机械结构设计

机械设计的最后结果是以一定的结构形式呈现出来的，按所设计方案的结构进行加工、装配，制造成最后的产品。所以说，机械结构设计方案应满足作为产品的多个方面规定要求，基本规定要求有功能、可靠性、工艺性、经济性和外观造型等方面的规定要求。此外，还应改善零件的受力，提高强度、刚度、精度和寿命。因此，机械结构设计方案是一项综合性能的技术工作。由于结构设计的错误或不合理，可能造成零配件不应有的失效，使机器达不到设计方案精度的规定要求，给装配和维修带来极大的不方便。机械结构设计过程中应考虑如下的结构设计基本准则。
1.现预期功能的设计方案基本准则
产品的设计方案主要的目的是为了更好地实现预期的功能规定要求，因此实现预期功能的设计方案基本准则是结构设计首先考虑的问题。要满足功能规定要求，必须做到以下几点。
(1)明确功能:结构设计是要根据其在机器中的功能和与其他的零配件相互之间的连接关系，确定参数尺寸和结构形状。零配件主要的的功能有承受载荷、传递运动和动力，以及保证或保持有关零件或部件之间的相对位置或运动轨迹等。设计方案的结构应能满足从机器整体考虑对它的功能规定要求。
(2)功能合理的分配：产品设计时，根据具体情况，通常有必要将任务进行合理的分配，即将一个功能分解为多个分功能。每个分功能都要有确定的结构承担，各部分结构之间应具有合理、协调的联系，以达到总功能的实现。多结构零件承担同一功能可以减轻零件负担，延长使用寿命。V型带截面的结构是任务合理分配的一个例子。纤维绳用来承受拉力；橡胶填充层承受带弯曲时的拉伸和压缩；包布层与带轮轮槽作用，产生传动所需的摩擦力。例如，若只靠螺栓预紧产生的摩擦力来承受横向载荷时，会使螺栓的尺寸过大，可增加抗剪元件，如销、套筒和键等，以分担横向载荷来解决这一问题。
(3)功能集中：为了更好地简化机械产品的结构，降低加工成本，便于安装，在某些情况下，可由一个零件或部件承担多个功能。功能集中会使零件的形状更加复杂，但要有度，否则反而影响加工工艺、增加加工成本，设计方案时应根据具体情况而定。
2.满足强度规定要求的设计方案基本准则
(1)等强度基本准则：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。按等强度原理设计方案的结构，材料可以得到充分的利用，从而减轻了重量、降低成本。如悬臂支架、阶梯轴的设计方案等。
(2)合理力流结构：为了更好地直观地表示力在机械构件中怎样传递的状态，将力看作犹如水在构件中流动，这些力线汇成力流。表示这个力的流动在结构设计考察中起着重要