針對機械結構動態設計的幾點探討

賈　偉，何垠均（陜西長嶺電子科技有限責任公司，陜西　寶雞　721006）

針對機械結構動態設計的幾點探討

賈偉，何垠均
（陜西長嶺電子科技有限責任公司，陜西寶雞721006）

機械結構設計是機械設備加工生產的重要環節，而機械行業的快速發展，這對于機械結構設計提出了更高要求，在實際的設計過程中應堅持動態化理念，從多方面進行機械結構動態設計，確保機械結構的合理性和科學性。本文分析了機械結構動態設計要求，闡述了機械結構動態設計方法，以供參考。

機械結構；動態設計；結構設計

當前，機械領域不斷持續發展，傳統的機械結構設計已經無法滿足市場需求，為了提高機械結構設計水平，結合相關設計要求，在機械結構設計過程中采用合適的技術，從多角度、多方面進行機械結構動態設計，科學修正機械結構，完善機械結構性能。

1　機械結構動態設計要求

近年來，機械產品逐漸朝著輕量化、高精度、高速方向發展，噪聲、振動等問題越來越突出，設計人員越來越重視機械產品的性能，為了提高機械結構設計水平，應加強機械產品的試驗模態分析，全面了解機械產品的動態特性，考慮到原動機激勵影響、輸入速度波動、運動副間隙、構件彈性變形等因素，機械產品具有獨特的阻尼特性和固有頻率，分析機械產品的動強度和運行情況下的振動狀況。機械結構動態設計主要是結合機械產品的性能要求和使用特性，構建科學合理的動力模型，優化機械設計流程，受到動態載荷作用影響，改進機械產品的彈性系數、阻尼系數、構件尺寸、結構形式等，在實際的動態化設計過程中，設計人員應仔細分析機械結構設計薄弱環節，結合機械結構模型模擬狀態，有針對性地進行改進和優化。機械結構的動態化設計過程中要積極完善各種參數，選擇合適的變量信息，實現機械結構的最優動態設計，做好機械結構的實踐設計，并且動態化的機械結構設計應滿足精細化設計要求，構建穩定、高效的機械結構模型，采用合理的設計方法，不斷提高機械結構動態化設計水平。

2　機械結構動態設計方法

2.1常用技術

2.1.1ANSYS技術

機械結構動態化設計中采用ANSYS技術，這種軟件提供簡單的計算程序和穩定操作，結合機械結構設計要求，分析機械結構設計問題，以此為基礎，改進機械結構設計流程和步驟，構建有限元。在使用ANSYS軟件系統時，結合機械結構設計具體需求，然后配合應用CAD軟件，準確計算機械結構數據。當前，ANSYS軟件在家電、交通等領域機械結構設計中應用廣泛，及時反饋機械結構設計結果，分析機械結構動態非線性變化，消除機械結構設計誤差，全面提高機械結構設計的合理性和準確性。

2.1.2有限元建模技術

機械結構設計過程非常繁瑣、復雜，在具體設計中基于有限元建模理論，優化機械結構動態設計，通過運用有限元建模，完善機械結構，將機械結構有限元建模趨于真實區域，把機械結構動態設計合理劃分為不同單元體，在同一個求解區域中組合不同單元體，合理規劃機械結構，結合幾類常見的機械結構，應用有限元技術模擬機械結構幾何形狀，分析不同結構數值設計的優劣，在機械結構動態化設計中運用有限元建模技術，合理求解單元函數，計算出機械結構設計未知函數表達式。

2.2動態化設計

2.2.1優化設計

由于機械產品的多樣化，機械結構動態設計也越來越復雜，在整個設計工作中需要使用復雜的工藝和技術，這使得機械結構設計增加了很大難度，為了改善機械產品性能，應優化和修改機械結構，從多方面改進機械結構動態化設計，提高機械結構設計的穩定性和靈敏度。在設計中仔細分析機械結構的特征向量，改進機械結構的數據計算，全面考慮影響機械產品使用性能的影響因素，機械結構動態化設計過程中若變量比較小，應根據機械設備設計理論基礎，創新設計方法，結合機械產品動態特性，模擬相關設計特征，注意機械產品局部近似分析。若機械產品的變量較大，可以采用人工神經網絡設計方法，全面分析機械結構振動特性，提高機械產品結構的牢固性和穩定性。

2.2.2認真解決逆向型問題

逆向問題是機械結構動態設計中面臨的主要問題，有些機械產品設計雖然符合動態特征要求，然而機械結構的剛度矩陣和相關參數無法有效結合起來，所以在機械結構動態設計中相關設計人員可以將機械結構設計參數轉換為逆特征值，分析機械產品特征信息，其中最重要的是求解有限元逆特征值，分析機械結構使用特性和設計參數，通過線性方程進行求解，準確計算機械結構各構件尺寸。設計人員應注意解決機械結構設計中的逆向問題，應用模糊理論，通過實例驗證機械結構的可行性，構建合適的有限元模型，使機械結構動態設計越來越準確，不斷提高設計水平。

2.2.3運用計算機信息技術

機械結構動態設計中要積極運用計算機信息技術，如仿真技術，對機械產品結構進行信息化建模，實現自動化、智能化的機械結構動態設計。設計人員在分析機械結構動態設計時，運用機械動力技術、虛擬技術等學科知識，從整體角度出發，滿足機械產品的性能需求，在虛擬環境中消除機械結構動態設計誤差，不斷進行優化和改進，減少機械結構設計計算量，提高機械結構設計準確性，完善機械產品的使用性能。

3　結束語

機械結構的動態設計是一項非常復雜、專業的過程，其涉及動力、電子等學科知識，仔細分析機械結構使用性能和動態特性，結合相關技術應用和動態設計，積極采用多項優化措施，提高機械結構動態化設計的科學性和合理性，充分體現機械結構動態設計的價值。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.256

賈偉（1986-），男，四川德昌人，本科，助理工程師，研究方向：機械結構設計。