运动力学在机械结构设计中的应用探讨

孙树叶 陈森林

(昆岳互联环境技术(江苏)有限公司，江苏 盐城 224000)

1 机械设计特征简述

(1)设计方案较多，因设计构造一体化程序要由设计理念、作图以及计算等步骤开始，且机械构造设计程序较为突出的特征是详尽和多样。进行某一设计时，依据程序需要设计人员要将机械结构作业全过程纳入考虑范围，优化改进，提高设计程序的合理性。

(2)设计出现的状况较为多样。设计时出现设计状况多种多样，相应地解决办法也是各有不同。

2 机械设计元素分类

2.1 几何元素

机械结构设计应保证其严谨性和任何零件的契合度，此外设计的方位联系也要满足相应标准。这就需要在设计的过程中运用很多的几何元素，从而达到各接触点、面之间的设计规定。

2.2 关联元素

在实践中，各零件之间的关联性是非常值得注意的细节问题。一般机械设计流程中，传统零件的关联性包含2个方面，其一是零件的直接关联性，其二是零件的间接关联性，当然，在设计的过程中还要从整体上看，要将各个零件的功能面关联存在的间隙降到最低，最大限度地减少摩擦，从而减少设备的损耗。

2.3 材料元素

零部件构成机械设备，而材料是零部件的组成成份。因此，材料的选择也是十分重要的。科学合理地选择材料能够促使机械设备更安全可靠地运行。比如，通常机械活动在其接触位置会出现零件磨损现象，假如这些位置的零部件比较抗磨，其原材料符合标准，装配的零部件十分契合，这样就能够使机械设备运转周期变长，延长机械的使用寿命，同时也在一定程度上节约了成本。

3 运动力学与机械结构设计之间的关系

对于机械结构的相关设计是机械制造的基础和依据。更为合理的机械结构设计对于机械的制造具有较为重要的作用，因为它不仅能够保障机械制造过程的科学性和合理性，而且能够使得在机械制造完成投入使用后，具有更加良好的保障。而运动力学是机械结构设计的基础依据，从运动力学入手，对于机械结构设计进行一定的研究和改良，能够从源头上降低对于能源的使用，提升整个机械结构的运转效率。如果从本质上看，运动力学所改变的就是整个机械结构设计过程之中自动化的程度，能够在最大限度上对劳动力进行解放，提升机械投入使用之后的经济效益，给企业带来更大的利益，能够在当下激烈竞争的市场之中，获得更强的竞争力，取得一席之地。

4 运动力学在机械结构设计中的应用准则

4.1 满足力学设计要求

在机械结构设计之中满足力学设计的要求，主要来讲就是要将力学设计之中的原理应用到机械结构设计之中。其中较为重要的，比如疲劳力学。疲劳力学的主要原理就是要考虑到在机械结构之中各个部位的使用寿命和状况。要考虑到每个轴承每一个齿轮的荷载，再利用力学原理进行一定的优化设计，从而提升整个机械的寿命。

4.2 不断创新设计理念

目前对于机械结构的设计改变更多的是变元法。具体来说就是对于整个机械结构之中的局部进行一定的更改，将当下的新技术融合到机械结构中去。所以对于机械结构的设计来说，仍旧需要不断创新设计理念，对于整个机械结构的各个部分以及最终组装进行创造化的设计。创新设计也是整个机械结构改善的真正源头，没有创新的设计理念，机械结构的进步则无从谈起。

4.3 积极引入新材料

随着当下科技发展日新月异，很多新材料和新技术也层出不穷，这也给相关的机械设计和制造提供了非常便利的改善条件。在具体的机械设计之中，可以积极引入一些新型材料进行适配。从而在多个方面提高机械结构的工作效率以及寿命。而且现在很多的新型材料具有不同的特性，在抗压抗热方面，耐摩擦方面，甚至是绿色环保方面都有一定的特性。

5 运动力学在机械结果设计中的应用

5.1 在机械结构零部件的链接方面

因为在一个完整的机械结构之中会有非常多的零部件，所以就会有非常多的连接，将这些零部件连接起来，所有的连接方式统称链接。链接有两大类，分别为直接链接和间接链接，两者各有所长，不能一概而论。但是如果引入动力学的思想，在链接的选择上也是一门非常大的学问。具体操作过程之中，需要对一个零部件周边的状况进行细致的考量。考虑到不同连接所带来的摩擦和磨损大小，力矩的长短，相关材料的承受能力以及特性等等。从而选择最科学合理的链接方式，这样能够非常有效地提升整个机械结构整体的寿命，而且能够让相关机械在投入使用之后工作更加流畅。

5.2 指导合理解决零部件的损耗

一个完整的机械结构就是各个零部件的有机组合体，所以在机械使用的过程之中，零部件之间难免会产生磨损和挤压，这些摩擦轻则降低机械结构的寿命，严重的话会在具体的使用过程之中产生事故，带来一定的危险和损失，所以在设计的时候就需要利用动力学原理，仔细计算和考察，在具体使用过程之中，各个零部件之间所产生摩擦带来的磨损状况。具体要考虑的分别是摩擦做工，摩擦生热等。从而对于整个机械结构进行一定的优化设计，在最大程度上降低摩擦的程度。优化设计的具体方面分别是对于零部件进行一定的改造，对于零部件之间的链接进行一定的优化改善，更改制造零部件所使用的原料等等。

6 结束语

总的来说，运动力学在整个机械结构的设计过程之中是无处不在的，起到的是一个方针指导作用。而机械的设计也是其他相关制造业的基础，所以对于机械结构的优化也是当下科学家以及相关技术人员所要攻克的难题。在未来的研究过程中，仍旧需要以运动力学为基础，以新技术为依托，对于机械结构进行不断的优化，从而提升生产力，为企业的良性发展打下坚实的基础。