工程機械設計基礎精品(七篇)
時間：2023-07-02 09:21:35
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，好投稿為您帶來了七篇工程機械設計基礎范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。
篇(1)
1我國工程機械設計的現狀
傳統的工程機械設計，對經驗總結十分重視，在設計中應用經驗公式、數學圖表、理論等方法。我國工程機械發展時間較晚，與國外相比差異還很大，其以設計引進技術等為依據進行前期發展，設計人員主要負責改進工藝編排以及轉化圖紙等，沒有做到深入的分析整機的深層設計機理。相較于國外，我國工程設計人員沒有多元化的專業知識，并且其產品原理和設計思想等都在模仿國外。工程機械這一行業的特點，使得其遠遠落后于其他產業的技術發展和應用，因此在缺乏改進和創新的前提下，是無法對工程機械制造業進行振興的，要想發展首先要做的就是對技術、知識進行創新。目前已經有許多工程機械企業開始行動，對更加先進的設計模式進行尋找。在計算機技術等的發展過程中，工程機械設計中應用了很多先進的建模方法、設計方式以及設計思想，進而逐漸將工程的協同設計實現。在部分企業中已經開始應用CSCW、CIMS系統等信息化工程。設計師開始對計算機輔助設計軟件進行應用。在不斷的發展中，目前設計師們通常都用SolidWorks、AutoCAD等三維設計等建模工具。三維設計能夠更加形象直觀的展示產品設計，預先演示產品最終的動作以及形態，進而對產品的產出風險進行大幅度降低。除此之外還能夠通過計算機輔助以及建模軟件對軟件接口進行分析，進而對試驗費用和產品研發費用進行有效的降低，對開發周期進行縮短，縮短產品市場競爭力提升。
2工程機械設計的CSCD體系
2.1工程機械CSCD體系結構的核心
在過去企業內部為開發工程機械產品的主力軍，但隨著時代的發展，許多大型企業在開發產品的過程中也要求合作商以及供應商加入其中，將一致的產品信息進行及時獲取，并對這些信息進行應用，從而將實時的協同開發展開。其中包括設計思想的交流、遠程評審的實現、運動仿真的模擬、檢查干涉、模型裝配以及產品零件的查閱等。在工程機械設計中對CSCD系統進行應用，其存在的主要問題如下。第一，可靠安全的異地通訊，能夠將數據共享和信息交流在不同的工作平臺實現，進而將實時協同實現。第二，不同CAE軟件下的仿真分析以及不同CAD軟件的虛擬裝配和數字化建模。從目前我國工程機械設計的情況可以看出，目前主流的方式就是結合式的設計方式。第三，將核心設置為知識管理，對分析案例、修改設計的過程以及重視知識的應用進行強調，進而將專家數據庫形成，能夠對反復發生同樣的修改錯誤進行預防。第四，將核心認定為過程管理，對人機交互無縫接口以及人與人之間和諧交互進行強調。第五，協同設計可視化。現階段能夠將可視瀏覽實現的方式包括以下兩種，第一種瀏覽是建立在輕量化數據格式上，其在下載數據文件的時候不會保存到本地，而是直接轉化存在于服務器中的數據文件，從而使得瀏覽的格式變為輕量化格式，從而對瀏覽的速度以及安全性進行提升，其具有較高的技術難度。
2.2工程機械CSCD中CAD環境中的實時協同
CSCD系統在工程機械設計中，對CAD環境下的實時協同進行支持為其應用價值最高的協同設計方式。目前現代設計人員已經將三維建模軟件作為主要的應用工具。但通常情況下CAD平臺無法將同步更新和傳遞消息等設計過程中的功能提供出來，在不同的CAD環境中不同設計者無法將真正的同步實現，必須在庫中保存數據的基礎上，才能夠將其重新打開，隨后才能夠將更新實現，但是難以改變設計更改滯后的情況。在滯后的時期，會使得一些不曾想到的結果出現，無法預料到變更設計造成的影響。將產品設計在CSCD中進行，更改的信息在CAD環境的實時協同中能夠進行及時獲取，對設計來說這些信息的十分重要，其能夠對整體設計由于滯后而失敗的情況進行避免。如果對CSCD中CAD環境下的實施協同設計進行應用，在機架設計上零件工程師進行變更，裝配工程師就能夠對其反饋進行及時的獲取，進而調整裝配，防止有錯誤出現在之后的設計中。將實時協同在CSCD系統的CAD環境中實現，其主要是對協同感知技術進行應用，進而使得設計者對不同工作平臺無縫接口技術、網絡通訊技術以及圖形空間的集成進行共享。在交流數據模型傳輸的時候，由于三維CAD設計具有非常復雜的數據，并且由于其受到網絡帶寬以及網絡硬件的局限，應該對網絡數據流量進行減少，進而將協同實時在設計中進行。在工程機械朝著智能化和系列化的方向進行發展，大型機和小型機也在分別朝著大功率化和多功能化的方向發展。在工程機械中，目前已經在其中應用了高速無線電通信、GPS微波定位以及機載計算等信息技術，成熟機型的設計在不斷創新，結構也在不斷改進。實時協同設計在CAD的環境中，能夠將設計者關于零件結構的意見實現實時交流，進而對最優設計進行獲取，從而對整機的性能和外形兩個方面的結合進行滿足。
3結語
本文就協同設計在工程機械設計中的應用進行了探討，首先對我國工程機械設計的現狀進行了介紹，隨后對工程機械設計的CSCD體系進行了分析，并且分析了工程機械CSCD中CAD環境中的實時協同。協同設計在工程機械設計中的應用，能夠使得工程機械設計具有更高的設計質量和效率，從而對工業發展起到促進作用。
參考文獻
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[4]劉滿軍.計算機支持的協同設計在油田地面安全工程設計中的應用[J].中國石油和化工標準與質量,2011,05:141.
篇(2)
關鍵詞：應用型本科院校；產學研用；課程體系；師資隊伍；實踐教學
作者簡介：李清偉（1970-），男，江蘇豐縣人，徐州工程學院機電工程學院，副教授。（江蘇 徐州 221008）
基金項目：本文系徐州工程學院高等教育教學研究重點課題（課題編號：YGJ1317）的研究成果。
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）09-0016-02
應用型本科院校大多是近年來從?？茖W校升格后形成的，對于本科教學而言，由于辦學時間短，學生生源、師資隊伍、科研條件和學科平臺等方面與辦學時間較長的本科院校無法相提并論。但是，這些學校在實踐教學方面形成了一套完整的體系，學生的動手能力比較強，因此，這類院校大部分將自己的培養目標定位為應用型人才培養。機械類人才的培養本身對實踐環節要求高，學生不僅要進行理論學習，還要進行認知實習、金工實習、生產實習、畢業設計，而且大多數的專業基礎課及專業課均有課程設計等，實踐教學所占的比重比較大，所以，應用型本科院校機械類人才的培養更適合采用產學研用培養模式。這樣才能實現錯位發展，培養出符合社會需要的創新性人才。
產學研用是培養創新人才的重要模式，產學研用是生產、學習、科學研究與實踐運用的合作系統工程，是當前形勢下培養能夠滿足社會需要的應用型人才的一種有效模式。從高校來講，產學研用就是充分利用學校與企業、科研單位等多種不同教學環境和教學資源以及在人才培養方面的各自優勢，把以課堂傳授知識為主的學校教育與直接獲取實際經驗、實踐能力為主的生產、科研實踐有機結合的教育形式。
一、結合工程實際，以能力培養為中心，改革課程體系
應用型本科院校的畢業生大多數都是直接就業，而選擇繼續深造的學生比例很小，因此，應用型本科院校的人才培養應該以能力培養為重點，培養學生學以致用、理論聯系實際以適應將來求職之需的能力和素質，使學生具有與其他類型高校畢業生進行就業競爭的職業能力，從而使學生順利實現就業，在未來的工作中也會有很大的發展空間。
1.強化公共基礎課與專業課的銜接，增強公共基礎課的學習針對性
公共基礎課程主要是為專業培養目標服務的，為專業課程的學習奠定基礎。除了思想政治理論課由教育部統一規定必須開設外，其他公共基礎課的開設完全可以由高校自主決定。因此，培養應用型人才可以將公共基礎課與專業課結合起來，如將大學英語與機械設計、機械制造、液壓傳動等專業課結合起來設置。這樣增強了公共基礎課學習的針對性，使學生感覺公共基礎課對專業學習很有用，從而激發學習公共基礎課的興趣。
另外，公共基礎課程具體講授內容也應結合機械類專業的具體需求和專業應用能力的培養需要來取舍。例如對于計算機這門公共基礎課，其本身就是一個自成體系的學科，內容十分廣泛，有限的教學課時不可能把該學科的所有知識都傳授給學生，學生也沒有能力去吸收所有的知識，必須結合機械類專業來有重點地取舍，結合計算機技術在機械行業中的應用，重點講述計算機的操作和應用。
2.突出專業基礎課的實用性，精簡理論內容講解
直接適應性是應用型人才的特征，也是與其他本科人才區別之處。盡量開設一些與職業、行業相關的實用型、應用型課程，精簡理論性較強的課程及其內容，重點講述“廣、淺、新、用”的理論基礎，以提高學生的專業應用能力。同時可以將一些課程合并講解，以減少各自的理論內容，增加實用性內容。如機械原理和機械設計這兩門課，每門課的內容比較多，理論性比較強，特別是機械原理中有些內容理論性很強，學生感到很難。機械原理主要是為機械設計提供知識支撐的，可以在講述機械設計中各種機械結構工作原理和性能分析時講述一些實用的機械原理內容，而對于那些純理論的機械原理內容可不予講授。
3.立足地方經濟，開設具有地方特色的專業課
應用型本科院校大多屬于地方政府管理，生源大部分來自本地區，其定位是服務地方經濟社會發展需要，培養地方需要的應用型本科人才。因此，結合本地區行業特色，設置一些具有產業特色的專業課，對于提高學生的就業競爭力十分有利。以徐州工程學院為例，其地處中國工程機械之都，工程機械是徐州乃至江蘇省的特色行業，是徐州四大千億元支柱產業之一。據有關資料統計，僅徐州地區而言，工程機械整機生產企業將近上百家，如果包括與整機生產企業相配套進行工程機械零部件生產的企業，總數則達到上千家。其中徐州工程機械集團公司多年來一直是中國工程機械行業的排頭兵，近年來躋身世界工程機械企業前五強，該公司每年吸納的畢業生達到一兩千人。作為徐州工程學院的機械類專業，緊密結合工程機械，開設一些工程機械方面的專業課，對學生將來的就業乃至整個學校的發展無疑具有重要意義。
目前，徐州工程學院結合地方產業特色，開設了“工程機械CAD/CAM”、“工程機械設計基礎”等專業課，學生學習的積極性很高，整體效果很好。
二、充分應用產學研用合作培養模式下各種教育資源，加強師資隊伍建設
應用型本科院校大都建校時間不長，師資隊伍數量少，特別是新引進的高學歷青年教師，大多缺少實踐經驗，所以很難滿足應用型人才培養的需要。打造一支高素質的應用型師資隊伍是應用型本科院校人才培養急需解決的問題，具體可以從校內、校外兩個方面加以解決，充分利用企業和科研單位的人才優勢，同時加強校內人才尤其是年輕教師的培養。
企業和科研單位有大量的具有工程實踐經驗的工程技術人才，他們不僅具有豐富的產品設計經驗，而且具有大量的現場實踐經驗，在產學研用人才培養模式下要充分利用合作單位的人才資源以彌補校內師資隊伍的不足。同時對于缺乏實踐經驗的年輕教師，可以利用假期到企業和科研單位進行鍛煉和學習，深入到設計和生產現場，掌握大量的現場案例，將其應用到課堂教學中，充實豐富課堂內容，活躍課堂氣氛，使抽象枯燥的內容更加鮮活、生動、具體，提高課堂教學效果，同時也提高自身的專業素質。
三、完善實踐教學體系，提高實踐教學效果
淡化理論、注重實踐是應用型本科院校人才培養的特點，也是與學術型本科院校人才培養的區別。機械類專業本身具有很強的實踐性，實踐教學環節比重比較大，因此要進一步完善實踐教學體系，使其更加貼近生產實際，提高學生解決現場實踐問題的能力，從而培養出符合社會需求的應用型人才。
1.結合現場實際，選好實踐教學內容
機械類人才培養中實踐環節比較多，包括認知實習、金工實習、生產實習、畢業設計等，實踐教學內容的選擇直接影響到教學效果。隨著我國高等教育由精英化向大眾化方向發展，高校特別是應用型本科院校招生人數越來越多，尤其是機械類專業由于就業前景相對比其他專業好，機械類專業的在校生人數在一般應用型本科院校中都是比較多的，但是其師資數量少，出現一個教師指導很多學生的現象，嚴重影響了實踐教學效果。特別是對于課程設計和畢業設計，需要學生在較短時間將所學的理論知識應用到實踐中去，因此題目的選擇既要覆蓋課程的內容又不能涉及過多內容，每個題目由1～2名學生完成，不能出現多人完成一個題目的情況，那樣會出現抄襲現象。因此需要的題目數量比較多，可以采用分解的方法，將每一臺機械產品按照結構組成分解成多個子題目，也可按產品系列形成多個題目。例如，對于液壓挖掘機這種產品，從總體上可分為履帶式液壓挖掘機和輪式液壓挖掘機兩種，每種產品按照其斗容量又可分為0.2立方、0.5立方、0.8立方、1.0立方等多種型號。另外，液壓挖掘機為了實現土石方的挖掘工作，不僅要進行挖掘動作，還要進行變幅及回轉等動作。因此通過分解可以得到充足的來源于現場生產實踐的畢業設計或課程設計題目。
2.充分利用產學研用培養平臺，做好實踐教學指導工作
目前，大多數學校的實踐教學指導工作都是由校內教師完成，一方面學校現場資源不足，另一方面一些教師實踐經驗缺乏難以完成實踐教學指導工作。因此，應該充分發揮產學研用培養平臺的作用，由現場工程師來指導學生課程設計，讓學生深入到生產一線，以項目的完成為驅動力，這樣才能使實踐教學以學生為中心，以項目為中心，以現場為中心，增強學生對實踐教學的興趣和學習的主動性。
3.完善實踐教學考核方式
目前，實踐教學的考核主要是由指導老師根據學生上交的實習報告、設計說明書等，然后進行簡單的答辯，給出成績。而對于過程考核很少，同時對于設計的可行性沒有進行驗證。因此應改變實踐教學的考核方式，強調過程考核，實習報告、設計說明書和設計圖完全手工書寫和繪制，防止個別學生直接復制。對于設計結果要進行驗證分析，條件允許的情況下可以在生產現場進行驗證分析，也可以在實驗室內進行驗證或通過計算機進行模擬仿真。
四、結束語
產學研用合作培養模式能有效地整合與利用學校、科研單位和企業的互補性資源，把課堂教學和生產實踐有機地統一起來，充分利用校外資源，形成社會和學校共同辦教育，縮短人才培養與社會需求之間的差距，從而培養出符合市場需求的創新性人才。
參考文獻：
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篇(3)
關鍵詞：CBR技術；工程機械產品；快速設計；案例分析應用
中圖分類號： TH122 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）06-159-2
1 概述
隨著經濟全球化的發展，各行各業的市場競爭越演越烈，特別是作為制造業基礎的工程機械。為滿足各行業的技術裝備目前我國工程機械產品具有小批量、多品種特點，包含適應性設計、變形設計、創新性設計三大類。然而在世界經濟的沖擊下，當前我國工程機械行業產品設計開發中存在諸多問題，一是企業對于設計知識、設計經驗等無形資產重用率低；二是企業在設計過程中主要還是依賴CAD，缺乏面向工程機械產品設計的專業化軟件，軟件應用層次低，缺乏快捷的設計工具；三是企業新產品貢獻率低，自主創新能力不足；四是企業對市場的快速反應能力差，產品開發周期長；五是企業知識管理軟件的智能化程度低，缺乏快捷獲取信息的工具，企業管理協調存在問題。面對國際越來越嚴苛的市場要求，如何快速進行工程機械設計以及支持快速設計的軟件是否在企業中有效實施，都是制造業未來思考的方向。本文以CBR（case based reasoning）技術作為支撐，探討工程機械產品在CBR模式下的快速設計應用。
2 工程機械快速設計概念以及CBR原理和關鍵技術
2.1 工程機械快速設計概念
隨著信息化技術的進步和互聯網應用的普及，市場越來越要求時效性，對于制造業的工程機械產品而言其生命的周期也在逐漸縮短。自1996年美國autofact學術會議開始便提出“工程機械快速設計”的概念，即以縮短工程機械產品設計開發周期為目的的結合當代信息電子科技技術，不違背現代設計理論和方法的設計技術。
工程機械快速設計的內容主要有三方面，一是根據市場需求能夠快速生成整體設計方案；二是能夠對產品庫進行設計和系列化結構規劃；三是利用三維優化設計，對設計方案進行快速模擬仿真評估。
2.2 實現工程機械快速設計的主要手段
根據文獻資料顯示，對目前工程機械產品常用的設計方法和相應的優缺點、側重點進行對比分析，結果如表1所示。
通過表1的分析，實現工程機械快速設計的主要手段在于有效地利用產品的設計經驗和設計資源，因此，提出在解決問題過程中直接利用以往成功經驗的實例推理技術，即CBR模式技術。
2.3 CBR原理及關鍵技術
作為人工智能化發展的其中一項技術，CBR技術的靈感來源就是通過生物上對人腦記憶的研究，其中作為CBR技術的四個基本處理環節包含了從檢索、復用（問題求解）、修正和保存（更新），CBR技術的核心思想就是充分利用人類已有的成功經驗作為同類問題的參考來解決當前問題，每一次問題的求解過程，即每進行一次CBR模擬，都是借鑒已有成功案例作為參考和設計思路的提供，同時更是案例的學習過程，也是系統更新知識的過程。其關鍵技術在于案例的組織表示、案例的檢索和修正，以及系統知識的更新。
3 CBR模式下工程機械快速設計的案例分析
3.1 基于XML的機械產品復雜實例組織表示
XML即第二代互聯網網絡設計語言的標準，采用XML作為CBR系統處理的基礎，可以實現分布式的實例檢索與存儲，解決不同CBR系統在相同設計領域內實例資源共享以及不同系統之間信息傳遞問題。首先構建機械產品復雜實例表示模型：CaseObjectModel=（OI，CI，R，A，M，C，S）（其中，OI為實例對象的唯一標識；CI為實例對象的索引段；R為關系集；A為屬性集；M為方法集；C為約束集；S為解決方案）在設計過程中，按照繼承關系對不同的實例進行組織管理，以此為基礎建立實例庫，再按照實例的功能關系和裝配關系再進行組織分配，最后進行詳細的系統表示。
3.2 多層次化動態實例庫構建
首先在建立多層次化動態實例庫之前需解決實例借用關系表達、實例的存儲形式、信息模型的組織形式三大問題，采用面向對象的方法，對其進行多層次動態實例庫構建模型結構。通過對每個子點進行詳細的定義描述最后再通過XML實例描述方法進行組織表示，最后建立CBR實例庫系統。
3.3 實例檢索模型
建立實例檢索模型主要將實例特征屬性按照設計重要度和關注度高低進行分解，建立混合實例型檢索模型，將關注度最高的若干屬性作為一級特征屬性，在更具最優特征權重分配的計算方法得到一級特征屬性的權重值；接下來根據一級特征屬性檢索出的實例集，對該實例集進行重要度和關注度高低的分解確定權重值，最終確定二級特征屬性；同理以此類推，在已篩選出的實例集中進行更細致的檢索，直到檢索出最佳匹配實例為止。
3.4 系統檢索、復用、修正和保持、維護
以液壓馬達為例，根據上述方法建立CBR系統，現在對系統案例進行檢索。首先建立液壓馬達設計流程圖，首先選擇一個案例類，然后描述推理目標即對需查詢的液壓馬達相關參數進行描述，接著對液壓馬達設計的輸入案例進行約束即對案例設定約束條件，最后確定案例，上述即為系統檢索的步驟。針對檢索后出現符合條件的案例進行分析，由此提供設計思路，同時在調取模型時可直接保存到指定文件中，即為案例的復用。若調取的模型數據不能滿足當前設計需求，可人工對相應的幾何案例進行適當的修改，或者在案例檢索過程中對相似案例類矩陣進行修正。修正過程中系統會自動關聯，在操作過程中需對修正的幾何模型的案例進行保存，隨著不斷的修正、擴充、使用，系統中的案例煲攬苛扛儻護工具進行系統不斷升級擴充過程中的維護。
4 總結
本文針對CBR技術發展的概況，以工程機械快速設計和應用作為此次討論的對象，重點討論了CBR的技術原理，以及分析了快速設計的背景和其現實意義，然后基于此探討了在CBR模式下工程機械快速設計并將其應用領域進行舉例說明其實現的過程，充分展現了CBR技術在工程快速設計方面的優點，體現了CBR在案例推理方面的準確性和靈活性，以及CBR技術在未來工程快速設計領域巨大的潛力。
參 考 文 獻
[1] 王琪.支持快速設計的智能夾具CAD系統關鍵技術研究[D].南京航空航天大學，2003.
篇(4)
1工程機械虛擬仿真實驗教學平臺的總體架構
本文設計的基于互聯網和計算機虛擬仿真技術的實驗教學平臺，將理論分析與實驗教學融合于一身，能夠從理論和實踐的雙重視角分析工程機械運動的原理，利用虛擬仿真實驗平臺實現工程機械理論與實踐的統一，為工程機械專業教學活動提供了一個動態化、智能化、交互性的教學與實驗環境[8-9]。該虛擬仿真實驗教學平臺能夠通過視頻、圖像等方式將機械設備的工作過程進行動態化展現，產生更加直觀和生動的教學效果，使學生更容易掌握工程機械運動的原理。
依托于互聯網和大數據的計算機仿真平臺的突出特點是智能化，可以提供更多種類的教學模式和實驗模式；在交互性的表現方面具有強大的AI性能[10-11]，易于教師與學生的互動和交流，學生在選擇性學習方面有了更大的自主性。由于虛擬仿真實驗教學平臺的教學資源由網絡和大數據平臺提供，一方面可以保證所提供的工程機械模型的科學性、時效性和多樣化，能夠應對不同方向的教育教學任務；另一方面也提高了教學資源網絡的共享性和開放性，節約了教育教學成本。
本文設計的基于網絡與計算機虛擬仿真技術的工程機械實驗教學平臺，是在工程機械設計與機械運動原理的基礎上，結合計算機仿真技術和多媒體技術，以更為直觀和透徹的方式展現工程機械設備的工作原理。它改變傳統實驗教學平臺中過于抽象和單一的表現方式，具有更好的交互性和實驗教學效果。計算機虛擬仿真實驗教學平臺作為一種新型教育教學系統和媒介，為工程機械實驗教學提供了一個高效、穩定和經濟的教學方式。該虛擬仿真實驗教學平臺的最大特點是以虛擬3D的方式呈現，可以在虛擬與現實之間進行轉換，是多媒體VR技術在教學中應用價值的體現[12]。學生和教師都可以以用戶的身份登錄該平臺，基于輸入/輸出設備向虛擬實驗平臺傳達指令并獲取相關的結果，反饋的結果包括視頻輸出、圖形輸出和文字輸出等不同的形式。平臺還能夠依據登錄者的要求提供更加完整的實驗數據、實驗圖形及工程機械各種參數變化曲線擬合等。
工程機械虛擬仿真實驗教學平臺總體框架主要由平臺信息導入模塊、實驗教學虛擬交互系統和平臺信息導出界面等3部分構成。工程機械虛擬仿真指令從輸入界面導入，用戶的指令需要轉換為虛擬的計算機語言并進入虛擬仿真實驗教學系統。虛擬交互系統是虛擬仿真實驗教學平臺的核心模塊，按照用戶的指令提供平臺控制功能、場景虛擬功能、場景選擇功能及各種指令操控功能。平臺信息導出模塊將實驗教學虛擬交互系統模塊計算和處理過的數據信息、仿真模型以圖像或視頻的模式顯示出來，從理論和實踐兩個視角展現工程機械運動的過程和基本原理。
2虛擬仿真實驗教學平臺的基礎硬件設計
工程機械虛擬仿真實驗教學平臺由硬件系統和軟件系統兩個部分構成，其中硬件部分是實現虛擬仿真系統基礎功能的前提和保證，也是軟件功能得以實施的實物載體。
用于工程機械虛擬仿真的實驗教學平臺核心硬件模塊包括虛擬上位機、信號控制模塊、信號驅動模塊、仿真運動平臺、信號感應模塊和LED顯示模塊。當用戶開始操作平臺時，信號模塊會將用戶的要求和信息以控制信號的模式導入驅動模塊，同時虛擬上位機系統參與協同控制，共同控制虛擬仿真平臺的工作與運行。虛擬仿真實驗教學平臺除了具有必要的電機結構、聯軸器結構、臺體結構、電控裝置及運動結構之外，還通過編碼器、光柵尺、傳感器等與上位機系統連接，以虛擬現實技術為依托，實現工程機械實驗教學平臺系統的更新與變革。工程機械虛擬平臺系統依靠編碼器、傳感器等讀取用戶的指令信息，再利用信息控制模塊及平臺的電控裝置，傳導信號、輸出指令和導出實驗教學用的相關數據和虛擬模型。
3實現流程與關鍵技術
工程機械虛擬仿真實驗教學平臺的系統軟件程序設計，與系統整體框架設計及硬件模塊設計相匹配，平臺的各軟件模塊都圍繞著工程機械設計的基本理論展開。平臺軟件的實現流程包括系統用戶時域信號的分析和系統頻域特征的分析，最終通過對用戶需求的分析和平臺虛擬程序的運轉，輸出各類工程機械工作原理視頻或圖片，以達到提高教育、教學效果的最終目的。
平臺啟動后，用戶按照自己的教學需求和平臺使用規則載入原始數據，并開始進行數據轉換，提取符合工程機械標準的性能指標值及相關數字信號的空間坐標值。系統的軟件模塊和軟件實現流程能夠以程序的方式寫入平臺系統，也可以按照用戶的需求及工程機械的基本原理進行修正，以呈現出不同的信號頻域特征和工程機械模型。
虛擬仿真實驗教學平臺信號的響應速度是衡量平臺軟件系統功能性的主要指標之一。平臺系統在數據信號和系統本身固有特性共同作用下，可以將用戶的實驗目的及實驗要求轉化為最終的工程機械虛擬仿真實驗結果，并在顯示模塊中顯示出來。初始階段由用戶數據轉換過來的信號為階躍信號，階躍信號可以直接調動系統平臺的資源，但受到虛擬仿真實驗教學平臺硬件兼容性的限制。當信號無法調動系統平臺資源時，就需要將階躍信號轉變為脈沖信號。平臺的響應信號實質上由系統內部軟件程序的微分方程及其全部的解構成，在系統平臺開始進行仿真實驗的過程中，基于對仿真信號的傳遞、識別和處理，能夠得到實際的工程機械仿真模擬輸出，但在繪制信號的仿真輸出曲線時會出現一定程度的系統誤差(t)，影響微分方程正確解的總體數量，因而需要對信號傳輸誤差進行有效控制。系統信號輸出誤差的控制可以通過調整系統硬件參數設定或更新軟件程序的方法實現。虛擬仿真實驗教學平臺的頻率響應效率是影響平臺信號諧波輸入及系統穩態響應的一個重要因素，輸出曲線的正弦波相位變化及幅值的變化，是顯示虛擬仿真平臺基礎性能的重要指標之一。當進行虛擬仿真實驗時，可以通過修改信號頻率的模式，得到若干組數據信號輸出值，使虛擬仿真實驗教學平臺的誤差最小化，得到結果最為真實、準確。
在工程機械虛擬仿真實驗教學平臺的實際應用中，本文采用的UGNX虛擬技術，能夠導入各種3D模型制作軟件，具有更加良好的適配性和兼容性。在虛擬仿真實驗教學中，軟件程序的設計主要基于UGNX虛擬技術來實現，包括3D建模、3D渲染和仿真教學模型的優化。利用UGNX虛擬技術進行工程機械仿真實驗教學，基于UGNX技術優化虛擬仿真實驗教學平臺的系統屬性和軟件實現流程，并按照用戶的需求模擬真實的工程機械設備進行場景的選擇與設定，添加各種屬性和行為。
虛擬仿真軟件程序在UGNX內創建并內嵌于虛擬仿真實驗教學平臺之中，實現工程機械的3D建模。創建仿真程序需要對原始的數據信號進行標準化處理及虛擬場景的交互，導入機械設備模型的三維數據，其中工程機械設備的格式是以系統插件的形式完成的，在數據信號格式的轉換中，基于網絡和校園內部瀏覽器向平臺輸出相關的實驗教學數據，確定虛擬仿真實驗教學的實施路徑，并將最終的虛擬仿真結果以視頻或圖像的形式更為直觀地展現出來。
在工程機械虛擬仿真實驗教學中，為了提高三維展示的直觀性，工程機械內部零件都具有一定的透明度，并可以利用UGNX技術將不同的零件輔以不同的顏色，在實驗教學中有助于使用者更為細致地觀察工程機械的運行原理，認識各個內部零件之間及與設備整體的邏輯關系。與傳統的工程機械類實驗平臺相比，本文設計的仿真實驗平臺，在仿真的直觀性、準確性、交互性及實驗課堂教學效果方面都具有較大的優勢。特別是在平臺系統交互性能方面，利用UGNX技術平衡虛擬仿真平臺總體的架構與節點安排，使工程機械設備結構的各種特性都能夠全面地展示出來，顯著提高教育教學的交互性與智能性。
4實證結果與分析
4.1虛擬平臺的功能性驗證
首先驗證虛擬仿真實驗平臺的功能性。采用問卷調查的方式對使用了平臺的師生進行問卷調查，對于文中提出平臺設計的滿意度問卷調查統計情況問卷調查結果顯示，各專業教師和學生對于虛擬仿真平臺的滿意度均在95%以上，說明文中提出的虛擬仿真平臺相對于傳統平臺具有良好的功能性和實用性，能夠獲得更好的實驗教學效果。
4.2虛擬仿真平臺的性能驗證
教學實驗平臺的信號響應值是衡量系統平臺性能的重要指標，信號響應值越小則證明實驗平臺的信號響應越快速、性能越強。本文以車輛工程專業教學中的底盤設計為例，分析傳統實驗教學平臺和虛擬仿真實驗平臺的信號傳輸響應值分布情況。該基于互聯網和大數據的工程機械虛擬仿真實驗教學平臺的信號響應值被控制在±1.0之內，最高值和最低值分別為0.65和–0.65。從實驗結果可知：本文設計的虛擬仿真實驗教學平臺在系統響應時間上更有優勢，尤其是在復雜三維建模中可以提高仿真教學的效率和效果。
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關鍵詞：機械專業；課程體系；實踐教學；中外對比
中圖分類號：TU；G642文獻標志碼：A文章編號：10052909（2012）05001304課程體系是指諸多課程相互聯系而構成的整體，包括根據培養目標設置哪些課程，如何設置課程，內容、形式、形態各異的課程如何結合才能達到整體優化的效果。課程體系直接反映人才的培養目標。機械專業課程體系的研究對特色專業建設和培養高素質應用型人才都具有重要的意義。
中澳教育存在很多差異，不少學者從不同角度進行了論述[1-5]。筆者通過對比新南威爾士大學（以下簡稱“UNSW”）與沈陽建筑大學（以下簡稱“SJZU”）機械專業本科生培養模式和培養方案，分析兩所學校在課程體系建設（包括專業課程設置、課程群、實踐教學環節等）方面的特色，對借鑒澳大利亞高等教育教學經驗，培養應用型高級人才提出建議。
一、課程設置對比
課程設置是人才培養方案的核心內容。根據培養目標，要求學生在單一性的基礎上實現多樣性，即體現不同的個性發展，突出專業特色和個性。因此，課程設置要充分體現學科融合，突出專業特色；要著重加強綜合性教學實踐內容，強化綜合能力。課程設置要有利于培養學生扎實的理論基礎，使他們既有通才的素質，又有專才的技能。課程設置的設計屬于課程體系范疇，它應以培養目標和培養規格為依據，在一定教學方案設計原則的指導下，選擇課程內容和組織教學過程。
UNSW機械學院和SJZU機械學院都建立于1949年。目前兩學院建設規模和招生人數都相似，都以培養機械工程類人才為目標，前者在澳大利亞工程院校排名前5位，后者于2008年獲批國家級特色專業建設點。
UNSW各專業方向每學期開設4門課，4年共開設32門課程。每門課程均為6學分，總共192分；總學時根據不同專業方向略有不同，以機械設計方向為例，總學時為2 028。其中所有的實踐環節，包括實習、課程設計、畢業設計等都穿插在課程中，不單獨設置。SJZU機械專業分為理論課程和公共實踐環節及專業方向實踐環節，其中理論課共開設41門課程，其總學分為150，總學時為2 394，除此外所有實踐環節有52學分，共53周。
課程設置按照通識教育平臺、基礎教育平臺、專業基礎教育平臺和專業教育平臺歸類，從開課門數、所占學分和學時比例等幾個方面進行對比，如表1所示。
從表1可以看出，在通識教育平臺中，SJZU開設的課程數、所占學分和學時均比UNSW多，前者大約是后者的4倍；在基礎課程中，SJZU開設的課程數比UNSW少2門，所占學分和學時少8%～10%；在專業基礎課程中，SJZU開設的課程數是UNSW的2倍，所占學分比例比UNSW多12%；在專業教育平臺中，SJZU開設的課程數比UNSW的少4門，所占學分和學時比例少24%。總體看，SJZU在專業基礎平臺中所設置的課程較多，重點培養學生的專業基礎，有利于學生進一步深造；UNSW開設的基礎課程和專業課程所占比重大，說明該校對基礎教育和專業教育非常重視。重視基礎課程，即“厚基礎”可以提高學生的就業適應性；重視專業課程，即“強專業”有利于提高學生的工程適應性，這也是澳洲高校人才培養的普遍規律。
二、課程群對比
深入研究課程體系內部的關系，考慮人才培養知識結構需求，根據課程內容相關性等因素構建不同課程群。課程群就是把具有相關性或有一定目的的不同課程編排到一起，組成一個“群”，進行系統的學習和教授。在課程群內部，以核心主干課為主線，優化教學內容，通過各課程相關知識點的有機結合，研究各課程之間的關系，使之相互促進，相映成彰。通過對UNSW和SJZU機械專業課程群進行對比，分析各自特色（表2）。表2UNSW和SJZU機械專業課程群對比表課程類型課程群UNSW機械專業開設課程SJZU機械專業開設課程通識教育平臺社科類通識教育1思想道德修養與法律基礎、中國近現代史綱要、思想和中國特色社會主義理論體系概論、基本原理科普類通識教育2軍事理論、健康教育、外語、體育基礎教育平臺計算機類計算機1計算機文化基礎、C語言數學類高等數學1A、高等數學1B、工程數學2E、數值方法與統計高等數學1、線性代數1、概率與統計物理類物理1A、固體力學1、固體力學2、熱力學、流體力學大學物理、物理實驗專業基礎平臺創新類機械工程與創新建筑機械概論、綜合素質訓練制造類制造設計基礎、工程材料與化學機械制造技術基礎、機械精度設計與測量技術、機械工程材料力學類工程力學1理論力學2、材料力學2設計類工程設計2、機械設計1機械原理、機械設計電子與控制類電子與通訊工程、線性系統與控制電工技術1、電子技術1、控制工程基礎、機電傳動與控制、微機原理測試類工程試驗測試技術方法與管理類工程管理現代設計方法制圖類畫法幾何2、工程制圖與CAD2液壓類液壓傳動與控制專業教育平臺力學類設計類專業類工程力學2結構力學機械設計2工程機械、鋼結構高級熱流體學內燃機與工機底盤計算機工程工程機械液壓系統高級振動學機械振動實踐實踐類專業工程、畢業設計1、畢業設計2生產實習、認識實習、畢業設計選修專業選修1、專業選修2專業選修1、專業選修2通過對比和深入調研，課程群的構建和課程內容的深淺程度、涉及范圍等都有所不同。
（一）基礎教育課程群比較
學科基礎教育平臺主要由數學、物理和計算機這3個課程群組成。通過深入調研和對比發現，在數學課程群中，UNSW開設的高等數學是分在2個學期開設，盡管基本內容與SJZU大體相同，但是更有利于學生的吸收和消化；通過教學大綱了解到，UNSW開設的數值方法與統計，其內容寬泛但難度較低。在物理課程群中，UNSW除了普通物理外，還開設了熱力學和流體力學，以后的專業課中還繼續熱傳導等方面的學習。在計算機課程群中，UNSW開設的計算機主要學習C語言，以鍛煉學生的編程能力為目標，其作業難度較大，學生要完成3個大的編程任務；SJZU開設的計算機課程則以掌握基礎知識為主。
（二）專業基礎課程群比較
在專業基礎教育平臺中，根據課程內容的相似性劃分課程群，如力學類、設計類、制造類、電子與控制類、測試類、方法與管理類和創新類等類課程群，在專業教育平臺中有力學類、設計類和專業類等課程群。
在力學類課程群中：UNSW只開設了工程力學1、2，卻包含了理論力學、材料力學、機械原理、結構力學，以及疲勞斷裂等力學知識，所涉內容廣泛，但難度較低。UNSW力學類課程群重點在于將不同的知識點融合在一起，培養學生解決工程中的綜合性問題的能力，避免對知識的割裂，并拉近與工程實踐的距離。而SJZU分別開設了理論力學、材料力學和結構力學等3門力學類課程，內容難度較大，理論性較強，往往因用人單位的需求而設置。
在設計類課程群中，UNSW將機械零件的設計分在大二和大三的3門課程中，課程內容前后銜接合理，有利于學生循序漸進地學習，且涉及范圍寬泛，普適性較強，但是比較零散，缺乏系統性。而SJZU開設的機械設計課程群學時雖不多，卻具有較強的系統性和內容的完整性，有利于學生對這類知識模塊的迅速掌握。
在電子與控制類、制造類、方法與管理類和測試類課程群中，UNSW都具有一個共同的特點，就是課程緊密結合實際工程，以課程任務為主線引導學生掌握知識和技能，培養學生動手動腦能力。如UNSW開設的工程試驗就是以測試為主要內容的實踐性課程，在實驗室進行教學，要求學生完成對不同傳感器的測試、安裝及實際應用等任務，從而達到學以致用的目的。
在創新類課程群中，雙方各有特色：如UNSW開設的機械工程與創新課，內容涵蓋了機械制圖、快速設計、工具使用、項目規劃和作品制作等內容，綜合性和實踐性非常強，將機械工程基本素質培養集于一體，強化培養學生的創新意識和動手能力，也培養了學生的項目管理能力和團結協作能力。又如SJZU開設了綜合素質訓練實踐環節，學生通過拆裝機械產品增強感性認識，并通過機械創新方案的構思和制作增強動手能力和創新意識。
（三）專業教育課程群比較
比較兩校專業課有以下特點：（1）UNSW注重培養學生解決實際問題的能力。如開設的專業工程課程，是一個類似畢業實習的一門實踐課，要求學生到企業解決實際問題，如設計環保裝置等，應用以前學過的理論知識提出解決方案，并為以后的畢業設計打下伏筆。（2）SJZU在專業課程設置上更重專業化，知識分門別類，系統性和專業性強，如機械設計專業方向開設了鋼結構、工程機械和工程機械液壓系統等特色課程，突出了面向建設行業特色的培養模式，緊密聯系建筑機械裝備，為培養學生建筑機械產品的設計制造與運行管理能力打下基礎，有利于學生就業。
UNSW課程內容寬泛而難度較低，注重知識點銜接和綜合應用，理論與實踐環節相輔相成，注重實用性和工程應用，并著力培養學生的動手能力和創新意識；SJZU課程設置注重知識的系統性和完整性，重視理論知識學習，課程具有行業特色，為培養高級專業技術人才做準備。
三、實踐環節對比
中澳高校在實踐教學環節設置安排上差別很大。國內工科院校普遍都將課程設計、畢業設計、實習等環節單獨設置，集中訓練，用整周的時間完成某一環節；而UNSW的所有實踐環節都穿插在不同的課程中，沒有獨立的課程設計或實習，課堂內容直接與實踐結合，邊學邊練，在實踐中發現問題并找到解決問題的方法。
其一，金工實習。國內高校一般安排2～3周在金工實習基地集中訓練；而UNSW則作為一年級的工程設計與創新課程中的一個環節，帶學生去車間培訓，學習加工工具的使用和簡單的實物制作。國內高校都有獨立生產實習和畢業實習環節；而UNSW不統一安排，只是要求學生在假期找企業進行12周的實習，完成實習報告并帶回企業反饋，并在專業工程課程上完成實習內容和結果的匯報和驗收。
其二，對于機械原理、機械設計等課程的課程設計，國內采用集中訓練的方式，便于學生集中思路完成設計；而UNSW以大作業的形式根據課程進度進行課程設計，并且大多數課程中都有多個設計類的大作業，以課程任務為主線引導學生學習，從而達到知識的活學活用。
其三，國內大部分高校安排在最后一個學期進行畢業設計，作為對幾年理論學習的總結和對所學知識的應用。UNSW則作為兩門課程分布在大四的兩個學期，也就是用一年的時間完成畢業設計，同時還要學習其他的專業課程，邊學邊做。前一學期不寫畢業論文，但要完成對課題的深入了解，提出問題并找到解決方法，并在專業工程課程中參加答辯；后一學期根據具體的研究項目撰寫畢業論文，根據相關要求制作出實體，并進行最終的答辯。盡管畢業設計在組織形式等方面有所不同，但兩校對畢業設計的要求同樣嚴格。
四、結語
綜合比較UNSW和SJZU的課程體系，從課程設置、課程群特點、實踐環節等幾方面進行了對比，找出各自特點，借鑒國外的經驗，提出一些操作性強、易于實踐的新想法，為深化教學改革、優化課程體系，完善課程體系建設以及特色專業建設提供依據。
其一，在課程設置上，UNSW重基礎，更重專業教育?！昂窕A”可以提高學生的就業適應性，“強專業”有利于提高學生的工程適應性；SJZU更重視專業基礎教育，有利于學生進入更高層次的學習。借鑒國外的課程設置情況，取長補短，在兼顧通才與專才教育的前提下，要進一步完善修訂培養方案，調整課程體系，探索適應SJZU特色專業的人才培養模式。
其二，在課程群建設上，既要保持知識的系統性和行業特色，又要注重知識點的融合以及理論和實踐教學的融合，并側重知識的寬泛性和工程實用性。在課程群建設中，刪減重復課程，加強知識點之間的內在聯系，注重課程內容的銜接，強化知識的綜合應用。
其三，在實踐環節中，實施課堂教學與實踐教學的銜接，并逐步形成以“課程任務”為主線的教學思路。通過課堂中的“課程任務”，鍛煉學生的動手能力，培養創新意識，使他們在完成各種課程任務過程中，將知識學以致用，不僅掌握知識，鍛煉能力，而且也培養他們的學習興趣，增強自信心，最終達到理解知識、運用知識的目的。
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Comparative study of mechanical undergraduate curriculum system between
China and Australia
LUO Jiman1， ZHENG Xijian1， YUN Yanbin2， DUAN Chunzheng3
（1. Traffic and Mechanical Engineering College， Shenyang Jianzhu University， Shenyang 110168， Liaoning Province， P. R. China；
2. College of Environmental Science and Engineering， Beijing Forestry University， Beijing 100083， P. R. China；
3. School of Mechanical Engineering， Dalian University of Technology， Dalian 110624， Liaoning Province， P. R. China）
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關鍵詞：工程機械；智能化；發展趨勢
引言：信息技術的誕生和發展不僅為人們的日常生活帶來便利，也為人們的生產活動提供方便。將信息技術使用到大型工業、農業、建筑機械制造領域，達到通過應用程序控制大型作業機械，是目前工程機械智能化的主要表現。在此基礎上不斷發展的是超越人們想象的信息科技，隨之而來的也是工程機械智能化的不斷更新和演變。
1.工程機械智能化概述
1.1 工程機械智能化的現狀
大多數的工程機械是重型機械，由于施工環境復雜，工作任務繁重，需要機械操作人員手、腦、眼并用，因此操作起來較為困難。工程機械智能化是將可以編輯的應用程序作為基本的技術原理，實現在系統內部進行存儲、運算、定時、控制等功能，通過運行操作系統，控制和操作工程機械的過程。工程機械智能化能夠節省人工、規避人工操作的風險性、降低機械操縱難度，因此得以迅速發展。
1.2 工程機械智能化中存在的問題
工程機械智能化雖然解決了重型機械在操作上的很多困難，例如使用Plc技術實現遠程數字控制機械，使用GPRS定位技術實現機械集團作業等。但目前的工程機械智能化不能達到建筑施工對細節的要求，例如，人工操作挖掘機能夠及時避免挖掘過程中對地下管道和電纜、光纜等設備的破壞，而智能化的挖掘機不能判斷施工環境，一旦開工就不會停止。
1.3 探討工程機械智能化發展趨勢的意義所在
探討工程機械智能化發展的趨勢首先能夠為工程機械智能化的發展提供目標。因為此類探討是基于目前智能化工程機械的使用狀況和存在的問題進行的推測，發現的問題和預測的機械功能為智能化工程機械研發提供參考。探討工程機械智能化發展的趨勢還能夠為使用此類機械的企業提供生產作業方面的建議，幫助企業進行技術、機械引進計劃的制定和安排。
2.工程機械的智能化發展趨勢展望
2.1 大規模作業的智能化機械的使用
工程機械一般是重型機械，包括起重機、挖掘機、壓路機等，被廣泛應用于城市建設和水利建設、電力建設和港口、國防等工程領域。隨著國民經濟水平的增長和城市化規模的進一步擴大，工程建設的設計內容和施工工作量對工程機械提出了新的挑戰。目前智能化的工程機械通過虛擬現實技術和智能管理系統的使用做到了機械群組作業和工程的模擬施工，但無法應對更高的施工要求。因此，設計適用于更大規模城市建設的重型機械并實現智能操作成為工程機械智能化的發展趨勢之一。這些大規模作業的智能化機械不僅能夠應對更加艱苦的作業條件，并且能夠達到最大范圍的實現作業。如大型橋梁建設施工需要反復使用多種機械，大規模作業的智能化機械能夠通過作業速度提升以及作業范圍擴大，降低同種機械的使用頻率，達到降低機械使用成本的目的。這方面的機械設計及制造不僅需要使用到已有的機械智能化技術，還需要進行智能化的可操作范圍上的擴展。
2.2 智能化在大型橋梁施工機械中的應用更加廣泛
與以往的橋梁建筑工程先比，現代大型橋梁建筑不僅在施工規模和施工難度上有區別，對機械能夠實現的施工作業速度有著更嚴格的要求。由于機械設備使用的更加廣泛，施工中對機械的投資更多，就機械本身而言，實現功能檢查的自動化和故障排除自動化，成為橋梁機械智能化發展的主要方向。大型橋梁建筑中需要使用到混凝土加工機、鋼筋加工機等重型機械，由于施工范圍大、時間長、施工環境復雜，機械一旦投入使用，就很難再拉回來，因此，機械出現故障會造成整個施工的延誤，更有甚者，會導致相關的質量問題的產生。在機械設計中寫入電腦程序，實現機械功能的自檢；在機械投入使用前通過對施工過程的模擬，實現機械功能故障的自我排查；通過遠程調控、數位控制等手段，實現機械自檢報告的遠程接收；通過計算機編程控制，實現遠程的機械數控方面的檢修，使機械在不撤離工地的情況下在最短的時間內完成修理，重新投入使用，而不耽誤整體的工程進度，是目前大型橋梁施工機械對智能化發展的首要需求。
2.3 人工智能的進一步成長
為了應對工程機械智能化中的短板――機械不能應對突發事件這個問題，人工智能的成長成為工程機械智能化發展的必然趨勢。人工智能在工程機械中的應用能夠使控制系統本身具備運算、判別、反應、執行的一系列智能化功能，這是模擬人腦處理問題的基本反應而進行的計算機程序語言編排上的開發，對于重型機械在無人操控或半自動操控時避免破壞性工程事件來說十分重要。另外一方面，人工智能的使用和開發也涵蓋了重型機械在無人操控的狀態下接受指令這一行為，例如，挖掘機在進行挖掘的過程中遇到地下管道，地面監工人員通過對講機發出“停止”的指令，挖掘機能夠立刻停住動作。這種人工智能的實現不僅需要無線控制技術和語言數據導入與導出技術的使用，同時也需要機械操作系統編程方面更加精細和嚴密的校對支持。總之，人工智能的進一步成長將實現工程機械智能化的仿人腦操作行為，機械工作的智能性和控制的靈活性都將得到大幅度的提升。
3.對企業面對工程機械智能化提出的建議
3.1 合理利用機械智能化進行工程作業
鑒于智能化的工程機械可能被設計的能夠適應更大規模的工程建設，或者進行更加精細的工程建設活動，選擇更大規模作業的機器或者更大程度的減少人工的使用成為使用工程機械的企業在購置機械的類型時必須考慮的問題。企業應該從日常施工的工作經驗總結上出發，合理計劃智能化工程機械的購置配比。
3.2 注意規避智能工程機械的弊端
工程機械智能化的程度越高，使用工程機械的操作步驟就越簡潔，工程機械能夠完成的任務也就更多，因此工程機械智能化發展是使用重型機械的企業喜聞樂見的事情。但值得一提的是，無論人工智能發展的多么接近人腦，對于“突發事件”始終缺乏組織能力和判斷能力，在進行施工作業過程中可以使用無人駕駛的工程機械，但卻不能出現無人監管的工地。加強機械使用監督是規避智能工程機械使用風險的唯一途徑。
3.3 減少使用智能化工程機械的成本
智能化工程機械的使用一方面減少了人工施工的成本，另一方面卻增加了機械操作員工和機械維修的成本。因此，為了更好的控制施工成本，使用智能化工程機械的企業應該重視機械操作技術人員的聘任和培養，同時做好機械的維護和保養，以減少智能化工程機械的使用成本。
4 結語
綜上所述，隨著信息技術的進一步發展，工程機械的智能化發展趨向于更加精細的操作和更加主動的智能化。使用工程機械的企業在生產行為過程中應該注意到工程機械智能化可能帶來的利益與弊端，主動配合和處理由于機械智能化帶來的生產問題，以更好的應對工程機械智能化的發展。
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Abstract: Mechanical Design basic course design is an important practice teaching link of Mechanical Design course system, and it is the first more comprehensive, more systematic, highly engineering design integrated training for mechanical engineering students in the engineering colleges. This paper basd on the teaching requirements of training applied undergraduate personnel, in the mechanical design basic curriculum design training, conducted the teaching reform and exploration on the teaching methods, teaching focus and the showing form of design results and other aspects, which laid the foundation to improve teaching quality and methods, of practice, training applied undergraduate personnel who are in accordance with the time development needs.
關鍵詞: 機械設計基礎課程設計;綜合性設計;教學方法;教學改革
Key words: mechanical design basic course design;comprehensive design;teaching methods;teaching reform
中圖分類號:G64文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)29-0201-02
0引言
機械設計基礎課程設計是機械設計課程體系中的一個重要的實踐教學環節,它是工科院校機械類專業學生進行的第一次較全面、較系統、工程設計性很強的綜合性設計訓練。通過該環節的實踐訓煉,不僅能使學生鞏固加深擴展己學過的知識,并且能使其綜合應用這些知識去解決實際問題。機械設計基礎課程設計是理論和實踐相結合的第一次初探,是一次真正意義上的工程應用能力的培養,是培養學生的工程創新設計思維方式在實踐中的驗證所邁出的真正意義上的第一步。
近幾年,隨著社會對人才需求類型的改變,進行教學改革改變人才的培養模式,培養應用型本科人才,作為我校培養人才方案的重點以成為必然,為實現這一人才培養目標的要求,相應的教學體系也在進行適應性調整。機械設計基礎作為工科院校的一門重要的技術基礎課,它將為這些專業的學生學習專業機械設備課程提供必要的理論基礎,使其在了解各種機械的傳動原理、設備的正確使用和維護及設備的故障分析等方面獲得必要的基本知識,機械設計基礎課程所占的教學比重在逐年增加。機械設計基礎課程設計是機械設計基礎課程最重要的綜合性與實踐性教學環節,其在實踐教學中的意義越加顯現出了其重要性。我們圍繞著培養具有一定的實踐能力和創新設計理念的應用型本科人才的目標,從教學內容、教學方法和手段、設計成果展現形式等方面進行了教學改革和探討,指導學生從工程應用的角度,結合創新設計思維,應用先進的現代設計方法及設計手段去解決工程實際問題,考慮相關的工程技術要求,逐步樹立正確的設計思想,增強設計創新意識和競爭意識。
1教學內容的改革
長期以來減速器作為機械設計基礎課程的設計的經典設計題目,這是由于減速器自身的特點決定的。減速器作為機器中一個相對獨立的部分,組成減速器的零部件覆蓋了機械設計基礎課程的絕大部分內容,便于學生在設計實踐中應用檢驗所學的知識,實現理論和實踐的結合。另外,不同類型的減速器和參數的設計參數要求,所設計出的減速器的結果是不同的,因此, 選擇減速器作為機械設計基礎課程設計的題目是可行的。然而, 減速器只是一個部件, 每屆學生都重復同樣的設計內容, 勢必會影響教師的創新設計的積極性。另外, 我校制圖課的測繪練習也選擇減速器, 這就使得課程設計的題目過于重復,使學生缺乏新奇感,勢必會影響學生的設計積極性,影響設計成果。因此,結合學生所學的相關專業和學生對本門課的掌握程度,適當地拓寬課程設計的選題勢在必行。
鑒于我校的機械設計、材料成型、車輛工程、汽車服務、材料科學、機電一體化、工程機械、數控等專業的學生都要進行課程設計,其專業跨度大、學生人數多以及減速器涉及的設計問題的經典性,故減速器齒輪減速器設計題目仍予以保留,但根據不同的專業特點適當地增加了設計題目,例如,對于數控專業的學生可以設計普通機床的傳動系統, 給出電動機的動力參數, 通過帶傳動,帶動主軸箱的運動。在這樣的傳動設計中, 學生可以通過參觀相關機床,這樣既進行相關的帶傳動和減速器傳動設計,也結合學生的自身專業知識,增加了學生的設計興趣,使學生真正體會到什么叫學以致用。 對于汽車專業的學生,不再進行傳統的一級圓柱齒輪減速器設計,而是結合其專業特點,設計汽車用變速器,這樣,需要考慮的因素更多了,同時也符合專業培養的特色。實踐證明, 適當拓寬課程設計的選題不僅能夠讓學生得到更多的工程設計訓練, 而且能發揮學生的主觀能動性, 對于培養創新設計思維和進行創造性設計, 可起到事半功倍的效果。
對于機械專業等為期三周的機械設計課程設計,要求學生在提交一份裝配圖、一到兩張零件圖和一份設計說明書外,還要提交箱座和箱蓋的零件圖。這樣更能較全面地考查學生對《機械制圖》、《互換性與技術測量基礎》、《機械制造基礎》、《機械設計基礎》等幾門課的掌握程度。
2教學方法和手段的改革
現代的教育要求“以人為本”,學生是教學的主體,教師則是教學過程中的主導者。課程設計作為教學中的重要部分,在設計過程中也要充分激發學生設計的主動性和創造性。要達到以上教學目的,首先應重視實踐教學的環節,實踐教學是學生獲得感性知識的重要手段,課程設計也是如此,為了讓學生在設計過程中能有一個整體的設計觀念,我們在進行課程設計之前,讓學生應用機械設計基礎理論課上所學的知識,自行設計一個具有一定創新性的實驗,來實現預定的運動規律。然后,讓同學進行減速器的拆裝實驗,通過這次實驗讓大家對減速器的常見類型有一個直觀的認識,使學生了解減速器內部零部件的類型、結構和裝配關系, 對加工制造的工藝過程形成初步的認識。裝拆的重點是軸系零部件的結構及裝配關系, 再此基礎上讓學生應用已有零部件設計一個合理的軸系,使學生能在課程設計中結合實際的參數要求設計出合理的軸系結構和尺寸。
在課程設計過程中也要重視老師的指導作用,一次成功的課程設計與教師的悉心指導是分不開的。為此應改變以前過于集中的指導方式,變“集中式指導”為“集中與分段相結合式指導”,設計前通過集中式的講解交待清楚所要完成的設計任務,針對具體的設計任務如何入手去做,通過教師已有的設計經驗,引導學生解決設計初期的入手難得問題,對于設計中的主要注意事項應交待清楚避免在設計過程中學生走彎路,在設計過程中教師應經常到教室中去,發現共性問題要及時地集中講解,對個別底子薄的同學應進行個別指導,及時解決存在的障礙性問題,便于設計的如期完成,在設計的后期主要是檢查與糾正細節。在具體的指導過程中要求教師要以學生的設計思想為主線,在不改變學生原有總體設計方案的前提下,進行指導完善此設計,讓學生能真正地進行應用所學的知識進行創造性設計,讓學生能夠真正成為設計的主體,在完成此設計的基礎上,讓學生能夠真正地領會完成一次設計的總體設計思路和收獲自己的設計成果的成就感?？偠灾?課程涉及的改革方向應以培養學生的設計創新能力和解決實際問題的能力為出發點。
3設計成果的展現形式
采用現代先進的機械設計手段,改變傳統的純手工繪圖的方式。要求學生提交的設計成果為手繪的設計草圖,手寫版的設計說明書,以及電子版的設計總體裝配圖和典型的軸類、齒輪類和箱體類零件圖。隨著科技的進步,計算機在設計、生產、試驗各領域發揮越來越重要的作用。為了順應社會對人才的需求,必須重視學生的應用和掌握計算機的能力,在我院的機械設計專業率先試點要求總體裝配圖利用CAD完成。對于基礎較好的同學要求應用SolidWorks、CATIA等三維繪圖軟件完成齒輪、軸、箱體、端蓋等所有機械零件的結構設計,完成整機的裝配,然后進行機構的運動仿真和干涉檢驗。
設計成果的評定方式,改變原有的只看圖紙的評定方式,采用答辯與平時的設計表現相結合的方式,以圖紙、計算說明書和答辯成績為主,兼顧設計態度、準備情況、出勤率、進度、協作、總結等表現。答辯過程中師生間的相互交流是教師評定設計質量高低最有效的手段,通過答辯老師能夠發現總結設計過程中所存在的問題,同時也是學生自我檢驗的最有效的方式,通過答辯鍛煉了學生的語言組織和表達能力,有利于培養學生的宏觀地看待問題和總結能力,能夠強有力地督促學生及時地解決設計過程所存在的細節問題,防止懶散和懈怠現象的發生。
4結束語
機械基礎課程設計是機械類專業重要的實踐教學環節之一,對培養學生分析和解決工程實際問題的能力起著十分重要的作用。經過全體機械設計基礎教師的努力,在課程設計過程中所進行的相關改革和實踐,在組織教學內容方面加強專業特色適當地改變教學內容,在設計手段上應用現代的設計方法,在成果的展現形式上突出了實時動態的考核方式,能夠全方位提高機械設計基礎課程設計的質量,提高學生的綜合能力。隨著應用型本科教育改革的進一步深入,如何再提高教學質量,保證應用性本科人才培養模式的實現是我們全體機械教師不斷努力地探索和奮斗的目標。
參考文獻:
[1]朱宗澤,羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].北京: 高等教育出版社,2005,(11).
