机械设计原理范文

机械设计原理范文第1篇

关键词 机械原理 机械设计 课程优化

机械原理与机械设计课程开设历史悠久，两门课程始终作为全国各工科院校机械类专业主干技术基础课程。近年来，随着机械学科的飞速发展、我国高等学校机械类专业人才培养实施宽口径化、21 世纪人才综合能力培养的需求，再次审视两门课程的教学体系、课程内容和教学方法，认为依旧存在问题需要探究与改革。

一、存在的问题

（一）内容有交叉与重复现象。机械原理和机械设计两门课程的教学内容基本变化不大，课程内容自成体系，相互之间缺少衔接，存在内容交叉和重复的问题。

（二）缺少系统性。两门课程缺少对机械系统的介绍，学生学完了两门课程，仍对机械没有整体的认识，对机械的设计过程缺少了解，两门课程的总体效能未能充分显现。

（三）实践环节不足。两门课程的实践环节难以适应对学生工程意识和实践能力培养的需求，缺少主动性实践的环境。

二、理论教学体系的整合与优化

机械产品的设计一般要经过产品的规划、方案设计、技术设计等环节，通过机械原理和机械设计课程的学习，学生不仅应掌握一般机械产品设计所需的基本理论知识，还应对机械系统有一个整体的认识，并应了解机械产品设计的基本过程。为此笔者尝试突破“机械原理”和“机械设计”两课程的界线，将教学内容和教学环节进行了重组、融合及整体优化，合并为“机械设计课程。

（一）课程目标。通过本课程理论教学、实验及课程设计等环节，实现总体教学目标：培养学生的工程意识和创新精神；使学生对机械产品具有整体的概念和正确的设计思想；掌握机械系统设计的基础知识，初步具备一般机械方案设计和分析的能力；掌握常用机构及其传动的运动学设计和工作能力设计的基本知识，掌握通用零部件设计计算和选用的基本知识，初步具备一般通用机械的设计能力；培养学生查阅和运用机械设计相关标准、手册及网络息等技术资料的能力。

（二）理论教学体系。在有限的学时内，合理取舍课堂教学内容，是关系到能否真正实现课程目标的关键。经过多年的仔细斟酌、反复探究，提出精、宽、新的授课原则：精——精选重点和难点的内容进行详解与指点，避免烦琐公式的推导和易于自学的内容占用过多的学时；宽——拓宽学生的知识面，注重工程应用，启发学生举一反三；新——注重机械学科发展、将机械学科的科研成果融入教学，让学生了解机械学科的新技术、新方法。

三、实践教学体系的构建

实践教学体系由实验教学、机械实例分析与设计（大作业）、典型机械设计（课程设计）三部分组成。三个模块均以加强自学能力、研究能力、动手能力及工程意识与创新精神为培养目标。

（一）实验教学。在实验教学中将计算机技术和网络技术与现代实技术相结合，加强实验内容的综合性与设计性，如增开了典型机器与机构分析、机构系统创意组合、机械系统创意组合等综合性实验，对启迪学生的创新意识和培养学生的设计能力起到非常积极的作用。

（二）机械实例分析与设计。本课程传统的课外作业内容虽然对一些基本概念、定义的理解起到一定的作用，但是由于各章相对独立、就题论题、解题方法千人一面等问题，让学生感到枯燥无味，抄袭现象严重。为了解决此问题，将“书本习题”大大减少，增加数个综合性、实践性很强的机械实例分析大作业。

（三）课程设计。课程设计是很重要的一个教学环节，课程设计的性质决定了它在对学生进行素质教育，培养学生工程意识和设计能力等方面具有独特的优势。原来的机械原理和机械设计的课程设计是分开的，相互之间没有联系，机械原理的课程设计是以机构的分析为主，机械设计是以零件的强度分析和绘制图纸为主，教师不仅限定了设计题目和方案，还给学生提供了非常齐全的参考资料，学生的创新意识得不到发挥。将两门课程的课程设计进行了优化整合，从题目的选择到实施过程，更加符合现代机械的设计思路，即把过去仅进行机构和零部件的尺度综合、运动分析和动力分析，改变为进行机械系统的综合设计。使学生的创新潜能得到了发挥，提高了设计的能力、计算机运用能力、形象思维的能力。

四、教学方法与手段的改革

近年来，随着两门课程体系的改革和深化，课程内容不断更新和增加，但教学学时相对减少，学时与内容成了突出矛盾。如何激发学生兴趣、启迪学生的潜能, 提高学习的自主性和能动性,使学生在较短的时间内掌握机械设计的基本理论与方法；如何培养学生的工程意识、创新精神和设计能力，是教学方法和教学手段研究的重要课题。

（一）从培养兴趣入手。兴趣是成才的起点，是成就事业的沃土。学习兴趣能激励学生充分发挥学习潜能，提高学习效率和质量。

（二）开放式教学。开放式的教学方法，一是要打破传统的“一本书”，大力提倡课外阅读，让学生了解教科书之外相关领域的知识，更要让学生了解新理论、新方法和新技术。二是打破“一言堂”，给学生适当的“自由”，鼓励学生向老师提出问题，帮助学生树立“不唯书、不唯师、只唯实”的实事求是精神；三是教师不要把所有的知识点得“完美无缺”，要给学生的自学留有余地和空间。

（三）倡导主动实践。被动实践是指实践的对象、方法、程序等关键要素都是由老师制定的, 学生在老师规定的框架中, 沿着老师制定的路线去完成实践任务。

参考文献：

[1]濮良贵,纪明刚.机械设计（第八版）[M].高等教育出版社TH122.2006.5.

[2]张国海等.机械原理精品课程的建设与实践.安徽理工大学学报（社会科学版）.2008.3

机械设计原理范文第2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）.

机械设计原理范文第3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．

机械设计原理范文第4篇

关键词：机械设计；节能；基本原理；应用

随着人们对能源消耗的逐渐加大，人们逐渐意识到能源危机的严重性，在科技研发中越来越注重产品的节能，这使得节能技术得到极大的发展，尤其是在当前电子计算机技术、信息技术等快速发展的条件下。本文从机械设计节能基本原理入手，分析如何实现机械工作时的节能。

1机械设计节能基本原理

机械在工作的过程中，能源消耗的功率为机械工作的有效功率和损失功率之和。根据机械守恒原理，可以推导出如下的式子：NM=NSF+NCF+NR+dT/dt在上式之中，NSF表示的是其它作用力做功消耗的功率；NCF表示的是有势力做功消耗的功率；NR指的是无用的功率；dT/dt则表示的是该系统之中动能的变化率；NM则表示的是该机械设备输入的总功率[1]。现根据该式子进行机械设计节能分析：

1.1基于势能的机械设计节能方法

根据机械工作原理分析，可以知道有势力消耗的功率大小将会受到系统势能的影响。其主要表现为以下的情况：如果机械设备在工作的时候，势能会发生一定程度的变化，当势能发生变化的时候处于一段较短的时间之内，会使得机械设备在运作过程之中不能有效的利用该部分势能转化的能量，从而使得机械设备的有势力消耗增大，使得机械设备在运转过程中增大能源损耗[2]。为有效的控制这一现象，在进行机械设计的时候，应当尽可能的缩小机械势能变化的范围，减小有势力消耗的功率，从而实现机械设计节能。

1.2基于动能的机械设计节能方法分析

在机械运动中动能是其中最为关键的一部分，通常情况下，能源的消耗就是为了将其转化为有效的机械动能，从而达到自身所需要的状态。在关于动能的机械设计过程中，由于机械内部结构极为复杂，对动能的实际做功情况影响因素也较多。如：机械设备中零件制作的精确程度、零件的材质、机械设备的启停频率等都会影响到机械动能的实际有效做功率。因此，为了更好的提升能源的利用效率，实现节能的目的，在进行机械设计的时候，应当尽可能的减少机械运动过程中产生的摩擦力，以及其它一些制动作用力等，使得转化为有效动能的效率增加[3]。如：增加零件之间的装配精度、使用新型的机械材料、减少制动以及启停的频率。都能够实现机械设计节能的目的。

1.3降低其它的消耗功率

机械设备在运行的过程中，会差生很多的无用功率，有效的降低这部分消耗的功率，将能够有效提升机械设备运作过程中能源的使用效率，从而达到节能的目的。机械设备在工作的时候，零件之间、工作表面与物体之间都会产生摩擦力，其做功之后会产生大量的热量，这部分热量就是消耗的无用功率。同时机械设备在运行中，部分材料会发生轻微的弹性、塑性变形，这也是机械做功所产生的现象，也会造成功率的损耗。因此，在进行设计的时候，应当充分考虑这些因素造成的能源损耗，采取有效的措施减少其消耗的功率，从而实现节省能源的目的。

2机械设计节能基本原理的应用

当前在机械设计节能基本原理的应用中，在汽车上面表现得极为突出。不同的汽车之间能耗存在着很大的差异，这实际上也是机械运转能耗的一种体现。对于部分性能优异的汽车来说，其能耗比通常很高，汽车在运转过程中、制动过程中所损耗的能量相对要少的多[4]。如：当前汽车中油电混合做得最好的雷克萨斯，其可以将车子运行中、制动过程中的部分能量通过电能的形式进行存储，然后在需要的时候将其完美的利用起来，在下坡的时候，也可以将势能成功转化为电能。这样的一种能量转化储存技术，可以有效的降低汽车运行中所需要的能耗，最终达到节能的目的。当然除此之外，机械设计节能基本原理的应用还有着许多地方，如在大型的冲击压路机、加工机械设备中、升降机械设备之中都得到很好的应用，这些机械设备中很多都使用到机械设计节能原理。

3结束语

伴随着当今社会经济的快速发展，能源危机日益严重，这就迫使我们的工程师们在设计机械工具时一定要考虑到这些设备的节能性，尽量节省资源当中，平时施工工作者应用非常普遍的一种方法是冲击高压闪络法。该方法的检测原理是：在将冲压高压施加在故障电缆开端位置，进而非常迅速地击穿出现故障的位置，且将故障位置一瞬间的电压突跳信息数据记录下来。对电缆始末和电缆故障位置的数据信号的消耗时间进行认真地分析，进而测试其时间距离，最终获得故障位置，且实施相应的策略。

机械设计原理范文第5篇

【关键词】仿生学原理；机械设计；实际应用

仿生学原理，可以使用到很多的领域和行业。对于现在的科技成果来说，我们的仿生学也得到了很大的发展，也在很多的实际领域上取得很大的成绩，其研究的成果也是接踵而至。在于机械设计上，它的实际效果和设计理念也是表现得很明显的，其作用在机械设计上将会极大的强化机械的实际操作性，对于机械的研发改革是有很大的指导意义的。

1 机械设计的仿生的实际定义

机械仿生设计是以设计者的创造力为基础的，在相关技术和经验的根据下，使用现代化的仿生学原理激发想象，将独具一格的机械构造创造出来的一种实践活动。其要求我们要站在以前的经验和技术至上，不断突破就得思路，结合计算机设计，优化设计，相关的性能设计于一身，形成现代化的机械设计体系，最后以仿生学理论为激发点去展开机械的设计。这是一项创新活动，也是一项全新的设计领域，值得我们去深刻的探讨。

2 机械仿生设计关注的角度

2.1 机械功能结构中的仿生设计角度

机械功能结构的仿生设计，是整个设计过程的中心内容，这是有前提的，那就是对于生物机体的构造充分的熟悉，这有这样的才可以将生物身上的功能性优势展现在机械身上去，这两者的结合是和不容易的。我们知道自然界的生物是历经种种修炼和磨合，使得可以很好的适应自然环境，以实现自身的不断发展和进化，在这样的过程中无论是自己的形态，还是其结构都发生了很大的变化，这就是适应自然的结果。我们就是要利用生物身上这样的优势结构，将其使用到我们的器械的设计理念里。

2.2 机械运动性的仿生设计角度

对于机械的运行性能的研究就要关注与对于仿生学的运动技能展开深入的研究，要想充分的了解动物的运动机制，我们就要从多方面的内容着手，无论是其形态组成，还是其功能实现都要进行仔细的研究，确保形成全面的研究体系。在运动性上，我们关注的对象是仿生机器人的设计。社会的发展是没有办法阻挡的，机器人的使用也会渐渐的蔓延，在我们的生活，学习中将会扮演着很重要的角色。我们仅仅关注一些有着运动性的机械设计， 比如杯状饮料机械的手的设计，使用的是双曲结构，可以保证收到灵活性，可以满足现实的种种需要。还有就是生物肌肉的反应几乎是很我们的实际的肌肉的反应速度是一样的，这就是对于其运动性的充分利用。

2.3 机械材料选择的仿生角度

在仿生种类中还有一种仿生，其应用的范围十分的广泛，无论是生物的组成，还是其结构流程，都可以很准确的把握，并且以此来开展材料的设计，这就是为了更好的使用机械。天然材料的结果组织，微型纤维的研究，有利于我们开展复合材料的设计，这样的话以高仿生材料来代替本身有着缺陷的材料，这对于机械来说可以极大的强化其使用的价值，将最好的仿生材料应用的这样的环境是很有利于我们的机械设计的。

2.4 机械控制性能上的仿生学角度

现代机器系统很多的都是采用机电合一的，是为了保证对于机械的智能控制，这是未来机械的发展趋势也是现在的机械不断发展的动力源泉。为了实现对于机械的控制更加的人性化和智能化，就会对于生物的控制展开研究，这样的话就会不断的增加我们在机械控制能力上的尝试，比如智能机器人的有效控制，在于农业方面表现的更加的明显。比如日本和美国都在农业领域展开智能化操作，其操作的主体就是对于机械控制性能上的仿生原理的使用，其在与定位，在于导航方面都是有很大的指导性的，可以确保农业生产的均匀化作业，精准化操作。

3 机械仿生设计的未来发展方向

3.1 机械仿生设计的理念不断深入和发展

首先，机械仿生设计其领域越来越广泛，所能够设计的方面也是日渐丰富，无论是概念上，内容上，还是目的上都有着很大的发展趋势。比如工程方面的仿生学，生命方面的仿生学，生物方面上的仿生学，结构方面的仿生学等等，这些都是机械仿生学之前的理论基础，我们通过对于这样的理论基础全方位，立体化的分析，对于其实践活动进行有效的指导。在这方面我们国家涉及的领域有工农机械的设计，以仿生学的角度来审视我们的工农机械的设计以及在使用中遇到的实际问题，像阻力大，容易掉链等问题都在慢慢的得以解决，由此产生的一些技术和仿生学的利用也渐渐的变得多了。

3.2 现代信息技术的使用，使得仿生技术不断的进入使用阶段

现代的信息技术飞速发展，这对于机械的仿生技术来说是一个很大促进，因为计算机的技术使用可以让我们更加直观的将机械的形状，构造与生物的原理结合起来，其结合的实际参考效果是很直观的，可以形成具体的操作方案，不再像以前一样知识单单的想象，没有实际的参考。在计算机技术下，我们就可以有效的将其想象中的仿生技术一一的反应出来，并对于这样的显示做出种种修改，以保证在投入使用中不会出现很多的问题。其CAD技术不断娴熟，生成图像的虚度很快，将对于实际的操作有着很直接的指导意义。可以说是现代的信息技术在不断的促进着我们的仿生事业的不断发展。

3.3 仿生学的智能化应用

我们仿生机器人是有着很明显的分类的，其一是仿生物机器人，其二是仿人类机器人。前者比如说蛇类，螃蟹，蜘蛛类，这样的功能实现是依靠这样的仿生模式的；而后者就是对于我们的人体的肢体动作，肢体组成，进行有效的分析总结，在这样的仿生基础上进行设计，我们看到的就是既可以爬山灭火，又可以完胜家务才做的高智能化的机器人，这对于我们的生活和娱乐都是很大的帮助。我们可以结合不同的生物特性，将动植物的特性一一的反馈到我们的实际使用的机械上，这样的话我们就可以最大限度的享受现代的仿生学带来的实际效果。

4 结束语

机械仿生设计是符合我们时代的发展要求的，这是人类知识积累和发展的结果，有着很高的创新性，但是在追求仿生化的同时我们要尤其注意掌握分寸，不能单方面的痴迷于仿生，将其最完美的效果展现出来就好了，我们为的是实现我们的机械更加的智能化，而不是建立一个惟妙惟肖的动物园。我们一致追求的是仿生学的最有效的使用，可以在这样的过程中最大限度的掌握其技巧，理解其真正的内涵。结构化，智能化，人性化这才是我们机械追求的仿生化。这是我们在追求仿生学中必须要明确的观念。

参考文献：

[1]邱支振.机械工程的未来与仿生[J].安徽工业大学学报，2002（19）.

[2]温家平.体育仿生学的理论体系与实践.上海体育学院学报，1990（02）.

机械设计原理范文第6篇

关键词：导盲 障碍物检测 射频识别

中图分类号：TP249 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（c）-0065-03

在生活中，我们往往会忽视一样我们的“心灵之窗”――眼睛，我们每人都会忽视它而不会保护它，但当你体会了盲人的生活，你就会知道眼睛是多么的重要。当我们蒙着眼睛去体会失去眼睛该怎么走路、日常工作时，才能真正体会盲人不能感知外界事物的痛苦。

作品的研究目标是为了方便盲人行走，使其感觉障碍物方位和感应路面情况的导盲装置，辨别障碍方向的杠杆传动机构以及辨别路面凹凸情况的摆动导杆机构可以使盲人学生在校园行动方便，不再因自己感觉不到障碍物而困扰。盲人朋友手持手柄即可以感触到障碍物及路面凹凸情况。作品含有射频识别装置可以完成对路面导航标签的识别，达到导航的目的。

1 设计方案

1.1 作品底部行动机构

行动机构是由辨别障碍方向的杠杆传动部分以及辨别路面凹凸情况的摆动导杆机构构成。其中零部件为感触杆、万向轮、铰链、软铁丝、弹簧。6个万向轮与地面接触，其中铰链上的5个感触杆用来接触障碍物，连接件上的万向轮通过导杆机构反馈地面凹凸情况。每两个轮子之间的角度是45°，整体范围为180°，铰链与中间固定杆连接。

1.2 行动机构中辨别障碍方向的杠杆传动部分

行动机构中辨别障碍物方向的杠杆传动中，其中铰链上的5个感触杆用来接触障碍物，这样就构成了一个力偶机构。首先我们的铰链和感触杆L11，L21，L31，L41，L51的底端通过弹簧相连接，L11，L21，L31，L41，L51的顶端和软铁丝相连接，而软铁丝和球型铰链相连接，这样，就构成了一个简单的力偶矩结构，形成一对方向相反的力偶。当带有杠杆传动部分的感触杆碰到某个方位的障碍物，这个障碍物时会相应的给感触杆一个力，然后杆L11的底端就会受到反作用力，方向指向靠近中间固定杆，由于两个力偶的方向相反，L11杆的顶端就会受到一个远离中间固定杆的力，这个力带动软铁丝L12，继而拉动手柄上的球型铰链，手柄向障碍物相反的方向摆动，握着手柄的盲人同学就会感受到LII所在的方向碰到了障碍物。

当这个感触杆L21碰到障碍物时会受到一个外力，然后杆L21的底端就会受到一个远离中间固定杆的力，这个力带动软铁丝L22，继而向相应方向摆动，握着手柄的盲人同学就会感受到L2I所在的方向碰到了障碍物。同理L31，L41，L51等所在方向的应用也是如此如图1所示。

这里的弹簧起到支持、回复原状的作用，当路面无障碍物的时候，弹簧可以保持机构稳定，而遇到障碍物后，避开后则会恢复原状。

1.3 作品底部辨别路面凹凸情况的摆动导杆部分

凹凸部分是利用摆动导杆机构，实现路面凹凸感知功能的。如说明图，图2所示，5个圆形万向轮与铰链相连，铰链与万向轮连接部分可以上下转动，因此当发生路面的颠簸或者障碍物的阻挡情况时，万向轮出现上下摆动，带动导杆上下移动，继而传递到手柄部分，盲人便可以通过手部的触觉，感知路面的情况。在压过凸起障碍物或者上坡时，万向轮上翘，使导杆下移；在遇到坑陷或者下坡时，万向轮下垂，使导杆上移。所以，使用者可以根据导杆的上下移动以及整体的受力情况，可以较为准确地推测出即将通过的相应路面的实际情况（图3）。

1.4 上部手柄方向转动

上部手柄部分包括球型铰链，手柄。当杠杆传动部分的感触杆受到障碍物的作用力，带动软铁丝，将力传递到手柄部分。具体流程是杆体通过球型铰链与手柄相连，当受到某个方向的力的作用时，铁丝拉动球型铰链上端带孔装置，而孔的方向与下部5个万向轮方向一一对应，位置上完全相反，这样会使手柄转动方向与障碍物的位置方向完全相反，方便身体感知。并且与导杆连接时，感受路面凹凸情况。例如左上方障碍物，手柄会向右下转动。符合人体感受事物的方向特征，更直观的感受障碍物方向，加之感受此处路段路面情况。

1.5 固定支架

如图4，固定支架是由一个中间固定杆和连接件组成，其中万向轮固定在连接件圆柱体部分中心。盲人校园通的支架起固定作品行动机构的作用，支架地面的万向轮与行动机构的另外5个万向轮组成一个平衡系统，使作品能够在这个平衡力的作用下保持平衡并且灵活的使用。

1.6 射频识别技术

射频技术（RFID）可以完成对含有路面导航标签建筑物的识别，从而达到导航的目的。我们通过射频识别技术使无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，在作品行动机构部分里的万向轮的连接件底部接入一个读卡器（Reader），各个建筑、路标等地安置路面导航标签即应答器（Transponder）。读卡器识别导向信息接收解读数据，做相应的处理后通过语音提示盲人目前位置，达到导航的目的。射频识别的优势是无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，FID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

1.7 超声波避障技术

超声波避障技术可以完成对路面悬空障碍物的识别，已达到避障目的。超声波避障技术通过超声波由压电陶瓷超声波传感器发出后，遇到障碍物被反射回来，再被超声波传感器接收从而识别悬空处障碍物，并通过单片机系统做相应的处理后，语音提示盲人朋友，以帮助盲人躲避悬空处障碍物。

超声波避障的优点是实现方法简单技术成熟，受外界环境因素影响小、灵敏性强，相对于其他传感器，探测距离更长，精度更高等优点。

1.8 语音技术

语音技术通过单片机系统、超声波传感器，射频识别及语音模块组成。射频识别装置接收信号后传递到单片机系统，单片机系统通过控制语音模块进行语音导航提示，以帮助盲人朋友确定所在位置。其次是当超声波传感器发出超声波，遇到障碍物被反射回来后，信号传到单片机系统并通过单片机系统控制的语音模块进行语音提示，以帮助盲人朋友辨别障碍物所在位置，达到帮助盲人导航及避障的目的。从而为盲人朋友的行走提供便利。

语音模块优点是语音模块能帮助盲人朋友在行走中摆托障碍物所带来的困扰及黑暗世界给他们带来的不便。

其次它是通过清楚明了的提示性语言为盲人朋友提供帮助，让盲人朋友更加精确地辨别障碍物所处位置，以便能让盲人朋友更好的避开障碍物。达到提示避障目的。

2 工作原理及性能分析

2.1 辨别障碍方向的杠杆传动部分

障碍物时会受到一个外力，然后感触杆L21的底端就会受到一个向里的力，而L21杆的顶端就会受到一个向外的力，这个外力就会拉动软铁丝L22，感触杆拉动手柄，手柄就会向与障碍物相反的方向摆动动。

2.2 辨别路面凹凸情况的部分

利用摆动导杆机构，实现路面凹凸感知功能，每个万向轮带动导杆上下移动，在压过凸起障碍物或者上坡时，万向轮上翘，使导杆下移；在遇到坑陷或者下坡时，万向轮下垂，使导杆上移。

2.3 上部手柄感知部分

上部手柄部分包括球型铰链，手柄。当杠杆传动部分受到障碍物的作用力，拉动软铁丝，将力传递到手柄部分。

2.4 射频识别技术

利用射频识别技术，在作品行动机构部分里的万向轮的铰链底部接入一个阅读器（Reader），各个建筑、路标等地安置导向电子标签即应答器（Transponder），利用射频识别装置，当路过贴有导向电子标签时，读卡器读取导向信息，通过语音提示盲人所在位置，以及周边道路和建筑物的信息，达到导航的目的。

2.5 超声波避障技术

利用超声波避障技术，在作品中安装了超声波传感器，通过超声波的回声定位的特性确定悬空处是否有障碍物及障碍物所在位置，从而通过语音提示盲人朋友避开障碍物，达到避障目的。

3 创新点及应用

3.1 辨别障碍物方向

杠杆受到前进阻力，上下两端形成一个方向相反的力偶，带动软铁丝，使手柄向与障碍物方向相反方向摆动。

3.2 辨别路况信息

利用摆动导杆机构，实现路面凹凸感知功能，每个万向轮带动导杆上下移动，在压过凸起障碍物或者上坡时，万向轮上翘，使导杆下移；在遇到坑陷或者下坡时，万向轮下垂，使导杆上移。

3.3 语音导航功能

射频读卡器，读取路面导航标签，进行语音提示导航。

4 结语

在国内外，没有很好的仪器来帮助盲人，而且盲道周围的状况并不好，平时总能看到自行车停在盲道上，或者是树枝垂落在盲道上空，可想而知，这样的状况是不能方便盲人行走的。而且对于没有自理能力的盲人来说，导盲犬的价格也不是每一个盲人能够承受的起的，在这样的情况下，我们这样一个新颖的设计必能给盲人带来新的曙光，低廉的价格和实用性都是此设计的巧妙点。本作品为原创方案，我们设计的初衷是帮助盲人用最小的成本、最方便地行走在盲道上，减少他们的不便。在设计中，我们也人性化地考虑到了盲人行走的速度，这样提示的时效性就更为明显了本作品的价格对于盲人朋友可以接受，并且操作简单，可以得到大量的推广使用。并且我们认为经过我们进一步完善我们作品，此作品可以在社会上得到大量推广占有一定的市场。

参考文献

[1] 刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2] 徐锦康.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3] 孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4] 吕广庶，张远明.工程材料及其成形技术[M].北京：高等教育出版社，2001.

机械设计原理范文第7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，

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[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.

机械设计原理范文第8篇

关键词：机械设计；节能原理；实际应用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.073

1 机械设计概述

所谓的机械设计就是对所有部件和整体的配合进行设计的过程，整个过程都要遵循机械应用的原则，大到整个机械设备的配合及运行，小到每个工作零件的选材、大小及等，都要你按照其运行的基本原理进行构思设计。对不同用途的机械，要利用不同的原理进行相应功能的设计。

2 现代的机械生产模式

（1）能适应市场批量生产的要求。现在的市场对机械产品的需求量很大，相应的生产周期也在不断减小。这对传统生产模式是一种挑战，因此，机械生产的方式以及观念都发生了很大变化。目前，生产企业都使用了自动化控制技术，再加上多媒体技术的辅助，为企业带来了极大的益处。（2）引进全新的技术，完善现在的生产模式。目前，单一的生产技术已跟不上市场的脚步，必须要将多个领域的技术综合起来，以很好地适应社会。在机械制造行业，传统模式以人工操作的方式为主，这样不仅生产速度慢，而且容易出现差错，导致产品质量较差，此外，对能源的浪费也很严重。

当下的生产模式中，加工车间的安全也是一个重要问题，工人一旦操作失误，不仅会危及人身安全，而且会影响产品质量，导致整个生产过程面临误工，耽误整体产品的生产效率。

3 机械设计的节能基本原理

所谓机械设计节能的基本原理就是对设备的动能输出以及势能和其消耗的无用功进行整理，并进行函数分析，总结出该如何进行设备的节能设计。

（1）动能方面的节能分析。在传统设计中，工程师一般都考虑动能变化对输出功率的影响，调节改善设备的波动、使用周期及加工精度，很少改善其给系统带来的影响。因此，笔者主要在这一点上进行研究改善。传统机械设备的动能并没有完全开发出来，这主要是因为在加工过程中，动能没有及时进行回收并转化。本着节能原则，调节系统的动能变化范围，尽可能地缩小范围。

（2）在输出力方面的节能分析。不同工作要求的机械设备在工作过程中的输出力是不同的，即使是相同的机械设备在不同过程要求下输出的力也不完全相同。因此，要在节能方面进行改善。

导致机械设备在工作过程中输出力偏高的因素主要是在很短时间内，力的变化波动比较大，在函数中表现为周期函数。只要把输出力的波动变化范围缩小，变化越小，节能的效果也就越好。

（3）降低无用功，节省能源。无论何种机械设备，都不可避免地会有摩擦以及其他阻力，这些阻力都或多或少地产生无用功。这些都和设备在设计过程中采用的零件精度以及方式有很大关系。这些无用功都对设备的使用效率产生极大阻碍。因此，在设计时，要充分考虑节能因素，最大限度地减小无用功，提升设备的使用率。

（4）节能原理的分析总结。节能的方法主要就是在动能、输出力以及减小无用功等方面对设备进行改进。简单地说，就是工程师在设计的过程中，把系统的一些参数变化维持在一个尽可能小的范围内，就可以极大地节省能源。但这点实现起来极为不易，是所有工程师长期奋战的目标。

4 机械设计节能原理的实际应用

由于机械设计节能的基本原理主要涉及质点以及动能定理，因此，由质点组成的对象都可以利用，其适用范围宽泛。

4.1 该节能原理在升降机械力的应用

升降机械在实际工作中消耗的功率较大，产生的无用功也较大，因此，要在节能方面进行改善。改进前，要先研究消耗的原因，大部分功率的消耗都发生在设备提升以及下放物体的过程中。一般来说，在设计升降机械前，一定要标准化，结合电梯的设计原理，加入机械设计的节能原理。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Q（t）r1=Pr2（公式1），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）=QP（t）=P，电梯工作时Q（t）=Q+q1-p1，P（t）=P+p1，将其代入式（公式1），则可求得轿厢下水箱里水进入配重下水箱的质量。

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。

4.2 在加工型设备中的应用

加工型机械设备在实际生活中较为常见，其在加工过程中消耗的能源也最大，因此，该类设备的节能尤其重要。以牛头刨床为例，该设备主要由一个质量很大的主轴来操作其稳定运行，要想实现节能，就要降低输入的功率，结合机械原理，再增添一个该装置，设备的功率变为原先的2倍，以提升功率，节省能源。

4.3 该节能原理在大压路机上的应用

大型压路机的轮子表面并没有严格按照周期函数来表现，其变化范围较大。这在无形中阻碍了节能设计。因此，要想真正实现节能，就要把冲击轮的势能在重心处于最低处时的变化缩小在一个最小区间，区间越小，节能效果越好。

5 结语

机械设计原理范文第9篇

【关键词】机械设计制造；原理；机械自动化；发展前景

在信息技术等的不断发展中，机械设计制造作为工业生产中的组成部分，自动化技术、设备得到应用，现在基本上已经实现了自动化生产，传统机械生产在逐渐的减少。同时在信息技术、数字化技术等的不断探索、改进、更新下，机械设计制造的自动化发展也会不断的更新，朝着数字化、网络化、微型化、虚拟化、绿色化等方向发展，有效的推动中国经济的发展，促进祖国的繁荣富强。本研究主要分析我国机械设计制造原理，同时探讨机械设计制造自动化发展前景。

1.机械设计制造自动化发展的要求和特点

当前我国人民的生活水平得到显著的提升，科学技术在生活、工作等各个方面得到了应用。在机械设计制造业中，自动化系统、自动化技术的应用，需要满足一定的要求，才可以实现机械设计制造自动化发展，提高生产效率。这些要求有：

1.1满足机械设备的性能要求

虽然在机械制造业发展的过程中，自动化发展是其发展方向，但是自动化的实现和应用，需要满足机械设备的性能需求。在自动化系统、技术应用的过程中，必须掌握设备的使用性能、作用，可以满足工人日常工作中信息的提取需求，还需要掌握每一个机械设备的功能。

1.2使用先进技术

在机械设计制造、自动化发展的过程中，需要应用各种先进的技术、设备作为支撑，在设备的选择上，性能是主要的、关键性的指标，要可以在机械设计制造中充分的发挥作用，体现机械设计制造的智能化、自动化。在机械设计制造的自动化发展中，使用的先进技术、设备有能量转换设备、信息处理设备、机械加工设备、其他功能性设备[1]。

在机械设计制造中自动化的发展与传统制造存在不同，其自动化、智能化是最本质的区别，机械设计制造的自动化发展，会有越来越多的自动化、智能化设备、技术得到应用。当前进行机械设计制造自动化发展，将多种学科有效的结合在一起，不断的研究和探索，实现了机械设计制造的革新。机械设计制造自动化发展，优化生产方式、提高了生产效率等，在中国经济发展中，有重要的意义。

2.我国机械设计制造及其自动化发展前景

当前机械设计制造的自动化，已经得到广泛的应用，有效的提高了机械生产效率、优化生产过程，革新生产方式等。但是科技的发展和研究在不断的进行中，自动化技术水平也会不断的改进和更新，在机械设计制造中自动化技术、设备的应用，会朝着多元化等方向发展。结合科学技术、自动化技术的发展现状，我们认为我国机械设计制造以及自动化的发展方向将会是：

2.1微型化

从历史进行分析，我们经历了无数次的工业革命，每一次工业革命都带来新的信息和成果，例如计算机。从计算机的发展和演化进行分析，机械设计制造设备也会逐渐的微型化，朝着微型化的方向发展。与其他机械设备相比，机械设计制造设备的微型化发展速度相对较慢，但是也会朝着更加灵活、轻便的微型化方向发展。

2.2虚拟化

传统的机械设计制造需要先进行图纸设计，然后根据图纸设计进行成品试验，最终进行成品的设计。随着自动化技术的发展，机械设计制造实现了自动化，生产方式、技术等得到优化，有效的提升了生产效率。当前电子技术、网络技术、信息技术等的不断发展，虚拟操作技术得到研究和试验，人们已经可以借助网络技术实现虚拟化操作，所以在机械设计制造的自动化发展中，虚拟化发展会成为它的一个方向。

2.3数字化

在当前的社会中，数字化技术、网络化技术得到不断的应用，并将人们的生活质量提升，同时也影响着工业发展。在机械设计制造中自动化技术的应用，为数字化技术、网络化技术的应用创造了基础，数字化生产、网络化生产，将会成为未来机械设计制造的发展方向[3]。数字化、网络化的发展，会不断的满足客户的需求进行机械设计制造，所以数字化也是机械设计制造自动化未来发展方向。

2.4绿色化

从当前的环境污染现状进行分析，大部分的污染源来自工业生产，机械设计制造是工业产生的组成部分，当然在生产的过程中，也会产生污染。虽然当前在机械设计制造中实施了自动化发展，自动化技术、设备得到有效的利用，污染得到了有效的降低，但是随着自动化设备和技术的应用，机械设计制造生产的工作量得到增加，综合分析虽然污染有一定的降低 ，但是随着工作量的增加，污染依然没有得到控制，所以绿色化发展是机械设计制造自动化未来的一个发展方向[4]。

综合进行分析，在机械设计制造自动化发展的过程中，除了以上几个是未来的发展方向之外，智能化、网络化、生态化、定量化、系统化、人格化、一体化等，也将是机械谁制造及其自动化发展的方向。

3.总结

自动化系统、技术在机械设计制造中的应用，促进了制造业的发展，也带动了中国经济的发展，在科学技术的不断深度研究背景中，自动化系统、机械设计制造业的会取得更好的成就。科学技术的发展带动了中国经济的发展，各种先进的科学技术在世纪生产中的应用，提高了生产效率。当前很多的科学技术已经成熟，在机械设计制造中自动化等技术的应用，改变了机械制造的生产方法、生产效率等，推动了中国机械设计制造业的发展。机械设计制造的自动化，有诸多的优势，实现了高质量、高效率、高安全、低能耗等要求，在今后的发展中，会不断的改进，朝着多方面、多元化的方向发展。

【参考文献】

[1]杨世明，腾献银，赵镇宏，段巍.机械设计[M].电子工业出版社，2007：111-112.

[2]丁逊.机械设计制造及其自动化就业前景[J].群文天地，2012（10）：10-11.

[3]严乐.浅谈我国机械制造行业发展及机械类专业就业前景[J].中国机械，2013：16-17.

机械设计原理范文第10篇

关键词：机械设计；节能；问题；基本原理；对策

在长时间的发展形势下，经济水平的发展通常都是以消耗能源以及环境为代价的，这样也会在某种程度上致使环境受到污染的情况较为严重，同时也面临资源紧缺的问题。而这些问题的存在，会在某种程度上对经济的发展带来一定的阻碍。这样就促使人们逐渐对保护环境的重要性引起了必要的重视。是否可以协调好经济发展和环境资源之间的关系，会对国家的经济发展带来直接的影响。而节能降耗在环境领域中扮演中重要的角色，因此相关人员应当加大对机械设计节能的研究力度，从而确保我国经济的不断发展。

一、加强机械设计节能的背景

当今社会已经是一个高度机械化的社会，经济的快速发展又需要更多的机械设备，机械设备已经是我们日常生活和生产必不可少的工具。大量的机械设备投入使用必然产生很多问题，如环境污染、能源浪费等，这严重违背了我国走可持续发展道路的要求，因此，在这种形势下，我们必须要加强对机械设备从生产到使用各个环节的节能减排工作，其中在设计环节进行节能设计是从根本上解决这些问题的一种方式，所以我们要加强机械设备的节能设计。

二、机械设计节能中存在的问题

对于机械设计来说，能源大量的消耗是时常发生的现象，同时也是相关人员需要解决的问题，产生的能源浪费有着诸多的因素，本文主要从以下几点内容进行分析：

1、不重视节能设计，缺乏节能设计理念

从以往设计模式来说，机械设计的主要目的是将机械设备生产效率加以提升，相关人员一定要遵循这个理念。首先，需要对机械设备的运转速度、相应的载重数量进行考虑；其次，还需要对机械设备据是否具有安全性能、节能减排等方面引起必要的重视。随着我国国民经济水平的日益发展下，技术水平不断完善，机械设计理念不断更新，不但可以将机械设备的整体生产水平加以提升，而且还要求相关人员应当打破以往的传统设计理念，并对节能设计引起必要的重视。

2、设计人员专业水平较低

由于机械设计工作具有一定的专业性，这样就要求相关人员应当具备专业的理论知识以及操作能力。然而，某些设计人员没有较高的文化素养，设计理论也没有做到熟练掌握，并且不愿意接受新的事物，这种“吃老本”的情况就会在某种程度上致使机械设计出现落后的情况，从而使能源消耗过大。除此之外，还有某些设计人员没有对具体的情况进行详细的调查就开始进行机械设计，致使机械不能发挥出最大的作用。

3、技术水平较低，无法满足设计需求

机械设计在某种程度上会限制于技术，在新型的设计理念倘若没有技术的支撑，那么也会无济于事。在实际的生活中，一方面诸多节能设计思维形式依然会受到技术水平的影响。另一方面，倘若可以实现节能设计，那么就需要将设备的生产成本加以提升。从经济效益方面来说，机械制造有着较高的成本，还有某些节能技术被省略，所以导致节能没有较高的实现率。

三、机械设计节能基本原理及运用

1、动力源

发动机是机械设备的主要动力源，在机械节能设计时，要特别注意提高机械设备电能、动能、势能、热能等相互之间的转化率，由此需要尽最大努力减少发动机的输入功率、增大发动机的输出功率。在实际的生活当中，启动和减速这两个阶段主要体现了这一设计原理。

2、在设计时注意减少各部位之间的摩擦

机械设备个零件部位之间的摩擦力过大就会导致资源损耗大的问题。机械设备是通过齿轮、动力传送带等传送设备将发动机产生的动力运送到所需部位而运转起来的，在这个过程中，如果摩擦力过大，就会损失一部分动力，造成资源浪费，因此，在机械设计的时候，一定要尽量减小各个部位的摩擦力。例如，加强零件之间的等。

3、注重功率匹配节能

机械设备在不同的应用环境下所需要的功率大小是不一样的，合理的研究和分析在不同的应用环境下功率需求的大小至关重要，这可以为设计标准功率提供依据。在机械设备设计时，要注意经济效益和环境效益相结合，可以设计不同的挡位根据实际所需功率进行调节，以此应对不同的应用需求。

四、对做好机械设计节能的建议

1、重视人才培养，学习和运用新技术

机械设计节能涉及的知识范围很广，专业性很强，因此，对设计人才的专业性要求很高。机械设计节能需要大量的设计人才，人才是进行机械设计节能的核心基础，加强人才的培训是重中之重。⑴.在学校招聘高材生。⑵.企业加强对设计人员的培训。另外，技术是实现机械设计节能的必要条件，在机械设计中既不能超越实际的技术发展水平，又不能完全不敢突破，要积极学习和运用新技术。促进机械设计节能水平的提高。

2、重视设计选材环节，优先选择环保型材料和环保型发动机

在对机械进行设计的过程中，一定要对机器所选用的材料进行确定，在机械制节能设计的时候首要选择可以回收、没有污染的材料。不仅仅如此，机械设备最大的污染主要是来源于发动机，这样就要求相关人员应当选择油耗低、使用时间较长的发动机，避免发动机尾气产生过大的排放量，对机械设计节能起到了重要的作用。例如，可以选择环保型水冷增压柴油机亦或是相应的电控发动机。

3、加强电子控制系统的精确化控制

应用电子控制系统来对机械做好严格的控制是实现机械设计节能的关键所在。而电子控制系统能够实时的掌握机械的运作情况，利用智能化的形式来对发动机的功率进行辨别，为避免大量的消耗创造有利条件。

4、加强液压系统的清洁和防漏工作

机械消耗大的一个主要原因就是机械设备的磨损和腐蚀严重。机械设备磨损和腐蚀严重是因为液压系统的污染物较多。另外，浪费资源最大的原因是液压系统渗漏而，因此，进行节能设计时要加强液压系统的清洁和防漏工作。针对液压系统的污染物问题，可以加装一个高性能的过滤设备。对于液压系统渗漏问题，可以选用防渗漏的材料等。

五、结语

通过以上内容的论述，可以得知：随着当前我国经济水平的日益完善下，可持续发展已经逐渐成为全球长时间发展的关键所在。始终坚持可持续发展的道路，并确保自然资源发展方面能够达到和谐统一的效果。将节能减排的思想逐渐渗透到机械设计当中，是推动经济和社会实现可持续发展的重要途径。加大机械节能设计研究的力度，这样就需要相关人员对机械设计以及相关作用做到熟练掌握，本文主要从以上几个方面较好的论述了机械设计节能基本原理和作用，提供给相关人士，供以借鉴。

参考文献：

[1]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）