機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求
(1)功能設(shè)計。
產(chǎn)品需要滿足主要的機(jī)械功能要求，然后滿足人們的應(yīng)用要求。在功能上，不僅要表現(xiàn)出創(chuàng)新性，還要設(shè)計出符合相關(guān)機(jī)械工作原理，滿足機(jī)械產(chǎn)品穩(wěn)定性、工藝力學(xué)、材料力學(xué)、裝配性能等相關(guān)因素要求的產(chǎn)品。
(2)質(zhì)量設(shè)計。
需要考慮構(gòu)成機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量體系的相關(guān)因素，包括產(chǎn)品精度、產(chǎn)品剛度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)力學(xué)要求等。，進(jìn)而通過控制相關(guān)因素來提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量特性和性價比。此外，還應(yīng)考慮機(jī)械產(chǎn)品的其他特性，如操作方便性、產(chǎn)品外觀、安全特性、節(jié)能環(huán)保等。產(chǎn)品的質(zhì)量不僅需要在機(jī)械加工工藝和材料上加以控制，還應(yīng)該在機(jī)械設(shè)計階段加以考慮。
(3)優(yōu)化設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計。機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計是利用結(jié)構(gòu)設(shè)計變量系統(tǒng)地構(gòu)建最優(yōu)設(shè)計空間，將創(chuàng)造性思維或其他學(xué)科的技術(shù)引入產(chǎn)品中。優(yōu)化設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計在機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，可以有效提高機(jī)械技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)的競爭力。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的前提是構(gòu)造大量可能的優(yōu)化方案，即構(gòu)造大量的優(yōu)化解空間，這也是結(jié)構(gòu)設(shè)計中最具創(chuàng)造性的部分。目前結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化和創(chuàng)新僅僅表現(xiàn)在數(shù)學(xué)模型運算上。機(jī)械產(chǎn)品的特性，如加工工藝、材料、連接方式、尺寸和形狀等。，沒有得到全面的考慮，而機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計論證方法也應(yīng)該以這些因素為基礎(chǔ)。
機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則和創(chuàng)新設(shè)計的基本方法
為了保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的穩(wěn)定性，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足力學(xué)、工藝、材料、裝配、支撐等準(zhǔn)則。，從而促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品滿足科學(xué)要求。例子如下:
滿足機(jī)械要求的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
在機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要考慮材料力學(xué)、彈性力學(xué)、疲勞力學(xué)等相關(guān)力學(xué)規(guī)律，根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的使用位置計算出相應(yīng)的機(jī)械強(qiáng)度，從而設(shè)計出更加合格的機(jī)械產(chǎn)品。比如疲勞力學(xué)，直接關(guān)系到軸承、齒輪、軸的使用壽命。在設(shè)計過程中，需要根據(jù)不同機(jī)械零件的載荷變化進(jìn)行相應(yīng)的力學(xué)計算，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，進(jìn)而設(shè)計機(jī)械產(chǎn)品的生命周期。如圖1所示，虛線為等強(qiáng)度軸輪廓，實線為實際輪廓。零件截面尺寸的變化適應(yīng)其內(nèi)應(yīng)力的變化，使各截面強(qiáng)度相等。按照等強(qiáng)度原則設(shè)計的結(jié)構(gòu)，可以充分利用材料，提高經(jīng)濟(jì)效益。
考慮加工技術(shù)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
在設(shè)計機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)時，往往需要考慮加工工藝規(guī)程的制定，進(jìn)而考慮相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否能滿足加工工藝的要求。比如某些機(jī)械結(jié)構(gòu)需要特殊的成型方式，就要考慮相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)是否有利于加工。如圖2所示，圖中所示的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要是鑄件。只有改變(a) \ (c)中相應(yīng)的零件結(jié)構(gòu)，才能保證機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量特性。
用變量法創(chuàng)新機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計
現(xiàn)在的機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計是指采用機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的變量方法，改變機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)因素，從而獲得機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。但創(chuàng)新結(jié)構(gòu)需要滿足應(yīng)用要求，在性能和經(jīng)濟(jì)性上優(yōu)于原設(shè)計結(jié)構(gòu)。變量法的研究內(nèi)容主要包括:數(shù)量變量、形狀變量、材料變量、位置變量、裝配和連接變量等。很多機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計方案往往可以通過變量獲得。作為設(shè)計人員，需要根據(jù)數(shù)學(xué)模型對機(jī)械結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行計算和測試，并綜合考慮其他因素，從而選擇最優(yōu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計。
事實上，機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計不僅需要改變其結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)、材料等相關(guān)因素，而且機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的創(chuàng)新性評價也是一項重要的工程。如今，隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械制圖和建模軟件的功能開發(fā)，機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計變得更加容易。通過制作2D圖紙和三維建模，并進(jìn)行仿真處理，可以發(fā)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的相關(guān)問題，有利于設(shè)計人員完善機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。因此，對于現(xiàn)代機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，往往采用變量法修改三維模型中的數(shù)據(jù)，可以通過三維模型優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而體現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新性。
摘要
綜上所述，對于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的研發(fā)來說，創(chuàng)新設(shè)計在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用具有一定的價值意義。本文主要探討了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求和相關(guān)準(zhǔn)則，并進(jìn)一步闡述了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新途徑。結(jié)合三維建模技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化和創(chuàng)新提供了一定的技術(shù)支持。
