機械設計論文

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了一篇機械設計論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

機械設計論文:機械設計技巧挑戰的思考

機械設計的基礎

17世紀和18世紀初葉是鐘表時代,18世紀末葉和19世紀是蒸汽機時代。機構學的發展,出現了曲柄滑塊原理的內燃機、汽輪機和水輪機等,實現了將柴油和汽油的化學能轉化為機械能;原煤的化學能經熱能轉化為機械能;水的動能和勢能轉化為電能或機械能。這些技術發展進程中,誕生了機械設計課程。機械設計包括機械原理、機械零件和機械系統設計三部分內容。機械原理討論機構的設計、運動分析和動力學分析。機械零件部分討論機械零件的強度、剛度、振動穩定性和耐磨性等設計方法,并且介紹機械的結構設計。機械系統設計部分討論機械系統的動平衡、速度波動調節以及系統方案優化設計等。機械產品的創新設計以上述三部分內容為基礎,對產品設計進行改進或革新。

1.機械原理。機構的設計與分析是機械原理的核心內容。常用的機構有:連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、蝸桿結構、摩擦輪機構、棘輪機構、槽輪機構等。機構的演變或創新方法有:機構的組合、機構的演繹、機構的逆向設計以及新原理的應用等。機構組合是常用的設計方法,通過不同類型機構組合或者同類型機構的組合,得到實現運動軌跡的新組合機構。機構的演繹是通過改變機構的運動副、構件幾何設計、機構的變結構等方法,獲得新的機構設計。機構的逆向設計,常用主動構件和輸出構件互換、增加或減少自由度數即原動件數,來獲得新的機構設計方案。機構的運動分析和動力學分析,常用計算機輔助設計的方法來分析,以獲得運動軌跡、加速度和躍度的變化曲線。機構的創新設計是機械產品創新的基本內容,也是對產品在較大程度上的革新。

2.機械零件。機械零件分為通用零件和專用零件。機械零件部分介紹的是各類通用零部件,包括連接零件、傳動零件、軸系零部件以及彈簧、機架和導軌等。連接零件有螺紋連接、銷、鍵和花鍵、過盈連接、膠接、焊接和鉚接等。傳動部分有帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、摩擦輪傳動等。軸系部分有軸承和軸的設計,其中軸承有滑動軸承、滾動軸承、空氣軸承、電磁軸承和靜電軸承等。機械零件的設計是針對零件的失效形式來進行的。首先由實踐確定機械零件的失效形式,然后選擇零件的材料和表面處理技術,以抵抗其失效形式,再依據相應的設計理論提出設計準則和設計公式,最后是設計零件的所有結構尺寸。另一方面,機械零件是物化的產品,其結構設計和制造工藝性設計也是關鍵方面。機械零件的創新設計方法有變結構的設計、組合設計以及采用新原理的設計等。

3.機械系統設計。機械產品越來越復雜,組成機械產品的零件個數越來越多。機械系統的傳統設計內容有動平衡、速度波動調節和分系統之間的匹配等。機械子系統的設計,包括動力系統、傳動系統、執行系統、控制系統和輔助系統的設計。在計算技術發展后,針對系統層面出現了系統優化設計、系統可靠性設計和系統摩擦學設計,并且在產品設計中得到應用和推廣。隨著生態設計、全壽命周期設計、維修設計和自動化設計的發展,基于系統分析和計算仿真的設計軟件包日益增多。經典的設計內容都可以由軟件包來完成,然而對于新材料的機械零部件設計及其系統設計,仍需要理論和實驗的應用基礎研究,以獲得設計準則和相應的設計方法。

機械設計面臨的挑戰

我國的機械工程高等教育是從20世紀初開始的,落后于歐洲的第一次產業革命200余年。因此,我國的機械工程科學與技術距世界先進水平有差距是有其歷史原因的。在改革開放后,國家的載人航天、高速鐵路和青藏鐵路等重大工程的建設推動了機械、電氣、信息和材料等學科技術的進步,同時也促進了不同學科的技術整合,以新的系統產品提供給消費者。然而,我國的工程教育歷史較短,仍有待借鑒國外先進的工程教育經驗和教育方法。目前,機械設計教學與產品設計面臨的挑戰有創新能力的培養、系統性的思維觀、新的科學原理帶來的挑戰等。

1.新材料帶來的挑戰。人類的發展史從某種意義上說也是人類利用和制造材料的歷史。隨著人們對石頭、銅及其合金、鐵及其合金、半導體材料的制造和使用,人類社會經歷了石器時代、青銅時代、鐵器時代和半導體時代。在上個世紀末,智能材料的發展非常迅速,例如壓電材料、磁致伸縮材料、光敏材料等,機敏材料正得到更多的應用。在量子力學基礎上出現的新智能材料,將為機械產品設計提供更廣闊的空間。作為機械產品設計工程師,要時刻關注智能材料的進展及其制備技術。納米材料作為一種介觀尺度的材料,已在納米潤滑添加劑方面得到工程應用。另一方面,材料的成本與市場供應也是產品設計階段需要考慮的內容。新材料的發展與研制,為機械產品設計提供了更多的設計選擇,也同時使得以前不可實現的產品功能得以實現。生物材料及其仿生技術是新材料的發展方向之一,設計師應關注這一方面的新進展、新技術和制造過程,在較短時間內將其應用于產品設計,為人們的安全、舒適的生活和健康提供新的產品。

2.信息科技帶來的挑戰。從信息論和控制論的誕生開始,人們就進入了信息社會。計算技術的軟件、硬件和系統技術,作為20世紀的標志性進展,以此為階梯,人們開始了信息社會的生產與生活。信息技術使得地球變成了地球村,各地信息及時傳遞與互享共用,改變著人們的生活方式、生產方式和思維習慣等。毫無疑問,我們已經生活在信息社會里,信息技術對機械系統中的控制單元設計進行了徹底的變革。產品的設計涉及功能、結構、外部界面、用戶界面和成本五個方面。產品的創新設計方法很多,例如前蘇聯學者G.S.Altshuller提出了創新問題解決方法。無人車間、無人制造工廠不再是人們的向往,而是已經成為現實。信息技術已經提供了虛擬戰場、3D虛擬電影、虛擬產品模型、虛擬產品裝配等一系列產品和相關的技術。機械制造的核心,機床已經是計算機控制的可編程設備,機械制造過程也已經是柔性的可變制造系統的生產線?？梢灶A見,信息技術不僅會為人們的生活提供手機和無線網絡等,也將提供虛擬的生活體驗,例如虛擬的蹦極、虛擬侏羅紀公園等。信息科技對機械設計和機械制造的變革不會比電氣化革命帶來的少,而且更加深刻、更加深遠。機械設計工程師要學習新的信息科學與信息技術,用其革新機械產品的設計、機械制造過程和管理過程。

3.智能科學帶來的挑戰。21世紀是生命科學與技術的時代,生命的基本特征就是智能與生長。智能科學的發展與信息科學密切相關,也可以說是以信息科技為基礎的。簡單智能產品,例如冰箱、空調等,已成為商用產品,而且新的更高智能程度產品也在日新月異的發展之中。基于信息技術的智能交通系統、公園導游系統、空中管制系統等產品已具雛形,隨著信息處理的高度智能化發展,這些 信息管理系統也需不斷地升級。1956年到1961年可以說是AI研究的形成時期,卡內基-梅隆大學、麻省理工學院和IBM公司開始了AI的早期研究。1961年到20世紀80年代是AI成長期,80年代是其快速發展期,80年代后人工智能技術步入實用化成熟期。取得了國際象棋、口語識別、機器視角和專家系統等研究成果。

4.生態環境帶來的挑戰。隨著生產的規模擴大,對自然資源的消耗日益嚴重,伴隨出現的環境污染也日益突出。在今天的生產發展階段,保護自然生態環境的壓力更加突出。為了保護人類的生活環境,必須從產品設計、產品制造到產品回收循環利用的全周期,考慮產品的環境綠色性。產品供應鏈的全球化、網絡化與節能設計,是新世紀機械產品設計需要考慮的新問題。機械產品的設計階段就很大程度上決定了產品的環境友好性。從材料選擇來說,應采用材料種類更少的設計方案;從計算參數設計來看,應提高功能參數與質量之比,更大程度地發揮材料的性能;從結構設計來說,應盡可能地循環利用報廢機器的零件,或者通過最低成本的再制造,然后循環利用零部件;在功能設計來說,應盡可能發揮產品的設計構思,提供更多、更便捷、更低成本的功能實現方案。如此等等,在整個產品設計階段貫徹生態設計的理念,為保護自然環境和最大效能利用資源做出努力。

小結

機械產品創新設計必需解決新發展的挑戰,新材料、信息技術、智能科學與生態環境等帶來的將是長期面臨的新問題。機械設計的發展是個動態的吐故納新過程,只要我們睜開眼睛、敞開胸懷,以前期的機械機構設計、結構設計、強度和剛度設計、可靠性設計、優化設計和摩擦學設計等知識為基礎,必將在新的世紀中創造出更多更好的新產品。

機械設計論文:機械設計加工問題的研究

0引言

近些年來,我國科技水平不斷提高,與此同時對機械加工與設計的要求也相應提高。為了在激烈的市場競爭中獲得一席之地,機械的加工與設計不僅需要提高其工作效率,也要在高效率工作下,嚴格保證其質量。在這種情況下,機械加工與設計人員需要做好嚴格的生產與檢驗工作。在機械加工與設計之前做好詳細的考慮,保證機械生產與加工每個步驟有序完成。并采用現代技術降低損耗,高質高量的完成生產。在工作中遇到問題,不要恐慌,積極應對,在機械開展工作之前應該做好備案,減少問題發生的概率,努力生產出最優產品。

1中小型機械加工與設計中存在的問題

機械加工與設計中,總會出現各種各樣的問題?？赡苁遣僮魅藛T的操作問題,有可能是機器的磨損等問題。機械設計師應該對問題進行總結分析,減少問題發生的概率。本文對中小型機械設計與加工中常出現的問題進行了總結。

1.1操作過程中易出現的問題

操作誤差:機械加工與設計的整個操作流程關系到產品的質量,因此應該引起關注。在機械加工與設計時不可避免的總會出現實際操作與標準操作之間的差距。這些問題的產生不是人為的原因,而是因為機械的老化或工藝系統受力情況等原因造成的。工作人員為了保證機械設計與加工正常操作,提高產品質量,應該在機械工作之前,做好預估,雖然這樣在實際工作之前,還是難免有誤差,但是在做好預案的前提下出現的誤差會降到最小,機械設計加工數據也會更準確。產品變形:在機械設計與加工時操作過程中還經常出現的一個問題是產品變形的問題。產品的變形是因為機械大小、位置、性質等原因發生的變化。關于產品的變形原因可歸結為以下三個方面:一是機械產品加工過程中,會有強大的內力將其吸住進行加工,但是當工作完成之后,卡爪會放下加工后的產品,形成沖力,造成產品的變形;二是機械產品在進行熱處理后,因為其物理特性,很容易出現中間高、兩邊低的情況;三是機械在進行加工操作時,因為其本身的誤差造成的產品變形,但是工作人員可以通過提前預案,控制誤差,減少可能造成產品變形的因素,如使用高質量的加工器材減少造成產品變形的可能性。

1.2產品質量方面易出現的問題

材料選擇上:機械設計與加工材料的選擇至關重要。材料選擇的好生產出來的產品質量才能過硬。如果材料選擇質量較差,那么在機械設計與加工過程中出現問題的概率較大,影響整個加工生產,影響產品的質量。機械設計與加工的材料的選擇須注意兩個方面,一方面為材料的硬度,另外一方面是材料的耐加工性。如果材料的硬度不夠,那么生產出來的產品不耐用,如果材料的耐加工性不強,那么在加工的過程中極容易造成產品的變形。如某加工廠在材料的選擇時,沒有充分考慮到材料的鑄造性能,結果材料在加工中,因為熔點較高,結晶溫度過大,造成產品難生產,生產出來的產品不達標,給加工廠造成巨大損失。質量監管上:在機械加工與設計中,應確保零件質量的完好無損,若在機械設計加工之時,零件質量不能保證,不能正常完成工作,那么生產出來的產品可能是無用的,甚至延誤整個工期,造成整體系統性能效率的降低,讓機械產品的使用年限大大的降低。在機械設計與加工時應注意塑性的材料其產品很容易變形,因此造成切割質量產品表面不夠光滑,而硬性材料因為其硬度過于大,因此在切割時容易出現細碎;在機械產品冷卻之后進行加工也可能出現組織結構變形的問題,導致生產出來的產品粗糙、不光滑。因此,在在機械加工時應嚴守質量問題,保證生產出來的產品是光滑的,壽命周期長的。

1.3新技術的開發與應用

市場經濟體制下,要想在市場上獲得一席之地,就必須不斷提高勞動生產率。機械設計與加工市場同樣如此,也應不斷提高其勞動生產效率,降低生產成本,生產出價格低、質量好的產品,這樣才能在激烈的市場競爭中脫穎而出。機械設計與加工應不斷提高機械產品的質量,扭轉傳統的產品開發模式,加快產品生產速度,從而在市場中因為其獨特的優勢而被認可。

2中小型機械設計與加工問題解決措施

雖然在中小型機械設計與加工中存在各種各樣的問題,但是問題的出現必有其原因,因此工作人員應勤于在機械設計與加工之前做好預案,出現問題時做好總結,以提高機械設計與加工出來的產品質量的保證。

2.1機械設計與加工操作問題具體辦法

模擬實驗:在進行大批量產品生產之前,可進行試驗模擬,觀看模擬中可能出現的問題,從而早做打算,提出解決方案。這樣在生產過程中才能減少問題發生的概率,提高生產產品的質量,降低損耗。新型的機械產品開發也能夠使用這樣的模擬實驗,強化新型機械的設計理念,提高機械產品的勞動生產率,從而生產出質量更好的產品,通過模擬,找好問題的所在,提高勞動生產率,提高產品質量。設置合理參數:機械設計與加工中,需設置合理的參數,合理的參數的設置能夠保證生產出來的產品表面光滑,時間耐用。參數的科學設置直接關系到機械工作中切削的深度、速度、時間等問題,因此在機械開展工作之前,應首先確定好削割的時間、速度、深度等數值,從而保證機械的精細化作業。利用處理工具:機械加工設計中,需科學的使用處理工具,根據生產的產品與機械的工作選擇合適的處理工具,加快產品生產的進度與精度。如在機械加工不能觸及的地方,可選擇小刀等精細工具進行加工,從而保證生產的產品精細,精準。

2.2機械設計與加工產品質量問題解決辦法

謹慎選擇材料:在機械設計與加工之前,應做好材料的選擇,材料選擇得好能夠提高產品的質量,降低生產的難度,降低生產的消耗,從而提高整個的勞動效率。在材料的選擇上應主要從材料的加工性能、切削性能、熱處理性能幾個方面做重點考慮,并結合實際的生產需要選擇不同質地的生產材料,為不同的機器選擇不同的材料,這樣在保證機械設計與加工正常工作的前提下,生產出來的產品質量是達標的。定期保養設備:機械設計與加工中所使用到的設備應定期保養,保證機械正常作業。如清理機械周圍的碎屑,使用中注意機器散熱、定期進行維護等。如有部分機械在使用一段時間之后,就會發出聲響,運轉不順暢,這種情況下,可使用潤滑劑加快機械的運轉,保證機械產品的質量,延長其壽命。例如有某工廠的機械設備應使用時間過長,熱度極速上升,影響使用壽命,發現這種情況之后,其工作人員使用潤滑劑對設備進行了冷卻,從而延長了刀具使用的壽命,降低了生產中的損耗。

2.3機械設計與加工致力于提高新技術

著力于提高生產技術:在整個機械設計與加工中,其勞動生產效率的提高是根本,因此廠家應著力于跟上時代的步伐,不斷的開拓新的技術理念,加強機械生產效率的監管,致力于在不降低產品質量的情況下提高勞動生產效率,提升市場競爭力,提高市場占有率?？蓛灮讬C械設計與加工設備,大力弘揚機械設計加工工藝的推廣,讓整個的產品設計符合市場的需要,符合時代的要求。提高設計水平:機械設計與加工是一項高精準化作業,也是一項復雜的勞動,不斷的提高其精準度,提高其勞動生產率,降低消耗,提高生產出來的產品是機械設計與加工的主要目標。不斷提高機械的設計水平從而讓機械根據已設定好的統一標準進行作業,提高整個工程產品的產量與質量。如在開展機械設計加工之前,有固定的組織機構進行商討,制定出一整套的產品生產

計劃,并讓機械按照統一的計劃進行生產,從而保證生產出來的質量上乘。 3結論

綜上所述,可以看出,在中小型機械設計與加工過程中,首先認真對待材料的選擇,其次,致力于勞動生產技術的提高,使用新技術、新方法進行生產;再次使用處理工具,處理機械處理不了的問題;設置參數,確定切割深度、切割時間等;定期對設備保養,保證設備的正常運轉;進行模擬實驗,將可能發生的問題做好預案,減少問題發生的概率。采取以上措施,強化中小型機械設計與加工的精準度與工作效率,促進產品質量的提升。

機械設計論文:機械設計與制造的綠色設計法

1.綠色設計的內涵

在機械產品的設計階段,就應充分考慮到產品在使用廢棄后的回收利用性以及可拆卸性。(2)綠色設計法提出了生產企業與產品設計者應在節約資源和保護環境上主動承擔起一定的社會責任。尤其對于大型或大量的機械產品制造,企業在加工生產這些產品的同時,還應在可能的范圍內,主動承擔產品的回收與再次利用的義務。(3)在人類資源日益枯竭,生存環境不斷惡化的新時期背景下,綠色設計法是對傳統設計理念和設計方法的創新與改良,體現了人們對環境及資源的重視,以及對整個機械產品設計學科認識的深化。

2.機械設計與制造中綠色設計的主要內容

2.1綠色材料的選擇與管理

綠色材料即可回收、可再生,且對環境污染較小、低能耗的材料。因此在機械設計中應首先選用環境兼容性好的材料與零部件,并盡量避免選用有輻射性、有毒或有害的材料。要求所用材料能夠有利于回收、再利用、再制造或易于降解,從而實現機械制造業在資源利用率方面的上升,實現可持續發展。同時,在機械設計與制造中,還應當盡量減少所選用材料的種類,從而降低產品在廢棄后的回收成本。例如:模具材料的綠色程度對最終產品的綠色性能有著重要的影響,可通過舍棄過往對材料表面進行化學處理的方法,而改用物理方法實現防腐與脫模;選用對環境危害較小的鎳磷鍍代替電鍍鉻;用不銹鋼材料來加工防腐模具來代替電鍍的方式等等。

2.2拆卸性設計

在傳統的設計方法中多數只是考慮到產品的可裝配性,而較少考慮到產品的拆卸性。綠色設計中著重要求將拆卸性作為機械設計與制造中,產品結構設計評價的一個重要準則,從而使產品在報廢以后,能夠對其零部件實現高效且不加破壞的拆卸,以便有利于材料和零部件的重新利用與循環再生,進而達到保護環境和節省資源的目的。拆卸性設計的基本原則主要包括以下幾點:第一,應實現產品零件的多功能性,從而降低應拆卸零部件的數目以及拆卸時的工作量;第二,應避免在設計時,對有相互影響的材料進行組合,盡量避免零部件的污損;第三,在機械設計與制造中,應減少零件的多樣性,并努力向著零件的標準化、模塊化和系列化方向發展。

2.3可回收性設計

可回收性設計是指在設計中,充分考慮到產品各零件回收再利用的可能性,以及相應的回收處理方法和回收費用等問題?？苫厥招栽O計一般包括兩種途徑,即零部件的再利用和原材料的再循環,在當前鑒于材料再循環的困難與高昂的成本,因此較為合理的可回收性設計應重點突出零部件的再利用。可回收性設計的主要措施包括了以下幾點:在機械設計與制造中,盡量使用可重新利用的材料;使用對環境影響較小的材料,例如可再生材料、易回收材料以及無毒無害材料等;對于已使用過的零部件進行再加工和翻新等措施。

2.4綠色產品的成本分析

在對機械制造業中綠色產品的成本分析,應與傳統的成本分析有所區別,在綠色產品設計的初期,即綜合考慮到產品在回收、再利用上的性能。因此在作綠色產品的成本分析時,必須考慮到產品拆卸、污染物替代、特殊產品相應的環境成本以及重復利用成本等等。綠色產品的成本分析應在每一次設計選擇時進行,以便于設計出的產品更突出綠色環保性,且成本更低。

2.5綠色產品的設計數據庫

綠色產品的設計數據庫應詳細包括了產品壽命周期中與經濟性、環境性等相關的一切數據,如材料成分、各類材料對環境的影響數值、材料的自然降解周期、人工費用以及機械制造中裝配、銷售和使用所產生的附加數量與環境的影響值等等。因此綠色產品的設計數據庫對了機械產品的設計與制造過程都有著舉足輕重的影響與作用。

2.6綠色產品的包裝設計

對綠色產品的包裝設計,應重點突出以下幾方面原則:首先應材料最省,即綠色產品的包裝在滿足銷售、保護以及提供充足信息功能的前提下,所適應材料應最少且文明適度的包裝;其次,應盡量選用可回收或易于降解,且對人體無毒害性的包裝材料,例如使用EPS、聚乙烯產品等在大自然中易于自然分解且不會污染環境的材料;最后,所選用的包裝材料應易于再循環和回收利用,通過再循環使用和重復使用的包裝,從而提高包裝物的生命周期,有效降低包裝廢棄物的出現。

3.總結

在我國加入WTO以及可利用資源日益枯竭的新時期背景下,機械設計與制造中的綠色設計應重點從節約能源和保護環境的角度出發,并充分體現以自然為本的設計思想,從而在保證產品應有的功能、使用壽命和質量等要求的基礎上,近可能的設計出更加簡潔、完美和長久的產品。

機械設計論文:設計技術在機械設計中的價值體現

穩健設計和模糊設計

這種設計主要是所設計出來的產品不管是在制造的時候,還是在使用的時候,當結構參數發生變化的時候,或者是在預定的使用期限內發生老化的時候,還能保證產品的性能穩定。

穩健設計的主要作用就是提高設計出來的產品的質量,從而減少損失。伴隨著市場競爭越來越激烈,設計和制造出來質量比較好,成本也比較低廉的產品逐漸受到設計人員的關注。穩健設計已經逐漸的成為提高產品質量的一種很好的工程方法。在設計的時候要考慮到參數的隨機性能和其他先關性能,采用穩健設計解決一些因素的不穩定性,從而推理出相關運算方法。

并且利用一些能夠看得見的動態三維圖形等建立系統,通過精確的數據運算,找出穩健設計的最優解。模糊設計主要是在設計中運用模糊數學的方法。隨著科學技術的發展,需要設計的機構也在逐漸的變大,設計中出現的變量越來越多,空間關系也越來越復雜。這些變量中存在很大一部分的模糊現象,在很多時候我們并不能精確的描述設計師所設計出來的產品特點。

綠色設計

綠色設計主要是為了提高設計出來的產品的綠色程度,這是其主要的目標。設計出來的產品在滿足的環境目標的要求之后,還不能降低其使用性能以及使用壽命。綠色設計一般也可以叫做環境設計,還可以是生態設計。對于傳統的機械設計產品而言,設計者主要是根據設計出來的產品的性能,產品的質量以及產品的成本等這些指標進行設計。

很少可以到這些產品后期的維護、拆卸以及回收等,在淘汰一些廢棄的產品的時候,要沒有顧及到這些產品對于環境方面的影響。這些產品在生產制造出來之后,尤其是利用完畢之后,沒有進行必要的合格的拆卸,也沒有挖掘其可以回收的性能,這樣就導致一些有害物質侵蝕到生態環境中去,嚴重污染了環境,對周圍居民的生活質量產生了影響,與此同時,還造成了資源的巨大浪費。而綠色設計就是針對上述情況所進行的產品設計,遵循保護生態環境的設計理念,從產品的制造到產品的使用,直到產品利用完畢,其中涉及產品的整個生命周期,其中還強調了產品的開發階段也依據生命周期的觀點進行分析。綠色設計的基礎是傳統設計,在傳統設計的基礎上進行一定的補充和調整。

就我國目前的狀況來看,已經開始實行綠色標志的認證這樣一個制度。要求設計出來的產品在不危害生態系統的前提下進行生產運作,這些綠色產品才能保證生態環境不會遭受到破壞,不斷減少廢棄物的排放數量。

機械設計論文:機械設計教學革新思考與實踐

一、前言

機械創新設計是指發揮設計者的創造力,結合現有科技成果,設計出具有創造性和使用性的機械產品的一種實踐活動,涉及到機械設計理論與方法、制造工藝、材料及處理、機械結構、機械產品維護及管理等機械工程領域的多種創新。從目前來看我國大學生機械創新能力教育與國外相比還存在很大差距,這與歷來對于機械創新教學研究重視不夠有直接關系。隨著科學技術的發展,社會對于大學生的創新意識、創新能力和工程實踐能力要求越來越高。因此,加強機械工程類大學生創新精神和能力已經成為高等院校工科專業教學改革和學科建設的迫切而主要任務[1-7]。

二、存在問題探討與分析

在指導機械設計制造及其自動化專業大學生機械創新設計過程中總結出存在以下幾個方面的問題。

1.基礎理論知識相對薄弱,創新思維不足。該專業在二年級、三年級主修與機械創新設計相關的基礎理論知識,包括機械制圖、工程力學、機械原理、機械設計、工程材料學、機械制造技術基礎、機械控制工程基礎、液壓與氣壓傳動、機電一體化技術、自動控制原理等。扎實掌握并靈活運用這些基礎理論知識是大學生創新設計必備的基本條件。但是在實際教學過程中由于課時壓縮、實踐機會較少以及學生學習主動性較差等多種原因,造成學生掌握的基礎理論知識相對薄弱。多數學生學習這些課程主要是應付考試,對這些基礎理論進行深入思考并啟發自己的創新思維的較少。

2.過度依賴計算機輔助軟件,物理樣機設計經驗欠缺。隨著計算機技術的飛速發展,在機械創新設計方面,出現了一系列新技術,主要表現在基于CAD軟件的創新設計、虛擬設計[8]。機制專業的學生主要掌握的CAD軟件有兩類:一類是二維設計軟件,如AutoCAD,另一類是以三維建模為基礎的大型CAD/CAM軟件主要有Pro/E,UG,Solidworks等。一般學生在二年級的時候通過自學和課堂學習等方式基本上掌握了這些軟件。但是大部分學生主要精力放在學習虛擬樣機相關繪圖和建模技巧上,以繪出漂亮的圖形為目的。由于對機械設計的理論掌握不夠加上沒有足夠的實踐機會去了解物理樣機設計過程,在開始接觸機械創新設計時,會過度依賴這些軟件進行三維建模,不能將虛擬設計與物理樣機設計有機結合起來。實際上機械創新設計的本質還應歸結到機械本身,以計算機技術為基礎的虛擬樣機技術只是輔助設計的一個手段,不能完全代替傳統的物理樣機機械設計。在創新設計中應該堅持虛擬樣機與物理樣機并重的原則。

3.缺乏實際項目鍛煉。參與實際項目鍛煉,參加生產實習的核心在于通過某一產品設計、制造、檢測、封裝入庫完整等環節的實習,使學生初步熟悉機械產品生產加工全過程所涉及的知識、技能、工裝[9],是學生全面、綜合掌握專業知識和技能的重要環節,也是培養學生創新能力的基礎。但是現在由于課時壓縮等多種原因,本科生多以理論學習為主,其創新能力的鍛煉效果不盡如人意,這與創新設計所要求的能力差距還較大。由于沒有接觸實際的項目鍛煉,學生對于機械設計的流程、要求以及機械創新設計的具體需求了解不多,導致學生學到的機械設計理論知識無法完全充分發揮出來,這也是制約機械創新能力發展的重要原因之一。

三、教學改革思考與實踐

針對上述問題分析,在教學工作中對創新設計教學改革進行深入思考,結合實際情況提出了幾點解決方案,并在教學實踐中逐步實施。

1.加強基礎理論知識培訓激發創新思維。在基礎理論知識教學過程中把重點放在理論聯系實際方面的講授,結合機械創新設計案例、機械創新設計新思維、新方法和新成就等多種方式將理論知識與應用技術結合起來,在吸引學生興趣的同時也加深了學生對基礎知識及其應用的理解,并積極引導他們在此基礎上進行再思考再創新,為下一步機械創新設計打好堅實的基礎。另一方面,開設文獻查閱課程,培養學生文獻綜述能力,通過查閱專業書籍、學術期刊、專利、企業產品手冊和網絡查詢等多種方式,了解國內外對相關技術的研究進展和市場需求。

2.虛擬樣機與物理樣機研究并重。虛擬樣機技術集成和綜合了可運行機械設計的環境:包括各種仿真工具、分析工具、控制工具、設備和組織協同工作的方法等[10],可以改善從產品的概念設計到動態仿真再到整機結構優化的各個階段。利用虛擬樣機技術可以建立零件的模型,進行虛擬裝配,并檢查零部件的裝配間隙和干涉,應用分析軟件對樣機進行運動仿真并對關鍵部件進行校核、計算。及時發現錯誤,優化結構,可以方便地更改模型,從而提高設計效率、優化設計方案、縮短設計周期、降低生產成本。在教學過程中提倡以機械創新設計需求為主導進行技術學習的思想,虛擬樣機技術的學習應該結合機械設計原理與機械設計的具體要求。課程注重對虛擬建模、虛擬裝備、運動仿真和優化設計等各個階段進行綜合培訓,同時在課程的不同階段安排相應的設計實習任務,促使學生在學習這些操作技能的基礎上增加對其在機械創新設計中具體應用的思考。在虛擬樣機優化設計的基礎上要同時加強學生對物理樣機創新設計能力的培訓,從加工圖紙繪制、非標件加工、標準件選購到樣機的裝配和調試都讓學生親自動手參與,并且根據所設計產品的技術要求和使用要求進行試驗。樣機試驗也是一門科學,根據培養進度應適時開設《試驗設計與統計分析》課程,詳細介紹機械設計中常用的正交試驗、單因素試驗、對比試驗等科學的試驗方法以及方差分 析、t檢驗等數據統計方法和數據結果分析方法。通過合理的試驗和科學的數據分析可以進一步優化參數,修改樣機結構,對虛擬樣機的設計結果進行驗證和修正,直至產品定型。

3.指導學生申請或參與相關項目。在具備了基礎理論知識和基本的設計技能的基礎上,吸引部分優秀學生參與到教師主持的相關科研項目,從基礎設計工作做起,逐步了解和熟悉項目的論證、設計和運行過程,以提高學生的綜合創新能力。在此基礎上再指導學生組成團隊申請校級、市級或者自治區級的大學生創新設計項目,從項目的可行性分析、立項、方案設計到具體的技術創新設計和產品設計都由學生親自參與。在項目執行過程中注重對學生綜合創新能力的培養,首先,要通過市場調研和查閱文獻提出設計任務并通過可行性分析明確設計的功能目標;然后,進行團隊討論,根據成員的基礎理論知識并發揮創造思維確定總體設計方案;下面進行團隊分工,依據個人所掌握的不同的創新設計技術和方法進行虛擬樣機創新設計,做出三維模型并進行仿真分析和結構優化,與此同時不斷對總體方案進行修正;接著,團隊合作完成物理樣機加工、裝配、調試和試驗改進工作;最后,完成整個機械創新過程。

4.校企聯合培養引導學生理論聯系實際。經過參與項目鍛煉后,學生對整個設計流程有了切身體會,同時對所學的基礎理論知識也有了更加深刻的理解,具備了進行創新設計的基本能力和基本素質。在此基礎上,教師應積極聯系相關企事業單位為學生安排實習機會,進行校企聯合培養,讓學生到工廠一線去了解企業和社會對創新設計知識和能力的實際需求,并進一步了解企業創新設計流程。這樣有利于引導學生在日常學習中將理論與實際結合,也使得高校對學生創新能力的培養與社會需求接軌,有利于培養真正符合社會需求的具有創新能力的機械人才。

四、結語

培養大學生的機械創新能力是高等院校工科專業的主要任務之一。本文結合實際教學過程中對大學生機械創新設計過程存在的問題的探討和分析,通過對教學改革的思考提出了理論聯系實際、物理樣機與虛擬樣機并重等四點解決方案,還需要通過不斷地教學實踐對方案進行補充和驗證。期望通過這些行之有效的措施,能切實提高大學生的機械創新能力。

機械設計論文:機械設計材料選擇和應用

機械設計需要考慮的問題很多,是一個產品具有先進性、適應性的依據和基礎。其材料的選擇也是在機械設計環節需要重點考慮的問題之一,本文重點分析了材料選擇的重要性,探討了材料具體選擇和應用,提出了經濟性、集約性與使用性能的兼顧統一的材料選擇建議。

關鍵詞:

機械設計;材料;經濟;使用

1引言

機械設備作為現代工業發展的重要標志,不斷改變著現代社會,實現人們生活、工作、學習的便利性,效率提升。機械設備的材料直接影響其工作的有效性,使用壽命等,是整個機械設計之初最為關鍵的問題,選擇恰當的機械工程材料,可以實現機械的正常工作。目前,國內標準件在生產和加工工藝上還是存在一定的問題,主要就是因為標準件的材料在熱處理等環節還存在一定的技術瓶頸,因此需要有國外的進口,由此可見材料在機械設備中的作用十分重要。在進行相關機械的設計時需要充分考慮一系列的綜合因素,實現材料選擇科學合理。

2材料選擇的重要性

隨著我國工業的發展,機械設備向著大型、微型的極限方向發展,其材料的重要性開始越發重要,由于國內的加工工藝的限制,很多機械在向著大型和微型方向發展的時候,出現了很多的問題,這些問題直接影響了機械設備工作性能,當機械材料強度達不到使用要求的時候,一些機械設備的工作范圍將大大縮小。同時隨著這些人們環境保護意識的不斷增強,大家開始更多關注機械設備在使用過程中對環境的影響,一些機械材料在使用的過程中可能對周邊環境產出影響,因此在選擇機械材料的時候需要進一步構建建材的環保性,降低機械材料對周邊操作人員的影響。

3材料具體選擇和應用

3.1實用性考慮

在進行機械設計機械材料選擇的時候,第一步需要考慮的就是材料的實用性,是否滿足機械工作性能的要求,需要更加機械設備需要承受的工作性能進行相應的材料處理,例如在材料的熱處理,加工切削,實現其內應力,硬度、韌性、表面粗糙度等方面的處理,以達到材料需要達到的基本要求。同一類零件在安裝在不同位置的時候,所承受的外向應力是不同的,需要對其進行的處理也是不同的,在選擇相關的材料時需要充分考慮其實用的具體情況。

3.2載荷的考慮

在相關機械設計中,需要對其承受的載荷進行有效計算[1]。這種計算的主要目的就是選擇合適承載能力的材料進行加工裝配,因為承載能力過強,材料的加工成本較大,選擇這一材料所需要付出的成本較大,不利于機械的成本降低,提高設備的價格競爭優勢,但是當選擇的承載能力相對較弱的時候,材料在機械設備中的使用將大大受到影響,其設備的使用壽命將大大降低,可能經常性的出現一些機械事故,影響機械的正常使用。因此在進行材料載荷的考慮時,需要重點關注相關載荷的估算,選擇與估算結論相匹配的材料,這樣才能實現經濟性和使用性的統一。

3.3環保性的考慮

實現機械設備的環保性是實現相關設備具有長期發展的決定因素,因為現代社會對環境保護的重視程度不斷提高,國家也加大對工業企業環保工作的管理力度,因為機械材料的熱處理等環節可能對周邊的環境產生影響,需要在進行機械設計的時候,刪去一些不必要的熱處理,這樣可以降低企業在進行熱處理過程中產生的環境影響,降低企業能耗,這些都是需要在進行機械設計的時候重點關注機械設備在材料上不必要的一些工藝流程,這樣可以達到環保性的考慮。

3.4低毒性的考慮

一些機械材料在使用的過程中可能產生一些對人體有害的物質,這樣直接影響機械設備操作者的身體健康。因此在進行機械設計的時候需要重點關注選擇材料的低毒性,例如鎳元素就是一種工業中有毒的金屬材料,在選擇的過程中需要避免這種金屬材料的選擇和應用,就算是必須使用這種有毒的金屬材料,需要在與人體產生接觸的區域進行有效表面處理,降低有毒金屬材料對操作人員的人生傷害。

3.5回收性的考慮

隨著現代集約化社會的發展,人們開始更加注重材料的可循環使用[2]。金屬材料在國內儲量相對是有限的,需要我們進行可循環的使用,然而不同金屬材料進行混合之后,再進行回收將出現一定的難度,由于現代材料學的研究發現,不同金屬元素的混合將出現不同硬度、韌性、耐磨性等特征,所以有更多的材料選擇的不同金屬元素的混合,以增強其使用性能。這樣也給材料的可循環使用帶來的麻煩,因此需要在進行材料選擇的時候,在沒有必須選擇混合金屬材料的時候,就需要單一金屬材料,這樣可以保證其今后的回收性。

4材料選擇和應用的建議

(1)兼顧經濟與使用性能的統一。機械設計的過程中,需要對設計的設備進行有效的估算,對其需要承受的載荷進行充分的推算,這些推算的結論為選擇材料的科學性、合理性提供必要的依據。因為材料性能遠遠超出使用上限的時候,將大大延長機械的使用壽命,造成材料選擇的浪費,企業在生產這種材料的時候成本將大大提高,需要考慮其材料的經濟性與使用性能的統一,只要滿足機械使用要求的材料性能即可,這樣可以大大降低材料的經濟成本,提高產品的市場競爭力。

(2)兼顧集約性與使用性能的統一?，F代社會的集約化發展趨勢不斷明顯,需要企業也實現粗放型發展戰略的轉變,實現集約化的發展方式,其中的一個重要表現就是材料選擇需要體現集約化的要求,不選擇那些沒有實際應用性的性能,因為這些用不著的性能只能增加材料的加工、處理的成本,這樣就需要不斷在集約化發展的道路上考慮材料的使用性能保證。只要可以實現材料使用性能的有效保證,可以大大降低材料的加工、處理的集約化發展。省去、兼并多余的加工工藝。

5結語

機械設備已經成為現代社會中不可缺少的重要產品,提高了工作效率,降低了工作強度[3]。在設計環節中,機械材料的選擇是其實現其功能的基礎,因此在設計的過程中需要兼顧經濟性、集約性與使用性能的兼顧統一,實現材料選擇和應用的科學性、合理性。

機械設計論文:分析機械設計形式的改革

1、現代設計方法

1.1計算機輔助設計。計算機輔助設計簡稱cai,利用計算機運算速度快、存儲量大、運算準確、邏輯判斷功能強等優點,通過人機交互進行的處理,完成設計工作。主要有以下特點:(1)由于可以存儲大量的設計信息和設計經驗?？梢詭椭狈υO計經驗的新手順利完成工作。(2)計算機輔助設計與計算機輔助制造(cam)、計算機自動化管理結合起來形成計算機集成制造系統,進行產品設計、市場預測、生產、制造和銷售等一系列工作。以企業的最高效益為目標,綜合對人力、物力和時間各種資源進行最有效的利用。(3)還可以大大提高設計的效率,加快產品的更新速度,縮短設計周期,增強市場競爭力。(4)設計人員不僅能在很短時間里給出多種設計方案,分析比較后獲得最佳設計方案:還可以從繁重的重復性工作中得到解脫,有更多的時間和精力進行創造性工作。

1.2模塊化設計。模塊化設計就是在對一定范圍內的不同規格產品或相同功能不同性能的產品進行分析后,劃分并設計出一系列的功能模塊。然后通過對模塊進行組合就可以組成不同產品來滿足市場需求。其目的主要是以盡可能少的模塊種類和數量構成盡可能多規格的產品。模塊化設計不僅有利于產品的更新換代,還有利于提高產品的質量,降低成本,加快新產品的開發速度。

1.3并行設計。并行設計工程叉叫同步工程或集成工程,主要并行的設計產品以及各種制造和支持過程的系統化方法。機械產品的設計采用串行設計的缺點主要在于在產品設計過程中,必須要等到上一環節結束后才能進行后一環節,設計不僅改動量大,而且產品的開發周期長,成本高。采用并行設計的核心在于要打破內部各個單元界限,建立以人際關系為基礎的協同工作模式。進一步提高產品質量、縮短產品上市時間等。

1.4機械系統設計。機械系統設計就是一種利用系統的觀點進行產品的一系列設計的方法。設計過程包括計劃、外部系統設計、內部系統設計以及制造銷售階段。傳統設計注重內部系統設計,其重點主要在于改善零件或轉自一些子系統的特性,但是很少考慮對于個零件之間或內部與外部之間的相互影響而系統設計要根據系統原則,綜合研究內部外部和各個子系統之間的相互關系,協調各予系統之問的相互作用,使整個系統的功能表現為最佳狀態。

1.5機械優化設計。優化設計是把設計的實際工程問題的模型轉化為相應的模型,然后運用最優化設計理論,選擇合適的優化方法,借助計算機進行求解。從而得到最佳設計方法。近年來,優化設計常結合一些其他方法。形成新的優化設計方法。如和模糊化設計結合,形成模糊優化設計:和可靠性設計結合起來形成可靠性優化設計。除此之外,還有可靠性設計、機械動態設計、疲勞設計、反求工程、摩擦學設計以及創造性設計等。隨著技術的飛速發展,現代設計方法也在不斷改善。

2、現代設計方法翻新研究

2.1創新設計原則。生態效益最好原則要在設計過程中盡量選擇污染較低的材料。避免使用有毒有害以及有輻射的材料。這是由于在產品制造和使用過程中,都要求產品對周圍環境要滿足“零污染”原則。安全可靠性原則機械產品品質的保證要通過產品的安全可靠性來體現。產品在強度,剛度、穩定性、以及耐磨性均要滿足設計要求,對于一些重型機械,要保證有一定的自鎖和保險裝置,確保操作人員的人身安全。

2.2經濟效益最好原則。經濟最佳性要從設計以及制造兩方面考慮,設計上要選用正確的材料,保證合理的原理方案:制造上要保證零件的加工工藝和裝配工藝。設計的產品不僅要滿足客戶的功能要求,還要保證成本低廉。

3、機械創新設計技術

機械創新設計是指充分發揮設計者的創造性思維,利用人類已有的科學技術成果,設計出具有新穎性、實用性以及創造性的機械裝置。機械創新設計技術和機械系統設計、優化設計、可靠性設計、計算機輔助設計、有限元設計等構成現代設計方法學庫,吸收了鄰近學科有利的設計思想與設計方法,是有待開發的一門新的設計技術方法。隨著人工智能、專家系統、認識科學、思維科學以及人腦研究的發展,機械創新設計日益受到人們的重視。一方面,人工智能、專家系統、認識科學、思維科學、設計方法學等已經為創新設計提供了一定的理論基礎:另一方面。創新設計的研究及發展有助于解釋人類的創造思維機理,還可以促進一系列科學的發展。實現專家系統及智能工程創新設計要求能為發明創造機械和改善現有機械性能提供有效的理論和方法。創新設計包括兩方面的內容,一是要改善生產生活中現有機械產品的性能,包括技術性、可靠性、適用性以及經濟型;二是要創造設計出新的產品,以滿足生產生活的新需要。創新設計的核心內容就是要探索機械產品創新發明的機理、模式及方法,將機械產品創新設計過程程式化、定量化。

4、結語

總之,企業競爭力的關鍵在于適應市場的需求,需要企業不斷推出新產品,這就需要大力加強創新設計方法的學習和研究,使機械工業快速發展,國家興旺發達。

機械設計論文:機械設計方法及進展

隨著科學技術的進步,機械系統引入的新材料、新工藝、新方法越來越多,實現同一種技術功能所具有的功能載體和技術手段也很多,因此,現代機械系統設計工作者若使自己設計出的產品能立足市場,除要求機械系統能實現預期的功能外,還應使設計出的機械系統滿足物美價廉、運行可靠、操作方便、對環境污染小等一系列要求。設計者只有通曉機、電、液等各種綜合技術,才能設計出性能價格比優良的機械系統。

1機械設計

機械設計(machinedesign),根據使用要求對機械的工作原理,結構、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、潤滑方法等進行構思、分析和計算并將其轉化為具體的描述以作為制造依據的工作過程。

2現代機械設計的特點

現代機械種類很多,結構也越來越復雜。但從實現系統功能的角度上看,它主要包括動力系統、傳動系統、執行系統、操縱及控制系統等,每個系統叉可根據需要繼續分解為更小的子系統。現代機械設計有其鮮明的特點,即不但要求設計對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式,物流技術、各零部件的材料、形狀、尺寸、潤滑方法等進行構思、分析、計算,而且還需融通多門科學知識,如創造性工程、美學,仿生學、控制論、機械電子學、價值工程等,使設計出的產品在市場中具有競爭力。

3計算機輔助機械設計方法

計算機輔助設計(ComputerAidedDesign,簡稱cAD)技術是電子信息技術的一個重要組成部分。這一新興學科能充分運用計算機高速運算和快速繪圖的強大功能為工程設計及產品設計服務,徹底改變了傳統的手工設計繪圖方式,極大地提高了產品開發的速度和精度,使得科技人員的{慧和能力得到了延伸。CAD系統包括硬件系統和軟件系統兩大部分。硬件系統是計算機輔助設計技術的物質基礎;軟件系統是計算機輔助設計技術的核心,它決定了系統所具有的功能。硬件和軟件的組合形成了CAD系統。汁算機輔助機械設計的一般過程包括:

1)建立數學模型:一般機械零件基本都有現成的數學模型,但對沒有數學模型的則首先要建立正確的數學模型;

2)設計程序框圖:程序框圖根據手工計算的步驟來沒計;

3)用高級語言編制程序:根據程序框圖來編程;

4)程序調試:程序編好后,先仔細檢查源程序,然后將其輸入汁算機進行試算,再對程序適用范圍的邊界、轉折點進行試算,要求與手算結果完全吻合。

4系統化機械設計方法

現代機械設計已突破傳統的機械設計只注重機械產品單純能實現預期功能的要求,使機械設計向自系統化、信息化,柔性化和智能化的方向發展。從系統的觀點出發,機械系統設計及其控制技術把原有機械產品的眭能、功能以及制造技術提高到一個嶄新的水平,甚至使原有的機械產品結構發生變化,所帶來的經濟效益和社會效益是巨大的。所以機構產品的系統化設計及其控制技術是機械工業發展的必然趨勢,也是用新興技術改造傳統機械][業的有力措施?？茖W技術的飛速發展,產品功能要求的日益增多,復雜性增:響,壽命期縮短,更新換代速度加快然而,產品的設計,尤其是機械產品方案的設計手段,則顯得力不從心,跟不上時展的需要。目前,計算機輔助產品的設計繪圖、設計計算、加工制造、生產規劃已得到了比較廣泛和深入的研究,并初見成效,而產品開發初期方案的計算機輔助設計卻遠遠不能滿足設計的需要。系統化設計方法將沒計任務由抽象到具體(由設計的任務要求到實現該任務的方案或結構)進行層次劃分,擬定出每一層欲實現的目標和方法,由淺入深、由抽象至具體地將各層有機地聯系在一起,使整個設計過程系統化,使設計有規律可循,有方法可依,易于設計過程的計算機輔助實現。系統化設計方法的主要特點是:籽設計看成由若干個設汁要素組成的一個系統,每個設計要素具有獨立性,各個要素間存在著有機的聯系,并具有層次性,所有的設計要素結合后,即可實現沒汁系統所需完成的任務。在系統化機械設計過程中,為使設計工作更為科學合理,常把一個機械系統分解為若干個相聯系的比較簡單的子系統,可使設計和分析比較簡便。根據需要和可能,各予系統還可再分解為更小的子系統,依次分解,直至能進行適宜的毆計和分析。系統分解時就注意以下幾點:

分解數和層次應適宜。分解數太少,子系統仍很復雜,不便于模型化和優化工作,分解數和層次太多又會給總體系統的綜合造成困難;2避免過于復雜的分界面。應盡可能選擇在要素間結合枝數(聯系數)較少和作用較弱的地方;保持能量流、物料流和信息流的合理流動途徑。通常機械系統工作時都存在著能量、物料和信息3種轉換,它們從系統輸入到系統輸出的過程中,按一定的方向和途徑流動,既不可中斷,也不可紊流,即使分解成各個子系統,它們的流動途徑仍應明確和暢通;了解分系統分解與功能分解的關系與不同。系統分解時,每個系統仍是一個系統,它把具有比較密切結合關系的要素結合在一起,其結構組成雖稍微簡單,但其功能往往還有多項。而功能分解時,是按功能體系進行逐級另懈,直至不能再分解的單元功能。

網絡技術的蓬勃發展,異地協同設計與制造,以及從用戶對產品的功能需求、設計、加工、裝配、成品這一并行工程的實現成為可能。但是,達到這些目標的重要前提條件之一,就是實現產品方案設計效果的三維可視化。為此,不僅三維圖形軟件、智能化設計軟件愈來愈多地應用于產品的方案設計中,虛擬現實技術以及多媒體、超媒體工具也在產品的方案沒汁中初露鋒芒。

目前,機械產品的方案設計正朝著計算機輔助實現、智能化設計和滿足異地協同設計制造需求的方向邁進,由于產品方案設計計算機實現方法的研究起步較晚,目前還沒有成熟的、能夠達到上述目標的方案設計工具軟件。因此,機械設計方法的發展趨勢是綜合運用系統工程理論、人工智能理論、計算機軟硬件工程、網絡技術等各方面的領域知識,以產品方案沒計為方向。

機械設計論文:機械設計專業課程體系設計研究

我校以前的機械設計課程設計的題目主要是齒輪減速器的設計,在教學上以傳統的經驗型手工設計為目標,老師逐步講解,學生機械僵硬地模仿,課程設計被誤解為僅僅是翻手冊、套公式,甚至有的學生一味參看其他的減速器設計,采用的方法主要是圖解法。設計說明書照葫蘆畫瓢,對自己所設計的東西具體由哪些零部件組成,這些零部件的參數和形狀如何,這些零部件之間的裝配關系、運動關系如何等了解很少,知其然而不知其所以然[3]。同時,在課程設計期間,往往是很多班級同時或相繼展開,造成設計教室、手冊緊張,不僅嚴重影響了設計進程,而且影響了設計效果,甚至有的學生為趕進度,胡編設計數據。這些現狀與當今的科學技術發展很不適應,與當前市場需求也不相適應。知識要更新,設計手段要先進,因此,機械原理、機械設計課程設計的傳統教學模式已不能適應科學技術發展的需要,機械設計基礎課程設計的改革勢在必行。

課程體系綜合設計研究

將機械原理、機械設計課程設計內容進行整合,探索機械原理、機械設計課程設計中如何培養學生的機械運動方案設計、機械創新設計和解決工程實際問題的能力,提出適合創新人才培養目標的機械原理、機械設計課程設計實施方案,并完成2008級機制班機械基礎課程綜合設計教學實踐。同時,考慮機制、模具、汽車、機電方向的不同,選擇適合不同方向的綜合設計題目,以設計對象為主線,嘗試在綜合課程設計中引入機構運動演示,要求學生用計算機仿真驗證機構運動設計的合理性[4],嘗試在綜合課程設計中引入機械方案創意設計模擬實驗,要求學生利用運動方案進行模型拼裝創新實驗,驗證機構運動設計的科學性、合理性。通過機械基礎設計課程改革,加強學生創新能力培養。把機械原理、機械設計課程設計時間由原來的分開設計整合為一,機械原理、機械設計兩門課程的課程設計題目選擇范圍加大,同時增加設計時間,激勵學生對這類題目產生較大的興趣,每一位學生都積極思考,差不多每人都提出一到幾種運動方案,然后通過小組討論,挑出最佳方案后,由各組確定自己的最終機械系統運動方案。通過這些創意設計活動,可大提高學生的創新設計能力,改革課程體系綜合設計手段,加強CAD、CAM、CAE等技術應用[5]。運用虛擬樣機技術,可以大大縮短產品的開發周期,因而受到了制造廠商、科研機構、大學、公司的極大重視。其中ADAMS是美國MDI開發的非常著名的虛擬樣機分析軟件。嘗試以ADAMS為工具,讓學生對自己設計出的機構進行建模與仿真,真實地仿真機構的運動過程。改革設計手段,將給課程設計賦予新的活力。

課程體系綜合設計的實踐及應用

1改革設計題目,注重學生素質的培養

機械CAD能力、綜合應用與設計能力和創新設計能力是新世紀高素質機械工程技術人才的重要素質。因此,機械基礎課程綜合設計訓練主線則是以典型機械系統設計為內容,并將機械原理和機械設計的兩課程設計貫通,由根據設計要求到機械運動方案及其運動與動力設計(即機械運動簡圖設計),再到機械系統結構設計和工作能力設計(即裝配圖及零件工程圖的設計),從而形成一條加強機械系統設計和綜合設計能力訓練的設計訓練主線[6]。使學生經過原理方案的設計、執行機構的設計、傳動方案的設計、結構設計等過程,加深對機械系統的整體認識,加強設計中的工程意識,培養綜合創新設計的能力。目前各高校都在進行課程設計改革實踐,但兩門課程設計合在一起的課程設計指導書還很少見[7]。因此,根據我校實際情況,編寫了適合于本科機械類的機械基礎課程綜合設計指導書,指導老師可根據不同方向教學班次選用設計題目。

2機械傳動方案設計,培養學生創新能力

機械傳動方案設計是一個重要的環節。在這一環節中應充分體現以學生為主體,以教師為主導的指導思想。教師在指導時,應因材施教、因人施教,對不同層次的同學要有所區別。在選題方面,提倡設計能力較強的同學選擇指導書以外的題目。在指導方面,對這些同學應適當增加設計的難度和深度。方案設計時重點是要把握創新點[8]。在方案分析過程中,為了實現一個確定的設計目標,要求學生至少提出3種可行的方案,并對方案進行分析、比較,總結出其優點與不足。然后確定出設計者認為最優方案作為本次課程設計方案。最后對此方案進行詳細設計,包括其運動過程和運動尺寸的確定,進行結構設計和強度設計直至計算。

3引入虛擬樣機技術進行機構分析

虛擬樣機技術又稱為機械系統動態仿真技術,是國際上20世紀80年代隨著計算機技術的發展而迅速發展起來的一項計算機輔助工程技術。運用虛擬樣機技術,可以大大縮短產品的開發周期,受到了制造廠商、科研機構、大學、公司的極大重視。其中ADAMS是美國MDI開發的非常著名的虛擬樣機分析軟件?；谪瀼貙嵤┡囵B卓越工程師思想,在機械基礎課程綜合設計中引入ADAMS軟件對插床導桿機構、沖壓機構、擺動式運輸機機構、牛頭刨床擺動導桿機構等進行運動學和動力學分析,自動繪制刀具的位移、速度、加速度曲線,自動繪制曲柄受到的平衡力矩曲線圖等,能通過后期處理繪制最大動態剩余功曲線圖,使曲線結果清晰、精確。導桿機構動態仿真時,觀察在各位置時所對應曲線含義,加深對課本關于機構有關運動學、動力學相關參數優化設計的理解。ADAMS軟件還能對機構采取參數化建模,學生可以通過輸入機構不同原始參數,進一步比較不同結果。與過去用圖解法或自編程序法進行機械原理課程設計相比,利用計算機對機械進行輔助設計,實現了教學創新,學生普遍反映用ADAMS軟件進行課程設計快捷、方便、直觀,課程設計能達到滿意效果。

4理論聯系實際,修改設計對象

在實際工程應用領域中,推薦采用的大多數齒輪減速器都是采用硬齒面。隨著工業的發展,新技術新工藝不斷涌現,在齒輪行業,特別是隨著硬齒面齒輪加工技術的成熟,加工設備的完善,硬齒面齒輪減速器已經成為齒輪減速裝置的主流,得到了廣泛的實際工程應用,而軟齒面齒輪減速裝置有被逐步淘汰的趨勢。因此,應結合實際,采用硬齒面齒輪減速器設計的題目來進行實踐環節的訓練。由于硬齒面齒輪減速器的設 計與實際結合緊密,學生的自覺性與積極性得到了很大提高[9]。與此同時,有關硬齒面齒輪設計的資料無法從現有資料中直接利用,這迫使學生主動查找相關資料,詢問老師,學生的實際設計能力得到了更大的提高。從改用硬齒面齒輪減速器設計結果來看,整機的重量減輕、體積縮小,使用材料大幅減少,相應的造價也隨之下降。這使學生認識到科技的進步給生產實際應用帶來的巨大影響。

5學生的模仿型設計轉變為思考型設計

以往的課程設計以教授傳統的經驗型設計為目的,學生總習慣于照搬指導書,一般是教師逐步講解,學生機械模仿,知其然而不知其所以然。現在的設計中,教師應只給學生以必要的提示,并列出參考書目,鼓勵學生去查資料、翻手冊,培養他們對信息及數據的歸納和整理能力。在課程設計中,草圖設計和裝配圖設計即機構設計階段是重點,也是學生感到困難,失誤較多的階段。在《機械設計》課堂上重點講解的都是基礎理論,很少涉及結構方面的知識,而影響結構的因素很多。所以在此階段,指導教師應悉心指導,多進行正確和錯誤結構的分析比較,另外要引導學生抓重點,培養學生樹立整體設計的概念。

機械設計論文:關于高職《機械設計基礎》五步創新教學模式探析

論文關鍵詞：創新教育 創新教學模式 接受 體驗 發現 研究 創造

論文摘要：高職院校是培養高素質應用型人才的搖籃，創新教學模式的建立與發展關系到人才創新能力的培養，接受、體驗、發現、研究和創新相結合的五步創新教學模式是適應高職教育，培養具有創新能力的高素質應用型人才較好的創新教學模式。

創新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發達的不竭動力…1。培養具有創新意識與能力的一流人才，是一個龐大的系統工程。高校的創新教育是其中不可缺少的重要環節。作為直接為生產一線培養創新型、應用型人才的高等職業教育工作者，更應在教學中注重對學生創新意識與創新能力的培養?！稒C械設計基礎》是一門與實踐結合較為緊密的技術基礎課，在教學中開展創新教育，是應該的也是必須的。對高職院校而言，僅僅做幾個實驗和一次課程設計是遠遠不夠的。2006年在對機制0507／08班的《機械設計基礎》課程教學中試探性的進行了創新教學改革，現將取得的經驗總結如下。

1五步創新教學模式的建立

傳統的教學方式主要以接受教學為主，教師講學生聽，重視書本知識的“灌輸”，忽視了對學生知識運用能力和創新能力的培養。而要改變這一方式，就必須加強理論與實踐的聯系，倡導接受、體驗、發現、研究和創新這一環環相扣，與實踐結合極為緊密的五步創新教學模式。

1．1接受

接受就是指在處理基本理論教學時，要明確學生應接受哪些知識的問題。學生對基礎知識的接受程度和對其初步的感性認知是五步創新教學模式的基礎。接受也就是老師應重點講解什么內容的問題。傳統的重點在于因而不在于果，重視每一個公式、每一個論點的推導，而不重視知識的實際運用。創新教學要加大實踐教學，就必然不能再一成不變的逐點講解了。應只講其結果而不講其原因，以節省課時，然后盡可能多地進行實例分析，講清機構的運動、特點和應用。

在對機制0507／08班試探性教學中，盡可能多的帶現有模型和教具，在課堂上分析其運動和特點，并引入與之相應的實用簡單機械，分析說明再此處利用該機構的優點，并盡可能多的帶領學生到實驗室進行現場教學。

1．2體驗

體驗是指要引導學生、要求學生從實際生產和生活中體驗所學機構是如何應用的。也就是從實踐出發，通過對各種簡易機械進行機構分析，加深學生對各種常用機構的類型、特點與應用取得更深的認識。在接受教學的基礎上，以作業的形式，要求學生對所學的機構按下面的表格進行分析：

該表要求學生獨立完成，實例分析中若有N名學生的結果完全相同，則這些學生作業成績X=100—30×N。實例分析要求畫出機構運動簡圖，并分析該機構用在此處的優點，能否用其它機構代替等。

1．3發現

發現是指學生在體驗中通過對簡易機構的分析，發現其中設計不當或有待改進的地方?；蛲ㄟ^對生活和生產的觀察與思考，發現一些需要解決的問題。在教學中，要求學生完成兩到三份通過觀察、分析和思考而發現的一些需要改進或解決問題的分析報告，從而促使學生養成喜歡觀察的好習慣，提高學生分析和思考問題的能力，這是一切創造和革新的前提。

1．4研究

研究是指學生對發現的問題再深一步研究討論，提出改進或設計方案。在實施中，首先組織學生對提出的需要改進或解決問題的分析報告進行集體討論，找出其中適合學生進行改進和設計的方案，然后以自愿的形式自行分組，在老師的指導和幫助下進行分析和研究，并提出改進或設計方案。為了保證教學質量，要求每位同學最少參加一個小組。設計方案不僅僅是純機械的，大多數是機、光、電一體化，甚至純電子的設計，應鼓勵學生盡可能地利用所學、所知、或通過查閱資料所得的知識。這樣，可以培養學生綜合運用所學知識和查閱資料的能力，使本課程的教學效果，上升到一個新的高度。

1．5創新

創新是指對學生提出的比較好的、可行性高的設計方案進行初步設計和模型制作2。組織討論、評比學生研究后提出的設計方案的可行性，從討論結果中選出幾個經過討論、改進、可行性最大的設計方案，以小組成員為主干，全班學生為成員，在老師的指導下完成這些方案的初步設計和模型制作。

2選擇性實施后發現的問題和改進設想

2．1改進評分標準。提高學生積極配合教師教學的程度

高職院校學生的知識基礎和學習的積極性較差，好多學生在初期還能積極配合老師的教學，但當需要花費比較大的精力或遇到一點困難時，就不能即時完成老師布置的課外作業。因老師督促學生的手段較少，導致能按要求完成的學生僅有十幾名。分數是評價學生學習成績最直接、最重要的指標，也是老師約束學生最有力的手段。依據我院制定的考試成績占70％，平時成績占30％的評分標準，就算平時成績為零分，學生也能及格。從而導致了一些學生的惰性心理。為了提高老師對學生的約束力，提議如圖1對我院制定的評分標準加以改進。增強課外作業成績，消除惰性因素，促使學生積極配合老師的教學工作。

2．2應加強實驗和現場教學的管理

學生對實踐興趣極高，管理不好就無法進行教學。因而要充分發揮班干部的作用，并積極尋求其他老師和師傅的幫助，才能取得較好教學效果。

3教學效果分析

表2反映課程結束后，本班與未實施創新教學模式的機制0505／6班的教學效果對比：

從上表可以看出，雖然因自己能力和精力的問題，沒有完全按照上述的教學步驟完成試點教學，但教學效果有較為突出的體現。

4未來展望

高職院校是高素質應用型人才的搖籃。產教研的進一步結合，是高職院校發展的必然趨勢。這一創新教學模式可以在興趣小組的基礎上，保持與每一位成員的聯系合作，不管其位于何地，從事怎樣的職業，擔任什么樣的職務，都要以老師為主線，保持暢通的聯系與合作。這樣，隨著時間的流逝，興趣小組所研究課題的科技含量會越來越高，也會越來越貼近實際，必能吸取更多的老師、學生和企業的參與。此時，在學院的幫助與支持下，可以創建與之相適應的相關產業，從而實現招生、教學、研究、制造、銷售、就業相輔相成的良性循環，促使高職院校發展到一個新的層次。

機械設計論文:基里隆一級電站水力機械設計

摘要：基里隆一級電站是柬埔寨最大水電站，1968年建成，在正常發電20個月后損壞于戰亂。根據中柬雙方達成的協議，中電技以投資、修復、經營方式，對基里隆一級水電站進行修復。本文對基里隆一級電站修復工程水力機械設計進行了回顧，對主要機組設備、輔助設備的選擇及布置作了簡要介紹。

關鍵詞：機電設計 水力機械 水力發電設備 輔助設備 水力監測系統 柬埔寨 湄公河

1概述

基里隆一級電站位于柬埔寨王國西南部，湄公河盆地邊緣，距離首都金邊約120km，距離柬重要港口城市磅遜（西哈努克城）約110km，其廠房及升壓站緊鄰4號公路。

基里隆一級電站原為南斯拉夫在1968年提供資金和技術建成，水庫最大庫容980萬m3，裝機容量2×5．0MW。該電站在正常發電20個月后損壞于戰亂。此后近30年里，雖幾經努力但一直未能實施修復。目前大壩基本完好，引水鋼管局部遭嚴重破壞，廠房和機電設備完全損壞，廠壩公路年久失修，到金邊的110kV輸電線路僅存少許塔架。

中國電力技術進出口公司（CETIC）組織專家對基里隆一級電站樞紐工程和輸電線路進行了多次實地考察和充分論證。歷經近1年的合同談判，CETIC與柬埔寨工業礦產能源部（MIME）和柬埔寨國家電力公司（EDC）于2000年7月28日在金邊正式簽署了《實施協議》和《購電協議》。根據協議，CETIC以投資、修復、經營（BOT，Build，Operate，Trans／fer）方式，對基里隆一級電站進行融資、修復、建設、擁有、運營和維護，在電站特許經營期（自電廠商業運營日起30年）結束后，將該電站無償移交柬埔寨政府。

電站原廠房和機電設備已完全損壞，主廠房里的水輪發電機組、調速器、進水閥裝置、橋機以及輔助設備已無修復價值。經研究決定，主廠房在原廠址新建，所有水力發電設備，包括水輪發電機組、調速器、進水閥裝置、橋機以及輔助系統的所有設備，都進行重新設計配置。電站主要參數為：裝機容量2×6MW，額定水頭363．00m，保證出力3．812MW，年發電量0．6419億kW·h，年利用小時數5349h。

2機組設備簡介

2．1水輪機

水輪機選用CJA734－W－136／2×12．5型雙噴嘴沖擊式水輪機，主要參數為：額定水頭363．00m，額定流量1．95m3／s，額定出力6220kW，額定效率89．78％，額定轉速600r／min，飛逸轉速1080r／min。水輪機為臥軸沖擊式，主要特點如下：

1）水輪機轉輪裝于發電機軸上，依靠摩擦傳遞扭矩，順時針旋轉（從發電機向水輪機看）。兩個直流噴管分別由機殼和機殼小蓋支承，噴管前裝有Φ450直管并通過Φ650／Φ450分流管與Φ650伸縮節及球閥相連。

2）噴管噴嘴口處裝有偏流折向器，通過連桿機構與折向器接力器相連，接力器與調速器油壓系統相連。偏流折向器與噴針的位置沒有協聯關系，在正常運行時不與射流接觸，也不參與水輪機小波動調節，始終保持在全開位置，只在事故停機時投入，切斷水流。

3）機組正常運行時，各工況的調節是依靠噴針運動來實現的，噴針的調節作用是由噴針接力器油壓操作實現的，噴針接力器操作油管與調速器油壓系統相連。噴針的開度指示由噴針反饋系統完成，從噴管內引出的恢復桿通過鋼絲繩及連桿與調速器電反饋裝置相連，電反饋裝置向調速器發送位置信號。

4）在機殼上與噴管射流相反方向裝設反向制動噴嘴，制動噴嘴由DN80液壓操作閥控制，停機時作機組制動用，液壓操作閥油源引自調速器油壓系統。

2．2水輪發電機

水輪發電機為SFW6000－10／2130型3相凸級同步發電機，采用臥式、密閉自循環空氣冷卻結構，主要參數為：額定功率6MW，額定容量7．5MVA，額定電壓6．3kV，額定電流687．32A，額定轉速600r／min，飛逸轉速1080r／min。

發電機由定子、轉子、主軸、導軸承、飛輪、空氣冷卻裝置、油水管路等部分組成。定子機座為整體臥式結構，發電機軸為轉子磁軛與主軸鍛造為一體的實心軸結構。水輪發電機組為兩支點結構，兩個導軸承分別位于定子兩側，軸承瓦為筒式巴氏合金軸瓦。軸承潤滑采用外循環方式，在主廠房內每臺發電機組上游側布置有外循環供油裝置。空氣冷卻器兩個，布置在發電機下面機坑中，冷卻水管為T2銅管穿片結構。

2．3調速器

調速器選用武漢三聯水電控制設備公司生產的CJWT2／1－4．0型微機調速器，額定工作油壓4．0MPa。

CJWT型調速器是專為多噴嘴沖擊式水輪機設計的，其主要特點如下：

1）在總體結構上，調速器為電氣柜、機械柜、油壓裝置三位一體組合式，結構緊湊，便于安裝布置及運行維護。

2）從控制原理上看，每個噴針接力器和折向器接力器各采用一套全數字式機械液壓系統獨立控制，取消了傳統的機械協聯、凸輪及復雜的連桿機構，結構大幅簡化。

3）機械液壓系統采用全數字液壓技術，以電磁球閥作為電液轉換元件，靜態無油耗，抗油污能力強。

4）油壓裝置設自動補氣閥組，提高了整機自動化水平。

5）電氣部分以可靠性極高的可編程控制器（PLC）為控制核心，所有PLC本體的平均無故障運行時間≥30萬h。

6）采用交直流雙路電源供電，互為備用，無擾切換。

7）具有電手動調節功能及自動容錯功能。

2．4進水閥

為保證水輪機安全可靠運行、機組檢修時切斷水流及機組調節系統失靈時保護機組，每臺水輪機前裝設有進水閥。進水閥為雙面止水臥式球閥，采用接力器油壓操作，球閥型號為QF500－WY－65，公稱直徑Φ650mm，設計壓力5．0MPa。球閥上、下游側分別設有檢修密封和工作密封，活動密封環采用鋼管的壓力水操作。2套進水閥共用一套HYZ－1．0－4．0油壓裝置，額定油壓為4．0MPa。

3輔助設備

3．1技術供水系統

技術供水系統主要用戶是發電機空氣冷卻器和導軸承油冷卻器。供水系統采用水泵集中供水方式，水源取自下游尾水，在主廠房右端水機副廠房下游側設有取水池，通過聯通管與尾水渠相連。設置KQL100－160型供水泵3臺，其中1臺備用，布置在供水設備室內。水泵出口設有自動濾水器，濾水器有自動排污功能，經過濾后的水由供水總管引至各用戶。水泵采用輪換工作制，每臺水泵配置1臺軟啟動器，整個系統采用PLC控制。3．2高壓氣系統高壓氣系統主要供調速器油壓裝置和球閥油壓裝置用氣，供氣壓力4．5MPa。設有2臺SF－0．5／45型空壓機和1只1m3、4．5MPa儲氣罐，空壓機出口設有氣水分離器。儲氣罐出氣管上設有壓力控制器，自動控制空壓機的啟停，整個系統采用PLC控制。

3．3透平油系統

透平油系統主要供機組軸承、調速系統和球閥操作系統用油。設有2只5m3透平油桶、1臺KCB－55型齒輪油泵、1臺LY－50型壓力濾油機和1臺ZJCQ－2型透平油過濾機。系統運行為手動操作。

由于本電站機組為小型臥式水輪發電機組，設備用油量較小，同時主廠房僅有一層，油管布置會影響廠房內的交通及美觀，因此，主廠房內不設供排油管路。在油處理室設有活接頭，機組設備供排油時，用軟管與用油設備相連接。

3．4水力監測系統

水力監測系統包括全電站監測和機組段監測兩部分。全電站監測項目有水庫水位、攔污柵后水位、攔污柵前后壓差及電站引用流量。根據購電協議要求，水庫水位測量設有2套2311LT型投入式液位變送器，其中1套為主用，1套為備用（冷備）。攔污柵后水位測量設有1套2311LT型投入式液位變送器。在首部值班室設置1臺SXJ水位監視儀，水位信號通過串行口通信方式傳至電站中控室。電站引用流量監測采用UF－911型超聲波流量計。機組段監測項目包括分流管進口壓力、噴管壓力、尾水位、冷卻水壓力和示流、水輪機和發電機振動、擺度等。水力監測系統中的主要量測項目均同時設有變送器，并與電站計算機監控系統相連。

3．5起重機

電站最重起吊件發電機轉子重24．2t，起吊梁重3．5t。主廠房內設1臺起重量32／5t，跨度14m電動雙鉤橋式起重機供機組安裝、檢修使用。由于電站主廠房在原廠址新建，利用原電站叉管及支管，機組間距已定。本電站機組為臥式水輪發電機組，容量由原來的5MW增加至6MW，機組設備尺寸加大，機組間距明顯偏小，發電機轉子抽芯極為困難。為控制大車運行速度和主鉤起升速度，確保發電機安裝檢修的安全，起重機的大車運行機構和主起升機構采用變頻調速方式，變頻器采用三菱原裝進口設備。

4廠房布置

電站主廠房為地面式，在原廠址新建，利用原電站叉管及支管，機組間距維持10．29m不變。主廠房凈長32．85m，凈寬14m（機組中心距上游柱邊9．05m，距上游柱邊4．95m）。電站最高尾水位高程?92．00m，據此確定主機間高程?95．00m，機組安裝高程（機組中心線）?95．84m。主機間內上游側布置有調速器、球閥裝置和油壓裝置，下游側布置機旁盤。左側為安裝場，長約10．4m，主要考慮機組大修時布置發電機轉子、定子、水輪機轉輪、機殼等。

主廠房右側水機副廠房內布置有透平油罐室、空壓機室、技術供水設備室。電氣副廠房布置在主廠房左側和下游側，左側副廠房內布置有中控室、繼電保護盤室、通信室、電氣試驗室、低壓配電室等，下游側副廠房內布置有6kV中壓配電盤、勵磁變壓器、廠用變壓器及柴油機室等。

5結束語

基里隆一級電站修復工程是我國第一個B0T項目，2001年4月2日正式開工建設，2002年5月完工并投產發電?；锫∫患夒娬镜男迯蛯Υ龠M柬埔寨戰后經濟發展，增進中柬雙方友誼，以及對我國全方位對外貿易格局的形成，都具有重要意義。

機械設計論文:論應用CAD技術的現代機械設計

論文關鍵詞：機械設計；CAD技術

論文摘要：在機械設計中引入CAD技術,可以解決機械企業中重復性設計多、信息資源利用率低的難題,縮短產品開發周期,具有巨大的經濟效益和應用前景。

1 CAD技術的發展

CAD(Computer Aided Design)是計算機輔助設計的英文縮寫，是利用計算機強大的圖形處理能力和數值計算能力，輔助工程技術人員進行工程或產品的設計與分析，達到理想的目的，并取得創新成果的一種技術。自1950年計算機輔助設計（CAD）技術誕生以來，已廣泛地應用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領域，產品的設計效率飛速地提高?，F已將計算機輔助制造技術（Com-puter Aided Manufacturing，CAM）和產品數據管理技術（Product Data Management，PDM）及計算機集成制造系統（Computer Itegrated manufacturing system，CIMS）集于一體。

產品設計是決定產品命運的研究，也是最重要的環節，產品的設計工作決定著產品75%的成本。目前，CAD系統已由最初的僅具數值計算和圖形處理功能的CAD系統發展成為結合人工智能技術的智能CAD系統（ICAD）(Intelligent CAD)。21世紀，ICAD技術將具備新的特征和發展方向，以提高新時代制造業對市場變化和小批量、多品種要求的迅速響應能力。

以智能CAD（ICAD）為代表的現代設計技術、智能活動是由設計專家系統完成。這種系統能夠模擬某一領域內專家設計的過程，采用單一知識領域的符號推理技術，解決單一領域內的特定問題。該系統把人工智能技術和優化、有限元、計算機繪圖等技術結合起來，盡可能多地使計算機參與方案決策、性能分析等常規設計過程，借助計算機的支持，設計效率有了大大地提高。

2 三維CAD技術在機械設計中的優點

通過實際應用三維CAD系統軟件,筆者體會到三維CAD系統軟件比二維CAD在機械設計過程中具有更大的優勢,具體表現在以下幾點:

2.1 零件設計更加方便

使用三維CAD系統,可以裝配環境中設計新零件,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設計新零件,既方便又快捷,避免了單獨設計零件導致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過程通過動畫演示出來,使人一目了然。

2.2 裝配零件更加直觀

在裝配過程中,資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關系,若裝配不正確即予以顯示,另外,零件還可以隱藏,在隱藏了外部零件的時候,可清楚地看到內部的裝配結構。整個機器裝配模型完成后還能進行運動演示,對于有一定運動行程要求的,可檢驗行程是否達到要求,及時對設計進行更改,避免了產品生產后才發現需要修改甚至報廢。

2.3 縮短了機械設計周期

采用三維CAD技術,機械設計時間縮短了近1/3,大幅度地提高了設計和生產效率。在用三維CAD系統進行新機械的開發設計時,只需對其中部分零部件進行重新設計和制造,而大部分零部件的設計都將繼承以往的信息,使機械設計的效率提高了3~5倍。同時,三維CAD系統具有高度變型設計能力,能夠通過快速重構,得到一種全新的機械產品。

2.4 提高機械產品的技術含量和質量

由于機械產品與信息技術相融合,同時采用CAD CIMS組織生產,機械產品設計有了新發展。三維CAD技術采用先進的設計方法,如優化、有限元受力分析、產品的虛擬設計、運動方針和優化設計等,保證了產品的設計質量。同時,大型企業數控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM進行機械零件加工,一致性很好,保證了產品的質量。

3 CAD技術在機械設計中的應用

3.1 零件與裝配圖的實體生成

3.1.1 零件的實體建模。CAD的三維建模方法有三種,即線框模型、表面模型和實體模型。在許多具有實體建模功能的CAD軟件中,都有一些基本體系。如在AutoCAD的三維實體造型模塊中,系統提供了六種基本體系,即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環狀體和楔形體。對簡單的零件,可通過對其進行結構分析,將其分解成若干基本體,對基本體進行三維實體造型,之后再對其進行交、并、差等布爾運算,便可得出零件的三維實體模型。

對于有些復雜的零件,往往難以分解成若干個基本體,使組合或分解后產生的基本體過多,導致成型困難。所以,僅有基本體系還不能完全滿足機器零件三維實體造型的要求。為此,可在二維幾何元素構造中先定義零件的截面輪廓,然后在三維實體造型中通過拉伸或旋轉得到新的“基本體”,進而通過交、并、差等得到所需要零件的三維實體造型。

3.1.2 實體裝配圖的生成。在零件實體構造完成后,利用機器運動分析過程中的資料,在運動的某一位置,按各零件所在的坐標進行“裝配”,這一過程可用CAD軟件的三維編輯功能實現。

3.2 模具CAD/CAM的集成制造

隨著科學技術的不斷發展,制造行業的生產技術不斷提高,從普通機床到數控機床和加工中心,從人工設計和制圖到CAD/CAM/CAE,制造業正向數字化和計算機化方向發展。同時,模具CAD/CAM技術、模具激光快速成型技術(RPM)等,幾乎覆蓋了整個現代制造技術。

一個完整的CAD/CAM軟件系統是由多個功能模塊組成的。如三維繪圖、圖形編輯、曲面造型、仿真模擬、數控加工、有限元分析、動態顯示等。這些模塊應以工程數據庫為基礎,進行統一管理,而實體造型是工程數據的主要來源之一。

3.3 機械CAE軟件的應用

機械CAE系統的主要功能是:工程數值分析、結構優化設計、強度設計評價與壽命預估、動力學/運動學仿真等。CAD技術在解決造型問題后,才能由CAE解決設計的合理性、強度、剛度、壽命、材料、結構合理性、運動特性、干涉、碰撞問題和動態特性等。

4 CAD前沿技術與發展趨勢

4.1 圖形交互技術

CAD軟件是產品創新的工具,務求易學好用,得心應手。一個友好的、智能化的工作環境可以開拓設計師的思路，解放大腦，讓他把精力集中到創造性的工作中。因此,智能化圖標菜單、“拖放式”造型、動態導航器等一系列人性化的功能，為設計師提供了方便。此外，筆輸入法草圖識別、語言識別和特征手勢建模等新技術也正在研究之中。

4.2 智能CAD技術

CAD/CAM系統應用逐步深入,逐漸提出智能化需求.設計是一個含有高度智能的人類創造性活動。智能CAD/CAM是發展的必然方向。智能設計在運用知識化、信息化的基礎上，建立基于知識的設計倉庫,及時準確地向設計師提供產品開發所需的知識和幫助,智能地支持設計人員，同時捕獲和理解設計人員意圖、自動檢測失誤，回答問題、提出建議方案等。并具有推理功能,使設計新手也能做出好的設計來,現代設計的核心是創新設計,人們正試圖把創新技法和人工智能技術相結合應用到CAD技術中,用智能設計、智能制造系統去創造性指導解決新產品、新工程和新系統的設計制造,這樣才能使我們的產品、工程和系統有創造性。

4.3 虛擬現實技術

虛擬現實技術在CAD中已開始應用,設計人員在虛擬世界中創造新產品,可以從人機工程學角度檢查設計效果,可直接操作模擬對象,檢驗操作是否舒適、方便,及早發現產品結構空間布局中的干涉和運動機構的碰撞等問題,及早看到新產品的外形,從多方面評價所設計的產品.虛擬產品建模就是指建立產品虛擬原理或虛擬樣機的過程.虛擬制造用虛擬原型取代物理原型進行加工、測試、仿真和分析,以評價其性能,可制造性、可裝配性、可維護性和成本、外觀等,基于虛擬樣機的試驗仿真分析,可以在真實產品制造之前發現并解決問題,從而降低產品成本.虛擬制造、虛擬工廠、動態企業聯盟將成為CAD技術在電子商務時代繼續發展的一個重要方向.另外,隨著協同技術、網絡技術、概念設計面向產品的整個生命周期設計理論和技術的成熟和發展,利用基于網絡的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技術,實現真正的全數字化設計和制造,已成為機械設計制造業的發展趨勢。

機械設計論文:關于多媒體教學在機械設計制造課堂的實踐

論文摘要：多媒體因其聲像并茂，對提高教學效果有很大作用，在課堂教學中越來越普遍，也越來越展示出其強大的生命力。但從目前大學院校多媒體教學環境來看，多媒體機械設計專業教學開展還存在一些問題。本文就相關情況進行了研究，并提出相應的對策。

論文關鍵詞：多媒體教學 專業課 機械設計 對策

對大學院校而言，培養的機械設計與制造的專門人才，就要著眼于培養具備機械設計制造基礎知識與應用能力，能在工業生產第一線從事機械制造領域內的設計制造、科技開發、應用研究、運行管理和經營銷售等方面工作的高級工程技術人才。

隨著信息化建設的不斷進步，多媒體教學已完全在各種教學中展開。機械設計教學更多注重的是空間、理性、科學和前沿，多媒體在教學中所起的作用已不僅僅是一個輔助工具，傳統的教學方法已經不能很好地適應教學內容和教學節奏的需要。以考試成績來衡量學生水平的終結性評價，不受學生的歡迎，評價機制有待完善。所以我們有必要加強多媒體技術與機械設計課程的整合，使學生從傳統教學方法中的視覺單一模式互動向視覺、觸覺、聽覺等多模態發展，轉變為空間概念。真正形成以學生為中心，發揮學生的主體作用，使學生在課堂學習中，朝著個性化和自主學習的方向發展，真正成為學習的豐人。

1多媒體機械設計教學的主要問題

目前，教育在我國無論從數量還是從規模上來講，都達到了空前。然而，教學質量的高低，直接關系培養人才的質量?？陀^地講，當前大學院校機械設計教學其中最突出的教學矛盾就是教學模式、教學方法不夠靈活。具體地講還在在以下問題。

1 1被動接受新技術的應用

因為種種原因，個別老師對多媒體教學缺乏深刻認識，甚至認為多媒體教學費時費力費工不討好，是花架子，好看不管用，心里不同程度存在排斥心理，導致對多媒體教學模式不愿意做出更多的學習和沒有興趣，不愿意嘗試，更不說付出努力和付出辛苦。這種心態，直接導致了多媒體教學質量不高。

1．2變“人灌”為“電灌”

個別授課老師錯誤地認為：多媒體教學，就是把以前的“黑板加粉筆”變成“電腦加屏幕”，在教學方法上看起來全用了多媒體教學，但在教學手段上仍然沿用了舊的教學模式，沒有起到把多媒體手段引入機械設計教學課堂的初衷。這種盲目、機械地多媒體教學手段，不但不能真正起到有效的教學效果，克服傳統教學的不足，還會給多媒體教學的發展帶來負面的影響，反而影響到教學效果。其實這種現象的根源，在于老師對教學效果的認識不足，是一種“形而上學”的教學。

2實現機械設計課堂多媒體教學的可能性

根據目前我國教育的實際情況，進一步深化機械設計教學改革，推廣實施多媒體教學模式，并通過改革全面提高機械設計制造教學水平和廣大學生的機械設計實際綜合應用能力的條件基本具備，而且也具有實現這一轉變的可能。

(1)對機械設計制造教學的重要性各方已達成思想共識。廣大院校領導和老師對推進機械設計教學改革的重要性都有深刻的認識和體會，并已嘗到甜頭，干勁更足。同時，學生普遍要求和接受機械設計課堂更多采用多媒體教學。這些因素，為我們機械設計的多媒體教學改革奠定了良好的思想基礎。

(2)隨著教育投資的增加，教學信息化設備的硬件設施越來越完善。這些年，隨著我國社會經濟的發展，國家加大了教學信息化建設，硬件設備得到了普遍加強，有些甚至達到了全球領先水平。大學院校普遍都建設有校園網，多媒體教室等，為計算機和校園網上學習機械設計課程提供了硬件技術條件。

(3)基于計算機和網絡的機械設計制造教學軟件已逐步配套。經過多年的發展，社會各方投入了相當的精力和技術設計了機械設計課堂教學軟件和個人自學輔助軟件，為推動以機械設計的多媒體教學改革提供了豐富的軟件支持。

3積極應對機械設計多媒體教學的對策

多媒體教學與傳統課堂教學，并不是矛盾的，而是互促互長的統一體。對教學來講，最重要的就是整合。整合是網絡信息技術與機械設計課程整合研究的核心問題，整合后網絡信息技術將成為整個課程系統的一個有機組成部分，而不是可有可無的輔助工具。對認識上的誤區和操作層面的一些問題，必須正確認識并在實踐中注意解決。對教學中是否應用，如何合理科學地應用多媒體教學技術，確保教學效果的落實才是最根本。

(1)根據機械設計教學的需要，決定是否使用多媒體。把多媒體教學引入機械設計課堂，從手段上來講，是為了“活化教材”，創造較為真實的教學環境，如果過多使用甚至會起到相反的效果。教學效果如何，并不是說多媒體手段越多效果越好。多媒體教學，從某個層面來講，是體現的人機。對話，然而，人與人之間的對話，是最好的溝通手段。如果在教學環節中，授講老師過多應用多媒體，就會使課堂教學成為老師對電腦的操作和學生觀看演示的過程，這樣的話，多媒體輔助教學的初衷就會受到了扭曲，這也違背了教學的規律。

(2)適度取材，注重多媒體課堂的“人文關懷”。多媒體本身是作為一種教學輔助工具引入機械設計教學的，其本身不帶任何的感情色彩，要使課堂教學生動起來，就需要更多的人文關懷。作為教學的主導方，教師在應用多媒體進行機械設計教學時，面對海量的信息，必須結合各方實際快速作了抉擇，通過其他手段表現出更多的親和力和學生的可接受性，這樣才能起到事半功倍的效果。

(3)多媒體模式與傳統模式充分交融。多媒體教學是利用現代信息技術帶動教學內容、教學方法和教學手段的全面改革，然而，多媒體教學只是一種在效的教學輔助手段，并不能完成取代傳統的教學模式。因此，在機械設計教學中，我們不能完全依賴多媒體技術，只能是充分利用并與傳統教學模式有機結合，只有這樣，才能使做到張弛有度，互促互長，取得更好的教學效果。

4結語

機械設計教學模式的改革是機械設計制造教學改革的重點，機械設計制造教學模式的改革應使機械設計制造朝著個性化學習、主動式學習方向發展，應體現機械設計教學的實用性、趣味性，在技術上應是可操練，可實現和易操作的，應充分強調和發揮教師和學生兩方面的積極性。改革的突破口是由以教師為中心的傳統課堂教學模式轉變為以學生為主的多媒體教學模式。

在多媒體環境下，我們要實事求是，正確對待，結合教學需要，保留吸收傳統教學模式中的優良部分，充分發揮新舊兩種機型模式的優勢，確保教學質量穩定提高，這才是根本。多種教學模式的綜合應用不僅是可行的，而且成效十分顯著。

機械設計論文:關于高職《機械設計基礎》五步創新教學模式探析

論文關鍵詞：創新教育 創新教學模式 接受 體驗 發現 研究 創造

論文摘要：高職院校是培養高素質應用型人才的搖籃，創新教學模式的建立與發展關系到人才創新能力的培養，接受、體驗、發現、研究和創新相結合的五步創新教學模式是適應高職教育，培養具有創新能力的高素質應用型人才較好的創新教學模式。

創新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發達的不竭動力…1。培養具有創新意識與能力的一流人才，是一個龐大的系統工程。高校的創新教育是其中不可缺少的重要環節。作為直接為生產一線培養創新型、應用型人才的高等職業教育工作者，更應在教學中注重對學生創新意識與創新能力的培養。《機械設計基礎》是一門與實踐結合較為緊密的技術基礎課，在教學中開展創新教育，是應該的也是必須的。對高職院校而言，僅僅做幾個實驗和一次課程設計是遠遠不夠的。2006年在對機制0507／08班的《機械設計基礎》課程教學中試探性的進行了創新教學改革，現將取得的經驗總結如下。

1五步創新教學模式的建立

傳統的教學方式主要以接受教學為主，教師講學生聽，重視書本知識的“灌輸”，忽視了對學生知識運用能力和創新能力的培養。而要改變這一方式，就必須加強理論與實踐的聯系，倡導接受、體驗、發現、研究和創新這一環環相扣，與實踐結合極為緊密的五步創新教學模式。

1．1接受

接受就是指在處理基本理論教學時，要明確學生應接受哪些知識的問題。學生對基礎知識的接受程度和對其初步的感性認知是五步創新教學模式的基礎。接受也就是老師應重點講解什么內容的問題。傳統的重點在于因而不在于果，重視每一個公式、每一個論點的推導，而不重視知識的實際運用。創新教學要加大實踐教學，就必然不能再一成不變的逐點講解了。應只講其結果而不講其原因，以節省課時，然后盡可能多地進行實例分析，講清機構的運動、特點和應用。

在對機制0507／08班試探性教學中，盡可能多的帶現有模型和教具，在課堂上分析其運動和特點，并引入與之相應的實用簡單機械，分析說明再此處利用該機構的優點，并盡可能多的帶領學生到實驗室進行現場教學。

1．2體驗

體驗是指要引導學生、要求學生從實際生產和生活中體驗所學機構是如何應用的。也就是從實踐出發，通過對各種簡易機械進行機構分析，加深學生對各種常用機構的類型、特點與應用取得更深的認識。在接受教學的基礎上，以作業的形式，要求學生對所學的機構按下面的表格進行分析：

該表要求學生獨立完成，實例分析中若有N名學生的結果完全相同，則這些學生作業成績X=100—30×N。實例分析要求畫出機構運動簡圖，并分析該機構用在此處的優點，能否用其它機構代替等。

1．3發現

發現是指學生在體驗中通過對簡易機構的分析，發現其中設計不當或有待改進的地方?；蛲ㄟ^對生活和生產的觀察與思考，發現一些需要解決的問題。在教學中，要求學生完成兩到三份通過觀察、分析和思考而發現的一些需要改進或解決問題的分析報告，從而促使學生養成喜歡觀察的好習慣，提高學生分析和思考問題的能力，這是一切創造和革新的前提。

1．4研究

研究是指學生對發現的問題再深一步研究討論，提出改進或設計方案。在實施中，首先組織學生對提出的需要改進或解決問題的分析報告進行集體討論，找出其中適合學生進行改進和設計的方案，然后以自愿的形式自行分組，在老師的指導和幫助下進行分析和研究，并提出改進或設計方案。為了保證教學質量，要求每位同學最少參加一個小組。設計方案不僅僅是純機械的，大多數是機、光、電一體化，甚至純電子的設計，應鼓勵學生盡可能地利用所學、所知、或通過查閱資料所得的知識。這樣，可以培養學生綜合運用所學知識和查閱資料的能力，使本課程的教學效果，上升到一個新的高度。

1．5創新

創新是指對學生提出的比較好的、可行性高的設計方案進行初步設計和模型制作2。組織討論、評比學生研究后提出的設計方案的可行性，從討論結果中選出幾個經過討論、改進、可行性最大的設計方案，以小組成員為主干，全班學生為成員，在老師的指導下完成這些方案的初步設計和模型制作。

2選擇性實施后發現的問題和改進設想

2．1改進評分標準。提高學生積極配合教師教學的程度

高職院校學生的知識基礎和學習的積極性較差，好多學生在初期還能積極配合老師的教學，但當需要花費比較大的精力或遇到一點困難時，就不能即時完成老師布置的課外作業。因老師督促學生的手段較少，導致能按要求完成的學生僅有十幾名。分數是評價學生學習成績最直接、最重要的指標，也是老師約束學生最有力的手段。依據我院制定的考試成績占70％，平時成績占30％的評分標準，就算平時成績為零分，學生也能及格。從而導致了一些學生的惰性心理。為了提高老師對學生的約束力，提議如圖1對我院制定的評分標準加以改進。增強課外作業成績，消除惰性因素，促使學生積極配合老師的教學工作。

2．2應加強實驗和現場教學的管理

學生對實踐興趣極高，管理不好就無法進行教學。因而要充分發揮班干部的作用，并積極尋求其他老師和師傅的幫助，才能取得較好教學效果。

3教學效果分析

表2反映課程結束后，本班與未實施創新教學模式的機制0505／6班的教學效果對比：

從上表可以看出，雖然因自己能力和精力的問題，沒有完全按照上述的教學步驟完成試點教學，但教學效果有較為突出的體現。

4未來展望

高職院校是高素質應用型人才的搖籃。產教研的進一步結合，是高職院校發展的必然趨勢。這一創新教學模式可以在興趣小組的基礎上，保持與每一位成員的聯系合作，不管其位于何地，從事怎樣的職業，擔任什么樣的職務，都要以老師為主線，保持暢通的聯系與合作。這樣，隨著時間的流逝，興趣小組所研究課題的科技含量會越來越高，也會越來越貼近實際，必能吸取更多的老師、學生和企業的參與。此時，在學院的幫助與支持下，可以創建與之相適應的相關產業，從而實現招生、教學、研究、制造、銷售、就業相輔相成的良性循環，促使高職院校發展到一個新的層次。