鄒麗杰

摘 要：該文主要概述了機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性、基本要求和設(shè)計實例，并對如何進行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了相應(yīng)的觀點和建議，最后闡明真正的設(shè)計者往往要通過很長時間的磨練才能成功，只有不斷地學(xué)習(xí)總結(jié)，才能不斷的提高進步，設(shè)計出更加科學(xué)、合理、完美的機械，才能贏得用戶的滿意。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計 重要性 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 思考

中圖分類號：TH133.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（a）-0073-01

機械結(jié)構(gòu)設(shè)計是機械設(shè)計的重要組成部分，各種分析計算試驗的目的，都是為了把結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造得更好，工作的最終結(jié)果都要落實在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面。但是許多人往往花費大量的時間和精力，把機械設(shè)計的重點放在分析和計算方面，對結(jié)構(gòu)設(shè)計相對缺乏關(guān)注。其中一個原因是因為現(xiàn)有的理論計算系統(tǒng)完整，容易理解和應(yīng)用，而結(jié)構(gòu)設(shè)計由于影響因素較多，涉及的方面復(fù)雜，不能夠完整總結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)律；另外還由于設(shè)計者的結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗不足，在設(shè)計時往往草率匆忙。這些情況直接影響了機械的整體質(zhì)量，因此，有必要把結(jié)構(gòu)設(shè)計重視起來。

該文主要討論機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性、設(shè)計實例和提高設(shè)計水平的思考。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性

機械的結(jié)構(gòu)設(shè)計是將機械的構(gòu)型、設(shè)思以及機械系統(tǒng)的運動方案簡圖綜合起來，再具體轉(zhuǎn)化為具有合理結(jié)構(gòu)的零部件的過程。

在機械設(shè)計中，結(jié)構(gòu)設(shè)計與理論計算一樣占有極其重要的地位。這是由于一臺機械上的所有零件尺寸，只有一小部分是由理論計算決定的，而設(shè)計者往往需要根據(jù)整機的功能、強度、剛度以及加工性、安裝、調(diào)試、維修等方面的要求，進行綜合分析考慮，然后做出判斷，進而確定機械結(jié)構(gòu)中大量的形狀、尺寸以及零件間的相對位置關(guān)系。所以說結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及了許多領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)設(shè)計具有復(fù)雜性綜合性。

結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性如下：

（1）結(jié)構(gòu)是機械方案設(shè)計的具體體現(xiàn)。機械方案設(shè)計的結(jié)果都是以一定的結(jié)構(gòu)形式表現(xiàn)出來，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計最終來完成零部件的加工、裝配，滿足機械產(chǎn)品的功能要求。

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計是進行科學(xué)計算的基礎(chǔ)。這是因為在機械設(shè)計中，計算是針對特定的機械結(jié)構(gòu)進行的。

（3）影響機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素有很多，比如有材料的選擇、尺寸和形狀的確定、加工工藝和裝配工藝的確定等等，結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理與否將直接決定機械的成本高低。

由上所述可知，合理進行機械的結(jié)構(gòu)設(shè)計是顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段，結(jié)構(gòu)設(shè)計是非常重要的。下面以軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計為例，來說明機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用。

2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)，就是對軸進行合理設(shè)計，確定全部結(jié)構(gòu)外形及其尺寸。影響軸結(jié)構(gòu)的相關(guān)因素有很多，如在機器中軸的安裝位置和要求，軸上零件的裝配方案，軸上作用力和分布情況；軸上零件的相互位置及其固定方式；軸承的類型及其安裝固定方式，軸的加工制造及裝配工藝等要求。設(shè)計前有些因素是知道的，有些因素則是在設(shè)計過程中逐步確定的。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計比較復(fù)雜，具有較大的靈活性和多樣性，往往根據(jù)具體的工作情況而變化，對軸的結(jié)構(gòu)來說，沒有標準的設(shè)計形式。

但是在進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不論遇到何種情況，都要滿足下面幾點設(shè)計要求：軸和軸上零件有確定的工作位置；軸上的零件便于安裝拆卸和調(diào)整；軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計還要使軸具有良好的加工工藝性。

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程：

（1）擬定軸上零件的裝配方案。軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提要先擬定軸上零件的裝配方案，來決定軸的形式。也就是要預(yù)先確定出主要零件在軸上的裝配順序、裝配方向以及各零件之間的相互關(guān)系。要先設(shè)計出幾個方案，進行分析對比，最后選擇最佳的方案。

（2）軸上零件的定位。軸上零件的軸向定位主要采用套筒、軸肩、圓螺母、軸承端蓋、軸端擋圈等來確定。軸上零件的周向定位常用的有鍵連接、銷連接、花鍵連接、過盈配合、緊定螺釘?shù)取?/p>

（3）軸的各段直徑和長度的確定。在確定了軸上零件的裝拆方案和定位以后，軸的形狀就基本確定了。一般按軸所承受的扭矩估算出直徑，并作為軸的最小直徑，然后再根據(jù)前面軸上零件的裝配和定位，逐步計算出各段軸的直徑和長度。對于有配合要求的軸段，要按照設(shè)計手冊采用標準直徑；各軸段的長度的確定，主要根據(jù)軸上零件的寬度等；同時還要考慮零件的裝配調(diào)整空間等。

（4）設(shè)計時還要考慮減少應(yīng)力集中，滿足制造安裝的一些要求等等。

3 提高機械結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的思考

設(shè)計者在進行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計時，往往有很多困惑，尤其是初學(xué)者，除了按照常規(guī)的方法進行結(jié)構(gòu)設(shè)計外，怎樣才能設(shè)計出精美的機器零件，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計水平呢？下面和大家分享一下筆者的思考

（1）注重細節(jié)，總結(jié)教訓(xùn)。機械設(shè)計能夠成功，設(shè)計者除了有扎實的基本功，還要有設(shè)計經(jīng)驗和閱歷，更要認真地分析使用者的要求，研究和細化機械使用的全過程和可能出現(xiàn)的問題，并根據(jù)設(shè)計的案例進行歸納，吸取教訓(xùn)總結(jié)經(jīng)驗，這樣才能設(shè)計出合理的機器。

（2）考慮制造安裝，簡化維修環(huán)節(jié)。機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計貫穿于設(shè)計、制造以及使用和維修的整個過程，任何疏忽都會釀成大錯。一個好的設(shè)計是離不開制造的，對加工制造過程了解的越多，越有利于提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平。另外好的設(shè)計也要注重設(shè)備的維修性，更換部件時不要拆除全部機器，盡量將維修過程簡化。

（3）不斷學(xué)習(xí)，取長補短。設(shè)計者在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要多參考一些成功的設(shè)計案例，多看一些設(shè)計的書籍和資料，逐步完善設(shè)計理念，采百家之長，這樣設(shè)計時自然信手拈來。設(shè)計者只有通過不斷地加強學(xué)習(xí)，才能夠提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。

4 結(jié)語

結(jié)構(gòu)設(shè)計在機械設(shè)計方面具有舉足輕重的作用。對于一個機械設(shè)計來說，整個機械的質(zhì)量、壽命、成本等，與機器的結(jié)構(gòu)設(shè)計密切相關(guān)。設(shè)計師在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中，除了必要的設(shè)計能力，還需要嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，只有不斷地學(xué)習(xí)總結(jié)，不斷地積累經(jīng)驗，才能不斷地進步。本篇文章僅是對有關(guān)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的一些粗淺的認識，旨在提醒機械設(shè)計者在進行機械設(shè)計的過程中，重視對結(jié)構(gòu)設(shè)計的把握，進而設(shè)計出更加科學(xué)、合理、完美的機械。

參考文獻

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