摘要：在机械工程设计过程当中，机械结构设计是十分重要的一项内容，其与机械产品的刚度、精度和使用性能等具有着紧密的联系。对此，相关设计人员需要按照具体的理论知识和技术要求详细的进行分析，同时还需要对机械零件的加工连接以及材料性能等因素进行充分考虑，避免在机械结构设计过程中出现相关错误。本文针对机械结构设计中的常见错误进行分析，介绍了机械结构设计的主要特点，并提出了具体的机械结构设计原则，希望能够为相关设计人员提供一些参考和借鉴。
关键词：机械结构；结构设计；常见错误；分析
机械结构设计十分复杂，其不仅需要对零件的加工工艺和性能等进行分析，同时还需要能够有效的控制刚度和精度的计算。而通过完善机械结构设计工作，能够进一步提升机械产品的生产质量和性能。在具体设计工作当中，相关设计人员需要严格按照设计原则，并对机械结构件的相关要素进行考虑，从而确保机械结构设计过程的准确性。但由于部分设计人员自身的疏忽，进而导致一些结构设计在具体制造和应用时会与相关的理论技术要求产生冲突，从而出现相关的错误问题。对此，相关设计人员需要对这些常见错误进行有效的总结，并合理采取相关预防措施，避免错误问题的再次发生[1]。
一、机械结构设计的主要特点
机械结构设计是十分重要的一项内容，其主要集绘图、思考与计算等于一体，对相关机械产品进行有效的设计。同时机械设计工作当中所存在的问题相对较多，而且工作量较大，在机械设计过程当中，往往结构设计所花费的时间要占据80%左右，对整体机械产品的设计质量具有着十分重要的影响。而机械结构设计在满足相关性能和功能的前提下，其设计方案并不具有唯一性，而是具有多解性，可以有多个设计方案来达到同样的设计功能，因此需要相关设计人员结合实际情况合理的进行选择。机械结构设计过程是十分活跃的一项环节，往往需要反复和交叉的进行。对此，在设计机械结构时，需要从机械产品的整体角度来进行思考，结构设计的相关要求来完善整体设计过程[2]。
二、机械结构设计常见问题分析
（一）由于温度变化较长零部件会产生尺寸变化时，不能自由变形
一些较长的零件或者机械结构受到温度影响较大时，会出现相应的长度变化，因此在具体的设计过程当中，需要对温度因素进行考虑，并给予适当的自由伸缩空间。例如，设计人员可以采取能够进行自由移动的底座或能够自由胀缩的管道等结构来进行设计。
（二）滑动轴承采用接触式密封结构
由于滑动轴承往往比滚动轴承具有更大的间隙，因此在其出现磨损现象后，轴心也会出现一定的移动，因此在对滑动轴承进行设计时，不适合采用接触式密封结构。
（三）同一轴上布置两个键时，没有设计在同一轴向母线上
半圆键主要依靠侧面传递，其键槽相对较深，如果在同一横剖面内采用对称布置，会使轴的强度产生削弱，因此应在同一轴向母线上进行设计。
（四）对于带传动、链传动错误的结构设计
在对传动结构进行设计时，其紧边下垂相对较小，而松边下垂则相对较大，因此应该是紧边在下松边在上，从而加大包角。而在设计链传动结构时，则刚好与带传动设计完全相反。如果链传动松边在上的话，那么当松边链下垂度相对较大时，链和链轮之间不容易发生脱离，反而容易产生卷入现象，进而导致链条卡住或者被拉断。
（五）高速旋转体的紧固螺栓头部伸出
高速旋转轴的连轴器螺栓头部以及螺母在设计时需要超过法兰面。由于高速旋转会使空气搅动，进而产生一些不安全的因素，因此在具体设计过程当中应对其伸出部分加设一个防护罩。
（六）受弯矩螺杆结构设计
当螺杆结构受弯距时，在螺纹上会出现载荷作用。因此在对受弯矩的螺杆结构进行设计时，需要合理的减少螺纹受力。可以采用单纯的螺纹受力为圆柱或圆锥等配合面，确保合理受力[3]。
三、机械结构设计准则
（一）实现预期功能的设计准则
对机械产品进行设计的主要目的在于实现相关设计功能，因此在具体的结构设计过程当中首先需要考虑如何来实现预定功能。
1.明确功能要求
机械结构的参数、尺寸和结构形状往往依据机械的功能和与其他物件之间的连接关系来进行确定。零部件所具有的功能主要是对运动和动力进行传递，同时还可以承受载荷，并确保相关部件能够保持在相对位置，或是按照事先的轨迹来进行运动。在对机械结构进行设计时，需要从整体功能要求的角度来进行考虑。
2.功能合理配置
在对机械产品进行设计时，需要结合具体的情况合理的分配任务，将具体功能科学合理的进行分解，使其转化为多个功能，而每一个功能都要有相应的结构来进行承担，从而实现整体功能。同一功能可以由多个结构来进行承担，这可以使零件所承受的负担得到减轻，并使零件的使用寿命得到延长。例如，在机械产品设计时，如果只单纯依靠螺栓的预紧力来对横向载荷进行承受，将会导致螺栓的尺寸过大，使抗剪元件增加，而如果采用一些销、键和套筒等部件，则可以使横向载荷得到有效的分担。
3.功能集中
如果单纯由某一个零件或者部件来具体承担多个功能，这样的话可以使产品的结构得到简化，并有效的降低成本。而功能集中会使零件的形状变得复杂化，而在具体设计时需要结合实际情况来进行确定，如果零件的复杂性超过一定限度，将会使加工工艺受到影响，还会导致加工成本有所增加。
（二）满足刚度和强度要求
为了确保零件在其使用期限内，能够有效地将自身功能进行发挥，需要保证零件自身的刚度和强度等能够满足相关要求。
1.等强度准则
在对零件的截面尺寸进行设计时，需要考虑其内应力的变化，确保各截面的强度能够保持相等，这样一来在对结构进行设计时，可以更为有效地利用材料，并减轻重量，降低加工成本。
2.合理的力流结构
力流需要从一处进行传入，并从另外一处进行传出，确保在构件当中不会出现中断。而为了使构件的刚度得到提高，需要按照力流最短路线原则来对零件的形状进行设计，使其承载区得到减少，并降低累计变形量，从而对材料进行充分的利用。
3.载荷平衡结构
相关机械在具体工作时由于会产生惯性等无用力，因此会导致轴和轴承的负荷出现增加，还会使机械的传动效率有所降低。对此，需要合理的采用平衡元件和对称布置等相关结构措施，从而对相关的无用力进行部分或全部平衡，使无用力所产生的不良影响得到有效的减轻。
4.减小应力集中结构
当力流在出现急剧转折时，往往会因为过度密集进而导致应力集中，使零件的疲劳强度有所增大。因此，在具体的设计工作当中，需要合理的采取相关措施，使力流能够保持平稳，避免出现应力集中现象。
结束语：
综上所述，目前在机械结构设计工作当中还存在着一些错误问题，对此，相关设计人员需要制定出完善的设计方案，并确保方案的可行性。而在机械设计过程当中，往往有许多可行性方案可以进行选择，设计人员需要结合实际情况来合理的选择最优设计方案。同时，在对机械结构进行设计时，还应对多方面的因素进行综合考虑，并不断从实践和经验当中总结规律，从而完善机械产品的结构设计，提升结构设计水平。
参考文献：
[1]吉卫星,韩大富,吴延, 等.超高层施工全过程安全管理探究[J].城市住宅,2018,25(2):125-128.
[2]安明强.机械结构设计常见错误分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2016,(8).
[3]白晨媛.机械设计中轴系结构设计常见错误分析[J].内燃机与配件,2019,(17):83-84.
[4]赵楚修.浅谈机械结构设计中几个常见错误[J].江西煤炭科技,2016,(1):42-42.