机械产品结构设计要点探究

何平

【摘 要】机械产品结构设计对机械设备类的产品具有优化作用，是在产品设计中较为重要的环节，其主要内容是对产品的外形、内部整体构造等方面进行设计。基于此，本文提出了创新设计、保证产品质量、流程分析、简化产品维修操作四种机械产品结构设计的要点，从而提高产品质量，推动行业的发展。

【关键词】机械产品；设结构计要点；创新方案

机械产品结构设计对于实现产品的各个功能具有重要作用，是机械的工作原理变成技术图纸的关键过程，需要设计人员根据具体情况，确定结构件的材料、形状等内容，工作人员应深入了解机械结构设计要点，优化传统机械设计的弊端，从而促进机械制造业的长远发展。

一、机械产品结构设计的基本要素

机械产品结构设计的主要目的是，设计人员根据总体设计的规定，确定、绘制能够反映产品所需功能的结构方案，在设计过程中，工作人员需要确定产品所使用的材料、产品大小等内容。工作人员在设计时，应了解以下机械产品结构的基本要素：第一，几何要素。产品的几何图形以及组装模式对产品的结构具有决定性的作用，所以设计师需要对产品的几何参数进行分析，避免出现尺寸的误差。第二，零件衔接。部件组装在机械产品结构设计中，是设计人员需要考虑的一项重要因素，在进行设计过程中，不仅需要考虑产品的美观性，还需对产品性能进行充分的分析，保证零件衔接的位置，不影响产品的性能与外观。第三，结构件的材料。在进行机械设计的过程中，工作人员可以选择的材料众多，其中不同材料的性质之间具有差异性，需要设计人员结合功能要求，选择合适的材料，并且根据材料，确定加工工艺的需求[1]。

二、机械产品结构设计要点

（一）创新设计

在机械产品设计过程中，创新是其中的特定因素，设计人员在确定机械产品的性能后，在技术、材料等方面对设计结构进行调整，从而使其满足各种要求，提升性价比。其中变元法是机械产品结构设计具有创造性的一种新方法，需要设计人员注意一下几点：第一，保证结构的系统可行性。变元法的主要方式是，设计人员通过改变、调整机械结构设计的要素，得到新的结构设计方案，在运用此种方法的过程中，设计人员需要充分考虑产品在应用中的实际需求，从而改变机械产品的性能。第二，机械产品的经济性。企业运用机械产品的主要目的是，产品能够为公司带来利益。所以在结构设计时，工作人员应根据企业需求，运用变元法，选择性价比较高的材料，充分考虑用户的实际需求和企业发展情况[2]。

（二）保证产品质量

在设计师进机械产品设计的过程中，应充分考虑产品的质量。首先，设计师需要注意减少产品结构中的局部压力传播，避免产品出现部件变形的情况，影响其稳定性。其次，保证零件截面尺寸的变化应与其内应力变化相适应，使各截面的强度相等，并且按等强度原理设计的结构，使材料得到充分的利用，降低成本。再次，装配是产品制造过程中的重要工序，零部件的结构对装配的质量、成本有直接的影响，在进行接卸产品结构设计中，工作人员应充分考虑装配的设计，保证零件准确的定位、避免双重配合。另外，在进行机械产品结构设计时，工作人员需要保证整机应能分解成若干可单独装配的单元，从而缩短装配周期，便于逐级技术检验和维修。最后，考虑加工工艺的设计。为保证产品功能的实现，使其达到要求的性能，设计人员需要在结构设计中，保证产品有良好的加工工艺性，主要方法是确保零部件的结构易于加工制造。工作人员需要充分考虑造型、精度、热处理等方面可能对零部件结构的工艺性有制约作用的内容。

（三）流程分析

机械结构设计对于设计师来说是一个从整体到局部细化的过程，需要充分考虑客户的需求，确定产品材质，包括其硬度、耐磨性、韧性等方面，同时工作人员需要考虑采取何种工艺或方法来成型。其中流程的分析对于结构设计的整体时间成本以及水平的提升都有一定的保障，所以工作人员应根據客户要求、产品性能特点等方面，制定设计流程。第一，设计人员需要对相关产品进行可行性分析并对有关技术资料进行研究，在此基础上，确定设计对象的主要性能指标和主要设计参数，编制设计任务书。第二，根据设计对象的工作原理和机构运动简图，进行构件的运动学分析和动力学分析，计算其运动参效和动力参数。

（四）简化产品维修操作

设计师在进行接卸产品结构设计的过程中，应对产品功能进行分析权衡，合并相同或相似功能，消除不必要的功能，以简化产品和维修操作，并尽可能减少产品层次和组成单元的数量，同时简化零件的形状，从而降低对维修人员技能水平的要求和工作量。以郓城废旧钢筋下料机中的下料手结构设计为例。工作人员在了解其使用特点后，使用PLC或者继电器控制，能让机械手的控制方式得以强化。PLC控制多是以PLC为依托，将计算机、自动控制和通信技术三者融为一体。由于自动控制系统之间要相互通用，所以结构就偏于简单，编程过程也耗时较短。现在继电控制由于故障率偏大，所以消耗的功率也很大，在控制方式略显死板的情况下，传统的继电器控制方式已经被淘汰。目前只能推行优势化控制，微机控制使用的比较多，这就使整个控制出现抗干扰能力差的局面，后期维修困难，所以采用PLC控制的多为高新技术或者电子行业了，简化维修操作过程。

三、结语

综上所述，机械产品结构设计在机械制造业中具有重要作用，设计人员应通过各种方式，提高自身能力水平，并熟练掌握设计要点，在此基础上进行创新设计，简化产品的后续维修工作，从而优化机械结构，推动机械制造行业的发展。

【参考文献】

[1]张兴晨，姚王奇.机械类产品结构要素设计要点浅谈[J].内燃机与配件，2019（07）：87-88.

[2]曾大开.创新设计在机械结构设计中的应用[J].黑龙江科学，2018，9（16）：58-59.