博创智能装备股份有限公司511340
摘要：机械结构设计工作是一项具有创造性的工作，所以，我们的机械设计人员应具有一定的创新思维和意识，在实际的机械结构设计中需要将机械结构设计的功能以及用途进行完善和扩大，以实现设计优化的最大化，从而能够促进行业的发展。本文对机械结构设计中的创新设计进行了分析研究。
关键词：机械结构设计；创新设计；必要性
引言：创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，对于机械结构设计来说创新尤为重要。对于设计者来说，在机械结构设计中进行创新是一项非常具有挑战的任务。只有充分了解机械结构创新的必要性，才能取得最佳的设计效果。
一、机械结构设计创新的必要性
（1）机械机构设计创新更满足系统要求
科学技术推动机械装置的现代化发展，使得机械结构设计要求日渐提高，不仅要具有实际应用性，而且还要体现出创新理念。对于机械结构设计要实现创新，就需要设计人员满足实际需要、满足设计要求、并要考虑到机械设备的未来使用价值。那么，在进行机械结构设计时，要按照现代机械设计理念的引导，优化机械构件的组件以符合系统要求。
（2）机械机构设计创新更为强调系统构建实践
机械结构设计创新是要求设计观念更符合实践需求，着手于机械系统的构建，掌握结构的内在规律，以对机械结构设计相关的基础知识、设计方法以及创新途径进行分析。机械结构设计要实现创新，就要促进系统构建实践，结合基础理论，使机械结构设计成为一项重要工作内容。
二、基于变元法的机械结构设计创新
目前机械结构设计中使用最多的就是变元法，这种方法既科学又便利，在设计的过程中，可以通过变元法将可变的元素梳理的更加逻辑化，大大提高了机械创新的步伐。机械设计中最主要的环节就是结构设计，结构设计就是将一些机械式的原理通过图案的方式画在图纸上面的过程。变元法的适用范围非常广泛，在使用变元法设计设计创新产品时，必须先对设计的产品进行分析，然后选出最优的变元法方案进行设计创新。
2.1材料变元
机械设计中可以选择的材料很多，不同的材料对应不用的加工工艺，结构类型，零件尺寸。通过调整材料变元可以创新性制定不同结构方案。例如：在运用钢材料的结构设计中，通常加大零件的截面尺寸以增加结构的强度和刚度；而在铸铁的结构设计中，则是通过加强筋和隔板的方法加强结构的刚度和强度；塑料材料的结构设计中，塑料件的筋板与壁厚相近并均匀对称。
2.2尺寸变元
尺寸变元中的尺寸主要是指距离、角度和长度等，它考虑了变元元件中元素之间的距离、长短度和角度等方面的问题，通过改变机械零件和其构件的尺寸大小，使机械的整体结构发生变化。就因为尺寸变元的主要内容是长度、角度和距离等的变元，这样便是机械的整体结构发生了变化，不同的尺寸对应着一个创新设计，从而起到了改变整体机械构件的效果。例如，在一些弯曲工艺里面会使用到尺寸变元，因为每个材料的弯曲弹性变形不一样，所以对元件的弯曲程度不同，角度的要求也不相同，需要在弯曲构件成形之后，然后再对所弯曲的构件进行加工和修复，如果在弯曲构件之前直接确定一个角度，并且构件允许小范围的变形，那么弯曲后就不用再加工修复了。
2.3数量变元
在产品的结构原理中最为基本的就是加工面和工作面这两个元素，此外还包含有产品的整体和产品本身等，这些因素对于产品的质量好坏有着极为重要的影响。一般来说，机械结构设计的最终目的就是为了更好的进行产品生产，而产品的设计和生产最为注重的就是产品的功能，一般简单实用即可，产品设计中比较常用的就是直线形状的设计。比如说，在机械结构设计中，防止螺丝松动和脱落的主要方法就是使用弹簧垫，弹簧垫在使用过程中还可以起到缓冲的目的。为了更好的进行机械结构设计，笔者认为在设计过程中可以将螺丝、弹簧垫和机械结构三者进行有机的结合，将其融合成一个整体，这样做不仅能够减少工作量而且使得产品携带方便，容易安装可谓是一举多得。在进行机械结构设计的时候，这种方法实际上就是数量变元设计，该方法的主要特点就是将原本需要三个或是四个的元器件将他们进行集成化以达到减少元件的目的，这样可以在产品施工之前将一些能够合成的产品进行合成，能够有效的减少施工量，提高了工作效率。
2.4形状变元
机械产品的形状变元，是指我们可以从结构的形状上去考虑对整体形状和主要轮廓、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。同时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，为达到最大化程度的对高温炉渣的快速降温，我们对滚筒式冷渣机机械产品进行了形状变元的创新，对其原有的一个腔体进行了分腔处置，从而形成多腔式滚筒冷渣机，在工作作业过程中，摊薄了高温炉渣的厚度，实现快速达到理想的降温参数指标。
三、实现机械设计创新的具体措施
3.1全面创新自动化技术
当前，我们正处于经济时代，不仅仅是经济在飞速发展，技术的发展也日新月异。从当下我国的国情来看，发展机械设计自动化技术是一个由简单到复杂、从低级到高级、逐渐完善的过程。然而这一过程所面临的不仅是时间问题，更重要的是技术创新问题。机械设计制造在选择使用自动化技术后，其生产方才可以改变传统的机械化模式，逐渐过渡为机械控制自动化模式，最终实现计算机控制自动化。只有先以单个部门自动化的实现为基础，才能逐渐达到全行业的设计自动化，最终实现机械设计过程的全面自动化。从目前我国机械设计自动化的具体程度来看，中国机械设计自动化程度跟国外相比还存在很大的差距。所以，我们应当积极以国外先进的自动化技术发展进程为参考，不断追求创新，致力于我国机械设计自动化现状全面开发新技术，尽量少走发展的弯路，大大提升我国机械设计自动化程度，争取尽早与国际机械设计自动化接轨。
3.2机械设计智能化
机械设计智能化需要将设计理论跟智能工程结合在一起，并以自动化智能工程为基础，进一步建立更能反映出人们智能水平及自动化程度的机械设计理论、技术，促使机械设计自动化能够更好地诠释设计活动，最终提升机械设计的自动化程度。在机械的设计理论和设计技术方面，我们应当重点研究设计过程中人的思维规律及信息流。因此，机械设计智能化的实现也是实现机械设计创新的一个重点内容。
四、结束语
综上所述，机械结构设计创新具有非常重要的意义，是满足人们需求，促进社会进步与发展的不竭动力。对于设计者来说，要不断探寻机械结构设计的创新点，不断优化结构设计，利用创新思维、创新理念替代传统设计理念与方法。只有这样才能不断创新机械结构设计，满足社会与生活的需要。
参考文献：
[1]韩宁.基于创新设计的机械结构实训项目开发[J].现代制造技术与装备，2018（2）；
[2]王宾瑞.创新设计在机械结构设计中的应用分析[J].科技风，2018（6）：5-5；
[3]马钰汶.基于新形势背景下机械结构设计创新模式研究[J].科技与创新，2017（9）：39-39；
[4]罗毅.机械结构设计中的创新设计研究[J].中国高新区，2017（8）：107。