運動力學(xué)在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用探討

孫樹葉 陳森林

(昆岳互聯(lián)環(huán)境技術(shù)(江蘇)有限公司，江蘇 鹽城 224000)

1 機械設(shè)計特征簡述

(1)設(shè)計方案較多，因設(shè)計構(gòu)造一體化程序要由設(shè)計理念、作圖以及計算等步驟開始，且機械構(gòu)造設(shè)計程序較為突出的特征是詳盡和多樣。進(jìn)行某一設(shè)計時，依據(jù)程序需要設(shè)計人員要將機械結(jié)構(gòu)作業(yè)全過程納入考慮范圍，優(yōu)化改進(jìn)，提高設(shè)計程序的合理性。

(2)設(shè)計出現(xiàn)的狀況較為多樣。設(shè)計時出現(xiàn)設(shè)計狀況多種多樣，相應(yīng)地解決辦法也是各有不同。

2 機械設(shè)計元素分類

2.1 幾何元素

機械結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)保證其嚴(yán)謹(jǐn)性和任何零件的契合度，此外設(shè)計的方位聯(lián)系也要滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。這就需要在設(shè)計的過程中運用很多的幾何元素，從而達(dá)到各接觸點、面之間的設(shè)計規(guī)定。

2.2 關(guān)聯(lián)元素

在實踐中，各零件之間的關(guān)聯(lián)性是非常值得注意的細(xì)節(jié)問題。一般機械設(shè)計流程中，傳統(tǒng)零件的關(guān)聯(lián)性包含2個方面，其一是零件的直接關(guān)聯(lián)性，其二是零件的間接關(guān)聯(lián)性，當(dāng)然，在設(shè)計的過程中還要從整體上看，要將各個零件的功能面關(guān)聯(lián)存在的間隙降到最低，最大限度地減少摩擦，從而減少設(shè)備的損耗。

2.3 材料元素

零部件構(gòu)成機械設(shè)備，而材料是零部件的組成成份。因此，材料的選擇也是十分重要的。科學(xué)合理地選擇材料能夠促使機械設(shè)備更安全可靠地運行。比如，通常機械活動在其接觸位置會出現(xiàn)零件磨損現(xiàn)象，假如這些位置的零部件比較抗磨，其原材料符合標(biāo)準(zhǔn)，裝配的零部件十分契合，這樣就能夠使機械設(shè)備運轉(zhuǎn)周期變長，延長機械的使用壽命，同時也在一定程度上節(jié)約了成本。

3 運動力學(xué)與機械結(jié)構(gòu)設(shè)計之間的關(guān)系

對于機械結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計是機械制造的基礎(chǔ)和依據(jù)。更為合理的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計對于機械的制造具有較為重要的作用，因為它不僅能夠保障機械制造過程的科學(xué)性和合理性，而且能夠使得在機械制造完成投入使用后，具有更加良好的保障。而運動力學(xué)是機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)依據(jù)，從運動力學(xué)入手，對于機械結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行一定的研究和改良，能夠從源頭上降低對于能源的使用，提升整個機械結(jié)構(gòu)的運轉(zhuǎn)效率。如果從本質(zhì)上看，運動力學(xué)所改變的就是整個機械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程之中自動化的程度，能夠在最大限度上對勞動力進(jìn)行解放，提升機械投入使用之后的經(jīng)濟(jì)效益，給企業(yè)帶來更大的利益，能夠在當(dāng)下激烈競爭的市場之中，獲得更強的競爭力，取得一席之地。

4 運動力學(xué)在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用準(zhǔn)則

4.1 滿足力學(xué)設(shè)計要求

在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計之中滿足力學(xué)設(shè)計的要求，主要來講就是要將力學(xué)設(shè)計之中的原理應(yīng)用到機械結(jié)構(gòu)設(shè)計之中。其中較為重要的，比如疲勞力學(xué)。疲勞力學(xué)的主要原理就是要考慮到在機械結(jié)構(gòu)之中各個部位的使用壽命和狀況。要考慮到每個軸承每一個齒輪的荷載，再利用力學(xué)原理進(jìn)行一定的優(yōu)化設(shè)計，從而提升整個機械的壽命。

4.2 不斷創(chuàng)新設(shè)計理念

目前對于機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計改變更多的是變元法。具體來說就是對于整個機械結(jié)構(gòu)之中的局部進(jìn)行一定的更改，將當(dāng)下的新技術(shù)融合到機械結(jié)構(gòu)中去。所以對于機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計來說，仍舊需要不斷創(chuàng)新設(shè)計理念，對于整個機械結(jié)構(gòu)的各個部分以及最終組裝進(jìn)行創(chuàng)造化的設(shè)計。創(chuàng)新設(shè)計也是整個機械結(jié)構(gòu)改善的真正源頭，沒有創(chuàng)新的設(shè)計理念，機械結(jié)構(gòu)的進(jìn)步則無從談起。

4.3 積極引入新材料

隨著當(dāng)下科技發(fā)展日新月異，很多新材料和新技術(shù)也層出不窮，這也給相關(guān)的機械設(shè)計和制造提供了非常便利的改善條件。在具體的機械設(shè)計之中，可以積極引入一些新型材料進(jìn)行適配。從而在多個方面提高機械結(jié)構(gòu)的工作效率以及壽命。而且現(xiàn)在很多的新型材料具有不同的特性，在抗壓抗熱方面，耐摩擦方面，甚至是綠色環(huán)保方面都有一定的特性。

5 運動力學(xué)在機械結(jié)果設(shè)計中的應(yīng)用

5.1 在機械結(jié)構(gòu)零部件的鏈接方面

因為在一個完整的機械結(jié)構(gòu)之中會有非常多的零部件，所以就會有非常多的連接，將這些零部件連接起來，所有的連接方式統(tǒng)稱鏈接。鏈接有兩大類，分別為直接鏈接和間接鏈接，兩者各有所長，不能一概而論。但是如果引入動力學(xué)的思想，在鏈接的選擇上也是一門非常大的學(xué)問。具體操作過程之中，需要對一個零部件周邊的狀況進(jìn)行細(xì)致的考量。考慮到不同連接所帶來的摩擦和磨損大小，力矩的長短，相關(guān)材料的承受能力以及特性等等。從而選擇最科學(xué)合理的鏈接方式，這樣能夠非常有效地提升整個機械結(jié)構(gòu)整體的壽命，而且能夠讓相關(guān)機械在投入使用之后工作更加流暢。

5.2 指導(dǎo)合理解決零部件的損耗

一個完整的機械結(jié)構(gòu)就是各個零部件的有機組合體，所以在機械使用的過程之中，零部件之間難免會產(chǎn)生磨損和擠壓，這些摩擦輕則降低機械結(jié)構(gòu)的壽命，嚴(yán)重的話會在具體的使用過程之中產(chǎn)生事故，帶來一定的危險和損失，所以在設(shè)計的時候就需要利用動力學(xué)原理，仔細(xì)計算和考察，在具體使用過程之中，各個零部件之間所產(chǎn)生摩擦帶來的磨損狀況。具體要考慮的分別是摩擦做工，摩擦生熱等。從而對于整個機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的優(yōu)化設(shè)計，在最大程度上降低摩擦的程度。優(yōu)化設(shè)計的具體方面分別是對于零部件進(jìn)行一定的改造，對于零部件之間的鏈接進(jìn)行一定的優(yōu)化改善，更改制造零部件所使用的原料等等。

6 結(jié)束語

總的來說，運動力學(xué)在整個機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程之中是無處不在的，起到的是一個方針指導(dǎo)作用。而機械的設(shè)計也是其他相關(guān)制造業(yè)的基礎(chǔ)，所以對于機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化也是當(dāng)下科學(xué)家以及相關(guān)技術(shù)人員所要攻克的難題。在未來的研究過程中，仍舊需要以運動力學(xué)為基礎(chǔ)，以新技術(shù)為依托，對于機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷的優(yōu)化，從而提升生產(chǎn)力，為企業(yè)的良性發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。