機械結(jié)構(gòu)設計的基本要求
(1)功能設計。
產(chǎn)品需要滿足主要的機械功能要求，然后滿足人們的應用要求。在功能上，不僅要表現(xiàn)出創(chuàng)新性，還要設計出符合相關機械工作原理，滿足機械產(chǎn)品穩(wěn)定性、工藝力學、材料力學、裝配性能等相關因素要求的產(chǎn)品。
(2)質(zhì)量設計。
需要考慮構(gòu)成機械產(chǎn)品質(zhì)量體系的相關因素，包括產(chǎn)品精度、產(chǎn)品剛度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)力學要求等。，進而通過控制相關因素來提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量特性和性價比。此外，還應考慮機械產(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)量不僅需要在機械加工工藝和材料上加以控制，還應該在機械設計階段加以考慮。
(3)優(yōu)化設計和創(chuàng)新設計。機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計是利用結(jié)構(gòu)設計變量系統(tǒng)地構(gòu)建最優(yōu)設計空間，將創(chuàng)造性思維或其他學科的技術引入產(chǎn)品中。優(yōu)化設計和創(chuàng)新設計在機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計中的應用，可以有效提高機械技術產(chǎn)品開發(fā)的競爭力。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的前提是構(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)設計中最具創(chuàng)造性的部分。目前結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化和創(chuàng)新僅僅表現(xiàn)在數(shù)學模型運算上。機械產(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，而機械結(jié)構(gòu)的設計論證方法也應該以這些因素為基礎。
機械結(jié)構(gòu)設計準則和創(chuàng)新設計的基本方法
為了保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計方案的穩(wěn)定性，機械結(jié)構(gòu)設計應滿足力學、工藝、材料、裝配、支撐等準則。，從而促進機械產(chǎn)品滿足科學要求。例子如下:
滿足機械要求的設計標準
在機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設計過程中，需要考慮材料力學、彈性力學、疲勞力學等相關力學規(guī)律，根據(jù)機械產(chǎn)品的使用位置計算出相應的機械強度，從而設計出更加合格的機械產(chǎn)品。比如疲勞力學，直接關系到軸承、齒輪、軸的使用壽命。在設計過程中，需要根據(jù)不同機械零件的載荷變化進行相應的力學計算，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，進而設計機械產(chǎn)品的生命周期。如圖1所示，虛線為等強度軸輪廓，實線為實際輪廓。零件截面尺寸的變化適應其內(nèi)應力的變化，使各截面強度相等。按照等強度原則設計的結(jié)構(gòu)，可以充分利用材料，提高經(jīng)濟效益。
考慮加工技術的設計標準
在設計機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)時，往往需要考慮加工工藝規(guī)程的制定，進而考慮相關的結(jié)構(gòu)設計是否能滿足加工工藝的要求。比如某些機械結(jié)構(gòu)需要特殊的成型方式，就要考慮相應的機械結(jié)構(gòu)是否有利于加工。如圖2所示，圖中所示的機械結(jié)構(gòu)主要是鑄件。只有改變(a) \ (c)中相應的零件結(jié)構(gòu)，才能保證機械產(chǎn)品的質(zhì)量特性。
用變量法創(chuàng)新機械結(jié)構(gòu)設計
現(xiàn)在的機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計是指采用機械結(jié)構(gòu)設計的變量方法，改變機械結(jié)構(gòu)設計的相關因素，從而獲得機械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。但創(chuàng)新結(jié)構(gòu)需要滿足應用要求，在性能和經(jīng)濟性上優(yōu)于原設計結(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。很多機械結(jié)構(gòu)設計方案往往可以通過變量獲得。作為設計人員，需要根據(jù)數(shù)學模型對機械結(jié)構(gòu)性能進行計算和測試，并綜合考慮其他因素，從而選擇最優(yōu)的機械結(jié)構(gòu)設計。
事實上，機械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設計不僅需要改變其結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)、材料等相關因素，而且機械結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的創(chuàng)新性評價也是一項重要的工程。如今，隨著計算機技術的不斷發(fā)展，機械制圖和建模軟件的功能開發(fā)，機械結(jié)構(gòu)的設計變得更加容易。通過制作2D圖紙和三維建模，并進行仿真處理，可以發(fā)現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)設計中的相關問題，有利于設計人員完善機械結(jié)構(gòu)設計方案。因此，對于現(xiàn)代機械結(jié)構(gòu)設計來說，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)化機械結(jié)構(gòu)設計，從而體現(xiàn)機械產(chǎn)品設計的創(chuàng)新性。
摘要
綜上所述，對于機械產(chǎn)品設計的研發(fā)來說，創(chuàng)新設計在機械結(jié)構(gòu)設計中的應用具有一定的價值意義。本文主要探討了機械結(jié)構(gòu)設計的基本要求和相關準則，并進一步闡述了機械結(jié)構(gòu)設計的創(chuàng)新途徑。結(jié)合三維建模技術的發(fā)展，為機械結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化和創(chuàng)新提供了一定的技術支持。
