探析高速動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)中機(jī)械力學(xué)技術(shù)的應(yīng)用

蔡子遠(yuǎn)

摘 要：由于現(xiàn)代化工業(yè)社會(huì)的不斷發(fā)展，人們出行乘坐高速動(dòng)車(chē)的頻率日益增加，伴隨著高速動(dòng)車(chē)數(shù)量日益攀升的同時(shí)，高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)對(duì)于高速動(dòng)車(chē)將來(lái)的投入運(yùn)行來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，其中機(jī)械力學(xué)技術(shù)的應(yīng)用更是成為了高速動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)中不可忽視的一部分，在高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)中應(yīng)用機(jī)械力學(xué)的相關(guān)技術(shù)，兩者之間相輔相成，可以使高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)得到不斷的改進(jìn)與完善。

關(guān)鍵詞：高速動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)；機(jī)械力學(xué)技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）01-0072-01

隨著全球經(jīng)濟(jì)化的不斷發(fā)展，給我國(guó)的高速動(dòng)車(chē)行業(yè)帶來(lái)了發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)，所以我國(guó)需要不斷提升高速動(dòng)車(chē)的研發(fā)速率與不斷加強(qiáng)技術(shù)上的改革創(chuàng)新來(lái)使高速動(dòng)車(chē)的品質(zhì)得到顯著改善。而關(guān)于高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)，是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜的，包含數(shù)個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較專(zhuān)業(yè)的子系統(tǒng)，所以先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)與出色的設(shè)計(jì)方案在很大程度上決定了高速動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)的品質(zhì)。與此同時(shí)，高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)離不開(kāi)機(jī)械力學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，本文主要通過(guò)分析機(jī)械力學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)，來(lái)探討機(jī)械力學(xué)技術(shù)在高速動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

1 高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要素

隨著我國(guó)高鐵動(dòng)車(chē)的不斷發(fā)展，關(guān)于高速動(dòng)車(chē)的相關(guān)設(shè)計(jì)，一般是從設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)的要素兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行分析。

1.1 高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)通常包括對(duì)設(shè)計(jì)的構(gòu)圖規(guī)劃、對(duì)設(shè)計(jì)的計(jì)算思考等。在高速動(dòng)車(chē)的整個(gè)設(shè)計(jì)階段，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)高速動(dòng)車(chē)的運(yùn)行特點(diǎn)及載客人數(shù)等進(jìn)行系統(tǒng)地分析，來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，使高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)盡可能的盡善盡美。在高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，因其涉及到的問(wèn)題相對(duì)來(lái)說(shuō)比較繁瑣，這就要求設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)并歸納出最佳的設(shè)計(jì)方案，來(lái)保證高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)符合實(shí)際的運(yùn)行要求。在傳統(tǒng)的車(chē)輛設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者只是做出車(chē)輛部件二維的設(shè)想圖，這樣無(wú)法達(dá)到后期想要實(shí)現(xiàn)的設(shè)想，而對(duì)于高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)引入了運(yùn)動(dòng)仿真等先進(jìn)的科技技術(shù)則可以避免造成所存在的相關(guān)問(wèn)題，同時(shí)也可以更直觀地反映出整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)流程圖大意如下圖1所示。

1.2 高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)要素

對(duì)于高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)該確定整體造型的創(chuàng)意思路，高速動(dòng)車(chē)的整體造型應(yīng)該充分體現(xiàn)速度的特征，可以依據(jù)其流體動(dòng)力學(xué)方面的關(guān)鍵特征來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)參考。高速動(dòng)車(chē)的幾何設(shè)計(jì)要素分析：高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)是十分縝密的，需要將設(shè)計(jì)概念細(xì)化來(lái)進(jìn)行概念模型的構(gòu)建，高速動(dòng)車(chē)的各個(gè)部件之間的相互銜接需要十分精準(zhǔn)的位置設(shè)定；高速動(dòng)車(chē)各個(gè)部分的銜接要素分析：在實(shí)際的高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)構(gòu)建中，各個(gè)部分的銜接分為直接銜接與間接銜接兩種情況，不同的銜接方式會(huì)產(chǎn)生不同的效果，所以需要設(shè)計(jì)者進(jìn)行全方位的考慮，盡可能地避免銜接時(shí)的縫隙遺留問(wèn)題，從而提高高速動(dòng)車(chē)的后期運(yùn)行效率。

2 機(jī)械力學(xué)在高速設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 機(jī)械力學(xué)在高速動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)中的重要程度

在高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，傳統(tǒng)的力學(xué)現(xiàn)已不能滿(mǎn)足其設(shè)計(jì)特點(diǎn)，因此需要引進(jìn)機(jī)械力學(xué)的相關(guān)知識(shí)來(lái)滿(mǎn)足高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)要求。機(jī)械力學(xué)主要是應(yīng)力及載荷分析，從而對(duì)高速動(dòng)車(chē)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度考核，在高速動(dòng)車(chē)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，特別是運(yùn)動(dòng)的力矩不斷變化時(shí)，需要應(yīng)用相關(guān)的機(jī)械力學(xué)知識(shí)來(lái)進(jìn)行力學(xué)的相關(guān)分析。對(duì)于高速動(dòng)車(chē)相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)需要在知識(shí)理論層面上進(jìn)行一定程度的改革創(chuàng)新，需要引進(jìn)機(jī)械力學(xué)技術(shù)來(lái)提高機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量，從而得以保證高速動(dòng)車(chē)未來(lái)的正常運(yùn)行。

2.2 機(jī)械力學(xué)在高速動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，機(jī)械零件的受力分析主要跟零件的運(yùn)動(dòng)形式、受力情景相互關(guān)聯(lián)，我們可以從機(jī)械零件的形狀、后期投入運(yùn)行時(shí)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)以及機(jī)械零件在受力情形分析之后會(huì)有什么變化，來(lái)進(jìn)行相關(guān)的分析。機(jī)械力學(xué)在各個(gè)零部件的銜接方面起到一定的判斷作用，通過(guò)力學(xué)分析不同接觸位點(diǎn)的受力情況來(lái)對(duì)零部件的材料與性能進(jìn)行選擇。機(jī)械力學(xué)在一定程度上可以決定高速動(dòng)車(chē)零部件的位置安排與材料選擇，與此同時(shí)，機(jī)械力學(xué)在后期高速動(dòng)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的材料損耗程度上也可以起到一定的評(píng)估作用，通過(guò)運(yùn)動(dòng)的分析做功程度來(lái)判斷機(jī)械部件的損耗現(xiàn)象，來(lái)對(duì)損耗的部位進(jìn)行定期的維修和更換，從而保證高速動(dòng)車(chē)的正常運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

高速動(dòng)車(chē)的成功運(yùn)行代表了我國(guó)車(chē)輛制造水平的不斷提高，是我國(guó)交通領(lǐng)域的一項(xiàng)重大的科技飛躍。本文通過(guò)對(duì)高速動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和其中涉及到的機(jī)械力學(xué)知識(shí)的運(yùn)用進(jìn)行了相關(guān)的闡述，其中機(jī)械力學(xué)所起到的作用不容小覷，同時(shí)機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)該結(jié)合時(shí)代的發(fā)展進(jìn)行不斷的創(chuàng)新。希望中國(guó)可以不斷吸收引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，在不久的將來(lái)可以看到更多先進(jìn)的車(chē)輛馳騁在中華大地上。

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