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1、创新设计在机械结构设计中的应用【摘要】在机械结构设计中引入创新思维，能够促使机械结构更为优化，进而能够促使机械设备发挥更大的效能。本文主要从机械结构设计的基础谈起，进一步探讨创新性思维在机械结构设计中的应用。【关键字】创新设计；机械结构；应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
2、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机械结构设计的基本要求(I)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
3、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
4、这些因素的基础上。2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：2.1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。如图一所示，虚线为等强度轴外形，
5、实线为实际外形。零件截面尺寸的变化与其内应力变化相适应，使各截面的强度相等。按等强度原理设计的结构，材料可以得到充分的利用，提高经济效益。2.2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。如图二所示，图中所示的机械结构以铸件为主，只有改变（八）(C)相应的零件结构，才能够保证机械产品的质量特性。3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
6、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
7、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。4总结综上，对于机械产品设计研发来讲，创新设计在机械结构设计中的应用具有一定的价值意义，本文主要探究了机械结构设计的基本要求以及机械结构设计的相关准则，并进一步表述了机械结构设计的创新方式，结合三维建模技术的发展，对于机械结构设计的优化及创新提供了一定的技术支持。参考文献：1万耀青，阮玉湘.机电工程现代设计方法M1.北京：北京理工大学出版社，2006.2王秀伦.现代工艺管理技术M.北京：中国铁道出版社，2007.3吴宗泽.机械结构设计准则与实例M.北京：机械工业出版社,2007.
