結(jié)構(gòu)方案很難保持一致。設(shè)計機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)時，需要設(shè)計出不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的產(chǎn)品，這是現(xiàn)代機械設(shè)計的根本要求。機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀必須不斷創(chuàng)新，才更有利于贏得更多的客戶。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在機械產(chǎn)品功能以及結(jié)構(gòu)方面，人們的要求也越來越高，為了滿足客戶的使用功能，設(shè)計人員必須要提高機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，要充分利用有限的空間，集中設(shè)計機械產(chǎn)品的功能，如傳統(tǒng)的辦公室，不同類型的打印機、復(fù)印機、以及掃描設(shè)備等導(dǎo)致其環(huán)境無法有效改善，在傳統(tǒng)設(shè)備管理理念下，很難對文檔設(shè)備進(jìn)行一體化處理。為了有效提高管理質(zhì)量，滿足客戶需求，贏得更多的客戶群體，辦公廠家開始創(chuàng)新辦公機械設(shè)備設(shè)計，在有效保證產(chǎn)品的基本形狀基礎(chǔ)上，設(shè)計并制造出集多種功能為一體的多功能一體機，將文檔處理復(fù)印、掃描、打印等集中于一體，有效改善了辦公環(huán)境。

2.2創(chuàng)新機械產(chǎn)品運動方案設(shè)計

我們設(shè)計機械產(chǎn)品運動方案時，一定要注重客戶對產(chǎn)品功能的需求，設(shè)計人員要以需求為依據(jù)設(shè)計機械產(chǎn)品運動方案。運動方案的設(shè)計，主要包括設(shè)計一個系統(tǒng)運動方案的原動機、傳動機構(gòu)、執(zhí)行部件等，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能的運動性能必須要滿足。機械產(chǎn)品運動方案設(shè)計好壞，直接影響著產(chǎn)品的工藝、結(jié)構(gòu)、成本，以及產(chǎn)品的使用性能等方面，運動方案的設(shè)計不僅影響著產(chǎn)品的整體質(zhì)量，還影響著產(chǎn)品的社會效益。運動方案的設(shè)計是后續(xù)產(chǎn)品制造的基礎(chǔ)，所以，在現(xiàn)代機械整個設(shè)計工作中，機械產(chǎn)品運動方案的設(shè)計發(fā)揮著重要的作用。因此，設(shè)計人員必須充分利用創(chuàng)新思維，具體分析產(chǎn)品功能的實際需求，使產(chǎn)品運動方案可行性更強。如我們設(shè)計汽車前驅(qū)和后驅(qū)的運動方案，為了滿足人們舒適性要求，汽車生產(chǎn)廠商的設(shè)計人員在設(shè)計過程中，不斷創(chuàng)新汽車的運動方案，采用逆反和移植的思維方式，簡化汽車的驅(qū)動機構(gòu)，促使汽車發(fā)動機的輸出軸與前輪的傳動機構(gòu)直接相連，這樣，在前置發(fā)動機情況下，可以快速驅(qū)動汽車前輪的運動，雖然采用此種方法，增加了前輪的負(fù)載，使得輪胎會受到一定程度的磨損，但有利于降低汽車的造價，通過有效的減少零部件數(shù)量，降低汽車整車的重量，進(jìn)而降低油耗，有效改善汽車的加速性能，大量釋放車內(nèi)的空間，提高汽車的舒適性。

三、現(xiàn)代機械工程創(chuàng)新設(shè)計的內(nèi)容

3.1動力能源創(chuàng)新設(shè)計

近年來，隨著我國機械行業(yè)的快速發(fā)展，能源獲取技術(shù)和材料加工技術(shù)越來越先進(jìn)。在現(xiàn)代機械工程創(chuàng)新設(shè)計中，機械設(shè)計人員可選擇多種動力系統(tǒng)，并利用多種先進(jìn)的技術(shù)和新型清潔能源。例如，我們的微波干燥設(shè)備可以將傳統(tǒng)的電加熱與微波技術(shù)結(jié)合使用，電加熱對物料進(jìn)行初步預(yù)熱，利用微波進(jìn)行深入加熱升溫。還可以將加熱過程中產(chǎn)生的熱蒸汽進(jìn)行余熱回收利用。

3.2外觀造型創(chuàng)新設(shè)計

現(xiàn)代機械設(shè)備產(chǎn)品的外觀造型創(chuàng)新設(shè)計主要集中在面飾、色彩、外形等方面。設(shè)計人員要基于現(xiàn)代化美學(xué)理論，在外觀造型設(shè)計中融入美學(xué)觀點，充分利用現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝和各種新型機械材料，體現(xiàn)機械設(shè)備產(chǎn)品的造型美、色彩美和線條美，提高機械產(chǎn)品的適用性和美觀度。

3.3結(jié)構(gòu)構(gòu)造創(chuàng)新設(shè)計

機械設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)構(gòu)件配置。設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合客戶對機械設(shè)備產(chǎn)品的需求，分析機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的差異；基于多樣化的機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形態(tài)，堅持創(chuàng)造性思維，優(yōu)化機械設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，完善機械設(shè)備產(chǎn)品的使用功能，在有限的材料和空間中，實現(xiàn)更多產(chǎn)品功能的集中化。例如，辦公室中的掃描儀、復(fù)印機、打印機往往會占據(jù)很大的空間，而某些企業(yè)運用綜合和離散的創(chuàng)新思維，在一種機械設(shè)備上集成掃描、復(fù)印和打印功能，優(yōu)化了機械設(shè)備的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，極大地提高了辦公效率。

3.4運動方案創(chuàng)新設(shè)計

在現(xiàn)代機械工程設(shè)計中，設(shè)計人員要注意機械運轉(zhuǎn)系統(tǒng)、傳動結(jié)構(gòu)和原動機應(yīng)滿足相關(guān)功能性需求，對機械設(shè)備產(chǎn)品運動方案進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，并結(jié)合客戶需求，優(yōu)化機械設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；綜合考慮機械設(shè)備產(chǎn)品的管理維護(hù)、使用性能、設(shè)計成本、生產(chǎn)工藝等多方面的因素，提高機械設(shè)備的產(chǎn)品性能。運動方案創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)基于機械設(shè)備產(chǎn)品的使用功能，通過不同的結(jié)構(gòu)和工作原理來實現(xiàn)。相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)積極創(chuàng)新，激發(fā)創(chuàng)新靈感，對不同運動方案進(jìn)行科學(xué)分析，選擇最優(yōu)的運動方案，優(yōu)化機械設(shè)備的產(chǎn)品性能。

結(jié)語

總而言之，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，工程領(lǐng)域技術(shù)變革不斷推進(jìn)，人們對機械設(shè)計的要求日益提高，機械設(shè)計作為綜合性的創(chuàng)造作業(yè)需要不同學(xué)科知識的交叉與滲透，要求機械設(shè)計具備較高的科學(xué)思維素養(yǎng)。這就要求我們在以后的實際工作中必須對其實現(xiàn)進(jìn)一步研究探討。

參考文獻(xiàn)：

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[2]何毅.機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)用[J].中國科技投資，2013.

作者簡介：

孔凡杰（1987.01.01），性別：男，學(xué)歷：沈陽理工大學(xué)學(xué)士，民族：漢 籍貫：遼寧 職稱：工程師助理 單位：大連宜順機電有限公司，研究方向：機電學(xué)endprint