運動力學在機械結構設計中的應用探討

孫樹葉 陳森林

(昆岳互聯環境技術(江蘇)有限公司，江蘇 鹽城 224000)

1 機械設計特征簡述

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

(2)設計出現的狀況較為多樣。設計時出現設計狀況多種多樣，相應地解決辦法也是各有不同。

2 機械設計元素分類

2.1 幾何元素

機械結構設計應保證其嚴謹性和任何零件的契合度，此外設計的方位聯系也要滿足相應標準。這就需要在設計的過程中運用很多的幾何元素，從而達到各接觸點、面之間的設計規定。

2.2 關聯元素

在實踐中，各零件之間的關聯性是非常值得注意的細節問題。一般機械設計流程中，傳統零件的關聯性包含2個方面，其一是零件的直接關聯性，其二是零件的間接關聯性，當然，在設計的過程中還要從整體上看，要將各個零件的功能面關聯存在的間隙降到最低，最大限度地減少摩擦，從而減少設備的損耗。

2.3 材料元素

零部件構成機械設備，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。科學合理地選擇材料能夠促使機械設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零件磨損現象，假如這些位置的零部件比較抗磨，其原材料符合標準，裝配的零部件十分契合，這樣就能夠使機械設備運轉周期變長，延長機械的使用壽命，同時也在一定程度上節約了成本。

3 運動力學與機械結構設計之間的關系

對于機械結構的相關設計是機械制造的基礎和依據。更為合理的機械結構設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。而運動力學是機械結構設計的基礎依據，從運動力學入手，對于機械結構設計進行一定的研究和改良，能夠從源頭上降低對于能源的使用，提升整個機械結構的運轉效率。如果從本質上看，運動力學所改變的就是整個機械結構設計過程之中自動化的程度，能夠在最大限度上對勞動力進行解放，提升機械投入使用之后的經濟效益，給企業帶來更大的利益，能夠在當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 運動力學在機械結構設計中的應用準則

4.1 滿足力學設計要求

在機械結構設計之中滿足力學設計的要求，主要來講就是要將力學設計之中的原理應用到機械結構設計之中。其中較為重要的，比如疲勞力學。疲勞力學的主要原理就是要考慮到在機械結構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，再利用力學原理進行一定的優化設計，從而提升整個機械的壽命。

4.2 不斷創新設計理念

目前對于機械結構的設計改變更多的是變元法。具體來說就是對于整個機械結構之中的局部進行一定的更改，將當下的新技術融合到機械結構中去。所以對于機械結構的設計來說，仍舊需要不斷創新設計理念，對于整個機械結構的各個部分以及最終組裝進行創造化的設計。創新設計也是整個機械結構改善的真正源頭，沒有創新的設計理念，機械結構的進步則無從談起。

4.3 積極引入新材料

隨著當下科技發展日新月異，很多新材料和新技術也層出不窮，這也給相關的機械設計和制造提供了非常便利的改善條件。在具體的機械設計之中，可以積極引入一些新型材料進行適配。從而在多個方面提高機械結構的工作效率以及壽命。而且現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，甚至是綠色環保方面都有一定的特性。

5 運動力學在機械結果設計中的應用

5.1 在機械結構零部件的鏈接方面

因為在一個完整的機械結構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的思想，在鏈接的選擇上也是一門非常大的學問。具體操作過程之中，需要對一個零部件周邊的狀況進行細致的考量。考慮到不同連接所帶來的摩擦和磨損大小，力矩的長短，相關材料的承受能力以及特性等等。從而選擇最科學合理的鏈接方式，這樣能夠非常有效地提升整個機械結構整體的壽命，而且能夠讓相關機械在投入使用之后工作更加流暢。

5.2 指導合理解決零部件的損耗

一個完整的機械結構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生磨損和擠壓，這些摩擦輕則降低機械結構的壽命，嚴重的話會在具體的使用過程之中產生事故，帶來一定的危險和損失，所以在設計的時候就需要利用動力學原理，仔細計算和考察，在具體使用過程之中，各個零部件之間所產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構進行一定的優化設計，在最大程度上降低摩擦的程度。優化設計的具體方面分別是對于零部件進行一定的改造，對于零部件之間的鏈接進行一定的優化改善，更改制造零部件所使用的原料等等。

6 結束語

總的來說，運動力學在整個機械結構的設計過程之中是無處不在的，起到的是一個方針指導作用。而機械的設計也是其他相關制造業的基礎，所以對于機械結構的優化也是當下科學家以及相關技術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為基礎，以新技術為依托，對于機械結構進行不斷的優化，從而提升生產力，為企業的良性發展打下堅實的基礎。