机械基本原理范文

机械基本原理范文第1篇

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，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。

机械基本原理范文第2篇

关键词:机械设计;节能设计;基本原理与方法

引言

当前，我国一直倡导经济的可持续性发展，在机械制造业中因机械设计不够科学合理，造成了大量的能源资源被浪费，违背了可持续发展观的理念。因而研究分析机械设计中节能设计的基本原理与应用方法，对我国机械制造业的健康可持续发展具有重要意义。

1机械设计中节能设计的基本原理

机械设计中的节能设计主要以平衡理念为基本指导思想，平衡节能原理即是机械设计中节能设计的基本原理。功率匹配节能、减小摩擦、动力源改进是机械节能设计的三个主要方面。结合实际情况，在设计前，对机械在操作运行过程之中可能产生的能源消耗与浪费的情况进行充分考虑，从设计中每一环节的细节着手，才能从根本上实现节能的目的。

1．1动力源的节能设计原理

通常情况下一台机械设备的发动机就是其最主要的动力源。节能设计的动力源原理即是，在最大限度增加发动机输出功率的同时，最大限度减少发动机的输入功率。简单来说就是在机械设备运行过程中尽可能地提升电能与热能、动能、势能等的转化率。在实际节能设计过程中，通常是从设备的启动与减速停止这两方面体现动力源的节能设计原理。例如，在设备的启停过程中，惯性会让准备停止的设备继续运行，而通过合理的设计将这部分动能存储起来，用于设备启动时的动力能源。

1．2减小摩擦的节能设计原理

在机械设备运行过程中，各设备之间会互相发生摩擦，造成动力源输出动力的损耗。在设备运行过程中最大限度减少动力传送带、动力传送柱、齿轮等部件之间的摩擦，是节能设计中的一个重要原理。在节能设计中，通常利用表面光滑的构件组成设备的各连接部分，或是使用油、剂减少设备在运行过程中摩擦带来的能源消耗问题。

1．3功率匹配的节能设计原理

机械设备的节能设计需遵循功率匹配的原理，即根据设备具体使用环境与情况设计与之相匹配的运行功率。例如，设计装卸工厂传送带的运行功率必然会远大于设计食品加工传送带的运行功率，同时在节能设计中，对设备进行功率档位的设计，也体现了功率匹配的节能原理。

2当前机械设计中造成能源浪费的原因

2．1节能设计理念缺乏

当前我国机械设计理念依然停留在如何最大限度提升和保证机械设备的生产效益和生产能力上，机械设备的运转速度、负载能力、运行强度等是设计人员在机械设计过程优先考虑的因素，其次才是设备运行的安全性与稳定性，而节能设计被完全忽略。甚至为满足设备性能的最大化，将设备能耗设计到匪夷所思的地步。

2．2设计人员专业素质低

设计人员自身专业素质的高低直接决定机械设备质量的优劣。当前，部分设计人员的设计理念滞后，专业知识水平不高，又对新的设计理念与设计知识抱有抵触心理，这使得机械设备的节能设计难以深入开展。同时，设计与实际脱节的现象也普遍存在，这是由于大多数设计人员在设计前没有充分地考虑及考察设备在具体环境下的使用情况。

2．3技术水平偏低

当前我国机械制造业技术水平偏低的现实，制约了节能设计理念与思想的实现。即便企业引进国外的先进机械生产加工技术勉强实现设计中的节能构想或是直接引进国外节能机械设备，但这无疑大大增加了企业的投入成本。因而许多企业宁愿继续使用高耗能的机械设备，也不愿花费额外成本引进节能技术或节能设备。

3实现我国机械设计中节能设计的方法

3．1选择绿色材料和环保型动力源

在设计过程中，对机械设备的选材应优先考虑无污染、可回收、易处理的绿色环保材料。在动力源的选择尤其是发动机选择上，尽量选择污染排放小或无污染的环保型动力源。如今各种新型能源、可再生能源、洁净能源被不断地开发利用，设计过程中，在不影响机械设备运行效率的情况下，设计工作者应尽量选择环保型能源(如太阳能、风能、煤层气)作为设备的动力源。选用发动机可考虑环保型水冷增压发动机或是电控节能型发动机。

3．2电子控制系统

利用无线网络技术与计算机技术组成的电子控制系统，对机械运行进行精确控制，实现节能的目的。在设计过程中，加入电子控制系统，对机械设备的实际运行状态进行实时监控，智能终端根据设备运行的数据信息，控制设备在每个节点和时间段的功率输出，达到最佳的节能效果。

3．3新技术的开发与引进

节能设计方案的实施离不开节能技术的支撑，我国应加大对节能技术开发的投入力度，并学习和引进国外先进的节能技术。不能让技术发展水平限制了节能设计的发展。同时，设计工作者也应在设计方案中尝试引入更多的新型节能技术，激励和引导我国节能技术进步与发展。

4结语

除了学习和掌握现有的机械节能设计方法，还需不断地改进和创新机械节能技术。同时我国机械节能设计技术与方法需与时俱进，顺应时展的潮流，以促进我国机械制造业健康持续发展。

参考文献:

［1］车胜创．机械设计节能基本原理的分析与应用［J］．长安大学学报(自然科学版)，2011(3):95－101．

［2］范敬伟．机械设计节能基本原理及其应用的相关研究［J］．山东工业技术，2015(6):10．

机械基本原理范文第3篇

关键词：机械；设计节能；基本原理；应用研究

随着当代科学技术的进步以及人们节能意识的提高，人们逐渐开始认识代产品节能的重要性。与此同时，机械设计节能也逐渐成为社会节能大背景中重要的组成部分，也对社会的发展进步做出了突出的贡献。

1机械设计节能基本原理

一般来说，在研究机械设计节能基本原理的过程中，一定要遵守能量守恒定律，以此为基础，来进行机械设计节能方法的研究与应用。

1.1基于势能的机械设计节能方法

利用机械设计的能量守恒定律来研究基于势能的机械设计节能方法。据此定律，我们可以知道系统势能会对有势力消耗的功率大小造成不同程度的影响。在此过程中会产生不同的变化，如下：当机械设备在工作过程中，其中的势能会由于受到设备运行的影响，从而使其势能受到不同程度的影响而发生变化。而当这种变化的势能停顿的时间过于短暂，就会使得这部分势能不能及时转化成可以进行利用的势能，从而导致大量的能源遭到消耗。由此我们也可以知道，这种现象是十分不利于资源能源的节约的。所以，为了避免此种现象的出现或者是将这种现象出现时的能源消耗降到最低，应该采取必要的措施来进行解决。即当机械设备在开始工作时，需要将势能变化的范围控制到最小，从而实现机械设计节能的目的。

1.2基于动能的机械设计节能方法

在机械设备的运作过程中，机械动能发挥了巨大的作用。具体来说就是机械设备通过消耗能源将其转化成必要的势能，从而机械利用势能来保证自身的运行与工作。虽然利用能量守恒定律基本原理，我们可以对动能进行必要的控制，但是由于机械本身结构十分地复杂难懂，所以操作起来十分的困难。而且影响动能能量变化因素是多种多样的，每一种因素都有可能对动能产生或较大的影响，从而影响机械设备的正常运行。基于以上问题的出现，为了降低资源能源的消耗力度，实现节能的要求，以促进社会的可持续发展进步。所以，当机械设备在工作过程中，要尽量减少机械在运行过程中零件之间产生的摩擦力，这样就可以最大程度地将资源能源转化成我们实际生活中所需要的有效动能。一般来说，工作人员以及技术人员可以采取的措施包括：（1）将零件之间的装配在进行核对与检验，进一步增强其精准度与精配度。（2）采用先进的机械装配材料，利用先进的材料的良好的性能，将消耗资源与能源的数量降到最低。（3）就是我们日常生活中比较常用的一种简便方法，即减少机械设备的启停程序以及次数即可。

1.3降低其他的消耗功率

在机械设备运行过程中，由于各种因素的影响，总会产生各种无用功的出现，所以说如果能采取必要的措施来减少这些无用功功率的出现，就可以最大程度地达到节能的目的。机械设备运行过程中产生两种无用功是我们日常生活着比较常见的现象。第一，是机械设备工作时，各种零部件与各种物体之间都会产生大量的热量，也就是设备所作出的无用功。第二，由于材料本身质量的原因或者机械本身做功的原因，都会使一些个别材料产生变形，从而造成了大量功率的损耗。所以，对于机械设计的节能需要充分考虑材料的性能、设备运行产生的热量以及功率损耗等问题，要积极地采取有效的进行解决，达到节能的目的。

2机械设计节能基本原理的应用

在我们日常生活中，我们经常可以看见机械设计节能基本原理的应用，但是当前社会机械设计节能基本原理应用最为广泛的还是在汽车上的应用。而每一种汽车之间由于性能等不同因素的影响，使不同汽车的能耗消耗大小也存在极大的差别。一般来说性能越优异的汽车它的能源消耗就越大。当然，机械设计节能的基本原理不仅被应用到汽车行业中，而且被广泛地应用到升降机等各种大型设备中，并且对人们现实的生活起到了重要的指导作用。与此同时，我们还应该知道的是，虽然机械设计节能基本原理被广泛应用到社会生活的实践中。可是我们获悉要想促进机械设计节能质量的提高，就要在技术发展上面下足功夫，若技术水平不能达到预期要求，那么任何的技术使用对其发展而言就将无存在意义，故此能会洗技术水平是促进其发展必不可少的关键因素。但是机械设计相关工作人员以及技术人员更不能被科学技术所束缚住，也就是不能被先进的技术捆绑住手脚。机械设计节能需要进行大胆的创新与尝试，既要引入先进的技术，还需要立足根本，以我为主，为我所用。

3结语

在社会资源能源紧缺的时代大背景下，节能已经成为促进社会经济可持续发展的重要课题。因此，机械设计的相关人员需要以机械设计节能基本原理为标准，设计过程中仅仅围绕能量守恒定律，从而利用科学的方法来达到节能的目的，进一步促进社会经济的发展进步。

参考文献：

[1]车胜创.机械设计节能基本原理的分析与应用[J].长安大学学报(自然科学版).2011(03):95-101.

[2]徐伟.机械设计节能基本原理的分析与应用[J].南方农机.2016(07):85+87.

[3]范敬伟.机械设计节能基本原理及其应用的相关研究[J].山东工业技术.2015(06):10.

[4]陈巧莲.机械设计节能基本原理的分析与应用研究[J].科技展望.2016(13):76.

机械基本原理范文第4篇

关键词：机械；设计；节能；基本原理

经济的快速发展将会导致环境污染严重和资源短缺情况的出现。这些问题将会反作用到经济与社会发展中。如何妥善地处理好经济发展与环境资源保护之间的关系成为社会稳定发展的重点。节能是环境资源保护的重要形式。加强对机械设计节能基本原理的研究，才能够发挥出机械设计节能效果。机械设计节能应用到工业生产中，对于实现国民经济可持续发展具有重要的影响意义。

1 机械设计节能基本原理

机械设计节能在动能方面的影响最为明显。传统机械设计主要考虑的是输出功率变化，特别是设备在运行过程中产生的波动。机械设计节能对于设备加工精度与周期影响更为突出，在设备加工的时候，需要根据动能状况及时地进行能源回收或者转化。并且根据节能特点，做好设备调节系统动能变化，能够在最小范围之内完成能源的回收。输出力会根据节能状况进行调整。在不同运行环境中，机械设备输出力会有明显的差异。特别是相同机械设备运行过程都会涉及到节能改善。在较短的时间内机械设备运行会产生较大的波动，这些波动出现的阻力都会影响到机械设备的运转情况，并且会随着变化减小，节能的效果也会更加的明显。机械设备在运行的时候都会涉及到摩擦等阻力，调整零件精度或者的方式都能够提升设备的使用效率。因此，在机械设计节能效果上要最大限度地降低无用功的产生，对于节能原理要进行充分的总结，处理好动能、输出力以及无用功之间的关系，能够根据设备情况进行机械设计节能的改进。通过对参数变化的研究，实现能源的有效节约。

2 机械设计节能的应用效果

2.1 人才培养与新技术的应用

机械设计节能涉及到很多多方面的知识，需要专业性较强的工作人员才能够完成。专业人才是开展机械设计节能基本原理研究的核心基础。针对这种情况要持续进行工作人员专业培训，这是实现机械设计节能必要条件。在实际技术基础上进行整体性突破，并且要充分地运用信息技术实现机械设计节能水平的提升。

2.2 强化电子控制系统

电子控制系统对于提升机械设计节能效果的准确性具有重要的作用。电子控制系统能够对机械设计节能进行实时监控，做好机械设计节能控制工作，通过智能化系统对机械设计节能状况进行判断。有效地控制功率输出，并且避免消耗的进一步扩大。使机械设计节能效果达到最大优势。电子控制系统同时还能够对自身进行检测，发现其中存在的限制因素，有效地延长机械使用的寿命。

2.3 加工设备设计

工业生产机器主轴在运行中产生的波动很容易影响到产品的质量。为了能够更好地解决这一个问题。需要利用机械设计节能技术在机器运转过程中加入转动惯量较大的飞轮，这样能够更好地起到调节波动的作用。能够将不均匀系数都调控在合理的范围之内，并且保证机器能够正常的运转。在不均匀状态下的输入功率都会产生较大的能源消耗，并且输出与动能变化产生的数据会持续的叠加。机器运转中的转动惯量飞轮会根据初相位不同进行功率比较。在平衡理论下的机械运转数据差距也会变得更小。

2.4 升降机械设计

升降机在使用的过程中会消耗大量的能源。因此，为了能够实现升降机节能环保，就要在机械设计节能基本原理下对升降机进行能源消耗控制。升降机械主要是大压力容器下驱动的设备移动，这样就能够实现机械在空中进行作业或者维修。升降机产生的消耗主要是来自于货物运输上升或者下降。高空机械作业都需要在实践的过程中对动力与能量进行高度调整。这样才能够进一步地开展高空作业。但是在实际工程作业中，机械设计节能原理会对升降机的结构与设计进行优化。最终将会实现能源的节约。比如，当曳引驱动机构和传统的升降机械以相同的速度提升质量相等的货物或者重物时，前者可以更加有效地实现升降机的平衡，减少升降过程中的能源消耗，使得系统势能在最小范围内变化甚至维持常量。机械设计节能工作的开展需要处理好材料与动力源之间的关系选择。要将设计理念融入到升降机结构中，特别是要注重电子控制系统的应用。电子控制系统能够更加突出升降机的自动性，并且会实时进行监控，提升工作人员的安全性。

3 结束语

可持续发展成为我国经济与社会不断进步的重要载体。可持续发展道路能够实现自然、资源、人类等方面的和谐统一。特别是工业生产中融入可持续发展理念将会实现节能减排。针对这种情况要强化机械设计节能效果，明确掌握全面的机械设计节能基本原理，通过掌握理论知识指导工业实践生产，这样能够实现成本投入得到有效的控制，避免资源出现严重浪费，在根本上保o环境。对于构建和谐文明健康的社会具有重要的意义。机械设计节能在社会发展充分发挥巨大作用。保证机电产品消耗得到控制，实现降低输入功率。

参考文献

[1]宫浩.浅谈机械设计中的材料选择和应用[J].科技致富向导，

2015，08.

[2]石建.关于机械设计加工中应注意的一些问题[J].科技致富向导，2015，09.

[3]万仑仑.浅谈机械设计的发展方向[J].科学中国人，2015，18.

[4]石磊.机械设计自动化设备安全控制分析[J].科学家，2016，09.

[5]谈亮鸿.浅析食品机械设计与普通机械设计的对比研究[J].科技致富向导，2014，14.

[6]陈永胜.机械设计及其自动化发展方向的思考[J].科技致富向导，2015，05.

[7]谭素文.机械设计与加工问题研究[J].科技致富向导，2014，29.

机械基本原理范文第5篇

随着我国工业化的不断深入，环境问题也越来越受到人们的关注。在提倡人与自然和谐发展的今天，节能减排的思想已经深入人心。其中机械设计也是节能减排的重要领域，但是很少引起人们的重视。遵循机械设计节能的基本原理，不仅可以收到显著的效果，而且对于国家环境资源的保护也有深远的影响。笔者根据目前机械设计中存在的问题，分析机械设计节能的基本原理，提出来几点相应的措施。

关键词：

机械设计；节能减排；基本原理；应用

1引言

在当今社会下，经济迅猛发展，人们在物质和生活上得到了极大的满足，但是经济发展的同时也带来了许多的环境问题，比如环境污染、资源浪费等。所以人们开始寻求一条环境与经济和谐发展的可持续性道路。正确处理好环境和经济的关系，不仅关乎国家的稳定发展，而且关乎社会的和谐安宁。机械设计节能作为节能减排，实现健康可持续发展道路的重要组成部分，已经逐渐成为机械设计人员的重要研究方向。

2机械设计节能的背景

机械设备在人们的生产生活中随处可见，特别是工业生产中表现的尤为显著，它不仅是工业生产的重要组成，也是国家经济发展的重要支柱。但是大量机械设备的使用，必然会造成国家巨大的能源浪费，这与我国提倡的“节能减排”政策十分不符。为了响应我国的节能政策的号召，设计人员必须对机械设备从设计到制造最终到完成这一过程进行合理的机械节能优化，保证资源最大化的利用，这其中对于机械设备的设计是节能工作最重要的环节。近年来，机械使用者们为了减少资源的不必要浪费，降低生产成本，提高机械使用效率，使经济利益最大化，他们越来越青睐于节能型的机械设备，这使得传统的机械设计和制造方法即将淘汰。

3机械设计节能原理及其应用

机械设计节能原理又称为平衡节能原理，要求在设计中从动力源、减少摩擦、功率匹配节能等方面入手，充分考虑实际应用中的能耗问题，不断完善设计图纸，尽可能在设计源头上减少能源的浪费。

3.1动力源

动力源一般指机械设备的发动机，在机械设计时要求尽可能减少输入功率的同时尽可能的提高输出功率，简单的说就是提高能源的转化率。在实际的应用中，这一理念体现在机械设备的启动和减速两个阶段上。

3.2设计中减少摩擦

发动机所产生的动力，必须依靠齿轮、动力传送带等进行传送，传递到机械设备所需要的运作部位，这一过程的运动难免会产生摩擦，从而损耗动能。因此，对于机械设备的设计，要尽可能的减少机械构件间的摩擦。一般对于减少机械设备活动处摩擦的方法是使用光滑构件、对机械设备进行定期，这样可以减少动力的损失。

3.3功率匹配节能，合理运用节能

在设计中，需要合理的分析机械设备所需的功率，处于不同的环境中，或者工作性质的不同都会导致机械设备所需的功率不同。所以在设计机械设备时要依据的设计标准功率。

4机械设计能源浪费的原因

4.1缺乏节能设计理念

传统的机械设备是为了更好的提高机械设备的生产能力，促进企业的生产最大化，所以设计者往往更加注重的是如何提高机械设备的载重量、运转速度等，然后保证设备运作的稳定性和可靠性，可以说完全忽视了对于节能这一方面的考虑，甚至有些设备在设计时为了更好的提高以上的两方面性能，不惜消耗更多的资源，造成资源的严重浪费。

4.2设计人员专业水平低

对于机械设备的设计人员一般都是专业性的人才，他们拥有丰富的经验，但是他们有些人员不愿意进行理论学习，一直闭门造车，不想去了解新的理论，最终使得与社会先进的新型设计脱节，不利于国家机械行业的发展。同时有些人员长期工作，没有进行基层实地考察，导致自己所设计出来的设备与实际应用不符，不能满足企业生产的需要。

4.3技术水平无法满足设计需要

由于经济技术的制约，导致许多新的设计理念和设计思想难以实施，即使勉强能够完成，不说是否会出现问题，就是生产成本也会大大的提高，不符合经济利益最大化的原则。所以许多的机械制造商回来减少利益的损失，还是不愿意在机械设备中引入节能技术。

5如何做好机械设计节能

5.1选用环保型材料和环保型发动机

从机械设计环节入手，在满足设计要求的条件下，尽可能选择环保型材料，这样可以使得材料无污染、无公害、易于回收、方便处理。在机械设备中，机械发动机是机械设备的主要污染源之一，为了减少环境污染，有害物质的排放，要选用环保型的发动机，可以使得发动机具有油耗低、排放低等的优势。

5.2电子控制系统精确化控制

利用电子计算机和无线区域网组成的控制系统，实现对机械的精准控制。信息终端智能化可以实时监测机械的实际运作情况，同时做出智能化的判断，已达到控制发动机的输出功率，来尽可能的减少能源消耗。同时，这样的检测还可以及时的发现问题，做到及时的处理，这样就延长了机械设备使用的寿命，提高了经济利益。

5.3引入新型技术

机械设计离不开技术的支持，在设计中不能脱离现实生活生产的实际发展水平，但是又不能思想陈旧，固步自封，需要设计人员在设计时要有创新精神，要敢于尝试，将新型技术大胆的融入到自己的设计中去。这样不仅提高了技术人员的创新能力，还使得我国的机械行业发展不断的提高。

6结束语

随着我国经济的不断发展，国家和个人越来越重视环境问题，对于国家而言，出台了许多的政策，比如“走可持续发展道路”、经济建设、政治建设、文化建设、社会建设、生态文明建设“五位一体”的总布局。这些都可以看出国家对于环境的重视。对于个人，我们越来越喜欢使用清洁环保的工具，比如对于汽车的选择，我们更加青睐于环保型的汽车。机械行业作为节能减排的重要组成部分，就要从源头做到尽可能的减少环境污染，提高资源使用率。这就对机械设计人员有了更加严格的要求，不仅需要他们设计出机械产品，还必须达到能耗低，资源浪费少，同时可以给企业带来利益最大化的机械产品。

作者：李永森 单位：久益环球（佳木斯）采矿设备有限公司

参考文献：

[1]张超.计算机辅助设计在机械设计教学中应用的探究[J].课程教育研究，2013年14期

[2]张伟博.基于机械设计节能基本原理的平衡液压挖掘机仿真与分析[J].山东工业技术，2014年14期

机械基本原理范文第6篇

关键词：机械设计；节能；基本原理；应用

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

1、基于动能的机械设计节能方法证明

人们以往对系统动能变化率对输入功率的影响研究，主要对机器工作过程中经过“起动-工作(匀速)-减速”3个阶段中的第1和第3阶段进行分析。虽然也对不匀速的第2阶段进行分析研究，但主要是针对机器周期性速度波动和非周期性速度波动的如何调节，为提高使用寿命、工作精度进行研究，很少涉及到功率问题。所以，还应对系统动能的变化率对输入功率的影响进行分析研究。

机器系统结构复杂，在其内部所有运动件均按设计要求作各自的运动(平动、转动和平面运动等)，故该系统动能T可表示为：

(1)

式中：Ici为转动惯量；ωi为角速度；mi为质量；vci为速度。

对式(1)求导，可得系统动能变化率为：

(2)

式中：εi为角加速度；αci为加速度。分析式(1)可得出如下结论：

短时间内，系统动能在最大范围内变化，或系统动能在制动过程中没有得到回收或转换而白白浪费等，均是系统动能变化率引起输入的功率较高和能量没有得到充分利用的原因；若系统动能为常量，则系统动能的变化率所需输入的功率为0，与速度的大小无关。

为了便于分析，将系统动能表示为由多个用周期函数表示的动能的叠加组合，计算式为：

(3)

则系统动能变化率又可表示为

(4)

式中：ω为基频；b0为待定常数；t为时间；Bji为幅值；φjib为相位角。

分析可得如下结论：系统动能的变化率的大小取决于系统动能变化的最大幅值B和变化时间t，在相同时间内最大幅值B越小，则系统动能的变化率越小；系统动能变化的最大幅值由机器内各部件的动能的初相位决定；当系统动能的变化率呈周期性变化，在设计时既要满足提高使用寿命、工作精度，还要达到节能要求，此时，可配置一个相同系统动能的变化率呈周期性变化机构，2个系统动能的初相位相差π角度。

综上所述，归纳如下：①引起系统动能变化率较高和没有得到充分利用的原因为，短时间内系统动能在最大范围内变化；②系统动能在整个工作过程中没有得到回收或转换。基于动能的机械设计节能方法，在设计机械系统时，只要使系统的动能为常量，或在最小范围内变化；若机器系统动能的变化率呈周期性变化，还可再设计一个与原周期变化相同的机构，使2个系统动能的初相位相差π角度；对于制动频繁的机器或工作装置，应设计一套将能量(动能、势能)储存或转换系统；则维持系统正常工作所需输入的功率将会降低和能量得到充分利用。系统的动能为常量和在最小范围内变化的必充条件是，各动能2个相邻的初始相位角的之差为π或在π附近。

2、降低其他输出力消耗功率NSF措施的论证

机器在工作过程中的输出力，针对不同的工作对象便以不同的形式表示，如车辆的输出力，包括行驶阻力、坡道阻力、惯性阻力等；刨床的输出力为刨刀的削力；振动机械的输出力还包括激振力；液压机械的输出力为推力或扭矩(与油压和流量有关)等。由此分析可得出，机器输出力是由不同形式的力组成的。

除了重力外，其他输出力在少数情况为常量，在多数工作状态为变量，若将其中某一输出力Fsi与其速度vsi的乘积可表示为某输出力消耗功率NSFi，或将其输出扭矩Msi与其角速度ωsi的乘积可表示为某输出力消耗功率NSF。则输出力消耗功率NSF可表示为：

(5)

根据机器检测的数据结果，式(5)中每个输出力Fsi、Msi的工作速度，仍然以周期性的变化显示。根据周期函数的性质，周期函数无论是与常数还是其他任意函数的乘积，其结果为周期函数和非周期函数2种。所以机器系统其他输出力消耗功率NSF可以看作为多个周期函数和非周期函数的合成。现将其以多个周期函数合成表示为：

(6)

式中：ω为基频；c0为待定常数；Cji为幅值；φjic为相位角。

分析结果可得：以周期函数和非周期函数表示的其他输出力消耗功率在较大范围内变化时所需匹配的平均功率较大；其他输出力消耗功率的变化与每个输出力Fsi、Msi和其工作速度vsi、ωsi有关；当其他输出力消耗功率在较大范围内变化，则每个输出力Fsi、Msi或系统动能必然在较大范围内变化。若要将其他输出力消耗功率降低，则以周期函数和非周期函数表示的其他输出力消耗功率应在较小范围内变化，其充分必要条件是每个输出力Fsi、Msi的工作速度vsi、ωsi的乘积所表示的周期函数或非周期函数的相位应相差π。

综上所述，归纳如下：①引起其他输出力消耗功率较高的原因为，短时间内输出力Fsi、Msi或系统动能在最大范围内变化；②降低其他输出力消耗功率NSF的措施，在设计机械系统时，只要使以周期函数和非周期函数表示的其他输出力消耗功率应在较小范围内变化，则维持系统正常工作所需输入其他输出力消耗功率将会降低；在最小范围内变化的充要条件是每个周期函数相邻的初始相位角之差为π或在πrad附近；针对某输出力和工作速度的乘积所表示的周期函数就是机器系统的周期函数，还想取得更佳的节能效果，应再附加一个相同周期函数机构，2个相同周期函数机构初相位应相差π。

3、降低无用功率NR措施的论证

机器在将能量传送到工作装置和作用，并与工作对象(或介质)在工作过程中，由于摩擦发热、发声、以及弹性、塑性变形等，要损耗掉一部分功率，即无用功率。虽然其量与机器的传动方式、制造精度、条件等有关，但对损耗功率的发声、弹性、塑性变形现象进行动力学分析，可知产生该现象的主要原因是，部件运动过程中的惯性作用使其受力不均匀、变化较大。从能量分析可得出，部件受力不均匀、变化较大的原因是，系统的动能或势能在较大范围内变化。

动摩擦因数不仅与接触物体的材料和表面有关，而且与接触物体间相对滑动的速度大小有关，动摩擦因数随相对滑动速度的增大而减小；若系统的动能或势能在较大范围内变化，即使部件的接触表面的摩擦因数不变，但接触表面的正压力则呈周期变化，所以摩擦力与摩擦力损耗功率呈周期变化。同时鉴于机器发声、弹性变形也基本都是周期性的，故无用功率NR可用周期函数表示为：

(7)

式中：ω为基频；d0为待定常数；t为时间；Dji为幅值；φj为相位角。

分析以周期函数和非周期函数表示的无用功率，可得：当以周期函数表示的无用功率在较大范围内变化时，所需匹配的平均功率较大；当无用功率的变化主要与每个无用输出力Fsi、Msi的工作速度vsi、ωsi有关，若其他输出力消耗功率在较大范围内变化，则无用输出力Fsi、Msi或系统动能必然在较大范围内变化。

引起无用功率较高的原因是，短时间内以周期函数表示的无用功率在较大范围内变化。降低无用功率NR措施：在设计机械系统时，只要使以周期函数表示的无用功率在较小范围内变化，则维持系统正常工作所需输入无用功率将会降低。

4、机械设计节能基本原理的归纳整理

将基于动能的机械设计节能方法，降低其他输出力消耗功率的措施，降低无用功率的措施归纳为机械设计节能基本原理。在设计机械系统时，只要使系统动能为常量，或使其能量在最小范围内变化；只要使以周期函数和非周期函数表示的其他输出力消耗功率、无用功率在较小范围内变化；调整系统动能变化率、其他输出力消耗功率、无用功率3个函数初相位，使输入功率函数幅值在最小范围内变化；若机器或工作装置使输入功率函数幅值在较大范围内变化，应再配置一个与输入功率相同周期函数的工作装置，使新的合成输入功率函数幅值在较小范围内变化，或直接配置一套能量储存或转换系统；则维持系统正常工作所需输入功率将会降低，系统能量将得到充分利用。

结束语

总之，在机械设计中，遵循节能的基本原理，将其应用到其中，才能够真正的促进我国机械设计的不断发展与进步，保证我国机械制造业在技术上不断获得新的突破。

参考文献

[1]王玉苓.工程机械绿色设计与制造技术研究[J].工程机械, 2009,(01)

机械基本原理范文第7篇

【关键词】机械设计节能原理应用

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

一、机械设计节能基本原理

若要得到引起机器系统输入功率较高而功率没有充分利用的原因，应根据公式（1），对机器所输入的能量和输出的各种能量进行全面的分析研究，

式中：NM为机器输入功率；NCF为有势力消耗的功率；NSF为其他输出力消耗的功率；NR为无用功率；dT/dt为系统动能变化率。

1、基于势能的机械设计节能方法证明

由有势力和势能的性质可知：所有有势力消耗的功率NCF等于系统势能U对时间的导数的负值，计算式为：

由式(2)可知：系统有势力消耗功率NCF取决于系统势能U。而系统势能可看作由多个势能Vi的合成或多个周期函数表示的势能的叠加组合

现将势能Vi表示为任意周期函数，即

式中：ω为基频；a0、ai、aj均为待定常数；t为时间变量；Aj为幅值；φj为相位角。

则系统势能U可表示为

由式(4)可以看出，系统势能由两部分组成，即第一部分(常量)与第二部分(合成项)组成。将式(4)代入式(2)，则有

将式(4)、式(5)进行对比分析，可得出如下结论：①若势能为常量，则有势力所消耗的功率为0，与有势力的速度无关；②若势能为变量，有势力所消耗的功率与其速度有关；③若有势力所消耗的功率的最小值(常量)和最大值(变量)为

则引起有势力消耗的平均功率NCF为(NCFmax-NCFmin)/2。故变化幅值越大，则消耗功率越大。根据上述结论分析可得，机器在工作阶段，系统势能短时间内在最大范围内变化，或未将其在制动过程中回收或转换，是引起有势力消耗的功率较高和势能没有充分利用的根本原因；同时可得，若要使有势力消耗功率下降，系统势能应为常量或在最小范围内变化。

2、基于动能的机械设计节能方法证明

人们以往对系统动能变化率对输入功率的影响研究，主要对机器工作过程中经过“起动-工作(匀速)-减速”3个阶段中的第1和第3阶段进行分析。虽然也对变速的第2阶段进行分析研究，但主要是针对机器周期性速度波动和非周期性速度波动的如何调节，为提高使用寿命、工作精度进行研究，很少涉及到功率问题。所以，还应对系统动能的变化率对输入功率的影响进行分析研究。

机器系统结构复杂，在其内部所有运动件均按设计要求作各自的运动(平动、转动和平面运动等)，故该系统动能T可表示为

（7）

式中：Ici为转动惯量；ωi为角速度；mi为质量；vci为速度。

对式(7)求导，可得系统动能变化率为

（8）

式中：εi为角加速度；αci为加速度。

分析式(7)可得出如下结论：短时间内，系统动能在最大范围内变化，或系统动能在制动过程中没有得到回收或转换而白白浪费等，均是系统动能变化率引起输入的功率较高和能量没有得到充分利用的原因；若系统动能为常量，则系统动能的变化率所需输入的功率为0，与速度的大小无关。

为了便于分析，将系统动能表示为由多个用周期函数表示的动能的叠加组合，计算式为

（9）

则系统动能变化率又可表示为

（10）

式中：ω为基频；b0为待定常数；t为时间；Bji为幅值；φjib为相位角。

参照式(5)分析结果，对式(10)分析可得如下结论：系统动能的变化率的大小取决于系统动能变化的最大幅值B和变化时间t，在相同时间内最大幅值B越小，则系统动能的变化率越小；系统动能变化的最大幅值由机器内各部件的动能的初相位决定；当系统动能的变化率呈周期性变化，在设计时既要满足提高使用寿命、工作精度，还要达到节能要求，此时，可配置一个相同系统动能的变化率呈周期性变化机构，2个系统动能的初相位相差π角度。

综上所述，归纳如下：①引起系统动能变化率较高和没有得到充分利用的原因为，短时间内系统动能在最大范围内变化；②系统动能在整个工作过程中没有得到回收或转换。

基于动能的机械设计节能方法，在设计机械系统时，只要使系统的动能为常量，或在最小范围内变化；若机器系统动能的变化率呈周期性变化，还可再设计一个与原周期变化相同的机构，使2个系统动能的初相位相差π角度；对于制动频繁的机器或工作装置，应设计一套将能量(动能、势能)储存或转换系统；则维持系统正常工作所需输入的功率将会降低和能量得到充分利用。系统的动能为常量和在最小范围内变化的必充条件是，各动能2个相邻的初始相位角的之差为π或在π附近。

二、机械设计节能的基本要求

1、尽量采用能再生利用的材料和资源

在各系统及部件设计中所选用的材料尽量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用过程中对环境无害的材料，特别是结构件的设计应尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料，提高工程机械材料的再生率。

2、长寿命、低能耗及减轻重量的设计原则

通常来说，延长产品寿命就等于减少了机械的生产量和降低其报废量，降低产品能耗可减少对环境的污染，而减轻产品重量即可减少材料和资源的消耗。要从减少环境负荷的角度尽可以考虑各系列产品同类零部件的互换性和通用性。为此应在保持主机各项性能参数前提下，尽量减少主机和附属作业装置或机具的体积和重量，提高动力传动系统零部件的强度和耐久性能，实现液压系统的轻量化和高效率。

3、尽量采用低环境负荷材料

工程机械零部件设计中应尽可能不使用氟利昂（空调）、含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料。如装载机驾驶室和内饰上使用难以自然分解且对环境有害的工程塑料及其它一些非金属材料都加重了资源浪费和环境污染；在仪表、散热器及蓄能电池等采购生产中，应尽可能减少或替代铅的使用量。因此在主机设计中一些附属零部件选用新型环保型材料很重要。

4、废弃零部件处理的污染最小化及综合成本最优化

工程机械产品在设计初始阶段就要考虑报废件处理简单、费用低和污染小，零部件要解体方便、破碎容易，能焚烧处理或可作为燃料回收。

三、机械节能在升降设计中的应用

在升降机械设计中的应用升降机械与其他机械相比，消耗功率的主要特征是货物和人的重量(有势力)在提升或下降的匀速运动过程中均要消耗功率。工程实践证明，以相同的速度提升质量相等的重物，按照电梯标准计算设计的曳引驱动机构所消耗的功率比传统卷扬驱动机构要小得多。

若按“系统势能为常量或在最小范围内变化”设计升降机械或电梯，可得平衡升降机和平衡电梯设计方案。在平衡升降机中，若用Q(t)表示提升物体的质量，用P表示自重不变的配重，用r1表示升降货物卷筒的半径，r2表示升降配重卷筒的半径，若要平衡升降机的系统势能为常量，则必须满足式(11)，即

（11）

此时虽然Q(t)为变量，但可采用自动变速机构改变传动比，可实现系统势能为常量。在平衡电梯中，若用Q(t)表示轿厢和水箱自重以及随人数变化载质量，P(t)表示配重和水箱自重(变量)，曳引轮与导向轮半径相等用r表示。平衡电梯在工作时，当进入轿厢人的质量为q1，轿厢下水箱里将有p1重的水进入配重下水箱。电梯空载时， Q(t) = Q P(t) = P，电梯工作时Q(t) = Q+q1-p1，P(t) = P+p1，将其代入式(11)，则可求得轿厢下水箱里水进入配重下水箱的质量。

p1= q1/2 (12)

可以看出由轿厢水箱进入配重水箱水的质量只是人质量的1/2。现对卷扬驱动机构、曳引驱动机构和平衡升降机或平衡电梯所需要的电机功率进行对比，可以看出平衡升降机或平衡电梯显然要比曳引驱动机构要小。同时还可以发现，卷扬驱动机构系统势能在最大范围内变化，曳引驱动机构系统势能在较小范围内变化，平衡升降机或平衡电梯的系统势能为常量或在最小范围变化。由此可知，当系统势能为常量时，该机构节能效果最为明显。

总结

机械基本原理范文第8篇

关键词：机械设计；节能；环保；原理

随着时代的发展，生态问题与能源危机日益严峻，极大影响了人们生活与生产，在这种时代背景下，节约能源、保护环境已成为全球共识。机械生产作为社会发展中不可或缺的产业，节能环保问题不容忽视。机械设计作为机械工程领域的第一工序，其在产品设计中除了考虑产品性能、质量外，更要注重设备的节能型，尽可能的节省资源浪费，避免因为设备不具备节能性能而造成大量材料的浪费。文章从机械设计节能的原理入手，从实际出发通过能量分析提出了机械设计的节能方法。

1机械设计节能的重要性

我国工业产业与西方国家相比，有着起步晚、起点低的特征，但伴随改革开放以来国内经济的迅速发展，机械生产行业也得到了前所未有的发展，在国家经济中占有重要地位。机械设计作为机械工程领域的重要组成部分，其对机械工程有着很大影响，近几年来，受到国家节能减排、保护环境政策的影响，机械设计节能工作的开展已成为不可逆的趋势，在这种时代背景下，要求机械设计人员充分考虑各种因素，除了保证机械产品的最初性能外，更要做好节能环保及经济性要求，我们首先要对这些内容分析和整理，正确认识这些环节的工作要求。因此，在机械设计的时候，我们要对设备的配合及应用更加注意，力求机械设计在保持正常运转的时候，尽可能的降低能量损耗，从而让机械设计达到当前可持续发展战略的要求。

2机械设计的节能原理

在机械设计工作中，需要遵守的原则很多，但是在不同时代、不同环境下，机械设计原则也需要随之变化。近些年来，随着国家可持续发展战略的实施和节能环保理念的提出，机械设计中加入节能要求已刻不容缓。在机械设计工作中，节能策略不仅要从机械消耗功率入手，更是要对机械设计的各个环节分析。在机械设计中，其原理包含了机械系统的动能、势能、输出作用力以及机械系统所消耗的功率等。我们首先要对这些内容分析和整理，正确认识这些环节的工作要求。

2.1机械设计在动能方面的节能

在以前的机械设计工作中，工作人员通常都将工作重点只放在机械动能的变化以及输入输出功率的控制上，通过调节机械波动、提高机械周期以及机械工作精度等方式来保证机械产品的设计质量，很少主动的去分析动能变化对机械产品造成的影响，以致机械产品设计质量往往得不到有效的保证。另外，在传统的机械设计中，动能一直没有得到有效的发挥，究其原因是机械在工作中动能并没有得到有效的转换，机械设计中基本工作原理还沿用传统模式，只要机械系统中的动能能够保持在很小的范围，那么机械设计的目的已经达到了。

2.1.1机械设计在其他输出力方面的节能

不同的机械设备在工作过程中所表现的输出力是不一样的，而且相同的一款机械设备在不同的工作过程中其输出力也不尽相同，所以机械的输出力在不同的工作阶段形式也是不一样的。在机械工作过程中造成输出力消耗过高的主要原因是在比较短的时间内输出力变化较大，如果把周期函数形式的输出力消耗保持在比较小的范围内变化就能达节能到节能的目的。

2.1.2在机械设计时要尽量降低无用功的损耗

任何机器在运转过程中，由于阻力、摩擦、形变等原因一定会产生无用功的损耗，这与机械在设计中考虑到的精度、程度等都有莫大的关系，无用功的损耗大大地降低了机械设备的使用效率，所以在机械设计时我们要以节能的基本原理为基础，尽量减少无用功，以期提高机械的节能性。

2.1.3对机械设计节能原理的基本归纳和整理

本文主要是在动能的机械设计节能、减少无用功功率方面以及减少其他输出力功率方面对机械设计节能基本原理进行了简单的介绍，工程师们在进行机械设计时，只要考虑到将机械系统里面的一些参数常量等保持在很小的变化范围内，就能极大地增加机械节能性，但是想要做到这一点，其实还是有一定的难度的，这就需要我们广大的机械工程师们更加努力的进行设计了。

2.2机械设计节能基本原理的应用范围

机械设计节能基本原理在工程设计方面的应用：

2.2.1机械节能原理在升降机械设计中的应用

升降机械在工作中消耗的功率是比较大的，为此我们需要对其进行节能设计改善，那么我们要从哪方面开始着手呢，首先我们要分析主要消耗功率的原因，其主要消耗功率的是机械在提升或下降货物的过程中消耗功率比较大，经过试验我们得出按照电梯标准进行设计的机械要比传统的机械消耗功率要小的多。要想在升降机械上进行节能设计就要参考电梯的设计方案。把机械设计原理应用在升降机的节能上。我们主要应用的公式即为：Q(t)r1=Pr2其中：r1表示货物卷筒半径，r2表示配重卷筒半径，P表示衡量的配重，Q（t）表示可以提升的物体的质量。

2.2.2机械节能原理在加工设备设计中的应用

机械设计节能基本原理在加工设备中的应用可以说最为广泛，加工设备在我们日常生活中是必备的产品，可见其节能性对我们是多么重要。以下我们就针对生产加工中的设备牛头刨床进行应用。牛头刨床其机械内有一个惯性很大的主轴，它能够保证机械的正常稳定运转，但是为了考虑其输入功率的降低等因素，我们要根据机械原理在原来设备的基础上再加设一组牛头刨床装置，使新牛头刨床功率是原来的二倍，这就达了提高功率的目的。

2.2.3机械节能原理在大型冲击压路机设计中的应用

大型冲击压路机其冲击轮表面特征并不是以周期函数进行体现的，它的变化幅度是比较大的，因此这就给我们的节能设计带来一定的难度，所以要想达到我们预期的目的，我们必须得要把冲击轮系统的势能在重心最低时其势能能够在最大范围内进行变化，只要能够达到以上要求，就能够达到节能目的。

机械设计节能是可持续发展观念下对机械领域提出的新要求，更是符合我国社会主义特色社会建设的发展理念，只有在工作中将节能理念深入到底，落实到每一个工作人员的心中，强化设计人员自身专业技术，提高设计人员素质，才能够真正的做到节能设计。

作者:张宇 单位:中车长春轨道客车股份有限公司

参考文献

[1]方永锋，陈建军，曹鸿钧.多次随机作用下可修复的k/n表决系统动态可靠性分析[J].西安电子科技大学学报，2014（5）.

[2]开依沙尔热合曼买买提明艾尼.基于骨骼重建机理的连续体结构仿生拓扑优化方法[J].农业机械学报，2014（5）.

[3]李立民，冯忠绪，张艺莎等.中国与外国双钢轮振动压路机的主要差距[J].长安大学学报（自然科学版），2011（3）.

机械基本原理范文第9篇

关键词:DWL-480捣固稳定车软件模拟

中图分类号:U23文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)09(c)-0025-02

目前正是中国铁路建设的发展黄金期,铁路基础设施的快速发展必然带来大型铁路养护机械的蓬勃发展。DWL-480型连续走行捣固稳定车是当前国内最先进的大型铁路捣固稳定机械,未来需要大量的学习人员熟练、快速掌握该车的操作与维护保养技术,但对于学习人员,存在两个问题:一是,DWL-480型连续走行捣固稳定车价格昂贵,并且由专门的铁路部门负责管理,学习人员想学习,但很少有机会能够真实接触;二是,DWL-480型连续走行捣固稳定车结构复杂,涉及机械、液压气压、电气与计算机等众多知识领域,学习人员学习起来很吃力,加上在真实环境中担心损坏机械等诸多问题,必然导致学习进度慢,不能到达快速、熟练掌握的目的。DWL-480型连续走行捣固稳定车软件模拟系统针对以上问题提供DWL-480型连续走行捣固稳定车整车结构与各组成部分的基本原理,并利用计算机软件提供一套真实的模拟环境,从而使学习人员能够低成本、快速、熟练掌握DWL-480型连续走行捣固稳定车的操作与维修保养技术。

1DWL-480型连续走行捣固稳定车软件模拟系统功能

DWL-480型连续走行捣固稳定车软件模拟系统利用计算机软件来模拟真实的机械,学习人员通过操作计算机来达到熟练掌握DWL-480型连续走行捣固稳定车操作与维护保养技术。DWL-480型连续走行捣固稳定车软件模拟系统由基本原理子系统、整车结构与各部分结构子系统、操作模拟子系统和维护保养模拟子系统四部分组成[1]。

基本原理子系统根据内燃机、发电机、电动机、液压气压控制、动力传递基本、起拨道与捣固稳定原理,利用软件模拟技术,向学习人员清晰展示内燃机做功、发电机发电、电动机传动、液压气压控制、动力传递、起拨道与捣固稳定等过程。

整车结构与各部分结构子系统提供DWL-480型连续走行捣固稳定车整车结构图,并把整车分解为各个小部分如发动机装置、捣固装置、起拨道装置、抄平测量装置、稳定装置与制动装置等。学习人员利用整车结构与各部分结构子系统不仅可以快速了解整车的总结构,而且可以准确的把握整车的各个组成部分。

操作模拟子系统模拟DWL-480型连续走行捣固稳定车前司机室、后司机室与作业司机室的司机从发动机启动前的准备、发动机启动、走行、由走行转向作业、作业、由作业转向走行到停止发动机期间的一系列操作。学习人员通过操作模拟子系统来达到熟练、快速掌握真实的DWL-480型连续走行捣固稳定车的操作技术。

维护保养模拟子系统模拟维护保养人员对DWL-480型连续走行捣固稳定车进行维护与保养,包括发动机维护保养、捣固装置维护保养、起拨道装置维护保养、抄平测量装置维护保养、稳定装置维护保养与制动装置维护保养等。学习人员通过维护保养模拟子系统来快速掌握DWL-480型连续走行捣固稳定车维护保养技术。

2DWL-480型连续走行捣固稳定车软件模拟系统总体设计

DWL-480型连续走行捣固稳定车软件模拟系统由基本原理子系统模块、整车结构与各部分结构子系统模块、操作模拟子系统模块和维护保养模拟子系统模块四部分组成。

基本原理子系统模块由各个基本原理Flas文件与基本原理子系统操作界面组成。学习人员点击基本原理子系统操作界面提供的菜单按钮,基本原理子系统模块加载与菜单按钮相对应的基本原理,并以Flas的方式展示给学习人员。如学习人员想学习内燃机原理,只需要点击基本原理子系统操作界面提供的“内燃机原理”按钮,基本原理子系统模块就会加载内燃机原理Flas文件,学习人员就可以在计算机显示器上清晰查看内燃机的各个工作过程。

整车结构与各部分结构子系统模块由整车结构高清晰图片、各部分结构高清晰图片与整车结构与各部分结构子系统操作界面组成。整车结构图片会作为背景显示在整车结构与各部分结构子系统操作界面上,当学习人员把鼠标放置在背景图片中某一位置时,计算机显示器上会自动显示与那个位置相对应的结构图片,并配以详细的文字说明,如图1。如学习人员把鼠标放置在捣固装置上时,显示器就会自动显示图文并茂的DWL-480型连续走行捣固稳定车捣固装置部分结构。

模拟操作子系统模块由模拟操作客户端与后台服务器组成,各个模拟操作客户端与后台服务器通过网络连接起来,利用ICP/IP协议来达到互相通信的目的。如图2。模拟操作客户端操作界面提供三个按钮,分别为“前司机室”按钮,“作业司机室”按钮与“后司机室”按钮。三个学习人员组成一个学习小组,第一个学习人员按下“前司机室”按钮,就会扮演了DWL-480型连续走行捣固稳定车前司机室司机的角色;第二个学习人员按下“作业司机室”按钮,就会扮演了DWL-480型连续走行捣固稳定车作业司机室司机的角色;第三个学习人员按下“后死机室”按钮,就会扮演了DWL-480型连续走行捣固稳定车后司机室司机的角色。三个按钮全部按下后,在后台服务器的通讯帮助下,相对应的三个司机可以互相协作来完成从发动机启动前的准备、发动机启动、走行、由走行转向作业、作业、由作业转向走行到停止发动机期间的标准操作流程。

维护保养模拟子系统模块由发动机维护保养子模块、捣固装置维护保养子模块、起拨道装置维护保养子模块、抄平测量装置维护保养子模块、稳定装置维护保养子模块与制动装置维护保养子模块组成。每种子模块都会依据现实情况设置多种合理的可供维护保养的障碍,供学习人员一一排除,每种子模块会针对各个学习人员给出文字提示,并给学习人员的维护保养工作打分,最终使学习人员完成DWL-480型连续走行捣固稳定车各个部分装置的维护保养工作,最终达到维护保养整车的目的。

3DWL-480型连续走行捣固稳定车软件模拟系统技术要求与系统特点

DWL-480型连续走行捣固稳定车软件模拟系统涉及以下关键技术要求。

(1)制作Flas时,力求生动形象、直观、准确无误地表达内燃机、发电机、电动机、液压气压控制装置、制动控制装置、行走控制装置等工作过程。

(2)采集整车结构与各部分结构时,力求图片清晰、文字注释详细、层次分明。

(3)模拟司机操作时,前司机室司机、作业司机室司机与后司机室司机互相协作,各自按照标准流程操作。制作司机标准流程时,需要向熟练的DWL-480型连续走行捣固稳定车司机请教,抽象概括出一套或者几套标准的司机操作流程。

(4)模拟维护人员维护保养时,需要对维护人员的维护保养工作给出评估,打出分数,促进维护保养人员改正,继续学习[2]。

(5)在整个软件系统的制作中,需要专业人员到现场采集高质量的素材,并需要利用Photoshop、Flash、3dmax等软件对采集的素材做响应的处理。

DWL-480型连续走行捣固稳定车软件模拟系统具有以下主要特点。

(1)采用Flas、高清晰图片来展示系统原理、整车与各部分装置结构,直观生动、容易学习。

(2)可简单修改配置文件来支持基本原理、装置结构、司机模拟操作流程与维护保养流程的动态扩展。

(3)系统完全模拟真实的DWL-480型连续走行捣固稳定车工作环境,操作简单、用户界面友好。

(4)覆盖的内容全面,可以针对不同层次的学员提供不同层次的教学。

4结语

DWL-480型连续走行捣固稳定车软件模拟系统利用计算机软件技术模拟一套真实的环境,供学习人员熟练掌握DWL-480型连续走行捣固稳定车整车结构、各部分原理、行走作业操作与维护保养技术。DWL-480型连续走行捣固稳定车模拟系统软件直观生动、易学易用、操作简单,易于动态扩展,适合不同层次学员的学习。DWL-480型连续走行捣固稳定车软件模拟系统是学习人员低成本、快速熟练掌握DWL-480型连续走行捣固稳定车操作与维修保养技术的有用工具。

参考文献

[1]韩志青,唐定全.抄平起拨道捣固车[M].北京:中国铁道出版社,1997.

机械基本原理范文第10篇

关键词：机械工程基础；实验教学；教学质量

中图分类号：G648.4 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2015）21-0057-01

21世纪要求高等工科院校培养更多高素质、高能力、有开拓进取精神的创新型人才，而实验教学是不可或缺的重要手段之一。实验教学不仅仅是学生获得知识的重要途径，而且对培养学生的学风、实际工作能力、科学研究能力和创新能力及工程师应具备的基本素质都具有十分重要的作用。

一、机械工程基础课程特点及内容

机械工程基础是普及机械和机械工程的基本知识、基本概念和基本内容的课程。对文科类、管理类、计算机类、艺术设计类等专业具有开拓学生的视野、增加知识面、拓宽专业、提高学生的工程能力的作用；其任务是培养学生认识机械和机械工程的能力，是工科类非机械类专业具有工程特色，适应高新科学技术社会发展的需要。机械工程基础的内容选择是根据机械工程的基本内容确定的。主要讲授机械发展与人类社会进步的关系及机械工程发展的趋势，介绍工程力学、工程材料、工程制图的基本知识，简述机械的组成原理与工作原理、常用机械零件强度、刚度的概念、机械产品的制造技术、液压传动和气动技术的概念、现代设计方法等等内容。学生通过对各部分内容的学习，了解机械及其产品从设计、制造到使用过程中需要哪些知识及其在机械产品中的地位和作用。

二、机械工程基础实验内容分析

机械工程基础实验按照实验课教学体系分为设计与制造工艺、检测与分析、材料与性能三个部分。机械工程基础实验是一门独立的实验课程，所有实验都在机械基础课实验教学示范中心进行。本实验课与工程力学、工程制图、机械原理、机械设计、工程材料及成型技术基础、互换性与技术测量基础等课程的理论教学相衔接。

1. 实验理论

（1）韧、脆性材料在受拉、受压和扭转时力学性能测试的原理和方法；电测法基本原理，单向、平面应力状态的静态应变测量与应力计算的原理和方法；冲击动荷系数测定的原理和方法；现代光弹测量的基本概念。（2）组合体模型的测量和组合体视图及剖视图的绘制方法和尺寸标注方法，机械零件功能和结构分析方法以及机械零件测绘方法和步骤，部件功能和结构分析方法以及部件测绘方法和步骤。（3）机构运动简图测绘与结构分析，机械运动分析方法，渐开线齿轮范成加工原理，刚性转子的动平衡原理，机械动力学，典型机械零件状态测试，滑动轴承性能测试与分析的原理和方法，减速器结构分析方法和步骤，各种典型机构及典型机械的综合分析方法。（4）金相显微分析的原理和方法；试样制备方法，Fe-C状态图、C-曲线；表面强化原理和方法；焊接接头显微组织分析的原理和方法；力学性能（布氏硬度、洛氏硬度、显微硬度、摩擦性能）测试的原理和方法。（5）机械加工完成后零件的尺寸误差、形位误差、表面粗糙度、螺纹几何参数误差的基本原理和方法；零件互换性所进行的必要的精密技术测量的原理和方法；测量数据的处理技术的原理和方法。

2. 实验教学

着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证；如何组织实验、处理数据和分析实验现象；介绍常用设备和仪器的原理、构造和使用维护方法以及综合实验内容的思路和方案设计等。

3. 对学生能力培养的要求

（1）培养学生运用实验原理和方法进行科学实验的能力，即如何从实验目的出发，根据什么原理，选择何种实验方案，配套哪些仪器设备，确定实验程序从而获得准确的数据并得出正确的结论。（2）通过实验熟悉常用仪器、设备的基本原理、结构、性能；学会调试仪器和排除故障。同时，要培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生的实验技能进一步得到训练和提高。（3）通过本课程的学习，加深对相关理论课程教学内容的理解，加固理论知识。（4）通过实验过程以及完成实验报告，培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和一丝不苟的工作作风。

三、实验项目的设置

1. 机构运动参数测定与分析实验

基本教学要求：初步了解电测机构运动参数的基本原理，利用计算机对平面机构动态参数进行采集、处理、实测、仿真比较优化设计，分析机构参数对机构动态参数的影响。

2. 机构运动简图测绘与分析实验

基本教学要求：掌握根据机械实物模型绘制机构运动简图的技能；计算自由度、验证机构运动确定性；了解正确选择长度比例尺方法。

3. 轴系结构设计实验

基本教学要求：熟悉和掌握轴的结构与设计，轴上零件的常用定位与固定的技术方法，轴系结构设计的要求与常用轴系结构，为后续机械设计打下良好的基础。

4. 金相显微分析法实验（铁碳合金平衡组织显微分析）

基本教学要求：研究和了解铁碳合金在平衡状态下的显微组织；分析含碳量对组织和性能的影响，初步掌握用组织相对量来估计碳钢的大致含碳量；进一步熟悉显微镜的使用方法及组织示意图的描绘技能。

通过对机械工程基础实验实验项目的分析和开发，有利于促进学生的思考能力、动手能力、创新能力等各方面能力提高，提高了教学质量，调动了学生的学习积极性和求知欲望，达到本课程的实验教学目的。

参考文献：

[1]郭跃周.面向知识经济改革实验教学[J].实验室研究与探索，2000（03）.