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机械结构设计中的运动力学知识的运用,力学论文内容摘要：运动力学研究的是物体的运动规律。这一理论在众多领域中都有应用，在机械构造设计中也有着非常重要的应用。就此展开了讨论，简述了机械构造的设计特点以及设计要素，分析了运动力学在机械构造设计中的应用准则，具体阐述了其在机械构造设计中的详细应用。 本文关键词语：运动力学; 机械构造设计; 应用; 机械构造设计是一项复杂的工作。运动力学对机械构造设计具有理论指导作用。在机械构造设计不断创新的背景下，研究人员也在深切进入研究运动力学理论，以此希望优化机械构造设计，提升机械构造设计质量。 1 机械构造设计特点以及设计要素 1.1 机械构造设计特点 机械构造设计具有下面特点：1一体化设计。机械构造设计考虑、绘图、计算等工作是统一的、严密相连的。这就意味着机械构造设计的工作量比拟大，出现的问题比拟多，设计人员若想保证机械构造设计的质量，就要深切进入讨论整个机械构造设计经过，尽可能地保证每一个设计环节都能准确、完善。2牵涉的问题比拟多，且具有复杂、多解的特征。比方，对于同一个设计，能够制定多个设计方案。作为设计人员，应充分发挥本身的主导作用，从中选择最佳的设计方案，保证机械构造设计的质量。3活泼踊跃性最强。在机械设计中，需要对方案不断地修改、优化、完善，以知足设计要求。这一经过是非常繁琐、复杂的。 1.2 设计要素 在机械构造设计中，必需要考虑各种设计要素，保证机械构造设计符合要求。但是，设计人员也应当充分认识到，在机械构造设计中，牵涉的理论、技术要素非常复杂，需综合考虑各种影响因素，保证机械构造设计方案的合理性。 首先，在机械构造设计中要考虑几何要素。相对来讲，机械构造设计是一项非常精致细密的工作，各部分之间的咬合、位置、距离都需要经过精心设计。在这一经过中，必需要考虑几何要素、科学设计机械零部件的面，并充分考量各零部件的接触设计。其次，在机械构造设计中要充分考虑联合要素。设计人员不仅要对单个零件的设计进行分析，更要充分考虑不同零件之间的连接问题，尤其要科学地设计不同零部件之间的功能面连接方式方法。另外，在机械构造设计中，不同零部件之间的连接包括直接连接、间接连接两种。在直接连接的设计中要充分考虑其功能面之间的缝隙问题，确保功能面之间的摩擦力最小，在间接连接中则要充分考虑联动轴设计。最后，材料要素。材料选择对机械构造设计的影响非常大，尤其是在一些易磨损的部位，必需要选择耐磨损、质量好的零件，保证机械设备的运行效率。 2 运动力学在机械构造设计中的应用准则 2.1 知足力学设计要求 知足力学设计要求，详细来讲，是在机械构造设计中充分考虑弹性力学、疲惫力学等力学准则，以便提升机械构造设计的科学性。华而不实，疲惫力学与轴承、齿轮、轴的使用寿命有着密切的联络。在详细设计中，设计人员需要充分考虑机械零部件的荷载变化，并灵敏处理力学计算结果，优化产品构造，延长机械产品的使用寿命。同时，在这一经过中，设计人员还需充分考虑零部件截面尺寸的变化，保证其内应力能灵敏变化、各截面强度能相等。这样就可保证材料能得到充分利用。如在阶梯轴、悬臂支架的构造设计中，其截面强度都是相等的。阶梯轴、悬臂支架的构造设计如此图1所示。 图1 阶梯轴、悬臂支架的构造设计 2.2 不断创新设计理念 就当前来看，大部分机械构造设计多应用机械构造设计变元法，即对机械构造设计的相关要素进行优化、挑选，保证能将最新的设计理念、方式方法应用到机械构造设计中。所以，在当代化背景下，要继续加大机械构造设计理念的创新，不断优化机械设计方式方法。 2.3 积极引入新材料 随着我们国家科学技术的发展，新材料、新工艺不断出现。在这一背景下，设计人员更要尝试引入新材料，并根据新材料特性优化机械构造设计，进而保证能充分发挥新材料的优势，提升机械构造质量，延长机械构造的使用寿命。尤其是充分考虑新材料的力学性质，深切进入优化机械构造设计的每一个环节1。 3 运动力学在机械构造设计中的详细应用 3.1 应用步骤 运动力学应用是一个系统性的工程，牵涉的要素、环节非常多，需要机械构造设计人员充分把握运动力学基本理论，并在这里基础上进行机械构造设计的论证、实验，进而选出最优的机械构造设计方案。其详细应用步骤包括： 首先，整体分析运动力学设计谋略。在应用运动力学时应当从整体入手，确定设计谋略，而后再进行分支应用模型的构建。这样能够规范、有效地应用运动力学。在构成整体策略时，设计人员应先充分考虑运用整体策略想要到达的目的，并构成一个比拟模糊的设计概念。需要注意的是，对于精致细密度要求比拟高的机械构造设计，还需充分应用微积分计算、模糊计算等运算方式方法，将运动力学灵敏应用到机械构造设计中。这样，设计人员就能够基本确定机械构造尺寸、占用空间。随后，就能够科学地选择应用材料，并分析机械构造在运动中发生的参数变化情况。 其次，确定机床构造。对于重要零部件的设计应当在图纸上给出理论阐述，在实际组装中保证其能顺畅对接。实现这一目的的前提是科学设计机床构造，由于机床是制作各种关键零件的主要工具，科学设计其构造能够保证重要零部件的设计、制作质量，还能够在冲压经过中对重要零部件进行力学分析，并通过适当地改变机床构造，进行重要零部件构造力学的试验。在这一经过中，设计人员还应当保证设计图纸与实物对应，避免实物存在偏差，无法完成预期设计目的的现象。 再者，应当合理设计机械构造各部件及总体构造形式功能。对机械总体构造、构成、机器功能进行设计，充分彰显出运动力学在机械构造设计中的应用优势，并保证机械构造部件功能、性质等在较小物理碰撞下仍能正常运行。比方机械构造设计空间较小，可通过设计使部件更换变得愈加简单、方便。以齿轮、皮带等损耗性部件为例，应当在保证其机构合理的前提下，用小齿轮代替皮带，这样可延长机械构造的使用寿命。另外，在这一经过中还应充分考虑运动力学理论，合理设计机械运动方式。 最后，应结合运动力学理论，进行机械构造设计结算，对其结械构造进行优化。设计人员一定要充分把握相应的计算方式方法，如可编程逻辑控制器Programmable Logic Controller,PLC、数控系统、运动控制对应的逻辑算法。以N轴联动机械手算法为例，设计人员应当充分计算臂关节、轴关节等所遵循的运动方程，并结合弹性力学、流体力学等，考虑各关节所承当的任务，并以此为基础确定其设计形状，然后结合热变形、受力情况等因素确定形状、位置、尺寸。 3.2 运动力学在零部件链接中的应用 机械构造包含的零部件非常多，且不同零部件之间的链接方式并不一样。不同链接方式的作用、效果也是不一样的。所以，设计人员应当充分根据运动力学理论，科学确定不同零部件之间的链接方式，以免零部件的链接方式不正确，导致机械构造整体功能无法发挥。 如在机械构造设计中，需要考虑观测力矩变化，计算不同连接点之间的摩擦力、压力，进而选择零部件的链接方式。一般来讲，每个零部件至少有两个与其相连的零部件。在考虑其链接方式时，需认真分析其材料热处理方式、尺寸、精度、外表质量等。同时，还需计算其联合精度、尺寸等。需要注意的是，随着其关联零部件个数的增加，其构造就越复杂，精度就越高。设计人员应从大局出发，考虑各种影响因素。 3.3 在零部件损耗中的应用 机械构造的零部件非常多，且所有零部件都能顺畅对接。在机械构造的运动中，各零部件也会运动。并且，在互相运动中，零部件会发生摩擦，出现损耗。最重要的是这种损耗是无法杜绝的。所以，设计人员只能结合运动力学理论，尽量减缓零部件之间的损耗，延长机械构造的使用寿命。 详细来讲，要结合零部件的运动情况、运动力学理论，精到准确计算零部件构造的损耗情况，并确定其损耗系数，然后从零部件材料、保养等方面入手，降低零部件构造的损耗。这种方式方法在精致细密度比拟高的机械构造中应用最为广泛。以往复式活塞隔膜泵的曲柄滑块机构为例，若其零部件出现磨损，可建立含间隙隔膜泵磨损故障时的动力学分析模型，并结合力学特性，对其磨损故障进行非线性分析，然后再通过计算其动力学方程，得到其磨损部件运动的结论。接下来，在这里基础上制定针对性的故障处理、保养措施。总之，运动力学在机械构造零部件的损耗中也有着非常广泛的应用2,3。 4 结束语 运动力学理论知识对机械构造设计有着非常重要的指导作用，设计人员应当充分了解运动力学理论知识，并根据相应的准则开展机械构造设计。同时，还应根据一定的步骤进行机械设计，最重要的是要在零部件链接、零部件损耗中应用运动力学理论知识，指导其设计工作。 以下为参考文献 1陈冲.运动力学在机械构造设计中的应用J.赤峰学院学报：自然科学版，2021,33(19):62-64. 2乔栋.解析运动力学在机械构造设计中的应用J.绿色环保建材，2021(8):59. 3胡晓芳.解析运动力学在机械构造设计中的应用J.山东工业技术，2021(16):258.