導語：如何才能寫好一篇機械原理設(shè)計方案，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：獨立學院；鞋靴設(shè)計；應用型；能力結(jié)構(gòu)；研究

人才培養(yǎng)方案是高校人才培養(yǎng)的總體設(shè)計藍圖，是學校組織教育教學工作和學生制定學習規(guī)劃的指導性文件，獨立學院作為我國高等教育發(fā)展進入大眾化階段后出現(xiàn)的一種新型辦學模式，經(jīng)過近些年來的發(fā)展，已經(jīng)成為我國高等教育的一個重要組成部分。鞋靴設(shè)計專業(yè)作為工業(yè)化的應用型專業(yè)，是一門跨藝術(shù)和科學兩大門類的綜合學科，隨著我國制鞋產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，社會對該專業(yè)人才提出了更高的要求。而目前，一些高校鞋靴設(shè)計專業(yè)培養(yǎng)出的鞋靴設(shè)計人才與制鞋行業(yè)所需人才出現(xiàn)了一定的差距，特別是以應用型人才培養(yǎng)為主要目的本三批次獨立學院，一些畢業(yè)生的專業(yè)理論知識結(jié)構(gòu)老化，綜合能力、實踐能力相對較差，就業(yè)時不能很快地找到適合的崗位，即使找到就業(yè)崗位也在較長時間內(nèi)難以進入角色。[1]針對這種現(xiàn)狀，筆者結(jié)合在揚州大學廣陵學院從事十多年鞋靴設(shè)計專業(yè)教學的工作體會，就當前獨立學院鞋靴設(shè)計應用型人才培養(yǎng)的能力結(jié)構(gòu)提出幾點思考，與大家共同探討。

1 在課程體系設(shè)置上，堅持夯實基礎(chǔ)、突出應用

培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)鞋靴設(shè)計應用型人才，要使學生比較系統(tǒng)地掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論和基本技能的同時，強化學生實踐應用能力、實際操作能力和非專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。

一方面是夯實專業(yè)素質(zhì)教育基礎(chǔ)，突出培養(yǎng)體系、課程體系和單個課程的應用性。專業(yè)理論知識以適用、夠用為原則，理論適度不求深，能力見長唯求用。注重專業(yè)基礎(chǔ)課程的實用性，強化解決實際問題的專業(yè)應用能力和操作能力培養(yǎng)。例如，在藝術(shù)設(shè)計基礎(chǔ)理論類課程（如《美學概論》《中外服飾史》）中加強美學美術(shù)基礎(chǔ)知識的傳授。鞋靴作為服飾的一個主要配件，裝飾功能是它的主要特征，要設(shè)計美觀的鞋靴產(chǎn)品，僅靠專業(yè)知識是不夠的，還需要不斷提高自己的藝術(shù)素養(yǎng)，從文學、戲劇、繪畫及雕塑等藝術(shù)中汲取營養(yǎng)，豐富創(chuàng)作思想。只有自身的審美和鑒賞能力提高了，才能更深入地認識美，創(chuàng)造美。[2]另外，在設(shè)計類基礎(chǔ)課程三大構(gòu)成中融入鞋靴產(chǎn)品造型設(shè)計能力和色彩應用能力的訓練，也是不錯的做法。

另一方面是夯實非專業(yè)素質(zhì)教育基礎(chǔ)。培養(yǎng)方案不單純是專業(yè)教學計劃，而是學生知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)的整個培養(yǎng)體系。要第一課堂和第二課堂相互融通，課內(nèi)育人和課外育人相互融通，教學工作和學生工作相互融通，突出體現(xiàn)應用型人才知識、能力和素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，整體優(yōu)化知識體系、課程體系、實踐體系、培養(yǎng)體系。要通過通識課、公選課、課外活動、社會實踐、素質(zhì)拓展、文化熏陶等方式，培養(yǎng)學生必須具備的觀念、品格、能力、知識、方法等方面的非專業(yè)素質(zhì)和能力（如學習能力、心理調(diào)適能力等）。在保持專業(yè)課程體系前提下，適當精簡專業(yè)課程，增加通修課程和綜合素質(zhì)培養(yǎng)課程，在培養(yǎng)特定專業(yè)素養(yǎng)的同時，培養(yǎng)其通用職業(yè)素養(yǎng)，將課外教育活動和實踐創(chuàng)新活動納入畢業(yè)學分要求。

2 在能力結(jié)構(gòu)培養(yǎng)上，堅持強化實踐、注重創(chuàng)新

應用型人才的培養(yǎng)過程應強調(diào)與一線生產(chǎn)實際的結(jié)合，其實踐教學應是以培養(yǎng)學生認識問題、分析問題和解決問題的能力為目標。根據(jù)教育部教高〔2012〕4號文《關(guān)于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見》文件精神，獨立學院更要理論教學和實踐應用相互融通，切實改變重理論輕實踐、重知識傳授輕能力培養(yǎng)的觀念，注重因材施教，以強化實踐教學有關(guān)要求為重點，以創(chuàng)新實踐育人方法途徑為基礎(chǔ)，形成實踐創(chuàng)新育人合力。

實踐教學是深化課堂教學的重要環(huán)節(jié)，是學生獲取和掌握知識的重要途徑。鞋靴設(shè)計專業(yè)作為藝術(shù)設(shè)計應用類專業(yè)，更應該結(jié)合專業(yè)特點和應用型人才培養(yǎng)要求，增加課程實踐教學比重。加強實踐教學方法改革，推行基于問題、基于案例的教學方法和學習方法，加強綜合性實訓項目設(shè)計和應用。這里專業(yè)實踐技能是指既要懂得鞋靴產(chǎn)品設(shè)計的各項專業(yè)知識，又要會鞋靴產(chǎn)品制作過程的各項專業(yè)技能，否則，你就是外行。具體講鞋靴設(shè)計專業(yè)實踐教學應強化以下幾個方面的內(nèi)容：

首先，重視鞋靴主要材料特點介紹。鞋靴的最主要材料是天然皮革，我們一方面要求學生既要了解黃牛皮革、水牛皮革、牦牛皮革、山羊皮革、綿羊皮革和豬皮革等常用皮革材料的主要性能、特性；另一方面還要介紹當前日漸流行的鱷魚皮、蛇皮、鴕鳥皮和珍珠魚皮等特種皮革材料的特性。同時還要求學生掌握仿革材料、橡膠塑料材料、紡織材料、膠粘劑和金屬配件材料的基本性能，這樣才能在設(shè)計時把材料的特點發(fā)揮得淋漓盡致，賦予它以靈魂，使之散發(fā)藝術(shù)魅力。

其次，強化鞋靴產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計和造型設(shè)計基本技能的培養(yǎng)。鞋靴產(chǎn)品是為人們?nèi)粘Ｉ钏┯茫枰先说哪_型規(guī)律，所以，不光要求外形好看，還要穿著舒服。由于人的腳面是一個不規(guī)則的曲面，而鞋靴幫面材料一般是平面的，這就需要有很好的平面、曲面轉(zhuǎn)換取蹺設(shè)計的能力。[2]

再次，強化鞋靴產(chǎn)品制作工藝實踐訓練。任何設(shè)計的最終效果是以產(chǎn)品的形式出現(xiàn)。因此，作為設(shè)計師不僅要具備良好的藝術(shù)修養(yǎng)和造型基礎(chǔ)，同時也應懂得如何使自己的設(shè)計構(gòu)思通過縫制和工藝手段，達到其設(shè)計思路的最佳效果。這就好像畫家不僅要有好的創(chuàng)造力和藝術(shù)修養(yǎng)，還要懂得使用筆墨的技巧，這樣設(shè)計思想才能夠完美地實現(xiàn)。[3]在這方面，獨立學院應結(jié)合自身的辦學條件，充分利用地方資源優(yōu)勢，與企業(yè)共同構(gòu)架鞋靴工藝課程的實踐教學平臺，使實踐內(nèi)容多樣化、實踐方式多元化。

3 在培養(yǎng)目標上，堅持尊重個性、全面發(fā)展

獨立學院人才培養(yǎng)方案既要符合社會對人才全面發(fā)展的需要，又要突出個性化人才培養(yǎng)的要求。全面發(fā)展包括全體學生的發(fā)展和單個學生的全面發(fā)展，要尊重學生在基礎(chǔ)、興趣、愛好、特長、能力等方面存在的差異，充分利用課內(nèi)與課外，校內(nèi)與校外不同課堂，完善培養(yǎng)機制，在培養(yǎng)學生全面發(fā)展的同時，充分發(fā)揮他們的個性、興趣和特長。鞋靴設(shè)計專業(yè)既要鞋靴款式結(jié)構(gòu)設(shè)計和制鞋工藝齊抓共管，也要加強學生計算機輔助設(shè)計能力、現(xiàn)代制鞋企業(yè)基本管理能力、創(chuàng)新能力和營銷貿(mào)易能力的培養(yǎng)。

4 結(jié)語

構(gòu)建適合獨立學院鞋靴設(shè)計專業(yè)的應用型人才培養(yǎng)模式，應準確定位培養(yǎng)目標，堅持以能力為中心，以市場為導向，改變教學觀念，更新培養(yǎng)模式，改進教學方法，合理設(shè)置課程體系，注重學生實踐和實際崗位鍛煉，以此構(gòu)筑該專業(yè)學生的應用能力培養(yǎng)體系，并在遵循教育基本規(guī)律的前提下，最終形成具備獨立學院自身特色的、生命力強的鞋靴設(shè)計應用型人才培養(yǎng)方案。

參考文獻：

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篇2

關(guān)鍵詞：機械原理課程設(shè)計；虛擬樣機技術(shù)；ADAMS；教學研究

作者簡介：黃小龍（1977-），男，廣西梧州人，北京信息科技大學機電工程學院，高級實驗師。（北京 100192）

基金項目：本文系北京信息科技大學2010年度高教研究課題資助項目（項目編號：2010GJZD02）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）04-0102-02

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》明確指出：高等教育須提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，其措施之一就是強化實踐教學環(huán)節(jié)。在工程技術(shù)人才的培養(yǎng)中，實踐教學的意義是不言而喻的?！皺C械原理課程設(shè)計”是機械原理課程教學的一個重要實踐環(huán)節(jié)。而“機械原理”課程是高等學校工科機械工程類本科生必修的“機械設(shè)計系列課程”之一，是一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，在學生的知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)體系中占有十分重要的地位。[1]因此，為了提高機械類人才培養(yǎng)的質(zhì)量，充分調(diào)動學生學習積極性和主動性，十分有必要對“機械原理課程設(shè)計”這一實踐教學環(huán)節(jié)進行建設(shè)。

一、教學現(xiàn)狀分析

“機械原理課程設(shè)計”的任務(wù)是使學生更好地理解和掌握“機械原理”課程的基本理論和方法，進一步提高學生查閱技術(shù)資料、繪制工程圖和應用計算機等能力，特別是加強培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和分析問題、解決問題的能力。課程設(shè)計實施基本要求是按照一個簡單機械系統(tǒng)的功能要求，綜合運用所學知識，擬定機械系統(tǒng)的運動方案，并對其中某些機構(gòu)進行分析和設(shè)計。[1]

目前，北京信息科技大學（以下簡稱“我校”）在“機械原理課程設(shè)計”教學過程中遇到了以下幾個問題：

1.設(shè)計題目單一

課程設(shè)計的選題主要是插床或牛頭刨床導桿機構(gòu)的運動分析與動態(tài)靜力分析，這也是很多高校在“機械原理課程設(shè)計”中的選題。設(shè)計方案及參數(shù)往往已給定，課程設(shè)計過程中學生只是按照設(shè)計說明書上的設(shè)計步驟對擬定好的執(zhí)行機構(gòu)進行運動和動力分析設(shè)計，沒有機械系統(tǒng)的方案設(shè)計和機構(gòu)的選型設(shè)計。從知識層面上說，學生缺乏進行系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)新的機會和能力鍛煉的機會，也導致了學生處于被動的學習狀態(tài)。課程設(shè)計中，讓學生自主設(shè)計和發(fā)揮主觀能動性的內(nèi)容少，無法激發(fā)學生的創(chuàng)造力，不利于創(chuàng)新思維和工程實踐能力的培養(yǎng)和訓練。

2.設(shè)計方法陳舊

目前學生課程設(shè)計所采用的方法主要是圖解法，少數(shù)學生還應用了解析法。不管是圖解法還是解析法均是傳統(tǒng)“機械原理課程設(shè)計”通常采用的設(shè)計方法。圖解法形象直觀、清晰，便于學生理解與分析檢查，但作圖復雜、工作量大、準確性差、效率低，[2]一張圖只能反映一個位置的情況，當全班或半個班同學同做一個題目，只是機構(gòu)的運動參數(shù)有所區(qū)別時，一部分同學存在依賴或抄襲他人的情況，這樣導致了這些學生只是按照設(shè)計說明書走過場的情況。解析法可以獲得精確的計算結(jié)果，且可以獲取任意點位置的情況，但建立數(shù)學模型以及編制計算程序較為煩瑣復雜，[3]計算結(jié)果不便于分析，同時學生往往不具備獨立完成編程求解的能力，他們幾乎不得不把全部精力都放在提高計算機編程能力上，這樣使“機械原理課程設(shè)計”變成了計算機語言課的訓練，[4]偏離了課程設(shè)計的目的。而若指導教師將已編好的計算程序交給學生，由學生上機輸入并調(diào)試程序，進行計算，將計算結(jié)果與圖解法所得結(jié)果相比較，它只是起到對圖解法的結(jié)果進行檢驗的作用，[2]學生應用計算機解決實際問題的能力沒有得到有效的鍛煉。若想進一步對機構(gòu)方案進行對比分析或深入探討，以上兩種方法很難實現(xiàn)，這在很大程度上影響到課程設(shè)計的教學效果，不利于培養(yǎng)學生的工程應用能力以及創(chuàng)新能力，也不易調(diào)動學生的學習積極性。

3.學時相對較少

《機械原理課程教學基本要求（機械類專業(yè)適用）》中要求“機械原理課程設(shè)計”時間不應少于1.5周。[1]我校目前設(shè)置的課程設(shè)計時間為1周，并且根據(jù)教學計劃“機械原理課程設(shè)計”安排在學期末最后1周，若除去設(shè)計準備和答辯的時間等，實際工作日不到四天，并且學生此時心思往往不在學校，急于回家，從時間跨度來說學生主動思考和解決問題的機會較少，完全處于被動的地位，他們很少有機會進一步優(yōu)化設(shè)計或方案，與教學指導委員會制定的基本要求有一定的距離。學生課程設(shè)計的成果僅僅是一份圖紙和書面報告，體會不到學習的樂趣，更不能提高創(chuàng)新能力。

二、虛擬樣機技術(shù)

虛擬樣機技術(shù)是隨著當代科學的飛速發(fā)展在設(shè)計領(lǐng)域新興的一種計算機輔助工程技術(shù)，是一種用來代替真實的物理樣機設(shè)計、基于產(chǎn)品的計算機仿真模型的數(shù)字化設(shè)計方法。虛擬樣機技術(shù)涉及機械、電子、計算機圖形學、協(xié)同仿真技術(shù)、系統(tǒng)建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等多個領(lǐng)域、多項技術(shù)，其本質(zhì)是以計算機支持的仿真技術(shù)和生命周期建模技術(shù)為前提，以多體系統(tǒng)運動學、動力學和控制理論為核心，借助計算機圖形技術(shù)、交互式用戶界面技術(shù)、并行工程技術(shù)、信息技術(shù)、集成技術(shù)等，從外觀、功能和空間關(guān)系上模擬真實產(chǎn)品，模擬在真實環(huán)境下系統(tǒng)的運動學和動力學特性并根據(jù)仿真結(jié)構(gòu)優(yōu)化系統(tǒng)，為物理樣機的設(shè)計和制造提供參數(shù)依據(jù)。[5]虛擬樣機技術(shù)改變了傳統(tǒng)的設(shè)計思想。

借助于虛擬樣機技術(shù)，設(shè)計工程師可以在計算機上建立機械系統(tǒng)的模型，伴之以三維可視化處理，模擬在現(xiàn)實環(huán)境下系統(tǒng)的運動學和動力學特性，并根據(jù)仿真結(jié)果對整個系統(tǒng)進行不斷改進，直到獲得最優(yōu)設(shè)計方案。這極大地縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，節(jié)約產(chǎn)品的開發(fā)成本。目前，國外虛擬樣機相關(guān)技術(shù)軟件的商業(yè)化過程已經(jīng)完成。其中美國MSC公司的軟件產(chǎn)品ADAMS就是虛擬樣機技術(shù)平臺的杰出代表，該軟件可以對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學、運動學和動力學分析，并且方便快捷地可視化輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線等。隨著虛擬樣機技術(shù)在機械工程領(lǐng)域的應用和發(fā)展，ADAMS已成功應用于航空航天、汽車工程、鐵路車輛、工業(yè)機械、工程機械等領(lǐng)域。

三、將虛擬樣機技術(shù)引入“機械原理課程設(shè)計”教學

1.必要性

教育部高等學校機械基礎(chǔ)課程教學指導分委員會2009年制定了“關(guān)于深化機械原理課程實踐教學改革的意見”，其中明確指出目前機械原理課程實踐教學改革應當重點關(guān)注的問題之一是商業(yè)軟件（如ADAMS、Pro/E等），在實踐教學中應用的相關(guān)問題，比如是否有必要對學生提出在軟件應用方面的要求等。[6]面對新形勢下“機械原理課程設(shè)計”教學出現(xiàn)的問題，有必要探索一種可激發(fā)學生學習興趣、提高實踐能力的新教學方法。

ADAMS軟件具有快捷的、形象的動畫展示等功能，采用ADAMS軟件可快速方便地創(chuàng)建完全參數(shù)化的機構(gòu)模型，快速對各種設(shè)計方案進行仿真分析，結(jié)果以曲線圖和動畫顯示的方式形象展示，使機構(gòu)運動學、動力學問題的分析變得簡單、直觀和精確，可彌補學生實踐經(jīng)驗的不足，使學生有更充足的時間進行方案設(shè)計，方便學生對各種設(shè)計方案進行對比分析以及參數(shù)優(yōu)化等，有利于激發(fā)學生的好奇心，提高學生自主學習的積極性，培養(yǎng)學生進行創(chuàng)新設(shè)計的能力，以及營造支持學生獨立思考、自由探索的良好環(huán)境。在近幾年，國內(nèi)已有多所高校將ADAMS軟件應用到“機械原理課程設(shè)計”中。[2-4，7-9]

2.實施過程

將ADAMS軟件引入“機械原理課程設(shè)計”教學中，將會改變傳統(tǒng)的教學模式，為了能增強教學實踐效果、真正提高課程設(shè)計質(zhì)量，筆者進行了以下的工作：

（1）課堂引導。根據(jù)教學計劃，課程設(shè)計安排在第二學年，此時了解ADAMS軟件的學生相對較少，基本上沒有學生使用過，其原因一方面是由于該軟件被引入國內(nèi)的時間比較晚，另一方面是由于該軟件的專業(yè)性強。學習和掌握ADAMS軟件是關(guān)系到“機械原理課程設(shè)計”改革實踐的關(guān)鍵，因此筆者在“機械原理”課程理論教學課堂中有意識地引導學生關(guān)注該軟件，并在一些教學案例中演示如何應用ADAMS軟件解決問題，使學生自主學習的目標得以明確。

（2）設(shè)置開放實驗。在學生學習“機械原理”課程過程中，同時設(shè)置“典型機構(gòu)運動仿真分析與驗證”開放實驗，實驗內(nèi)容為應用ADAMS軟件建立一些簡單、典型的連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)以及齒輪機構(gòu)模型，進行仿真分析，得到相關(guān)參數(shù)值，并以曲線圖和動畫等方式顯示仿真結(jié)果。開放實驗為選修實驗，由學生自愿報名參加。在開放實驗中，指導教師講授并演示ADAMS軟件基本操作以及連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)建模與仿真分析的內(nèi)容和操作步驟，分3次講授，每次3課時。每次相關(guān)內(nèi)容講授完畢后，由學生自主完成實驗指導書提供的典型機構(gòu)，同時開放機房，學生可利用課余時間學習。通過開放實驗的鍛煉，學生掌握ADAMS軟件的基本操作，并對此產(chǎn)生濃厚的興趣，同時為學生應用ADAMS軟件進行“機械原理課程設(shè)計”打下基礎(chǔ)。

（3）實際指導。編制一本應用ADAMS軟件進行“機械原理課程設(shè)計”的指導書，明確課程設(shè)計的內(nèi)容與要求。在課程設(shè)計周指導學生上機操作，與學生討論、分析問題，引導學生與應用圖解法的同學相互討論、檢驗結(jié)果，從而體現(xiàn)學生主體、教師主導的教學思想。

3.應用實例

筆者連續(xù)兩年在2009級、2010級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)和車輛工程專業(yè)進行了“機械原理課程設(shè)計”試點教學。

2011年，首次將虛擬樣機技術(shù)引入“機械原理課程設(shè)計”教學，在設(shè)置“典型機構(gòu)運動仿真分析與驗證”開放實驗時，面向2009級機械設(shè)計制造及其自動化、車輛工程專業(yè)共8個班，采取學生自愿報名的方式?？紤]到第一次進行嘗試，為保證實驗質(zhì)量及效果，開課之前通知學生每班限額5名，但實際報名情況超出預想，達到了74人，擇優(yōu)選擇52名同學。在開放實驗過程中，學生學習了ADAMS軟件基本操作以及連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)建模與仿真分析的內(nèi)容和操作步驟，為下一步進行機械原理課程設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。在機械原理課程設(shè)計周，筆者指導其中一個班，在該班參加過開放實驗的同學中選擇了部分有意向的同學進行試點，要求這些同學除了完成圖解法的課程設(shè)計內(nèi)容之外，還須運用ADAMS進行機構(gòu)建模、仿真分析，并驗證圖解法的結(jié)果等。試點的結(jié)果是僅有少數(shù)同學能達到要求，即利用圖解法進行課程設(shè)計之外，還能運用ADAMS軟件，經(jīng)調(diào)查獲知原因是時間緊、工作量大。試點后同學對運用ADAMS軟件進行課程設(shè)計產(chǎn)生了興趣，有自主學習的積極性。

2012年，結(jié)合2011年經(jīng)歷并為保證教學效果，僅從2010級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)其中2個班選擇31名同學參加開放實驗。由于人數(shù)得到控制，指導教師有更多的時間與精力輔導學生，因此學生對ADAMS軟件的掌握更為熟練。在機械原理課程設(shè)計周，筆者同樣是指導其中一個班并選擇了有意向的同學進行試點。根據(jù)2011年經(jīng)驗，這次允許學生不使用圖解法，而是直接運用了ADAMS進行機構(gòu)建模、仿真分析，但須對設(shè)計方案進行比較分析，并優(yōu)化各個設(shè)計參數(shù)。這樣，學生有更多的時間相互討論并設(shè)計各種方案，對計算結(jié)果分析得更為透徹，能獨立思考問題，真正鍛煉分析問題、解決問題的能力，變學生被動學習變?yōu)橹鲃訉W習。

四、結(jié)束語

將虛擬樣機技術(shù)引入課堂使教學效果有了明顯的提高，真正體現(xiàn)了學生主體、教師主導的教學思想，學習的興趣較濃。經(jīng)過課程設(shè)計鍛煉后，學生普遍認為收獲較大，實踐能力得到了提高，隨之積極參加、開展各種課外科技活動。實踐中也發(fā)現(xiàn)了一些新的問題，如指導教師工作量大大增加、知識面不足等，這樣就對指導教師提出了更為嚴格的要求。如何解決這些新問題以及如何將試點普及到整個專業(yè)所有同學，使更多的同學受益，需進一步研究與探索。

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篇3

1我國機械設(shè)計技術(shù)

1.1機械設(shè)計初期計劃設(shè)計

機械設(shè)計的初期計劃設(shè)計分析在某種程度上與計算機軟件設(shè)計分析有相似之處，機械設(shè)計進行前，設(shè)計人員要整理和搜集機械的有關(guān)資料，充分了解需要設(shè)計的機械性能和功能，依據(jù)相關(guān)資料和數(shù)據(jù)對機械設(shè)計進行初期計劃設(shè)計。

1.2機械設(shè)計的設(shè)計方案

機械設(shè)計的關(guān)鍵是設(shè)計方案，其直接的影響機械設(shè)計的質(zhì)量和水平。在機械設(shè)計的設(shè)計方案階段，很多問題需要及時、有效地處理。通常應著重處理理論和實踐間的矛盾問題。機械設(shè)計的設(shè)計方案不僅需要符合機器本身的性能和功能需求，還需要考慮測試人員自身的因素，這包括測試人員對于機器開發(fā)、創(chuàng)新等方面的認識是否充分。設(shè)計方案的設(shè)計步驟主要有以下幾點：機械運動方式、結(jié)構(gòu)特點、工作原理、零件選擇的正確性等。

1.3機械設(shè)計的主要技術(shù)設(shè)計

機械設(shè)計的主要技術(shù)設(shè)計時，對于主要技術(shù)方面的要求較高。對于機械設(shè)計的主要技術(shù)設(shè)計階段，首先需要核對設(shè)計圖紙的信息，認真的進行圖紙數(shù)據(jù)的計算、分析總圖與部分圖，并對數(shù)據(jù)進行整理。其次要對機械設(shè)計的技術(shù)設(shè)計部分進行仔細審核，確保不出現(xiàn)問題，如出現(xiàn)問題，則需要對各個環(huán)節(jié)進行重新檢查。

1.4機械設(shè)計的技術(shù)發(fā)展方向

現(xiàn)代機械產(chǎn)品對于性能和功能的要求越來越高，這給機械制造業(yè)中的機械設(shè)計提出更高的要求，當前，機械設(shè)計在科學技術(shù)的發(fā)展中起到了越來越重要的地位，設(shè)計質(zhì)量也不斷提高。目前智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代機械產(chǎn)品所必須要具備的。機械產(chǎn)品的智能化需要使用高水平的設(shè)計軟件對產(chǎn)品進行模擬與設(shè)計，增強機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能性，提高設(shè)計水平。另外，機械產(chǎn)品未來還需要具備系統(tǒng)化?，F(xiàn)代的機械產(chǎn)品設(shè)計需要將產(chǎn)品的各個部分進行系統(tǒng)的有機結(jié)合，使其功能發(fā)揮到最優(yōu)的狀態(tài)?，F(xiàn)在機械產(chǎn)品的設(shè)計在未來還應更加模塊化。模塊化的優(yōu)勢是能夠快速的將機械性能與功能進行結(jié)合，大幅度提升產(chǎn)品的優(yōu)勢，滿足機械產(chǎn)品的設(shè)計方案需求。現(xiàn)代機械設(shè)計的未來發(fā)展方向：

1.4.1性能更優(yōu)的現(xiàn)代機械產(chǎn)品。機械制造業(yè)需要設(shè)計出性能更好的產(chǎn)品，這需要機械產(chǎn)品的設(shè)計人員對產(chǎn)品的性能和質(zhì)量設(shè)計更加嚴謹。想要讓機械產(chǎn)品的性能更加優(yōu)越需要通過技術(shù)設(shè)計、防腐設(shè)計、控制設(shè)計等技術(shù)來共同實現(xiàn)。

1.4.2適應市場的現(xiàn)代機械產(chǎn)品的設(shè)計技術(shù)。在當前的競爭激烈的市場中，想要在市場中占據(jù)一席之地，需要機械產(chǎn)品的設(shè)計人員開發(fā)出新的技術(shù)，改變原有機械產(chǎn)品的使用功能，提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量。在進行設(shè)計時需要加大技術(shù)創(chuàng)新，降低成本和提高智能化水平。只有不斷進行技術(shù)創(chuàng)新，才能維持市場的競爭力。1.4.3現(xiàn)代機械產(chǎn)品注重節(jié)能環(huán)保的設(shè)計。當前，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展的目標，環(huán)保保護的意識越來越高，成為當今社會發(fā)展中重要的組成部分。因此，機械設(shè)計人員在進行設(shè)計時需要將節(jié)能環(huán)保和綠色的理念融入到機械產(chǎn)品的設(shè)計中去。

2我國機械制造技術(shù)

2.1我國先進機械制造技術(shù)的特點

目前我國的科學技術(shù)不斷發(fā)展，機械制造技術(shù)在機械制造中起到了決定的作用，應用于各行各業(yè)，技術(shù)與設(shè)備的更新需要在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上，應用先進的技術(shù)進行改進和創(chuàng)新，滿足市場越來越高的要求。另外，先進的機械制造技術(shù)對于機械產(chǎn)品的性能和功能提升上有較大的影響。目前我國在工業(yè)生產(chǎn)中應用先進的技術(shù)，已取得較大的進步，極大的提高了生產(chǎn)效率，對機械制造的技術(shù)進行不斷的創(chuàng)新，開拓了市場。最后，先進的機械制造技術(shù)還具有系統(tǒng)性技術(shù)綜合的特點，對于機械制造的范圍進行擴展，優(yōu)化產(chǎn)品及后續(xù)生產(chǎn)加工的工序。

2.2我國機械制造技術(shù)的發(fā)展方向

我國的機械制造技術(shù)未來的發(fā)展方向有以下三點：

2.2.1機械制造的管理。我國機械制造技術(shù)發(fā)展的未來方向是嚴格規(guī)范計算機管理制度，所以計算機管理的加強，能有促進我國機械制造業(yè)的和機械制造技術(shù)的發(fā)展。

2.2.2機械制造的設(shè)計?，F(xiàn)在的機械產(chǎn)品設(shè)計注重智能化設(shè)計，例如應用各種軟件及模擬技術(shù)對機械產(chǎn)品進行設(shè)計，有效的提高了產(chǎn)品的性能和結(jié)構(gòu)。2.2.3機械制造的工藝分析。我國機械制造技術(shù)和機械制造工藝向高精密加工和精細加工方向發(fā)展。

結(jié)束語

篇4

【關(guān)鍵詞】冶金機械；設(shè)計要點

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

前言:我們國家的經(jīng)濟在不斷的發(fā)展，冶金裝備業(yè)作為我國主流服務(wù)與制造行業(yè)之一，近些年來也在不斷地探索與發(fā)展。 隨著國際業(yè)內(nèi)對冶金裝備要求的提高，冶金機械制造已經(jīng)不單純的是機械的制造了。 它涉及到了更多方面的問題。 比如經(jīng)濟性、綠色環(huán)保、美觀等。本文就冶金機械制造設(shè)計的問題進行了簡單的探討，希望對相關(guān)人士有所幫助。

一、冶金機械設(shè)計

所謂冶金機械設(shè)計是指根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式,各個零件的材料和形狀尺寸,方法等進行構(gòu)思,分析和計算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述,以作為制造依據(jù)的過程。在機械領(lǐng)域發(fā)展越來越好的形勢下,機械制造成為機械領(lǐng)域中重要的組成部分。因此,有效的、合理的進行機械制造至關(guān)重要。然而,要想實現(xiàn)此目的需要保證冶金機械設(shè)計規(guī)范的進行,從而提高機械動態(tài)化水平,才能夠?qū)崿F(xiàn)機械制造合理而有效。一個好的冶金機械設(shè)計必須有以下幾個工作階段構(gòu)成。

1.計劃階段

在具體開展冶金機械設(shè)計之前結(jié)合機械相關(guān)的資料進行設(shè)計是非常必要的。其目的是通過機械資料進行了解,從而合理的規(guī)劃如何進行冶金機械設(shè)計才能夠保證機械的性能、安全、質(zhì)量等方面能夠符合規(guī)范性文件的要求,為后續(xù)進行具體的冶金機械設(shè)計做好鋪墊工作。

2.方案階段

方案階段是冶金機械設(shè)計的關(guān)鍵部分,其主要進行的工作內(nèi)容是詳細的設(shè)計機械的每個部分,最終設(shè)計出完整的機械。但是,需要注意的是方案階段所設(shè)計出的機械并不是最終定稿的設(shè)計方案。因為方案階段僅是按照要求將冶金機械設(shè)計出來,未涉及到設(shè)計方案檢查相關(guān)的內(nèi)容。

3.技術(shù)設(shè)計階段

技術(shù)設(shè)計階段需要進行的工作內(nèi)容是結(jié)合總裝配草圖及相關(guān)技術(shù)性文件就冶金機械設(shè)計方案中的設(shè)計部分進行優(yōu)化和完善,最大限度的提高設(shè)計的合理性和有效性。由于在后續(xù)的工作中對冶金機械設(shè)計方案改動的可能性較大,需要將此階段設(shè)計完成的方案安全的保存,為后續(xù)工作做準備。

二、冶金機械設(shè)計在機械制造中的作用

冶金機械設(shè)計是機械制造重要的組成部分之一,其在一定程度上決定所制造的機械能否高效的、有效的、穩(wěn)定的應用。可以說,機械設(shè)計在機械制造中起到奠基石的作用。對于冶金機械設(shè)計如何在機械制造中發(fā)揮作用這個問題筆者從側(cè)面進行具體的分析,詳情如下:

1.冶金機械設(shè)計的分類

在當下冶金機械設(shè)計越來越重要,已經(jīng)成為推動我國經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分。為保證機械制造能夠穩(wěn)步進行,目前已經(jīng)推出三種冶金機械設(shè)計類型,即新型設(shè)計、繼承設(shè)計、變形設(shè)計。

(l)新型設(shè)計是將比較成熟的先進技術(shù)運用到冶金機械設(shè)計中,以此來進行新型機械的設(shè)計。

(2)繼承設(shè)計是為制造運行效果好、功率消耗小的機械,設(shè)計人員有效的結(jié)合自己本身的經(jīng)驗和設(shè)計技術(shù)進行合理的、有效的設(shè)計。

(3)變型設(shè)計是從市場需求出發(fā),對原來的冶金機械設(shè)計進行變動和更改,使其能夠滿足市場需求,按照此冶金機械設(shè)計方案而制成的機械能夠適用于當下的市場。

2.冶金機械設(shè)計的主要程序

冶金機械設(shè)計嚴格的按照設(shè)計程序有步驟的、有計劃的、合理的執(zhí)行,能夠保證冶金機械設(shè)計的完整性、準確性,為正常的進行機械制造創(chuàng)造條件。因此,冶金機械設(shè)計的主要程序是保證冶金機械設(shè)計能夠在機械制造中充分發(fā)揮作用。主要的冶金機械設(shè)計程序有:

(l)擬定設(shè)計任務(wù)。所謂擬定設(shè)計任務(wù)就是為了明確設(shè)計目的,掌握所設(shè)計的機械需要滿足的要求、機械造型、機械的功能等等,為進行具體的設(shè)計工作做鋪墊。

(2)初級設(shè)計。初級設(shè)計環(huán)節(jié)進行的工作內(nèi)容按照設(shè)計任務(wù)將機械的輪廓、部件、結(jié)構(gòu)等方面設(shè)計出來。

(3)技術(shù)設(shè)計。技術(shù)設(shè)計是冶金機械設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié),需要設(shè)計人員結(jié)合自身的經(jīng)驗和技術(shù)設(shè)計對初級設(shè)計環(huán)節(jié)所設(shè)計的方案進行進一步的設(shè)計,構(gòu)成完整的設(shè)計方案。

(4)工作圖設(shè)計。將通過檢查核實達標的冶金機械設(shè)計方案從機械制造的角度進行重新設(shè)計,形成工作設(shè)計方案,使具體的機械制造案按照工作圖能夠合理的進實施。

(5)定性設(shè)計。定型設(shè)計主要應用于配量生產(chǎn)機械前的最后一次設(shè)計,其主要是對冶金機械設(shè)計方案進行調(diào)整,將冶金機械設(shè)計方案中過于理想化,批量生產(chǎn)無法達到的部分進行調(diào)整,最終敲定機械設(shè)計方案,機械制造按照此設(shè)計方案進行具體的生產(chǎn)。

3.冶金機械設(shè)計的準則

保證冶金機械設(shè)計合理的、規(guī)范的開展才能夠促使冶金機械設(shè)計在機械制造中發(fā)揮作用,為構(gòu)建質(zhì)量好、功能強的機械創(chuàng)造條件。然而,要想保證冶金機械設(shè)計的合理性、規(guī)范性、準確性,需要嚴格按照機械設(shè)計準則進行具體的設(shè)計工作。所以說,冶金機械設(shè)計準則也是保證機械設(shè)計在機械制造中發(fā)揮作用的重要因素。冶金機械設(shè)計準則為:

(l)技術(shù)性能準則。技術(shù)性能是保證機械能夠長時間高效運作的關(guān)鍵。在進行冶金機械設(shè)計的過程中一定要嚴格控制機械技術(shù)性能設(shè)計,保證所設(shè)計的機械技術(shù)性能符合生產(chǎn)要求。

(2)標準化準則。冶金機械設(shè)計標準的進行,每個部分都符合相關(guān)規(guī)范性文件,才能夠為建設(shè)出標準的機械做鋪墊。而標準化準則正是對冶金機械設(shè)計是否標準進行約束。

(3)安全性準則。主要是約束設(shè)計人員在進行冶金機械設(shè)計時充分考慮零件安全性、整機的安全性、生產(chǎn)的安全性以及環(huán)境的安全性,為安全的進行機械制造創(chuàng)造條件。

三、把握冶金機械設(shè)計的未來發(fā)展趨勢

1.冶金機械的綠色技術(shù)

綠色技術(shù)是目前針對世界范圍內(nèi)的環(huán)境保護以及可持續(xù)發(fā)展所提出的一種以合理利用資源和節(jié)約能源為目標的技術(shù)形式，是指在產(chǎn)品及其生命周期全過程的設(shè)計中，充分考慮對資源和環(huán)境的影響，在充分考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、開發(fā)周期和成本的同時，優(yōu)化各有關(guān)設(shè)計因素，使得產(chǎn)品及其制造過程對環(huán)境的總體影響和資源消耗減到最小。冶金機械中的綠色技術(shù)，就是要在機械的產(chǎn)品設(shè)計、制造、使用以及回收的各個階段都充分地利用綠色技術(shù)，以實現(xiàn)最大限度上對能源的節(jié)約以及對資源的合理利用，同時減少冶金機械所產(chǎn)生的廢棄物排放，減少由此產(chǎn)生的環(huán)境污染，從而實現(xiàn)自然環(huán)境和冶金機械生產(chǎn)之間的和諧發(fā)展。

2. 冶金機械自動化發(fā)展

一是基于數(shù)字模擬和仿真技術(shù)的研發(fā)，實現(xiàn)冶金全流程動態(tài)分析、評估和精準設(shè)計。二是綜合考慮生產(chǎn)效率、能耗物耗和環(huán)境指標的多目標實時優(yōu)化。三是產(chǎn)品指標、運行指標和控制指標協(xié)同的全面閉環(huán)控制。四是數(shù)據(jù)驅(qū)動和知識驅(qū)動相結(jié)合的復雜過程建模和先進過程控制。五是先進傳感技術(shù)和軟測量結(jié)合的關(guān)鍵工藝參數(shù)的在線連貫測量。六是結(jié)合考慮物質(zhì)流、能量流優(yōu)化的先進能源管理和控制。

3.冶金技術(shù)信息化發(fā)展

在工業(yè)生產(chǎn)控制中，網(wǎng)絡(luò)就是中樞神經(jīng)，對工業(yè)生產(chǎn)起到控制作用。在冶金工業(yè)中，以計算機技術(shù)為先鋒的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子數(shù)控技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、計算力學技術(shù)等在冶金流程中實現(xiàn)集成模擬系統(tǒng)，通過人機交流，模擬鋼鐵生產(chǎn)全過程，進而推進冶金工業(yè)生產(chǎn)制造的智能化。

4.生產(chǎn)管理系統(tǒng)化發(fā)展

生產(chǎn)管理系統(tǒng)的智能化在生產(chǎn)組織管理上，產(chǎn)品質(zhì)量檢測和管理上，在能源管理和優(yōu)化上都體現(xiàn)出優(yōu)越性。它科學的整合了冶金機械、冶金原材料和冶金能源，使資源配置和資源利用達到最優(yōu)化，并對產(chǎn)品質(zhì)量進行預報、跟蹤和分析，判定在生產(chǎn)中發(fā)生的品質(zhì)異常，使冶金企業(yè)就冶金機械、產(chǎn)品質(zhì)量、成本管理、能源管理等均有的放矢。

四、結(jié)束語

冶金機械制造設(shè)計的發(fā)展符合世界的主流方向。其發(fā)展仍然面臨著許多問題。這些問題不是一朝一夕能夠解決的。需要很多人的努力。希望相關(guān)人士能夠積極應對并解決問題。

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篇5

關(guān)鍵詞：大型重件；機械加工；制造工藝

機械加工能夠在將原料或者半成品制成成品的基礎(chǔ)上運用科學的制作工藝使其更加完美，一般情況下，大型重件機械加工制造的零件主要是指可以裝配成機器、儀表以及各種設(shè)備的基本制件。本文將簡單介紹大型重件機械加工制造的定義及其制造工藝，并從優(yōu)化設(shè)計方案，選好毛坯，優(yōu)化液壓設(shè)備系統(tǒng)等三個方面來探討提高大型重件機械加工制造工藝技術(shù)的措施。

一、大型重件機械加工制造的定義及其工藝

在各大型重件的制造環(huán)節(jié)中最關(guān)鍵的是機械加工，大型機械加工制造工藝分為三個流程，即成品設(shè)計流程，設(shè)計方案，加工成品等。1）成品設(shè)計流程就是根據(jù)原有成品的特征與設(shè)計，不斷地對其進行研究與改造，從而設(shè)計全新產(chǎn)品。2）設(shè)計方案主要是根據(jù)成品的需要來繪制圖紙，制定產(chǎn)品加工方案，并選取最佳制作工藝。3）加工成品就是利用各種工藝技術(shù)來制作成品，完成零件加工工作。目前，大型重件機械加工離不開機床的輔助，機床是由動力驅(qū)動的固定式機器，用于切割、塑造或者合成，從而把金屬加工成零件。機床的出現(xiàn)可以追溯到18世紀蒸汽發(fā)動機發(fā)明的時代，最常見的機床是19世紀中期設(shè)計出來的。時至今日，已有幾十種不同的機床運用于工廠的車間與作坊。通常分為七種類型，即旋削式機床（例如車床、牛頭刨床和刨床），動力鉆頭、直立鉆床、銑床、磨床、動力鋸、壓制式機床（像沖床）。其中，車床這種進行車削加工的機床可以使加工件旋轉(zhuǎn)，用刀具去掉多余材料，操作的種類有平直車削或者圓錐型車削、開槽、割肩、車螺紋和刮旋圓柱形部件頂端平面。內(nèi)圓車削叫作鏜孔，最通常的是孔加工如鉆孔、鏜孔、擴孔、鉆埋頭孔等。使用牛頭刨床時工件通常放在夾持于工作臺上的虎銛或者類似夾具中，可在恰當?shù)慕嵌扔檬謩踊蛘邫C動方式將虎銛送入形如砍鑿的單刃切削工具上的行程。在刀具每一行程終了時，工作臺使工件作小量間歇進給?？烧{(diào)整的刀架能使牛頭刨床削出彼此差不多可成任意角度的溝槽和平面。最大的牛頭刨床有0.9米長的切削行程，能夠加工0.9米長的部件。使用刨床應注意將工件固定在單刃刀具下做往復運動的水平工作臺上。要將刀具夾持裝置安裝在橫梁上，刀具通過工作臺時可以做小量的側(cè)向運動。由于刀具幾乎能以任何角度移動，它能刨削各種各樣的溝槽和平面。銑床是在軸線周圍對稱排列著許多切削刃的圓形刀具繞軸線旋轉(zhuǎn)的一種機床。在銑床上，金屬工件通常夾持在虎銛或者類似的夾具內(nèi)，虎銛則卡緊在可以沿3個相互垂直方向移動的工作臺上。多種形狀和大小的刀具可用于廣泛的銑削操作，可以加工平面、凹槽、臺肩、斜面、楔形和T形槽。齒形排列不同的刀具可以用來磨削凹面和凸槽、磨圓角、切削齒槽。磨床是用旋轉(zhuǎn)的砂輪改變堅硬物體的形狀和尺寸的機床。磨光是各種基本機械處理過程中最為精確的一項。各種磨床都使用由人造磨料制成的砂輪。磨削工件外圓時，要把小砂輪安裝成工件的內(nèi)孔中來回運動，工件夾在旋轉(zhuǎn)的夾具內(nèi)。在平面磨床上，則是把工件固定在旋轉(zhuǎn)砂輪下來回運動的工作臺上。沖床是將壓力加到裝有金屬板材工件的模具上，以改變板材大小和形狀的機床，通常由電動機驅(qū)動。模具的形狀和結(jié)構(gòu)決定該產(chǎn)品的形狀。沖床的沖頭一般都安裝在機器來回運動的撞錘上，模具夾在床身或者砧座上，床身或者砧座平面都與撞錘的運動方向垂直。

二、提高大型重件機械加工制造工藝技術(shù)的措施

（一）優(yōu)化設(shè)計方案

大型重件機械加工制造工藝的設(shè)計方案是根據(jù)成品的需要來繪制圖紙，制定最佳產(chǎn)品加工方案。因此必須優(yōu)化設(shè)計方案，及時校對圖紙，確保圖紙的準確度，提高制造方案的科學性。

（二）選好毛坯

毛坯主要是指已具有所要求的形體，還需要再進行加工的成品與半成品，機械加工制造工藝與加工質(zhì)量對毛坯的要求很高，因此，必須選好毛坯，根據(jù)毛坯的材料與種類進行精心挑選。

（三）優(yōu)化液壓設(shè)備系統(tǒng)

因為進行機械加工制造時離不開液壓設(shè)備的輔助，傳統(tǒng)的液壓設(shè)備系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代機械加工制造的要求，因此必須優(yōu)化液壓設(shè)備系統(tǒng)，提高液壓機的質(zhì)量。

三、結(jié)語

綜上所述，機械加工是各大型重件的制造環(huán)節(jié)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，大型機械加工制造工藝分為三個流程，即成品設(shè)計流程，設(shè)計方案，加工成品等。提高大型重件機械加工制造工藝技術(shù)則需要優(yōu)化設(shè)計方案，選好毛坯，優(yōu)化液壓設(shè)備系統(tǒng)，這樣方能全面提高大型重件機械加工制造工藝技術(shù)。

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篇6

[關(guān)鍵詞]機械傳動系統(tǒng)；設(shè)計方案；評判

中圖分類號：TH132 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）37-0043-01

0 引言

在機械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計研究過程中，設(shè)計一個能夠?qū)崿F(xiàn)特定運動以及動力要求的機械傳動系統(tǒng)時，可根據(jù)機械傳動裝置的設(shè)計原則及設(shè)計要求，通過不同傳動原理進行實現(xiàn)，初步從知識庫當中選擇幾種不同的傳動方案。再根據(jù)這些設(shè)計方案，確定哪種方案可以滿足要求，從而對方案的優(yōu)劣進行適當評價，確定最優(yōu)方案，這一過程對于整個機械系統(tǒng)設(shè)計過程來說，雖然相對比較困難，但是卻非常重要，過程的好壞直接影響到設(shè)計機械產(chǎn)品的經(jīng)濟性、合理性以及可靠性。由于一個機械傳動系統(tǒng)是通過有限的傳動件組成，并且每個傳動件各不相同，都有各自不同的特征，若選擇傳統(tǒng)的評價方法，免不了要進行大量復雜的計算分析過程，因為計算所產(chǎn)生的累積誤差，這就有可能導致做出的評價和實際情況存在一定的差別，令最后確定的方案不是最優(yōu)方案?；诖耍疚膶χС窒蛄繖C法、三級模糊綜合評判法、未確知測度模型以及基于熵權(quán)的模糊AHP法等方法進行介紹。

1 機械傳動系統(tǒng)概述

機械傳動系統(tǒng)就是指將發(fā)動機運動和動力傳輸至機械執(zhí)行構(gòu)件的一個中間環(huán)節(jié)，其不僅可以改變運動方式、運動大小及確保機械系統(tǒng)中的全部執(zhí)行構(gòu)件工作部分的協(xié)調(diào)性和配合性，另外，一定要將發(fā)動機功率和轉(zhuǎn)矩傳至相應的執(zhí)行構(gòu)件，進而克服生產(chǎn)形成的阻力。

2 機械傳動系統(tǒng)設(shè)計方案的評判方法

2.1 支持向量機法

支持向量機指的是根據(jù)統(tǒng)計學習理論而發(fā)展起來的一種方法。若樣本有限，支持向量機法可以構(gòu)建一套規(guī)范完整的機器學習理論及方法，該設(shè)計可以有效克服隨意性等缺點，現(xiàn)如今，支持向量機方法已廣泛應用于模式識別與函數(shù)逼近、概率密度估計以及降維等眾多領(lǐng)域，并且在這些領(lǐng)域中，支持向量機方法處理相關(guān)問題的能力也不斷提高。

機械傳動方案決策系統(tǒng)在建模時，普遍采用支持向量機法的多類分類算法。如今選擇支持向量機法解決多類分類問題的基本方法包括“一對一”以及“一對其它”兩種方法。具體的問題舉例如下：假設(shè)給定屬于k類的m個訓練樣本（x1，y1）， （x2，y2），…， （xi，yi），其中xi（i=1，2，…，m） 代表系統(tǒng)的特征因素集，比如{μc1（u），μc2（u），μc3（u），μc4（u），μc5（u）}，yi？{1，2，…，k}代表分類標志，其中k=4。需要通過上述練樣本建立分類函數(shù)f，確保未知樣本x進行分類過程中錯誤率可以達到最小化。通常情況下，每一個樣集均有k（k-1）/2個學習機，學習過程要選擇“最大贏分”的模式。若此時學習機的訓練結(jié)論表示測試樣本x是屬于第i類的滿意度，那么對于第i類滿意度的分數(shù)要加1；否則便對第j類的滿意度分數(shù)加上1，最后的結(jié)論要通過具有最大分數(shù)類為x的滿意度進行決定。

因為支持向量機法是通過靈活地引入了核函數(shù)從而達到非線性分類的目的，而且可以平衡經(jīng)驗風險和函數(shù)集容量間的關(guān)系，所以，支持向量機法可避免過擬合現(xiàn)象的發(fā)生，其推廣空間是巨大的。另外，支持向量機法僅僅需要少量的訓練樣本便可以獲取較低的檢測錯誤率。支持向量機法性能的好壞直接取決于核函數(shù)，經(jīng)常使用的核函數(shù)有高斯核與多項式、核線性核與感知器核等等。以下是采用支持向量機方法對70組、5種特征因素、4種傳動形式的樣本集進行6個分類器的訓練，訓練流程圖見圖1。

2.2 三級模糊綜合評判法

機械傳動系統(tǒng)方案受到不同的屬性、不同的因素影響，評價過程中一定要進行充分的考慮。但是部分的因素模糊性較強，因此，評判過程中會涉及到模糊因素，此類的評判便稱作模糊綜合評判。所謂的模糊綜合評判指的是通過模糊變換原理綜合考量評價目標。機械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計過程中，由于需要考慮的因素相對較多，并且不同因素之間還存在層次之分，大多數(shù)因素還存在較為強烈的模糊性，為了能夠?qū)ο到y(tǒng)中事物間的優(yōu)劣次序進行比較，確定具有實際價值的評判結(jié)果，所以，可選擇三級模糊綜合評判進行評價。該評價方法首先對一個因素的不同等級進行綜合評判，從而實現(xiàn)單因素評判，其次將評判結(jié)果作為每一類的綜合評判，將確認的結(jié)果再次進行類與類間的綜合評判。

機械傳動系統(tǒng)方案采用三級模糊綜合評判時，引入了因素子集、因素以及因素等級三層結(jié)構(gòu)，與此同時，克服了因素的模糊性以及權(quán)分配的問題，所以，確保了對于因素的狀態(tài)以及重要程度的確定可以滿足客觀實際的要求。評判過程中涉及到了隸屬度與權(quán)數(shù)，所以，是離不開人的主觀因素，但是由于選擇三級模糊評判，一定程度上降低了人的主觀因素所產(chǎn)生的影響，確保評判結(jié)果滿足準確性的要求。機械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計過程中，分析評價系統(tǒng)里存放三級模糊綜合評判模型，該評價模型能夠?qū)Σ煌蛩氐挠绊戇M行全面考慮，作出的評判與實際是相符的，對于提高專家水平是非常有意義的。

2.3 未確知測度模型法

根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)研究成果，可以發(fā)現(xiàn)，有文獻涉及到了一種全新的評價方法，這種方法根據(jù)建立未確知測度模型，綜合評價多目標機械設(shè)計方案，對于科學決策提供必要的理論依據(jù)。未確知測度模型主要包含了部分關(guān)鍵性問題，比如：單指標測度和單指標測度矩陣、多指標綜合測度評價矩陣、指標權(quán)重以及識別與排序等等。如何對上述這些關(guān)鍵性的問題進行處理，將直接影響到模型的準確性與可靠性。

2.4 基于熵權(quán)的模糊AHP法

通過相關(guān)文獻可以發(fā)現(xiàn)：經(jīng)典AHP法可以解決多層次機械傳動方案評價架構(gòu)等相關(guān)問題，可以作為傳動系統(tǒng)方案評價的理論基礎(chǔ)。但是經(jīng)典AHP法也存在缺陷：解決模糊問題的過程中，對于尺度選擇過分確切，與此同時，在評價的過程中，決策者不可以對模糊問題的含義進行精確把握，導致在實際操作過程中無法變通處理問題。不僅如此，經(jīng)典AHP法處理時，人為參與的程度較多，具體人的主觀差異較大，所以，確定結(jié)果；會體現(xiàn)出較多的人為因素，從而致使結(jié)論的誤差相對較大。而基于熵權(quán)的AHP法在對模糊數(shù)與熵權(quán)進行合理定義的基礎(chǔ)之上，通過分析比較具體性能指標分值，選擇基于對稱三角模糊數(shù)從而實現(xiàn)判斷因素矩陣的尺度匹配，最后，選擇模糊區(qū)間運算對總的模糊判斷矩陣與熵權(quán)進行計算。

3 結(jié)束語

在建立機械傳動系統(tǒng)評價模型時，上述四種方法各有各的特點。選擇模糊的綜合評價方法對于機械傳動方案進行評價，可以對全部主要的影響因素做出全面而定量的分析，能夠客觀有效的對較為合理與滿意的方案進行選擇，其不僅適用于機械傳動方案的選擇，也可以用于其余方案的選擇與評價，所以，模糊綜合評價法在機械傳動系統(tǒng)設(shè)計中的應用也越來越廣泛。

參考文獻

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篇7

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)編碼器；結(jié)構(gòu)設(shè)計；光學設(shè)計；頻率響應

中圖分類號：TN762

編碼器是一個機械與電子緊密結(jié)合的精密測量器件，它通過光電原理或電磁原理將一個機械的幾何位移量轉(zhuǎn)化為電子信號（電子脈沖信號或者數(shù)據(jù)串）。這種電子信號通常需要連接到控制系統(tǒng)（PLC、高速計數(shù)模塊，變頻器等），控制系統(tǒng)經(jīng)過計算便可以得到測量的數(shù)據(jù)，以便進一步工作。編碼器一般應用于機械角度，速度，位置的測量。

1 正余弦編碼器設(shè)計

永磁同步電動機無齒輪傳動變頻調(diào)速驅(qū)動方式將成為電梯驅(qū)動技術(shù)的主要發(fā)展方向。經(jīng)國家中小型電機檢測中心的檢測，永磁同步電動機的效率是96.4%，功率因素是0.99。要讓永磁同步電機運行時達到高效的指標參數(shù)，變頻器給電機定子繞組加的電磁場必須與電機轉(zhuǎn)子的永磁體磁場垂直正交，因此需要高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器實時跟蹤電機永磁場的初始位置。這是與傳統(tǒng)的異步電機所不同的。

目前，國內(nèi)永磁同步電機上所用的旋轉(zhuǎn)編碼器為德國海德漢所壟斷，企業(yè)使用成本很高，且商備貨周期長。由于部件為進口件，售后服務(wù)也很難保證。該編碼器的設(shè)計根據(jù)ERN1387及控制系統(tǒng)接口，確定編碼器關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)指標，預期替代海德漢1387編碼器。

1.1 光學設(shè)計

LED光源采用honeywell SE3407發(fā)光管（波長880nm），光斑直徑：11mm。光電轉(zhuǎn)換單元采用2CU2光電管（擬用韓國KODENSHI替代）。圓光柵、指標光柵采用1.1mm浮法玻璃鍍鉻膜。如圖1所示。

圖1 光學設(shè)計方案

A、B信號由指標光柵和圓光柵之間的漠爾條紋產(chǎn)生正弦波。C、D信號由圓光柵上透光能量按照正弦變化的透光區(qū)產(chǎn)生。R信號由按照10條零線按照一定的規(guī)則排布組成條紋，當兩條紋完全重合時產(chǎn)生信噪比為5：1的零線信號。

圖2 光柵設(shè)計方案

圓光柵柵距是62.8?m，采用1.1mm厚浮法玻璃，非透光區(qū)鍍鉻膜刻線數(shù)為2048。指標光柵設(shè)計：AB碼道柵線粗31.4?m。C、D狹縫角格值：2°。零線粗：45.3?m零區(qū)寬：1.54mm。信噪比：5：1。如圖2所示。

1.2 電路設(shè)計

光電管反并聯(lián)設(shè)計，有效抑制諧波；CD信號雙函數(shù)碼道設(shè)計，定位更精準；通過EEPROM軟件設(shè)定幅值、相位、偏移電壓等；差分輸出，抗干擾強，易于信號傳輸。如圖3所示。

圖3 電路設(shè)計方案

1.3 技術(shù)指標測試

本編碼器與海德漢編碼器波形質(zhì)量對比如表1。

除以上對比項差異外，其它技術(shù)指標均與海德漢相同。

2 結(jié)束語

該編碼器設(shè)計技術(shù)方案與海德漢技術(shù)相近，樣機性能滿足電梯系統(tǒng)的應用要求；最高工作溫度指標需改進提高。工藝直接決定性能，需尋求專業(yè)工藝設(shè)計。AB信號“抖動”，需用高倍電子顯微鏡提高光柵與軸心同心度，建議聯(lián)軸節(jié)部分可以先開模具，以便進行聯(lián)軸節(jié)疲勞試驗。

參考文獻：

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[4]易孟林.現(xiàn)代控制工程[D].華中科技大學機械學院，2005.

作者簡介：吳紅梅（1981-），女，浙江金華人，講師，從事應用電子及編碼技術(shù)。

篇8

機械優(yōu)化設(shè)計概念

機械優(yōu)化設(shè)計是綜合性和實用性都很強的理論和技術(shù)，為機械設(shè)計提供了一種可靠高效的科學設(shè)計方法，使設(shè)計者由被動地分析、校核進入主動設(shè)計，能節(jié)約原材料，降低成本，縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計效率和水平，提升企業(yè)競爭力、經(jīng)濟效益與社會效益。國內(nèi)外相關(guān)學者和科研人員對優(yōu)化設(shè)計理論方法及其應用研究十分重視，并開展了大量工作，其基本理論和求解手段已逐漸成熟。并且它建立在數(shù)學規(guī)劃理論和計算機程序設(shè)計基礎(chǔ)上，通過有效的實驗數(shù)據(jù)和科學的評價體系來從眾多的設(shè)計方案中尋到盡可能完善的或最適宜的設(shè)計方案。該領(lǐng)域的研究和應用進展非常迅速，并且取得了可觀的經(jīng)濟效益。那就讓我們關(guān)注機械優(yōu)化設(shè)計中那些重要的量。

解決優(yōu)化設(shè)計問題的一般步驟

解決優(yōu)化設(shè)計問題的一般步驟如下：

機械設(shè)計問題――建立數(shù)學模型――選擇或設(shè)計算法――編碼調(diào)試――計算結(jié)果的分析整理

優(yōu)化設(shè)計中數(shù)學模型的建立

a設(shè)計變量

在最優(yōu)化設(shè)計過程中需要調(diào)整和優(yōu)選的參數(shù)，稱為設(shè)計變量。設(shè)計變量是最優(yōu)化設(shè)計要優(yōu)選的量。最優(yōu)化設(shè)計的任務(wù)，就是確定設(shè)計變量的最優(yōu)值以得到最優(yōu)設(shè)計方案。但是每一次設(shè)計對象不同，選取的設(shè)計變量也不同。它可以是幾何參數(shù)，如零件外形尺寸、截面尺寸、機構(gòu)的運動尺寸等；也可以是某些物理量，如零部件的重量、體積、力與力矩、慣性矩等；還可以是代表工作性能的導出量，如應力、變形等?？傊O(shè)計變量必須是對該項設(shè)計性能指標優(yōu)劣有影響的參數(shù)。

b約束條件

設(shè)計空間是一切設(shè)計方案的集合，只要在設(shè)計空間確定一個點，就確定了一個設(shè)計方案。但是，實際上并不是任何一個設(shè)計方案都可行，因為設(shè)計變量的取值范圍有限制或必須滿足一定的條件。在最優(yōu)化設(shè)計中，這種對設(shè)計變量取值時限制條件，稱為約束條件，而約束條件是設(shè)計變量間或設(shè)計變量本身應該遵循的限制條件，而優(yōu)化設(shè)計問題大多數(shù)是約束的優(yōu)化問題。針對優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型要素的不同情況，可將優(yōu)化設(shè)計方法進行分類，約束條件的形式有顯約束和隱約束兩種，前者是對某個或某組設(shè)計變量的直接限制，后者則是對某個或某組變量的間接限制。等式約束對設(shè)計變量的約束嚴格，起著降低設(shè)計變量自由度的作用。優(yōu)化設(shè)計的過程就是在設(shè)計變量自由的允許范圍內(nèi)，找出一組優(yōu)化的設(shè)計變量值，使得目標函數(shù)達到最優(yōu)值。

c目標函數(shù)

在優(yōu)化設(shè)計過程中，每一個變量之間都存在著一定的相互關(guān)系著就是用目標函數(shù)來反映。他可以直接用來評價方案的好壞。在優(yōu)化設(shè)計中，可以根據(jù)變量的多寡將優(yōu)化設(shè)計分為單目標優(yōu)化問題和多目標優(yōu)化問題，而我們最常見的就是多目標函數(shù)優(yōu)化。

一般而言，目標函數(shù)越多，設(shè)計的綜合效果越好，但問題求解復雜。在實際的設(shè)計問題中，常常會遇到在多目標函數(shù)的某些目標之間存在矛盾的情況，這就要求設(shè)計者正確處理各目標函數(shù)之間的關(guān)系。對這類多目標函數(shù)的優(yōu)化問題的研究，至今還沒有單目標函數(shù)那樣成熟

優(yōu)化設(shè)計理論方法

優(yōu)化準則法對于不同類型的約束、變量、目標函數(shù)等需導出不同的優(yōu)化準則，通用性較

差，且多為近似最優(yōu)解；規(guī)劃法需多次迭代、重復分析，代價昂貴，效率較低，往往還要求目標函數(shù)和約束條件連續(xù)、可微，這都限制了其在實際工程優(yōu)化設(shè)計中推廣應用。因此遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、粒子群算法、進化算法等智能優(yōu)化法于20世紀80年代相繼提出，并且不需要目標函數(shù)和約束條件的導數(shù)信息，就可獲得最優(yōu)解，為機械優(yōu)化設(shè)計提供了新的思路和方法，并在實踐中得到成功應用。

a遺傳算法

遺傳算法起源于20世紀60年代對自然和人工自適應系統(tǒng)的研究，最早由美國密歇根大學Holland教授提出，是模擬生物化過程、高度并行、隨機、自適應的全局優(yōu)化概率搜索算法。它按照獲得最大效益的原則進行隨機搜索，不需要梯度信息，也不需要函數(shù)的凸性和連續(xù)性，能夠收斂到全局最優(yōu)解，具有很強的通用性、靈活性和全局性；缺點是不能保證下一代比上一代更好，只是在總趨勢上不斷優(yōu)化，運行效率較低，局部尋優(yōu)能力較差。

b神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個大規(guī)模自適應的非線性動力系統(tǒng)，具有聯(lián)想、概括、類比、并行處理以

及很強的魯棒性，且局部損傷不影響整體結(jié)果。美國物理學家Hopfield最早發(fā)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)化能力，并根據(jù)系統(tǒng)動力學和統(tǒng)計學原理，將系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與最優(yōu)化態(tài)相對應，系統(tǒng)能量函數(shù)與優(yōu)化尋優(yōu)過程相對應，與Tank在1986年提出了第一個求解線性優(yōu)化問題的TH選型優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。該方法利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強大的并行計算、近似分析和非線性建模能力，提高優(yōu)化計算的效率，其關(guān)鍵是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造，多用于求解組合優(yōu)化、約束優(yōu)化和復雜優(yōu)化。近些年，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法有較大發(fā)展，Barker等將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于航空工程結(jié)構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計。

c粒子群算法

Kennedy和Ebehart于1995年提出了模擬鳥群覓食過程的粒子群法，從一個優(yōu)化解集開始搜索，通用個體間協(xié)作與競爭，實現(xiàn)復雜空間中最優(yōu)解的全局搜索。粒子群法與遺傳算法相比，原理簡答、容易實現(xiàn)、有記憶性，無須交叉和變異操作，需調(diào)整的參數(shù)不多，收斂速度快，算法的并行搜索特性不但減小了陷入局部極小的可能性，而且提高了算法性能和效率，是近年被廣為關(guān)注和研究的一種隨機起始、平行搜索、有記憶的智能優(yōu)化算法。目前，粒子群算法已應用于目標函數(shù)優(yōu)化、動態(tài)環(huán)境優(yōu)化、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓練等諸多領(lǐng)域，但用于機械優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域研究還很少。

d多目標優(yōu)化法

功能、強度和經(jīng)濟性等的優(yōu)化始終是機械設(shè)計的追求目標，實際工程機械優(yōu)化設(shè)計都屬于多目標優(yōu)化設(shè)計。多目標優(yōu)化廣泛的存在性與求解的困難性使其一直富有吸引力和挑戰(zhàn)性，理論方法還不夠完善，主要可分為兩大類：①把多目標優(yōu)化轉(zhuǎn)化成一個或一系列單目標優(yōu)化，將其優(yōu)化結(jié)果作為目標優(yōu)化的一個解；②直接求非劣解，然后從中選擇較好的解作為最優(yōu)解。具體有主要目標法、統(tǒng)一目標法、目標分層法和功效系數(shù)法。

優(yōu)化設(shè)計方法的評價指標

根據(jù)優(yōu)化設(shè)計中所以解決問題的特點，選擇適當?shù)膬?yōu)化方案是非常關(guān)鍵的。因為解決同

一個問題可能有多種方法，而每一種方法也有可能會導致不同的結(jié)果，而我們需要的是可以更加體現(xiàn)生產(chǎn)目標的最優(yōu)方案。所以我們在選擇方案時一定要考慮一下四個原則：

a效率提高。所謂效率要高就是所采用的優(yōu)化算法所用的計算時間或計算函數(shù)的次數(shù)要盡可能地少。

b可靠性要高。可靠性要高是指在一定的精度要求下，在一定迭代次數(shù)內(nèi)或一定計算時間內(nèi)，求解優(yōu)化問題的成功率要盡可能地高。

c采用成熟的計算程序。解題過程中要盡可能采用現(xiàn)有的成熟的計算程序，以使解題簡便并且不容易出錯。

d穩(wěn)定性要高。穩(wěn)定性好是指對于高度非線性偏心率大的函數(shù)不會因計算機字長截斷誤差迭代過程正常運行而中斷計算過程。

另外選擇適當?shù)膬?yōu)化方法時要進行深入的分析優(yōu)化模型的約束條件、約束函數(shù)及目標函

數(shù)，根據(jù)復雜性、準確性等條件結(jié)合個人的經(jīng)驗進行選擇。優(yōu)化設(shè)計的選擇取決于數(shù)學模型的特點，通常認為，對于目標函數(shù)和約束函數(shù)均為顯函數(shù)且設(shè)計變量個數(shù)不太多的問題，采用懲罰函數(shù)法較好；對于只含線性約束的非線性規(guī)劃問題，最適應采用梯度投影法；對于求導非常困難的問題應選用直接解法，例如復合形法；對于高度非線性的函數(shù)，則應選用計算穩(wěn)定性較好的方法，例如BFGS變尺度法和內(nèi)點懲罰函數(shù)相結(jié)合的方法。

結(jié)論

機械優(yōu)化設(shè)計作為傳統(tǒng)機械設(shè)計理論基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計方法而出現(xiàn)的一種更科學的

優(yōu)化設(shè)計方法，可使機械產(chǎn)品的質(zhì)量達到更高的水平。近年來，隨著數(shù)學規(guī)劃理論的不斷發(fā)展和工作站計算能力的不斷挖掘，機械優(yōu)化設(shè)計方法和手段都有非常大的突破，且優(yōu)化設(shè)計思路不斷的開闊。總之，每一種優(yōu)化設(shè)計方法都是針對某一類問題而產(chǎn)生的，都有各自的特點，都有各自的應用領(lǐng)域，機械優(yōu)化設(shè)計就是在給定的載荷和環(huán)境下，在對機械產(chǎn)品的性能、幾何尺寸關(guān)系或其它因素的限制范圍內(nèi)，選取設(shè)計變量，建立目標函數(shù)并使其獲得最優(yōu)值得一種新的設(shè)計方法，其方法多樣依據(jù)不同情形選擇合理的優(yōu)化方法才能更簡便高效的達到目標。當今的優(yōu)化正逐步的發(fā)展到多學科優(yōu)化設(shè)計，充分利用了先進計算機技術(shù)和科學的最新成果。所以機械優(yōu)化設(shè)計的研究必須與工程實踐、數(shù)學、力學理論、計算機緊密聯(lián)系起來，才能具有更廣闊的發(fā)展前景。

參考：

[1]白新理.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[M]. 河南：黃河水利出版社，2008.

篇9

關(guān)鍵詞：機構(gòu)組合；機械原理；實驗；機械系統(tǒng)

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2014）22-0175-02

隨著我國由“制造大國”向“制造強國”轉(zhuǎn)變的歷史性跨越，高校的實踐教學愈加受到廣泛的重視[1，2]。而對于培養(yǎng)目標為“培養(yǎng)具有社會責任感、基礎(chǔ)扎實、知識面寬、富有創(chuàng)新精神與實踐能力的應用型高級專門人才”和“以工為主，以軌道交通為特色”的大學來說，逐步將演示性、驗證性實驗改變?yōu)榫C合性、設(shè)計性實驗，以強化對學生的機械綜合設(shè)計能力、實踐動手能力及工程意識、創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，更是迫在眉睫。

一、問題的提出

《機械原理》課程是工科機械類各專業(yè)的一門承上啟下的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，在學生從理論學習到實際設(shè)計的轉(zhuǎn)化過程中起到重要的橋梁作用。該課程的任務(wù)是使學生掌握機構(gòu)學和機器動力學的基本理論、基本知識和基本技能，學會常用機構(gòu)的分析和綜合方法，并具有進行機械系統(tǒng)設(shè)計的初步能力。由此可見，實驗教學在整個機械原理課程的教學體系中，具有十分重要的地位，除了能使學生鞏固和加深對理論知識的認識與理解外，更是理論結(jié)合實際、提高學生的動手能力、啟迪學生的創(chuàng)新思維的必要手段。以往傳統(tǒng)的機械原理實驗項目多為《機構(gòu)運動簡圖測繪》、《漸開線齒廓范成原理》和《回轉(zhuǎn)件的動平衡》等驗證性實驗。經(jīng)過近幾年的努力，實驗室研發(fā)了《平面連桿機構(gòu)設(shè)計實驗》，為開創(chuàng)設(shè)計性實驗探索了道路。為了進一步深入開展綜合性、設(shè)計性實驗的設(shè)計、開發(fā)與實踐，課題組研發(fā)了此項機構(gòu)組合設(shè)計與搭接實驗。

二、實驗的目的及任務(wù)

設(shè)計性、綜合性實驗――《機構(gòu)組合設(shè)計實驗》的訓練內(nèi)容涉及常用機構(gòu)、組合機構(gòu)設(shè)計與分析、機械系統(tǒng)方案設(shè)計等，該實驗的目的為：

1.培養(yǎng)學生機構(gòu)運動方案的構(gòu)思與設(shè)計，提高其綜合利用所學知識解決實際問題的能力和動手能力；

2.通過對實際工程問題的機構(gòu)設(shè)計及搭接，加深學生對機構(gòu)運動特性、運動干涉等問題的理解，培養(yǎng)學生觀察問題、發(fā)現(xiàn)問題的能力；通過實驗的多方案設(shè)計培養(yǎng)發(fā)散思維和創(chuàng)新設(shè)計能力；

3.培養(yǎng)學生協(xié)作能力及團隊精神。此項實驗的任務(wù)可根據(jù)學生理論知識掌握程度，自選或指定以下機構(gòu)之一：內(nèi)燃機機構(gòu)；精壓機機構(gòu)；牛頭刨床機構(gòu)；齒輪―曲柄搖桿機構(gòu)；齒輪―曲柄擺塊機構(gòu)；雙滑塊機構(gòu)插床機構(gòu)；篩料機構(gòu)；凸輪―五桿機構(gòu)；間歇運動組合機構(gòu)等。

實驗以學生為主，構(gòu)思2～3個可行方案，比較各方案優(yōu)缺點；對優(yōu)選方案進行詳細設(shè)計，繪制機構(gòu)運動簡圖，進行實物搭接和試運轉(zhuǎn)；在老師引導下學生發(fā)現(xiàn)所搭接機構(gòu)的不足之處，并提出改進措施。

三、實驗原理、方法與步驟

1.實驗裝置。實驗選用湖南長慶機電科教有限公司生產(chǎn)制造的CQJP―D機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計方案實驗臺為實驗裝置：

①實驗臺機架（如圖1所示）：

②實驗臺組件：該試驗臺組件涵蓋了機械原理課程中講到的各種機構(gòu)的典型構(gòu)件：連桿和滑塊、齒輪和齒條、凸輪、槽輪和撥盤等，如圖2所示。另外還提供了用于連接、固定和鎖緊等輔助功能的組件：復合鉸鏈、主/從動軸、鉸鏈支座、壓緊螺栓、層面限位套、高副鎖緊彈簧、齒條護板等。

2.實驗原理。機構(gòu)具有確定運動的條件是其原動件的數(shù)目等于其所具有的自由度的數(shù)目。因此，如將機構(gòu)的機架及與機架相連的原動件從機構(gòu)中拆分開來，則由其余構(gòu)件構(gòu)成的構(gòu)件組必然為一個自由度為零的構(gòu)件組。而這個自由度為零的構(gòu)件組，有時還可以拆分成更簡單的自由度為零的構(gòu)件組，將最后不能再拆的最簡單的自由度為零的構(gòu)件組稱為基本桿組（或阿蘇爾桿組），簡稱為桿組[3]。由桿組定義，組成平面機構(gòu)的基本桿組應滿足條件：F=3n-2P1-Ph=0 式中：n為桿組中的構(gòu)件數(shù)；P1為桿組中的低副數(shù)；Ph為桿組中的高副數(shù)。由于構(gòu)件數(shù)和運動副數(shù)目均應為整數(shù)，故當n、P1、Ph取不同數(shù)值時，可得各類基本桿組。當Ph=0時，桿組中的運動副全部為低副，稱為低副桿組。其F=3n-2P1=0，故n=2P1/3，故n應當是2的倍數(shù)，而P1應當是3的倍數(shù)，即n=2、4、6……，P1=3、6、9……。當n=2，P1=3時，基本桿組稱為Ⅱ級組。Ⅱ級組是應用最多的基本桿組，絕大多數(shù)的機構(gòu)均由Ⅱ級桿組組成。n=4，P1=6時的基本桿組稱為Ⅲ級桿組。由上述分析可知，機構(gòu)的組成原理為：任何平面機構(gòu)都是由若干個基本桿組（阿蘇爾桿組）依次聯(lián)接到原動件和機架上而構(gòu)成。此原理即為機構(gòu)組合設(shè)計與搭接實驗的基本原理。

3.實驗的方法與步驟。①掌握平面機構(gòu)組成原理；②熟悉實驗中的實驗設(shè)備，各零、部件功用和安裝、拆卸工具；③確定設(shè)計機構(gòu)的類型，構(gòu)思2至3個可行方案，比較各方案優(yōu)缺點；④對優(yōu)選方案進行詳細設(shè)計，繪制機構(gòu)運動簡圖；⑤將優(yōu)選方案正確拆分成基本桿組；⑥正確拼接各基本桿組，將基本桿組按運動傳遞規(guī)律順序聯(lián)接到原動件和機架上，進行實物搭接和試運轉(zhuǎn)；⑦按要求完成實驗報告。

此項實驗從培養(yǎng)學生機構(gòu)運動方案的構(gòu)思和動手實踐能力出發(fā)，能夠使學生受到三個層次的訓練：①掌握實驗的基本技能，驗證所學的理論，加深對所學知識的理解；②課程學習與工程實際結(jié)合，初步具有進行新型機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的能力；③鼓勵學生自己結(jié)合有生產(chǎn)背景的實際課題提出設(shè)計目標，進行原理方案設(shè)計，在鍛煉動手實踐能力的同時，加強學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)。

參考文獻：

[1]王汝貴，蔡敢為.兩自由度可控機構(gòu)動態(tài)性能實驗裝置研制[J].實驗室研究與探索，2012，31（12）：3-5，11.

[2]蔡書平，桂亮.機械運動學與動力學實驗教學應用研究[J].高校實驗室工作研究，2012，（4）：47-49.

篇10

本實驗設(shè)計方案評價：本實驗在創(chuàng)新設(shè)計方案二的基礎(chǔ)上作了改進，不用立方體小鐵塊而將擋光效果好、寬度相同的黑色磁帶貼在透明直尺上，從一定高度由靜止釋放，并使其豎直通過光電門，測得各段黑色磁帶通過光電門的時間，另外長度的測量比創(chuàng)新設(shè)計方案二和三更好操作，誤差更小.當然本實驗操作中也要控制好直尺豎直下落.

驗證性實驗高考復習建議

1.要明確實驗思想

做好驗證性實驗的前提，就是要創(chuàng)設(shè)好物理情景，這就是驗證性實驗的實驗思想.在驗證機械能守恒定律的實驗中，我們可以創(chuàng)設(shè)出多種物理情景，而其中讓物體自由下落在中學實驗室很容易做到，過程也簡單.

2.要掌握實驗方法

在教材的驗證實驗中，給我們提供了多種實驗方法，而這些實驗方法在我們研究探究性實驗和設(shè)計性實驗中經(jīng)常會用到，因此，我們必須要掌握和靈活運用這些實驗方法.

3.要重視實驗的驗證條件

物理規(guī)律的形成，通常會有一定的前提或必備條件，在驗證性實驗中必須要滿足這些條件才能使實驗順利進行，而這一點恰恰是我們?nèi)菀缀鲆暬虿蛔⒁獾?在驗證機械能守恒定律的實驗中，“只有重力做功”是實驗的驗證條件，而實驗中阻力的存在是不可避免的，阻力做功過大時，實驗誤差大，實驗將失去意義，實驗設(shè)計中要考慮到減小阻力.

4.要學會實驗數(shù)據(jù)的處理

定量驗證實驗的數(shù)據(jù)處理通常采用代數(shù)計算法.如在驗證機械能守恒定律實驗時，根據(jù)計算求出增加的動能和減少的重力勢能在“誤差允許的范圍內(nèi)”是否相等來完成驗證工作，定性的驗證實驗的數(shù)據(jù)處理通常采用圖象法.