机械设计节能基本原理的分析与应用赖智文

机械设计节能基本原理的分析与应用赖智文

赖智文

广东埃华路机器人工程有限公司

摘要：在当今社会，能源消耗日益增加，节能的重要性日益突出。这在机械设计中也非常重要，合理的设计能有效减少能源浪费，降低机械生产成本，已成为机械设计的关键问题之一。

关键词：机械设计；节能；基本原理；分析；应用

机械设计是一项需要消耗大量能源的工程，但也是一项对促进现代经济发展有很大帮助的工程。然而，为了加大经济促进力度，响应国家节能的号召，我们需要分析机械设计中节能的基本原则并加以应用，从而减少能源浪费，在一定程度上为经济发展和社会可持续性做出贡献。

1.加强机械设计节能背景

长期以来，经济的高速发展以资源和环境为代价，导致资源短缺和环境污染严重等问题。目前，这些问题反过来阻碍和制约着经济发展和社会进步，人们逐渐认识到资源和环境保护的重要性。经济发展与环境资源的关系能否得到妥善处理，将直接影响到国民经济发展的速度和社会发展的稳定性。大量的机械设备投入使用将不可避免地导致环境污染、能源浪费等诸多问题，严重违背了我国走可持续发展道路的要求。因此，在这种情况下，必须加强机械设备从生产到使用的各个方面的节能减排工作，其中设计环节中的节能设计是从根本上解决这些问题的途径，所以必须加强机械设备的节能设计。节能降耗是保护环境和资源的重要途径，机械设计中的节能是节能降耗的重要组成部分。因此，加强机械设计中的节能研究势在必行。只有遵循机械设计节能的基本原则，机械节能设计才能显而易见。因此，机械节能设计得到了广泛应用，对我国社会经济的可持续发展具有重要意义。

2.机械设计概述

机械设计是指对机械部件以及整体进行设计的过程，在这个过程当中要遵循机械的应用要求，从机械的基本工作原理到各个零件的材料、形状尺寸和润滑方法等方面进行整体构思和设计，最后通过设计方案把这些构思装化为具体的描述和制作的依据。服务于不同产业的不同机械，应用不同的工作原理，要求不同的功能和特性，从而机械设计也存在不同的特点。按其特点，机械设计可分为以下三类：新型设计，在成熟的或经过实验证明是可行的新技术基础上，设计从未有过的新型机械；变型设计，为了能较好地适应不同环境，对机械局部加以设计和加工来满足新的需求；继承设计，通过对当前已有的机械设计进行更新，来提高其工作效率和性能。

3.机械设计节能的基本原理

3.1在动能方面

在以往传统的机械设计中，工程师通常会注重动能变化与输出功率之间的关系，以及前者对后者产生的影响，进而对设备的波动、加工精度以及使用周期等方面进行适当的改善和调节，降低对系统产生的影响。在新时期背景下，应加强机械设计中的节能性，打破以往传统中机械设计的弊端，将设备中的动能进行充分的开发，在具体的加工过程中，将动能进行及时的回收和转化，并且在节能的基础上，对系统周围动能的变化程度进行适当的调节，使其范围能够得到有效的缩小。

3.2在其他输出力方面

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。

3.3在设计时注意减少各部位之间的摩擦

发动机所产生的动力必须要利用齿轮以及动力传送柱与动力传动带等设备进行工作，在工作的过程中会产生较大的摩擦，而摩擦力将会损失一部分的动能。因此，针对这种现象，在设计中必须要降低各个组件之间的摩擦，以此来避免损失能量。几个简单的例子：在进行机械手的设计过程中，可以在一些关节部位设置一些光滑的圆柱以及轴承与液压柱进行连接。在实际的使用中要运用润滑油来进行润滑，目的就是有效降低机械设备活动关节处的摩擦，充分降低动力的损失，避免出现浪费的现象。

3.4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。

4.机械设计节能基本原理的应用

4.1在升降机械力的应用

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没计改善，那么我们要从哪方面开始着手昵，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）ｒｌ＝Ｐｒ２

其中：ｒ１表示货物卷筒半径，ｒ２表示配重卷筒半径，Ｐ表示衡量的配蘑，Ｑ（ｔ）表示可以提升的物体的质量。

4.2电子控制系统的应用

通常情况下，电子控制系统在机械设计节能工作实施过程中发挥着重要的控制作用，具体来说，电子控制系统可以对机械设计工作的实际节能情况开展全方位实时监控，从而实现机械设计工作在节能控制上的规范化与科学化，借助智能化系统对于机械节能效果做出准确判断，并就功率输出进行有效控制，最大限度避免能源消耗量的扩大，发挥机械设计节能操作的最大优势。除此之外，电子控制系统还可以就自身运行情况进行检测，及时发现问题，并最大限度延长系统的实际使用寿命。

4.3加工设备设计的应用

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。

4.4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。

4.5人才培养方面

随着科学技术的飞速发展，越来越多的新技术和新设备被开发出来，如果机械设计技术跟不上时代潮流，在原则和实践上积极创新，很容易被时代淘汰。因此，机械设备设计应与时俱进，不断与新技术相结合，加强节能技术的应用。此外，当今时代激烈的市场竞争的实质是人才的竞争。在研究机械设计节能原理和进行节能设计的过程中，可以培养出大量相关人才。因此，应加强对相关人员的培训，以显著提高他们的理论知识和实践能力。此外，在机械设计中，信息技术的使用更加灵活，其节能效果更加显著。

5.结语

总之，在社会不断发展的过程中，机械设计必须将节能理念融入其中，以保证资源的合理利用，充分降低设备成本，减少污染，从而提高机械设备的工作效率。

参考文献

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