机械设备的机架、底座、支撑件等结构构成了设备的“骨骼”，其核心任务是承受所有内外载荷，并为所有运动部件提供一个稳定、的基准平台。结构设计的核心在于对刚度和强度的深刻理解和巧妙权衡。

强度设计是基本要求，确保结构在工作载荷乃至一定过载下不发生屈服或断裂。通过材料力学理论（如第四强度理论）和有限元分析（FEA），设计师可以模拟应力分布，并在高应力区域进行加强（如增加加强筋、改变截面形状）。然而，单纯追求强度可能导致结构笨重、材料浪费。

在许多高精度设备（如数控机床、测量仪器）中，刚度设计往往比强度更为重要和棘手。刚度不足会导致结构变形，从而产生加工误差或测量误差。提高刚度的传统方法是增加材料截面尺寸或使用高弹性模量的材料（如钢），但这会增加重量和成本。

现代结构设计更注重轻量化与高刚度的结合，这正体现了设计的艺术性：

形状优化：通过CAE软件对结构进行拓扑优化（Topology Optimization），在满足刚强度要求的前提下，去除不必要的材料，生成如骨骼般的力流路径，实现材料的分布。

材料选择：采用轻质高强的材料，如铝合金、钛合金或工程塑料，或在关键部位使用它们。对于刚度要求，可采用低热膨胀系数的材料如因瓦合金或陶瓷。

结构形式创新：采用桁架结构、夹层板结构（蜂窝板、泡沫芯材）等。这些结构能以极轻的重量获得的抗弯刚度和强度，广泛应用于航空航天、机器人等领域。

动力学刚度：结构还需具备足够的动态刚度，即抵抗振动的能力。通过分析结构的固有频率，并通过加强筋布局等方式避开主要的激振频率，防止共振发生。

因此，的结构设计是一个反复迭代和权衡的过程。它需要在强度（性）、刚度（精度）、重量（惯性、能耗）、成本（材料与制造）和空间限制之间找到完美平衡。一个设计精良的结构，看上去往往简洁、轻盈而，这背后是深厚的力学理论和丰富的工程经验的支撑。