机械产品结构设计要点探究

机械产品结构设计要点探究

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

计人员注意以下几点：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，所以工作人员应根据客户要求、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.