机械结构论文范文第1篇

我公司2000年新建的装置，因为含有易燃、易爆的轻C4介质，所以对机泵的密封性要求较高。现在它采用的大都是机械密封，其中以集装式盒式密封为主。所谓集装式盒式密封就是一种把所有零件组装成为一个部件，然后把此部件装于轴上，拧紧螺钉即可工作的一种密封形式。密封结构如图2所示。该结构示出其中间开口为封液的入口，双端面和单端面比较，双端面密封具有两对摩擦副，有更好的可靠性，适用范围更广，可以完全防止被密封的介质的外漏，但结构较为复杂致造价也较高。（1）它们的动环均采用SIC（或硬质合金），具有高的强度及较高的硬度，不易变形；静环采用的材质是石墨，具有好的耐磨性。（2）较小的端面直径，降低了磨擦副的滑动速度和温升。适合的端面宽度（3-6mm），既保证了端面的温度，又保证了端面强度。（3）采用了蝶形弹簧，具有刚度高，弹力均匀，轴向位移小的特点，这样就使得轴向尺寸减小，从而减小了泵的体积。（4）所有的密封元件通过轴套与轴结为一体，节省了材料，也削弱了轴的强度，更便于统一零件的尺寸。（5）运行中密封状态稳定，泄漏量小，密封性能好，使用寿命长。（6）密封包括端盖是统一整体，如有泄漏无须对泵进行全部解体检修，只需对密封进行拆卸，整体更换即可。更换下来的密封可以拿回检修班更换损坏的元件，这样就节省了检修时间，同时也为生产赢得了时间。（7）集装式盒式密封不需要对安装长度进行测量，且安装简便、快捷，同时也确保了密封安装的清洁度。

集装式盒式密封的辅助系统

为改善机械密封的工作环境，保证密封的正常运行，更好地控制泄漏，防止污染，集装式盒式密封均采用了密封辅助系统，实际工作情况示于图3。密封液的循环系统中包括封液入口、封液出口、液位开关、压力开关等。新建精联装置大多数机泵都采用性能好的白油作为密封液，这一密封的辅助循环系统具有如下的作用：①封液对密封端面具有良好的作用，从而改善条件；②通过液体的循环流动，带走密封因相互摩擦所产生的热量，以达到降低密封的工作温度的作用；③由于密封液压力一般比工作介质压力高0.05-0.15MPa，可以起到堵封工作介质防止其泄漏，尤其对有毒有害、易燃、易爆放射性的介质作用显得尤为重要；④对于带有固体颗粒的介质，密封液还可以防止其进入，控制了介质对密封元件的磨损；⑤对于腐蚀性介质，密封液可起到保护密封元件不受腐蚀的作用；⑥封油系统根据不同的工艺状况，设有液位报警、压力报警等保护设施，对密封状态起到监控作用，是生产安全性的重要保障。

机械密封常用材料

对动、静环材质的性能主要要求：有良好的耐磨性和较高的硬度，导热性好、有较高的热稳定性和化学稳定性，有较大的弹性和较好的抗冲击性。常用材料有：硬质合金、铸铁、石墨及陶瓷等。应注意合理选择机械密封动静环材料，一般采用软硬组合或硬硬组合。

技术借鉴

机械结构论文范文第2篇

1）要满足该机械零件所应有的使用要求：首先，其设计的结果应能使该机械零件达到预期的使用目的；其次，被设计出的机械零件能够长期可靠地运行。综上所述，结构设计所制作的机械零件应该满足基本的功能、寿命、精确度、稳定性等要求。

2）要考虑最大经济性的原则：经济性原则是人类生产生活中一成不变的原则，其涉及到产品的诸多细节方面，在设计、生产、使用的整个过程中才能综合体现出经济性的指标。即结构设计的结果应能使产品满足制造成本较低、使用高效率、维护费用较低等特性。

3）要考虑到机械零件的使用者的劳动需求：机械零件的安全性能必须要严格把握，以保证劳动者及周边人员的人身安全；另外，还应该尽可能地改善劳动者的劳动条件，为劳动者创造安全轻松、省时省力的劳动环境；最后，对于机械零件的外观设计上也应最求一定的美观要求。

4）要满足机械零件其他的环境、功能等上的特殊要求：如大型的机械产品应设计上便于运输的要求，机械机床精度长期保证和保持的要求等。

2机械零件结构的设计方法

设计是在正确的基本原理和已有的实践经验基础上来创造和发展新事物或者改造旧事物。对于机械零件的设计，也应与该概念相合，从知识上的理论原理到实践中的经验总结都应该体现出来，因此，从理论到实践的结构设计，可有以下的几种结构设计的设计方法：

2.1理论设计

理论设计是日常生活中已掌握的合乎客观实际规律的理论和实践知识的基础上，与现代的各种物理力学理论、机械与金属的知识原理和规律相结合，来实现对机械零件的最理论的结构设计。根据零件的整体载荷情况、材料性能、零件工作情况和应力分布规律等方面的条件，运用理论知识下的简单的数学计算公式来确定该机械零件的几何尺寸、设计要求等。运用数学计算公式初步建立机械零件的形状尺寸后，下一步则是进行校核计算。校核计算是指运用理论的校核计算方法对计算出的机械零件的危险剖面的安全系数数值进行比对校核。该设计步骤多应用于机械内应力分布规律比较复杂，但该规律又能通过材料力学公式表达出来的机械零件结构设计。同时，它也适用于在已知零件尺寸的基础上而又应力分布规律相对简单的结构设计情况，如轴和弹簧的设计。一些实践经验丰富的设计工作者为了简化计算过程，常在进行机械零件制造的结构设计时，在相关资料数据的基础上先进行粗略估算，直接实施结构设计，然后再进行校核计算。理论设计是一种比较科学和现代化的设计方法，随着科技的发展，该方法正在不断进步和改善，它阐明了机械零件的材料性能及应力分布规律，是在大量的感性知识的基础上总结出来的一种设计规律，可广泛适用于绝大部分的机械零件的结构设计。

2.2经验设计

经验设计是指根据设计者本人的设计经验，再结合零件已有的设计使用经验，采用类比的方法来进行的结构设计就叫做经验设计。在理论设计非常困难或者理论欠缺等不适用的情况下，可考虑使用经验设计的的方法。经验设计与理论设计相比，虽然没有足够多的理论科学分析作为设计的基础，但是根据设计经验本身形成的公式与理论就已具备有一定的科学参考价值和理论统计性，所以经得起实践过程中的考验，具有很大的实用性的价值。并且一般来说，理论设计和经验设计在某种意义上是相辅相成的，可以相互应用。经验设计适合应用于载荷情况不明、无法用理论分析且外形复杂的机械零件的结构设计中，多在机架、变速箱体的设计中得到应用，也多应用在一些价值不高的机械零件结构设计中。2.3模型实验设计模型实验设计是指在对机械零件作出已有的初步设计的基础上，再做整体和局部的非特殊处理，形成一体上的模型，并对提出的模型进行反复试验，结合实验经验加以修正完善。该设计方法要能制定出复杂机械零件的工作应力分布和极限承受能力，相对于经验设计更加合理，更加完善。这也是一种使经验设计顺利转化为理论设计的重要途径。模型实验的设计方法与实验相结合，能改善理论设计指导上的不足，同时也弥补了经验设计中不够科学的地方。对于一些理论知识不够完备的大型的、结构复杂的机械零件的结构设计，模型实验设计是一项不错的选择。

3机械零件的结构设计需要有创新意识

创新精神是一个国家和民族进步的前提和不断源泉，同时，为了与国际现代化科技的创新发展理念相接轨，每一个机械零件制造的结构设计者都应当尽力附上自己的创新设计，以促进产业发展，并能提高产品的竞争力，实现经济效益。以上的设计方法和原有的理论设计步骤上设计者都可以做出自我的创新改变。如在进行机械零件内部结构分类时除了按各部分的功能进行分类外，还可以根据不同结构的不同价值，进行成本优化，做出结构评价再分类。

4结语

机械结构论文范文第3篇

机械结构优化设计中有许多的关键技术与理论，它们对机械结构优化设计的发展和应用起着十分重要的作用。归结起来，其中的主要关键技术与理论有以下几个方面：

机械结构优化设计的思想和理论；优化方法；建模技术；结构分析技术；结构重分析技术；敏度分析技术；软件开发技术。机械结构优化设计的研究与开发主要集中在这几个方面，不断有新的理论、方法与技术出现，也有一些其他学科的相关知识和新理论被引入结构优化设计，并且大大拓宽了该方法的应用领域和范围，为机械结构优化设计的发展注入了新的活力。

二、机械结构优化设计的应用

1.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。目前，结构优化设计的大量研究集中在航空航天领域，同时也发表了大量的研究论文和研究报告。国内进行了有关飞机机身、飞机翼面、飞机结构整体、火箭发动机壳体、航空发动机、机身承力框架等结构优化设计方面的研究，发表了许多论文。而在国外，有关结构优化设计在航空航天工业中应用的研究更是层出不穷，发表了大量的研究报告和论文，一些著名的结构优化设计专家学者都在从事该领域的研究等。我国的航空航天工业已经取得了巨大的成功，其中机械结构优化设计应用是其重要的因素之一，而且必将成为越来越大的角色之一，为我国航海空航天事业的发展做出很大的贡献。

2.船舶工业

船舶结构优化设计方法的研究相对起步较晚，我国开始研究船舶结构优化设计比国外晚了近十年。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、油船剖面、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.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起来，机械结构优化设计对大型复杂机械结构件的设计是一种有效、精确的方法。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，陈立周、孙焕纯等根据机械设计中离散设计变量较多的情况，提出了离散设计变量结构优化设计方法；孙靖民、米成秋对机床床身等部件进行了结构优化设计；周济等研究了圆柱拉压弹簧动载下的结构优化设计；钟毅芳、唐增宝等进行了液力传动系和双级齿轮减速器的结构优化设计研究；方宗德等完成了斜齿轮三维修形的优化设计；秦东晨、方刚等完成了复杂箱形梁的结构优化设计研究等。通过这些研究工作的开展，通用机械和机床的设计有了一种快速、有效、可靠的设计方法，提高机械产品的设计水平。

4.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。冯振东等进行了万向节传动布局的支承动态结构优化设计；田振中研究了特种汽车车身的结构优化设计；冯国胜对汽车车架的结构优化设计进行了研究；章一鸣等研究了汽车悬挂系统的优化设计；上官文斌等进行了发动机悬置系统的优化设计；秦东晨等对汽车车身进行了结构优化设计等。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。

三、机械结构优化设计的展望

结构优化设计随着最优化方法的不断发展和改善，已逐渐得以发展。

拓扑优化、材料优化和形状优化的集成在机械结构和部件设计中具有重要的实用价值，是近年来出现的并行设计的重要组成部分，仍将是下一步研究工作的重点。拓扑优化能够为结构的方案设计提供科学的依据，使复杂结构和部件在概念设计阶段即可灵活地、理性地优选方案，有望用于大型实际结构优化设计求解。拓扑优化研究中提出的均匀化方法等，可以将材料选择，布局优化和形状优化集成一体，为并行地设计材料、工艺和结构提供科学的手段，有关方法的研究，实用化软件开发及应用是有意义的。但是要处理庞大的有限元和优化模型计算量增大，应力约束处理、对“多孔状”材料分布圆整化，单元消失可能会对计算模型造成病态等问题。

机械结构论文范文第4篇

关键词：Adams； 机构学； 机械原理； 虚拟样机

中图分类号：G424.2文献标志码：B

0引言

虚拟样机技术以其高效率和低成本，在机械产品设计中得到越来越广泛的应用.通过对机械产品的虚拟样机建模和仿真分析，可以快速、准确地获取机械产品的性能，从而验证设计指标并评价设计结果[1].作为目前世界领先的机械系统动力学分析软件，Adams以其公认的优越性被越来越多的工程技术人员和科研人员所应用，在机械系统设计和分析领域发挥重要作用.

笔者多年来一直探索如何使学生在课程学习中了解和掌握Adams这一先进软件.在“机械原理”课程[2]的教学中，已有一些教师进行有益的探索——将Adams用于机构分析[3-6]，获得良好的效果.在“机械原理课程设计”课程中，有些教师也将Adams应用其中——学生在设计机构运动方案时，应用Adams对设计结果进行验证[7-9].这些尝试为“机械原理”课程注入新的教学内容和教学方法，加深学生对机构学知识的理解.但总体来看，这些尝试还停留在个别教师的教学改革试点层次，缺少Adams与课程内容融合的整体规划和实施方案.本文从本科生课程和研究生课程2个方面介绍北航在Adams教学中的一些尝试.

1Adams在本科生教学中的应用

机械原理课程的研究对象为机器和机构，如何在课堂上将机器和机构运动起来，成为提高学生学习兴趣和扎实掌握相关理论的关键.传统的教学方法只能依靠教师的讲解，将静止的机器和机构“动”起来，不直观；一些设计分析结果也无法实际展示和验证，在很大程度上影响学生对问题的理解和对知识的掌握；此外，虽然学生学习很多的经典理论，但在工作不会应用，导致理论与应用脱节.

为此，自2003年以来，北航机械原理教学团队以Adams为平台，将虚拟样机技术与课程的机构以及机构系统的分析与设计内容有机结合，不仅使静止的机构图形运动起来，提高学生的学习兴趣，增强对问题的深刻理解，而且使学生初步掌握虚拟样机这一先进技术，为持续、快速地进行机构创新设计与分析奠定基础.在课堂教学过程中，以教师为主导，通过虚拟样机的建立和仿真，对涉及的机构学问题给予直观、生动的诠释.学生则利用课余时间，通过上机练习来熟悉和掌握虚拟样机技术.

1.1课堂教学

3结束语

探索和总结本科生的“机械原理”课程与Adams有机结合的内容和实现方法，进一步探讨在研究生阶段开设针对学习Adams的“产品设计与虚拟样机”课程的教学内容、教学方法和教学成果等.在高校开展Adams的学习和应用教学，虽然取得一定的成果，但总体来看，仍处于探索阶段，希望通过同行的共同努力，在相关行业的支持下，不断地深入和推广下去.

参考文献：

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ZHU Yu. Application of Pro/E and Adams in mechanical principle course design teaching[J]. J Jiangsu Inst Education： Nat Sci， 2006， 23（4）： 112-114.

机械结构论文范文第5篇

关键词：机械结构；动态设计；结构设计

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2023.10.256

当前，机械领域不断持续发展，传统的机械结构设计已经无法满足市场需求，为了提高机械结构设计水平，结合相关设计要求，在机械结构设计过程中采用合适的技术，从多角度、多方面进行机械结构动态设计，科学修正机械结构，完善机械结构性能。

1 机械结构动态设计要求

近年来，机械产品逐渐朝着轻量化、高精度、高速方向发展，噪声、振动等问题越来越突出，设计人员越来越重视机械产品的性能，为了提高机械结构设计水平，应加强机械产品的试验模态分析，全面了解机械产品的动态特性，考虑到原动机激励影响、输入速度波动、运动副间隙、构件弹性变形等因素，机械产品具有独特的阻尼特性和固有频率，分析机械产品的动强度和运行情况下的振动状况。机械结构动态设计主要是结合机械产品的性能要求和使用特性，构建科学合理的动力模型，优化机械设计流程，受到动态载荷作用影响，改进机械产品的弹性系数、阻尼系数、构件尺寸、结构形式等，在实际的动态化设计过程中，设计人员应仔细分析机械结构设计薄弱环节，结合机械结构模型模拟状态，有针对性地进行改进和优化。机械结构的动态化设计过程中要积极完善各种参数，选择合适的变量信息，实现机械结构的最优动态设计，做好机械结构的实践设计，并且动态化的机械结构设计应满足精细化设计要求，构建稳定、高效的机械结构模型，采用合理的设计方法，不断提高机械结构动态化设计水平。

2 机械结构动态设计方法

2.1 常用技术

2.1.1 ANSYS技术

机械结构动态化设计中采用ANSYS技术，这种软件提供简单的计算程序和稳定操作，结合机械结构设计要求，分析机械结构设计问题，以此为基础，改进机械结构设计流程和步骤，构建有限元。在使用ANSYS软件系统时，结合机械结构设计具体需求，然后配合应用CAD软件，准确计算机械结构数据。当前，ANSYS软件在家电、交通等领域机械结构设计中应用广泛，及时反馈机械结构设计结果，分析机械结构动态非线性变化，消除机械结构设计误差，全面提高机械结构设计的合理性和准确性。

2.1.2 有限元建模技术

机械结构设计过程非常繁琐、复杂，在具体设计中基于有限元建模理论，优化机械结构动态设计，通过运用有限元建模，完善机械结构，将机械结构有限元建模趋于真实区域，把机械结构动态设计合理划分为不同单元体，在同一个求解区域中组合不同单元体，合理规划机械结构，结合几类常见的机械结构，应用有限元技术模拟机械结构几何形状，分析不同结构数值设计的优劣，在机械结构动态化设计中运用有限元建模技术，合理求解单元函数，计算出机械结构设计未知函数表达式。

2.2 动态化设计

2.2.1 优化设计

由于机械产品的多样化，机械结构动态设计也越来越复杂，在整个设计工作中需要使用复杂的工艺和技术，这使得机械结构设计增加了很大难度，为了改善机械产品性能，应优化和修改机械结构，从多方面改进机械结构动态化设计，提高机械结构设计的稳定性和灵敏度。在设计中仔细分析机械结构的特征向量，改进机械结构的数据计算，全面考虑影响机械产品使用性能的影响因素，机械结构动态化设计过程中若变量比较小，应根据机械设备设计理论基础，创新设计方法，结合机械产品动态特性，模拟相关设计特征，注意机械产品局部近似分析。若机械产品的变量较大，可以采用人工神经网络设计方法，全面分析机械结构振动特性，提高机械产品结构的牢固性和稳定性。

2.2.2 认真解决逆向型问题

逆向问题是机械结构动态设计中面临的主要问题，有些机械产品设计虽然符合动态特征要求，然而机械结构的刚度矩阵和相关参数无法有效结合起来，所以在机械结构动态设计中相关设计人员可以将机械结构设计参数转换为逆特征值，分析机械产品特征信息，其中最重要的是求解有限元逆特征值，分析机械结构使用特性和设计参数，通过线性方程进行求解，准确计算机械结构各构件尺寸。设计人员应注意解决机械结构设计中的逆向问题，应用模糊理论，通过实例验证机械结构的可行性，构建合适的有限元模型，使机械结构动态设计越来越准确，不断提高设计水平。

2.2.3 运用计算机信息技术

机械结构动态设计中要积极运用计算机信息技术，如仿真技术，对机械产品结构进行信息化建模，实现自动化、智能化的机械结构动态设计。设计人员在分析机械结构动态设计时，运用机械动力技术、虚拟技术等学科知识，从整体角度出发，满足机械产品的性能需求，在虚拟环境中消除机械结构动态设计误差，不断进行优化和改进，减少机械结构设计计算量，提高机械结构设计准确性，完善机械产品的使用性能。

3 结束语

机械结构的动态设计是一项非常复杂、专业的过程，其涉及动力、电子等学科知识，仔细分析机械结构使用性能和动态特性，结合相关技术应用和动态设计，积极采用多项优化措施，提高机械结构动态化设计的科学性和合理性，充分体现机械结构动态设计的价值。

参考文献：

[1]韩俊平.试论机械结构动态优化设计及其相关技术[J].机电信息，2023（03）：110-111.

[2]李小刚，程锦，刘振宇，吴震宇.基于双层更新Kriging模型的机械结构动态特性稳健优化设计[J].机械工程学报，2023（03）：165-173.