機械設計節能基本原理的應用

鄭貴濤 崔偉 葉敏玲

摘 要：隨著我國可持續經濟的不斷發展，節能減排得到了人們越來越多的重視和關注。機械設計節能原理的應用對于機械制造業的節能減排具有十分顯著的作用，有利于實現人與自然的和諧發展，有利于保護社會環境資源，實現經濟的可持續發展。因此，應用和推廣機械設計節能基本原理對于我國經濟發展和環境保護具有十分重要的意義。基于此，本文初步闡述了我國機械設計節能的發展現狀，分析介紹了機械設計節能基本原理，最后研究分析了機械設計節能基本原理的應用。

關鍵詞：機械設計；節能；基本原理

隨著我國社會經濟的不斷發展，機械制造業對于能源的需求和消耗日益增多，最終導致了我國環境問題不斷惡化，能源短缺問題日益突顯，嚴重影響了人們的生產生活。因此環境問題的發展和保護需要人們的不斷重視和關注。由此可見，研究機械設計節能基本原理的應用和推廣具有十分重要的現實意義。

1我國機械設計節能發展背景

首先，機械設備作為人們生產生活中必不可少的設備，對于我國工業生產和國民經濟的發展具有十分重要的意義。但不可避免的是，大量機械設備的使用必然會帶來巨大的能源耗費和損失。因此，我國在1972年提出了“可持續發展”的經濟發展戰略，實現經濟增長的長期發展。其次，隨著改革開放的不斷深入和發展，我國重工業得到了較多的發展，導致了資源和能源的過度開采和消耗，最終嚴重影響我國的生態環境和經濟可持續發展。因此，我國在2003年提出了“科學發展觀”的發展政策，希望通過減少能源的消耗和污染物的排放，增強資源能源的使用效率，最終實現對生態環境的保護和發展。最后，目前我國機械設備的使用經常出現能源消耗和資源浪費的問題，機械使用單位為了實現成本的節約和使用效率的提高，會更多的使用節能的機械設備，從而導致機械制造商逐步認識到機械節能設計的重要性，不斷在實際中應用機械設計節能原理，從而實現機械制造的不斷創新和發展。

2機械設計基本原理

機械設計是指在機械制造過程中對機械的工作原理、組成部分、運行模式、能量傳送形式等進行系統的組織、規劃、協調和分析研究，最終實現機械理論規劃轉變為實際制造的過程。機械制造是機械工程的重要組成部分，對于機械產品作用的發揮和效能的實現具有十分重要的作用。機械設計節能原理也被稱之為平衡節能原理，主要是以平衡理念作為主要指導思想，有效整合機械體系的效能、使用效力以及機械整體的耗能速率，充分考慮和思考機械設備實際使用過程中存在的能源損耗問題，運用相關的數學原理以及函數關系進行嚴謹的分析計算，最后歸納形成科學合理的機械設計，充分應用和改善機械設計節能基本原理，最終從源頭上實現能源的節約，從而促進經濟的可持續發展。

3機械設計節能基本原理的應用

實現機械設計節能有利于減少資源和能源浪費，有利于提高機械設備的使用效率，最終達到環境保護和經濟可持續發展的目的。因此，機械設計節能基本原理在實際生活和機械制造中得到了廣泛的應用和推廣，具有十分顯著和重要的實用性和有效性。

3.1在升降機械設計過程中的應用

在升降機械的使用過程中存在較多的能源消耗問題，我們十分有必要實現升降機械的節能環保，將機械設計節能基本原理運用到升降機械的設計過程中，從而減少能耗損失。升降機械與其他一般機械相比， 主要是利用大壓力容器或者鏈條進行驅動，使得升降設備可以實現移動，從而實現機械工程中的高空作業和高空維修。升降機械所消耗的功率主要用于將貨物或者人身進行上升或下降。升降機械設備主要用于高空機械作業，在實踐中需要很大的動力和能量將設備運送至一定的高度，然后才能開展實際的高空作業過程。在實際的工程實踐過程中不難發現，將機械設計節能原理應用到新型的升降機械設計中可以實現升降機械的結構優化和設計，最終降低升降機的能源消耗和浪費。比如，當曳引驅動機構和傳統的升降機械以相同的速度提升質量相等的貨物或者重物時，前者可以更加有效的實現升降機的平衡，減少升降過程中的能源消耗，使得系統勢能在最小范圍內變化甚至維持常量。

3.2在大型沖擊壓路機設計過程中的應用

大型平衡沖擊壓路機是由三邊弧形的前沖擊輪和后沖擊輪組成的。沖擊輪的非圓形表面使得單個沖擊輪的勢能以周期函數呈現，存在較大的變化范圍和變化空間。由此可見，要想達到機械的節能使用應當盡可能使該系統的勢能變化范圍最小。根據周期函數所表示的可以使得多個勢能合成的系統勢能具有盡可能小的變化范圍原理，前后沖擊輪的勢能出相位滿足一定條件時，由他們所組成的系統勢能可以在最小范圍內變化。除此之外，用理論或者作圖法可以發現，兩個沖擊輪系統在重心最低點時所需要的牽引力和功率遠遠高于最小范圍變化所需要的牽引力和功率。

3.3在機械加工設備設計過程中的應用

機械加工是指機械設備對需要加工對象的外觀和實際效能方面進行改進和改變，從而減少能源和資源的浪費。比如，在進行牛頭刨床機械設備的設計過程中為了減少機器主軸速度的波動，通常將機器內設置一個轉動慣量較大的飛輪， 依據平衡理論設計新型的牛頭刨床，從而有效控制機器運轉的不均勻系數，降低能源的損耗和輸出，最大程度上保證機械設備的穩定運轉，提高機械設備的功率。另一方面，一般對于生活日程設備的加工也是采用電腦機械化進行的生產。在進行衣柜、電腦、桌椅等生活設備而生產中，制造商為了提高生產經營效率和產品質量，在生產過程中大量的使用沖壓、焊接等機器，從而造成機械加工流程中生產資源的浪費和消耗。

4小結

綜上所述，機械設計節能基本原理實現了傳統設計原理的發展和完善，實現了新型節能理念的融合，有利于我國機械制造業的發展和建設可持續發展的經濟社會。由此可見，機械設計節能基本原理的應用有利于降低機械制造成本，減少環境污染，減少對資源能源的浪費，具有十分重要的實踐意義。因此，我國機械制造業應當全面開展和推廣機械設計節能基本原理，采取一系列行之有效的措施，有效降低機械設備使用過程中的能源消耗，最終實現我國機械設備的完善和改進，促進我國機械制造業的綜合發展。

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