機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中運動力學(xué)的應(yīng)用

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0引言

工業(yè)經(jīng)濟雖然在知識經(jīng)濟時代的來臨和沖擊之下，逐漸走向了式微的發(fā)展階段，但這并非意味著在社會生活和經(jīng)濟生產(chǎn)中，已經(jīng)失去了往昔的主導(dǎo)地位，仍舊存在著不可忽略的價值和功能，并在國家復(fù)興的進程中，具有強大的助推作用。作為傳統(tǒng)工業(yè)部門中的代表，機械制造業(yè)不但在經(jīng)濟發(fā)展的助推中，作用絕非可有可無，而且在當(dāng)前科技創(chuàng)新的研究領(lǐng)域中，其平臺作用也是不可小覷。在機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理中，運動力學(xué)在其中的干預(yù)作用最大，在物理學(xué)的實驗活動中，也最受研究人員的重視和關(guān)注。

1機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的在應(yīng)用中的技術(shù)要素

作為機械結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)中的重要組成部分，結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵要素，正是促進技術(shù)革新的重要手段之一。伴隨著科研活動中的理論基礎(chǔ)的日益夯實和技術(shù)應(yīng)用范圍的日趨擴大，物理學(xué)中的相關(guān)原理也逐漸擁有了充足的用武之地，在實際機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，不斷滿足著機械結(jié)構(gòu)的符合要求，并促進生產(chǎn)水平的解放和提升。在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計層面的幾何要素上進行分析，機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理，秉持著其精密的設(shè)計技術(shù)的指導(dǎo)和應(yīng)用，在零部件之間能夠?qū)崿F(xiàn)咬合力的提高，并實現(xiàn)位置關(guān)系的明確定位和精密確定。在這種幾何要素的關(guān)系體系之內(nèi)，機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中最為關(guān)鍵的因素，便是不同的面，在這些不同的面上，通過完善和優(yōu)化的考量，來保證在零件的不同接觸面上，都可以進行合理的安排。

2運動力學(xué)在機械結(jié)果設(shè)計中的應(yīng)用

運動力學(xué)在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用價值，主要體現(xiàn)在2個方面：

（1）在零部件的鏈接方面。在這一環(huán)節(jié)中，誠如上文中論述的那樣，存在著直接鏈接和間接鏈接的差別，由于存在著應(yīng)用方面的差別，所以在運動力學(xué)的應(yīng)用潛力上，也存在著截然相異的表現(xiàn)。但是作為機械設(shè)計中的核心要素，運動力學(xué)所產(chǎn)生的抽象指導(dǎo)上，從根本上也是如出一轍。例如，利用力矩的變化，通過計算不同聯(lián)接點的摩擦力和壓力，從而可以了解到不同的節(jié)點的壓力和零件的材料選擇等。在力學(xué)計算和相應(yīng)的選擇性指標的衡量下，構(gòu)成決定零件的選材和位置的排列組合等等，都體現(xiàn)出這一點。

（2）在機械零件的操作過程中，一旦發(fā)生損耗等相關(guān)問題，運動力學(xué)的理念和技術(shù)原理同樣存在著必要的指引作用，特別是在行動與摩擦之后產(chǎn)生的損耗之后，借助運動力學(xué)的相關(guān)理論，便能夠依照運動做工，實現(xiàn)計算機的損耗系數(shù)，并且對零件的損耗程度進行相應(yīng)的預(yù)定，還能夠在根本上實現(xiàn)材質(zhì)遴選的科學(xué)性。總之，充分利用運動力學(xué)，是保證機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，也是未來的發(fā)展方向。

3運動力學(xué)在機械結(jié)構(gòu)中的設(shè)計準則

3.1滿足力學(xué)要求的設(shè)計準則

在進行機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，必須要考慮到材料力學(xué)、彈性力學(xué)、疲勞力學(xué)等相關(guān)的力學(xué)準則，并且在此基礎(chǔ)上，通過相應(yīng)力學(xué)的強度計算法則，實現(xiàn)設(shè)計合格化的機械產(chǎn)品，積極引用在生產(chǎn)活動之中。在運動力學(xué)的物理學(xué)術(shù)體系中，疲勞力學(xué)便是一個值得參照的對象。由于其與軸承、齒輪以及軸的使用壽命等存在著直接的關(guān)聯(lián)，因此在設(shè)計過程中，研究人員通常會依據(jù)不同機械零件的載荷變化，實現(xiàn)力學(xué)計算的靈活化處理，進而實現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，并延長機械產(chǎn)品的使用壽命和利用周期。由于零件的截面尺寸的變化，能夠帶動其內(nèi)應(yīng)力變化適應(yīng)能力的提高，這便能夠使得各截面的強度相等。而按等強度原理設(shè)計的結(jié)構(gòu)，材料才可以得到充分的利用，提高經(jīng)濟效益。

3.2創(chuàng)新機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計理念

如今的機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計活動，大體是指采用機械結(jié)構(gòu)設(shè)計變元法，通過針對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中相關(guān)因素的遴選和改變，以實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)在實用層面上的技術(shù)革新和理念創(chuàng)新，以便滿足于應(yīng)用上的諸多需求。在這種呼之欲出的科研背景之下，創(chuàng)新型結(jié)構(gòu)在便利性和經(jīng)濟性等多方面上均能夠優(yōu)于傳統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)的主要原動力，就是近年來推出的變元法。這種機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計法則主要包括多種裝配原理，例如數(shù)量變元、形狀變元、材料變元、位置變元以及裝配聯(lián)接變元等等，在變元中實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的革新，并在數(shù)學(xué)模型的引導(dǎo)和助推下，計算和測試其結(jié)構(gòu)性能，便能夠選擇出最優(yōu)化的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。

4結(jié)語

通過對運動力學(xué)的理論闡釋及對其在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用中的使用角度和應(yīng)用范圍進行深度分析，便可得知運動力學(xué)對機械設(shè)計應(yīng)有所具有的非比尋常的指導(dǎo)作用和干預(yù)影響。由于機械產(chǎn)品的使用在當(dāng)今經(jīng)濟活動中，與運動設(shè)備之間的聯(lián)系越發(fā)緊密，因此在機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計活動中，需要機械運動理論的深度化透析和研究，并且緊隨市場需求的步伐，進行相應(yīng)的技術(shù)改革與理念創(chuàng)新，為國家的機械制造業(yè)提供更為便捷的服務(wù)。

作者：衛(wèi)江 王勝 單位：陜西廣播電視大學(xué)