相似理论在机械工程中的应用探讨

2023.07.18

摘要：伴随着我国经济的快速增长，我国的机械工程发展的进程也在不断增速中，其中，相似理论的促进作用占了极为重要的一部分。在相似理论中，它就很好的发挥了理论知识的指导作用，并用这个作为模型构建的根本，在这一上面，制定了相应的实践顺序。通过对这一学说的讨论，对推进科学发展具有重要的意义和积极的作用。正文将简要讨论这一学说以及它在机械工程中的运用。

关键词：相似理论；机械工程；科学发展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.005

相似理论，它的起源可以追溯到20世纪，自发现以来，它一直受到国内外物理学家的广泛关注。其实在实际生活中，也有许多极其类似的物理现象，它们的原理大都一样。顾名思义，相似性理论是对现实生活中出现的元素的研究，它们具有相似的效果和它们表现出的物理特性也及其相似。并且随着世界科技水平的飞速发展，这一理论也在不断的被完善中。

1 相似理论的实质与特点

这一理论的本质是分析和解释现实生活中类似现象的学说，即研究类似现象的相似性。而这个理论在模型的构建上扮演着很重要的角色，可以用现有的计算机模拟技术的虚拟形式去帮助它完成，根据模型的原有型式的预定功能和结构等，以这一理论为借鉴完成相应模型的搭建工作。类似理论增长的基本原理是：第一是对自然世界作用的理性的界定，第二是相应现象中包含的物理原则与客观规律一致，没有意外事件的出现，第三是不可能依靠主观判断作为评估现象中各种物理量的标准，它是客观存在的事实。今天，这一理论不仅对探索物理问题有意义，而且甚至作为机械工程的设计基础，并得到了广泛的应用。随着如今科学技术的发展越来越快，相似理论将在未来随着科学的发展持续吸收更新的技术和思想理论，进而在很多适合的范围内都可以发挥出它的重要影响。

2 相似理论在机械工程中的运用

（1）相关领域中的运用。机械工程中的相似理论，也被称作为类似工程，是针对这一学说的更深的探索和思考。一种新的发现学说，不仅仅只是指词语表面上可以很明显、很容易看得到的意义，更是经常关系到其他相关方面，它不仅仅指探索自然界类似性的科学研究项目，还关系到社会活动等多个方面。例如：首先，摸索地球生态系统中存在的类似的规律，创造产业，维护生态系统的平衡，创建生态城市，发展生态农业。然后，探索类似的管理项目，类似的生产项目和类似的设计项目。第三是开展对类似项目的相关机械建设，电器研究，电子产品，机器人建设及对有关人工智能的产品研究。第四，对不同的国家和地区的经济生产模式的分析，以及对社会系统内部相似性的分析，这对推进国家和地区之间的科技交流产生了积极影响。

（2）在工程技术中的运用。该理论广泛应用于工程技术，比如，人机系统，工程系统的类似设计类似的设计，类似的机械系统设计，类似的人机系统设计，分组技术和类似的模拟制造。其中，类似模型应用在系统仿真上，类似仿真，类似设计和类似分析，最后仿真模型和仿真模型形成类似系统，从而获得被模仿的系统参数信息。因此，在工程系统中进行相似性分析非常重要。简单来说，该学说在工程技术中的具体应用是：基于类似系统的构造，将存在这种性质的机械部件和产品。使用类似的流程、设备和方法生产类似的部件来进行类似的管理。

（3）在机械设计中的运用。1）系统分析。该系统是由两个或多个因素组成，具有统一的行为和整体功能。由多个组件构成并且可以执行指定操作，并具有已定义功能的计算机是一个系统，通常一部机器有几个可以相互结合的机构构成，其中包括传动系统。因此，机械系统的相似性，是机器和机器之间的相似性，并且不同的结构单元组合形成机械系统，例如工作单元，传动单元等。每个单独的单元可以是相似的级别，并且不同的单元和级别可以形成不同的子类似系统。如果驱动器是齿轮传动的，那么在此系统的类似的设计中，那么就可以将驱动器视为系统的类似结构中的子系统。对机械系统的分析，是分析系统和它组件之间的相似性，然后把它应用到新的设计中去。2）简化模型。简化模型的参数的选择是麻烦的，大都时候增加参数是不会对系统产生什么影响的，但是一旦减少参数的话，就会对结果产生影响。因此，对所选参数进行系统影响的分析时，就关系到了数据的推理。组件的参数数据，组件之间的参数的相似系数，相似参数的比例系数和类似参数的数量用作参考。获得类似的参数值，并且通过类似的度量和类似的参数值来选择类似的参数来帮助简化模型。3）模型的搭建与实验。关于简化模型的实验，可分为虚拟模拟和实体模拟。20世纪早期最重要的研究工具是模型测试，接着因为各种软件，比如 CAE/ CAM/ CAD软件的出现以及计算机技术的出现与发展，这让动态仿真成为了重要的科研方式。对于未来的机械设计，计算机动态仿真与模型试验的联合将成为新的科研方法之一。虚拟模型构建时，应尽量保存主要参数，以有效减少对系统没有影响的无用数据，并追求更高水平的模拟效果。

3 总结

相似理论作为一项独立的学科，它的实施和成长还有很大的进步和完善的地步，而它与具体的事物相做的联合还需被进一步的探究。由于这个概念是抽象的，因此理解它也很重要。有必要将计算机模拟实验与应用相似理论相联合起来，以改进这一项工作，这将会在经济效率的提升方面会发挥到很重要的作用与影响。

参考文献：

[1]刘志鹏.相似理论及其在机械工程中的应用[J].科技创新与应用，2016（34）：300.

[2]刘俊英.相似理论在机械工程中有着重要的应用价值[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2016（07）：144-145.

[3]李新華，曹伟魏，唐敏.相似理论在大型复杂构件有限元分析中的应用[J].机械设计与研究，2013，29（05）：18-20+25.

作者简介：刘磊（1975-），男，山东莱州人，大专，技术员，研究方向：机械。