摘 要：机械行业在我国的工业建设中占据重要地位，为我国经济发展提供了巨大帮助，而机械设计对于整个机械行业来说至关重要。本文围绕机械设计架构的基本概念、机械设计中的架构方案与应用、机械设计架构中各种零部件中应注意的问题三大方面展开讨论，对机械设计中架构方案的应用分析进行了相关的阐述。

关键词：机械设计 架构方案 零部件

如今机械产品已经被广泛应用于各种行业当中，由于行业的不同，其架构方案和架构要求也是存在一定差异的，当然，还是具有相当一部分的相同之处。本文就机械设计中架构方案和架构要求进行了简单的分析。

一、机械设计架构的基本概念及主要特点

1.机械设计架构的基本概念

机械设计的架构是基于整体的设计，再结合规定的原理及方案，制出相应结构图的具体过程。在结构图中应体现该机械的所有具体要求及功能，并将抽象的工作原理量化为具体的零件。机械设计架构的具体内容是在对零部件的外观、材质、尺寸、耐热性、公差、表面处理等参数进行确定的同时，也不能忽略该零件的工艺参数，例如强度、硬度、及各种零件之间的影响等。

2.机械设计架构阶段的主要特点

机械设计架构的主要特点包括以下内容：设计架构是将思考、绘图、计算等环节相结合而形成的设计过程，该阶段在整个机械设计过程中是最为复杂的，它涉及的问题非常多，且工作量极大，所需时间占了总设计时间的百分之八十以上，由此可见该阶段对整个机械设计起着举足轻重的影响和作用。此外，机械设计架构中遇到的问题具有多重解答，换句话说，也就是若想满足同一个设计要求，其架构方式并不是唯一的。最后，机械设计的架构阶段具有很强的活跃性，需要循环进行，所以在开展该阶段工作的同时，必须先了解整个机械的结构与设计的基本要求。

二、机械设计中的架构方案与应用

1.机械中各种零部件的几何要素

机械设计中的加工功能只要是通过其零部件的几何形状及关联实现的。零部件的表面形成了其几何形状，一般情况下，每个零件都会有多个表面，而在这些不同的表面中，有些表面会与其他零部件的表面进行直接接触，则这种表面被称为功能表面，而功能表面中连接其他表面的部分叫做联接表面。由于零部件中的功能表面可以直接影响到机械的功能，因此在机械设计的架构时，功能表面的设计是核心环节。对功能表面进行描述的重要几何参数只要有几何形状、尺寸、表面数量、位置度等等。设计者可以对功能表面进行各种变换式设计，来达到同一技术多种架构方案的目的。

2.零部件之间的连接与架构

在任何机械中所存在的零部件都不是独立运作的，它们互相联系互相影响。所以在架构过程中，不仅要对每个零部件本身的性能和特征进行研究分析，还应对各个零部件之间的联系和相互间的影响进行探究。

所有零部件之间的关系均可以分为两大类，即直接相关和间接相关。当两个零部件之间存在直接组装关系，则这两个零件之间的关系成为直接相关，以此类推，两个零部件之间不存在直接装关系，被称为间接相关。而间接相关又包含位置相关与运动相关两种类型，位置相关两个零件在位置上相互制约相互要求，例如减速器中相间的传动轴中心距离必须确保规定的精度，来保证两轴之间的平行度，这样才能使齿轮在运转的时候保持吻合。运动相关是指每个零部件的运动轨迹均影响着另一个零件的，例如在车床刀架中，它的运动轨迹必须与主轴的中心线保持平行，因此主轴与导轨之间的关系是位置相关，而刀架与主轴之间的关系为运动相关。一般来说，大部分零件都有两个或者两个以上的直接相关零件，因此每个零件最少都有两个部分在结构上受到其他零部件的影响。在对机械设计进行架构时，必须同时分析两个零部件之间的直接相关部位，这样可以针对不同的材料选择更合适的热处理加工方式，也能更合理地确定相关尺寸、形状、表面处理等参数。除此之外，还应满足间接相关的一些要求，例如精度计算等参数。通常来讲，若一个零件的直接相关零件越多，它的结构和功能就越复杂。若一个零件的简介相关零件越多，它在精度方面的要求也就越高

三、机械设计架构中各种零部件中应注意的问题

由于机械设计中可使用的材料多样化，每种材料都具有不同的特性和性能，且不同的加工工艺所要求的材料也是不同的，在对机械设计进行架构时，必须结合功能需求来选择合适的材料，再根据所选取的材料来选择不同的工艺，最后根据不同的加工工艺所对应的条件来确定合适的架构方案。只有选择了合理的架构方式，才能最大限度地利用该材料所具备的优势，达到利益最大化。因此，设计者要想选择最恰当的材料，必须首先对材料进行一个充分的了解，包括材料的物理性能、加工性能等等。在架构过程中，应根据材料的性能及加工工艺来选择相应的设计原理。例如，在受到拉力时的力学特征与受到压力时的大体上一致，这一特性决定了钢梁结构基本上都为对称结构。而在铸铁材料中，它的抗压强度远远高于抗拉强度，所以铸铁结构多数为非对称结构，这种架构方式可以是负重时它的最大压力大于最大拉力。在塑料材料中，由于其刚度非常差，在铸造后会由于冷却不均匀等因素，导致结构变形，因此在对塑料结构进行架构时，其筋板与壁厚应均匀分布并对称。

有些零件在制造完成之后需要进行热处理，因此在前期的架构设计中应考虑以下几点：一是零件的形状应确保对称均匀，球形是最合理的形状；二是若某零部件具有不同的截面，则这些截面之间的国度必须保持平缓，防止过大变化而引起的内应力；三是应避免产生锐边尖角结构，这种结构通常会发生熔化或过热的情况，为了避免这种情况的发生，应在槽或孔的边缘上倒出2至3厘米的倒角；四是要避免厚度不均匀的截面产生，这种厚度不均匀的截面在遇到烈火，冷的情况下，会容易产生变形和开裂。

四、结语

目前，机械设计的架构仅仅局限在数理模型方面的问题上，将来会逐渐转向以加工工艺、数量、尺寸、材料、顺序、连接方式等参数为基础的架构进行发展。这种模式的机械设计架构会更具潜力，且更适合现有的发展现状。

参考文献

[1]王杰，程明远，李士晓.浅谈机械设计加工中应注意的几个问题[J].科技信息，2011（11） [2]戴华丽.对机械设计加工过程中注意点的分析[J].电子世界，2012（12）

[3]赵文清，朱永利.电力变压器状态评估综述[J].变压器，2012（12）

作者简介：刘丽华，男，汉族，1959年10，辽宁省 沈阳市人，沈阳职业学院实验师，大专学历，主要从事机械制造。endprint