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摘要：机械制造业在发展当中呈现多元化趋势，传统的设计理念及形式难以满足当代社会的发展需求，因此需要打破传统及限制，在设计的过程中呈现更加灵活的结构。所以，需要加大对创新设计的重视程度，促使机械结构设计达到最优，更好地满足人们的需求。本文主要探究了创新设计在机械结构设计中的应用及优化创新方法，以供参考。
关键词：创新设计；机械结构设计；应用
引言
社会的不断进步需要各方面的技术支撑，创新设计应用于机械结构设计中，能够提升机械结构的内部质量。如何应用有效的方法来激发设计工作人员在机械制造上的能力，使其在社会市场竞争激烈的环境背景下制造出符合现代需求的机械产品，是目前机械制造企业需要关注的重点问题。
一、机械结构设计的基本要求
1、质量控制要点
产品的质量监控不仅是对产品的工艺和产品材料的监控，同时还是对产品的刚度、精密度及产品的结构力学等的监控，这些都是考量产品质量的重要指标。只有通过控制这些影响产品质量的因素，才能确保产品的质量和性价比。除此之外，还要对机械产品的安全性、环保性、便捷性等进行一系列的控制，以防在机械产品的使用过程中增添不必要的麻烦。
2、功能设计要点
机械制造的主要目的是满足人们对机械的功能需求对原材料进行加工并形成成品的一个过程。作为机械制造的初始阶段，机械的功能设计不仅要满足客户的实际需求，更要展现出创新性，要求设计产品必须满足相关的机械工作原理，还要保证产品的稳定性、工艺力学及材料力学和装配性能等相关因素的要求。
3、优化与创新设计
机械产品结构的创新设计方式已成为机械制造企业的有力竞争，在产品中引入创造性思维与其他学科技术，进一步应用于机械制造的优化设计和创新设计，有效提高机械技术产品的竞争力。结构优化设计的前提是有大量的可能性方案，和优化空间，包括对机械产品的生产工艺、材料及连接方式、尺寸形状等方面优化和创新设计。
二、创新设计在机械结构设计中的应用
1、机械机构设计中的材料变元
在进行机械结构的材料选择时，只有选择高质量的材料，才能保障机械产品后续的长期使用。然而，由于部分机械产业的工作人员缺乏相应的工作经验，不懂得如何选择或采购机械结构的材料，导致选择或采购的机械材料与机械性能存在极大的差别，当出现这种情况时，要及时地对机械材料进行变元处理，以便于调整产品的整体结构，完善产品的性能，进而增强机械产品的实用性。
2、机械结构设计中的位置变元
位置变元，实际上就是在机械结构的设计中，运用科学的手段，合理的设计每个零件的位置，实现位置变元，从而使机械结构达到理想的效果。譬如，在安装机械设备的零部件时，要尽可能地将零部件调整到合适的位置上，让其安装的位置尽量向中间部位靠拢。采用这种安装方法能有效避免机械设备的零部件出现变形的现象，同时降低了元器件扭曲的概率。由此可见，合理地进行位置变元，不但能够提高设备空间的利用率，还能降低设备出现故障的可能性。
3、机械结构设计中的数量变元
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，还能极大地缩短安装工作时间。
4、机械结构设计中的尺寸变元
机械结构零件的尺寸也是影响机械结构设计创新的重要因素，零件尺寸不符将严重影响机械结构的设计。为有效地避免这种问题的发生，机械结构的设计人员可以通过尺寸变元的方式，优化零件的尺寸，以此达到零件应用优化的目的。在采用尺寸变元法时，需特别注意零件的自身尺寸及具体形状，采取适当的手法进行尺寸变元，以免妨碍机械设备的稳定运行。同时，要严控零件尺寸，采用模块化的方法进行设计。这样才能使机械设备的运行达到相对稳定的状态。
5、机械结构设计中的连接变元
焊接、螺纹固定、卡扣固定、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，选择卡扣或者螺纹固定的方式进行处理。
6、机械结构设计中的工艺变元
根据以往的设计经验来看，机械结构的制造工艺影响着机械产品的实用性，一旦制造环节出现差错，将导致机械产品的整个结构都无法正常运行。因此，为保障机械产品的实用性，机械产品的设计师必须结合产品的实际性能，为零件设计出合理的结构方案，同时，严格遵循制造工艺的设计标准，在保障产品质量的基础上通过工艺变元法实现对机械结构的创新设计。
三、机械结构设计的优化创新方法
1、保障结构的社会效益与系统可行性
当今，对机械结构的创新设计主要是采用变元法，其可以有效改变机械结构设计的影响因素，获取新的结构设计和创新方法。然而，在实际运用变元方法时，还需要结合市场需求，综合考虑经济、性能、设计的形状、材料品质以及数量等多个方面的因素，并针对此类元素制定有针对性的设计和优化设计方案。对企业而言，由于创新和优化产品的最终目的是保障企业的经济效益，因此结合市场的需求和自身的竞争力进行有效的设计是其考虑的最重要的因素。在机械设计时，要求设计者结合实际需要和企业未来的发展，保障经济收益的同时考虑方案的可行性。
2、TRIZ设计创新理论
TRIZ理论阐述了发明问题的核心：解决冲突。冲突就是在达到预期目标同时还要满足非唯一条件的问题，解决冲突的原则就是改进系统中任一结构或性能的同时，不能对同一系统中的相邻结构或性能产生不良作用。冲突分两类，一类，是物理冲突，物理冲突是指，要求其中的某子系统做出与子系统性能相反的行为时产生的冲突，这导致系统中的某部分同时出现两种完全相反的行为或状态，这一问题是由一个系统指数的变动而产生的。另一类，是技术冲突，这是指系统中增强某一部分的性能而对系统产生了有害或利害各半的结果，或者，有益元素的的加入或有损元素的清除引起他的子系统消极变化，技术冲突是由两个系统性能指数导致的。
四、结束语
在科技高速发展的今天，人们的思维方式也产生了很大变化，机械设计人员除了要准确掌握机械设计原理以外，还要在思维方式上有所拓展。要求机械设计人员创新理念，在结构设计上与产品的相关功能进行紧密联系，将设计手段与计算机辅助设计进行有效融合，只有这样才能够设计出令受众满意的机械产品。
参考文献：
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