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摘要：运动力学主要包含诸多力学原理，而且很多机械设计流程往往需要运用到这些力学原理，以保证设计的科学性。特别是对于以往机械设计构造而言，静态力学的概念运用相对较为广泛，但是在实际运作过程中，机械设备往往是一个动态运动过程，因而研究对应的动态力学在机械设备构造设计中的运用，也显得格外重要。
关键词：运动力学；机械结构；结构设计
1.机械结构设计元素分类
1.1几何元素
一般而言，机械结构设计往往需要保证设计的严谨性，而且任意相邻零件的契合度以及设计的方位联系应当满足相应的标准。而这些往往需要保证设计流程中融入更多的几何元素，因为各类机械零件包含多面，因而在设计流程中设计人员应当充分分析考虑，以保证各个接触点面位置均能够达到设计的规定。
1.2关联元素
虽然已经针对单一零件设计存在的不足进行有效分析，但是在现实运作过程，零件之间的关联性往往是更需要关注的问题所在。而且针对不同零件的功能面的关联问题，往往是机械构造设计流程中直挂重要的一环。而一般在机械设计流程中，传统零件的关联可以包含两类：其一，零件的直接关联；其二，零件的间接关联，而且在设计流程中应当完整考虑其中问题，在具体关联设计流程中应当着重于关注如何将各个零件功能面关联存在的间隙减少，并且最大程度降低摩擦几率，以达到减少功能损失问题。
经过上文对机械结构设计的要素进行了分析，可以对在设计机械结构中应注意的事项。而如何在技术层面上保证机械结构设计的安全性与高效性，仍需从技术理论层面上来进行研究。就目前来看，市场对于机械设备的要求以不仅仅局限于传统的静态力学原理，还需要将动态力学理论进行综合分析。特别是在力矩呈现非线性变化的情况下，更应分析其相应的运动力学。所以，将运动力学合理运用于机械结构设计中是机械结构设计的主要发展趋势。
2.运动力学在机械结构设计中的应用
运动力学可以应用于各种机械结构的设计过程中，包括标准机械、非标机械等，其具体的应用可以概括为以下两个方面：
2.1在零部件联接方面
零部件的联接可分为直接联接和间接联接，这两种联接存在着一定的差异，所以运动力学在这两种联接上面所具有的效果及表现出来的特征也会有所不同。在机械结构设计中，运动力学起着重要的作用，着重对抽象进行指导。例如，利用力矩的增大或减小，根据零部件各个联接点位置关系建立数学模型，可计算处各个联接点的摩擦力和压力，再根据计算结果与设定的衡量性指标，最终可以确定零件的选材和位置的排列组合等。
2.2在机械零件操作方面
在机械零件在实际操作过程中一定会出现不同程度的损耗，运动力学的相关理论知识同样具有实际的指导意义。尤其是机械零件在摩擦作用下所产生的损耗，可借助运动力学的相关知识——运动做功原理对工作中损耗进行计算，利用摩擦损耗系数，从而对损耗的程度及损耗位置进行预判。之后根据预判结果，改善结构设计参数及材料选材数据，从而使设计和选材更加合理科学，最终设计制造出更加优秀的机械产品。
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3.运动力学在机械结构设计中应用的程序
3.1形成运动力学设计的整体策略
运动力学的应用，要从结构设计大的方面确定整体策略。有了一个比较完善的整体策略，在全局观的视角下，形成运动力学在不同细小分支部件的应用模型。这对于设计者来说，首先在整体策略中，要考虑好哪些大的部件结构，需要运用运动力学，其运用的实际效果能够达到什么程度，这就需要形成一个比较模糊的设计形象概念。比较精密的机械结构设计，还需要运用一些科学算法，如数学模糊算法、微积分计算等，得到运动力学的设计应用参数范围。
3.2对机床的结构方式进行确定
在机械结构设计过程中，一些重要的部位零部件，不仅要在图纸上进行理论论证说明，分析运用力学的应用逻辑，而且在实际结构部件组装时，还要能够顺畅对接。这就需要做好机床加工的结构布置方案。机床是冲压各种零部件的重要设备，在冲压过程中，会对一些关键的结构部位进行力度检验，运动力学运用是否合理，通过机床结构方式的变化，能够进行反复试验。机床的结构方式，同实际机械结构设备的设计模型要匹配，在运动力学原理的应用方法，机床内部的结构方式、动力作用传输、结构控制等，要做好设计科学，使用合理，这样才能够为机械结构的合理设计，提供良好的基础架构支撑。
3.3合理设定机械结构的各部件及总成结构形式功能
运动力学在机械结构运作时，要显示出其应用优势和特点，就需要对总体的结构形式机器功能进行合理设定。机械结构中的部件功能、性质，以及组合方式，要能够确保在发生一些较小的物理碰撞下，保持完好。各种组件的安装和拆卸，要考虑设计空间结构的便利性。例如，在内部空间结构比较小的情况下，一般耗材部件的更换，如果能够通过科学的设计，改变部件的一些形式，则会使得部件的更换变得省时省力。运动力学中常用的一些动力传输工具，例如齿轮、皮带、链条等，在这些传递部件中，皮带是比较容易损坏的。所以，对于机械结构设计中，很多部件更换问题，通过运动力学相关理论的融合与指导，变化动力、机械运动方式，保证其功能作用不受影响，这样才能够充分体现运动力学的应用价值。
3.4 做好运动力学相关理论的计算校核
运动力学在机械结构设计应用方面，是需要进行比较复杂的计算和校核的。因此，对于设计技术人员一定要掌握必要的计算方法。例如支持PLC或数控系统或运动控制卡等这-类东西所需要的程序逻辑算法。举个简单的例子就是比如解决一只N轴联动的机械手的算法问题。需要考虑当臂关节平面移动，臂关节转动，肘关节平面移动，肘关节转动，腕关节转动，指关节摆动等一切运动所遵循的运动轨迹方程。要紧密联系物理现象的计算。
总之，物理学的发展势必带动着整个社会的发展，而且作为一门基础学科，物理的主要目标就是服务于公众，服务于社会，为人民生活带来更多的便利与改善。而运动力学作为物理学科中较为重要的章节，也应当体现出其关键性的价值，而且其在机械设备设计流程中较为多见，而且机械日常工作流程也是一个动态运动的过程，因而相对于静态力学，其对应机械设计运用将会带来更高的契合度，从而保证设计的科学性与合理性，能够真正减少机械工作中的磨损与材料损耗，从而保证更大的经济收益。
结束语：综上，本文利用运动力学的相关理论知识和规律，在机械结构设计中加以应用研究，可以更深层次了解机械结构所能应用的范围，从而对运动力学知识能有更深层次的认识。由于机械产品在经济社会用有着广泛的应用，其与运动力学又有密切的联系，所以我们还需要增加力学在机械上的应用深度，以市场实际需求为导向，提供更好更优的机械结构设计方案，推动机械制造业的大发展。
参考文献
[1]卫江，王胜.运动力学在机械结构设计中的应用[J].无线互联科技.2015.
[2]崔笑游.运动力学在机械领域中的应用研究[J].中国科技投资.2018.
[3]杨飞.解析运动力学在机械结构设计中的应用[J].建筑工程技术与设计.2017.
论文作者:吴爽
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/7
标签：力学论文; 机械论文; 结构设计论文; 结构论文; 部件论文; 零件论文; 流程论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;