摘要：创新是发展的不竭动力，而机械结构设计是一项非常有创造性的工作。因此，要求从事机械结构设计的工作者，应具备有效的创新思维与意识，用于在日常的机械结构设计实践工作进行中，去努力创新机械结构的功能完善和用途适宜范围扩大，以达到设计优化最大值，从而为促进行业发展，实现强国之梦做出应有贡献力量。
关键词：机械结构设计；创新设计
引言
一个国家的发展离不开机械的创新，创新是不竭的动力，是民族发展的基础，只有具备创新的意识和思维，才能在具体的的实践工作中提高我国的综合国力。机械是一个国家富强的重要标志，对机械结构设计来说需要具备很强的创造性。在机械结构设计中，需要时刻注重改革和创新，才能达到最优化设计，获得最符合规范的设计效果。
一、机械结构设计的基本要求
1.1质量控制要点
机械在铸造过程中不仅要考虑到功能的实现，更要考虑到产品的最终质量。包括产品精度、刚度及结构力学等标准是否符合，针对会影响机械产品制造质量的因素进行分析。一方面，通过控制这些质量影响因素来控制机械产品的质量和性价比，有效保障其质量和经济性。另一方面，还要充分考虑到机械的操作便捷性、外观及安全特性和节能环保等方面的内容。因产品的质量不仅是由施工工艺和材料来决定的，因此要做到全面考虑。
1.2功能设计要点
机械制造的主要目的就是满足人们对于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，要求设计的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。
1.3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的思维和其他的学科技术，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、尺寸形状等方面的优化与创新设计。
二、机械结构设计的七种变元创新
2.1数量变元
机械产品数量变元是指考虑把机械产品整个零件或零件的每个轮廓、工作和加工的面、线均视为结构基本元素，通过改变调整这些基本元素的数量，达到对机械产品结构改变的实现目的。如为达到力求简单的目标，尽量对铸件结构的形状，采用直线形轮廓的设计。
2.2材料变元
机械产品的材料变元是指通过考虑对产品材料的选择和替换，促使机械零件尺寸结构随之改变，直接导致机械产品加工工艺的随之变化发生，从而达到改变整个产品结构的目的。此元素设计创新，通过调整材料变元，可创新出不同结构方案。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如要增加机械产品元件结构的强度与刚度，可采用对铸铁通过加强筋和隔板，对钢材料通过加大零件截面尺寸和对塑料材料要求料件筋板与壁厚相近，并均匀对称的不同结构创新设计方法。
2.3 尺寸变元
机械产品的尺寸变元，包括有长度和角度及距离等内容，在利用此元素创新时，可考虑通过改变调整零部件构件的尺寸大小，实现对整体结构改变的效果。比如：增加对破碎物料的细度，将两个对称的动力副在机架上的位置进行调整，实现改变后对破碎物料的细度，比原有的细小一半的比例。
2.4 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。
2.5 联接变元
机械产品的联接变元创新需考虑元素的两层含义：一层是需考虑到对元素连接方式的变化，比如日常用的铆接、胶接、焊接、螺纹接等；二是要考虑对每种连接方法不同联接结构的元素创新，从而获得多种结构类型方案。比如将玩具产品创新设计成卡扣与螺钉相结合的安装方法，这样不但连接可靠，而且拆卸操作也很方便。而对手机的机盖设计，将其设计成快速连接拆装的结构，从而方便用户的操作。
2.6 位置变元
机械产品的位置变元创新，需通过对机械产品结构位置的变换来得到不同的方案设计优化。比如将焊缝零件的焊缝位置安排在靠近中性轴的创新，实现构件不会因收缩减少力矩或弯曲变形。
2.7 工艺变元
机械产品的工艺变元创新要充分考虑各个机械产品零件在制造过程中选用不同的创新工艺，来实现对整体机械产品结构产生的变化。对当前机械人、机械手工艺创新的推广应用，不断提高加工生产能力和自动化程度。
三、机械结构优化设计创新方法的运用需要注意的事项
3.1保障结构的社会效益与系统可行性
对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，实现提高企业竞争力的目标。因此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。
3.2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当前发展的趋向。
结束语：要逐步实现机械结构创新设计，必须要求设计者拥有扎实的专业和技术知识，用敏锐的分析能力和思维创新能力，发挥出极大的想象空间来设计，从而创造出新的机械结构方案，最终实现提高机械产品竞争优势，达到机械制造加工企业的社会经济效益最大化。
参考文献
[1]农应斌.机械设计制造及其自动化发展方向的研究[J].科技传播，2013（2）.
[2]罗毅.CAD技术在机械制造中的应用[J].科协论坛（下半月），2011（4）.
论文作者:邓祺彦
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/2/28
标签：机械论文; 结构论文; 结构设计论文; 产品论文; 目的论文; 形状论文; 元素论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;