王燕玲

（山西工程职业学院，山西 太原 030000）

引言

伴随着我国工业行业的高速健康发展，现如今对于很多的机械设备的需求也在持续增加，在要求上也越来越高，并且其发展和稳定运行都离不开机械设备和相关控制设备的有效支持。从另一个角度来说，我国经济的进步离不开机械制造的有效应用，这也就需要机械制造业必须提升自身的性能，以此来满足当下相关产业的需求。现阶段，我国已经是机械生产、机械制造以及机械应用的大国，因此为了能够稳定并且持续地增强机械行业的发展，通过力学专业技能和知识的融入，就能够很好地实现优化机械行业的目标。

另外，力学是力与运动两者结合的一门学科，并且力学在各大行业中也都得到了十分广泛的应用，而在机械行业中，力学包括了机械物体的运动与力、机械零件运动与力的作用等。随着工业的迅速发展也让力学系统得到了提升，与此同时，机械行业中所涵盖的机械结构设计、生产制造、应用技术等都能够通过力学的参与令其变得更加完善。通常来说，机械行业以及力量相关行业的发展都离不开力学的支撑，现阶段机械行业所涉及到的机械运动以及机械作用等均采用了力学的相关知识，基于此该文先简单叙述了力学和机械行业之间的关系，并通过力学应用的基本原则分别对弹性力学、断裂力学与工程力学在机械行业中的应用进行了探析。

1 力学的主要内容及力学和机械行业的关系

1.1 力学的主要内容

力学的存在是一门独立又基础的技术学科，可以将其大体上分为静力学、运动学和动力学三大类，主要的方向是研究科学的机械运动规律，而机械运动又可以看作为力学运动。

力学知识的来源比较悠久，古希腊的阿基米德是为力学知识奠定基础的人，一直到17世纪前后，力学才被逐渐发展成为一门独立基础的学科，该学科的诞生也让越来越多的科学家对其进行开发和推广。直至今日，力学所涉及的行业范围也越来越大，其中最为广泛的应用专业就是机械行业的应用，根据机械行业的特征，力学在其中发挥了十分重要的价值。除此之外，力学是一门专业性极强的技术学科，在众多涉及到的领域中，工程力学相对其他领域比较而言是一门综合性较强的学科，并且也在各大行业中得以应用，为其解决了诸多实际的工程问题。

1.2 力学与机械行业之间的关系

通过力学知识和机械结构设计的有效结合，能够充分保障设备生产时的稳定性，也是确保产品高质量生产的前提条件，与此同时还能够合理控制生产成本，以此获得更大的经济效益。

近几年，力学知识被越来越多研究人员重视，机械行业通过对力学知识的应用，完善了机械结构的优化设计，从另一个层次来说，通过力学和机械结构的结合，也是机械行业全面改革的关键。力学知识应用在机械行业中，能够有效提升机械生产的自动化，有效节省劳动力资源，但是，还需要了解应用前需要注意的流程以及力学应用在机械行业中需要遵守的原则，从整体上实现对机械行业的优化。

2 机械行业力学应用的流程

2.1 设计整体结构优化方案

在应用力学知识对机械结构进行优化设计的整个期间，相关人员应该从大局观考虑对结构设计的把控，可以对机械结构的不同功能进行划分，通过专业区域功能为其匹配专业的设计人员，从而保障机械结构各自模块都能够得到充分的优化，为机械设备整体优化提供全方位的保障。

2.2 分析机械结构方式

在对机械进行优化设计的期间，首先就要对设计图纸进行严格的把关，做好设计前的准备工作。因为在对结构进行设计的时候只有保障零件之间配合稳定，才能够发挥机械设备功能的最大化，因此需要根据图纸对零件进行精密设计，再结合技术对图纸进行模拟演示，并通过计算机相关数据检测图纸设计中存在的不合理之处，提醒相关设计人员对结构设计的相关参数进行修改，从而调整整体结构的合理性，最终完善力学和机械设备机构的设计方案。

2.3 合理设计机械结构的功能

力学在机械结构设计的中应用，其根本目的就是力学知识和技术能够科学合理地在原本的结构中进行优化，从而为相关企业的生产创造更大的经济效益，所以在进行设计的时候要保证机械设备能够在长时间内正常运行，特别是要注重对机械设备中零件与零件之间衔接处的设计。除此之外，相关人员还需要考虑零件安装空间大小的设计，具体指的就是在小空间进行零件安装的时候，检修人员在后期维护期间有着一定的困难，因为零部件本身的损坏率就比较高，所以若是预留空间过小，就没有办法对其进行及时维修，从而影响设备的生产，降低了机械行业的声誉。

而通过合理运用力学知识，工作人员首先可以将容易损坏的零部件进行调整，可以选择从材质和零部件的外观上着手，这样一来就能够有效提升零部件材质的抗损性能。再者通过对零部件形态的改变，还可以减少后期维修的困难，避免因维修时间过长而影响设备生产。除此之外，在机械设备的零件中，传输零件是其结构设计中最为基础的力学组成部分，比如链条、皮带等，在运行的状态中难免会产生一定的损坏，因此在设计期间，工作人员在不影响机械设备正常性能的前提下，还需要对这方面的零部件不断调整优化，减少故障的发生，因此在机械行业中应用力学还需要遵守相应的原则[1]。

3 机械行业力学应用须遵循的原则

3.1 基本力学原则

机械行业相关工作人员在进行设计时，一定要遵循力学的基本原则。例如选择用料可以通过力学知识挑选合适的材料，并在结构设计中进行应用。例如上文中提到的不同材料对零部件起到的效果，通过力学知识能够分析材料强度的承受能力，以此保证制作材料的质量。例如，在机械制造期间，其中最为常见的连接零部件除了传输零件外，还有螺栓和螺帽等类似配件，它们的形态也是影响设备运行稳定性的关键因素。因此为了构建机械结构全面的适用性和稳定性，相关设计人员只有及时地了解零部件的材质，再结合零件在运行状态中的特点，充分地对机械设备进行优化，才能保障设备生产的稳定性，从而推动机械行业的持续发展。

3.2 创新性原则

任何行业的发展离不开创新，两者之间可以说是彼此约束的存在。为了推进企业高质量前进的步伐，必须要在原有的基础上对其进行创新，机械行业也是如此。工作人员结合力学知识对机械结构不断优化设计，也需要将创新作为设计理念，并根据机械结构自身的特点，将创新侧重点全面应用在设计中。设计人员除了要保证机械设备的正常运行和功能性之外，还需要通过新型材料的应用升级内部结构，以此来增强企业经济效益，减少投入成本。

与此同时，通过新型材料的使用，能够体现出我国一直倡导的环保理念，这种材料上的创新性应用，能够保证设计人员有效结合环保理念并控制设备生产成本，把节约出来的成本应用在机械设备模拟化试用的阶段，检查在正式运行期间对机械设备的运行状况和总体效果的呈现，从而确认是否符合设计的目标[2]。值得注意的是，创新也要根据力学原则进行设计，否则在使用期限和综合效果方面必将会存在短板。

4 各力学分支在机械行业的应用

4.1 弹性力学在机械行业的应用

弹性力学又被称之为弹性理论，在固体力学中是极其重要的一个分支，主要研究物体受到外部压力和碰撞等所产生的形态变化和位置移动等相关的内容。通过对这方面的研究能够有效增强机械制造设备的设计强度和抗压性，还能够提升材料的刚度等，在机械行业中，大部分的机械设备都会遇见以下现象：首先就是设备运行的速度过快或是运行期间出现弹性变形，再者就是运行期间内部承载力较强导致形变，这些都是影响机械设备正常使用的因素，因此必须通过分析对弹性力学知识进行应用。应用具体方向主要分为三个部分，首先就是考虑凸轮结构的相关设计，再者就是中齿轮结构的相关设计，最后则是轴承的设计[3]。以齿轮结构为例，渐开线能够有效改善齿轮结构，从而减少两个齿轮基础面的受力，在设计并实际应用弹性力学知识时可以及时发现渐开线设计中存在的问题，而通过弹性力学的理论知识和公式能够对问题进行了解，并准确解决共振问题。

4.2 断裂力学在机械行业的应用

断裂力学在固体力学中属于一个新的分支，所研究的内容主要是了解机械结构中存在的裂纹缺陷，通常适用于对机械设备结构损伤的设计，因为长期使用的机械设备很可能会因为零部件老化以及承载力度过大而造成裂纹。通过断裂力学在机械行业中的应用，就能够有效判定机械断裂的具体位置，以此来对机械设备进行维修，充分保证机械设备的稳定运行，保障持续的生产状态。由此可见断裂力学能够大幅度增强机械设备的性能，有效改善设备断裂问题。除此之外，断裂力学应用在压力容器设备中，还可以维持压力容器的正常运行。

另外，在机械行业应用断裂力学必须要保障能够科学合理地对相关的设计参量和余度分布进行设计，这些参数能够直接体现出机械设计中存在的问题和安全指标，而保证安全指标的前提可以选择应力二矩阵和强度二矩阵。在遵循创新原则时需对设备结构的材质进行检测，从而选择更加可靠的材料提升设备运行的总体效率，与此同时还要能够准确判断机械故障的原因。现阶段通过断裂力学分析并检测能够及时发现机械设备断裂的位置和原因，减少维修的频率，提升设备运行的稳定性[4]。

4.3 工程力学在机械行业的应用

随着科技的高速健康发展，工程力学在机械行业的应用最为广泛，工程力学相关原理以及应用实践中得到的结论都能适用于机械行业。一般来说，工程力学系统性较强，因此应用在机械设计中能够有效改善设备损坏、运行状态差、错位等现象，进一步提升生产效率。

在机械设备运行期间，设备零部件会因长期的投入使用出现不同程度的损耗，通过工程力学就能够进行指导。例如，可以根据工程力学对损耗进行计算，然后再通过得到的结果对损耗的具体情况和损耗的位置进行预判。最后再根据预判的情况优化机械结构的设计参数和相关材质选取，以此更加科学合理地优化机械结构。在这方面需要注意的是，力学所涵盖的知识比较多，所以在机械行业中的应用相对比较灵活，需要工作人员灵活掌握力学的相关知识，设计出更加高效率、长寿命、低消耗的机械设备。

5 结语

机械行业在我国的发展越来越好，并且其生产制造的应用范围也越来越广泛，为了能够跟随社会经济的发展，机械行业也需要不断提升技术和包容度，因此相关的工作人员也需要根据发展的趋势不断更新设计理念，加强力学知识的专业性。基于此，该文首先简述了力学的主要内容，并对机械行业中力学应用需要遵循的原则进行了分析，充分优化机械结构的性能，除此之外还通过对弹性力学、断裂力学、工程力学在机械行业中的应用进行研究，从而提升机械设备运行的效率，增强机械设备使用的寿命，促进机械行业的持续稳定发展。