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摘要：随着市场经济的发展，使人们的生活水平有了快速提高，对生活品质也有了更高的要求。因此，使社会认识到了创新的重要性，能满足人们的多元化需求。尤其是在机械结构设计中，采用创新设计的方式，有利于提高机械的质量和性能，从而推动机械制造业快速发展，不断提高我国的经济实力，实现其应有的价值。本文主要探究了机械结构创新设计的要点以及注意事项，以供参考。
关键词：机械结构；创新设计；设计要点
引言：
当前，对于机械结构的创新设计已经得到了较为广泛的关注，创新是为了对机械进行更好地利用，同时也是为了将其实际效能发挥出来。对于机械结构创新设计来说，一般其思维都较为统一，且以变元法为主，因为这种方法使用简单，在创新设计中利用逻辑化的思维可以对可变元素进行系统化的梳理。对于机械结构设计来说，它是一项非常具有创造性的工作，在设计机械结构时需要时刻对其进行改进和创新，这样才能让设计达到最优化效果。
一、机械结构设计的概述
机械结构设计主要体现在机械的零部件设计，不同的机械设计对零部件的要求都不同，这主要是由于机械零部件之间的组合位置来决定。几何形状的机械零部件具有多个表面，这些表面都会与其他机械零部件的表面进行接触、衔接及组合，简称功能表面。在各个功能表面之间衔接部分称为衔接表面。零件的功能表面对这个机械而言起着决定因素，因此机械零件功能表面的设计是机械结构设计的核心内容。零件功能表面主要体现为：表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计，可以不同的结构方案适用与同一种技术功能。
二、机械结构创新设计的要点
1、材料变元
材料变元主要考虑机械设计创新中材料的选择和一些材料的更替。在机械创新设计的过程中，不同材料对应着不同的零件尺寸、结构类型和加工工艺，若零件采用不同材料，该零件设计出来的产品的尺寸大小或者结构也会随之发生变化，其加工时间和加工工艺也会随之发生改变，这种变化直接影响着整个产品结构的改变。例如在使用钢材料结构设计时，通常在设计时故意加大钢的横截面积，起到刚度和强度的双增加。因此，若通过材料变元，可创新设计出许多类型的方案来。
2、数量变元
数量变元是机械结构设计中的一个基本变元，通过对产品零件数量的改变，从而达到对产品功能和性能的改变。例如：机械结构的设计师在设计产品时，为了能够充分体现出产品的功能性与实用性，通常会采用直线设计的方法。在直线设计中，螺丝是其中最重要的基础要素。一旦螺丝出现松动或者偏移的现象将直接影响整个机构的设计，为有效降低这种问题发生的概率，设计师通常会选择采用增加弹簧垫的方式增强弹簧的稳定性，这样不但不会造成弹簧歪斜，同时还能发挥很好的缓冲作用。除此之外，在进行设计时，设计师还可以将一些冗杂的元素进行适当的整合，不但方便携带与安装，还能极大地缩短工作时间。这就是数量变元的优势。
3、形状变元
机械产品的形状变元是指可从结构的形状上去考虑对整体形状与主要轮廓、设计表面和所用零件等类型和规格进行尝试改变，从而得到不同的结构创新方案，实现改变机械整体结构的目的。此种元素的创新是在机械设计中，将机械工作原理变成技术图纸的主要过程环节。为确保结构方案设计正确可靠，形状变元创新设计还须遵循8大准则，包括防腐蚀、支承、公差配合、应力学、工艺等。
比如：热电企业的冷渣机，为达到最大化程度对高温炉渣的快速降温，对滚筒式冷渣机机械产品进行形状变元的创新，对其原有的一个腔体进行分腔处置，从而形成多腔式滚筒冷渣机，在工作作业过程中，摊薄高温炉渣的厚度，实现快速达到理想的降温参数指标。
4、工艺变元
机械结构设计不是一个简单的过程，因此其必然也存在很多不同水平的工艺。在一个机械零结构的设计当中，采用不同的工艺去制作不同的机械零件会对总体结构造成非常大的影响。工艺的不同可能影响到零件的性能、质量、成本等各个方面，因此在实际运用中需要重点考虑。尤其是像加工工艺以及转配工艺这样的技术不断的发展与提高，更是出现了许多新型结构，和传统的机械加工结构相比就显现出了非常明显的优势。因此想要拿捏好的工艺的水平，就必须要制作出一份完美的设计图纸，严格分析各个零件的数据，只有这样才能在确保质量的同时进一步提高机械结构的实用合理性。
5、连接变元
焊接、螺纹固定、胶水粘接等是机械产品零件连接的主要方式，只有根据机械产品的实际情况选择合适的连接方式，才能保障机械产品的长久运行。因此，机械结构设计师在进行机械结构的创新设计时，要结合实际情况，对产品的连接方式进行相应的创新。譬如对那些过于牢固无法拆卸的产品零部件，可以采用焊接的方式处理，这样就能确保产品零件的稳定。而那些能够随时拆卸的零件，可结合实际情况，选择胶水粘接或者螺纹固定的方式进行处理。
三、机械结构创新设计的注意事项
1、保障结构的社会效益与系统可行性
就当前的情况来看，对于机械结构的创新设计采用的是变元法的方式，通过改变和调整机械结构设计的相关因素，来获得创新的机械结构设计方法。但事实上，在利用变元法的结构设计时还必须基于市场应用的实际需求，在性能、经济上进行充分考虑。变元法研究的内容包括机械结构设计的数量、形状、材料位置以及装配连接变元等，主要通过对这些元素进行变元来设计出更多的优化和创新设计方案。但作为企业来讲，机械生产的目的就是要满足市场需求，创新结构设计的目的就是保障企业的经济效益，从而实现提高企业竞争力的目标。所以，在对机械结构创新设计的工作中，应充分考虑用户的实际需求和企业的实际发展情况，保障结构设计的社会效益与系统可行性。
2、综合分析成本需求和制造工艺内容
机械结构设计的创新设计不仅包括对结构、空间构造以及材料的调整和改变，还包括制造工艺、功能等方面的设计创新。机械结构的创新性评估作为机械制造行业的重点工作，逐渐开始受到行业内的关注。随着计算机技术的发展和机械制图、建模等技术的发展，机械创新工作越来越得到重视，很多企业都加大了对其的成本投入，导致其成本不断增加。因此，控制好机械结构设计的成本需求，再针对性的进行创新结构设计成为了当前发展的趋向。
四、结束语
综上所述，在机械结构上展开创新设计，对设备的使用具有重要意义，与传统的设计理念进行对比，新的创新理念和创新思维更加有利于提高机械设备的使用效果，能从一定程度上提升设备的性能。对于机械结构创新设计的相关人员来说，在进行设计的过程中要不断的优化结构设计，逐渐开发出新的设计理念和设计思路，并且在进行设计的过程中一定要注重对设计人员自身技能和素质的培训工作，从而才能实现对机械结构设计优化和创新的目的。
参考文献：
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