机械类产品结构要素设计要点浅谈

机械类产品结构要素设计要点浅谈

陈普德

（杭州迈杰教育科技有限公司浙江杭州311121）

摘要：目前，我国的俄客机发展十分迅速，主要根据产品性能设计的机械产品结构是产品设计的一个重要组成部分，包括材料、形状、精密误差和产品外观。由于社会各阶层都密切关注，越来越多的技术人员开始着手进行专题研究，本文件还侧重于透彻分析机械产品结构设计的基本要素和相关要素。期盼致力于为我国制造业的发展做出贡献。

关键词：机械；产品结构；设计要点

引言

随着我国改革开放的深入，先进制造技术与自动化技术将成为国家今后发展的重点领域。虽然我国机械产品制造有了很大的进步，但依然于发达国家存在一定的差距。尤其是在机械产品生产的过程中，产品的结构不合理、大功率产品供货能力不足等问题一直存在。国内的机械产品制造企业在人均劳动生产率只有国外先进企业的1/2或更低的基础上，更快的对机械产品生产的关键技术进行研究、同时加大开发新产品的力度，在此基础上，不断完善制造体系并对体制进行创新，是我国机械产品行业发展的必然选择。随着我国社会的不断发展，用户对于机械产品需求的也在不断的变化，也使得机械产品生产的作业对象和产品工艺也都发生了一定的改变。在这样的情况下，机械产品的产品结构始终处于下批量、多品种的状态，需要随时根据市场上的变化来对产品进行创新。在实际生产的过程中，虽然产品设计的耗费在总成本中所占比例不到一成，但其对产品的利润影响确实非常巨大的。因此如何更有效的提升产品的设计和开发效率，并创立以产品创新为核心的工业创新体系对于我国的机械产品制造业是非常重要的。

1机械设计理论与方法的发展进程

站在世界角度，可以将机械设计行业的发展分为两个阶段，第一阶段为机械设计初期，时间为十七世纪到二十世纪中段。当时的设计理论较传统，设计方法单一，人类仅依靠死板的计算公式，根据规定进行定向设计，因而设计出的机械产品水平一般，设计方法无法得到实质进步，新产品研发速度缓慢。并且由于技术条件的限制，机械设计投入成本较高，工作效率低下，无法满足市场需求。直到二十世纪中期，机械产品的缺点日益突显，人类为了解决此问题，对传统的机械设计理念加以改进，标志着机械设计开始进入第二阶段，即现代设计时期。在此阶段内，人类融入新型技术，解决传统设计方式存在的缺点，有效推动机械设计发展，提升了整个机械制造业的水平。

2机械产品结构设计的基本要素

1）几何要素机械产品的结构通常由工件的几何形状和不同的组装模式决定，而结构设计的几何构件则由工件的表面确定。在提高结构设计水平的过程中，设计者必须适当地检查和分析几何参数，例如结构的尺寸误差、美学和接合位置，以便创建能够响应给定性能和性能的多个结构。为设计者提供较大的余地和开发潜力。2）零件衔接部件组装是决定产品结构的一个重要因素，不仅考虑到产品的美学，而且还充分结合产品性能分析，该分析规定了部件连接位置的某些条件。对于两个部件的连接位置，需要对产品结构进行全面分析，以确保确定连接位置不会影响产品的性能和外观，设计结构的要求也不断越高。3）流程分析工艺分析可以为改进机械产品结构的设计水平提供一定的保证，首先，设计者应当对该结构进行全面的分析和计算，例如，通过改变其结构空间和材料的使用来减少结构空间和工作面；所有这些都在产品制造中发挥着非常重要的作用，因此，设计师必须通过全面分析来确定最佳方案。此外，设计师必须改进产品结构，例如通过分析载荷力来优化产品结构，以减少产品的磨损，提高产品的寿命。

3机械产品结构设计的相关要点

3.1对机械的型号和规格进行设计

现如今，众多行业均应用现代机械产品，而不同领域对使用要求有所差异，因此可以对机械规格与型号进行创新设计，在保障其功能的基础上，改进型号与规格，达成生产的标准化。要求技术人员在保留机械功能的同时，对其尺寸及参数进行优化改造，并丰富功能，拓宽零件使用范围，通过科学手段实现机械制造的标准化，从而最大程度满足各行各业的需求。在具体设计期间，可以借助数学模型对相关产品进行分析，不断完善设计过程，按统一标准实现现代机械的规范化生产。该创新设计方法是以使用者需求为目的，能够达成产品的跨系列设计，拓宽使用渠道，为居民生产与生活带来便利。

3.2机械结构基本设计准则

机械设计的最终结果以某种结构形式表示，根据设计结构加工，组装和集成在最终产品中。因此，机械结构的设计必须满足各方面的要求，产品的基本要求具有可靠性、功能性、加工性、经济性和外观性的要求。此外，需要改进诸如部件的应力和应变之类的问题，以提高强度、刚度、精度和使用寿命。因此，机械结构的设计是一项完整的技术工作。由于结构设计不正确或不合理，部件无法配合，部件无法关联，因此机器不能满足设计精度要求，给装配和维护带来极大困难。

3.3在结构优化设计中要运用各个学科的综合能力

对于机械产品设计的结构优化来说，这是一项复杂的工程，涉及的知识面非常广，与各个专业学科都有交集，如计算机技术、数学、数据分析等。在对机械产品进行设计时，要从多方面进行考虑，明确设计方案是否具备可操作性。首先要以工程宏观角度出发，将设计系统中不同的设计内容通过相对的知识设定目标函数，对函数变量进行优化，对每个模块都进行精心设计，找到其中的联系，并对其进行整体组合，确保优化设计方案中的完整性。

3.4优化方案

机械产品结构的设计有一个重要的目标，即优化。一般来说，结构设计是为了在许多情况下找到最佳的可行性设想。首先，设计者们利用不同方法为结构设计提供了一定的方案，而代选方案的使用将扩大其他结构优化的范围。根据产品主要结构的明确定义，实现结构变形。结构变元的演变和比较可以帮助设计者选择最佳设计方案，从而为企业设计更具市场效益的产品和性价比。

3.5优化设计与仿生类比设计法

现代机械设计方法并非一成不变，工作人员需要不断进行优化设计，利用计算机、数学等学科充实理论依据，并在设计研究期间，创新方法，积极制定优化方案。例如，可以通过计算机模型模拟进行设计，并利用数学方法开展线性和非线性分析，从而解决问题，寻找最优设计方式。另外，也可采用仿生类比设计法进行现代机械研发，该方法是运用仿生学原理，通过类比分析获取创造性灵感，设计人员可以将自然界动植物与机械产品相联系，探寻两者之间相似与不同点，从而获得启示，发散思维，设计出独特性产品。

结语

在进行机械产品的设计过程中，设计人员需要对其使用特点进行全面的分析，通过将提升产品的稳定性、经济性以及实效性作为设计开发的核心，在此基础上通过应用现代的开发技术和手段，最终完成机械产品的设计。在这个过程中，设计人员需要始终将客户的需求作为基础，不断对产品的设计理念和技术进行改变。因此，设计人员可以应用运动仿真、三维造型等一系列技术，通过开放式的模块设计方法，以此来更好的缩短机械产品创新和开发的周期，并降低产品开发需要的时间，为我国的机械产品设计发展提供更大的保障。

参考文献

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[4]付海茹.创新设计在机械结构设计的运用[J].中国设备工程，2019（04）：158-159.

作者简介

陈普德，（1982年05月05日-），男，汉族，浙江省台州市，计算机，大专。研究方向：机械结构智能化。