機械工程設計中力學模型的運用

徐雁翔

摘要：在我國當前的機械行業中，機械工程的設計很大程度需要依賴于力學模型的建設，力學模型作為機械工程設計的參考之一，在機械工程的設計中占據很大的地位，有許多問題需要依靠力學模型的建設來進行分析和處理，機械工程設計依靠力學模型在實際應用中是很常見的，另外，利用力學模型來進行產品試驗是非常好的一個方法，簡單而實用。機械工程設計中遇到的問題往往是復雜的，力學模型可以使這些問題簡單化，在滿足要求精度的前提下尋求解決方法。

關鍵詞：機械工程；力學模型

在實際的機械工程設計中，會遇到各式各樣的困難以及層出不窮的問題，比如，機械模型的放大使用、將成熟的機械設計原理技術運用到其他系列的機械之中，經過多年的實踐發現，傳統的僅僅利用圖紙等簡陋工具進行的計算是并不科學的，在改變零件結構的同時，零件的受力情況以及外界影響都會發生改變，所以構建相應的力學模型成為了解決這些問題的辦法。在另一方面，設計出大型機械的同時，我們可以建立相應的較小的機械力學模型進行可行性分析，力學模型在機械設計的過程中占據很大的地位。

一、機械工程設計中力學模型應用的基本信息

1.1力學模型的基本內容

力學模型就是將實際事物抽象化建立的模型。在力學誕生的時候就誕生了力學模型，力學模型在機械領域的使用最為廣泛。主要包括彈性力學模型、斷裂力學模型、 運動力學模型等幾個方面。力學模型屬于將機械與力學的關系通過簡單地抽象化進行另一種分析。力學模型在機械工程的設計過程中有很高的干預作用以及參考價值，將力學模型最好的利用到機械工程設計中成為了很關鍵的一個步驟。本文會對其進行細致的分析。

1.2機械結構設計對力學模型的需要

機械工程設計師機械在新時代面臨改革創新而發展出來的，是一門重要的技術手段，在機械工程設計的過程中，有許多需要進行設計計算的關鍵步驟，這時，力學模型的重要性就顯現出來了，機械模型不僅應用于機械工程設計的改良優化，在設計技術、生產過程方面具有很大的促進作用，機械設計方面更是幾乎完全依賴于力學模型的建設，在機械維修以及故障排除的時候，力學模型也會起到不可替代的作用。在機械工程設計領域，力學模型的建設是十分重要的一部分內容，力學模型有效的利用到機械工程設計以及問題處理中可以大大提升工作效率，在機械工程設計遇到問題的時候最常見的就是應用力學模型來進行分析處理。

二、力學模型在機械工程設計中的應用

2.1斷裂力學模型

斷裂力學模型是固體力學模型中重要的成員之一，斷裂力學模型在進行對機械工程設計的原材料分析上有很好的甄別效果，可以對機械工程設計的材料進行裂紋壽命預測，在機械工程的結構設計中發揮著不可替代的作用，斷裂力學模型還可以分為彈塑性斷裂力學模型以及彈性斷裂力學模型兩個模型種類。斷裂力學分析模型運用到機械工程設計中，保證了機械工作的安全性，保證了機械的安全平穩的運行，避免了事故的發生，提升了機械工程設計的安全保障。在斷裂力學模型應用到機械工程設計的時候，可以很大幅度的提升設計的工程的可靠性，對機械工程具有很好的發展促進作用。在其他方面，比如壓力容器設備中，建立相應的斷裂力學模型，可以保證容器的良好運行以及使用。在建立力學模型的過程中，必須保證數據的正確性，嚴格進行計算分析，保證安全性是最重要的。可以將二階矩運用到力學模型當中，直觀的表現機械工程設計的安全系數，在此之外，進行斷裂力學模型進行設計，可以改進基礎設備的工藝，增加使用壽命，檢查機械故障也是非常快捷的，大量節省了以前的方法造成的人力物力消耗，對機械工程設計提供了安全方面的保證。

2.2彈性力學模型的應用

彈性力學模型是機械力學模型的重要組成部分，主要應對的是機械工程設計中外界環境的干擾，例如在溫度以及外界壓力下機械工程的零件發生的形變問題，滿足了機械工程設計的結構強度問題，對于機械運行造成影響的一般有三個方面，分別是結構變形、壓力大、速度快，這會對機械運行造成影響，對機械工程設計造成困擾，彈性力學模型應用到其中可以很好地改善這種狀況，彈性力學模型涉及到齒輪、軸承等內部細節方面，為機械工程設計提供了有利條件。利用彈性力學模型進行機械工程設計的后期檢測，能夠及時發現內部零件的設計缺陷，彈性力學模型對于軸承的大小以及材質都是有分析的，可以解決軸承共振的問題，已經有很多的機械設計運用到了彈性力學模型，比如說汽車的主軸設計等。

2.3運動力學模型在機械工程設計中的應用

運動力學模型的構建對于解決機械運行時，不同面的摩擦力以及壓力有很好的分析效果，可以對機械的動態平穩運作起到良好的監督作用。運動力學模型在機械工程設計中有很高的的應用價值，主要體現在兩個方面。

2.3.1零件接觸以及鏈接

機械工程設計的核心之一就是零件的互相接觸運作，不同的鏈接方式對于整體的機械運作效果是不同的，動力輸出以及鏈接方式都與運動力學模型的建設有很大的關系。合理的運動模型建設可以大大節約后期的成本制作，提升機械工程的運作效率，對不合理的動力浪費進行了快速的發現以及解決，運動力學模型的構建幫助設計人員及時發現不合理的傳輸途徑，對于提升傳輸效率有很重要的促進作用。

2.3.2運動力學模型可以有效的進行部件的消耗檢查

機械的部件是最重要的一部分，機械工程的設計離不開部件的良好運行，在機械運行的時候，會不可避免的發生部件摩擦，這個時候，運動力學模型就可以很直觀的對摩擦的部位進行改造，可以較為精準的進行摩擦部位摩擦系數的觀察掌握，便于對材料進行選擇，提高機械工程的質量，使實際使用效果達到最高。運動力學模型應用于此，在很大程度上減少了后期機械制造的材料消耗，保證了機械工程設計的利益最大化。

2.3.3運動力學模型的整體設計方向

運動模型的建造使用，要從結構設計方向出發，在全面觀察的前提下，制作運動力學模型在不同部件的分支。運動力學模型能夠向使用者展示實際的運用效果，這給機械工程的設計提供了不小的思路，保證了基本參數的計算確定等方面。

2.3.4運動力學模型的優點

運動力學模型在機械工程的設計以及應用范圍的深度有很好的分析效果運動力學模型對于機械工程的設計具有很高的指導效果，在當前的機械工程設計中，運功設備之間的關系越來越緊密，運動力學模型可以很好的為其提供更多的參考依據。

三、結束語

總而言之，在當前的我國機械工程設計領域，力學模型已經成為了不可或缺的一部分，機械領域的諸多困難以及問題都是由力學模型的建立來解決的，借助力學模型的建立來解決機械領域的問題在實際的應用中很常見的，為機械工程設計提供了最好的理論幫助。在當前的潮流中，機械設備的使用很大程度上依賴于機械工程的設計，這就要依賴于力學模型的大量應用。力學模型促進了理論知識的改革更新，推動了機械工程設計行業的可持續性發展。

參考文獻

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