（贵州航天特种车有限责任公司 贵州遵义 563108）
摘要：随着社会的发展和进步，不断研究科学技术，越来越重视机械结构设计，从国家规划方面来说，创新设计机械结构能够体现国家综合国力。
关键词：机械结构设计；原理；应用；发展
1.前言
机械结构的设计工作，需要制定明确的实施方案，此方案应该以机械总体设计方针为指导，先给出具体的结构图样，图样要很详细并且包括所有应实现的功能；接下来把工作原理变成具体的实现某个功能的零部件，与此同时要考虑好加工的技艺、加工强度大小、加工材料的软硬、加工需要的精确程度以及和其他零件的相互作用等方面问题。
2.机械结构设计的原理
2.1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。
2.2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。
2.3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。
2.4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。
2.5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。
2.6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。
2.7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。
2.8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。
3.机械结构优化设计的应用
3.1通用机械和机床
通用机械和机床的结构优化设计也是一个机械结构优化设计成功应用的领域，把有限元技术与优化技术结合，机械结构优化设计对大型复杂机械结构的设计是一种有效、精确的方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于一般的机械零部件都是连续体结构，结构分析非常复杂，进行结构优化设计比较困难。国内的相关研究比较突出，发表了大量的研究论文和报告。通过这些研究工作的开展，机械和机床的设计有了一种快速，有效、可靠的设计方法，提高了机械产品的设计水平。
3.2汽车工业
汽车工业是一个不断创新，发展的重要行业，各个国家和地区都十分重视汽车工业的发展。因此，先进的机械结构优化设计方法也就在此行业得到推广和应用，国内外出现了大量的研究成果。隋允康等研究了把DDDU-2软件包应用于汽车的结构优化设计：冯振东等进行了万向节传动布局的支承动态结果优化设计；田振中研究了特种汽车车身的结构设计；冯国胜对汽车加工的结构优化设计进行了研究。目前汽车工业已经成为机械结构优化设计广泛应用的一个领域。
3.3船舶工业
船舶结构优化设计方法研究相对起步较晚，我国自20世纪70年代末开始研究船舶结构优化设计，比国外差不多晚了10年。但是，我国的船舶结构优化设计也取得了较大的成果，在潜艇结构、中小型集装箱结构、游船剖面、潜艇外部液压舱等结构优化设计方面进行了研究，提高了相关研究对象的性能，为船舶设计提供了一种可靠、精确的设计方法。
3.4航空航天
航空航天技术代表着一个国家科学技术的综合水平与实力，大量的先进科学技术首先在航空航天领域推广应用或发明、开发，而机械结构优化设计发展最快、应用最广和作用最大的领域也在航空航天。由于该领域的特殊地位，机械结构优化设计得到了广泛的应用和充分的重视。
4.对机械自动化仪表校准系统的概述
4.1对模块初始化的介绍
在自动化校准系统被启动之后，程序开始运行，操作开始。其操作界面较为简单，风格极具实用性，尤其是其功能区的设置，更加符合使用者的操作习惯。首先，在系统模块中进行被检测项目的设置，明确被检测仪器的GPIB地址，确定设备检测的次数，这一操作流程的目标是避免数据的丢失，实现对测量数据的全面保存，防止操作麻烦的发生。要进行操作语言的选择，执行校准和鉴定，明确测试设备的名称，进行选择，促使初始化设置的完成。
4.2对数据采集动态显示模块的介绍
数据采集动态显示模块的功能十分重要，主要包含对一些数据的设置，如测量数据、动态显示数据等，对数据进行判定和分析，完成数据的存储功能。在进行数据自动化采集的过程中，模拟人工进行数据采集，进行仪器的初始化设置，实现对进度以及采样时间的设定，借助专业网站，进行相关内容的下载，结合仪器装置的说明，实现模块安装的指导。对于显示数据的位数，需要结合测试仪器的要求进行设定，同时，数据结果也是自动生成，实现对判别的显示，技术人员能够及时发现数据的不合理性，反复进行测量。
4.3对证书和原始记录生成模块的介绍
对于证书和原始记录的形成，借助自动生成功能，目的是为后续计量提供便利，防止人工计量中的误差，切实提升计量的精准性，同时，降低劳动强度。对于计量人员，只需要输入相关的仪器校准信息，明确校准的项目，选择证书模板。对于程序，可以自动生成校准证书和原始记录。
5.结束语
机械结构优化设计作为一种新型的设计方法，为机械结构设计提供了良好的发展空间。为使设计出的产品能有很高的市场竞争力，提供了有力的保障。
参考文献：
[1]陈立周.机械优化设计方法[M].北京：冶金工业出版社，2016
[2]秦东晨，陈江义等.机械结构优化设计的综述与展望[J].工程论坛，2016,（9）：90～91.
论文作者:涂从喜
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：结构论文; 机械论文; 优化设计论文; 原理论文; 结构设计论文; 力学论文; 数据论文; 《电力设备》2017年第30期论文;