許佳妮

[摘 要]現(xiàn)如今，隨著一些高新技術(shù)的不斷崛起，我國生產(chǎn)出了很多現(xiàn)代化的機(jī)械。跟傳統(tǒng)的機(jī)械不同的是，現(xiàn)代化機(jī)械具有更高速、更精密的特點。而且，現(xiàn)代化機(jī)械最主要的特征就是其機(jī)電子系統(tǒng)具有高度的統(tǒng)一性和協(xié)調(diào)性，對于現(xiàn)代化機(jī)械的分析、設(shè)計、安裝以及狀態(tài)的檢測和維護(hù)來說，都是需要現(xiàn)代力學(xué)技術(shù)作為基礎(chǔ)的。因此，在本文中，就針對于機(jī)械設(shè)計中所存在的動力學(xué)問題進(jìn)行了相應(yīng)的分析。

[關(guān)鍵詞]機(jī)械；動力學(xué)；技術(shù)

[中圖分類號]TH122 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

對于現(xiàn)代化的機(jī)械來說，人們不僅要更加精巧地設(shè)計出機(jī)械結(jié)構(gòu)、零件、以及各個方面的組合形式，還要充分、合理地將其他行業(yè)中的科研結(jié)果運用進(jìn)來，設(shè)計出新型的機(jī)電系統(tǒng)，不僅能夠使機(jī)械設(shè)備達(dá)到高速、高精度、高自動化的狀態(tài)，還可以在最大的程度上降低在機(jī)械設(shè)備上投入的成本以及機(jī)械操作者的勞動程度，從而實現(xiàn)操作簡易化和人性化。這些功能的出現(xiàn)，都與人們在現(xiàn)代力學(xué)的分析、研究有很大的關(guān)系。

1 關(guān)于現(xiàn)代汽車設(shè)計中所存在的動力學(xué)問題

汽車，是我們在日常生活中能夠見到的一種極為典型的現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品。現(xiàn)代汽車是在傳統(tǒng)汽車的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改造的，并且還在其中引入了現(xiàn)代電子技術(shù)、現(xiàn)代力學(xué)以及控制理論等技術(shù)，從而研制出了一種高新電子控制裝置技術(shù)。這種技術(shù)在現(xiàn)代汽車的運用中，不僅能夠使汽車擁有高速行駛的功能，還能夠在很大的程度上提高汽車的乘坐舒適性、安全性以及操作便利性等。而且，現(xiàn)代汽車的尾氣排放也會得到相應(yīng)的控制，擁有更節(jié)能、排放性更低的特點?，F(xiàn)如今，人們將很多技術(shù)都與汽車融合在一起，包括才誕生不久的電子技術(shù)、材料技術(shù)以及一些生物技術(shù)等，都跟汽車有了聯(lián)系。甚至，還有人專門研制出了可以適用于任何汽車的新技術(shù)。因此，我們這才能夠看到一些電噴式發(fā)電機(jī)、電動助力轉(zhuǎn)向、安全氣囊，以及雷達(dá)測距裝置等新技術(shù)的出現(xiàn)。為了讓這些裝置和技術(shù)能夠得到充分的運用，人們就不得不弄清楚人機(jī)之間的關(guān)系問題，弄清楚人體的生理承受能力，弄清楚電噴式發(fā)動機(jī)在工作過程中的噴油參數(shù)以及發(fā)動機(jī)的排放物成分等。另外，還要研究出這些裝置技術(shù)的動力學(xué)特性以及控制規(guī)律，研究出電力汽車和無排放汽車的電機(jī)動力學(xué)特性和其他相關(guān)傳動裝置的動力學(xué)特性等。

2 關(guān)于小、微型機(jī)電系統(tǒng)中所存在的動力學(xué)問題

現(xiàn)如今，一些小、微型的機(jī)電系統(tǒng)已經(jīng)在人們的生活中開始了廣泛的運用。比方說，人們經(jīng)常使用的照相機(jī)、手表以及一些微型電器，甚至是在航天航空的領(lǐng)域中，都有用到一些直徑僅僅只為幾毫米的超聲電機(jī)。甚至，還有更小尺寸的微型機(jī)電系統(tǒng)也在運用當(dāng)中。比方說，噴墨打印機(jī)中的微型泵。除此之外，還有一些借助于生物技術(shù)或者是化學(xué)工藝加工而成的更小尺寸的MEMS、NEMS系統(tǒng)也在逐漸地發(fā)展過程中。對于這些微型的機(jī)電系統(tǒng)來說，是與傳統(tǒng)的電機(jī)或者電泵完全不同的，不管是結(jié)構(gòu)，還是工作原理，都截然不同。這些現(xiàn)代化的微型機(jī)電系統(tǒng)完全是利用動力學(xué)的原理和現(xiàn)代的控制技術(shù)來發(fā)揮作用的。

在這里，筆者就拿超聲電機(jī)來舉例：在通常情況下，超聲電機(jī)一般是利用壓電陶瓷等材料的壓電效應(yīng)來進(jìn)行工作的。這種壓電效應(yīng)就是指通過使用20kHz以上的高頻電源，使得壓電材料產(chǎn)生微觀的機(jī)械振動，然后通過定子和轉(zhuǎn)子之間的摩擦作用，將定子的微觀振動轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的宏觀直線運動。這種超聲電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速和載荷都是通過控制技術(shù)和裝置來進(jìn)行的。超聲電機(jī)的使用是屬于一種典型的機(jī)電耦合動力學(xué)問題，其理論核心就是建立起一種系統(tǒng)性的機(jī)電耦合動力學(xué)模型，其中包含了驅(qū)動電源的輸出特性、定子與轉(zhuǎn)子之間的摩擦副力學(xué)特性，以及定子和轉(zhuǎn)子之間的動力學(xué)特性等等。

3 關(guān)于大型的機(jī)電設(shè)備中所存在的動力學(xué)問題

關(guān)于動力學(xué)的問題，不僅僅只是存在于小型的機(jī)電設(shè)備中，在大型的機(jī)電設(shè)備中也有。對于一些大型的發(fā)電機(jī)、大型的航天航空運輸工具或者是大型的海洋運輸工具來說，都會受到不同形式的動載荷作用。在實際的設(shè)計和運用過程中，若是沒有對這些動載荷進(jìn)行合理的考慮，不僅會在很大的程度上對這些設(shè)備的工作性質(zhì)產(chǎn)生影響，航天航空設(shè)備還有可能會因為這種原因發(fā)生機(jī)毀人亡的重大事故。因此，從設(shè)計的時候開始，人們就會對設(shè)備結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度、動強(qiáng)度進(jìn)行考慮。在實際情況中，不同的設(shè)備受到的載荷往往都是不同的，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和時變性，而導(dǎo)致這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因就是非線性隨機(jī)無線自由度的動力學(xué)問題。因此，對于大型機(jī)電設(shè)備的設(shè)計，要充分地考慮到設(shè)備的動平衡、減震降噪以及偏載處理與控制等等。另外，這些大型機(jī)電設(shè)備除了在正常的設(shè)計與工作的工程中需要有現(xiàn)代動力學(xué)理論的指導(dǎo)，在之后的維修和檢測過程中也會運用到現(xiàn)代動力學(xué)。比方說，在衛(wèi)星的發(fā)射升空過程中，就需要運用到動力學(xué)中的減振技術(shù)。而衛(wèi)星在地球表面執(zhí)行任務(wù)的時候，也需要不斷地調(diào)整運行軌道和姿態(tài)控制，這也需要動力學(xué)的支持。另外，高速飛行的航天運載工具與空間站在對接的過程中，也需要精確地考慮到定位，避免碰撞的情況發(fā)生。

4 結(jié)語

綜上分析可以知道，現(xiàn)代動力學(xué)在如今的機(jī)械設(shè)備中是運用得非常廣泛的。不管是小微型機(jī)電系統(tǒng)，還是大型的機(jī)電設(shè)備，都有運動到現(xiàn)代動力學(xué)。由此我們可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代動力學(xué)和控制技術(shù)對于很多現(xiàn)代化的機(jī)器的成功運行都有著很緊密的聯(lián)系，在以后的機(jī)器開發(fā)和設(shè)計中也將會扮演著極為重要的角色。

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