探究机械结构性能稳健优化的方法

摘 要：在当前，我国现代化发展速度越来越快，工业化对机械性性能和稳健提出了更高要求。同时，对于机械产业本身而言，结构稳定、性能健畅也是一项重要指标。本文从界定机械结构、机械结构性能稳定的概念出发，对优化机械结构稳定性必要性出发，对当前机械结构性能稳健影响因素做出分析，并构想相关建议，旨在为提高机械运作效率做出贡献。

关键词：机械结构 机械性能 结构稳健

中图分类号：TH12 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）11（a）-00-02

目前，随着神经网络系统、深度机器学习等高新技术的发展，使得机械产业发展空间得到了前所未有的放大。当然，为了进一步提高产品质量，提高企业竞争力，不仅需要保证结构稳健，还需确保性能优化，以适应机械制造业的时代发展趋势。在本研究中，笔者对机械的结构稳健性以及性能优化做出探讨，旨在为促进现代机械制造业发展做出贡献。

1 机械结构性能稳健简介

1.1 机械结构

机械最早起源于古希腊时期，圆柱齿轮是机械的雏形之一。根据股息老机械学家亚历山大里亚·希罗的表述，机械结构主要可以范围轮轴、滑车、螺旋等若干部分。在《机构学原理》中，英国机械学家威利斯将机械定义为些许构件发生组合运动的系统。根据该表述，可以将机械结构分为零件和零件构件这两部分：一方面，零件是指在机械系统中完成某一单独任务的物件，如电机、风扇等；另一方面，零件构件是指将各部分零件整合为一个系统的物件，比如说导线、轮轴、底座等。

1.2 机械结构性能稳定

在人类社会早期，机械动力主要源于人体内能转变而来的机械能。随着时代进步，目前机械运作依赖于电能。然而，无论是何种机械，其结构稳定和性能稳定都是最为重要的两个方面：一方面，结构稳定。在机械高速、反复运作之中，各个零件以及零件构件存在摩擦，不仅表面形成磨损，而且容易导致脱落、散架等严重后果。比如说，在汽车钢珠式卷收器中，钢珠与齿轮、顶针、管道之间存在一定摩擦。若零件间距计量不准确，将会导致滚轮转动迟缓，影响安全带收紧速度；另一方面，性能稳定。机械运作主要目的在于代替人力，节省企业开支，以及提高管理效率。因而，其性能稳健与否是决定机械价值高低的重要标准。以污水处理泵为例，其性能稳健主要体现在风机转速、水泵扬程、电功效率等若干方面，需要通过强化风机抗腐蚀抗摩擦，提高水泵电机转速等来实现。

2 机械结构性能稳健必要性

首先，机械结构性能稳健是实现机械制造效果的要求。在现代化发展中，纳入机械是提高企业工业化生产效率，减少人为因子对管理负面影响的重要途径。而为了达到这一目的，需要确保机械运行时不会出现结构故障，并且保持高效性能，为生产提供强劲动力。比如说，为了增大麻将娱乐的趣味性，全自动麻将机不仅需要实现高速码牌，而且还需保证没有遗漏，全部随机。

其次，机械结构性能稳健是促进当代机械制造业发展的要求。科学技术的不断发展，催生了当代生活的日新月异。其中，科技创新来源于废旧革新，即挖掘当前机械结构性能不足之处，提供稳健优化的思路。以早期工业化时期的代表性机械——蒸汽机为例，虽然说该机械最早出现于1679年，被法国物理学家丹尼斯范明。随着时代的演进，有识之人将其不断改造，不仅衍生出分离式冷凝器、行星式齿轮等重要器械，而且也催发出了蒸汽提水机、大气式蒸汽机、高压蒸汽机等新型蒸汽机的发明。

最后，机械结构性能稳健是提高人类机械制造认知水平的要求。为了促进现代制造业发展，有必要对目前机械制造业状况进行深思，进一步优化结构性能稳定[1]。比如说，19世纪之前，大多数机械动力来源于机械能，运作成本巨大，并且管理存在难度，不仅无法保证运作效率，而且机械结构本身容易损坏。为此，欧洲学术界展开深入探究，并于1820年成功提出了电流磁效应。在1年之后，英国科学家法拉第发明了世界上第一台电动机，将机械制造业引入了一个崭新的纪元。于1873年，大功率电动机在比利时问世了。由此看来，在不断强化机械结构性能稳健的过程中，人们对于机械制造业的认知不断提高，有助于衍生出新型机械。

3 机械结构性能稳健因素分析

首先，钢制零件材料性能。当前，大多数机械由钢制材料打造，是实现抗震防摔的基础。在运作中，机械内部存在摩擦、搅动等运动，因而钢制材料自身性能成为影响机械系统结构功能的重要因素。在钢材性能方面，影响要素有：第一，化学成分。在钢制机械中，铁元素所占比例高达99%，并且随着钢材含碳量的提高，钢材强度增大，但可塑性、韧性降低，硫、氮、磷等元素对于钢材质地也会造成影响；第二，温度。在不同温度条件之下，钢材的强度和塑性在不断改变，并且改变速率在不同温度区间不一致。倘若在不适宜的温度环境之下运作机械，容易降低钢材性能，甚至出现冷脆，瞬间降低机械整体运作效率。

其次，机械零件构件布局。在现代机械业中，为确保实现“牵一发而动全身”的整体运作效果，机械零件构件被设计成多个表面，确保能与其他部件接触，将多个零件运动集成，实现整体化运作。比如说，在机械传动系统中，齿轮是经常使用的传递装置。为了确保装置A与装置B之间能够实现精准运作对接，齿轮a与齿轮b的轮齿个数、齿槽大小、模数数值、齿厚齿线都需要满足一定数学关系，整体上要吻合转速比。

最后，特殊情况性能结构运作。在实际运作中，机械设计需要考虑摔落、高温、低温、震动等特殊情况。这不仅有利于保证特殊情形下机械运作效率，而且对于迅速恢复机械结构和性能具备重要意义。比如说，在低温条件之下，机械电机转动阻力由于机油粘度增大而增大，发动机启动困难；倘若从高处摔落，需要保证机械内部零件构成不会受到较大破坏；在多尘土环境，机械内部散热器容易出现阻塞；在地面多石地区，履带机械容易出现断裂、损坏等问题，此时需要备份履带，检查履带完整程度。

4 优化机械结构性能稳健的建议

首先，准确监测机械性能参数。机械性能参數包括电压、电流、磁场强度等电磁仓鼠，相位、速度和加速度等振动参数，压力和位移等力学参数，温度、压力等液压参数等，这些参数对于准确把握机械性能意义显著。在精准测定这些参数之后，能够判断机械运行状态，便于检测运行问题，保证机械处于最佳运作。

其次，定期对机械实行维护。零件磨损、构件故障等是机械运作常见故障，是机械管理需要避免的问题。在这一方面，相关人员需要落实定期维护工作，对机械机构以及性能机械主动维护。要点在于：其一，为减少意外停机，需要替换出于损耗周期之外的零件；其二，借助以往的结构维修以及性能优化经验，对机械系统进行定义检查，排查结构故障以及性能问题[2]；其三，在长时间运转之后，机械内部零件以及构建因摩擦过多而产生损耗，需要涂抹润滑油，并且做好密封，减少水分渗入[3]。

5 结语

在提倡高度机械化的今天，我们需要对机械结构性能稳健予以重视，不仅需要掌握相关影响因素，而且要从监测参数、定期维护以及日常管理等方面出发提高机械结构性能稳健程度。

参考文献

[1]陈志霞.试论如何优化机械结构动态设计[J].山东工业技术，2016（4）：33.

[2]房灿.机械结构优化设计应用与趋势研究[J].科技创新与应用，2016（18）：137.

[3]殷春雷.机械机构优化设计应用与趋势研究[J].科学中国人，2016（21）：15-16.

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