論當前機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)用

張燦

摘要：近年夠，我國科技水平快速提升，機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計得到了快速的發(fā)展，機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計對提升機械產(chǎn)品質(zhì)量具有十分重要的意義。當前我國機械制造企業(yè)間的競爭愈發(fā)激烈，這也對機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計有了更高要求。文章介紹了現(xiàn)代機械設(shè)計方法的基本特點，分析了現(xiàn)代機械設(shè)計創(chuàng)新要樹立創(chuàng)新觀念，探討了當前機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)用。

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

引言

進入到新的發(fā)展時期之后，人們高度關(guān)注機械行業(yè)的發(fā)展。在當今時代，不管是何種行業(yè)和領(lǐng)域，它的進步都和創(chuàng)新有著密切的關(guān)聯(lián)，機械行業(yè)同樣是這樣。在該行業(yè)，要想獲取發(fā)展，就必須將過去守舊的思想拋棄，不斷創(chuàng)新，和時代的發(fā)展保持一致，這樣才能從根本上獲取發(fā)展。

1.現(xiàn)代機械設(shè)計方法的基本特點

以自動化設(shè)計取代人工設(shè)計。充分利用先進的計算機硬件及軟件平臺，極力提高人機結(jié)合的設(shè)計系統(tǒng)的自動化水平，以提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，這是現(xiàn)代機械設(shè)計方法的基本特征。以動態(tài)建模取代靜態(tài)模型。典型的如以機器結(jié)構(gòu)動力學(xué)計算取代靜力學(xué)計算，以實時在線測試數(shù)據(jù)作為評價依據(jù)等。以定量計算取代定性判斷。如以有限元計算非規(guī)則零件的尺寸和剛度，取代傳統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)驗類比法確定箱體各部分壁厚等。以變量取代常量如最優(yōu)化設(shè)計中用隨機變量取代傳統(tǒng)設(shè)計方法中通常以經(jīng)驗常量校核的粗略數(shù)據(jù)處理方法。以優(yōu)化設(shè)計取代可行性。設(shè)計用設(shè)計變量恰當?shù)亟⒃O(shè)計目標的數(shù)學(xué)模型，從眾多的可行性解決方案中求其最優(yōu)解。強調(diào)從設(shè)計階段就并行地綜合考慮產(chǎn)品整個生命周期中各方面的要求與相互關(guān)系，避免串行設(shè)計中可能發(fā)生的干涉與返工。

2.現(xiàn)代機械設(shè)計創(chuàng)新要樹立創(chuàng)新觀念

想要對過去傳統(tǒng)機械設(shè)計模式進行創(chuàng)新，要求機械設(shè)計的人員必須要有一個大膽地創(chuàng)新理念，并且要將創(chuàng)新理念很好的應(yīng)用到實踐之中去，創(chuàng)新就代表將過去傳統(tǒng)思維方式進行突破，對現(xiàn)代超前設(shè)計的理念來對機械設(shè)計進行思考。對于一個國家以及一個民族來說，創(chuàng)新是必不可少的必需品，對于一個機械設(shè)計的人員來說，如果沒有一定的創(chuàng)新能力，設(shè)計人員自身設(shè)計的機械產(chǎn)品就不能夠被人們肯定。

創(chuàng)新自身具有一定的獨創(chuàng)性，所謂的創(chuàng)新就是指勇于對過去傳統(tǒng)的理念進行突破，將常規(guī)思想打破，尋找一個合理的新功能、新機構(gòu)以及新源理，獨創(chuàng)性能夠很好的使機械設(shè)計的方案在創(chuàng)新理念方面脫穎而出，設(shè)計人員不斷對更高層次創(chuàng)新工作進行追求。創(chuàng)新還具有一定的實用性，所謂的實用性主要體現(xiàn)在對于市場的可生產(chǎn)性以及市場的適應(yīng)性這兩個方面。創(chuàng)新具有一定突破性，突破性要求機械設(shè)計人員必須要勇于突破慣性思維，從自身定向思維之中解脫出來，善于從新技術(shù)領(lǐng)域之中對有用事物進行接受，進而提出一個全新的原理，最終為機械設(shè)計工作自身打開一個全新局面。

3.當前機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)用

3.1機械結(jié)構(gòu)材料的創(chuàng)新

機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中材料選擇，是機械設(shè)計的基礎(chǔ)。機械結(jié)構(gòu)設(shè)計材料應(yīng)用，應(yīng)當滿足高效率，低損耗的設(shè)計要求。我們進行機械結(jié)構(gòu)材料選擇時，可以依據(jù)機械結(jié)構(gòu)的實際需求，進一步對機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計材料的應(yīng)用開展分析。例如；通常應(yīng)用合金結(jié)構(gòu)作為機械中軸管，新型合金材料中融合保留了鐵的硬度，同時又具有鋼抗氧化、耐腐蝕性高的特征，可以降低機械應(yīng)用中的中軸損耗，又使現(xiàn)代機械加工的維修成本大大縮小。機械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新，滿足了機械設(shè)計的基本需求，為機械結(jié)構(gòu)設(shè)計完善帶來發(fā)展新動力。

3.2機械結(jié)構(gòu)的元件創(chuàng)新

機械結(jié)構(gòu)的各部分元件，構(gòu)成了機械結(jié)構(gòu)的整體。機械正常做功，必須有多個元件同步運動做基礎(chǔ)。實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計創(chuàng)新，精簡機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中元件設(shè)計，提升機械做工的靈活性。例如，實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計，可以采用有限元設(shè)定機械結(jié)構(gòu)元件的做功分析，確定各部分元件自變量做功數(shù)與機械結(jié)構(gòu)整體做功之間的關(guān)系，然后依據(jù)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中，有限元計算的最佳數(shù)值，實施現(xiàn)代機械結(jié)構(gòu)元件設(shè)計的簡化，這也是現(xiàn)代機械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新發(fā)展的直接體現(xiàn)；另一方面，機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新，采取機械元件劃分模塊的創(chuàng)新，將機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中，擁有相關(guān)性的設(shè)計結(jié)構(gòu)，歸結(jié)為一個設(shè)計模塊體系中。例如：機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，輔助零件安裝中螺絲與橡膠墊作為一個設(shè)計模塊，而機械主體大零件看做另一個模塊，增強機械結(jié)構(gòu)設(shè)計各部分的關(guān)聯(lián)性，后期機械修理更便利、靈活。

3.3機械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新

現(xiàn)代機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新，在機械結(jié)構(gòu)上實施創(chuàng)新，這里所說的創(chuàng)新是指機械各部分零件的位置的重新分配，現(xiàn)代機械設(shè)計中，部分機械存在零件做工的工藝上的缺陷，使機械加工產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。而機械結(jié)構(gòu)位置安排的不合理，也會使機械加工的材料浪費量增加。為了轉(zhuǎn)變這一機械設(shè)計問題，依據(jù)機械加工上的質(zhì)量要求，進一步優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的組合結(jié)構(gòu)，重新進行機械零件的規(guī)劃分配，例如：異步電動機做功的動力傳導(dǎo)，在控制定子轉(zhuǎn)動數(shù)的前提下，將動力系統(tǒng)與做功傳導(dǎo)系統(tǒng)進行重新安排[3]，縮短動力傳導(dǎo)的距離，達到提高異步電動機做功速率的效果，機械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新分配，減小機械做功的有用功損耗，提升機械各部分元件的做功速率。

3.4機械結(jié)構(gòu)設(shè)計程序的創(chuàng)新

機械結(jié)構(gòu)設(shè)計是社會發(fā)展的主要動力系統(tǒng)，實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新，是提升機械結(jié)構(gòu)的有效渠道。機械結(jié)構(gòu)設(shè)計程序的創(chuàng)新，在現(xiàn)代機械結(jié)構(gòu)設(shè)計程序的基礎(chǔ)上，對其機械設(shè)計的基本流程進行完善，堅持質(zhì)量第一，機械做工工藝研究的逐步深入。例如：某一類機械產(chǎn)業(yè)進行設(shè)計時，設(shè)計人員必須參考機械結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)，反復(fù)進行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)品的精益求精，提高機械結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的設(shè)計投入，設(shè)計人員針對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的元件需求[4]，在設(shè)計中進行機械元件優(yōu)化，完善其設(shè)計中存在的不足，逐步提供機械應(yīng)用的實際效果；另一方面，機械設(shè)計結(jié)構(gòu)融合設(shè)計、檢驗、分析等多方面程序的綜合應(yīng)用，保障機械加工各個流程發(fā)揮作用，為現(xiàn)代機械結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供引導(dǎo)。

3.5 機械設(shè)計的變型設(shè)計

機械設(shè)計的變型設(shè)計是指借助對既有產(chǎn)品的再次開發(fā)，使其中的個別數(shù)據(jù)改變，進而得到一個合乎使用人規(guī)定的產(chǎn)品的一類設(shè)計。機械產(chǎn)品三維參數(shù)化變型設(shè)計是變型設(shè)計方法中的一種，其參數(shù)區(qū)間更廣，而且理念更先進，不再受過去體制的束縛，切實帶動了創(chuàng)新工作的發(fā)展。

我們將產(chǎn)品功能、原理和結(jié)構(gòu)都相同，而尺寸和性能參數(shù)不同的設(shè)計稱為縱系列產(chǎn)品的設(shè)計變型；將在基礎(chǔ)型產(chǎn)品的基礎(chǔ)上擴展功能的設(shè)計稱為橫系列產(chǎn)品的設(shè)計變型；另外，設(shè)計具有先進動力參數(shù)的不同類型產(chǎn)品我們稱之為跨系列產(chǎn)品的設(shè)計變型。通過上文敘述我們可知，它能夠在確保產(chǎn)品之前的功效不發(fā)生變化的前提之下，結(jié)合使用人的需求及時改變數(shù)據(jù)，確保產(chǎn)品功能強大。

機械產(chǎn)品三維參數(shù)化變型設(shè)計是以拓撲約束、尺寸約束、工程約束驅(qū)動為技術(shù)基礎(chǔ)的變型設(shè)計方法中的一種。

結(jié)束語

現(xiàn)代機械設(shè)計創(chuàng)新方法是一門綜合學(xué)科，更加離不開創(chuàng)新?，F(xiàn)代機械設(shè)計人員應(yīng)該在傳統(tǒng)的機械設(shè)計的基礎(chǔ)之上，樹立創(chuàng)新設(shè)計的思維理念，將各種創(chuàng)新方法綜合運用，并整體優(yōu)化，還要熟練應(yīng)用現(xiàn)代機械設(shè)計分析工具，設(shè)計出高質(zhì)量、高生產(chǎn)率、更能滿足消費者需求的機械產(chǎn)品，順應(yīng)當代市場經(jīng)濟的發(fā)展潮流，提高機械產(chǎn)品的競爭力。

參考文獻

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[2]喬石，邵婉.當前機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的創(chuàng)新設(shè)計分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015，22：189.

[3]孟相光.結(jié)構(gòu)仿生學(xué)在工程機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用研究[D].石家莊鐵道大學(xué)，2013.

[4]喬棟，郭鵬.機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)用[J/OL].機械管理開發(fā)，2016（08）.

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