浅析机械结构设计技术

摘要：在一定程度上，工业水平反映出了一个国家的发展程度，可以说，国家的发展离不开工业的支撑，而工业的发展离不开机械的创新，创新是促进发展的不竭动力，机械结构设计作为一项极富创造性的工作，对机械制造行业的创新和发展有着极其重要的促进作用。因此，广大从事机械结构设计的工作组，应当以改进和优化机械设备为目标，不断创新和完善自己的设计方案，进而设计出更具实用性的机械产品，为不同的行业提供更好的设备。 关键词：机械结构；结构设计；设计技术

引言：企业的发展离不开技术的创新，机械制造作为工业生产领域的一员，是我国的重点产业之一，各个机械制造企业为了在日益激烈的行业竞争中脱颖而出，占有一席之地，必须要加大机械结构设计的研究力度，要创新设计、革新技术，这样才有可能生产出符合社会需求的安全性、实用性、可靠性较高的机械设备，才能促进我国机械制造业的持续发展。因此，设计者在进行机械结构设计时，要对机械构件的材料、形状、大小、尺寸、表面状况，以及允许的公差范围有深入的研究，在此基础上对设计方案进行创新，改善传统机械结构设计的不足和弊端，以达到优化机械设计，制造和生产更高效的机械设备的目标，进而促进我国机械制作业的良好发展。

1我国机械制造技术的发展现状

在我国，机械制造业作为基础性的产业能够反映出整个国家制造业的水平好坏，虽然其较早地得到了国家的重视，但在发展过程中出现的各种问题也着实令人头疼。中国目前的汽车产业就是最生动的实例，相比机械制造业来说，汽车产业的产品质量和生产效率都十分之高，但也却是来源于机械制造业的技术支撑和零件供给。改革开放努力的结果使得中国对外开放的程度大大加深，机械制造业也迎来了发展的新契机。机遇与挑战并存，因此我国的机械制造技术面临着广阔的发展前景。通过中国制造业的现状来看机械工业，中国制造的成果不断显现。这从侧面反映了我国装备制造业的发展成果，特别是机械和汽车领域。以机械为代表的重工业发展势头良好，为轻工业各类日用品的生产提供前提和基础，也使得中国成为世界工厂。

2创新机械结构设计的必要性

在科技水平不断进步的背景下，各个机械制造企业生产的产品同质化现象比较明显，同一系列的产品在性能、构造、技术等方面有很多类似或相同的地方，要想在众多产品中脱颖而出，成为激烈的市场竞争中的胜利者，有更好的销售业绩，机械制造企业必须要对自己的产品进行创新设计，进一步优化和完善产品的功能和用途，提高产品的市场占有份额，进而使企业获得更多的经济效益。在这一背景下，对机械制造企业来说，加强机械结构设计的创新研究是非常有必要的。 首先，创新机械机构设计能满足产品系统的要求。科技的不断发展推动了机械设备的高效化、智能化、自动化发展，为了满足现代化发展的需求，机械结构设计面临的要求越来也高，不仅要保证机械设备有较强的实用性，还要突显出创新理念。为了设计出产品系统所需要的机械结构，机械结构设计人员应当在现代机械设计理念的引导下，根据社会对机械设备的需求，以及机械设备的为了使用价值，不断创新机械结构设计，优化和完善设计方案。其次，创新机械结构设计更能强调系统的构建。创新机械结构设计，要求设计者的设计观念更符合各个企业的实际需求，并在注重机械系统构建、掌握结构内在规律的基础上，对机械结

构设计的方法、技术、创新途径进行分析，从这个层面来说，机械结构设计的创新更能促进和体现机械结构系统的构建。 3当前机械结构设计中的创新设计应用 3.1 数量变元

机械产品的基本元素主要包括轮廓线、轮廓面、工作面以及加工面等面与线的元素。机械结构发生改变能够产生元素的数量，数量变元即根据机械产品中的基本元素来进行考虑，通过将机械产品中的元素数量进行改变或调整来达到改变产机械结构的目的。在螺纹连接结构中，通常为了有效避免螺钉出现脱落现象，往往会同时采用弹簧垫与螺钉，一方面能起到缓冲的作用，一方面还能有效避免螺丝出现松动。

而设计人员则可以将螺钉设计为集螺钉、弹簧垫圈以及垫圈功能于一体的螺钉头，将原来几个元器件集成为一个，在有效减少零件数量的同时，还方便产品的安装与携带。 3.2材料变元

由于机械原材料种类多样，而材料种类不同其所对应的使用的零件尺寸、结构类型以及加工工艺也各不相同，所以往往需要经过加工才能获得最终想要的理想材料，以满足产生参数标准。为此，对于部分不可加工的材料可使用材料变元法以制定出新的结构方案。如，在设计钢材料结构时，将零件截面面积增大，以提高结构的刚度与强度；在设计铸铁结构时，通过增强隔板与强筋来调整铁性材料，以达到提高结构强度与刚度的目的。 3.3形状变元

形状变元指的是将机械结构零件的轮廓形状或表面形状改变以实现元件类型、规格改变，获得理想元器件参数的目的。通过形状变元能够有效获得各类创新设计方案。如，弹簧形状多样，有平面型、圆柱型等，在元器件安装需要利用弹簧弹性的情况下，可以根据元器件的形状来对弹簧形状进行优化与设计，可制成不同种类，如压簧、板簧等产品，来整体优化机械结构效果，这也是进行机械结构设计创新的有效途径之一。 3.4 位置变元

位置变元主要指在机械结构设计中将某些基础元件空间位置予以重新布置，以此实现对机械产品优化的作用。结合实践来看，位置变元主要具有两方面作用：①机械产品经位置变元后能够有效地优化其空间，从而能够空出一定空间将更多元件安装进去，以此提升机械产品性能；②由于机械产品是由众多元器件所组成，通过对其进行位置变元处理而使得某些重要元器件得以安装在中兴轴上（或靠近），如此一来能够起到有效降低元器件因收缩力增强而出现变形扭曲。

20 世纪 90 年代初，我们在某小型军用电子设备的研制过程中就充分利用了创新设计方法。该设备要求体积小、重量轻，便于随身携带，而且技术指标和使用要求高，同时要求外型美观。在充分调研、论证的基础上，经反复分析研究，确定了设计方案，并对其进行了精心设计。例如，针对设备重量轻的要求，选用了工程塑料(聚碳酸酯)作为设备机箱及其它零部件的结构材料，突破了长期以来用金属材料作为军用电子设备结构件材料的传统。

结束语：总而言之，不断创新机械设计结构对于社会发展以及满足人们需求十分重要，能够在一定程度上带动国家经济的发展。对于机械结构设计人员来说，不断优化设计结构，发展新的机械结构设计理念和思路，相比较传统设计方式来说，创新理念、创新思维能够促使具备更高水平的机械结构，要求设计人员具备

敏锐洞察力、高昂斗志以及设计灵感，并且拥有相应专业素养，从而达到不断优化创新机械设计结构的目的。 参考文献

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