机械结构设计中的创新设计应用研究

机械结构设计中的创新设计应用研究

高峰

济南韶欣耐磨材料有限公司 山东省济南市 250100

摘要：机械产品设计可以帮助产品进行功能创新与多样的提高，从而满足人们的实际使用需求。所以，设计人员在进行机械结构设计时需要时刻创新，确保机械结构除了高精准的特色之外，还有足够的创新性，进而才能在机械设备市场中站稳脚跟。机械产品的生产过程中结构的设计十分重要，结构设计的好坏决定了机械设备的性能，因此，设计时需要在材料、尺寸与多方面因素的基础上，进行设计质量的保障。

关键词：机械结构；创新设计；应用

引言

机械工程在我国的经济社会发展中占据着重要的核心地位。机械工程设计利用科学方法融入创新思维，有助于机械工程设备的各项配置得到创新和优化，从而为我国经济的进一步发展起到推动作用。当然，机械工程想要得到更好发展，除了需要先进的科学技术外，还需要与创新思维有效结合。因此，我国机械工程设计要充分利用科学方法和创新思维，在提高设计效率的同时为我国经济社会的发展注入新活力、新动能。

1机械设计制造

机械设计制造和仿真技术有很多相同之处，都相当复杂。机械设计制造也必须得到不同学科和不同技术的大力支持，比如电子工程以及机械自动化等。科技的日益进步，为机械设计制造的稳定发展打下了良好的基础。传统机械设计对象以设备零件和工业器械等为主，在进行制造前必须构建模型，还要进行多个科学实验以保证模型的合理性。目前，我国机械加工制造行业以信息技术以及其他技术为基础，在朝着自动化的方向不断发展。

2机械结构设计中的创新设计应用研究

2.1在机械工程设备性能方案设计中的运用

在机械工程设备的设计中对性能的要求需要融入更多的创新思维，这是因为性能是决定设备生产制造的重要核心内容，尤其是新能源技术的广泛应用。由于现阶段社会不断提倡节能、环保理念，这就要求在对机械工程设备的设计过程中，需要不断加大对新能源技术的使用。因此，设计者在对产品设备进行设计的过程中，在有效保障产品设备性能的同时还要考虑到对新能源的利用，这就要求设计者在设计的过程中融入创新思维，在保障机械工程设备能够高效、安全运行的同时还需要发挥创新思维考虑到生产成本、节能降耗等多方面的因素，从而选择合适的设计方案。

2.2基于功能实现的创新

零件设计的目的是使其具有一定的功能。在确定功能后，对现有结构进行改进、对比、完善，令产品脱颖而出。因此，可从以下几个视角进行创新。1)结构应与功能相一致。可概括为以下7个方面:应适应工作条件;可设计零件的某个部位具有多个功能，从而简化制造过程、减少材料消耗、提高工作效率;相同的或相似的结构可实现完全不同的功能;与拼图法解决多未知量矢量方程一样，多个结构组合起来就有可能实现新的功能，比如多个简单结构可拼接出复杂结构;不同产品的相同部分可采用相同的结构;根据功能简化结构;选用同样功能的标准件。2)宜人避错。随着机械设计和制造水平的提高，机器的复杂程度、工作速度不断提高，不能要求操作者无条件地适应机器，而应使机械设备的结构、形状和颜色适合于人的生理和心理特点，实现安全、准确、正确、省力、舒服、简便的操作，同时缓解操作疲劳，提高工作效率。基于用户评价改进零件结构是增强宜人特点的重要途径。3)适应受载情况。根据载荷的方向、大小、变化规律等设计零件结构，可保证受载面积足够大、受载部位足够强、最大应力足够小。4)增强工作能力。可概括为以下6个方面:受载时机械性能得以强化，如接触面应垂直于载荷方向，应增大接触面;应具有抗干扰能力，干扰因素消除之后，机械装置能较快地恢复到理想工作状态;如果零件有多个部位受载，应具有补偿或抵消不同部位运动误差的能力;多个零件受载，应抵消不作功力，如双斜齿轮和行星轮系;原动机自由数小于机构自由数的情况下，机构能适应外载而作出确定运动;可采取合理设计工作部分、有效消除间隙影响、适当分配工作载荷等措施，以提高运动精度和工作精度。

2.3结构变异化设计

使用变异化设计来进行结构参数的优化，独立设计方案时需要满足技术要素的支持。正常情况下，材料、联结点与零件形状等要素都属于结构技术，下面就从功能面、材料种类与联接点进行分析。（1）功能面。利用零件间的关系与位置进行功能作用的发挥。零件的表面控制了零件的形状，为了确保其作用的有效发挥，零件中的功能面会偏多。机械的实际运行过程中，零件的表面、零件与加工物体之间会频繁的进行接触摩擦，而这些接触摩擦的零件表面就属于功能面。功能面会对机械性能产生本质的影响，利用变异化设计进行各种方案的呈现，从而带来不同的效果。顺序、尺寸、位置、数量与形状等参数会对功能表面带来影响，各个参数在变异的情况下都会产生不一样的功能面效果。（2）材料的种类。在加工工艺各不相同时，首先需要进行结构创新的确认，再进行材料的科学选择，按照不同的材料进行工艺的明确，并在工艺确定结构的基础上，进行创新性结构优势的发挥。材料选择时需要考虑其成本高低、质量好坏与性能强弱等情况。在设计机械结构时，首先要确认材料的性能，例如铸铁材料，其抗压性能强，抗拉性能却很弱，所以，在使用铸铁材料进行结构设计时，需要保持其抗压状态。（3）联接点。零件在互相不接触的前提下会包含六个自由度，当零件进行互相联接时，会对自由度产生多少不等的局限性，保留有需要的自由度，让其维持原有运动关系工作，再针对其他的自由度展开创新与改变。联接指的是零件之间在摩擦接触时，方法的不同会导致零件功能面产生不一样的功能面形态，而零件之间不同的紧固力也会造成自由度的不同。

2.4仿真技术

仿真技术具有较强的便利性，在社会多个行业和领域中应用广泛。仿真技术在实际运行中包含多个应用工具，依据工具的不同性质能够将其划分为硬件和软件。仿真硬件是以计算机为主，多种计算机都包含在内，比如数字计算机、模拟计算机等。不只是计算机，还有很多物理仿真器也是仿真硬件的重要组成部分，比如目标仿真器、运动仿真器等。而仿真软件包括很多部分，主要有仿真语言、数据库等。在应用仿真技术时，为了构建目标系统模型，往往会采取有效的实验策略，如离散事件系统仿真、连续系统仿真等。在先进的信息技术的大力支持下，很多行业都开始应用仿真技术，包括航空航天行业、化工行业等。目前，通过合理应用仿真技术，可以减少机械加工制造行业在研发与制造硬件中所花费的时间及资金，为机械加工制造企业创造更多的经济效益。

结语

社会的进步和发展离不开科技与经济的发展，同时也对机械工程设计提出了更高的设计要求，这就要求机械工程设计融入创新思维以实现机械设备配置的更进一步优化。因此，在机械工程设计中对创新思维内涵、方法及运用的深入研究和分析，对于在机械工程中创新设计方案来实现机械工程设备配置的优化、提高使用效率，有着至关重要的作用和意义。同时，在提高机械工程设计水平的同时还能推动我国机械工程的快速发展。

参考文献

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