胡曉芳（重慶星河光電科技有限公司,重慶 渝北 401120）

解析運(yùn)動(dòng)力學(xué)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

胡曉芳
（重慶星河光電科技有限公司,重慶 渝北 401120）

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的需求越來越大，其質(zhì)量要求也越來越高。對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，在一定程度上有著十分重要的影響作用。根據(jù)市場需求與質(zhì)量要求，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要從不同的教學(xué)進(jìn)行分析，從而保證機(jī)械使用過程中的高效性與安全性。兩者在一定程度上決定機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。本文從運(yùn)動(dòng)力學(xué)的角度，探討機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，運(yùn)動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用，并對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出相應(yīng)的改進(jìn)意見。

運(yùn)動(dòng)力學(xué);機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);應(yīng)用

0 引言

機(jī)械設(shè)計(jì)離不開力學(xué)理論，在傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，通常更加注重對(duì)于靜態(tài)力學(xué)的應(yīng)用。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的理念上，更多的將機(jī)械定義為靜態(tài)工作狀態(tài)，因此，在考量摩擦力與壓力等過程中，主要針對(duì)靜態(tài)狀態(tài)進(jìn)行力學(xué)分析。依據(jù)靜態(tài)力學(xué)進(jìn)行相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。但是，由于市場上的機(jī)械產(chǎn)品種類越來越多，對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也越來越高。運(yùn)動(dòng)力學(xué)的理論也逐步被應(yīng)用到機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。本文通過分析機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的技術(shù)與特點(diǎn)，并探討運(yùn)用力學(xué)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)要素

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般會(huì)重點(diǎn)考量兩點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)，一是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，二是機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要素。這兩個(gè)方面是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈魂，缺一不可。以下將針對(duì)這兩個(gè)方面進(jìn)行重點(diǎn)分析。

1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

分析機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)一般從以下幾個(gè)方面進(jìn)行切入：

首先，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一體的設(shè)計(jì)過程，其中包括設(shè)計(jì)的思考，結(jié)構(gòu)繪圖，以及設(shè)計(jì)計(jì)算等內(nèi)容。因此，對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，其具有問題多，最具體，而且工作量最大的特點(diǎn)。這個(gè)工作階段里，設(shè)計(jì)人員需要針對(duì)整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中進(jìn)行分析，從而針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的探討，保證整個(gè)設(shè)計(jì)階段完善，準(zhǔn)確。

其次，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的涉及問題比較復(fù)雜，而且存在多解性。也就是同一個(gè)設(shè)計(jì)要求，可以通過不同的設(shè)計(jì)方案來實(shí)現(xiàn)。那么，就需要在設(shè)計(jì)的過程中，尋找最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，從而保證機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最符合要求。

最后，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中最為活躍的環(huán)節(jié)之一，由于設(shè)計(jì)的過程中需要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行反復(fù)的修改與更正，因此，對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，就需要進(jìn)行靈活掌握，不能一成不變的進(jìn)行。

1.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要素分析

機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要素，是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最為重要的環(huán)節(jié)之一，其中涉及的理論基礎(chǔ)與技術(shù)應(yīng)用也是最為復(fù)雜的。那么，在實(shí)際的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要進(jìn)行怎么樣的實(shí)施方法才可以保證機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合要求呢？

第一,機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾何要素分析；機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常精密的設(shè)計(jì)技術(shù)，由于機(jī)械的零部件之間的咬合與安排都需要非常精密的位置關(guān)系設(shè)定。因此，對(duì)于幾何要素而言，是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必不可少的。由于機(jī)械的零件通常有不同的面，那么在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，就需要進(jìn)行完善的考量，才可以保證在零件的不同接觸面上，都可以進(jìn)行合理的安排。

第二，機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的聯(lián)接要素；以上對(duì)于單個(gè)零件的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了分析，那么實(shí)際上在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，零件之間的聯(lián)接問題才是最為重要的。對(duì)于不同零件之間的功能面如何進(jìn)行有效的聯(lián)接，才是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)要素。一般情況下，在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，零件之間的聯(lián)接分為兩種情況。第一是零件之間的直接聯(lián)接，第二是零件之間的間接聯(lián)接。不同的聯(lián)接方式，在設(shè)計(jì)方面就需要進(jìn)行周全的考量。其中，直接聯(lián)接設(shè)計(jì)中，需要重點(diǎn)考量零件之間的功能面的縫隙問題。如何可以講摩擦降到最低，從而降低功能損耗。再者，就是間接聯(lián)接，間接聯(lián)接一般需要考量聯(lián)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)。

第三，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中構(gòu)件的材料要素；在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，零部件的材料選擇是非常重要的，尤其是不同設(shè)備中的不同位置的零件安全，也起到了至關(guān)重要的作用。一般情況下，一些易磨損的位置，需要安置耐損耗的零件，以此來保證機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。

2 運(yùn)動(dòng)力學(xué)在機(jī)械結(jié)果設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

以上對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和要素進(jìn)行詳細(xì)的分析，從而可以明確在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要注意的事項(xiàng)以及材料的選擇。那么，在技術(shù)層面上，如何才可以保證機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高效性和安全性呢？那么就需要在技術(shù)理論層面上進(jìn)行適當(dāng)?shù)母母锱c創(chuàng)新，從而保證在設(shè)計(jì)的過程中，滿足對(duì)機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量要求。

2.1 運(yùn)動(dòng)力學(xué)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的必要性分析

由于傳統(tǒng)的靜態(tài)力學(xué)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有市場對(duì)于機(jī)械設(shè)備的要求，而且在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，依然存在動(dòng)態(tài)力學(xué)分析，尤其是在力矩呈現(xiàn)非線性變化的情況下，就需要進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析。因此，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，適當(dāng)引用運(yùn)動(dòng)力學(xué)，是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，尤其是在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)簪的今天，運(yùn)動(dòng)力學(xué)在三維模擬與仿真中也可以得到相應(yīng)的開發(fā)。

2.2 運(yùn)動(dòng)力學(xué)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的技術(shù)應(yīng)用

運(yùn)動(dòng)力學(xué)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要有兩個(gè)方面的應(yīng)用，其一是在零部件的聯(lián)接方面。零部件的聯(lián)接可以是直接聯(lián)接，也可以是間接聯(lián)接。兩者是存在一定的差異的，當(dāng)然運(yùn)動(dòng)力學(xué)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也會(huì)有所不同。利用力矩的變化，通過計(jì)算不同聯(lián)接點(diǎn)的摩擦力和壓力，從而可以了解到不同的節(jié)點(diǎn)的壓力和零件的材料選擇等。這些重要的選擇性指標(biāo)以及力學(xué)運(yùn)算，都是通過運(yùn)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行核算的。也就是說，在技術(shù)層面上，運(yùn)動(dòng)力學(xué)是決定零件的選材和位置安排的。其二，在機(jī)械使用過程中的損耗問題也需要運(yùn)用到運(yùn)動(dòng)力學(xué)理念和技術(shù)。行動(dòng)損耗與摩擦損耗，通常是最常見的損耗現(xiàn)象，而利用運(yùn)動(dòng)力學(xué)理論就可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)做功來計(jì)算機(jī)出損耗系數(shù)，并對(duì)損耗的程度進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)判，進(jìn)而對(duì)損耗位置進(jìn)行安置，從而實(shí)現(xiàn)了科學(xué)選材的特點(diǎn)。

總之，充分利用運(yùn)動(dòng)力學(xué)，是保證機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是未來的發(fā)展方向。

3 結(jié)語

本文通過對(duì)運(yùn)動(dòng)力學(xué)的原理以及適用范圍進(jìn)行分析，合理的與機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比分析。由于機(jī)械產(chǎn)品的使用越來越投入到運(yùn)動(dòng)設(shè)備中，從而需要在機(jī)械結(jié)果的設(shè)計(jì)過程中，同樣考慮機(jī)械的運(yùn)動(dòng)問題。因此，在機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，運(yùn)動(dòng)力學(xué)理論起到了非常重要的作用。機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)該跟隨市場的需求進(jìn)行相應(yīng)改革與創(chuàng)新。

[1]于冬梅,高波,楊磊。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿加工精益制造技術(shù)研究[J].機(jī)械制造與設(shè)計(jì),2014（04）:265-267.

[2]周文豪。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向的研究[J].科技與企業(yè),2013（07）:318-318.

[3]賈志欣.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2013（04）:50-51.