探讨浅谈浅谈微型机械设计基础研究

论文导读：
【摘要】随着时代的发展，微型机械的设计与应用越来越受到关注，而微型机械与其它的普通机械有所不同，在设计上应该主要注意一些如尺寸效应、微摩擦、寿命等问题。文章针对于微型机械设计进行研究。
【关键词】微型机械；设计；基础；研究
A文章编号1006-0278（2013）06-167-01
微型机械技术是一种新兴的且多科学交叉的高科技领域，它是研究、控制物质结构的分辨能力以及功能尺寸的的一种高端科学。微型机械所涉及的领域十分的广泛，包括电子、机械、制造业、材料、医学、化学、生物、物理等各种工程科学，是当前社会高科技的综合体，备受世人的瞩目，已经被称为二十一世纪人类最关键的技术之首。

一、微型机械的概述

微型机械在不同的国家有不同的称呼，在美国它被称为微型电子系统，在欧洲被称为微系统，在日本被称为的是微型机器。微型机械所指的是可以进行批量制作的、微型传感器、集微型机构、微型执行器、信号处理、电源控制以及接口电源等机电一体化的系统。微型机械从体型上来划分的话可以分为1至10mm的微小型机械、1m至1mm的微机械以及1nm至1m的纳米机械。微型机械的特点有体积小、重量轻、精准度高、耗能低、稳定性能好、灵敏性强、惯性较小、附加价值较高等。

二、微型机械的设计理论

科学界认为一个相对完整的微电子机械系统应该有几个必要的部分组成：1.驱动器；2.传感器；3.信息处理微系统；4.接口。微型机械的设计理论应该将集成设计的理论为基础，考虑集成控制理论的相关内容；并且要考虑运动信号、能量信号等的传递方式和传递规律；还应该考虑系统所涉及的一些关于微运动学、微机构学、微动力学等基础微型科学理论的延伸和扩展；以及关于微型接口和宏观接口的设计问题等。

三、微型机械设计的基础问题

微型机械不是将传统的普通机械进行比例缩小而成的，它是将每个单元的各个功能完全的集中在一个微小的自治单元。因此，微型机械的内部构造十分的复杂，将每个结构都设计的细化是一个很大的难题，使其集成化和智能化更是难上加难。

(一)微尺寸效应

在物质世界，某一个物质的尺寸如果被缩小到了一定的程度，它的很多的物理现象就与原来其在宏观世界中的有了很大的区别，也可以说表面效应与力的尺寸效应会对微观世界起到非常大的影响。物质的电磁力以及惯性等都是与其特征尺寸的高次方成比例的，在微小尺寸的领域中，这些特征会随之减小；而那些与其尺寸低次方成比例的弹性、静电力以及粘性、表面张力等就会增大。由此可见，微型机械的微尺寸效应问题是其在设计中最主要的一个问题，如何能够在微小的空间之内来使微电机的驱动力矩增大，这是一个影响着微电机实现其实用化的非常关键的因素。
（二）微摩擦
有学者研究发现，以往传统的摩擦力研究理论和研究方法是不适合用来处理微小物体之间超清载荷中的摩擦问题的，所以微摩擦的问题成为了微型机械设计中的主要问题。微型机械中小的构件质量非常的小，压力也极轻，传统的摩擦是在塑性范围之内的，而它的表面变形则是在弹性范围之内的，表面的摩擦力是两个或者多个表面之间相互作用而产生的，并不是因为载荷压力而引起的。因此，微型机械的摩擦应该主要研究的是其表面的分子、原子的性质。同时，微型机械受到尺寸效应的影响，其表面的摩擦力和粘着力比传统机械所有的体积力显现的是十分突出的。所以在设计微型机械时也要注意微摩擦磨损的问题。

(三)寿命问题

相对于传统的机械来说，微型机械的寿命问题是需要注意的。它不像传统的机械那样具有很强的可靠性和安全性，由于其成本比较低廉而且多数为大批量的生产模式，因此没有必要追求其很长的使用寿命，多数都为一次性使用过后便不再维修直接报废。例如，飞行微型机器人，装载红外传感器、湿度传感器在田野上飞翔，察觉到有学术论文下载www.7ctime.com
干旱的农田就可以为其进行灌溉，不必考虑将其回收维修。

(四)能源供给

能源供给的问题也是微型机械设计中的重点问题，可以采用有线式的供给方式、也可以采用无线式的供给方式。有线式指的是用导体将微型系统的主体部分和能源供给系统以及智能控制系统进行连接；无线式的则是将包含微能源供给系统和控制系统在内的所有的单元都集中在一个整体的微机械系统之中，用以实现能量和控制信号等的内部传递目标。这两种论文导读：贺亮，祝红玲.软件在机械工程专业实践教学中的应用.中国科教创新导刊，2013（02）：200-201；203.付东军，潘有成.浅谈《机械设计基础》讲授技巧.科技致富向导，2011（20）：18

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方式各优点，需要设计者结合实际情况进行考量和采用。
四、总结
微型机械是一种更高科技产品，随着社会的不断发展与科技的不断进步，微机械领域所涉及的电、机、光等各种科学会更加的融合在一起，得到更加合理和科学的应用，并带动新科学的研究和发展。我们应该看到微型机械设计中存在的重要问题，加以解决和完善，将我国的微机械领域发展成世界的领先水平。
参考文献：
黄永玉，李积元，王晓娟.机械设计基础课程教学方法思考与探索[J].中国科教创新导刊，2013（01）：78.
贺亮，祝红玲.软件在机械工程专业实践教学中的应用[J].中国科教创新导刊，2013（02）：200-201；203.
[3]付东军，潘有成.浅谈《机械设计基础》讲授技巧[J].科技致富向导，2011（20）：187.