机械创新思维方法与机构创新设计应用

机械创新思维方法与机构创新设计应用

赵正光

身份证号码： 3729251981****8312

摘要：制造业最开始是从工厂体制的改革过渡中所形成的，它在我国经济迅速发展的背景下不断的扩大。机械创新设计区别于常规设计，是设计者经过市场调研，然后进行总体设计，再实施试验和试制，最终实现批量生产而完成的，它是把创新思维和创新构思运用于实际的设计过程，能够在产品新颖性和实用性上有所突破的一种原始创新实践活动。本文就此展开了探究。

关键词：机械创新；创新思维；机构创新设计

引言：

近年来，因为全球市场经济剧烈竞争的现象和世界上许多人对于消费产品质量的要求逐渐上升，信息技术融合了各种创新技术和方法，包括信息技术，机械设计理论不断的更新、机械设计方法不断的创新，这样才能更好的满足广大消费者对于产品的要求。虽然我国的机械设计理念和方法都有了很大的改善，但是国际上对于机械设计的要求也开始逐渐提高。对于来自国际市场的压力，要想在质量和外观上领先国际市场，必须提高设计水平。

1机械创新设计的研究对象

机械制造业要与现代经济相适应，就必须要对机械设计进行创新，优化改革机械的设计方法，提高创造设计思维，这样才能更好的去推动机械制造业的发展。现代科学发展的信息技术，对社会上的产业发展提供了良好动力。当前机械结构设计主要包括理论和技术两个方面内容，使其能够凸显出人类已有科学技术成果的作用^[1]。为在科学和实用的基础上开始创建思考和设计机械产品，首先需要将创新理念融入到提升生产和机械产品工作中，进而为优化产品性能提供技术保障，其次要为日常生活设计新型仪器，基于时代发展的需要，现代机械结构设计需要与多学科内容相结合，促使其能够更好地形成各种有效的理论思维。

2现代机械设计的特点

现代的机械设计理念和方法不仅要根据其相关的原理，同时还需要基于一定的设计特点开展创新设计，以此更好地为设计满足现代社会发展需求的产品奠定良好基础。目前，机械设计要适应市场竞争的需要，尤其是在现代及市场用户对产品要求日益提升的背景下，机械设计的产品不仅需要具有经济实用性，同时还需要具备美观艺术性因此在综合性能的需求下，机械设计的方法和理论将需要得到进一步的优化提升，促使其能够精准地对接用户需求，进而为提升企业整体的经济效益水平提供保障。其次，物化也是机械制造的另一个特点，期间包括人的物化和机电机械物化，在设计制造的过程中需要更加注重机械的物质性，为用户提供更加具体的使用工具。再者，则是机械产品的动态性，设计创新型的机械产品不仅要考虑该产品的静态性能，还要注重该产品在外部环境下的动态性。从产品的整体性能来看，机械设计技术的现代化也是一个重要的特征，其将多学科智能科学理念与设计方法结合起来，同时也将现代化的信息技术融入到机械设计中，实现对产品设计整个生命周期的质量监管，进而确保机械设计产品的规范性^[2]。在信息技术运用的过程中需要根据机械设计、现代网络设备、虚拟工具等结合不同的设计想法应用在机械设计组合中。对机械设计进行图形建模，从而保证设计设计内容的准确性和多元化。

3机械创新思维方法

3.1创新的适应性设计

对于实用新型设计过程，或者叫改进设计过程，是把现有的系统进行改造或增加部分系统，它是基于原有的产品基础上，不需要进行系统的重建，设计难度低于原创设计，如播放机向微观化的设计，从最初的手提式收录机，发展成为随身听，到便携式CD机，再到MP3，最终变成耳环播放器，这种适应性设计是对系统中的子系统进行改进，这种变化体现了随身听向尽可能小、尽可能轻薄的方向改良和进化，也是不断满足消费者需求的产品观念。为了迎合市场需求，设计师选择改进发明以确保产品、性能和实用性方面有优良的商业利益，是此类创新性设计占据设计主导地位的最主要原因。

3.2产品原始创新设计

设计一种全新的产品是对原有系统的原创性革新，可能会带来巨大的经济效益，这些新的产品和生产工艺的改进和创新，决定着投入大量资金，也会带来非常高的风险。这种风险使得在原始创新上很少有企业愿意投入大量资金用于研发，研发工程师原始创新积极性受到限制，但原始创新将一定是开发具有自主知识主权产品的必由之路^[3]。如在洗衣机的发明过程中，技术路线为单筒洗衣机→双功能双筒洗衣机→单筒洗脱双功能洗衣机→洗脱烘一体化洗衣机→无洗涤剂和无水洗衣机→高温气流洗衣机等，洗衣机的原始创新设计过程中，实际上是技术系统由“单循环系统→双循环系统→多循环系统→复合循环系统”的方向发展而成的。同时还能在超系统中容入某个子系统，形成专用的技术系统，以此组合的系统将具有更高质量系统功能。在手机与平板电脑充电中，将电池从手机和平板电脑中剥离出来，成为移动电源这一超系统，移动电源的发明就解决了手机、平板电脑耗用电量的矛盾。

4机械机构创新设计的应用

4.1电动玩具飞马跳跃

电动玩具飞马的主体运动机构能模仿马奔腾前进的运动过程，它是叠加式机构组合在玩具制造中的应用实例之一，是将曲柄摇块机构上叠加在两杆机构来实现的，以此来完成某种输出运动-模仿马奔腾前进，实现机构复杂动作的创新设计，此机构创新设计中，将曲柄摇块机构EFG安装在两杆机构（杆1、杆2）的转动导杆2上组合而成的，该叠加机构运动时分别由曲柄3输入转动和转动构件2旋转，在曲柄摇杆机构中，导杆4的摇摆实现马升降、跳跃和俯仰运动，马的前进运动是由两杆机构为基本运动，跳跃运动是由曲柄摇块机构来完成的。实际上模仿马飞奔腾跳跃运动是由曲柄3转动、构件2转动和导杆4摇摆三种运动合成而完成的。

4.2仿腿步行机构设计及应用

在设计仿腿步行机构设计时，始终要求身体在腿的运动中保持平稳，足部相对于身体的轨迹一定要满足人行走的轨迹，如而且创新设计的仿腿机构尽可能模仿人腿的行走状态，创新设计出一种六杆机构-瓦特链型机构，将瓦特链机构的不同构件作为机架，就能将原始机构演绎成3种不同的仿腿行走机构（方案a、方案b、方案c），经过尺寸综合分析和比较，最终确定瓦特链中的方案b作为仿腿步行行走机构为最优方案^[4]。应用瓦特链六杆机构的设计原理和综合数据分析，对四杆式游梁式抽油机进行技术改造，通过游梁式抽油机的机构进行改进，使之成为六杆式改进型机构，从而使所得六杆式改进型机构的输出摆角增大4倍，大幅提高了抽油机的冲程，实现抽油机工作效率提升，这就是瓦特链游梁式抽油机。在关注各种机器改造时，根据工作要求和约束条件，进行优化设计之后也能创新设计出多种满足性能要求以及不同需要的机构和机器。

结束语：

在经济产品不断优化的背景下，实现对现代机械设计的优化创新能更好的提升企业的核心竞争力，弥补这一重点缺陷，为提升整体的经济利益水平奠定良好基础。创新思维和创新设计必须应用专业技能、实际经验和奇思妙想等进行艰难的开拓和创新，机械创新设计和应用也追求原始创新和原始发明创造为最终目标，能够实现机器在性能和参数具有独创性，而且在性能、工况和效率上实现最优化。

参考文献：

[1]方军.现代机械设计制造中融入创新思维的重要性分析[J].南方农机,2020,51(19):109-110.

[2]陈成春.议机械工程设计中创新思维的运用[J].时代汽车,2020(19):107-108.

[3]马瑞阳.创新思维在机械工程设计中的作用[J].设备管理与维修,2019(22):47-49.

[4]李鹏飞.机械制造和机械设计的创新思维[J].科技风,2018(34):159.