范敬偉（西安思源學(xué)院,西安710038）

機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理及其應(yīng)用的相關(guān)研究

范敬偉
（西安思源學(xué)院,西安710038）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)于能源的開采和利用量越來越大，生態(tài)環(huán)境被破壞的現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，據(jù)相關(guān)資料顯示，大部分企業(yè)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的成本明顯高于發(fā)達(dá)國(guó)家的基本成本要求，對(duì)于土壤、大氣及水污染的情形非常嚴(yán)重已經(jīng)威脅到人民群眾的身體健康。本文主要分析機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的基本原理，同時(shí)對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行研究。

機(jī)械設(shè)計(jì)；節(jié)能；基本原理；應(yīng)用研究

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的速度越來越快，同時(shí)其對(duì)環(huán)境的影響也越來越重要，據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，機(jī)械制造業(yè)對(duì)全球環(huán)境污染的影響占總污染的70%[1]，大約每年產(chǎn)生七億噸的廢棄物質(zhì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害，就我國(guó)的電器行業(yè)而言，每年產(chǎn)生的廢物電器約為1600萬(wàn)臺(tái)，如果對(duì)這些廢棄物品不進(jìn)行合理的處理，不僅會(huì)浪費(fèi)資源，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定程度的影響，因此，開展機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)具有可行性，會(huì)對(duì)我國(guó)的環(huán)境保護(hù)發(fā)展產(chǎn)生相當(dāng)程度的積極作用。

1　機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的背景和基本原理

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)于能源的利用和消耗逐漸增大，導(dǎo)致環(huán)境惡化問題日益嚴(yán)重，對(duì)于自然生態(tài)和人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懺絹碓絿?yán)重。由于中國(guó)在改革開放初期一直注重工業(yè)化的發(fā)展，沒有對(duì)環(huán)境問題給予相當(dāng)程度的重視，造成環(huán)境問題被破壞的現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。因此，需要關(guān)注環(huán)境問題的發(fā)展和保護(hù)。

1.1機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的背景

我國(guó)在1972年就提出了“可持續(xù)發(fā)展”的戰(zhàn)略，注重經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)處于長(zhǎng)期發(fā)展的模式中，但是由于這一時(shí)期，我國(guó)還沒有開始改革開放，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)效益比較落后，工業(yè)化發(fā)展比較落后，國(guó)家的生態(tài)環(huán)境還比較好，但是在1978年，改革開放之后，國(guó)家在初期一直大力發(fā)展重工業(yè)，為了提高經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展，對(duì)我國(guó)的資源和能源進(jìn)行過度開采，導(dǎo)致我國(guó)的環(huán)境破壞現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。因此，我國(guó)在2003年提出“科學(xué)發(fā)展觀”的政策，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展，合理有效的保護(hù)生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)生態(tài)資源和能源的使用效率，減少工業(yè)廢水和污染物的排放，是我國(guó)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。機(jī)器設(shè)備的能源消耗和尾氣排放是我國(guó)環(huán)境污染和破壞的重要原因之一，為了對(duì)環(huán)境進(jìn)行合理有效的保護(hù)和治理，就需要開展節(jié)能減排促使，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的開展，對(duì)環(huán)境進(jìn)行有效的治理，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1.2機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的基本原理

機(jī)械設(shè)計(jì)是按照使用要求對(duì)機(jī)械的工作原理、組成部分、運(yùn)行模式、能量傳送、各部件的形態(tài)等進(jìn)行規(guī)劃、分析、研究和計(jì)算，以及將其從理論的規(guī)劃轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際制作基礎(chǔ)的工作流程。機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程主要的構(gòu)成成分，也是決定機(jī)械效能的重要因素。為了減少機(jī)械類機(jī)器對(duì)環(huán)境的污染和破壞，就需要開展機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能，其基本原理為：對(duì)實(shí)際機(jī)械體系的效能、動(dòng)力能量、運(yùn)行的使用效力以及機(jī)械體系的耗能速率等進(jìn)行整合，然后運(yùn)用相關(guān)的數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，通過一系列的設(shè)計(jì)計(jì)算和合理分析最終有效歸納合成，形成機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的工作原理，減少能源的消耗，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展政策的進(jìn)行。

2　機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理的應(yīng)用

開展機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能，對(duì)于環(huán)境保護(hù)而言，有非常重要的作用。在機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能中，為了減少能源的浪費(fèi)，就需要對(duì)動(dòng)力效能進(jìn)行深入研究，包括：機(jī)械體系的動(dòng)力勢(shì)能、機(jī)械運(yùn)行時(shí)效以及運(yùn)行速率等進(jìn)行調(diào)整，增強(qiáng)機(jī)械使用的時(shí)效性和有效性，在一定程度上降低機(jī)械使用能源的功率，優(yōu)化機(jī)械體系動(dòng)力勢(shì)能的變化速率和實(shí)際機(jī)械運(yùn)行功率相結(jié)合，為了實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能減排，將機(jī)械體系中的動(dòng)力勢(shì)能用多個(gè)周期函數(shù)進(jìn)行表示，合理計(jì)算動(dòng)能的結(jié)合，從而提高機(jī)械的使用效率，以及降低機(jī)械的能源消耗，從而起到保護(hù)環(huán)境的目的。

由于機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理，能夠有效的減少能源的消耗，因此，機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理被廣泛的應(yīng)用在實(shí)際生活和發(fā)展中，由于機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的基本原理是利用質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理所研究出來的，質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理即在靜止參考系中，系統(tǒng)由多個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成，對(duì)每一質(zhì)點(diǎn)用動(dòng)能定理，然后求和后得到質(zhì)點(diǎn)組動(dòng)能定理，，即質(zhì)點(diǎn)組動(dòng)能的變化等于質(zhì)點(diǎn)組受的外力和內(nèi)力做功之和（動(dòng)能定理），也被稱為系統(tǒng)動(dòng)能定理。因此機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的實(shí)用性和有效性也非常明顯。

2.1將機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理應(yīng)用在升降機(jī)械的設(shè)計(jì)中

升降機(jī)械是利用也太壓力容器或者鏈條促使升降設(shè)備進(jìn)行移動(dòng)，主要進(jìn)行高空作業(yè)或者高空維修。由于升降設(shè)備主要是進(jìn)行高空作業(yè)，就需要很大的動(dòng)力能量才能將設(shè)備送至一定的高度，進(jìn)行實(shí)際施工作，因此，升降機(jī)械的能源消耗量是比較大的，就需要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。從升降機(jī)械實(shí)際工作的流程中，可以發(fā)現(xiàn)其在升降這一環(huán)節(jié)中消耗的能源比較大，產(chǎn)生的功率比較高，由此，將機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的工作原理應(yīng)用在升降機(jī)械設(shè)計(jì)中，依據(jù)電梯的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理的機(jī)構(gòu)優(yōu)化和設(shè)計(jì)，降低升降機(jī)械的耗能量，使用的公式主要為：Q(t)r1=Pr2，其中，r1：升降物品的半徑；r2：升降設(shè)備的半徑；P：升降設(shè)備的衡量標(biāo)準(zhǔn)；Q(t)：升降物品的質(zhì)量。將機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理應(yīng)用在升降機(jī)械設(shè)計(jì)中，能夠有效地降低升降過程中的能源消耗和浪費(fèi)。

2.2將機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理應(yīng)用在機(jī)械加工設(shè)備的設(shè)計(jì)中

機(jī)械加工是指一種機(jī)械設(shè)備對(duì)需要加工對(duì)象實(shí)現(xiàn)外觀形狀或者實(shí)際效能方面改變的流程，在實(shí)際生活中，很多的日常設(shè)備都是經(jīng)過機(jī)械加工形成的，比如：衣柜、電腦桌等。由于現(xiàn)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)講究效率和質(zhì)量，一直采用電腦自動(dòng)機(jī)械化進(jìn)行生產(chǎn)，因此，在進(jìn)行機(jī)械加工設(shè)備中，就避免不了使用沖壓、焊接等機(jī)器，就利用焊接工具而言，對(duì)加工對(duì)象進(jìn)行加工按照?qǐng)D紙改造時(shí)，需要電力給予支持，勢(shì)必會(huì)在整個(gè)加工流程中，浪費(fèi)一定的能源。

3　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文主要研究機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的基本理論和機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本理論的應(yīng)用。由于社會(huì)發(fā)展速度的加快，忽視了環(huán)境保護(hù)，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，不利于社會(huì)整體的發(fā)展。而機(jī)械設(shè)備及其機(jī)械制造業(yè)在我國(guó)發(fā)展中占據(jù)很大的比重，對(duì)環(huán)境的影響尤為嚴(yán)重，因此，需要開展機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能，對(duì)我國(guó)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行完善和改進(jìn)，有效地降低機(jī)械設(shè)備使用中的能源消耗。

[1]郭偉,劉艷芳,徐向陽(yáng)等.高扭矩?zé)o級(jí)變速器原理及設(shè)計(jì)[J].兵工學(xué)報(bào),2011,32(09):1065-1070.