机械结构教学分析论文

摘要：机械结构设计是保证机械生产的一个重要保证，也是生产过程中，不可缺少的一项环节，但是，在我国机械行业的不断发展，对机械结构也提出了新的要求，逐渐将动态理念添加到其中，以此提升我国机械行业生产的质量。下面是小编为大家整理的《机械结构教学分析论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

机械结构教学分析论文 篇1：

论机械结构的设计

摘要：机械结构是机器产品的物化，也是机器功能实现的载体。本文从经验设计、理论设计和模型设计讨论了机械结构设计的方法。结合理论力学原理、材料力学原理、弹性力学原理、疲劳力学原理、流体力学原理、热力学原理、摩擦学原理、声学原理、智能原理和目前的新物理原理，分析了机械结构设计的原理。

关键词：机械结构；设计方法；设计原理；智能化

一、引言

从18世纪以来，机器逐步代替人力劳动，用于做功或转换能量。做功的机器不仅大大提高了劳动生产率，而且很好地保证和提高了产品的质量。由于机器实现的能量转换，人们发明了多种多样的工作机械，提高了人类的生产水平，改善了自己的生活条件。机器的设计是由具体的机构物化为实体的产品，以提供用户所要求的使用功能。因此，机械的结构设计是产品设计的重要一环，在机械设计课程中，机械结构设计也是非常重要的教学内容。在机械结构的设计中，应“勤于学习、善于思考、勇于探索、敏于创新”，以伟大的接纳之胸怀学习前人成果，并以开拓的精神实现伟大的创造。机械结构的设计不是具体案例的机械堆砌，而是有其内在的知识基础、设计的方法和物理原理。本文拟从机械结构的设计方法和设计原理两个方面，讨论机械结构设计的内在知识和结构创新的基本途径，但本文不讨论机械制造工艺性对机械结构的要求。

二、机械结构设计的方法

1.经验设计。从现代科学诞生以来，机械科学与技术已有300年的历史。机械的连接结构、传动结构和支撑结构等已经积淀有汗牛充栋的实践案例，但如何掌握这些案例的基本原理和设计方法，而不是记忆这些案例的具体结构设计，这是经验设计中的关键。具体的产品设计，例如车床，其结构设计可以参考前人的设计图纸，这对于提高设计效率，汲取前人经验、避免犯前人的错误具有实际意义。通过借鉴前人的经验，可以吸收他人的结构创新方法，同时也拓宽了自己的设计思路。随着机械结构数据库的出现和搜索方式的更新，对他人的相关结构设计的学习将更加方便。经验知识是结构设计的宝贵财富，也是公司的知识资产。通过对国内外同类型专利知识的学习，也是一条提升自己结构设计能力的途径。另一方面，要注意避免侵犯他人的知识产权。“古人传下来的学问，就是装在船里的货物。现在的新潮流、新趋势，就是行船的风。”在学习他人的结构设计创新点的基础上，设计者应有自己的革新与发明、自己的创造。

2.理论设计。机械结构设计的理论方法，讨论的是机械结构设计的理性方法，具体的有：模块化和组合化设计、复合化设计、分级结构设计、载荷均布性设计和变结构设计。随着结构优化、结构可靠性和概率设计等方面的发展和具体应用，机械结构的理性设计方法也在不断的推陈出新。

模块化和组合化设计。一台机器总体是由提供不同功能的结构单元有机的组合而成，因此模块化的以及模块之间的组合化就是早期的方法之一。在复杂的机电系统和设备中，模块化和组合化的设计理念是有效的结构设计方法，同时也是机械制造的方法之一。例如，组合航空母舰的设计概念；我国的组合化机床的设计在上世纪70年代就已经取得了很大的成功。模块化和组合化，一般是按功能单元、结构单元来划分模块，然后组合起来成为一台机器。

复合化设计。复合化的基本特点就是将两个或两个以上的功能零件组合成一个部件或构件来设计，其功能可以是运动功能、承载功能等。例如，组合凸轮结构的设计就是将两个凸轮设计成一个零件；一根连杆在组合结构中同时作为两个或两个以上机构的结构件。复合化方法可以降低机械的制造成本、减轻机器的重量、缩小机器的尺寸和降低产品的成本。

分级结构设计（层次化设计）。复杂的制造设备是由分级的机械结构组成，大功能层次的结构是由若干个分功能结构组成。层次化不仅是功能树结构的要求，而且也是制造工艺对结构设计的要求。例如，床头箱由多个轮系组成，而每个轮系又由次一层次的系统组成。复杂机电产品的设计，例如组合挖掘机的设计，集推土机和挖掘机的功能在一起，而共用一个动力系统，在执行系统处分开。层次化结构设计方法在构想分级结构阶段，能够帮助设计者厘清思路，从而找出结构设计的关键点，集中解决结构设计中的难点问题。

载荷均布性设计。由于机械结构设计的特点，希望载荷分布均匀，充分发挥材料的机械力学性能或者取得降低最大载荷的目的。例如，修形齿轮的设计、对数滚子的设计，为了取得接触应力的均布，从而修形零件，实现结构的优化设计。行星齿轮减速器的设计也体现了载荷均布性的设计理念，从机构运动学来看只需一只行星齿轮；然而从受力平衡、承载能力和提高齿面的抗磨损来说，三只行星齿轮的结构设计更好。

变结构设计。机械结构的创新常常采用变结构的方法，变结构可以改变机械结构的功能，例如，非圆连接形式的成形连接、曲柄滑块结构设计变为转动导杆结构设计。变结构可以改变实现功能的形式，例如径向柱塞泵和轴向柱塞泵的设计。变结构也可以降低机器的设计成本，例如利用死点的桌面支承设计。

3.模型试验设计。相似模型试验设计。基于机器物理模型的相似，运用相似科学理论，对于大型的机器设备进行模型试验设计。通过模型结构设计和试验分析，获取机械结构的可靠性、并预测机器的工作性能。模型相似的设计方法已在工程领域有广泛的运用，例如大型水轮机组的结构设计。通过制造大型水轮机组的模型，测试试验模型的工作性能以及其可靠性等指标，优化水轮机组的结构设计和工作能力。机械结构的设计方法不是一成不变的，而是随着人们的发明和新的科学原理的发现，在日新月异地发展，不断出现新的机械结构设计方法，同时对前人的机械结构设计进行革新。

三、机械结构设计的原理

机械结构的设计必然要依据技术科学的原理，例如：理论力学原理、材料力学原理、弹性力学原理、疲劳力学原理、流体力学原理、热力学原理、摩擦学原理、声学原理、智能原理和一切可能的新物理原理。这里讨论以上各种原理在机械结构设计中的应用，以期总结机械结构设计的常用原理，讨论机械结构设计的原理在今后结构创新设计中的可能性。

理论力学原理。理论力学是机构设计的基础理论，对于机器的运动学和动力学分析，得到的结构必然反映到机械结构的设计中来。例如，轴承转子系统动力学的设计，其动力学及其稳定性的设计，要求修改轴承的设计和轴的刚度设计。

材料力学原理。机械零件的强度和刚度设计是基于材料力学理论的，强度或刚度不足时，就需要修改零件的结构设计。例如，齿轮轮齿接触强度和齿根弯曲疲劳强度的设计，当齿面接触强度不足时就要求增大小齿轮的分度圆直径；当齿根弯曲强度不够时就要求增大齿轮的模数。

弹性力学原理。弹性力学分析是零件应力应变计算的基础，例如滚动轴承中滚子修形的设计，基于弹性力学的接触分析，确定滚子的修形曲线和修形量。在机械零件的结构优化设计中，常常用到弹性力学理论。

疲劳力学原理。机械零件上的机械载荷在工作过程中常常是变动的，例如汽车中的轴、轴承和齿轮上的载荷都是变化的，这种变化的载荷具有一定的统计特征。变载荷下轴和滚动轴承的疲劳寿命设计等工程内容，已经发展成机械零件的概率设计。为了更精确地设计机械零部件，疲劳力学在机械结构设计中会得到越来越多的应用。

流体力学原理。流体传动和动静压轴承等的设计是依据流体力学原理的，流体力学也是机械结构创新的基本原理之一。例如静压导轨的设计、动压润滑滑动轴承的设计，要依据流体的质量守恒定律、平衡原理等，优化设计的结果要求修改导轨或轴承的结构型式和尺寸参数。

热学原理。热力学和传热学在机械零部件的设计中有很广泛的应用，导轨的热精度设计、齿轮和滚动轴承的胶合分析、隔热结构设计等等。

摩擦学原理。耐磨或加快磨损是摩擦学设计的核心，例如圆锥销的设计、组合螺母的设计，就是为了补偿零件的磨损，使得零件在磨损后仍能实现其设计的功能。磨削和抛光制造工艺是利用零件磨损的加工方法。

声学原理。在机械系统的噪声分析和研究中，依据物理声学的原理及其分析方法，得到噪声的频谱和功率谱等分析结果，以指导机械结构的设计，例如低噪声滚动轴承的设计。今后，可以考虑利用机械噪声来进行产品设计，例如声爆弹的设计、信号中噪声信息干扰的设计等。

智能原理。机械结构设计的原理将向智能化、生物化的方向发展。随着智能技术的应用，机械结构具有灵敏的智能功能。测试技术、控制理论和信息论是机械结构智能设计的基础。例如模糊智能控制的洗衣机和电冰箱的设计，控制单元具有模糊逻辑控制功能，实现对工作过程的智能控制，达到省电节能的目的。

新的物理原理应用。超导原理用于超导轴承和导轨的设计，可以提高电磁轴承和电磁导轨的性能。含有纳米颗粒的润滑剂的设计可以提高摩擦副的抗胶合能力。石墨稀等新的材料的制备也会为机械零部件的结构设计提供更多的选择，其高刚度的特性也会在机械结构设计中得到应用。今后，生物化的结构与环境和人体具有更好的相容性，例如人工关节的磷酸盐涂层结构设计，使得人工关节与人体肌肉组织具有相容性，使用寿命更长，也减轻了病人的痛苦。我们可以相信，在生物革命的浪潮中，机械结构设计的原理会极大的丰富，为智能化的机械结构设计提供新的原理。

本文从机械结构的设计方法和设计原理出发，分析了机械结构设计的基本知识和设计准则。毋庸置疑，机械结构的制造工艺性对机械结构设计有重要的决定性。笔者认为，今后的机械结构创新中仿生设计和智能化是发展的重要方向。

参考文献：

[1]陆敬严，华觉明.中国科学技术史（机械卷）[M].北京：科学技术出版社，2000.

[2]French M J.Conceptual design for engineers[M].Second edition，London：The Design Council，1985.

[3]FAG Kugelfischer.A.G.滚动轴承安装设计[M].李景贤，译.北京：机械工业出版社，2004.

[4]小粟富士雄，小粟达男.机械设计禁忌手册[M].陈祝同，刘惠臣，译.北京：机械工业出版社，2004.

[5]吴宗泽.机械设计禁忌500例[M].北京：机械工业出版社，2003.

[6]吴宗泽.机械结构设计准则与实例[M].北京：机械工业出版社，2007.

[7]于惠力，潘承怡，向敬忠，等.机械零部件设计禁[忌M].北京：机械工业出版社，2007.

[8]杜威.杜威五大讲演[M].胡适，译.合肥：安徽教育出版社，2005.

作者简介：汪久根，浙江大学机械工程学系教授、工学博士、博士生导师。

作者：汪久根

机械结构教学分析论文 篇2：

对机械结构动态设计的几点探讨

摘 要：机械结构设计是保证机械生产的一个重要保证，也是生产过程中，不可缺少的一项环节，但是，在我国机械行业的不断发展，对机械结构也提出了新的要求，逐渐将动态理念添加到其中，以此提升我国机械行业生产的质量。同时，在机械结构动态设计的过程中，通过自身的优势保证机械生产的合理、科学等性能，因此本文对机械结构动态设计中的一些相关内容，进行了简要的分析和阐述，希望对我国机械行业的发展，有着一定的提升。

关键词：机械结构；动态设计；机械生产

近几年，在我国机械行业不断发展的过程中，传统机械结构生产已经无法满足现代机械行业发展的需求，因此，在不断发展的过程中，要想有效的提升机械生产水平，加强对机械结构设计是非常必要的一项内容，可以将动态理念逐渐的应用到其中，从不同的角度和方面，展开机械结构动态设计工作，这样可以在一定程度上保证机械生产中的完整性，也为机械行业是的发展，提供了重要的支持，提升了机械行业良好的经济效益。

1 机械结构动态设计分析

在机械结构动态设计的过程中，主要是根据是机械生产的特性，构建动力生产模型，并且将其应用到机械生产流程中。同时，在机械结构动态设计的过程中，可以对生产中相对较为薄弱的环节进行分析，并且针对其情况以及模拟的状态，选择相应的改进措施。一方面，在机械结构动态设计的过程中，可以对其变量信息进行一定的选择，对初始的参数可以进行一定的完善，针对生产的状态进行一定修改，从而对机械结构进行了一定的优化。另一方面，在机械结构动态设计的过程中，一定要在精细化的基础之上，构建相对稳定、准确的生产模型，是，从而满足我国机械行业发展的需求。

2 机械结构动态设计的方式方法

在机械结构动态设计的过程中，主要包括：有限元建模技术和ANSYS软件技术等方面。本段内容对机械结构动态设计中的一些方式方法，展开了简要的分析和阐述，主旨就是提升机械行业生产的质量。

2.1 有限元建模设计

有限元建模设计是机械结构动态设计中，非常重要的一个方式方法。同时，在机械结构动态设计的过程中，由于其结构相对较为复杂，其设计工作流程也相对较为繁琐，可以将有限元建模逐渐作为设计的基础，对其设计所含有的方面，进行多角度和多方面的分析；在有限元建模设计的过程中，可以将机械结构动态设计中所含的不同单元体，进行有效的整合，构建一个求解的区域内，从而实现机械结构动态设计的模式，满足机械行业产生的需求。

另外，在有限元建模设计的过程中，对不同的设计结构应当选择不同的设计方式，比如：（1）在有限元建模设计的过程中，针对几何设计结构应当注重数值的展现，这行可以在一定程度山展现了有限元建模设计的优势；（2）在有限元建模设计的过程中，若是针对函数结构，应当根据相应的流程展开相应的求解，从而得出相应的函数表达方式，以此满足机械行业产生的需求。

2.2 ANSYS软件技术

在机械结构动态设计的过程中，需要利用相应的软件，对其结构进行相应的计算工作，从而提升机械结构设计的准确性。那么，在机械结构动态设计的过程中，可以充分利用ANSYS软件技术，降低其设计计算中含有的难度，为其设计工作提供了相对便利和简便的操作条件和方式。但是，在ANSYS 软件技术设计的过程中，应當针对机械结构动态生产的实际需求，对其可能出现的问题，进行全面的考虑和分析。并且，在有限元建模的基础之上，按照相应的设计流程展开其设计工作，另外，在ANSYS软件技术设计的过程中，可以在适当的时候将CAD应用到其中，这样可以对其数据的计算形式，进行一定程度上的完善。同时，ANSYS软件技术可以将其计算结构清晰的反应，并且对机械生产中的动态变化可以清晰的表达，从而提升机械结构动态设计的准确性，提升了我国机械行业生产的质量。

2.3 机械结构动态设计的优化

由于我国机械产品的多样化，生产的模式也逐渐变得复杂化。因此，在机械结构动态设计的过程中，应当机械产品的基础之上，对机械结构动态设计进行一定的优化，可以对机机械结构动态设计中的数据计算，进行一定程度上的优化，对机械结构动态生产性能，进行全面的考虑。同时，在机械结构动态设计的过程中，若是其变量变小，应当传统机械生产理论之上，对动态生产结构进行一定的模拟。但是，在模拟的过程中，一定要注意局部的优化，这样才能展现出机械结构动态设计中的全面性。另外，在机械结构动态设计的过程中，可以利用人工神经网络设计的方式，对机械结构进行全面的优化，提升在机械结构生产中的振动性能，这样对机械产品的稳定、可靠等性，也有着一定程度上的提升。

3 结语

综上所述，本文对机械结构动态设计进行了简要的分析和阐述，并且在此基础之上，提出了一些了设计的方式方法。例如：有限元建模技术、ANSYS软件技术、机械结构动态设计优化等方面。其实，在机械结构动态设计的过程中，只要利用有效的方式方法，这样不仅仅可以保证设计的准确性，也保证机械生产的质量，为我国机械行业的发展，提供了重要的支持，以及好的发展方向。

参考文献

[1]陈志霞.试论如何优化机械结构动态设计[J].山东工业技术，2016，（4）：33.

[2]贾伟，何垠均.针对机械结构动态设计的几点探讨[J].山东工业技术，2016，（10）：294.

[3]于繁华，刘仁云，张义民，等.机械结构动态可靠性设计的智能计算方法[J].吉林大学学报（工学版），2016，（4）：1269-1275.

[4]唐华林.机械结构动态设计及应用分析[J].当代教育实践与教学研究，2016，（6）：139.

[5]张伟伟.机械结构动态设计及应用分析[J].科技展望，2016，（35）：42.

（作者单位：深圳市特种设备安全检验研究院）

作者：龙枫

机械结构教学分析论文 篇3：

机械结构设计中的创新与优化探究

摘 要：机械结构设计作为机械制造过程中的重要基础环节，是我国机械制造水平的集中体现，也直接关系着机械产品的性能和质量水平。机械结构设计的创新需要从机械构件的外形、材料、制造工艺等多方面来加以改善，在传统机械结构设计的基础上结合新型的设计思路和制作方法来优化，以提升机械结构设计水平。机械结构设计的创新与优化是推动机械制造产业可持续发展的根本动力，具有一定的社会价值和经济价值，是机械结构设计产业不断发展的重要保障。

关键词：创新设计;机械结构设计;运用

一、机械结构设计创新优化目标

结合当前我国科学技术的发展来看，其在机械设备方面同样也表现出了较为明显的发展需求，结合相关新技术进行机械结构的优化也就显得极为必要，尤其是对于相关行业的发展而言，更是需要从机械结构方面进行创新优化。围绕着现阶段机械结构设计创新优化工作的开展落实来看，其主要的目标：

1、提升机械产品的运行效能。对于机械结构进行创新设计优化可以在自身运行效能方面表现出较为理想的作用价值效果，尤其是对于以往运行效果并不是特别理想的机械设备，更是需要从各个方面进行不断优化，促使其能够明显提升运行效果，避免在任何环节中出现不畅问题。从机械设备的结构方面进行创新优化就是比较重要的一个角度，机械结构创新设计能够在较大程度上改进相应机械设备的运行效能，促使其结构空间的利用效率最大化。

2、提升机械产品的节能效果。在当前社会发展中，节能已经成为了比较重要的一个方面，而这种机械设备节能的效果提升也是比较重要的一个组成部分，围绕着机械产品的节能处理来看，其需要重点加强对于相应以往运行过程中各类能耗问题的积极关注，确保相应能源的消耗能够发挥出最强效能，如此也就能够保障相应机械产品的工作效率最佳，利用最少能源做出最大贡献，进而同样也能够较好提升机械设备运行的经济效益，提升相应生产企业的核心竞争力，促使其在当前越来越激烈的市场竞争中得到快速发展，这也是机械结构创新优化设计的重要目标和任务所在。

3、提升其时代发展适应性效果。随着当今时代的不断发展，各个方面也都提出了一些新的要求，这一点在机械工程行业中也不例外，围绕着这种时代发展方面的基本需求落实来看，重点加强对于机械设备的有效创新也就显得极为必要，促使其能够较好满足于新商品的生产需求，自身实际生产运行能力更为突出。从该方面来看，机械结构方面的优化创新设计也就需要引起足够关注，促使其能够具备理想的匹配性效果，避免依然沿用一些滞后性机械设备而阻碍企业，甚至是整个产业的发展。

二、机械结构设计中的基本要求

1、质量设计。机械产品的质量会直接影响到最终的使用价值，因此在对机体结构进行设计的过程中，应当保证产品的质量以及稳定性能够达到相关的标准要求，通过深入分析产品运行过程中可能影响质量的相关因素，并对这些因素进行全面的把控，只有这样才能够有效地确保机械的使用质量，提高产品的性价比。与此同时，作为设计者，也应当在设计的过程中充分考虑到机械在使用安装过程中的便捷性以及环保性，加强产品的过程控制，提高产品的合格率。在对产品进行设计加工的过程中应当进行动态控制，一旦发现问题应当及时解决，并反馈到实际设计过程中，通过优化设计从而降低生产者的经济损失。

2、智能化设计。在机械设计过程中，可以将智能化技术应用于其中，通过加强机械设计的智能化，能够对零件形状大小以及所处的位置进行精确的把控，能够提高设计的有效性。除此之外，在智能化技术支撑之下，能够实现零件装配的动态把控，与传统的设计相比，能够使得机械产品的设计质量得以提升[2]。

三、创新设计在机械结构设计中的运用

1、根据使用场合，优化设计。以某届创新创业大赛的一等奖作品为例，创作的目的是 想设计一套行走式组合机构的教学模型，设计的思路，要根据使用场合，适合设计一套结构简单，方便携带，可行走、可远程遥控的装置，该作品利用曲柄摇杆机构，曲轴连杆，双摇杆的相互作用，实现作品的仿生功能，虽然结构简单，但却方便携带，符合用户的使用要求，所以具有较高的使用价值，由此可以看出了解市场、了解用户的使用需求，才能获得更高 的设计价值。

2、对材料进行优化创新。在机械结构设计过程采用的原材料种类通常有很多，不同類型的原材料有着不同的使用价值及作用。所以，在机械结构设计过程，需要按照设计要求，以不同的方式对原材料进行合理选择，并在此基础上，对原材料进行加工处理，将其运用到机械结 构设计中，从根本上保证机械零件的质量。将材料优化创新运用到机械结构设计中，就是在不改变结果的情况下，对机械结构设计中的各种变量进行改变，以此实现对产品性能的优化，进而制造出更有品质的机械产品。

3、对数量进行优化创新。以最少的成本获取最大的经济利益是企业的生存之本，机械零件使用的数量直接影响着产品的价值及作用，这就需要对机械零件的数量进行合理选用，并做出一定优化。首先，要制定零件测评方案，对机械零件的精确度、节能性、安全性及使用频 率进行综合测评。其次，需要依据综合测评的指数对机械零件进 行筛选，整个过程要遵循优胜劣汰的原则，并针对产品零件组成 数量进行调整，不断优化产品的结构，使产品更具有性价比。

4、安装位置优化创新。机械零件是构成机械产品的基础单位，而零件的排列位置及方式对产品质量有一定的影响作用。在设计过程，设计人员要满足某些零件的高贴合要求，利用位置的改变对机械零件之间的距离进行控制，对机械零件的位置进行调整，进而实现提高产品质量的作用。

5、制造工艺优化创新。在保证制造工艺的质量的前提下，可以对原有工艺流程进行创新改进，以提高运行效率，降低生产成本。由于不同企业的设备生产能力、工人熟练程度等因素都大不相同，所以同一种产品，不同企业生产，工艺也会有所不同，需要按照各零件的精确度、基本性能及安全标准进行综合分析，制定科学的结构方案。根据制造工艺的相关准则，保证机械零件的美观性及精确性，使机械产品的整体质量及品质得到保障。

综上所述，机械结构的创新设计、机械设计的智能化能够有效提升机械设计水平，优化产品设计性能。通过明确用户至上的设计理念进而对零件的材料、数量、形状或位置及制造工艺等因素的改变，能够解决传统结构设计中的弊端，使机械结构设计能够适应社会发展的需求，为机械制造业的发展提供有利支持。对于机械结构设计来说，其创新设计方法的研究道路还很长，相关从业人员要加强对创新设计在机械结构设计中的运用。

参考文献：

[1]乔石，邵婉.当前机械结构设计中的创新设计分析[J].中国新技术新产品，2019 （22）：19.

[2]林荣森.试探究当前机械结构设计中的创新设计应用[J].中国机械，2019 （6）：29-30.

作者：吕学海