论文部分内容阅读
[摘 要]在进行机械结构设计时，运动力学作为连接物理学与机械科学的重要内容，其对机械结构设计的提高与改进有着积极的引导作用，并且还有利于提升机械结构产品质量，促使设计出来的机械结构产品更好的满足社会发展的需求。基于此，本文将对运动力学在机械结构设计中的应用进行解析，希望能起到抛砖引玉的作用。
[关键词]运动力学；机械结构设计；应用分析
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0314-01
运动力学主要包含诸多力学原理，而且很多机械设计流程往往需要运用到这些力学原理，以保证设计的科学性。特别是对于以往机械设计构造而言，静态力学的概念运用相对较为广泛，但是在实际运作过程中，机械设备往往是一个动态运動的过程，因而研究对应的动态力学在机械设备构造设计中的运用，也显得格外重要。而就此，笔者将通过本文，就运动力学在机械结构设计中的应用及研究方面入手，将进行具体的分析和研究。
1 机械设计特征研究
对于机械构造设计流程而言，主要的特征可以体现在三点，第一点，设计方案的多样化，由于设计构造一体化的流程实现往往需要从设计理念，设计构图、设计运算等多个方面入手，而且在机械构造设计流程中主要特点体现在详细化、多样化，而且具体设计流程要求相关设计者按照整个机械结构工作过程进行研究，最后逐步调整，完善设计流程；第二点，设计问题的多样化，因为设计过程中设计问题的多样化往往会影响而采取多种方案去解决这类问题，也是当前设计的主要需求，而具体的方法往往可以通过各类设计方案以达到预期效果，而且在设计流程中应当探寻最佳的方法，从而保证设计能够达到预期的标准；再者，构造设计流程也是整个设计过程中较为灵活的环节体现，而且需通过一段时间来回修正与调整，因而，对于整体设计流程，则需要掌控为主，而不是照葫芦画瓢进展下去。
2 機械设计元素分类
2.1 几何元素
一般而言，机械结构设计往往需要保证设计的严谨性，而且任意相邻零件的契合度以及设计的方位联系应当满足相应的标准。而这些往往需要保证设计流程中融入更多的几何元素，因为各类机械零件包含多面，因而在设计流程中设计人员应当充分分析考虑，以保证各个接触点面位置均能够达到设计的规定。
2.2 关联元素
虽然已经针对单一零件设计存在的不足进行有效分析，但是在现实运作过程，零件之间的关联性往往是更需要关注的问题所在。而且针对不同零件的功能面的关联问题，往往是机械构造设计流程中直挂重要的一环。而一般在机械设计流程中，传统零件的关联可以包含两类：其一，零件的直接关联；其二，零件的间接关联，而且在设计流程中应当完整考虑其中问题，在具体关联设计流程中应当着重于关注如何将各个零件功能面关联存在的间隙减少，并且最大程度降低摩擦几率，以达到减少功能损失问题。
3 运动力学在机械结构设计中的必要性
经过上文对机械结构设计的概念以及要素进行了分析，可以对在设计机械结构中应注意的事项。而如何在技术层面上保证机械结构设计的安全性与高效性，仍需从技术理论层面上来进行研究。就目前来看，市场对于机械设备的要求以不仅仅局限于传统的静态力学原理，还需要将动态力学理论进行综合分析。特别是在力矩呈现非线性变化的情况下，更应分析其相应的运动力学。所以，将运动力学合理运用于机械结构设计中是未来机械结构设计的主要发展趋势。特别是计算机技术高度发展的今天，在三维仿真与模拟中运动力学也得到广泛的应用与开发。
4 运动力学用于机械结构设计的运用研究
4.1 运动力学在机械结构中的设计准则
在设计机械结构过程中，应当满足力学要求，将力学准则如弹性力学、材料力学、疲劳力学等内容充分考虑在内，并以此为基础，采用相关计算力学强度的法则来设计出合格的机械产品。在运动力学的物理学术体系中，一个较为重要的参照对象为疲劳力学，加上疲劳力学直接关系着机械齿轮、轴和轴承的使用性能以及使用寿命。所以，在进行设计时，设计人员应当结合各类机械零件的荷载情况来灵活处理力学计算，以有效优化机械结构产品，并有效延长机械结构产品的利用周期以及使用寿命。因为零件截面尺寸发生变化，可以促使零件内应力变化，从而提高其适应能力，进而实现各截面强度相等。而机械结构设计时采用等强度原理进行设计的，则能够充分利用材料，提升机械结构产品的经济效益。
4.2 运动力学用于机械结构设计的运用方向
一般而言，运动力学用于机械结构设计主要体现在两点，即第一点，对于零件关联设计流程中，关联方式并不仅仅局限于间接关联，有时候也可以采取直接关联方式，当然，两种方式无论在运用环境与技术方面也体现出更大的差异化。此外，设计流程中采用运动力学的环节也存在差异性，不仅仅需要得出力矩改变情况，同时还需要运算各类关联位置的摩擦及压力指标，进而确定各个节点零件材质挑选方向，当然，以上这些重要指标的计算与分析往往需要按照运动力学的原理进行，而且运动力学还能为零件的材料选择及部位调整带来一定的参考价值；第二点，在机械使用过程中的损耗原因需采运动力学思想及技术和摩擦损耗原理，常规表现为多样性损耗特征，而利用运动力学理论就能够参考运动做功流程算出对应的损耗指标参数，并按照损耗情况完成预估工作，在损耗区域完成科学配置，从而达到合理取材的目标。例如，我们中学生在日常生活中锻炼遇到的一些小区运动器材，很多就是运动力学与机械结构设计的结合，最典型的例子就是室外漫步机，其中活动连接处以轴承进行连接，而且轴承形状表现为圆形，其优势就是减少活动过程的磨损，进而达到运动的效果，这也是为什么我们能够轻松通过室外漫步机完成运动量不大的行走锻炼。
4.3 运动力学用于机械结构设计的运用价值
考虑到一般静态力学往往难以达到当下市场对机械设备的需求，而对于机械构造设计而言，也往往体现出更多的动态力学研究流程，而且一旦出现力矩非线性改变，就需要采用运动力学的理念进行研究。因而，就当前而言，在机械构造设计流程中，酌情选择运动力学作为设计辅助，也是未来设计改革的重点，而且随着信息化技术的普及，运动力学的三维模型构建与仿真技术也得到了拓展与运用。
5 结语
综合而言，物理学的发展势必带动着整个社会的发展，而且作为一门基础学科，物理的主要目标就是服务于公众，服务于社会，为人民生活带来更多的便利与改善。而运动力学作为物理学科中较为重要的章节，也应当体现出其关键性的价值，而且其在机械设备设计流程中较为多见，而且机械日常工作流程也是一个动态运动的过程，因而相对于静态力学，其对应机械设计运用将会带来更高的契合度，从而保证设计的科学性与合理性，能够真正减少机械工作中的磨损与材料损耗，从而保证更大的经济收益。
参考文献
[1] 王永利，上官林宏，刘永跃.ANSYS软件在机械结构优化设计中的应用[J].机械制造与自动化，2015，03：116-119.
[2] 卫江，王胜.运动力学在机械结构设计中的应用[J].无线互联科技，2015，15：61+66.
[关键词]运动力学；机械结构设计；应用分析
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0314-01
运动力学主要包含诸多力学原理，而且很多机械设计流程往往需要运用到这些力学原理，以保证设计的科学性。特别是对于以往机械设计构造而言，静态力学的概念运用相对较为广泛，但是在实际运作过程中，机械设备往往是一个动态运動的过程，因而研究对应的动态力学在机械设备构造设计中的运用，也显得格外重要。而就此，笔者将通过本文，就运动力学在机械结构设计中的应用及研究方面入手，将进行具体的分析和研究。
1 机械设计特征研究
对于机械构造设计流程而言，主要的特征可以体现在三点，第一点，设计方案的多样化，由于设计构造一体化的流程实现往往需要从设计理念，设计构图、设计运算等多个方面入手，而且在机械构造设计流程中主要特点体现在详细化、多样化，而且具体设计流程要求相关设计者按照整个机械结构工作过程进行研究，最后逐步调整，完善设计流程；第二点，设计问题的多样化，因为设计过程中设计问题的多样化往往会影响而采取多种方案去解决这类问题，也是当前设计的主要需求，而具体的方法往往可以通过各类设计方案以达到预期效果，而且在设计流程中应当探寻最佳的方法，从而保证设计能够达到预期的标准；再者，构造设计流程也是整个设计过程中较为灵活的环节体现，而且需通过一段时间来回修正与调整，因而，对于整体设计流程，则需要掌控为主，而不是照葫芦画瓢进展下去。
2 機械设计元素分类
2.1 几何元素
一般而言，机械结构设计往往需要保证设计的严谨性，而且任意相邻零件的契合度以及设计的方位联系应当满足相应的标准。而这些往往需要保证设计流程中融入更多的几何元素，因为各类机械零件包含多面，因而在设计流程中设计人员应当充分分析考虑，以保证各个接触点面位置均能够达到设计的规定。
2.2 关联元素
虽然已经针对单一零件设计存在的不足进行有效分析，但是在现实运作过程，零件之间的关联性往往是更需要关注的问题所在。而且针对不同零件的功能面的关联问题，往往是机械构造设计流程中直挂重要的一环。而一般在机械设计流程中，传统零件的关联可以包含两类：其一，零件的直接关联；其二，零件的间接关联，而且在设计流程中应当完整考虑其中问题，在具体关联设计流程中应当着重于关注如何将各个零件功能面关联存在的间隙减少，并且最大程度降低摩擦几率，以达到减少功能损失问题。
3 运动力学在机械结构设计中的必要性
经过上文对机械结构设计的概念以及要素进行了分析，可以对在设计机械结构中应注意的事项。而如何在技术层面上保证机械结构设计的安全性与高效性，仍需从技术理论层面上来进行研究。就目前来看，市场对于机械设备的要求以不仅仅局限于传统的静态力学原理，还需要将动态力学理论进行综合分析。特别是在力矩呈现非线性变化的情况下，更应分析其相应的运动力学。所以，将运动力学合理运用于机械结构设计中是未来机械结构设计的主要发展趋势。特别是计算机技术高度发展的今天，在三维仿真与模拟中运动力学也得到广泛的应用与开发。
4 运动力学用于机械结构设计的运用研究
4.1 运动力学在机械结构中的设计准则
在设计机械结构过程中，应当满足力学要求，将力学准则如弹性力学、材料力学、疲劳力学等内容充分考虑在内，并以此为基础，采用相关计算力学强度的法则来设计出合格的机械产品。在运动力学的物理学术体系中，一个较为重要的参照对象为疲劳力学，加上疲劳力学直接关系着机械齿轮、轴和轴承的使用性能以及使用寿命。所以，在进行设计时，设计人员应当结合各类机械零件的荷载情况来灵活处理力学计算，以有效优化机械结构产品，并有效延长机械结构产品的利用周期以及使用寿命。因为零件截面尺寸发生变化，可以促使零件内应力变化，从而提高其适应能力，进而实现各截面强度相等。而机械结构设计时采用等强度原理进行设计的，则能够充分利用材料，提升机械结构产品的经济效益。
4.2 运动力学用于机械结构设计的运用方向
一般而言，运动力学用于机械结构设计主要体现在两点，即第一点，对于零件关联设计流程中，关联方式并不仅仅局限于间接关联，有时候也可以采取直接关联方式，当然，两种方式无论在运用环境与技术方面也体现出更大的差异化。此外，设计流程中采用运动力学的环节也存在差异性，不仅仅需要得出力矩改变情况，同时还需要运算各类关联位置的摩擦及压力指标，进而确定各个节点零件材质挑选方向，当然，以上这些重要指标的计算与分析往往需要按照运动力学的原理进行，而且运动力学还能为零件的材料选择及部位调整带来一定的参考价值；第二点，在机械使用过程中的损耗原因需采运动力学思想及技术和摩擦损耗原理，常规表现为多样性损耗特征，而利用运动力学理论就能够参考运动做功流程算出对应的损耗指标参数，并按照损耗情况完成预估工作，在损耗区域完成科学配置，从而达到合理取材的目标。例如，我们中学生在日常生活中锻炼遇到的一些小区运动器材，很多就是运动力学与机械结构设计的结合，最典型的例子就是室外漫步机，其中活动连接处以轴承进行连接，而且轴承形状表现为圆形，其优势就是减少活动过程的磨损，进而达到运动的效果，这也是为什么我们能够轻松通过室外漫步机完成运动量不大的行走锻炼。
4.3 运动力学用于机械结构设计的运用价值
考虑到一般静态力学往往难以达到当下市场对机械设备的需求，而对于机械构造设计而言，也往往体现出更多的动态力学研究流程，而且一旦出现力矩非线性改变，就需要采用运动力学的理念进行研究。因而，就当前而言，在机械构造设计流程中，酌情选择运动力学作为设计辅助，也是未来设计改革的重点，而且随着信息化技术的普及，运动力学的三维模型构建与仿真技术也得到了拓展与运用。
5 结语
综合而言，物理学的发展势必带动着整个社会的发展，而且作为一门基础学科，物理的主要目标就是服务于公众，服务于社会，为人民生活带来更多的便利与改善。而运动力学作为物理学科中较为重要的章节，也应当体现出其关键性的价值，而且其在机械设备设计流程中较为多见，而且机械日常工作流程也是一个动态运动的过程，因而相对于静态力学，其对应机械设计运用将会带来更高的契合度，从而保证设计的科学性与合理性，能够真正减少机械工作中的磨损与材料损耗，从而保证更大的经济收益。
参考文献
[1] 王永利，上官林宏，刘永跃.ANSYS软件在机械结构优化设计中的应用[J].机械制造与自动化，2015，03：116-119.
[2] 卫江，王胜.运动力学在机械结构设计中的应用[J].无线互联科技，2015，15：61+66.