許曉琳

（遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧沈陽 110000）

0 引言

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)用性及可靠性有著較大的影響作用，也體現(xiàn)著我國(guó)機(jī)械制造水平的高低，在機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展中占有重要地位。進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮到機(jī)械構(gòu)件的尺寸、形狀或位置及材料等各方面因素，而創(chuàng)新設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，使機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體水平得到提高，進(jìn)而促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。通過深入分析創(chuàng)新設(shè)計(jì)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，有利于發(fā)揮創(chuàng)新設(shè)計(jì)的運(yùn)用價(jià)值，為機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)業(yè)的發(fā)展提供有利支持。

1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求

1.1 用戶至上的設(shè)計(jì)理念

機(jī)械設(shè)計(jì)或產(chǎn)品設(shè)計(jì)都是基于用戶的需求而建立起來的，充分了解市場(chǎng)及用戶使用需求，盡量?jī)?yōu)化產(chǎn)品的使用性能，才能順應(yīng)市場(chǎng)、獲得更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。所以，機(jī)械設(shè)計(jì)的前提，要有實(shí)際的使用需求數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，不脫離使用價(jià)值的設(shè)計(jì)才具有實(shí)際意義。

1.2 質(zhì)量控制

機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，直接影響其使用價(jià)值的發(fā)揮。在機(jī)械制造過程，需要充分考慮到產(chǎn)品的最終質(zhì)量，保證機(jī)械產(chǎn)品的強(qiáng)度、剛度、及穩(wěn)定性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，并深入分析產(chǎn)品質(zhì)量的影響因素，通過對(duì)這些影響因素進(jìn)行把控，使機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量得到有效的保障，有效提升產(chǎn)品的性價(jià)比。同時(shí)，還要考慮到機(jī)械產(chǎn)品使用的便捷性，節(jié)能環(huán)保性、使用安全性等各方面的內(nèi)容，整個(gè)過程不能僅僅以材料及工藝決定產(chǎn)品質(zhì)量，而是要充分考慮到各個(gè)方面[1]。產(chǎn)品的過程控制，是提高產(chǎn)品合格率的有效途徑，也就是在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過程中，進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理或修復(fù)，并且將發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)反饋到設(shè)計(jì)過程中，會(huì)極大優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，降低經(jīng)濟(jì)損失。

1.3 功能設(shè)計(jì)

在滿足機(jī)械產(chǎn)品功能需求的基礎(chǔ)上，需要對(duì)產(chǎn)品的原材料進(jìn)行加工，使其能夠形成新的成品。在機(jī)械制造過程，其功能設(shè)計(jì)不僅要充分滿足使用者的實(shí)際需求，也要充分體現(xiàn)出創(chuàng)新性。設(shè)計(jì)出的機(jī)械產(chǎn)品要滿足工作原則，確保機(jī)械運(yùn)行的穩(wěn)定性，符合裝配性能及材料的力學(xué)性等各因素的要求。

1.4 優(yōu)化及創(chuàng)新設(shè)計(jì)

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展背景下，機(jī)械制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，產(chǎn)品質(zhì)量及使用性能已經(jīng)成為企業(yè)存亡的關(guān)鍵。機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新就成為了提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，引入創(chuàng)造性思維及先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，有利于提高產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)值。同時(shí)，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要具備一定的優(yōu)化空間及可能性方案，其中包括對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的尺寸、形狀或位置、表面粗糙度、制造工藝等各方面的優(yōu)化及創(chuàng)新。

1.5 智能化的設(shè)計(jì)

在當(dāng)前的技術(shù)環(huán)境下，智能化在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用不斷深入，就設(shè)計(jì)過程而言，智能化的設(shè)計(jì)其具有以下方面的優(yōu)勢(shì)：第一，實(shí)現(xiàn)了另加裝備環(huán)境的有效模擬，對(duì)零件形狀、大小及位置的把控具有重大影響，其確保了機(jī)械零件設(shè)計(jì)的高效進(jìn)行。第二，在智能化技術(shù)平臺(tái)支撐下，不同零件的裝配路徑得以有效演示，其在避免不匹配現(xiàn)象發(fā)生的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了零件裝配的直觀把控。第三，就智能化應(yīng)用過程來看，其尚處于發(fā)展成熟階段，使得機(jī)械設(shè)計(jì)工期得以有效縮短，其保證了機(jī)械效率的有效提升。第四，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式相比，虛擬設(shè)計(jì)、有限元分析等技術(shù)的應(yīng)用使得機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量得以有效提升。

2 創(chuàng)新設(shè)計(jì)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

2.1 根據(jù)使用場(chǎng)合，優(yōu)化設(shè)計(jì)

以某屆創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的一等獎(jiǎng)作品為例，創(chuàng)作的目的是想設(shè)計(jì)一套行走式組合機(jī)構(gòu)的教學(xué)模型，設(shè)計(jì)的思路，要根據(jù)使用場(chǎng)合，適合設(shè)計(jì)一套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便攜帶，可行走、可遠(yuǎn)程遙控的裝置，該作品利用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，曲軸連桿，雙搖桿的相互作用，實(shí)現(xiàn)作品的仿生功能，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但卻方便攜帶，符合用戶的使用要求，所以具有較高的使用價(jià)值，由此可以看出了解市場(chǎng)、了解用戶的使用需求，才能獲得更高的設(shè)計(jì)價(jià)值。

2.2 對(duì)材料進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新

在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程采用的原材料種類通常有很多，不同類型的原材料有著不同的使用價(jià)值及作用。所以，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程，需要按照設(shè)計(jì)要求，以不同的方式對(duì)原材料進(jìn)行合理選擇，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)原材料進(jìn)行加工處理，將其運(yùn)用到機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，從根本上保證機(jī)械零件的質(zhì)量[2]。將材料優(yōu)化創(chuàng)新運(yùn)用到機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，就是在不改變結(jié)果的情況下，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的各種變量進(jìn)行改變，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品性能的優(yōu)化，進(jìn)而制造出更有品質(zhì)的機(jī)械產(chǎn)品。

2.3 對(duì)數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新

以最少的成本獲取最大的經(jīng)濟(jì)利益是企業(yè)的生存之本，機(jī)械零件使用的數(shù)量直接影響著產(chǎn)品的價(jià)值及作用，這就需要對(duì)機(jī)械零件的數(shù)量進(jìn)行合理選用，并做出一定優(yōu)化。首先，要制定零件測(cè)評(píng)方案，對(duì)機(jī)械零件的精確度、節(jié)能性、安全性及使用頻率進(jìn)行綜合測(cè)評(píng)。其次，需要依據(jù)綜合測(cè)評(píng)的指數(shù)對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行篩選，整個(gè)過程要遵循優(yōu)勝劣汰的原則，并針對(duì)產(chǎn)品零件組成數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，不斷優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品更具有性價(jià)比。

2.4 安裝位置優(yōu)化創(chuàng)新

機(jī)械零件是構(gòu)成機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)單位，而零件的排列位置及方式對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有一定的影響作用。在設(shè)計(jì)過程，設(shè)計(jì)人員要滿足某些零件的高貼合要求，利用位置的改變對(duì)機(jī)械零件之間的距離進(jìn)行控制，對(duì)機(jī)械零件的位置進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)品質(zhì)量的作用[3]。

2.5 外型優(yōu)化創(chuàng)新

產(chǎn)品的外形，是留給消費(fèi)者和使用者的第一印象，通過對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的外型進(jìn)行改變，在某種程度上也改變了產(chǎn)品的總體性能。在設(shè)計(jì)過程，既要確保產(chǎn)品的外型美觀性，也要進(jìn)行產(chǎn)品外型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品零件的形狀及尺寸進(jìn)行調(diào)整，使產(chǎn)品的精確度得到提升，使產(chǎn)品的總體性能得到優(yōu)化。

2.6 制造工藝優(yōu)化創(chuàng)新

在保證制造工藝的質(zhì)量的前提下，可以對(duì)原有工藝流程進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，以提高運(yùn)行效率，降低生產(chǎn)成本。由于不同企業(yè)的設(shè)備生產(chǎn)能力、工人熟練程度等因素都大不相同，所以同一種產(chǎn)品，不同企業(yè)生產(chǎn)，工藝也會(huì)有所不同，需要按照各零件的精確度、基本性能及安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合分析，制定科學(xué)的結(jié)構(gòu)方案。根據(jù)制造工藝的相關(guān)準(zhǔn)則，保證機(jī)械零件的美觀性及精確性，使機(jī)械產(chǎn)品的整體質(zhì)量及品質(zhì)得到保障。

2.7 設(shè)計(jì)手段優(yōu)化創(chuàng)新

智能化的設(shè)計(jì)手段，對(duì)于縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量起著極其重要的作用，以機(jī)械設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)件為例，標(biāo)準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)、尺寸、畫法、標(biāo)記等各個(gè)方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，如連接件、滾動(dòng)軸承、及一些傳動(dòng)件、密封件等都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，這些零件的設(shè)計(jì)圖紙如果手工繪制是比較麻煩的，繪制周期比較長(zhǎng)，而且繪制質(zhì)量比較差，而智能化設(shè)計(jì)手段的誕生，解決了這些復(fù)雜標(biāo)準(zhǔn)件的繪制問題及設(shè)計(jì)過程中重復(fù)繪制圖形的麻煩，提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.8 綠色化的優(yōu)化創(chuàng)新

任何形式的優(yōu)化創(chuàng)新，都應(yīng)該遵循“綠色化”的設(shè)計(jì)主題。綠色化是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的重要趨勢(shì)；在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)，設(shè)計(jì)的綠色化發(fā)展是其行業(yè)建設(shè)的內(nèi)在要求。具體而言，機(jī)械設(shè)計(jì)人員應(yīng)實(shí)現(xiàn)材料、位置、數(shù)量等設(shè)計(jì)方案的合理規(guī)劃，從而在節(jié)約基礎(chǔ)資源的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)的節(jié)能環(huán)保化發(fā)展，確保機(jī)械設(shè)計(jì)工程意義與生態(tài)意義的全面協(xié)調(diào)，從而推動(dòng)社會(huì)及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語

綜上所述，機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)的智能化能夠有效提升機(jī)械設(shè)計(jì)水平，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)性能。通過明確用戶至上的設(shè)計(jì)理念進(jìn)而對(duì)零件的材料、數(shù)量、形狀或位置及制造工藝等因素的改變，能夠解決傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的弊端，使機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，為機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展提供有利支持。對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，其創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法的研究道路還很長(zhǎng)，相關(guān)從業(yè)人員要加強(qiáng)對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用研究，使其更加科學(xué)、有效。