史晓强
内蒙古北方重工业集团 内蒙 包头 014033
摘要：机械设计是关乎我国机械行业发展的重要因素，我们了解到，机械工程是我国的重要工程，机械工程的发展具有非常重要的意义，可以带动诸多领域的发展。现阶段，由于受到社会经济的影响，许多的行业对机械工程提出了更高的要求，机械的性能和质量都需要有所提升，这样才能满足实际社会需求。机械结构设计是机械制造的基础性工作，机械结构设计的效果直接的关系到机械的整体性应用效果,本文主要对机械结构设计中的创新设计做论述。详情如下。
关键词： 机械结构设计;创新设计
引言
由于机械工程自身具有复杂性的特点，而且随着社会的发展，机械工程中融入了各种先进的技术和理念，复杂程度进一步提升，机械结构设计难度非常大，容易出现各种问题。机械结构设计主要包括 3 方面工作内容，分别为制图、分析以及计算，这 3 项工作的任何一项如果出现缺失，都会引发机械结构问题，甚至成为各种机械事故的诱因。结构设计是机械结构设计中的核心内容，据统计，在开展机械结构设计过程中，结构设计需要占据大部分的时间，一般为 80% 以上，而且机械结构设计合理与否，也是机械性能的主要影响因素。值得注意的是，机械结构设计工作不具有唯一性，在确定机械具体性能以及使用功能以后，往往有多种设计方案，这些方案的落实，都可达到规定的设计要求，需要结合实际情况，对设计方案择优选择。基于结构设计的重要性，在这项工作开展的过程中，不能过于片面，设计人员需要从整体角度考虑问题，严格的落实各种设计要求，完善设计方案，保证机械的重要作用可以得到有效的发挥。
1 机械结构设计常见问题分析
首先是轴承结构问题。在我国当前的机械工程中，轴承结构属于一种非常重要的机械结构，在大部分的机械中都采用了这种机械结构。相比于滚动轴承，滑动轴承往往具有更大的结构间隙，这也是两种轴承结构的主要差异。在机械运行的过程中，轴承结构必然会产生机械磨损，这种情况一旦出现，轴心也会发生偏移，对机械的性能产生一定的影响，所以，为了减少这种情况的发生，在轴承结构设计环节，不能采用密封结构，保证机械的稳定运行。其次是高速旋转体设计问题。在机械运行的过程中，会存在一些高速旋转体，在机械结构设计环节，需要重点的关注高速旋转体的设计。根据设计原则，高速旋转轴的连轴器螺栓头部以及螺母在设计时需要超过法兰面。高速旋转体在运 行的时候由于速度比较快，会产生很强的气流，对机械造成影响，很容易因此而引发一些风险因素，增加机械的故障发生率。为了减少高速旋转体带来的隐患，在设计环节，可以在高速旋转体的端口位置增加防护装置，把转体产生的气流限制在一个固定的范围内，减少对机械运行产生的消极影响。
2机械结构设计中的创新设计
2.1创新改造技术
（1）利用自动化可编程序控制器代替传统继电器改造。传统继电器的控制精度较差，无法满足新时期企业生产加工的精度需求，在一定程度上阻碍了行业的发展。可编程序控制器的控制精度更为精确，用其代替传统继电器，具有操作平稳、应用效果好的优势，同时，改造后的设备更加灵活，有利于提升操作人员的操作体验，显著提升生产效率。（2）利用第二代先进部件直接替换老旧部件。对于出现功能落后、故障增多的大型、昂贵机械，直接进行整机置换是不现实的。此时，很多企业出于改造成本层面的考虑，会选择对其核心部件进行替换，面对这一市场需求，很多机械厂商会为这类机械的核心部件研发性能更加优秀的第二代产品，企业只需按照相关说明进行替换即可。（3）利用数字技术对传统机床进行改造。传统机床的工作精度较差，严重影响产品的生产效果，利用数显技术对传统机床进行升级和改造，能够显著提升机床的加工精度，避免因操作失误而降低生产效率的情况发生。
2.2 机械主传动结构设计
数控化改造期间，应该科学合理的设计好主传动结构，保障车床改造后，可以进行速度的自动化改变，同时具备较宽泛的速度变化区间。以多速电机改造传统结构，可以达到此标准。为维护正常的运行电动机，设置电机变速系统，把原主轴传动链等结构拆除掉，换掉主电机，即以变频调速装置替换。电机主轴上展开确认主轴部位，应用脉冲编码器明确，向控制中心及时的传输反馈的信息数据，考虑到机床的运转状态，进行加工控制零件。选取电机的过程中，应该展开合理的分析各种各样工况下的电机等效力矩，这样可以保障所选电机满足系统加工精度等。按照负载力矩对于电机启动频率合理的明确，让电机可以对负载进行直接的带动。基于能够调速的区间之内，需要保障主轴电机转速平稳，避免数控加工时产生不均匀的速度问题。持续负载状态中，主轴电机应该保障转速是平稳的，让电机具备尽可能较小的转速波动范围。所用电机需要散热性能优越，防范长期的工作振动过大，或者是形成高分贝噪声。
2.3钻床机械结构设计
孔加工，传统工艺需要经过划线、打点、钻孔这三道工序，操作虽然简单，但是费时，生产效率不高。尤其是多孔分布的零件，不利于批量加工。目前，对于孔系零件批量加工，一是设计专用钻孔夹具，俗称钻模，利用普通钻床（台钻、摇臂钻等）进行加工，由于靠人工操作钻孔，依赖于工人的操作技能熟练程度，故适用于孔系精度要求不高的零件；二是设计专用夹具，利用数控设备（数铣、加工中心等）进行加工，这样既可以保证精度又可以提高效率。不足为数控设备昂贵，增加加工成本。对于一些精度要求不高孔系零件，根据其孔系分布特点，设计一款专业钻孔设备势在必行。
结语
总之，机械工程的发展方向给机械结构设计提出了更高的要求，由于机械结构复杂性的特点，在实际的机械结构设计过程中，经常会出现各种问题，对设备性能产生直接的影响，为了消除这些问题带来的消极影响，设计人员需要重点关注结构受力情况，合理选择机械结构材料，融入精细化的设计理念，创新设计模式，保证机械的各种功能都可以得到有效发挥，打造优质的机械，为我国社会发展做出积极的贡献。
参考文献
[1] 宫金良 , 李祥 , 李敏 , 张彦斐 . 基于弹性变形和矢量叠加原理的新型整骨机器人变形误差分析 [J]. 科学技术与工程 ,2019,19(35):234-240.
[2] 刘碧云 . 数控机床机械结构设计和制造技术新动态的研究 [J]. 南方农机 ,2019,50(23):135,139.