微型機械設計基礎分析

摘 要：隨著科學技術的發(fā)展，我國對微型機械設計方面的水平也得到提高，給微型機電系統(tǒng)高效運作也帶來的積極作用。但是對于微型機械設計基礎這一方面還沒有健全的基礎理論，因此，在進行微型機械設計的時候只能根據(jù)過去設計得出的成果經(jīng)驗來分析設計，大大減慢了微型機械的發(fā)展速度，如果對微型機械設計基礎理論進行完善確立，那么則會給將來的微型機械設計帶來極大的方便，也提高了設計微型機械的速度，從而推動微型機械的快速發(fā)展。

關鍵詞：微型機械 研究范疇 研究意義

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（b）-0066-01

該文針對微型機械設計研究的重要意義進行了綜合闡述，另外對微型機械設計基礎研究范疇進行分析論述，微型機械設計不同于宏觀機械設計，其不但要滿足微機電系統(tǒng)運行的需求而且要求微機械能夠高集成化在微機電系統(tǒng)中運作。對微機械材料的選擇上既要符合其運作原理也要滿足其性能以及納米加工方法等要求。對微型機械設計相關范疇進行研究，能夠有效地完善微型機械設計基礎理論，從而為未來微機械設計提供理論指導，大大提高微型機械的發(fā)展速度。

1 微型機械研究設計現(xiàn)狀分析

隨著科學技術的發(fā)展，科技信息、技術等漸漸得到了完善，日趨滿足人們生活、工作的要求。對于微型機械器件來說，我國微細加工、微型器件等微型機械領域也得到迅速發(fā)展，而國外對微型機械的設計也有顯著地突破性進步，綜上所述，人們對微型機械設計追求不懈的研究下，已經(jīng)可以解決微型機械系統(tǒng)在設計中存在的一些基礎問題，使得微型機械設計得到突飛猛進的發(fā)展。但是人們對微型機械設計基礎沒有完全了解，同時也沒有建立起完善的微型機械系統(tǒng)理論知識，因此，對于微型機械的研究來說，只能通過過去總結(jié)的經(jīng)驗進行摸索設計。

2 微型機械設計基礎研究目前存在的問題

第一，微型機械設計是人們極限需求的產(chǎn)物，也是科技發(fā)展的必然結(jié)晶，但是微型機械零件與宏觀機械零件存在著差異，因此，宏觀機械零件設計理論對于微型機械零件設計沒有指導意義，微型機械零件設計基礎理論沒有成型，只能通過過去的經(jīng)驗總結(jié)來進行。

第二，微型機械零件組合在微型機電系統(tǒng)發(fā)揮著極其重要的作用，但是微型機械零件設計基礎理論沒有成型，其設計開發(fā)的條件受到限制，因此，使得微型機電系統(tǒng)難以運行。

綜上所述，對于微型機械零件設計基礎進行研究，有效地促進微型機電系統(tǒng)的發(fā)展，為以后微型機械設計領域帶來理論參考。

3 微型機械設計基礎研究的重要意義

第一，在微觀條件下，對微系統(tǒng)的運動規(guī)律以及微小構(gòu)件物理特性在受力條件下，會產(chǎn)生哪些效應等方面進行研究，為以后微型機械基礎設計提供相關依據(jù)。

第二，對微型機械微型化和集成化研究與探索出一些新理論，從而開發(fā)一些新的技術領域。

第三，如果對微型機械零件研究出一些關于其測量和控制技術，那么在微型機械設計基礎上就能夠取得一定的成績。

4 對微型機械設計基礎研究的基本范疇

4.1 微機械設計基礎

微機械并不是將傳統(tǒng)的機械進行改小，而是根據(jù)現(xiàn)代化科學技術運用全新的思路，注重尺度、材料、制作方法、工作原理等方面進行研究設計的微型機械。目前，對微型機械設計研究主要有以下幾個方面：第一，微機械與機電系統(tǒng)之間的微機構(gòu)學；第二，對微型機械材料進行研究；第三，研究微機械摩擦學，分析微機械對機電系統(tǒng)造成的那些損害以及對策解決措施。

4.2 微機械設計研究分支學科

4.2.1 分支學科之微機構(gòu)學

微機構(gòu)學是微機電主要研究內(nèi)容，微機構(gòu)學是要求微機械在極小的空間內(nèi)將傳遞的能量轉(zhuǎn)化為運動功能，依靠這些運動功能能夠?qū)崿F(xiàn)一套完整的指定動作。因此，在進行微機械設計的時候要綜合考慮到其使用的空間較小，對構(gòu)造零件利用盡可能減少。對于微機構(gòu)學來說，主要研究以下內(nèi)容：第一，根據(jù)微機械微小化、低能耗的原則以及其集成系統(tǒng)合理組成等方面綜合考慮進行研究設計；第二，對微機構(gòu)以及微機電系統(tǒng)進行對動力學研究以及產(chǎn)生；第三，嚴格分析研究微機構(gòu)在制造中產(chǎn)生的誤差、構(gòu)件彈性以及運動摩擦等。

4.2.2 分支學科之材料力學

微機械材料的選擇要滿足其性能以及納米加工方法等要求，構(gòu)件越小則內(nèi)部材料的缺點就會減少，從而材料的機械強度就會增強，因此，微構(gòu)件與大構(gòu)件的選擇方面就會存在尺寸差距，為微機構(gòu)物理量進行重新定義。

4.2.3 分支學科之微摩擦學

微摩擦學主要研究微機械實現(xiàn)零摩擦、微機械表面涂膜層以及開發(fā)降低摩擦的材料等性能以及應用研究。由于微機械在運行的時候提供的能源有限，因此要求減少微機械運行產(chǎn)生的摩擦，從而實現(xiàn)微機械的高運行效率、低損耗率。

5 結(jié)語

該文主要針對微型機械設計研究進行分析論述，將目前沒有健全的微型機械設計基礎進行研究完善，另一方面對微型機械設計基礎研究的基本范疇進行了綜合概述。微型機械設計與宏觀的機械設計不一樣，對其物理學、化學以及生物效益等方面要求較高，同時微機械運行空間較小且受到限制，因此需要微機械高集成化運作。對微機械材料的選擇上既要滿足其在微機電系統(tǒng)運行需求也要滿足其性能以及納米加工方法等要求，在微機械運行摩擦力也需要得到相應解決，才能夠大大提高其運作效率和降低能源損耗。

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