基于新形势背景下机械结构设计创新模式研究黎扬福

基于新形势背景下机械结构设计创新模式研究黎扬福

黎扬福

（广东嘉腾机器人自动化有限公司广东省佛山市528300）

摘要：从新形势角度来审视机械结构设计，确定要想保证机械产品能够满足人们的多样化需求，需要提出创新模式，进行机械结构创新设计，提高机械结构设计方案的科学性、有效性、适用性，为制造完美的机械产品奠定基础。基于此，通过分析新形势下机械结构设计的创新理念，进一步探讨新形势下机械结构设计的创新模式，希望对创新设计机械结构有所帮助。

关键词：机械产品；机械结构设计；创新模式；动态分析法

引言

机械结构的设计工作，需要制定明确的实施方案，此方案应该以机械总体设计方针为指导，先给出具体的结构图样，图样要很详细并且包括所有应实现的功能；接下来把工作原理变成具体的实现某个功能的零部件，与此同时要考虑好加工的技艺、加工强度大小、加工材料的软硬、加工需要的精确程度以及和其他零件的相互作用等方面问题。

1.机械结构设计创新的重要意义

目前，科技进步日新月异，而机械制造行业却鱼龙混杂，产品的生产流通同质化严重，市场竞争的进一步加强迫使着机械制造企业的革新，创新才是机械制造企业抢占市场份额的关键，创新意味着产品功能和作用的进化，只有具备独特而不可替代的竞争优势的产品才会给企业带来巨大的经济和社会效益。这给机械工作者的启发是，坚持机械结构设计的创新和改进，必然是一个艰难的过程，要求工作者要有不怕吃苦、持之以恒的决心和毅力，要以现代化的设计理念武装自己的头脑，要重视机械结构设计的重要性，改变传统思路，变换结构模块的组合方式，努力使机械结构满足大部分产品的需要，只有这样才能获得市场竞争的胜利，这也成为了当下机械工作者的重要任务。

2.新形势下机械结构设计的创新模式

在时代不断发展的背景下，各行各业为了能够紧跟时代步伐，持续不断地发展，都积极进行着我们“看得见”的创新。在工业行业之中所进行的看得见的创新之一就是机械结构设计创新，以此来提高机械性能，满足人们多样化的需求。

2.1变元法概念及其具体应用

从德国引进的变元法被视为一种创新模式，将其有效的应用于机械结构设计之中，能够赋予其创新精神，最大程度地优化机械结构设计，为提高机械产品的有效性、适用性、科学性创造了条件。参考相关资料，确定变元法所涵盖的内容是诠释产品设计含义，如材料、数量、位置、形状等；经过论证之后进行有效调节关键点，改变以往设计的弊端，提出全新的设计方案，充分体现变元法的优势。从这一角度来讲，变元法主要应用在以下方面：

2.1.1材料变元及数量

在机械设计之中，必然会涉及到对多种类型的原材料处理，但是每种材料都具有自身的价值及独特的功能，在利用适合的加工工艺对原材料进行加工处理之后，方可满足机械产品的生产需要。而对于部分不可加工的材料而言，是难以被处理且有效应用在机械结构设计及后续机械生产之中的。为了改变这弊端，变元法的应用就显得尤为重要，也就是借助变元法来实施材料变元，进而制订新的机械结构方案设计。比如，在对钢性材料进行设计的过程中，为了满足设计需要，使钢性材料成为理想材料，可以采取增强隔板等措施来对钢性材料予以调整，从而使之满足设计要求。

2.1.2位置及工艺变元

位置变元实质上就是分析如何改变元件的位置，继而实现设计优化。比如，在进行部分元器件焊接的过程中，焊接位置的选择尤为重要，需要靠近中心轴，从而有效避免元器件变形或出现不规则扭曲。此时，可以对元器件空间予以调整，从而优化元器件焊接，提高元器件的焊接质量。工艺变元则是在机械结构设计之中对所有的施工工艺予以严格把关，结合设计图纸，选择最优的产品工艺，并借助最先进工艺技术对元器件进行优化设计，进而良好地进行机械产品生产。如果在机械产品生产的过程中出现某些问题，则应进行合理的调整、优化，从而保证所生产的机械产品的质量。

2.1.3尺寸变元

从某种意义上来讲，尺寸变元就意味着改变元器件形状，使元器件达到最优。比如，在对某元器件进行冷冲压变曲处理之前发现元器件的弹性不符合设计要求，则可以实行尺寸变元，也就是对元器件的长、宽、高或直径等基本参数进行分析，按照标准要求来计算元器件的标准参数，进而对元器件进行尺寸变元，虽然改变了元器件的形状，但其也满足了设计要求，为生产机械产品奠定了基础。

2.2基于变元法的机械结构创新设计

基于以上内容，可确定基于变元法来进行机械结构设计势必能够弥补传统机械结构设计的不足，提高机械结构设计的合理性、科学性、适用性。参考相关资料及笔者工作经验认为，

在基于变元法进行机械结构创新设计的过程中，应当特别注意以下2方面：①在具体进行设备防腐的设计中，出于为机械设备提供完善的空间的考虑，应当注意保证将其设备置于干燥的环境内，不能出现淤积介质，这样做的目的在于减少设备腐蚀；②机械结构设计中应尽可能地避免直接接触金属，从而有效避免机械设备因接触金属而腐蚀。

3.机械结构创新的尝试及优化测评

3.1机械结构设计的创新尝试

防腐剂在石油以及一些石化设备中具有十分重要的作用，下文以其为例，阐述变元法在其中重要的作用。石油和石化设备必须进行防腐蚀性的设计，这样一来，在设计的最初就应该考虑到防腐蚀性的大小和影响因素，从而采取必要的保护和防治措施，主要有以下几个方面。

首先，在总体的设计上面，对停车间给予了严格的要求，不能堆放杂乱，不能潮湿，不能含有其他不利于防腐的物质存在。其次，设备的使用年限与设备本身一些极为细小的间隙区有着十分重大的联系，这些缝隙极有可能在人眼看不到的地方发生腐蚀问题，或者这些缝隙人是无法凭借手工去进行操作控制的，就像是一些产品的焊接点，这些产品貌似看起来已经不存在腐蚀的可能，但是难免会有看不到的缝隙存在，应该进行必要的封存和填补，或者干脆将缝隙扩大，这样便于对其进行维修补救和防护。

再次，温度较高以及质量较高的浓度阶梯，局部势差问题往往在这种情况和产品中产生，一旦发生了腐蚀则不可控制。此外，每一种金属都有着自己独特的属性，产品在构建的过程中不一定是一种金属构建而成，多半是几种金属共同组合而成，但是不同的金属势必会产生接触面的腐蚀，应该对此进行绝缘处理。最后，面积越小腐蚀的点也就越小，因此要针对产品的不同设计缩小表面积从而减少腐蚀。

3.2对机械结构变元创新设计的优化评测

机械结构在完成变元创新实践之后。要根据目前的性能以及使用效果进行一个综合的测评，首先要进行模糊测评，运用理论研究和一些理想化的模型设计一种测评模式，但是这种测评模式并不是实际操作中的模型，而是通过一定的数学模型，根据先进的设计理念和规划，对其进行变化创新设计的检测。在测试的过程中测试者凭借自己多年的使用经验和研究理念进行对其综合评价的过程，并根据现有的先进思维对其进行构建，在测试的过程中还需要考虑到社会实际问题，产品在经过变元之后，使用方面是否安全，便捷，可维修性是否达到了指标，并且要将逻辑推理的思维运用到其中，选择出使用其整体变元的方案，最后针对已经选择好了的方案，进行进一步地修改和完善，从而作用于产品的机械结构构建当中，服务于产品的整体功能。

4.结束语

机械创新结构设计在目前产业的发展和建设当中占据着十分重要的比例，因此研究其具有不菲的价值，但是研究机械创新结构设计并非一件简单的事情，对于设计者和研究者都提出了非常高的要求，不仅在专业知识方面要熟练甚至精通，还要有敏捷的分析能力和发现问题解决问题的能力，创新的思想和技术知识更是不用说，这也是前提之一。

参考文献：

[1].宋晓文.生物质常温对辊式成型机成型参数的研究［D］.北京：北京林业大学，2012.

[2].王书亭，黄运保.机械CAD技术［M］.武汉：华中科技大学出版社，2012.