材料選型與結構優化原則 機械設計需平衡性能、成本與加工可行性，材料選型是要環節。需根據零件受力情況、工作環境選擇適配材料：受力復雜的傳動齒輪需選用20CrMnTi（滲碳淬火后硬度達HRC58-62），確保耐磨性與抗疲勞性；承受沖擊載荷的連桿選用40Cr（調質處理后硬度HB220-250），兼顧強度與韌性；輕量化要求高的汽車零部件則可選用鋁合金6061-T6，密度僅2.7g/cm³，且通過熱處理提升強度。材料選型還需考慮經濟性，如非關鍵支撐零件可用Q235鋼替代45鋼，降低成本30%以上。

結構優化是提升零件性能的關鍵，需遵循 “等強度設計” 與 “簡化加工” 原則。軸類零件的階梯過渡處需設計圓角（如 R2-R5），避免應力集中導致斷裂；軸承座安裝面需設置凸臺，減少加工面積的同時保證平面度；箱體零件的內腔需避免盲孔，采用通孔結構便于加工與清理。例如設計帶輪時，將實心結構改為輻板式，在重量減輕 40% 的同時，通過增加輻板厚度保證強度，且輻板上開設減重孔，進一步優化受力分布。

此外，需考慮裝配可行性，零件結構需便于安裝與維護。如螺栓連接的零件需預留扳手空間（扳手活動范圍不小于 15°），避免因空間狹窄無法緊固；軸承端蓋設計為分體式，便于軸承拆裝；管線接口需設置定位銷，確保裝配時對準精度。結構優化后需通過 ANSYS 等軟件進行有限元分析，如對減速器箱體進行應力仿真，確保大應力值小于材料許用應力（如 Q235 鋼許用應力 [σ]=170MPa），驗證設計可靠性。