张晟
天津万维智造技术有限公司
摘要：现如今，随着我国现代化机械制造以及机械设计等技术的进展愈来愈完善，人们的日常工作生活无法离开各式各样的机械产品，机械制造技术以及机械设计技术的进展也得到了社会各界的高度重视，因此，设计人员需要进行机械结构创新的思考。本文从机械创新设计概述出发，进行了机械结构创新的研究与讨论，以求推动机械行业的良好发展。
关键词：机械结构；创新设计
引言
在新时代发展背景下，人们对产品质量的要求越来越高，对产品个性化的需求也逐渐增长，这就要求产品设计人员在设计产品或者生产产品时，不仅要注意产品的性能或者结构特点，还要注意控制产品的研发以及生产周期，不能为了丰富产品的功能，而延缓产品上市的周期，错过产品升级和企业扩展的风口。设计人员在进行机械结构设计时需要时刻创新，确保机械结构除了高精准的特色之外，还有足够的创新性，进而才能在机械设备市场中站稳脚跟。
1我国现代化机械设计制造工艺的现状
我国工业生产逐渐趋于现代化，机械制造业也在不断地进行发展和创新，而在机械制造业中应用的技术也越来越成熟。机械制造业的发展对于我国国民经济的快速发展有着积极的促进作用，现在已经成为我国经济发展的支柱型产业。但是在应用机械设计制造工艺的过程中出现许多的问题，比如技术人员对于精密加工技术的重视程度不高;没有采用合适的制造工艺应用到机械设备及相关部件的生产当中;焊接技术不成熟等，这些问题都阻碍了我国工业生产现代化的脚步，为了解决此类问题，我国机械研发部门以及相关技术人员需要花费更多的时间和精力来提高目前的精密加工技术，及时地解决在这些设计过程中出现的问题。
2机械结构创新设计概述与重要性
机械结构决定了机械性能的质量，机械结构的创新可以在原理、形状与性能等方面进行研究，在进行机械结构创新时不能对机械的实用性产生影响。传统的机械的使用模式已经十分固定，而创新设计则可以将这种固定打破，进行结构转型的大胆尝试。在进行机械结构创新设计时，设计人员应当在传统设计的技术上进行经验的总结，然后再进行创新型的改变，保证创新后的机械机构还是可以正常使用的。因此，需要设计人员进行创新意识的提高，摒弃传统设计理念，使用新工艺、新材料、新技术等方式进行机械结构的创新，从而进行机械制造领域生命力的提高，完善机械设备的稳定性与安全性。
3机械结构创新设计的应用
3.1结构变异化设计
使用变异化设计来进行结构参数的优化，独立设计方案时需要满足技术要素的支持。正常情况下，材料、联结点与零件形状等要素都属于结构技术，下面就从功能面、材料种类与联接点进行分析。（1）功能面。利用零件间的关系与位置进行功能作用的发挥。零件的表面控制了零件的形状，为了确保其作用的有效发挥，零件中的功能面会偏多。机械的实际运行过程中，零件的表面、零件与加工物体之间会频繁的进行接触摩擦，而这些接触摩擦的零件表面就属于功能面。功能面会对机械性能产生本质的影响，利用变异化设计进行各种方案的呈现，从而带来不同的效果。顺序、尺寸、位置、数量与形状等参数会对功能表面带来影响，各个参数在变异的情况下都会产生不一样的功能面效果。（2）材料的种类。在加工工艺各不相同时，首先需要进行结构创新的确认，再进行材料的科学选择，按照不同的材料进行工艺的明确，并在工艺确定结构的基础上，进行创新性结构优势的发挥。材料选择时需要考虑其成本高低、质量好坏与性能强弱等情况。
在设计机械结构时，首先要确认材料的性能，例如铸铁材料，其抗压性能强，抗拉性能却很弱，所以，在使用铸铁材料进行结构设计时，需要保持其抗压状态。（3）联接点。零件在互相不接触的前提下会包含六个自由度，当零件进行互相联接时，会对自由度产生多少不等的局限性，保留有需要的自由度，让其维持原有运动关系工作，再针对其他的自由度展开创新与改变。联接指的是零件之间在摩擦接触时，方法的不同会导致零件功能面产生不一样的功能面形态，而零件之间不同的紧固力也会造成自由度的不同。
3.2结构性能化设计
（1）提高刚、强度。机械在运转的过程中，局部会产生受力偏大的情况，为了避免此情况的发生，可以在进行结构设计的时候，合理的分散荷载力，与此同时再将结构分担里提高，在使用机械设备时，将支撑套加在集中受力的区域，也可以进行荷载的有效分担。机械在传动作业过程中，不做功的力无法将物体进行有效的转移，因此，需要进行零件与其他荷载间平衡力的保持，从而保证整体的平衡，结构的承受力也得到了有效的提高。为了确保零件的刚度，除了进行材料的优选之外，还要进行应力集中的避免，减少结构承载出现问题的概率。（2）提升工艺性。切削类的机床需要利用夹持面来进行装卡的辅助工作，所以，需要确保夹持面刚度足够，为了提高工作效率，还可以减少加工物装卡的频率。若可以同时进行多个产品的加工操作，就能有效的减少工作时间，提升切削效率。（3）提高精度。在机械结构建筑的设计与制造过程中，会产生误差，从而对机械带来多少不等的影响。因此，需要从结构设计这个源头进行因为结构变形、材料较差或温度变化原因导致的误差的减少，提高机械的精度。除此之外，还需要进行对误差敏感度的提升，在减少创新结构误差的同时，进行产品质量的保证。另外，机械内部构件中连接处过多，也会对产品的精度造成影响。
3.3结构宜人化设计
（1）减少疲累感。大多工作人员会长时间使用同样的姿势进行机械设备的操作，所以，在设计机械结构时，要降低操作压力，避免操作人员因为过分疲累而影响工作质量。在创新设计机械结构时，要注重机械外形的柔和性，满足工作人员的需求，在进行长时间操作后也不会感觉十分疲累，保证设计的宜人化。（2）确保操作性。工作人员在进行机械操作时，会因为位置、方向与力度的不同而产生不一样的操作感。正常情况下，右手的力度更大，力度大小也会因为身体姿势的区别而产生不同，工作人员在坐着的时候，脚部的力度是最大的，因此，当设备需要很大的力度才能操作时，操作人员可以使用脚力来取代手动。在进行结构设计时，需要注意手柄、手轮与杠杆宜人化的设计，在使用时确保不会产生移动的情况。在使用脚部发力时，需要有合适的座椅，踏板放在中间，还要安排靠背做后部力量的支撑。（3）预防错误使用。设计零件时以形状简单、易辨认为主。在使用机械设备时，工作人员需要有足够的操作区域，在工作人员可视范围之内进行仪器仪表的放置，在实际操作过程中可以进行设备的管理与控制，防止因为工作人员的错误使用对产品质量造成的影响。（4）色彩与形状。我们在确保机械设备性能的同时还要完善零件的色彩与形状，要使形状和谐、美观、稳定，色彩搭配也要大气、简单，组合而成的设备要匀称。外观的大方也能使机械在市场的激烈竞争中脱颖而出，确保经济效益。
结束语
总而言之，本文在分析了机械设计中模块化设计方法基本内涵的基础上，进一步分析了机械设计中模块化设计技术的应用办法，设计人员在进行结构设计时，需要将专业的理论知识与实践经验进行有效的结合，激发其强大的创新能力，进行结构矛盾的解决，将机械设备的安全性与可靠性提升，从而推动机械设备的不断发展与企业经济效益的有效提高。
参考文献
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