艾春武
浙江大华技术股份有限公司 浙江省杭州市310053
摘要：机械结构设计是机械设备生产的首要环节，设计效果关系到了机械设备的应用性能和功能，但实际情况是机械结构设计出现各种各样问题的概率较高，这会对机械设备生产及应用造成不利影响。为此，本文首先分析了机械结构设计常见错误，其次分析了完善机械结构设计的策略，以期为机械结构设计提供参考。
关键词：机械结构；设计；常见错误
引言：随着机械行业的持续发展，自动化机械设备数量开始增多，机械结构复杂程度不断增加。在此基础上，想要推动机械工程向精细化、自动化、信息化方向发展，设计人员需要做好机械结构设计工作，不但需要遵守基础机械结构设计规范和原则，还需要积极分析和预防各项常见问题，以此来确保机械设备稳定运行。
1.机械结构设计常见错误
1.1温度问题
基于热胀冷缩原理，机械结构体积变化会受到温度的影响，在长度上的变化最为显著，并且体积越大的机械结构受温度因素的影响越明显。在机械设备中，不乏体积较大的机械结构，但是在实际机械结构设计过程中，很多设计人员会出现忽略温度因素的问题，一旦机械设备在运行中受温度影响较大，便可能导致故障，进而出现无法正常运行的情况[1]。为了规避温度问题，设计人员需要从机械结构尺寸入手，尽量增加机械结构的伸缩空间，避免机械结构出现由于热胀冷缩无法实现自由伸缩的情况，具体来讲，可以将传统的固定模式转变为能够自由移动的模式。
1.2传动结构问题
动力传输是较为关键的机械结构设计内容，目前，应用频率较高的机械结构动力传输方式有链传动、带传动，两种传输方式的差别在于传输带制作材料的选择。在带传动结构中，由于两侧传输带的受力程度不同，导致受力程度较大一面的下垂角度相对较小，受力程度较小一面的下垂角度相对较大，基于此，设计人员在开展机械结构设计时，需令受力程度较大一面传输带位于下方，这样能够降传动结构出现问题的概率。但是链传动结构则与带传动结构完全相反，这表示设计人员需要结合具体的动力传输方式选择针对性机械结构设计方式。
1.3轴承结构问题
轴承属于一种应用频率较高的机械结构，基本所有的机械设备都会应用到轴承结构，常见的有滚动轴承和滑动轴承两种，两种轴承最大的差异便是滑动轴承的结构间隙较大。在机械设备运行过程中，轴承结构必然会出现机械磨损，并且磨损程度会随着运行时间的增加而加大，一旦出现磨损，轴承的轴心便会发生偏移，进而降低机械设备的应用性能。为了规避轴承结构问题，设计人员需要尽量避免应用密封结构，以此来减少轴承磨损对机械设备应用的影响，同时为机械设备的安全稳定运行提供基础保障。
1.4高速旋转体问题
部分机械设备运行需要高速旋转体结构，此结构设计需要引起设计人员的足够重视，这是因为高速旋转体在运行速度较快的情况下会产生强度较大的气流，这不但可能会对机械设备的正常运行造成不利影响，还可能会导致运行风险及安全隐患，进而加大机械设备出现故障的概率。为了规避高速旋转体问题，设计人员需要在高速旋转体端口位置处设置防护设施，以此将结构运行产生的气流控制在既定范围内，实现对结构运行风险及安全隐患的合理规避。此外，基于机械结构设计标准，高速旋转轴联轴器螺栓的头部及螺母需要超过法兰面。
1.5弯矩螺杆结构问题
弯矩螺杆是主要的机械结构，会在机械设备运行过程中产生一定程度的荷载，长此以往便会对机械设备的运行造成不利影响，减少机械设备的应用寿命。为了规避弯矩螺杆结构问题，设计人员需要尽量减少机械设备中的弯矩螺杆数量，进而起到降低机械设备运行荷载的目的。
2.完善机械结构设计的策略
2.1明确机械结构各项功能
机械结构设计及机械设备生产需要基于其实际应用功能，由此可见，为了确保机械结构设计的科学性和合理性，设计人员需要进一步明确机械结构的各项功能。具体来讲，设计人员需要系统的、全面的分析机械设备运行所需功能，在此基础上进行针对性设计，合理规划各个机械结构的位置，科学计算各个机械结构的受力情况，确保机械结构性能和功能能够满足实际运行要求，这样机械设备才能够在所在领域充分发挥应用功能，全面推动所在行业发展建设。
2.2科学分配机械结构功能
机械结构功能分配直接关系到了机械设备运行性能，为此，设计人员需要科学分配机械结构功能。具体来讲，设计人员需要结合机械设备应用需求和实际应用情况，将整体功能细分成每一项功能，再将每一项功能细分到每一个结构上，确保每项功能都能够被及时有效地完成，进而形成科学的机械结构设计方案[2]。为了进一步提高机械结构设计科学性，设计人员可以选择将一项功能分配到多个结构上，以此来减少每个结构在运行过程中的负担，同时也能够避免一个结构出现问题会对相应功能造成较为严重的影响，全面提高机械设备应用性能，确保机械设备应用功能。
2.3科学选择机械结构材料
不同机械结构对制作材料材质、性能、受力情况、强度、刚度等参数的要求不同，为此，设计人员需要结合机械结构具体位置和应用需求，科学选择制作材料。具体来讲，机械结构在运行过程中需要承受一定荷载，一旦结构材料由于不能够承受荷载，出现了断裂、变形、破损等问题，不但会对机械设备应用造成影响，还可能会导致安全事故，进而更加严重的损失。为此，设计人员需要科学计算机械结构所需要的承载力和应用年限，结合计算结果选择相应的制作材料，例如，按照结构需要承受的最大荷载力，来确定材料的刚度和强度，进而实现对变形问题的有效预防。
结束语：现阶段，机械结构设计要求在不断增多、难度在不断提高，这增加了机械结构设计过程出现问题的概率，进而对机械设备性能造成不利影响。为此，设计人员需要关注机械结构设计问题，科学选择机械结构材料，明确机械结构各项功能，科学分配机械结构功能，以此来提高机械结构设计质量和效率。
参考文献：
[1]蒋良荭，刘濛，王逸鸣.创新设计在机械结构设计中的应用研究[J].兵工自动化，2019,3807:41-42+51.
[2]陈冲.运动力学在机械结构设计中的应用[J].赤峰学院学报（自然科学版）,2017,3319:62-64.
作者简介：姓名：艾春武（1985.01--）；性别：男，民族：汉，籍贯：江西省鹰潭人，学历：本科；现有职称：助理工程师；研究方向：机械设计。