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摘要：随着社会经济的快速发展，在目前的企业生产中，存在着大量的环境污染问题，这对城市环境的整体健康发展，有着极大的影响。接下来本文将对机械设计环保节能基本原理分析与应用作具体阐述，希望给行业内人士以借鉴和启发。
关键词：机械设计；节能；原理；应用
引言
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。
1机械设计节能基本原理
机械产品，在进生产的过程中，其进行的能源消耗功率，主要是通过工作中的有效功率，以及损失掉的功率，来具体表现的。通过两种功率的和数，可以将其具体的消耗功率，使用公式来表示：NM=NSF+NCF+NR+dT/dt。在这个公式中，其中的NM表示的是在运行过程中，其全部的功率情况；其中的NSF表示在其他的作用力之下，其设备出现做功，之后出现的功率情况；其中的NCF则表示的是设备运行中的有势力，进行做功之后，出现的功率；NR可以用来表示设备生产中出现的无功功率；最后是dT/dt，其动能出现变化的功率情况。使用该公式，其具体的节能设计，可以从以下三个方面进行。首先，根据机械设备的势能，进行设备的节能。机械设备在实际的运行过程中，其势能也会发生相应的变化，当其发生变化的时候，该部分的势能，将不会发挥出生产的作用，因此在进行节能设计的时候，需要将该部分的势能，进行有效的转化，并将其发生变化的范围，进行相应的缩小，继而使得势能消耗功能，可以最大化的实现降低，以此避免能源的浪费情况。其次，是针对其设备的动能，进行的节能设计。设备在生产的过程中，有着较多的因素，对其动能产生巨大的影响，进而使其消耗的功率数不断升高，造成能源的浪费。因此在节能设计时候，需要注意机械生产的摩擦力，控制其制动力，进而促进其节能作业。最后，需要对设备的消耗功率，进行有效的降低。机械设备在进行生产的过程中，将会产生较多的无用的功率，可以在节能理念的指导下，对该部分的功率，进行合理的降低，进而实现节能的目的。
2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。
3机械设计环保节能基本原理具体应用
3.1主要应用范围
这一基本原理主要是将质点系动能作为核心通过微分得出的，与很多不同的领域都有关系，所以它可以在每个由质点系构成的对象中使用。基于此，这一基本原理能应用在产品设计或其它学科当中，应用范围较广。
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3.2升降机械设计
和其它类型的机械设备相比，升降机械功率消耗为人与货物总重处于匀速运动时的平均消耗功率。通过以往的实践可知，当以恒定且相同的速度对质量一致的重物进行提升时，根据现行电梯标准通过计算确定的曳引驱动系统，其消耗总功率小于目前普遍使用的卷扬机驱动系统。如果能将系统的势能作为一种常量，或将其控制在尽可能小的变化范围内，以此进行升降机械或者是电梯的设计，则能得到使升降机械或电梯实现平衡的设计方案。对于平衡升降机械，若将提升重物质量表示为Q（t），将重量保持不变的配重表示为P，将重物卷筒半径表示为r1，将配重卷筒半径表示为r2，当系统此时的势能是一个常量时，则有以下关系式：Q（t）r1=Pr2（1）式（1）中，虽然Q（t）是一个变量，但可通过对自动变速系统的应用来实现传动比的调节，使系统势能仍然保持为一个常量。对于平衡电梯，若将电梯轿厢及水箱重量和乘客数量变化质量表示为Q（t），将电梯配重及水箱的重量表示为P（t），将导向轮和曳引轮的半径表示为r，则在平衡电梯实际运行过程中，如果进入电梯轿厢中的乘客质量为q1，则下水箱会立即向配重下水箱输入相同质量的水。当电梯处于空载状态时，电梯轿厢及水箱重量和乘客数量变化质量和电梯配重及水箱的重量相等，而在正常运行时，电梯轿厢及水箱重量和乘客数量变化质量是乘客质量与电梯质量的和减去进入到配重的水的质量，此时代入已知的数值即可确定进入到配重下水箱当中的水的质量大小。通过对不同升降机械的分析和对比，可知平衡升降机械与电梯消耗的功率少于曳引驱动系统。此外，还发现，对于卷扬驱动系统，其势能处于最大的变化范围当中，而曳引驱动系统的势能则能保持在相对较小的变化范围当中，平衡升降机械与电梯势能都是一个常量。可见，如果系统的势能可以变成一个常量，则能发挥显著的节能效果。
3.3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。
3.4在加工机械设备中的应用
加工企业在使用机械设备，进行生产的时候，其轴承出现的变化，会对产品的质量，产生一定的影响，因此需要使用节能原理，对其设备进行设计。可以在设备中，添加飞轮，以此借助于飞轮巨大的转动惯量，实现对其轴承变化情况的控制，进而使得机械设备可以减少其能源消耗的功率，进而促进其机械设备运转过程中，各项功率变化的差值数的均衡化，最终实现设备的降耗节能[2]。
结语
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。
参考文献
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[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]高钧，范兴，何涛.机械设计节能基本原理的分析与应用探讨[J].科技创新与应用，2017（06）：154.
[4]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）：85，87.
[5]陈巧莲.机械设计节能基本原理的分析与应用研究[J].科技展望，2016（13）：76.
论文作者:陆显文
论文发表刊物:《城镇建设》2019年12期
论文发表时间:2019/8/26
标签：节能论文; 势能论文; 功率论文; 机械设计论文; 电梯论文; 机械论文; 设备论文; 《城镇建设》2019年12期论文;