機械產品結構設計要點探究

何平

【摘 要】機械產品結構設計對機械設備類的產品具有優化作用，是在產品設計中較為重要的環節，其主要內容是對產品的外形、內部整體構造等方面進行設計。基于此，本文提出了創新設計、保證產品質量、流程分析、簡化產品維修操作四種機械產品結構設計的要點，從而提高產品質量，推動行業的發展。

【關鍵詞】機械產品；設結構計要點；創新方案

機械產品結構設計對于實現產品的各個功能具有重要作用，是機械的工作原理變成技術圖紙的關鍵過程，需要設計人員根據具體情況，確定結構件的材料、形狀等內容，工作人員應深入了解機械結構設計要點，優化傳統機械設計的弊端，從而促進機械制造業的長遠發展。

一、機械產品結構設計的基本要素

機械產品結構設計的主要目的是，設計人員根據總體設計的規定，確定、繪制能夠反映產品所需功能的結構方案，在設計過程中，工作人員需要確定產品所使用的材料、產品大小等內容。工作人員在設計時，應了解以下機械產品結構的基本要素：第一，幾何要素。產品的幾何圖形以及組裝模式對產品的結構具有決定性的作用，所以設計師需要對產品的幾何參數進行分析，避免出現尺寸的誤差。第二，零件銜接。部件組裝在機械產品結構設計中，是設計人員需要考慮的一項重要因素，在進行設計過程中，不僅需要考慮產品的美觀性，還需對產品性能進行充分的分析，保證零件銜接的位置，不影響產品的性能與外觀。第三，結構件的材料。在進行機械設計的過程中，工作人員可以選擇的材料眾多，其中不同材料的性質之間具有差異性，需要設計人員結合功能要求，選擇合適的材料，并且根據材料，確定加工工藝的需求[1]。

二、機械產品結構設計要點

（一）創新設計

在機械產品設計過程中，創新是其中的特定因素，設計人員在確定機械產品的性能后，在技術、材料等方面對設計結構進行調整，從而使其滿足各種要求，提升性價比。其中變元法是機械產品結構設計具有創造性的一種新方法，需要設計人員注意一下幾點：第一，保證結構的系統可行性。變元法的主要方式是，設計人員通過改變、調整機械結構設計的要素，得到新的結構設計方案，在運用此種方法的過程中，設計人員需要充分考慮產品在應用中的實際需求，從而改變機械產品的性能。第二，機械產品的經濟性。企業運用機械產品的主要目的是，產品能夠為公司帶來利益。所以在結構設計時，工作人員應根據企業需求，運用變元法，選擇性價比較高的材料，充分考慮用戶的實際需求和企業發展情況[2]。

（二）保證產品質量

在設計師進機械產品設計的過程中，應充分考慮產品的質量。首先，設計師需要注意減少產品結構中的局部壓力傳播，避免產品出現部件變形的情況，影響其穩定性。其次，保證零件截面尺寸的變化應與其內應力變化相適應，使各截面的強度相等，并且按等強度原理設計的結構，使材料得到充分的利用，降低成本。再次，裝配是產品制造過程中的重要工序，零部件的結構對裝配的質量、成本有直接的影響，在進行接卸產品結構設計中，工作人員應充分考慮裝配的設計，保證零件準確的定位、避免雙重配合。另外，在進行機械產品結構設計時，工作人員需要保證整機應能分解成若干可單獨裝配的單元，從而縮短裝配周期，便于逐級技術檢驗和維修。最后，考慮加工工藝的設計。為保證產品功能的實現，使其達到要求的性能，設計人員需要在結構設計中，保證產品有良好的加工工藝性，主要方法是確保零部件的結構易于加工制造。工作人員需要充分考慮造型、精度、熱處理等方面可能對零部件結構的工藝性有制約作用的內容。

（三）流程分析

機械結構設計對于設計師來說是一個從整體到局部細化的過程，需要充分考慮客戶的需求，確定產品材質，包括其硬度、耐磨性、韌性等方面，同時工作人員需要考慮采取何種工藝或方法來成型。其中流程的分析對于結構設計的整體時間成本以及水平的提升都有一定的保障，所以工作人員應根據客戶要求、產品性能特點等方面，制定設計流程。第一，設計人員需要對相關產品進行可行性分析并對有關技術資料進行研究，在此基礎上，確定設計對象的主要性能指標和主要設計參數，編制設計任務書。第二，根據設計對象的工作原理和機構運動簡圖，進行構件的運動學分析和動力學分析，計算其運動參效和動力參數。

（四）簡化產品維修操作

設計師在進行接卸產品結構設計的過程中，應對產品功能進行分析權衡，合并相同或相似功能，消除不必要的功能，以簡化產品和維修操作，并盡可能減少產品層次和組成單元的數量，同時簡化零件的形狀，從而降低對維修人員技能水平的要求和工作量。以鄆城廢舊鋼筋下料機中的下料手結構設計為例。工作人員在了解其使用特點后，使用PLC或者繼電器控制，能讓機械手的控制方式得以強化。PLC控制多是以PLC為依托，將計算機、自動控制和通信技術三者融為一體。由于自動控制系統之間要相互通用，所以結構就偏于簡單，編程過程也耗時較短。現在繼電控制由于故障率偏大，所以消耗的功率也很大，在控制方式略顯死板的情況下，傳統的繼電器控制方式已經被淘汰。目前只能推行優勢化控制，微機控制使用的比較多，這就使整個控制出現抗干擾能力差的局面，后期維修困難，所以采用PLC控制的多為高新技術或者電子行業了，簡化維修操作過程。

三、結語

綜上所述，機械產品結構設計在機械制造業中具有重要作用，設計人員應通過各種方式，提高自身能力水平，并熟練掌握設計要點，在此基礎上進行創新設計，簡化產品的后續維修工作，從而優化機械結構，推動機械制造行業的發展。

【參考文獻】

[1]張興晨，姚王奇.機械類產品結構要素設計要點淺談[J].內燃機與配件，2019（07）：87-88.

[2]曾大開.創新設計在機械結構設計中的應用[J].黑龍江科學，2018，9（16）：58-59.