机械结构设计实用
机械结构设计(实用)
机械结构设计(实用)机械结构设计是指在机械产品中，通过合理的构造和选材，使机器的各部分能够协调工作，实现指定的功能。
机械结构设计不仅关系到机器的性能和寿命，还关系到机器的生产成本和使用成本。
本文将介绍机械结构设计中的几个重要的方面，包括有关材料、摩擦、强度和刚度等问题。
材料材料是机械结构设计中的一个重要因素。
在机械结构设计中，选择合适的材料，能够使机器的性能和寿命得到明显的提高。
这里主要介绍常用的机械结构材料。
高强度钢材高强度钢材是一种在机械结构设计中应用广泛的材料，其具有很高的强度和韧性，能够满足机器在工作过程中的各种负载要求。
高强度钢材多用于需要强度较高的部件，如机器底座、轴承座、轴、齿轮等。
铝合金材料铝合金材料是一种轻质、高强度、耐热、耐腐蚀的材料，多用于需要重量轻、刚性和耐腐蚀性好的部件，如飞机、汽车和船舶等。
铜材料铜材料具有良好的导电性和导热性，在机械结构设计中常用于制造导轨、电路板、密封圈等。
铸铁材料铸铁材料是一种便宜、易加工的材料，多用于制造机器的机架、底座、箱体等。
摩擦摩擦是指两个物体之间的接触面上，由于表面粗糙度和压力的作用而发生的相互阻碍运动的力。
在机械结构设计中，摩擦力往往是不可避免的，但是可以通过合理的设计来减少其对机器的影响。
减小摩擦力主要有以下几种方法：•采用长润滑周期油脂，减少摩擦和磨损•通过选择合适的材料以及表面处理方式来减少摩擦力•在重要的接触面上增加润滑油等润滑剂强度强度是机械结构设计中的重要考虑因素之一。
在机器的工作过程中经常需要承受不同方向及大小的受力，处于应力状态的部分且应力值超过材料的极限强度时。
这时就会发生材料破裂，严重影响机器的正常工作。
因此在机械结构的设计中，要合理的控制受力，根据不同的部件，正确的选用材料和加工工艺，加强设计强度。
刚度刚度是机械结构设计中的一个重要参数，它指的是受载物体的变形量与承受载荷的比值。
刚度越大，受载物体的变形就越小。
在机械设计中，往往要求机构有足够的刚度，以保证机器在工作过程中不会发生失稳等情况。
机械原理机械工程中的机械结构设计实例
机械原理机械工程中的机械结构设计实例在机械工程中，机械结构的设计是至关重要的一环。
一个优秀的机械结构设计能够确保机械设备的正常运转，并提高其效率和可靠性。
本文将通过介绍两个实际的机械结构设计实例，来展示机械原理在机械工程中的应用。
实例一：行走机器人的腿部机械结构设计行走机器人是近年来发展迅猛的领域之一。
其中，腿部机械结构的设计尤为重要，直接影响机器人的稳定性和运动效果。
对于六足行走机器人，我们需要设计一个能够完成多个自由度运动的机械结构。
首先，我们需要确定机器人腿部的运动范围和自由度。
通过分析行走机器人的步态和运动要求，我们确定了六足行走机器人需要具备3个自由度（前后摆动、上下摆动、旋转）。
然后，我们选择了柔性材料作为腿部结构的外观材料，以提高机器人的柔韧性和适应性。
接下来，我们设计了腿部机械结构的传动系统。
通过使用电机和减速器，我们可以实现对腿部运动的精确控制。
同时，为了增加机器人的稳定性，我们在每个腿部设计了一个阻尼器，用于吸收地面震动和减少机器人的晃动。
最后，我们进行了结构的实际制造和测试。
通过精确的加工和装配，我们成功地制造出了一个稳定性和运动性能优异的六足行走机器人。
该机器人能够在不平坦的地面上稳定行走，并具备良好的自适应能力。
实例二：工业机械臂的结构设计工业机械臂是工厂自动化生产中常见的设备之一。
机械臂的结构设计直接决定了其抓取和操作的能力。
在设计工业机械臂的结构时，需要考虑到其负载能力、工作范围和精确度等因素。
首先，我们选择了轻质材料作为工业机械臂的主体结构。
轻质材料可以降低机械臂自身重量，提高其负载能力和运动速度。
同时，我们设计了多关节的机械臂结构，以增加其自由度和灵活性。
接着，我们设计了机械臂的驱动系统。
通过使用电动机和传动装置，我们可以实现机械臂各个关节的运动。
为了提高机械臂的精确度，我们在关键部位设置了编码器和传感器，以实时监测和控制机械臂的位置和角度。
最后，我们对机械臂进行了仿真和测试。
探究机械结构设计中的创新设计
探究机械结构设计中的创新设计机械结构设计是指利用机械原理和运动学方法，设计出能够完成特定功能的机械系统的过程。
而创新设计则是在传统的机械结构设计的基础上，运用新的思路和技术，提出独特的设计方案，以达到更高效、更可靠的效果。
在机械结构设计中，创新设计的核心思想是通过提高设计方案的科学性、先进性和实用性，满足现代社会对高性能机械系统的需求。
创新设计应具备以下特点：创新设计应能够提高机械系统的执行性能。
通过运用先进的材料、执行元件和控制技术等手段，提高机械系统的运动速度、精度和稳定性，使其能够更好地适应复杂的工况要求。
在航空航天领域，创新设计可以通过减小系统的重量和体积，并提高系统的可靠性和适应性，满足对高性能和高精度的要求。
创新设计应能够降低机械系统的成本和能耗。
通过改进结构设计和优化工艺流程，提高机械系统的制造效率，降低生产成本。
通过提高能源利用率和降低能源消耗，减少对环境的影响，提高机械系统的可持续发展能力。
创新设计应能够提高机械系统的安全性和可靠性。
通过运用新的安全措施和先进的故障检测技术，提高机械系统的抗干扰能力和自动检测能力，减少故障发生的概率和影响范围。
如在汽车工业，创新设计可以通过引入智能控制系统和主动安全装置，提高车辆的安全性能，减少交通事故的发生。
创新设计应能够提高机械系统的智能化和自动化水平。
通过引入传感器、计算机视觉、人工智能等先进技术，实现机械系统的智能感知、智能决策和智能执行，提高系统的自动化水平和智能化程度。
在制造业中，创新设计可以通过引入工业机器人和自动化生产线，提高生产效率和产品质量，降低人力资源成本。
机械结构设计中的创新设计是一项追求技术突破和改革的工作。
通过运用新的思路和技术，创造出更加先进、高效、可靠的机械系统，满足现代社会对高性能机械的需求。
只有不断探索和实践创新设计，才能推动机械结构设计的发展，为社会的进步和发展做出贡献。
机械工程中的机械结构设计
机械工程中的机械结构设计机械结构设计是机械工程中的重要组成部分，它涉及到机械系统的构建、组装和运行。
一个良好设计的机械结构能够确保机械设备的高效运行和安全性。
本文将从设计原理、要素和实例三个方面探讨机械结构设计。
一、设计原理1. 功能性原理机械结构设计的首要原则是确保机械设备能够完成预期的功能。
设计师需要深入了解机械设备的用途和工作环境，以确定所需功能和性能指标。
在设计过程中，需特别注意结构的强度、刚度和稳定性等因素，确保机械设备在各种工作条件下均能正常工作。
2. 可制造性原理机械结构设计应考虑到制造工艺和材料成本。
设计师需要选择合适的材料，并确保设计的机械结构可以被现有的加工工艺所实现。
此外，还需注意提高结构的可维修性和可更换性，以便在设备故障时能够方便维修和更换零部件。
3. 安全性原理机械结构设计必须保证设备的安全性。
设计师应该考虑到工作中可能发生的各种危险情况，遵循相关的安全法规和标准，确保机械设备符合安全性要求。
同时，需设计防护措施和紧急停机机构，以便在紧急情况下保障操作人员的生命安全。
二、设计要素1. 结构稳定性机械结构设计中的稳定性是一个重要考虑因素。
设计师需要通过合理的结构形式和加强措施来提高结构的稳定性，使机械设备能够承受各种力和负载而不发生失稳。
2. 结构强度结构强度是机械结构设计中的核心问题。
设计师需通过计算和仿真等手段，合理确定结构的尺寸和材料，以保证机械设备在工作负荷下不会发生变形和破坏。
3. 结构刚度结构刚度是机械结构设计中的关键参数。
设计师需要根据机械设备的工作条件和要求，确定结构的刚度要求，并通过结构形式和材料选择等方式来提高结构的刚度。
4. 运动精度机械结构设计中的运动精度是指机械设备在工作过程中运动部件的精度要求。
设计师需要确定机械设备对于运动精度的要求，并在设计中考虑到减少运动副间隙和提高传动精度等因素。
三、设计实例以一台工业机械设备的结构设计为例，该机械设备用于自动装配产品。
机械结构设计的实用技巧与创新方法
机械结构设计的实用技巧与创新方法机械结构设计是工程领域中至关重要的一步，它涉及到机械产品的功能、性能和可靠性。
为了确保设计的质量和效率，设计师需要掌握一些实用技巧和创新方法。
本文将介绍一些在机械结构设计中常用的技巧，并探讨一些促进创新的方法。
首先，对于机械结构设计来说，正确的材料选择是至关重要的。
在选择材料时，设计师需要考虑到机械产品的功能需求、承载能力、耐久性以及成本等因素。
在保证产品韧性和强度的同时，选择合适的材料还可以减轻整体重量，提高机械产品的性能。
此外，还可以考虑使用新型材料，如复合材料或高强度轻质材料，以实现更高的效能和更低的成本。
其次，合理的结构设计在机械产品的可靠性和性能方面扮演着重要角色。
在设计结构时，设计师需要遵循一些基本原则，例如力学平衡原理和刚度均衡。
通过合理分配力的传递路径和结构的刚度分布，可以减少应力集中现象，提高产品的可靠性和使用寿命。
此外，采用模块化设计和重用现有结构的思路也可以提高设计的效率和质量。
此外，借助现代设计工具和仿真技术，可以更好地实现机械结构的设计和优化。
计算机辅助设计软件可以帮助设计师快速建模、模拟和优化机械结构。
通过有限元分析等仿真技术，设计师可以在设计过程中预测结构的性能和响应，减少实验测试时间和成本。
这些工具可以帮助设计师更好地理解产品的行为，从而进行有效的结构优化。
在追求实用技巧的同时，创新方法也是机械结构设计中不可忽视的一部分。
设计师可以从不同的行业和领域寻找灵感，将不同的概念和技术应用到机械产品的设计中。
例如，可以借鉴航空航天领域的轻量化设计理念，将新材料和新工艺应用到机械结构设计中，以提高产品性能和效率。
创新的结构设计还可以通过引入智能控制和自适应技术，实现机械产品的智能化和自动化。
此外，与其他领域的专业人士进行合作也是促进创新的重要方法。
通过与电子工程师、材料科学家和工艺专家等合作，可以融合不同领域的知识和经验，开拓设计的可能性。
跨学科团队的合作可以有效解决机械结构设计中的挑战，产生更具创新性和竞争力的产品。
机械结构总体方案设计
机械结构总体方案设计1. 引言本文档旨在提供一个机械结构总体方案设计的指南，包括设计目标、设计方法和设计细节等内容。
在设计机械结构时，需要考虑到整体的性能、稳定性和可靠性等因素，以确保设计方案的成功实施。
2. 设计目标（在此处描述设计目标。
例如：）本设计的目标是开发一个适用于重型机械设备的结构方案。
该方案需要具备以下特点： - 高稳定性和刚度，以确保机械设备在操作过程中的稳定性和精度。
- 合理的重量和体积，以便于设备的搬运和安装。
- 简化的结构和易于维护性，以降低生产成本和维修成本。
3. 设计方法在进行机械结构总体方案设计时，我们将采用以下设计方法：3.1 系统分析通过对机械设备的整体结构进行全面的系统分析，以了解系统各个部分之间的关系和相互影响。
系统分析将包括设备的功能分析、运动学分析和力学分析等。
3.2 设计选项评估根据系统分析的结果，我们将评估不同的设计选项，并根据设计目标和相关约束进行权衡和比较。
评估的指标包括稳定性、刚度、重量、体积、可靠性等。
3.3 仿真和优化基于评估的结果，我们将使用计算机辅助设计（CAD）软件进行模拟和仿真，以评估设计的性能和可行性。
同时，我们也将使用优化算法来改进设计方案，以满足设计目标和要求。
3.4 详细设计在得到满足设计目标的初步方案后，我们将进行详细设计，包括零部件的设计、材料的选择和加工工艺的确定等。
在详细设计过程中，我们还需要考虑到制造和装配的可行性，并进行相关的成本估算。
4. 设计细节在进行机械结构总体方案设计时，需要考虑到以下几个方面的设计细节：4.1 结构设计根据设备的功能和要求，确定合适的结构类型和布局。
设计结构时要考虑稳定性和刚度等因素，并使用适当的连接方式和结构支撑。
4.2 零部件设计对于机械结构的主要零部件，进行详细的设计，包括尺寸、形状和材料等。
设计过程中，要考虑到零部件的强度、刚度和耐磨性等要求。
4.3 运动学设计根据设备的运动要求，确定合适的运动学设计方案。
机械结构设计方案
机械结构设计方案机械结构设计方案1、设计目标我们设计的机械结构旨在实现高效、精确、安全、稳定的运动控制，满足客户的需求。
主要包括以下几方面的要求：- 高效：提高工作效率，减少能源消耗；- 精确：保证运动的精度，提高产品质量；- 安全：确保设备运行时不会对操作人员造成伤害；- 稳定：提供稳定的运动控制，减少振动和噪音。
2、机械结构设计方案我们采用三维CAD软件进行机械结构的设计，方案如下：- 驱动系统：采用高精度的伺服驱动系统，能够精确控制运动轨迹和速度。
使用减速器可以提供更大的力矩输出和更低的运动速度。
- 传动系统：选择高精度的齿轮传动装置，能够提供稳定的运动控制，并且具有较高的传动效率。
对于高负荷或超长行程的应用，可以考虑使用滚珠丝杠传动来提高运动精度。
- 支撑系统：采用高精度的直线导轨和滑块，能够提供稳定的支撑和导向。
对于较大载荷的应用，可以使用平衡凸轮机构来平衡载荷。
- 控制系统：采用先进的运动控制器和编码器，能够实时监测和控制运动状态，保证运动的稳定和精确。
在设计中考虑到设备的安全性，采用急停开关和防护装置保证操作人员的安全。
- 结构材料：采用高强度、低摩擦、耐磨的材料，如铝合金、工程塑料等，以提高机械结构的稳定性和使用寿命。
3、设计优势我们的机械结构设计方案具有以下优势：- 高效：采用高精度的驱动和传动装置，提高工作效率；- 精确：使用高精度的直线导轨和编码器，保证运动的精度；- 安全：考虑到设备的安全性，添加了急停开关和防护装置；- 稳定：采用高精度的驱动和支撑系统，提供稳定的运动控制；- 可靠：选择高强度的结构材料和优质的机械零部件，提高机械结构的耐磨性和使用寿命。
总结：我们的机械结构设计方案能够满足客户的需求，并具有高效、精确、安全、稳定的特点。
通过使用先进的驱动、传动和控制技术，我们可以为客户提供可靠的解决方案，提高工作效率和产品质量。
我们将继续优化和改进设计，以满足不断变化的市场需求。
机械常见实用设计图纸
1.轴套类零件这类零件一般有轴、衬套等零件，在视图表达时，只要画出一个基本视图再加上适当的断面图和尺寸标注，就可以把它的主要形状特征以及局部结构表达出来了。
为了便于加工时看图，轴线一般按水平放置进行投影，最好选择轴线为侧垂线的位置。
在标注轴套类零件的尺寸时，常以它的轴线作为径向尺寸基准。
由此注出图中所示的Ф14 、Ф11（见A-A断面）等。
这样就把设计上的要求和加工时的工艺基准（轴类零件在车床上加工时，两端用顶针顶住轴的中心孔）统一起来了。
而长度方向的基准常选用重要的端面、接触面（轴肩）或加工面等。
如图中所示的表面粗糙度为Ra6.3的右轴肩，被选为长度方向的主要尺寸基准，由此注出13、28、1.5和26.5等尺寸；再以右轴端为长度方向的辅助基，从而标注出轴的总长96。
2.盘盖类零件这类零件的基本形状是扁平的盘状，一般有端盖、阀盖、齿轮等零件，它们的主要结构大体上有回转体，通常还带有各种形状的凸缘、均布的圆孔和肋等局部结构。
在视图选择时，一般选择过对称面或回转轴线的剖视图作主视图，同时还需增加适当的其它视图（如左视图、右视图或俯视图）把零件的外形和均布结构表达出来。
如图中所示就增加了一个左视图，以表达带圆角的方形凸缘和四个均布的通孔。
在标注盘盖类零件的尺寸时，通常选用通过轴孔的轴线作为径向尺寸基准，长度方向的主要尺寸基准常选用重要的端面。
3.叉架类零件这类零件一般有拨叉、连杆、支座等零件。
由于它们的加工位置多变，在选择主视图时，主要考虑工作位置和形状特征。
对其它视图的选择，常常需要两个或两个以上的基本视图，并且还要用适当的局部视图、断面图等表达方法来表达零件的局部结构。
踏脚座零件图中所示视图选择表达方案精练、清晰对于表达轴承和肋的宽度来说，右视图是没有必要的，而对于T字形肋，采用剖面比较合适。
在标注叉架类零件的尺寸时，通常选用安装基面或零件的对称面作为尺寸基准。
尺寸标注方法参见图。
4.箱体类零件一般来说，这类零件的形状、结构比前面三类零件复杂，而且加工位置的变化更多。
机械产品的实用化设计
4
轧钢机主传动装置是由联轴器、减速机、齿轮座和 接轴等部件所组成，作用是将电动机的运动和力矩 传给工作机座中的轧辊进行轧制。
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二、设计的外围问题 由销售反馈信息，进行市场分析，改进技术要求， 再进行设计的循环，是一个相互作用不断完善的迭 代过程，使产品不断地发展。产品设计过程中的各 种设计要求，是设计的 依据和前提，它们就是 设计的外围问题。 （参见图5—4)
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9）附属装置设计 为增加机器功能，扩大机器使用范围或减少环境
对人机影响而设计附属装置，如井下巷道掘进机增 加打铆杆孔的装置，采煤机、掘进机的高压水喷雾 灭尘装置 10）机器造型设计 对机器外形、色彩进行艺术设计， 11）产品故障分析和对策 12）明确易损件、外购件、标准件 13）明确产品包装和运输要求
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3)机械运动系统方案设计和确定机械运动简图。根 据工艺动作过程选用合适执行机构，完成各个基本运 动。再用一定的组合方式构成机械系统来实现产品的 功能。机械运动方案就是机械系统的综合。将机械运 动方案中各个机构运动尺寸计算确定之后就得到机械 运动简图。
4）总体布置设计 主要是确定各部件、零件的相互位置和联接方式， 并考虑安全操作，整体造型等问题。
二、总体设计的内容
各种具体机器总体设计内容虽然有所不同，但纵观全局 ，总体设计内容包括：
1）工艺方案的确定。在进行机械总体设计时，应对不 同类型的工艺方案进行分析比较，选择符合实际情况的 具有先进性的工艺方案。
பைடு நூலகம்12
2）确定机器的总体参数
总体参数是表明机器技术性能的主要指标，包括机器性 能参数和结构参数两方面：
机械设计基础中的机械结构设计如何设计稳定可靠的机械结构
机械设计基础中的机械结构设计如何设计稳定可靠的机械结构机械结构设计在机械设计中起到至关重要的作用，决定了机械装置的性能和可靠性。
为了设计出稳定可靠的机械结构，需要在设计过程中考虑以下几个关键因素：结构设计的基本原则、材料选择和适当的强度分析。
一、结构设计的基本原则在机械结构设计中，有一些基本原则必须遵循，以确保设计出稳定可靠的机械结构。
首先，机械结构设计应考虑载荷的作用方式和大小，合理布局并选择适当的结构形式。
其次，设计应尽可能减小结构的应力集中，并通过合理的结构设计来分散载荷。
此外，还应遵循经济、实用、安全、便于制造和维修等原则，综合考虑各种因素来达到最优的结构设计。
二、材料选择材料的选择对机械结构的稳定性和可靠性有着重要影响。
需要根据设计要求选择合适的材料。
在选择材料时，需要考虑其力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、可加工性和可靠性等因素。
常用的机械结构材料包括钢、铁、铝合金等，根据实际应用情况选择最适合的材料以满足设计要求。
三、强度分析强度分析是确保机械结构稳定可靠的重要环节。
通过对机械结构进行强度、刚度、稳定性等方面的分析，可以确定结构的合理尺寸和工作条件。
强度分析可以利用有限元分析、理论计算和试验等方法来进行。
在进行强度分析时，应充分考虑各种载荷的作用、材料的力学性能以及结构的工况等。
四、优化设计为了进一步提高机械结构的稳定可靠性，可以进行优化设计。
优化设计通过改变结构形式、材料选择和尺寸等参数，以达到满足设计要求的最佳结构。
优化设计的方法包括参数优化和拓扑优化等，可以利用计算机辅助设计软件辅助进行。
总结在机械设计基础中，机械结构设计是一个重要的环节。
为了设计稳定可靠的机械结构，需要遵循结构设计的基本原则，选择合适的材料，进行强度分析，并进行优化设计。
通过合理的机械结构设计，可以提高机械装置的性能和可靠性，为实际应用提供更好的支持。
实用机械设计手册
实用机械设计手册《实用机械设计手册》是一本专门针对机械设计工程师和相关专业人士的实用指南。
本手册旨在提供全面、精确和详细的机械设计知识，以帮助读者理解和应用各种机械设计原理、技术和方法。
第一部分：基础知识1. 机械设计概述：介绍机械设计的定义、目标和重要性。
2. 材料选择：详细解释各种常见材料的特性、优缺点及在机械设计中的应用。
3. 轴承与传动：介绍各种轴承和传动装置的类型、原理和选择准则。
4. 运动学与动力学：讲解机械系统的运动学和动力学分析方法，包括速度、加速度、力学平衡等。
5. 热力学与热处理：介绍机械系统中的热力学原理和热处理技术，以提高材料性能和机械系统效率。
第二部分：设计方法与技术1. 设计流程：详细描述机械设计的整体流程，包括需求分析、概念设计、详细设计、制造和测试等阶段。
2. 3D建模与CAD：介绍常用的3D建模软件和计算机辅助设计（CAD）技术，以提高设计效率和准确性。
3. 结构优化与仿真：讲解结构优化和有限元分析等仿真技术，以优化机械系统的性能和可靠性。
4. 制造工艺与工程：介绍机械制造的各种工艺和工程，包括数控加工、装配、焊接等，以确保设计的可制造性。
5. 质量控制与检测：讲解质量控制和检测技术，以确保机械系统的质量和性能符合设计要求。
第三部分：常用设计案例与实例1. 机械结构设计案例：提供各种机械结构设计案例，包括机械零件的尺寸、材料和加工工艺等详细信息。
2. 机械传动设计案例：提供各种机械传动设计案例，包括齿轮传动、链传动、皮带传动等的设计原理和计算方法。
3. 机械系统设计案例：提供各种机械系统设计案例，包括机械臂、机械手、输送系统等的设计原理和实现方法。
4. 机械装配与调试案例：提供机械装配和调试的实例，包括装配工艺、调试步骤和注意事项等。
第四部分：附录与参考资料1. 机械设计常用公式：收录机械设计中常用的公式和计算方法，以供读者参考和应用。
2. 标准和规范：列举机械设计中常用的标准和规范，以确保设计符合相关要求。
机械结构设计的方法和准则
3
疲劳寿命预测
通过应力和载荷的分析，预测结构在使用寿命内的疲劳寿命。
材料选取与优化
选择合适的材料对于结构设计至关重要。材料的特性、成本和可获得性都需要进行充分考虑。
机械结构设计中的可靠性考虑
考虑到机械结构的可靠性是确保产品在设计寿命内正常运行的关键因素。可靠性分析和寿命预测方法是在设计 过程中保证可靠性的手段。
机械结构设计的方法和准 则
在这个演讲中，我们将探讨机械结构设计的一些基本方法和准则，以及为什 么这些内容对于一个成功的设计至关重要。
机械结构设计的目标和意义
了解机械结构设计的目标和意义是开展设计工作的基础。这包括提高产品的 性能、增加可靠性和降低成本。
机械结构设计须具备足够的强度和刚度，以抵 抗外界的力和负载。
实际案例分析
案例一
展示机械结构设计的实际案例， 包括设计要求、材料选取和结构 优化的详细信息。
案例二
演示机械结构的装配过程和相关 的设计细节，强调装配性和可制 造性的重要性。
案例三
通过力学分析和模拟，展示机械 结构在使用和负载条件下的性能 表现。
材料力学分析
通过使用材料力学的原理和方 法，对结构进行强度、刚度和 稳定性的分析。
参数化设计
通过设计参数化模型，实现对 结构设计的自动化和高效性。
力学分析和模拟在机械结构设计中的应用
1
有限元分析
通过有限元方法对结构进行分析和求解，以评估其强度、刚度和稳定性。
2
动力学分析
通过模拟结构在运动过程中的行为，确定结构的振动特性和动态响应。
2 可制造性
设计应考虑到制造过程的可行性，以便能够 高效地制造出设计出来的结构。
3 装配性
结构设计应具备良好的装配性，使得零部件 可以简单、快速地组装起来。
机械工程设计简化机械结构
机械工程设计简化机械结构在机械工程领域，设计一种简化的机械结构对于提高效率、降低成本以及提升操作的可靠性都具有重要意义。
通过合理的设计和优化，可以简化机械结构，提高整体性能，同时减少零部件的数量，从而减少装配和维护的复杂性。
本文将探讨机械工程设计简化机械结构的方法与技巧。
1. 设计考虑在进行机械工程设计时，应考虑以下几个方面来简化机械结构：1.1 功能集成：在机械结构设计中，将多个功能合并到一个组件或模块中可以减少零部件的数量。
例如，可以使用复合结构材料制造具有多个功能的组件，如集成多个传感器、执行器等。
1.2 模块化设计：将机械结构分解为多个模块，每个模块都具有独立的功能，并可以独立设计和维护。
这样可以实现模块的标准化，方便装配和维护，同时减少整体结构的复杂性。
1.3 使用智能部件：选择具有自主控制和感知能力的智能部件可以简化机械结构。
这些智能部件可以根据外部环境和工作条件自动调整其状态和位置，提高操作的可靠性和效率。
2. 优化设计通过优化设计可以进一步简化机械结构，并改善其性能。
以下是一些常用的优化设计方法：2.1 结构简化：通过减少机械结构中不必要的部件、连接件和连接点，可以降低结构的复杂性。
同时，应使用轻量化材料来替代传统材料，以减轻整体重量并提高性能。
2.2 运动优化：通过对机械结构运动的优化设计来简化结构。
例如，通过改变链条或齿轮传动的布置方式，可以减少传动部件的数量和复杂度，并提高机械的运动效率。
2.3 摩擦减小：摩擦是机械运动中能量损失的主要因素之一，通过采用一些摩擦减小的技术可以简化结构并提高效率。
例如，使用润滑剂或低摩擦材料可以减少与接触面的摩擦，并减少零件的磨损和能量损失。
3. 实例分析以一个自动化生产线上的输送装置为例，通过简化机械结构来提高效率和降低成本。
传统的输送装置由多个传输带、驱动装置、滚轮等组成，结构复杂，维护成本高。
针对这个问题，可以采用以下方法简化机械结构：3.1 功能集成：将输送带、驱动装置和滚轮集成为一个模块，以减少组件数量和简化装配过程。
机械结构设计基本原则
机械结构设计基本原则
一、使用原则
1、安全原则：机械设计必须考虑安全因素，确保机械设备在使用过
程中不会带来危害。
2、经济原则：机械设计要考虑生产成本问题，使用最合适的原材料，最小化材料消耗，简化结构，加快生产节奏，降低生产成本，确保机械设
备整体性能和成本的经济效益。
3、操作原则：机械设计要考虑操作简便，保证设备在使用的时候易
于操作和维护，减少操作难度。
4、结构原则：机械设计要考虑功能要求，确保机械设备的功能完备，结构合理，节省空间，方便安装、调试和使用。
5、节能原则：机械设计要考虑节能因素，确保机械设备在使用过程
中能有效节约能源，降低能耗、污染和成本。
二、设计原则
1、实用性原则：机械设备的功能要实用，不能够过多增加多余的结构，满足机械加工质量要求，并且可以符合机械元件的设计要求，确保产
品质量达到要求。
2、可靠性原则：机械设计要考虑机械设备在使用过程中的可靠性，
确保机械元件可以长时间的工作，不出现故障和损坏，满足机械设备使用
的要求。
3、刚度要求原则：机械设计要考虑机械结构的刚度要求，根据工况
实际情况，使用合适的材料。
机械结构设计技术手册
机械结构设计技术手册一、引言机械结构是现代工程中的重要组成部分，它决定了机械设备的性能和可靠性。
机械结构设计技术手册旨在为机械工程师提供详尽的设计流程和相关技术指南，从而帮助设计人员有效地完成机械结构的设计任务。
二、机械结构设计流程2.1 需求分析在机械结构设计之前，首先需要进行需求分析。
通过与客户和相关工程师的沟通，明确机械设备的功能和性能要求。
需求分析是机械结构设计的基础，对于后续的设计工作至关重要。
2.2 初步设计初步设计阶段是机械结构设计的关键环节。
设计人员需要根据需求分析的结果，进行创意构思和概念设计。
在这个阶段，可以利用计算机辅助设计软件进行形状、结构和材料的选择，并进行初步的力学和动力学分析。
2.3 详细设计在初步设计阶段确定了机械结构的整体框架后，设计人员需要进行详细设计。
这包括准确的尺寸确定、传动和支撑系统设计、零部件的选型和布局等等。
同时，还需要进行有限元分析和其他工程计算，确保结构的强度和刚度满足设计要求。
2.4 材料选择材料选择对机械结构的性能和可靠性具有重要影响。
在设计过程中，需要根据不同零部件的功能和要求，选择合适的材料。
常用的机械结构材料包括钢、铝合金、塑料等，设计人员需要根据实际情况进行选择。
2.5 制造和装配机械结构的制造和装配也是设计过程中需要考虑的问题。
设计人员需要根据结构的要求，选择合适的制造工艺和装配方式。
在这个阶段，需要与制造工艺人员和装配人员进行密切合作，确保设计的可制造性和可装配性。
2.6 测试和验证在机械结构设计完成后，还需要进行测试和验证。
这包括对结构的强度、刚度和稳定性等性能进行检测。
设计人员需要根据测试结果，对设计进行优化和改进，以确保机械结构的性能和可靠性满足设计要求。
三、机械结构设计的常用技术3.1 CAD软件计算机辅助设计软件（CAD）是机械结构设计中常用的工具之一。
通过CAD软件，设计人员可以进行三维建模、装配体建模、零部件建模等工作。
机械结构设计(实用)
5.1。
1机械结构设计的任务机械结构设计的任务是在总体设计的基础上,根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。
是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题.所以，结构设计的直接产物虽是技术图纸，但结构设计工作不是简单的机械制图,图纸只是表达设计方案的语言,综合技术的具体化是结构设计的基本内容。
5。
1。
2机械结构设计特点机械结构设计的主要特点有：（1)它是集思考、绘图、计算(有时进行必要的实验）于一体的设计过程,是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段,在整个机械设计过程中,平均约80%的时间用于结构设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用。
（2）机械结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的.（3）机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节,常常需反复交叉的进行。
为此,在进行机械结构设计时,必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求5.2机械结构件的结构要素和设计方法5。
2。
1结构件的几何要素机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的.零部件的几何形状由它的表面所构成，一个零件通常有多个表面,在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触,把这一部分表面称为功能表面。
在功能表面之间的联结部分称为联接表面。
零件的功能表面是决定机械功能的重要因素,功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。
描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。
通过对功能表面的变异设计，可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。
5。
2.2结构件之间的联接在机器或机械中,任何零件都不是孤立存在的。
因此在结构设计中除了研究零件本身的功能和其它特征外，还必须研究零件之间的相互关系。
机械结构设计的原则和特点
机械结构设计的原则和特点
一．机械结构设计的原则
1、结构简单化原则
结构简单化是指将机械结构尽可能的简化，使其结构尽可能的静态、
动态、结构强度等方面具有最优状态，以降低成本。
换句话说，从结构设
计技术上来说，在给定的工作效果下，要求结构简单，保证质量，尽量减
少结构件的数量，减少工艺过程，降低制造成本。
2、安全设计原则
安全设计原则是指机械结构的设计应考虑人的身体安全，使机械结构
在使用时，不会对人体造成危害和损害。
此外，应考虑机械的安装、使用、维护、检修等操作，使机械的结构符合安全起见，避免可能发生危险事故
和损坏机械结构等。
3、高效率设计原则
高效率设计原则一般指机械结构的设计要考虑机械效率的提高，使机
械设备的输出能够最大限度的提高，保证机械的短时间最高工作效率。
在
实际应用中，还要考虑传动系统的结构设计，使传动系统的传动比和数据
都能够达到最优的状态。
4、可靠性设计原则
可靠性设计是指机械结构的设计，要求结构件能够经受预期外力的影响，而不会引起变形、断裂等破坏，因而保证机械结构的可靠性，使之能
够安全可靠的运行。
机械基础设计要点
机械基础设计要点介绍机械设计是工程设计领域的一个重要分支，它涉及到机械部件和装置的设计、制造和使用。
机械基础设计是机械设计的核心环节，它涉及到机械部件的结构、材料、工艺等方面的设计要求。
本文将介绍机械基础设计的要点，并提供一些实用的设计指导。
一、机械结构设计要点1.受力分析：在进行机械结构设计时，首先需要进行受力分析，确定机械部件所受到的力和力的方向。
这有助于确定机械部件的尺寸和材料的选择。
同时，在受力分析的基础上，还需要考虑机械部件的刚度和稳定性要求。
2.结构优化：根据受力分析的结果，可以对机械结构进行优化设计。
优化设计包括减轻机械部件的重量、提高机械部件的刚度和稳定性，以及降低噪音和振动等方面的设计要求。
3.材料选择：在机械结构设计中，选择合适的材料是非常重要的。
材料的选择应根据机械部件的使用环境、承载能力和经济性等因素进行考虑。
常用的机械结构材料有钢铁、铝合金、塑料等。
4.连接方式：机械部件间的连接方式是机械结构设计中的关键问题。
常见的连接方式包括焊接、螺栓连接、销轴连接和润滑剂连接等。
选择合适的连接方式可以确保机械部件的可靠性和稳定性。
二、机械材料设计要点1.材料性能：机械材料的性能直接影响机械部件的可靠性和使用寿命。
常见的材料性能指标有强度、刚度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性等。
根据机械部件的使用环境和工作条件，选择具有合适性能的材料。
2.材料选择：机械材料的选择要综合考虑材料的性能、成本和可加工性等方面的因素。
常用的机械材料有钢、铝、铜、塑料等。
在选择材料时，还需考虑材料的供应可靠性和环境友好性。
3.表面处理：为了提高机械部件的表面硬度和耐磨性，常常需要对材料表面进行处理。
常见的表面处理方式有氮化、硬质合金涂层和电镀等。
选择合适的表面处理方式，可以有效地延长机械部件的使用寿命。
三、机械工艺设计要点1.工艺流程：机械工艺设计主要包括机械部件的加工工艺和装配工艺。
在进行工艺设计时，需要确定机械部件的加工顺序和工艺参数，并合理安排工艺设备和工作人员。
机械结构设计规范
机械结构设计规范
一、结构设计要求
1、设计合理，结构形式选用合适，并与应用能力完全符合。
2、建议结构尽量简单，结构数量尽量少；
3、重量控制需满足重量约束条件；
4、设计应考虑紧凑性，要求结构占用空间尽量小、回转半径尽量小；
5、设计应考虑传动运行平稳性及结构精度；
6、设计应保证铸件不破裂，采用规范的铸件结构；
7、机械元件要求质量良好，无缺陷，安装角度的精度符合要求；
8、润滑系统设计要求：确保机械系统满足要求的运行效果，按要求
进行安装和應用；
9、检查要求：将安装和调试结果交叉检查，确保技术要求满足；
10、安全要求：设计、安装和使用元件时，应考虑预防和纠正因人为
或机器原因可能出现的安全隐患；
11、运行要求：运行时应避免机械性能早期老化或可能出现的损伤。
二、结构分析
1、结构分析主要要进行结构受力分析、疲劳分析、结构振动分析、
稳定性分析、结构模态分析等，根据实际使用状况，确定机构的刚度、承
载能力；
2、结构动力学分析：
（1）关节转动的分析：总致使机构工作有效，保证机构的运动状态；。
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5.1.1机械结构设计的任务机械结构设计的任务是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。
是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。
所以，结构设计的直接产物虽是技术图纸，但结构设计工作不是简单的机械制图，图纸只是表达设计方案的语言，综合技术的具体化是结构设计的基本内容。
5.1.2机械结构设计特点机械结构设计的主要特点有：（1）它是集思考、绘图、计算（有时进行必要的实验）于一体的设计过程，是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用。
（2）机械结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。
（3）机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需反复交叉的进行。
为此，在进行机械结构设计时，必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求5.2机械结构件的结构要素和设计方法5.2.1结构件的几何要素机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。
零部件的几何形状由它的表面所构成，一个零件通常有多个表面，在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功能表面。
在功能表面之间的联结部分称为联接表面。
零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。
描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。
通过对功能表面的变异设计，可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。
5.2.2结构件之间的联接在机器或机械中，任何零件都不是孤立存在的。
因此在结构设计中除了研究零件本身的功能和其它特征外，还必须研究零件之间的相互关系。
零件的相关分为直接相关和间接相关两类。
凡两零件有直接装配关系的，成为直接相关。
没有直接装配关系的相关成为间接相关。
间接相关又分为位置相关和运动相关两类。
位置相关是指两零件在相互位置上有要求，如减速器中两相邻的传动轴，其中心距必须保证一定的精度，两轴线必须平行，以保证齿轮的正常啮合。
运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关，如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线，这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来保证的，所以，主轴与导轨之间位置相关；而刀架与主轴之间为运动相关。
多数零件都有两个或更多的直接相关零件，故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。
在进行结构设计时，两零件直接相关部位必须同时考虑，以便合理地选择材料的热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。
同时还必须考虑满足间接相关条件，如进行尺寸链和精度计算等。
一般来说，若某零件直接相关零件愈多，其结构就愈复杂；零件的间接相关零件愈多，其精度要求愈高。
例如，轴毂联接见图5.1。
5.2.3结构设计据结构件的材料及热处理不同应注意的问题机械设计中可以选择的材料众多，不同的材料具有不同的性质，不同的材料对应不同的加工工艺，结构设计中既要根据功能要求合理地选择适当的材料，又要根据材料的种类确定适当的加工工艺，并根据加工工艺的要求确定适当的结构，只有通过适当的结构设计才能使所选择的材料最充分的发挥优势。
设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。
结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。
如：钢材受拉和受压时的力学特性基本相同，因此钢梁结构多为对称结构。
铸铁材料的抗压强度远大于抗拉强度，因此承受弯矩的铸铁结构截面多为非对称形状，以使承载时最大压应力大于最大拉应力，图示5.2为两种铸铁支架比较。
钢结构设计中通常通过加大截面尺寸的方法增大结构的强度和刚度，但是铸造结构中如果壁厚过大则很难保证铸造质量，所以铸造结构通常通过加筋板和隔板的方法加强结构的刚度和强度。
塑料材料由于刚度差，铸造后的冷却不均匀造成的内应力极易引起结构的翘曲，所以塑料结构的筋板与壁厚相近并均匀对称。
对于需要热处理加工的零件，在进行结构设计时的要求有如下几点：（1）零件的几何形状应力求简单、对称，理想的形状为球形。
（2）具有不等截面的零件，其大小截面的变化必须平缓，避免突变。
如果相邻部分的变化过大，大小截面冷却不均，必然形成内应力。
（3）避免锐边尖角结构，为了防止锐边尖角处熔化或过热，一般在槽或孔的边缘上切出2～３mm的倒角。
（4）避免厚薄悬殊的截面，厚薄悬殊的截面在淬火冷却时易变形，开裂的倾向较大。
5.3.1机械结构设计的基本要求机械产品应用于各行各业，结构设计的内容和要求也是千差万别，但都有相同的共性部分。
下面就机械结构设计的三个不同层次来说明对结构设计的要求。
1.功能设计满足主要机械功能要求，在技术上的具体化。
如工作原理的实现、工作的可靠性、工艺、材料和装配等方面。
2．质量设计兼顾各种要求和限制，提高产品的质量和性能价格比，它是现代工程设计的特征。
具体为操作、美观、成本、安全、环保等众多其它要求和限制。
在现代设计中，质量设计相当重要，往往决定产品的竞争力。
那种只满足主要技术功能要求的机械设计时代已经过去，统筹兼顾各种要求，提高产品的质量，是现代机械设计的关键所在。
与考虑工作原理相比，兼顾各种要求似乎只是设计细节上的问题，然而细节的总和是质量，产品质量问题不仅是工艺和材料的问题，提高质量应始于设计。
3．优化设计和创新设计用结构设计变元等方法系统地构造优化设计空间，用创造性设计思维方法和其它科学方法进行优选和创新。
对产品质量的提高永无止境，市场的竞争日趋激烈，需求向个性化方向发展。
因此，优化设计和创新设计在现代机械设计中的作用越来越重要，它们将是未来技术产品开发的竞争焦点。
结构设计中得到一个可行的结构方案一般并不很难。
机械设计的任务是在众多的可行性方案中寻求较好的或是最好的方案。
结构优化设计的前提是要能构造出大量可供优选的可能性方案，即构造出大量的优化求解空间，这也是结构设计最具创造性的地方。
结构优化设计目前基本仍局限在用数理模型描述的那类问题上。
而更具有潜力、更有成效的结构优化设计应建立在由工艺、材料、联接方式、形状、顺序、方位、数量、尺寸等结构设计变元所构成的结构设计解空间的基础上。
5.3.2机械结构基本设计准则机械设计的最终结果是以一定的结构形式表现出来的，按所设计的结构进行加工、装配，制造成最终的产品。
所以，机械结构设计应满足作为产品的多方面要求，基本要求有功能、可靠性、工艺性、经济性和外观造型等方面的要求。
此外，还应改善零件的受力，提高强度、刚度、精度和寿命。
因此，机械结构设计是一项综合性的技术工作。
由于结构设计的错误或不合理，可能造成零部件不应有的失效，使机器达不到设计精度的要求，给装配和维修带来极大的不方便。
机械结构设计过程中应考虑如下的结构设计准则。
1.实现预期功能的设计准则2.满足强度要求的设计准则3.满足刚度结构的设计准则4.考虑加工工艺的设计准则5.考虑装配的设计准则6.考虑造型设计的准则5.3.2机械结构基本设计准则1. 实现预期功能的设计准则产品的设计主要目的是为了实现预定的功能要求，因此实现预期功能的设计准则是结构设计首先考虑的问题。
要满足功能要求，必须做到以下几点。
(1)明确功能: 结构设计是要根据其在机器中的功能和与其他零部件相互的连接关系，确定参数尺寸和结构形状。
零部件主要的功能有承受载荷、传递运动和动力，以及保证或保持有关零件或部件之间的相对位置或运动轨迹等。
设计的结构应能满足从机器整体考虑对它的功能要求。
(2)功能合理的分配：产品设计时，根据具体情况，通常有必要将任务进行合理的分配，即将一个功能分解为多个分功能。
每个分功能都要有确定的结构承担，各部分结构之间应具有合理、协调的联系，以达到总功能的实现。
多结构零件承担同一功能可以减轻零件负担，延长使用寿命。
V型带截面的结构是任务合理分配的一个例子。
纤维绳用来承受拉力；橡胶填充层承受带弯曲时的拉伸和压缩；包布层与带轮轮槽作用，产生传动所需的摩擦力。
例如，若只靠螺栓预紧产生的摩擦力来承受横向载荷时，会使螺栓的尺寸过大，可增加抗剪元件，如销、套筒和键等，以分担横向载荷来解决这一问题。
(3)功能集中：为了简化机械产品的结构，降低加工成本，便于安装，在某些情况下，可由一个零件或部件承担多个功能。
功能集中会使零件的形状更加复杂，但要有度，否则反而影响加工工艺、增加加工成本，设计时应根据具体情况而定。
5.3.2机械结构基本设计准则2.满足强度要求的设计准则(1) 等强度准则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。
按等强度原理设计的结构，材料可以得到充分的利用，从而减轻了重量、降低成本。
如悬臂支架、阶梯轴的设计等。
见图5.3。
图5.3(2) 合理力流结构为了直观地表示力在机械构件中怎样传递的状态，将力看作犹如水在构件中流动，这些力线汇成力流。
表示这个力的流动在结构设计考察中起着重要的作用。
力流在构件中不会中断，任何一条力线都不会突然消失，必然是从一处传入，从另一处传出。
力流的另一个特性是它倾向于沿最短的路线传递，从而在最短路线附近力流密集，形成高应力区。
其它部位力流稀疏，甚至没有力流通过，从应力角度上讲，材料未能充分利用。
因此，若为了提高构件的刚度，应该尽可能按力流最短路线来设计零件的形状，减少承载区域，从而累积变形越小，提高了整个构件的刚度，使材料得到充分利用。
如悬臂布置的小锥齿轮，锥齿轮应尽量靠近轴承以减小悬臂长度，提高轴的弯曲强度。
图5.4例举几个典型的实例。
(3) 减小应力集中结构当力流方向急剧转折时，力流在转折处会过于密集，从而引起应力集中，设计中应在结构上采取措施，使力流转向平缓。
应力集中是影响零件疲劳强度的重要因素。
结构设计时，应尽量避免或减小应力集中。
其方法在相应的章节会作介绍，如增大过度圆角、采用卸载结构等。
如图5.5。
(4) 使载荷平衡结构在机器工作时，常产生一些无用的力，如惯性力、斜齿轮轴向力等，这些力不但增加了轴和轴衬等零件的负荷，降低其精度和寿命，同时也降低了机器的传动效率。
所谓载荷平衡就是指采取结构措施部分或全部平衡无用力，以减轻或消除其不良的影响。
这些结构措施主要采用平衡元件、对称布置等。
例如，同一轴上的两个斜齿圆柱齿轮所产生的轴向力，可通过合理选择轮齿的旋向及螺旋角的大小使轴向力相互抵消，使轴承负载减小。
如图5.6。
5.3.2机械结构基本设计准则3.满足结构刚度的设计准则为保证零件在使用期限内正常地实现其功能，必须使其具有足够的刚度。