機械設計節能基本原理及其應用的相關研究

范敬偉（西安思源學院,西安710038）

機械設計節能基本原理及其應用的相關研究

范敬偉
（西安思源學院,西安710038）

隨著社會經濟的快速發展，我國對于能源的開采和利用量越來越大，生態環境被破壞的現象越來越嚴重，據相關資料顯示，大部分企業國內生產總值的成本明顯高于發達國家的基本成本要求，對于土壤、大氣及水污染的情形非常嚴重已經威脅到人民群眾的身體健康。本文主要分析機械設計節能的基本原理，同時對其應用進行研究。

機械設計；節能；基本原理；應用研究

隨著社會經濟的發展，我國機械制造業發展的速度越來越快，同時其對環境的影響也越來越重要，據相關資料統計，機械制造業對全球環境污染的影響占總污染的70%[1]，大約每年產生七億噸的廢棄物質對環境產生危害，就我國的電器行業而言，每年產生的廢物電器約為1600萬臺，如果對這些廢棄物品不進行合理的處理，不僅會浪費資源，還會對環境造成一定程度的影響，因此，開展機械設計節能有非常重要的現實意義，同時具有可行性，會對我國的環境保護發展產生相當程度的積極作用。

1　機械設計節能的背景和基本原理

隨著社會經濟的快速發展，對于能源的利用和消耗逐漸增大，導致環境惡化問題日益嚴重，對于自然生態和人們日常生活的影響越來越嚴重。由于中國在改革開放初期一直注重工業化的發展，沒有對環境問題給予相當程度的重視，造成環境問題被破壞的現象越來越嚴重。因此，需要關注環境問題的發展和保護。

1.1機械設計節能的背景

我國在1972年就提出了“可持續發展”的戰略，注重經濟增長處于長期發展的模式中，但是由于這一時期，我國還沒有開始改革開放，經濟發展和社會效益比較落后，工業化發展比較落后，國家的生態環境還比較好，但是在1978年，改革開放之后，國家在初期一直大力發展重工業，為了提高經濟效益的發展，對我國的資源和能源進行過度開采，導致我國的環境破壞現象越來越嚴重。因此，我國在2003年提出“科學發展觀”的政策，促進人與自然和諧發展，合理有效的保護生態環境，增強生態資源和能源的使用效率，減少工業廢水和污染物的排放，是我國發展的當務之急。機器設備的能源消耗和尾氣排放是我國環境污染和破壞的重要原因之一，為了對環境進行合理有效的保護和治理，就需要開展節能減排促使，進行機械設計節能的開展，對環境進行有效的治理，提高經濟效益。

1.2機械設計節能的基本原理

機械設計是按照使用要求對機械的工作原理、組成部分、運行模式、能量傳送、各部件的形態等進行規劃、分析、研究和計算，以及將其從理論的規劃轉變為實際制作基礎的工作流程。機械設計是機械工程主要的構成成分，也是決定機械效能的重要因素。為了減少機械類機器對環境的污染和破壞，就需要開展機械設計節能，其基本原理為：對實際機械體系的效能、動力能量、運行的使用效力以及機械體系的耗能速率等進行整合，然后運用相關的數學函數進行分析計算，通過一系列的設計計算和合理分析最終有效歸納合成，形成機械設計節能的工作原理，減少能源的消耗，促進可持續發展政策的進行。

2　機械設計節能基本原理的應用

開展機械設計節能，對于環境保護而言，有非常重要的作用。在機械設計節能中，為了減少能源的浪費，就需要對動力效能進行深入研究，包括：機械體系的動力勢能、機械運行時效以及運行速率等進行調整，增強機械使用的時效性和有效性，在一定程度上降低機械使用能源的功率，優化機械體系動力勢能的變化速率和實際機械運行功率相結合，為了實現有效的節能減排，將機械體系中的動力勢能用多個周期函數進行表示，合理計算動能的結合，從而提高機械的使用效率，以及降低機械的能源消耗，從而起到保護環境的目的。

由于機械設計節能基本原理，能夠有效的減少能源的消耗，因此，機械設計節能基本原理被廣泛的應用在實際生活和發展中，由于機械設計節能的基本原理是利用質點系動能定理所研究出來的，質點系動能定理即在靜止參考系中，系統由多個質點組成，對每一質點用動能定理，然后求和后得到質點組動能定理，，即質點組動能的變化等于質點組受的外力和內力做功之和（動能定理），也被稱為系統動能定理。因此機械設計節能的實用性和有效性也非常明顯。

2.1將機械設計節能原理應用在升降機械的設計中

升降機械是利用也太壓力容器或者鏈條促使升降設備進行移動，主要進行高空作業或者高空維修。由于升降設備主要是進行高空作業，就需要很大的動力能量才能將設備送至一定的高度，進行實際施工作，因此，升降機械的能源消耗量是比較大的，就需要對其進行改進。從升降機械實際工作的流程中，可以發現其在升降這一環節中消耗的能源比較大，產生的功率比較高，由此，將機械設計節能的工作原理應用在升降機械設計中，依據電梯的設計標準進行合理的機構優化和設計，降低升降機械的耗能量，使用的公式主要為：Q(t)r1=Pr2，其中，r1：升降物品的半徑；r2：升降設備的半徑；P：升降設備的衡量標準；Q(t)：升降物品的質量。將機械設計節能基本原理應用在升降機械設計中，能夠有效地降低升降過程中的能源消耗和浪費。

2.2將機械設計節能基本原理應用在機械加工設備的設計中

機械加工是指一種機械設備對需要加工對象實現外觀形狀或者實際效能方面改變的流程，在實際生活中，很多的日常設備都是經過機械加工形成的，比如：衣柜、電腦桌等。由于現在生產經營講究效率和質量，一直采用電腦自動機械化進行生產，因此，在進行機械加工設備中，就避免不了使用沖壓、焊接等機器，就利用焊接工具而言，對加工對象進行加工按照圖紙改造時，需要電力給予支持，勢必會在整個加工流程中，浪費一定的能源。

3　結束語

綜上所述，本文主要研究機械設計節能的基本理論和機械設計節能基本理論的應用。由于社會發展速度的加快，忽視了環境保護，造成了嚴重的環境污染，不利于社會整體的發展。而機械設備及其機械制造業在我國發展中占據很大的比重，對環境的影響尤為嚴重，因此，需要開展機械設計節能，對我國的機械設備進行完善和改進，有效地降低機械設備使用中的能源消耗。

[1]郭偉,劉艷芳,徐向陽等.高扭矩無級變速器原理及設計[J].兵工學報,2011,32(09):1065-1070.