機械設計節能原理分析與應用的內容
摘要：機械設計作為機械工程領域的重要組成部分，其工作質量至關重要，不僅關係到機械製造企業的工作效益，還決定著機械產品的效能。因此，在機械設計工作中，我們不僅要牢牢遵循機械設計的基本原理，還要兼顧當今社會發展所倡導的節能環保要求。從機械設計的基本原理入手，就其節能設計要點做了深入分析。
關鍵詞：機械設計；節能；環保；原理
隨著時代的發展，生態問題與能源危機日益嚴峻，極大影響了人們生活與生產，在這種時代背景下，節約能源、保護環境已成為全球共識。機械生產作為社會發展中不可或缺的產業，節能環保問題不容忽視。機械設計作為機械工程領域的第一工序，其在產品設計中除了考慮產品效能、質量外，更要注重裝置的節能型，儘可能的節省資源浪費，避免因為裝置不具備節能效能而造成大量材料的浪費。文章從機械設計節能的原理入手，從實際出發透過能量分析提出了機械設計的節能方法。
1機械設計節能的重要性
我國工業產業與西方國家相比，有著起步晚、起點低的特徵，但伴隨改革開放以來國內經濟的迅速發展，機械生產行業也得到了前所未有的發展，在國家經濟中佔有重要地位。機械設計作為機械工程領域的重要組成部分，其對機械工程有著很大影響，近幾年來，受到國家節能減排、保護環境政策的影響，機械設計節能工作的開展已成為不可逆的趨勢，在這種時代背景下，要求機械設計人員充分考慮各種因素，除了保證機械產品的最初效能外，更要做好節能環保及經濟性要求，我們首先要對這些內容分析和整理，正確認識這些環節的工作要求。因此，在機械設計的時候，我們要對裝置的配合及應用更加註意，力求機械設計在保持正常運轉的時候，儘可能的降低能量損耗，從而讓機械設計達到當前可持續發展戰略的要求。
2機械設計的節能原理
在機械設計工作中，需要遵守的原則很多，但是在不同時代、不同環境下，機械設計原則也需要隨之變化。近些年來，隨著國家可持續發展戰略的實施和節能環保理念的'提出，機械設計中加入節能要求已刻不容緩。在機械設計工作中，節能策略不僅要從機械消耗功率入手，更是要對機械設計的各個環節分析。在機械設計中，其原理包含了機械系統的動能、勢能、輸出作用力以及機械系統所消耗的功率等。我們首先要對這些內容分析和整理，正確認識這些環節的工作要求。
2.1機械設計在動能方面的節能
在以前的機械設計工作中，工作人員通常都將工作重點只放在機械動能的變化以及輸入輸出功率的控制上，透過調節機械波動、提高機械週期以及機械工作精度等方式來保證機械產品的設計質量，很少主動的去分析動能變化對機械產品造成的影響，以致機械產品設計質量往往得不到有效的保證。另外，在傳統的機械設計中，動能一直沒有得到有效的發揮，究其原因是機械在工作中動能並沒有得到有效的轉換，機械設計中基本工作原理還沿用傳統模式，只要機械系統中的動能能夠保持在很小的範圍，那麼機械設計的目的已經達到了。
2.1.1機械設計在其他輸出力方面的節能
不同的機械裝置在工作過程中所表現的輸出力是不一樣的，而且相同的一款機械裝置在不同的工作過程中其輸出力也不盡相同，所以機械的輸出力在不同的工作階段形式也是不一樣的。在機械工作過程中造成輸出力消耗過高的主要原因是在比較短的時間內輸出力變化較大，如果把週期函式形式的輸出力消耗保持在比較小的範圍內變化就能達節能到節能的目的。
2.1.2在機械設計時要儘量降低無用功的損耗
任何機器在運轉過程中，由於阻力、摩擦、形變等原因一定會產生無用功的損耗，這與機械在設計中考慮到的精度、潤滑程度等都有莫大的關係，無用功的損耗大大地降低了機械裝置的使用效率，所以在機械設計時我們要以節能的基本原理為基礎，儘量減少無用功，以期提高機械的節能性。
2.1.3對機械設計節能原理的基本歸納和整理
本文主要是在動能的機械設計節能、減少無用功功率方面以及減少其他輸出力功率方面對機械設計節能基本原理進行了簡單的介紹，工程師們在進行機械設計時，只要考慮到將機械系統裡面的一些引數常量等保持在很小的變化範圍內，就能極大地增加機械節能性，但是想要做到這一點，其實還是有一定的難度的，這就需要我們廣大的機械工程師們更加努力的進行設計了。
2.2機械設計節能基本原理的應用範圍
機械設計節能基本原理在工程設計方面的應用：
2.2.1機械節能原理在升降機械設計中的應用
升降機械在工作中消耗的功率是比較大的，為此我們需要對其進行節能設計改善，那麼我們要從哪方面開始著手呢，首先我們要分析主要消耗功率的原因，其主要消耗功率的是機械在提升或下降貨物的過程中消耗功率比較大，經過試驗我們得出按照電梯標準進行設計的機械要比傳統的機械消耗功率要小的多。要想在升降機械上進行節能設計就要參考電梯的設計方案。把機械設計原理應用在升降機的節能上。我們主要應用的公式即為：Q(t)r1=Pr2其中：r1表示貨物捲筒半徑，r2表示配重捲筒半徑，P表示衡量的配重，Q（t）表示可以提升的物體的質量。
2.2.2機械節能原理在加工裝置設計中的應用
機械設計節能基本原理在加工裝置中的應用可以說最為廣泛，加工裝置在我們日常生活中是必備的產品，可見其節能性對我們是多麼重要。以下我們就針對生產加工中的裝置牛頭刨床進行應用。牛頭刨床其機械內有一個慣性很大的主軸，它能夠保證機械的正常穩定運轉，但是為了考慮其輸入功率的降低等因素，我們要根據機械原理在原來裝置的基礎上再加設一組牛頭刨床裝置，使新牛頭刨床功率是原來的二倍，這就達了提高功率的目的。
2.2.3機械節能原理在大型衝擊壓路機設計中的應用
大型衝擊壓路機其衝擊輪表面特徵並不是以週期函式進行體現的，它的變化幅度是比較大的，因此這就給我們的節能設計帶來一定的難度，所以要想達到我們預期的目的，我們必須得要把衝擊輪系統的勢能在重心最低時其勢能能夠在最大範圍內進行變化，只要能夠達到以上要求，就能夠達到節能目的。
機械設計節能是可持續發展觀念下對機械領域提出的新要求，更是符合我國社會主義特色社會建設的發展理念，只有在工作中將節能理念深入到底，落實到每一個工作人員的心中，強化設計人員自身專業技術，提高設計人員素質，才能夠真正的做到節能設計。
作者:張宇 單位:中車長春軌道客車股份有限公司
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