機械結構總體方案設計

機械結構設計具體是指機械工程師完成機械產品構思之後，按照設計方案的要求，再進行機械工程圖紙的繪製，並且將設計思路通過機械圖紙具體反映出來。通俗來講，機械設計的最終目的是將機械師在腦海中形成的抽象設計思路，變成具體的、直觀的圖紙。機械設計師在進行設計的時候，還要根據機械原理、材料力學等相關知識，下面是小編整理的機械結構總體方案設計，歡迎閲讀參考！

機械結構的整體設計的實現是基於完成了總體設計的前提下，只有把整體的設計完成了才能夠實現接卸結構的調整。那麼這樣做的原因主要是要確定好原有的原理圖方案，這樣才能夠得到一些較為細緻的原理結構圖，只有這樣才能體現出原理圖具體的作用和其功能；要進行機械結構的設計的主要原因是為了把原來的理論原理變化成為實際中的一些零件或者工具，那麼在進行機械設計時就要把零件的參數標示出來等等，這樣才能夠最後在組裝時得到想要的整體部件。本篇文章主要就針對於機械設計中變元法的運用進行了一些説明和簡單的介紹。

一、機械結構設計創新設計的重要性

隨着社會經濟的不斷髮展，我們機械製造技術發展也極為迅速，而且，機械製造是我國重大生產行業之一，對推動我國經濟發展有着極大的作用。但是，我國作為一個機械製造大國，在機械結構設計上卻欠缺太多，很多機械製造都是模仿其他發達國家的機械設計工藝來進行生產的，雖然一些機械結構設計也發生了改變，而從本質上卻依然沒有太大的變動，缺乏自主創新設計，一直引用技術會造成我國的機械結構設計會隨着發達國家的後面走，無法將其真正的超越，而且，很多機械企業認為創建機械研發中心較為奢侈，這樣的思想很難為我國的經濟發展、科技發展帶來更大的推動作用。我國作為一個經濟大國、機械製造大國，不能僅將目光停留在機械的生產製造中，更應將目光放在機械結構設計的創新上，同時，還要注重機械結構設計創新人才的培養，這才是機械結構設計創新發展的根本。

二、簡要介紹機械結構設計的七種變元創新

（一）材料變元

現實生活中很多種材料都可以用來設計機械結構，不一樣的材料要求的加工方法和手段不一樣、適用的結構類別不一樣、零件需要的大小也不一樣。材料的變元可以變化出不一樣的結構模式。比如説：在進行鋼材料的結構設計過程中，零件的截面面積越大，材料結構強度就越大、越硬；在鐵材料的結構設計中，為了使結構變強變硬，人們通常使用加強筋和隔板的方法；在塑料材料的結構設計中，塑料件的筋板和壁厚應該無差而別且對稱均勻。

（二）數量變元

機械產品數量變元，是指考慮到把機械產品整個零件或者零件的每一個輪廓、工作和加工的面、線均視為結構基本元素，通過改變調整這些基本元素的數量，來達到對機械產品結構改變的實現目的。比如：為達到力求簡單的目標，我們儘量對鑄件結構的形狀，採用直線形輪廓的設計。又如：為防止螺釘鬆脱，我們將螺紋連接結構的螺釘、墊圈等設計成一體化，這樣在減少零件數量下，實現了防鬆措施的目標實現。

（三）形狀變元

根據形狀變元可以看出這一變元法主要就是對於元器件的整體進行調整變形以後得到一些需要的元器件，這樣就可以達到機械設計的目的要求以及想要的元器件的參數。來達到最好的優化效果。舉個例子：充分利用彈簧的彈簧彈性來進行元器件的安裝，那麼在進行安裝時彈簧有很多種類型，那麼相應的通過彈簧安裝的元器件也就會有很多種不同的形狀，就好像有圓柱型，平面型等等。那麼我們可以充分利用這些元器件的形狀來進行設計和優化作用。那麼彈簧要考慮它的物理特性不能不起作用也不能過於壓緊，因為前者不能講彈簧的特性發揮出來，而後者將會使彈簧在以後的使用中失去它的彈性作用。那麼彈簧一定要保持穩定不能夠輕易的鬆動，彈簧的特性我們可以充分的利用，因為彈簧不僅體積小而且便於和各個元器件相互進行結合。

（四）工藝的變元

加工工藝技術對機械結構設計的創新有着極大的作用，機械的任何結構在完成理想設計之前，都必須有着可靠的加工工藝作為支持，這樣才能有效的提高機械結構創新的效果。變元法中所提到的工藝變元主要是根據工藝技術選擇的不同，來實現對各個元器件產生相應的作用，從而實現對機械整個結構產生作用。工藝手段與結構尺寸、材料性能等變元有着很大的差異性，工藝手段選取和使用的合理性，直接影響到機械結構的質量和性能，因此，機械結構創新設計必須對工藝手段進行創新設計，利用新穎的工藝手段來確保機械結構設計的創新性。

（五）尺寸的變元

高質量的產品，不僅需要好的'產品性能，而且還需要滿足用户對產品外觀、安裝方式、外形尺寸等要求。 這就需要機械設計師，利用科學的方法對機械零件進行推算，找出對零件最佳的設計方案，並通過對零件外形的修正與優化，使零件在機械產品運轉中達到最好的運轉狀態。 我們對液浮式陀螺羅經的內部零件進行優化設計，在滿足強度的同時縮小了部分零件的尺寸，並採用模塊的結構方式，使液浮式陀螺羅經內部零件得到更好協調，從而大大縮小了產品的外形尺寸，減輕產品的重量。

（六）位置變元

在實際操作過程中，產品結構的元素之間的位置是可以進行調換的，這樣可以無形中使結構本身的設計更加完善。比如，零件的焊縫位置應該對應中性軸或者至少需要靠近中性軸，這樣便於將收縮力減少或者能夠避免產品的變形。

（七）聯接變元

機械產品的聯接變元創新，我們需要考慮應元素的兩層含義：一層是需考慮到對元素連接方式的變化，比如説日常用的鉚接、膠接、焊接、螺紋接等；二是需要考慮到對每一種連接方法不同聯接結構的元素創新，從而獲得多種結構類型方案。

（八）對機械結構變元創新設計的優化評測

對變元創新後的各類機械結構設計方案，往往我們要給一個綜合評測，通常情況下，採用綜合考慮到設計中的七個變元因素，對新的結構設計進行模糊評測。在評測過程中，我們要先在腦海中形成一套基本的設計方案，然後通過建立起一些數學模型，設計者對每一種結構方案進行綜合分析，並憑藉自己掌握的經驗及知識能力進行綜合評判。其中，要考慮到一些指標，具體細化為社會效益，工藝性及可操作性、維修性、安全性等方面，同時藉助推理、模擬等邏輯方法，最終從多種備用的不同結構方案中，選取一個具有創造性的作為最後優化的創新設計方案。對已確定的結構方案，也可在採用上述評價變元因素基礎上，在變元之間聯動配合修改，達到更加優化的設計目的。

機械創新結構設計對於機械行業的發展而言具有舉足輕重的作用，它不僅能夠更好地滿足當前社會對機械設備不斷升高的要求，實現各類機械零件的最佳組合，同時還可以推動機械行業的可持續發展。因此各機械設計企業理應在機械設備設計過程中充分採用創新設計理念，尋找最佳結構設計，以設計出更多的結構方案，推動企業自身的發展，最終促進社會的良性發展。