穆宝臣 王昱
中车大连机车车辆有限公司 辽宁大连 116022
摘要：现阶段，我国综合实力不断提升，科学技术日新月异，机械制造业呈现一片良好的发展景象，在我国经济发展中占据重要地位,当前机械设备结构设计趋于成熟,机械设备也在不断更新,因此,需要机械设计工作人员对其结构不断的优化,才能提高其性能。本文结合此话题对机械制造与机械设计的创新实现进行阐述。
关键词:机械制造；机械设计；创新实现
机械结构设计工作涉及多个领域，而且较为复杂,设计的每一环节都容易受到外界因素的影响,因此,应对此深入研究,并对机械结构进行创新设计，使其达到更高的效果。受创新思想的影响，应确保机械结构设计的更加合理，还能对机械制造业的发展起到一定推动作用，与科学技术相融合。
一、机械结构设计中创新设计的必要性
当前我国综合国力不断提升,创新发展理念深入人新，开展各项生产活动时,对生产设备的要求越来越高,促使各行各业对机械结构设计进行创新,尤其是铁路行业，是我国经济的重大命脉，在我国国民经济中占据主要地位，为人们的生活提供极大的便利，对于铁路行业，机械结构设计也是十分重要。因此，需要对此予以高度重视。在铁路运行过程中，机车安全性尤为重要，在机械结构设计时，应围绕安全、稳定而展开，这不仅能够保障乘客的基本安全问题，还有助于促进铁路行业的可持续发展，在一定程度上促进国民经济的持续增长，具有十分重要的意义。
二、机械结构设计的创新设计应用
(一)结构变异化设计
此中设计方法具有一定优化作用,确保结构参数的合理性,在符合设计要素的基础上使设计方案具有独立性,一般情况下,结构技术要素分为许多方面,包括零件形状、材料、装配方式等。以此分别进行阐述:
功能面能够确保机械机构的作用得到充分发挥,主要体现在：各零件之间的位置与关系,通常零件功能面较多,因此,其形状由表面控制,才能充分发挥其作用。机械运行过程中,零件表面会互相接触,接触的表面被称作功能面,其能够直接影响机械的性能。结构变异化设计能够呈现多种方案,方案的效果存在一定差异,对功能表面的参数有一定的影响,包括零件尺寸、形状、位置、数量等,任何参数在发生变异后,都会得到不同的功能面效果。
各部件接触以后,将会影响零件功能面,因而形态存在差距,其紧固力也有所不同。例如,联接凸轮与推杆过程中,容易出现自由度受到限制等情况。各个零件在未接触的状态下有一定自由度,与其他零件联接后,将会限制自由度,因此,应将其保留,并能够按照原有运动关系工作,此时其他自由度发生转变。根据联接方式不同,可将凸轮与推杆联接方式进行分类,分为力锁合联接与形锁合联接两种形式。其中力索合是利用摩擦力与轴向力使两零件接触。
不同的结构对零部件表面产生的压力不同,过盈配合是较为常见的一种力锁合结构,此结构具有较多优势,不仅结构简单、压力大,还能满足使用需求,但也存在一定缺陷,尤其装卸难度较高。形锁合又分为多种形式,但其在装配时无需存在过盈现象,只是在调整阶段产生。[1]
材料种类不同其加工工艺也不相同。在创新结构中,科学选材尤为关键,先选择材料再确定工艺,根据工艺从而明确其结构,从而体现创新性结构的优势,在选材过程中,还需结合其他因素,例如,成本、质量、性能等。此外,在结构设计期间,保证材料的性能,尤其是铁材料,其抗压能力强,在设计过程中需要保持其处于抗压状态,避免处在抗拉状态。例如,陶瓷局部强度差,在设计时应多加注意,防止其在由于局部受力而出现破损。
(二)结构人性化设计
在操作机械设备时,需要工作人员长时间保持一种姿势。因此,在设计结构期间减少操作压力,降低工作人员的疲劳感,从而影响工作质量。创新后的机械外观要柔和,满足人们的需求,通过人性化设计不易让工作人员产生疲劳。
在实际操作过程中,工作人员都处于不同位置、方向,施加压力的大小也有所不同,通常右手的力度要大于左手,脚步的力量取决于身体用力姿势,如果设备需要较大作用力时,脚部力量能够代替手部。另外,杠杆、手轮、手柄等部分都需要人性化设计,防止其滑动,手感不舒服等情况,脚步在发力时,需要借助座椅的力量,将踏板放在中间位置,并提供靠背。[2]
在此过程中,对应用的零件提出一定要求,需具备实用性,而且易操作、易辨认。在设备正式投入使用后,应为工作人员提供充足的空间,以方便操作,而且设备需在视线范围内,能够在操作过程中对其监督与管控,避免出现失误等情况,从而降低产品质量。
除此之外,还应将零件的色彩与形状进行完善,色彩搭配应遵循简单、大气等原则,零件形状需要和谐、美观、稳定,才能使设备匀称、外观大方,从而提升机械的市场竞争力,获得更多的经济效益。
(三)提高工艺
在对机械创新设计时,各项因素都不容忽视。设计前应将可能使用的各种工艺进行合理规划,才能保证后期的设计效果,降低风险因素。在传统机械结构设计工艺中,没有将此过程出现的问题考虑其中,因此,存在一定缺陷,不能与当前发展需要相满足。故需要设计人员对此予以重视,加强设计工艺的创新,才能使机械结构设计的应用效果得到提升,对可能出现的不良因素进行严格控制,进而有效提高工艺水平。同时应了解创新工艺的重要性,能够弥补机械设计中的不足,促进设计创新发展。此外,在机械结构设计过程中,可将信息化技术融入设计工艺中,从而使机械设计结构更加合理化、高效化，满足当前社会发展的需求。[3]
结束语：
综上所述，我国机械制造方面起步较晚，当前仍然处于发展中阶段，与发达国家相比，还有较大一段距离，因此，我国机械制造的行业在发展的过程中，应积极引进先进技术，完善管理与研究方面的不足，加强对机械结构创新设计的研究，从根本提升我国机械制造业的硬实力，并推动其他产业共同发展。
参考文献：
[1]杨文君. 机械制造和机械设计的创新思维[J]. 时代农机, [J].2015, (001):P.54-55.
[2]林立人, 李旭龙, 汤剑华,等. 机械制造和机械设计创新研究[J]. 湖北农机化, 2019, (005):61-61.
[3]孙培军, 张国夫, 王辉. 机械制造和机械设计的创新思维[J]. 工程技术:文摘版, 2015, (050):00068-00068.