機械結(jié)構(gòu)設計中運動力學的應用

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0引言

工業(yè)經(jīng)濟雖然在知識經(jīng)濟時代的來臨和沖擊之下，逐漸走向了式微的發(fā)展階段，但這并非意味著在社會生活和經(jīng)濟生產(chǎn)中，已經(jīng)失去了往昔的主導地位，仍舊存在著不可忽略的價值和功能，并在國家復興的進程中，具有強大的助推作用。作為傳統(tǒng)工業(yè)部門中的代表，機械制造業(yè)不但在經(jīng)濟發(fā)展的助推中，作用絕非可有可無，而且在當前科技創(chuàng)新的研究領域中，其平臺作用也是不可小覷。在機械結(jié)構(gòu)的設計原理中，運動力學在其中的干預作用最大，在物理學的實驗活動中，也最受研究人員的重視和關(guān)注。

1機械結(jié)構(gòu)設計的在應用中的技術(shù)要素

作為機械結(jié)構(gòu)設計環(huán)節(jié)中的重要組成部分，結(jié)構(gòu)設計中的關(guān)鍵要素，正是促進技術(shù)革新的重要手段之一。伴隨著科研活動中的理論基礎的日益夯實和技術(shù)應用范圍的日趨擴大，物理學中的相關(guān)原理也逐漸擁有了充足的用武之地，在實際機械結(jié)構(gòu)的設計中，不斷滿足著機械結(jié)構(gòu)的符合要求，并促進生產(chǎn)水平的解放和提升。在機械結(jié)構(gòu)設計層面的幾何要素上進行分析，機械結(jié)構(gòu)的設計原理，秉持著其精密的設計技術(shù)的指導和應用，在零部件之間能夠?qū)崿F(xiàn)咬合力的提高，并實現(xiàn)位置關(guān)系的明確定位和精密確定。在這種幾何要素的關(guān)系體系之內(nèi)，機械結(jié)構(gòu)設計中最為關(guān)鍵的因素，便是不同的面，在這些不同的面上，通過完善和優(yōu)化的考量，來保證在零件的不同接觸面上，都可以進行合理的安排。

2運動力學在機械結(jié)果設計中的應用

運動力學在機械結(jié)構(gòu)設計中的應用價值，主要體現(xiàn)在2個方面：

（1）在零部件的鏈接方面。在這一環(huán)節(jié)中，誠如上文中論述的那樣，存在著直接鏈接和間接鏈接的差別，由于存在著應用方面的差別，所以在運動力學的應用潛力上，也存在著截然相異的表現(xiàn)。但是作為機械設計中的核心要素，運動力學所產(chǎn)生的抽象指導上，從根本上也是如出一轍。例如，利用力矩的變化，通過計算不同聯(lián)接點的摩擦力和壓力，從而可以了解到不同的節(jié)點的壓力和零件的材料選擇等。在力學計算和相應的選擇性指標的衡量下，構(gòu)成決定零件的選材和位置的排列組合等等，都體現(xiàn)出這一點。

（2）在機械零件的操作過程中，一旦發(fā)生損耗等相關(guān)問題，運動力學的理念和技術(shù)原理同樣存在著必要的指引作用，特別是在行動與摩擦之后產(chǎn)生的損耗之后，借助運動力學的相關(guān)理論，便能夠依照運動做工，實現(xiàn)計算機的損耗系數(shù)，并且對零件的損耗程度進行相應的預定，還能夠在根本上實現(xiàn)材質(zhì)遴選的科學性。總之，充分利用運動力學，是保證機械結(jié)構(gòu)設計的基礎，也是未來的發(fā)展方向。

3運動力學在機械結(jié)構(gòu)中的設計準則

3.1滿足力學要求的設計準則

在進行機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計過程中，必須要考慮到材料力學、彈性力學、疲勞力學等相關(guān)的力學準則，并且在此基礎上，通過相應力學的強度計算法則，實現(xiàn)設計合格化的機械產(chǎn)品，積極引用在生產(chǎn)活動之中。在運動力學的物理學術(shù)體系中，疲勞力學便是一個值得參照的對象。由于其與軸承、齒輪以及軸的使用壽命等存在著直接的關(guān)聯(lián)，因此在設計過程中，研究人員通常會依據(jù)不同機械零件的載荷變化，實現(xiàn)力學計算的靈活化處理，進而實現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，并延長機械產(chǎn)品的使用壽命和利用周期。由于零件的截面尺寸的變化，能夠帶動其內(nèi)應力變化適應能力的提高，這便能夠使得各截面的強度相等。而按等強度原理設計的結(jié)構(gòu)，材料才可以得到充分的利用，提高經(jīng)濟效益。

3.2創(chuàng)新機械結(jié)構(gòu)的設計理念

如今的機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計活動，大體是指采用機械結(jié)構(gòu)設計變元法，通過針對機械結(jié)構(gòu)設計中相關(guān)因素的遴選和改變，以實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)在實用層面上的技術(shù)革新和理念創(chuàng)新，以便滿足于應用上的諸多需求。在這種呼之欲出的科研背景之下，創(chuàng)新型結(jié)構(gòu)在便利性和經(jīng)濟性等多方面上均能夠優(yōu)于傳統(tǒng)設計結(jié)構(gòu)的主要原動力，就是近年來推出的變元法。這種機械結(jié)構(gòu)的設計法則主要包括多種裝配原理，例如數(shù)量變元、形狀變元、材料變元、位置變元以及裝配聯(lián)接變元等等，在變元中實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)設計方案的革新，并在數(shù)學模型的引導和助推下，計算和測試其結(jié)構(gòu)性能，便能夠選擇出最優(yōu)化的機械結(jié)構(gòu)設計。

4結(jié)語

通過對運動力學的理論闡釋及對其在機械結(jié)構(gòu)設計應用中的使用角度和應用范圍進行深度分析，便可得知運動力學對機械設計應有所具有的非比尋常的指導作用和干預影響。由于機械產(chǎn)品的使用在當今經(jīng)濟活動中，與運動設備之間的聯(lián)系越發(fā)緊密，因此在機械結(jié)構(gòu)的設計活動中，需要機械運動理論的深度化透析和研究，并且緊隨市場需求的步伐，進行相應的技術(shù)改革與理念創(chuàng)新，為國家的機械制造業(yè)提供更為便捷的服務。

作者：衛(wèi)江 王勝 單位：陜西廣播電視大學