机械产品结构设计要素探析

苗畅志

秦皇岛和信基业建筑科技有限公司 河北秦皇岛 06 6 000

在设计产品的过程中，最关键的就是功能，而功能的好坏取决于结构设计的优劣。在机械产品的设计中，结构设计是其最重要的环节，是将运行原理转变为技术图纸的过程，该过程需要对构件的尺寸、材料、形状、表面、加工技术、强度、刚度等多个因素进行考虑。

1 机械产品结构设计的要素

1.1 结构件的几何要素

机械结构所具有的功能主要是通过零件的形状及各个部件所处的位置关系实现的。零件的几何形状主要是由它的表面所形成，一个零件可能存在多个表面，其中某些表面可能会与其他零件表面相接触。这些表面统称为菜单面，在各个菜单面之间存在的联结单元为联接表面[1]。在机械产品的结构设计中，这些菜单面是对其功能产生影响的核心因素，该部分的设计是零件结构设计中的关键环节。对菜单面进行描述的几何参数主要有形状、大小、表面数量等等。

1.2 结构件之间存在的联接

各个零件之间的相关主要为间接与直接两种。若两个零件之间存在直接的装配关系，就属于直接相关，反之为间接相关。在进行结构设计的时候，必须对存在直接相关的两个零件部位加以考虑，以选择材料的最佳形状、精度、热处理形式等，同时还需要对间接相关的各个参数加以考虑。通常来讲，如果某个零件存在较多的直接相关零件，则表明其结构较为复杂；而若存在较多的间接相关零件，则表明其精准度的要求较高[2]。

1.3 工艺要素

根据不同的材料属性与产品特质，机械加工过程中应当遵循不同标准的工艺处理模式。尤其是对于需要热处理加工的零部件而言，为保障机械产品结构的完整性与稳定性，产品结构的几何形状应力应具备对称性与简单性，避免锯齿结构或尖锐的角质结构以免增大工艺加工难度。此外对于机械产品材料的区分也是结构设计中对于加工工艺的设计要点。在常见的机械产品材质构成中，钢材材质的产品结构处理与塑料材质的产品结构处理应具有差异性与针对性，充分考虑到材料强度与抗压张力对产品自身产生的影响。

2 机械产品结构设计的关键要点

2.1 功能需求

机械产品制造生产的主要目的在于完成人力能力范围之外的技术工作，提升生产效率，因此功能需求是机械结构制造过程中所要考虑的首要因素。通过机械工作原理的组合运用与实际设计方案的稳定应用，满足材料力学、装配方式与工艺性能等相关因素对机械产品的综合要求，是机械结构制造设计的基础性内容。

2.2 完善设计内容

在对机械产品的结构进行设计时，必须抓住设计的重点，如产品的功能、结构设计的体现等，同时就结构设计的体现来讲，其主要体现在技术、材料及应用时的状态上。此外，还需要基于以上这些内容来创新结构设计，在设计过程中提升产品的安全性及环保性等性能，同时还需要有效地控制价格，促使其具备更强的优势。此外还应当重视空间的构建，以实现节约材料、提高性能的目标，从而使机械产品的设计效果得到彰显[3]。

2.3 质量控制

机械产品的精度、硬度与结构力度是否达到工业生产标准是机械结构制造的重要考核标准。在保障产品具备全面的机械功能的基础上，产品的使用年限与质量控制是衡量机械产品制造是否达标的重要尺度。在重工业实际生产过程中，产品所承受的重量压力与材料韧性是机械产品制造要点与难点。作为注重实用性原则的机械工业产品，其结构的稳定性与产品的高质量是设计方案所应达到的核心要求之一。

2.4 创建系统功能模块

系统功能模块是经由诸多方面相互组合而成的，具体涉及了知识库模块和推理机模块。首先，对知识库管理模块进行论述，该项模块主要是采用DAO组建程序与知识库相互连接到一起的，功能表现为可以让整项电器智能化系统自主访问知识库。知识库管理方面是由机械库管理和传感库2个方面组成的，在全面管理2个方面的基础上达到电器智能化产品信息管理的目的。推理模块的作用是为用户提供准确的数据和参数，遵循有关的思维规律和知识点进行控制和调整。推理模块中包括机构元推理机设计，一般是以机构组合、并联组合和串联组合等方面为主进行设计的，应用该项方式来获取机构元。此外便是传感器推理机的设计，传感器推理机设计方面包括了设计传感器推理机和传感器推理机的实现。

2.5 重点关注功能分解的设计方式

功能分解设计方式是一种特殊的模块化产品设计方式，主要包含客户的要求、产品功能性需求等方面的分析，以及产品概念的拆分，概念集成和方案评价等几个层面。模块化产品设计是以客户作为主体，并始终为客户服务的，所以在进行分析过程中必须要时刻向客户进行交流，结合客户的意见来进行，保证产品的满意度，并根据行业领域的现状来进行机械产品的模块化设计[4]。

3 结语

机械结构设计在机械产品的生产中具有关键性作用，零部件结构的完整与实际效能的提高对于工业生产的效率有着至关重要的影响。在机械产品的研发与生产过程中，创新设计是推动行业进步的必要途径，机械结构设计中的创新设计，不仅能顺应市场多元化发展，满足人们日常生活中的“功能外需求”，也能提升现有的机械水平，实现设计优化，对社会经济发展具有重要意义。