相似理論在機械工程中的應用探討

摘 要：伴隨著我國經濟的快速增長，我國的機械工程發展的進程也在不斷增速中，其中，相似理論的促進作用占了極為重要的一部分。在相似理論中，它就很好的發揮了理論知識的指導作用，并用這個作為模型構建的根本，在這一上面，制定了相應的實踐順序。通過對這一學說的討論，對推進科學發展具有重要的意義和積極的作用。正文將簡要討論這一學說以及它在機械工程中的運用。

關鍵詞：相似理論；機械工程；科學發展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.005

相似理論，它的起源可以追溯到20世紀，自發現以來，它一直受到國內外物理學家的廣泛關注。其實在實際生活中，也有許多極其類似的物理現象，它們的原理大都一樣。顧名思義，相似性理論是對現實生活中出現的元素的研究，它們具有相似的效果和它們表現出的物理特性也及其相似。并且隨著世界科技水平的飛速發展，這一理論也在不斷的被完善中。

1 相似理論的實質與特點

這一理論的本質是分析和解釋現實生活中類似現象的學說，即研究類似現象的相似性。而這個理論在模型的構建上扮演著很重要的角色，可以用現有的計算機模擬技術的虛擬形式去幫助它完成，根據模型的原有型式的預定功能和結構等，以這一理論為借鑒完成相應模型的搭建工作。類似理論增長的基本原理是：第一是對自然世界作用的理性的界定，第二是相應現象中包含的物理原則與客觀規律一致，沒有意外事件的出現，第三是不可能依靠主觀判斷作為評估現象中各種物理量的標準，它是客觀存在的事實。今天，這一理論不僅對探索物理問題有意義，而且甚至作為機械工程的設計基礎，并得到了廣泛的應用。隨著如今科學技術的發展越來越快，相似理論將在未來隨著科學的發展持續吸收更新的技術和思想理論，進而在很多適合的范圍內都可以發揮出它的重要影響。

2 相似理論在機械工程中的運用

（1）相關領域中的運用。機械工程中的相似理論，也被稱作為類似工程，是針對這一學說的更深的探索和思考。一種新的發現學說，不僅僅只是指詞語表面上可以很明顯、很容易看得到的意義，更是經常關系到其他相關方面，它不僅僅指探索自然界類似性的科學研究項目，還關系到社會活動等多個方面。例如：首先，摸索地球生態系統中存在的類似的規律，創造產業，維護生態系統的平衡，創建生態城市，發展生態農業。然后，探索類似的管理項目，類似的生產項目和類似的設計項目。第三是開展對類似項目的相關機械建設，電器研究，電子產品，機器人建設及對有關人工智能的產品研究。第四，對不同的國家和地區的經濟生產模式的分析，以及對社會系統內部相似性的分析，這對推進國家和地區之間的科技交流產生了積極影響。

（2）在工程技術中的運用。該理論廣泛應用于工程技術，比如，人機系統，工程系統的類似設計類似的設計，類似的機械系統設計，類似的人機系統設計，分組技術和類似的模擬制造。其中，類似模型應用在系統仿真上，類似仿真，類似設計和類似分析，最后仿真模型和仿真模型形成類似系統，從而獲得被模仿的系統參數信息。因此，在工程系統中進行相似性分析非常重要。簡單來說，該學說在工程技術中的具體應用是：基于類似系統的構造，將存在這種性質的機械部件和產品。使用類似的流程、設備和方法生產類似的部件來進行類似的管理。

（3）在機械設計中的運用。1）系統分析。該系統是由兩個或多個因素組成，具有統一的行為和整體功能。由多個組件構成并且可以執行指定操作，并具有已定義功能的計算機是一個系統，通常一部機器有幾個可以相互結合的機構構成，其中包括傳動系統。因此，機械系統的相似性，是機器和機器之間的相似性，并且不同的結構單元組合形成機械系統，例如工作單元，傳動單元等。每個單獨的單元可以是相似的級別，并且不同的單元和級別可以形成不同的子類似系統。如果驅動器是齒輪傳動的，那么在此系統的類似的設計中，那么就可以將驅動器視為系統的類似結構中的子系統。對機械系統的分析，是分析系統和它組件之間的相似性，然后把它應用到新的設計中去。2）簡化模型。簡化模型的參數的選擇是麻煩的，大都時候增加參數是不會對系統產生什么影響的，但是一旦減少參數的話，就會對結果產生影響。因此，對所選參數進行系統影響的分析時，就關系到了數據的推理。組件的參數數據，組件之間的參數的相似系數，相似參數的比例系數和類似參數的數量用作參考。獲得類似的參數值，并且通過類似的度量和類似的參數值來選擇類似的參數來幫助簡化模型。3）模型的搭建與實驗。關于簡化模型的實驗，可分為虛擬模擬和實體模擬。20世紀早期最重要的研究工具是模型測試，接著因為各種軟件，比如 CAE/ CAM/ CAD軟件的出現以及計算機技術的出現與發展，這讓動態仿真成為了重要的科研方式。對于未來的機械設計，計算機動態仿真與模型試驗的聯合將成為新的科研方法之一。虛擬模型構建時，應盡量保存主要參數，以有效減少對系統沒有影響的無用數據，并追求更高水平的模擬效果。

3 總結

相似理論作為一項獨立的學科，它的實施和成長還有很大的進步和完善的地步，而它與具體的事物相做的聯合還需被進一步的探究。由于這個概念是抽象的，因此理解它也很重要。有必要將計算機模擬實驗與應用相似理論相聯合起來，以改進這一項工作，這將會在經濟效率的提升方面會發揮到很重要的作用與影響。

參考文獻：

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作者簡介：劉磊（1975-），男，山東萊州人，大專，技術員，研究方向：機械。