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摘要：机械工程是我国的重要工程，机械工程的发展具有非常重要的意义，可以带动诸多领域的发展。现阶段，由于受到社会经济的影响，许多的行业对机械工程提出了更高的要求，机械设备的性能和质量都需要有所提升，这样才能满足实际社会需求。机械结构设计是机械制造的基础性工作，机械结构设计的效果直接的关系到机械设备的整体性应用效果，但是在我国当前的机械工程中，机械结构设计工作经常会出现各种问题，这些问题如果不能及时排除，就会给机械设备带来许多运行隐患。文章对此进行分析，并且提出了几点浅见。
关键词：机械结构设计；机械工程；创新设计
当前我国机械工程领域发展势头良好，机械结构越发复杂，正在向着精细化的方向发展。机械设备的性能与机械结构设计工作存在直接联系，作为机械制造的基础性工作，机械结构设计的有效性至关重要，设计人员必须要严格按照行业规范和设计原则，来开展相关工作，而且还需要对材料以及结构合理性进行深入分析。但是由于受到各种因素的影响，在实际的机械结构设计过程中经常会出现各种问题，加大了机械制造难度，而且对机械设备的运行也产生了一定的影响，需要引起机械行业的高度重视。下文对此进行简要的阐述。
1机械结构设计的主要特点
由于机械工程自身具有复杂性的特点，而且随着社会的发展，机械工程中融入了各种先进的技术和理念，复杂程度进一步提升，机械结构设计难度非常大，容易出现各种问题。机械结构设计主要包括3方面工作内容，分别为制图、分析以及计算，这3项工作的任何一项如果出现缺失，都会引发机械结构问题，甚至成为各种机械事故的诱因。结构设计是机械结构设计中的核心内容，据统计，在开展机械结构设计过程中，结构设计需要占据大部分的时间，一般为80%以上，而且机械结构设计合理与否，也是机械性能的主要影响因素。值得注意的是，机械结构设计工作不具有唯一性，在确定机械设备具体性能以及使用功能以后，往往有多种设计方案，这些方案的落实，都可达到规定的设计要求，需要结合实际情况，对设计方案择优选择。基于结构设计的重要性，在这项工作开展的过程中，不能过于片面，设计人员需要从整体角度考虑问题，严格的落实各种设计要求，完善设计方案，保证机械设备的重要作用可以得到有效的发挥。
2机械结构设计常见问题分析
2.1温度问题。物质都存在热胀冷缩的性质，体积越大的物体，受温度的影响就越明显。在机械工程中，有一些大型的机械设备，需要使用较长的构件，这些构件受到温度的影响，体积会发生显著的变化，尤其是在长度方面，变化更加明显。但是在实际的机械结构设计过程中，许多的设计人员忽视了温度因素，造成了机械设备无法正常运行的情况，在温差的作用下，机械设备故障频发。为了消除温度因素对机械结构造成的影响，设计人员需要在机械结构设计环节考虑到温度问题，从构件尺寸方面入手，给机械构件创设富裕的伸缩空间，比如应用可以自由移动的底座来代替固定的设计模式，可以有效消除温度因素带来的不良影响，从而实现机械结构设计效果的提升。
2.2轴承结构问题。在我国当前的机械工程中，轴承结构属于一种非常重要的机械结构，在大部分的机械设备中都采用了这种机械结构。相比于滚动轴承，滑动轴承往往具有更大的结构间隙，这也是两种轴承结构的主要差异。在机械设备运行的过程中，轴承结构必然会产生机械磨损，这种情况一旦出现，轴心也会发生偏移，对机械设备的性能产生一定的影响，所以，为了减少这种情况的发生，在轴承结构设计环节，不能采用密封结构，保证机械设备的稳定运行。
2.3传动结构设计失误。动力传输是机械结构设计中的重要内容，现阶段，机械动力传输方式主要有带传动以及链传动，这两种传动方式主要差异在于传统材料的选择。在机械带传动设计过程中，由于受力不同，受力大的一面下垂的角度比较小，相反，受力小的一面下垂角度比较大，在机械结构设计过程中，一定要考虑到这个问题，受力大的一面要位于下方，这种结构设计方式更加合理，可以减少机械运行问题。而链传动方式与带传动刚好相反，这个问题需要引起设计人员的高度重视。
2.4高速旋转体设计问题。在机械运行的过程中，会存在一些高速旋转体，在机械结构设计环节，需要重点的关注高速旋转体的设计。根据设计原则，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。高速旋转体在运行的时候由于速度比较快，会产生很强的气流，对机械设备造成影响，很容易因此而引发一些风险因素，增加机械设备的故障发生率。为了减少高速旋转体带来的隐患，在设计环节，可以在高速旋转体的端口位置增加防护装置，把转体产生的气流限制在一个固定的范围内，减少对机械设备运行产生的消极影响。
2.5弯矩螺杆结构设计问题。弯曲螺杆是机械设备中的重要组成部分，在机械设备运行环节，螺纹中会产生一定的荷载，降低机械设备的使用寿命，对机械设备产生非常不利的影响。需要优化机械结构设计路径，减少螺纹的数量，从而降低荷载。
3提升机械结构设计效果的策略
3.1明确功能要求。机械设备的制作和设计都需要围绕实际的使用功能来进行，功能就是机械结构设计导向，所以，为了提升机械结构设计合理性，需要确定具体的使用功能。设计人员要全面性考虑问题，以机械设备的功能为主要依据，开展针对性的设计工作，对各种机械结构进行合理规划，精准计算结构受力，必须要保证机械设备的功能可以满足实际的运行需求，只有这样的机械设备才能发挥出应有的作用，推动行业的发展。
3.2功能合理配置。功能合理配置也是提升机械结构设计效果的重要手段，这也是设计人员必须要完成的任务。在设计工作开展环节，任务分配的合理性至关重要，设计人员需要对当前的实际情况展开分析，合理分配任务，对各种功能进行分解，实现功能的多样化，把一个单一的功能分化为多个功能，然后对结构进行规划，保证机械设备中的每一项功能都有相应的结构来承担，利用这种组合设计的方式，打造合理的设计方案，实现整体性的功能。为了进一步优化设计方案，可以创新设计模式，同一个机械功能可以由多个结构来承担，通过这样的方式，可以减少构件负担，降低机械结构荷载，从而提升机械设备的性能，延长设备使用寿命。
3.3提升材料的强度和刚度。在机械结构设计过程中，需要重点关注各种机械材料，作为受力的主体，机械设备不同构件对材料的强度和刚度要求不同，如果这两项参数不达标，会对机械设备的性能产生直接的影响。在荷载的作用下，构件很容易发生形变和断裂，甚至引发一些事故，给设备使用厂家带来严重的损失。为了减少材料因素对机械设备造成的影响，设计人员需要对各种机械构件承受的荷载情况进行精准计算，可以使用计算机技术进行辅助计算，提升计算结果的准确性。另外，设计人员还需要对机械设备的使用年限进行分析，把分析结果应用到材料的选择工作上，以构件最大荷载为依据，确定材料强度和刚度，避免出现过大的结构形变，影响到机械设备的正常使用。
4结束语
综上所述，随着社会的发展，我国的机械工程也取得了很大的进步，机械设备是许多行业生产的必备要素，结合社会发展的需求，机械设备正在向着大型化和精密化的方向发展。机械工程的发展方向给机械结构设计提出了更高的要求，由于机械结构复杂性的特点，在实际的机械结构设计过程中，经常会出现各种问题，对设备性能产生直接的影响，为了消除这些问题带来的消极影响，设计人员需要重点关注结构受力情况，合理选择机械设备结构材料，融入精细化的设计理念，创新设计模式，保证机械设备的各种功能都可以得到有效发挥，打造优质的机械设备，为我国社会发展做出积极的贡献。
作者:徐宏爱 单位:南京大树智能科技股份有限公司
