机械设计节能基本原理及其应用的相关研究

范敬伟（西安思源学院,西安710038）

机械设计节能基本原理及其应用的相关研究

范敬伟
（西安思源学院,西安710038）

随着社会经济的快速发展，我国对于能源的开采和利用量越来越大，生态环境被破坏的现象越来越严重，据相关资料显示，大部分企业国内生产总值的成本明显高于发达国家的基本成本要求，对于土壤、大气及水污染的情形非常严重已经威胁到人民群众的身体健康。本文主要分析机械设计节能的基本原理，同时对其应用进行研究。

机械设计；节能；基本原理；应用研究

随着社会经济的发展，我国机械制造业发展的速度越来越快，同时其对环境的影响也越来越重要，据相关资料统计，机械制造业对全球环境污染的影响占总污染的70%[1]，大约每年产生七亿吨的废弃物质对环境产生危害，就我国的电器行业而言，每年产生的废物电器约为1600万台，如果对这些废弃物品不进行合理的处理，不仅会浪费资源，还会对环境造成一定程度的影响，因此，开展机械设计节能有非常重要的现实意义，同时具有可行性，会对我国的环境保护发展产生相当程度的积极作用。

1　机械设计节能的背景和基本原理

随着社会经济的快速发展，对于能源的利用和消耗逐渐增大，导致环境恶化问题日益严重，对于自然生态和人们日常生活的影响越来越严重。由于中国在改革开放初期一直注重工业化的发展，没有对环境问题给予相当程度的重视，造成环境问题被破坏的现象越来越严重。因此，需要关注环境问题的发展和保护。

1.1机械设计节能的背景

我国在1972年就提出了“可持续发展”的战略，注重经济增长处于长期发展的模式中，但是由于这一时期，我国还没有开始改革开放，经济发展和社会效益比较落后，工业化发展比较落后，国家的生态环境还比较好，但是在1978年，改革开放之后，国家在初期一直大力发展重工业，为了提高经济效益的发展，对我国的资源和能源进行过度开采，导致我国的环境破坏现象越来越严重。因此，我国在2003年提出“科学发展观”的政策，促进人与自然和谐发展，合理有效的保护生态环境，增强生态资源和能源的使用效率，减少工业废水和污染物的排放，是我国发展的当务之急。机器设备的能源消耗和尾气排放是我国环境污染和破坏的重要原因之一，为了对环境进行合理有效的保护和治理，就需要开展节能减排促使，进行机械设计节能的开展，对环境进行有效的治理，提高经济效益。

1.2机械设计节能的基本原理

机械设计是按照使用要求对机械的工作原理、组成部分、运行模式、能量传送、各部件的形态等进行规划、分析、研究和计算，以及将其从理论的规划转变为实际制作基础的工作流程。机械设计是机械工程主要的构成成分，也是决定机械效能的重要因素。为了减少机械类机器对环境的污染和破坏，就需要开展机械设计节能，其基本原理为：对实际机械体系的效能、动力能量、运行的使用效力以及机械体系的耗能速率等进行整合，然后运用相关的数学函数进行分析计算，通过一系列的设计计算和合理分析最终有效归纳合成，形成机械设计节能的工作原理，减少能源的消耗，促进可持续发展政策的进行。

2　机械设计节能基本原理的应用

开展机械设计节能，对于环境保护而言，有非常重要的作用。在机械设计节能中，为了减少能源的浪费，就需要对动力效能进行深入研究，包括：机械体系的动力势能、机械运行时效以及运行速率等进行调整，增强机械使用的时效性和有效性，在一定程度上降低机械使用能源的功率，优化机械体系动力势能的变化速率和实际机械运行功率相结合，为了实现有效的节能减排，将机械体系中的动力势能用多个周期函数进行表示，合理计算动能的结合，从而提高机械的使用效率，以及降低机械的能源消耗，从而起到保护环境的目的。

由于机械设计节能基本原理，能够有效的减少能源的消耗，因此，机械设计节能基本原理被广泛的应用在实际生活和发展中，由于机械设计节能的基本原理是利用质点系动能定理所研究出来的，质点系动能定理即在静止参考系中，系统由多个质点组成，对每一质点用动能定理，然后求和后得到质点组动能定理，，即质点组动能的变化等于质点组受的外力和内力做功之和（动能定理），也被称为系统动能定理。因此机械设计节能的实用性和有效性也非常明显。

2.1将机械设计节能原理应用在升降机械的设计中

升降机械是利用也太压力容器或者链条促使升降设备进行移动，主要进行高空作业或者高空维修。由于升降设备主要是进行高空作业，就需要很大的动力能量才能将设备送至一定的高度，进行实际施工作，因此，升降机械的能源消耗量是比较大的，就需要对其进行改进。从升降机械实际工作的流程中，可以发现其在升降这一环节中消耗的能源比较大，产生的功率比较高，由此，将机械设计节能的工作原理应用在升降机械设计中，依据电梯的设计标准进行合理的机构优化和设计，降低升降机械的耗能量，使用的公式主要为：Q(t)r1=Pr2，其中，r1：升降物品的半径；r2：升降设备的半径；P：升降设备的衡量标准；Q(t)：升降物品的质量。将机械设计节能基本原理应用在升降机械设计中，能够有效地降低升降过程中的能源消耗和浪费。

2.2将机械设计节能基本原理应用在机械加工设备的设计中

机械加工是指一种机械设备对需要加工对象实现外观形状或者实际效能方面改变的流程，在实际生活中，很多的日常设备都是经过机械加工形成的，比如：衣柜、电脑桌等。由于现在生产经营讲究效率和质量，一直采用电脑自动机械化进行生产，因此，在进行机械加工设备中，就避免不了使用冲压、焊接等机器，就利用焊接工具而言，对加工对象进行加工按照图纸改造时，需要电力给予支持，势必会在整个加工流程中，浪费一定的能源。

3　结束语

综上所述，本文主要研究机械设计节能的基本理论和机械设计节能基本理论的应用。由于社会发展速度的加快，忽视了环境保护，造成了严重的环境污染，不利于社会整体的发展。而机械设备及其机械制造业在我国发展中占据很大的比重，对环境的影响尤为严重，因此，需要开展机械设计节能，对我国的机械设备进行完善和改进，有效地降低机械设备使用中的能源消耗。

[1]郭伟,刘艳芳,徐向阳等.高扭矩无级变速器原理及设计[J].兵工学报,2011,32(09):1065-1070.