1微型機械設計研究的積極意義與存在問題

隨著人類科學技術的發展，人們在生產領域的探索不斷深入，微型機械就是人類對物體認識極限的突破。在科學研究和生產進步的探索過程中，某些微小物質是人眼無法看到的，它們小至以微米或是納米為單位，為此人類需要借助科學儀器來解決新問題。微型機械的設計材料不同于一般的機械，必須嚴格選擇，如果出現問題，研究工作就會無法進行。經過人們的不懈探索，目前我國的微型機械設計制造技術已經取得一定的成果，制造出了很多微型機械的零部件，可是基礎理論的不成熟仍然是一塊短板，要想完成整套的微型機電系統設計還是有困難的。當前我們在微摩擦學、微熱力學等多方面存在問題，這導致微型機械的工作效果很差。所以，對于微型機械設計的基礎理論是目前研究的關鍵，只有建立完善的科學理論指導體系，才能真正促進微型機械的發展。

微型機械設計理論的研究主要有三個方向。首先，在微觀的條件下，研究微機械系統的運動規律、系統內部構件的物理特征以及在工作狀態下微機械的物理、化學變化，從中得到微系統的各項運行參數，為設計基礎理論的研究提供參考資料。其次，在研究現有機械的運行變化的同時，繼續鉆研微型化與集成化的理論，積極進行新功能的開發，探索新的技術領域。第三，微型系統的加工材料主要是“硅”，在生產材料有保障的情況下，加強對微系統傳感器、系統控制和命令執行等功能的測量與檢驗，在解決這些問題后，微型機械設計系統的研究將會更加便捷。

2微型機械設計基礎理論研究的主要內容

2.1微型機械設計基礎的研究

微型機械不是簡單的把機器外形變小，而是依靠先進科學技術、新型的加工材料，采取創新型的設計思路，設計生產出微機械。因為微機械的特殊功能，在進行基礎設計研究的過程中，必須對設計尺度、制造材料、加工方法以及運行機理等內容格外的重視，在充分考慮微型機械功用的前提下進行研究。現在對微型機械設計基礎的研究內容主要包括：一是微機構學，主要對微機械的運動機理、動力的傳導以及機電系統的特征進行研究；二是材料學，微型機械的制造需要獨特的材料作為微機構件，對制造材料在特殊環境下發生的變形效應進行研究；三是微摩擦學，從微觀角度對原子與分子在運動過程中發生的碰撞所產生的力學變化進行觀察，對產生損傷的機理進行研究，找出解決問題的方法。

2.2微型機械設計所涉及的學科分類

第一，微機構學。在微型機電的研究過程中，微機構學是重點，它主要研究內容是在狹小的空間內進行能量的傳遞，將某些物質運動進行轉化，根據這些運動機理完成一些動作，并確保其精確度。因為運動的空間很小，能夠用于支配的能量非常的有限，所以在進行微型機械的設計過程中應該盡量減少零件的使用。在此要求下，微機構學研究的過程中應從三方面出發：首先應該堅持體積的微型化、能源消耗的節約化的設計研究原則，從多功能的微組合角度出發，加強對微機構和微電子組成的集成系統的組合原理進行研究與設計；對微機構組合系統中的動力原理進行分析，重點研究微型機械系統中彈性動力學和多柔性動力學的產生原理；研究微型機械設備在從事制造過程中發生誤差的原因，系統內部構件在運動過程中發生摩擦效應產生的影響等。

第二，微機械構件的材料力學。微型機械系統的構件制造材料不同與普通機器產品，首先必須能夠滿足機械工作的性能要求：其次，應當可以進行納米技術加工，這就要求所選材料具備特殊的物理性能，如果在一定范圍內將構件的尺寸進行縮減，這樣就能減少材料的缺陷，增強材料的機械性能，理論研究中將其稱為尺寸效應。

第三，微摩擦學。摩擦學是機械設計中必須研究的內容，在微型機械研究中，因為機械本身的能源很小，不會產生過大的摩擦力，所以，應當研究如何讓微型機械系統內部實現零摩擦，將構件的損耗度降到最低，從而有效地延長機械使用壽命，重點研究內部構件的分子運動規律、防磨擦材料的研發等。

3總結

綜上所述，微型機械設計的基礎研究是一項精密、復雜，涉及面廣泛的工作，對于微型機械構件的物理、化學變化特性要認真了解，從多學科角度分析其設計原理。雖然現在我們的研究還存在很多困難，但是相信只要經過不懈的努力，微型機械將會發揮更大效用。

作者：尤士諄 單位：重慶工業職業技術學院機械工程學院