導(dǎo)語：如何才能寫好一篇機(jī)械原理設(shè)計(jì)方案，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，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(dú)立學(xué)院；鞋靴設(shè)計(jì)；應(yīng)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(jì)藍(lán)圖，是學(xué)校組織教育教學(xué)工作和學(xué)生制定學(xué)習(xí)規(guī)劃的指導(dǎo)性文件，獨(dú)立學(xué)院作為我國(guó)高等教育發(fā)展進(jìn)入大眾化階段后出現(xiàn)的一種新型辦學(xué)模式，經(jīng)過近些年來的發(fā)展，已經(jīng)成為我國(guó)高等教育的一個(gè)重要組成部分。鞋靴設(shè)計(jì)專業(yè)作為工業(yè)化的應(yīng)用型專業(yè)，是一門跨藝術(shù)和科學(xué)兩大門類的綜合學(xué)科，隨著我國(guó)制鞋產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)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(jì)專業(yè)培養(yǎng)出的鞋靴設(shè)計(jì)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(yīng)用型人才培養(yǎng)為主要目的本三批次獨(dú)立學(xué)院，一些畢業(yè)生的專業(yè)理論知識(shí)結(jié)構(gòu)老化，綜合能力、實(shí)踐能力相對(duì)較差，就業(yè)時(shí)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(zhǎng)時(shí)間內(nèi)難以進(jìn)入角色。[1]針對(duì)這種現(xiàn)狀，筆者結(jié)合在揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院從事十多年鞋靴設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)的工作體會(huì)，就當(dāng)前獨(dú)立學(xué)院鞋靴設(shè)計(jì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的能力結(jié)構(gòu)提出幾點(diǎn)思考，與大家共同探討。

1 在課程體系設(shè)置上，堅(jiān)持夯實(shí)基礎(chǔ)、突出應(yīng)用

培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)鞋靴設(shè)計(jì)應(yīng)用型人才，要使學(xué)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(shí)，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力、實(shí)際操作能力和非專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。

一方面是夯實(shí)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(gè)課程的應(yīng)用性。專業(yè)理論知識(shí)以適用、夠用為原則，理論適度不求深，能力見長(zhǎng)唯求用。注重專業(yè)基礎(chǔ)課程的實(shí)用性，強(qiáng)化解決實(shí)際問題的專業(yè)應(yīng)用能力和操作能力培養(yǎng)。例如，在藝術(shù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論類課程（如《美學(xué)概論》《中外服飾史》）中加強(qiáng)美學(xué)美術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的傳授。鞋靴作為服飾的一個(gè)主要配件，裝飾功能是它的主要特征，要設(shè)計(jì)美觀的鞋靴產(chǎn)品，僅靠專業(yè)知識(shí)是不夠的，還需要不斷提高自己的藝術(shù)素養(yǎng)，從文學(xué)、戲劇、繪畫及雕塑等藝術(shù)中汲取營(yíng)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(rèn)識(shí)美，創(chuàng)造美。[2]另外，在設(shè)計(jì)類基礎(chǔ)課程三大構(gòu)成中融入鞋靴產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)能力和色彩應(yīng)用能力的訓(xùn)練，也是不錯(cuò)的做法。

另一方面是夯實(shí)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(xué)計(jì)劃，而是學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)培養(yǎng)的整個(gè)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(xué)工作和學(xué)生工作相互融通，突出體現(xiàn)應(yīng)用型人才知識(shí)、能力和素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，整體優(yōu)化知識(shí)體系、課程體系、實(shí)踐體系、培養(yǎng)體系。要通過通識(shí)課、公選課、課外活動(dòng)、社會(huì)實(shí)踐、素質(zhì)拓展、文化熏陶等方式，培養(yǎng)學(xué)生必須具備的觀念、品格、能力、知識(shí)、方法等方面的非專業(yè)素質(zhì)和能力（如學(xué)習(xí)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(dāng)精簡(jiǎn)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(shí)，培養(yǎng)其通用職業(yè)素養(yǎng)，將課外教育活動(dòng)和實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)納入畢業(yè)學(xué)分要求。

2 在能力結(jié)構(gòu)培養(yǎng)上，堅(jiān)持強(qiáng)化實(shí)踐、注重創(chuàng)新

應(yīng)用型人才的培養(yǎng)過程應(yīng)強(qiáng)調(diào)與一線生產(chǎn)實(shí)際的結(jié)合，其實(shí)踐教學(xué)應(yīng)是以培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)問題、分析問題和解決問題的能力為目標(biāo)。根據(jù)教育部教高〔2012〕4號(hào)文《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高校實(shí)踐育人工作的若干意見》文件精神，獨(dú)立學(xué)院更要理論教學(xué)和實(shí)踐應(yīng)用相互融通，切實(shí)改變重理論輕實(shí)踐、重知識(shí)傳授輕能力培養(yǎng)的觀念，注重因材施教，以強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)有關(guān)要求為重點(diǎn)，以創(chuàng)新實(shí)踐育人方法途徑為基礎(chǔ)，形成實(shí)踐創(chuàng)新育人合力。

實(shí)踐教學(xué)是深化課堂教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生獲取和掌握知識(shí)的重要途徑。鞋靴設(shè)計(jì)專業(yè)作為藝術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用類專業(yè)，更應(yīng)該結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)和應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，增加課程實(shí)踐教學(xué)比重。加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)方法改革，推行基于問題、基于案例的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法，加強(qiáng)綜合性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和應(yīng)用。這里專業(yè)實(shí)踐技能是指既要懂得鞋靴產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各項(xiàng)專業(yè)知識(shí)，又要會(huì)鞋靴產(chǎn)品制作過程的各項(xiàng)專業(yè)技能，否則，你就是外行。具體講鞋靴設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)應(yīng)強(qiáng)化以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

首先，重視鞋靴主要材料特點(diǎn)介紹。鞋靴的最主要材料是天然皮革，我們一方面要求學(xué)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(dāng)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(shí)還要求學(xué)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(jì)時(shí)把材料的特點(diǎn)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(qiáng)化鞋靴產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和造型設(shè)計(jì)基本技能的培養(yǎng)。鞋靴產(chǎn)品是為人們?nèi)粘Ｉ钏┯?，它需要符合人的腳型規(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(gè)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(jì)的能力。[2]

再次，強(qiáng)化鞋靴產(chǎn)品制作工藝實(shí)踐訓(xùn)練。任何設(shè)計(jì)的最終效果是以產(chǎn)品的形式出現(xiàn)。因此，作為設(shè)計(jì)師不僅要具備良好的藝術(shù)修養(yǎng)和造型基礎(chǔ)，同時(shí)也應(yīng)懂得如何使自己的設(shè)計(jì)構(gòu)思通過縫制和工藝手段，達(dá)到其設(shè)計(jì)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(jì)思想才能夠完美地實(shí)現(xiàn)。[3]在這方面，獨(dú)立學(xué)院應(yīng)結(jié)合自身的辦學(xué)條件，充分利用地方資源優(yōu)勢(shì)，與企業(yè)共同構(gòu)架鞋靴工藝課程的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，使實(shí)踐內(nèi)容多樣化、實(shí)踐方式多元化。

3 在培養(yǎng)目標(biāo)上，堅(jiān)持尊重個(gè)性、全面發(fā)展

獨(dú)立學(xué)院人才培養(yǎng)方案既要符合社會(huì)對(duì)人才全面發(fā)展的需要，又要突出個(gè)性化人才培養(yǎng)的要求。全面發(fā)展包括全體學(xué)生的發(fā)展和單個(gè)學(xué)生的全面發(fā)展，要尊重學(xué)生在基礎(chǔ)、興趣、愛好、特長(zhǎng)、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(jī)制，在培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展的同時(shí)，充分發(fā)揮他們的個(gè)性、興趣和特長(zhǎng)。鞋靴設(shè)計(jì)專業(yè)既要鞋靴款式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制鞋工藝齊抓共管，也要加強(qiáng)學(xué)生計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力、現(xiàn)代制鞋企業(yè)基本管理能力、創(chuàng)新能力和營(yíng)銷貿(mào)易能力的培養(yǎng)。

4 結(jié)語

構(gòu)建適合獨(dú)立學(xué)院鞋靴設(shè)計(jì)專業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，應(yīng)準(zhǔn)確定位培養(yǎng)目標(biāo)，堅(jiān)持以能力為中心，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，改變教學(xué)觀念，更新培養(yǎng)模式，改進(jìn)教學(xué)方法，合理設(shè)置課程體系，注重學(xué)生實(shí)踐和實(shí)際崗位鍛煉，以此構(gòu)筑該專業(yè)學(xué)生的應(yīng)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(dú)立學(xué)院自身特色的、生命力強(qiáng)的鞋靴設(shè)計(jì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 張建興，弓太生.懂專業(yè)、能創(chuàng)新、會(huì)表達(dá)[J].西部皮革，

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篇2

關(guān)鍵詞：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)；虛擬樣機(jī)技術(shù)；ADAMS；教學(xué)研究

作者簡(jiǎn)介：黃小龍（1977-），男，廣西梧州人，北京信息科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師。（北京 100192）

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

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）04-0102-02

《國(guó)家中長(zhǎng)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(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在工程技術(shù)人才的培養(yǎng)中，實(shí)踐教學(xué)的意義是不言而喻的?！皺C(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”是機(jī)械原理課程教學(xué)的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。而“機(jī)械原理”課程是高等學(xué)校工科機(jī)械工程類本科生必修的“機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程”之一，是一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，在學(xué)生的知識(shí)、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(jī)械類人才培養(yǎng)的質(zhì)量，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，十分有必要對(duì)“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”這一實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行建設(shè)。

一、教學(xué)現(xiàn)狀分析

“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”的任務(wù)是使學(xué)生更好地理解和掌握“機(jī)械原理”課程的基本理論和方法，進(jìn)一步提高學(xué)生查閱技術(shù)資料、繪制工程圖和應(yīng)用計(jì)算機(jī)等能力，特別是加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和分析問題、解決問題的能力。課程設(shè)計(jì)實(shí)施基本要求是按照一個(gè)簡(jiǎn)單機(jī)械系統(tǒng)的功能要求，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，擬定機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案，并對(duì)其中某些機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。[1]

目前，北京信息科技大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保┰凇皺C(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”教學(xué)過程中遇到了以下幾個(gè)問題：

1.設(shè)計(jì)題目單一

課程設(shè)計(jì)的選題主要是插床或牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析與動(dòng)態(tài)靜力分析，這也是很多高校在“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”中的選題。設(shè)計(jì)方案及參數(shù)往往已給定，課程設(shè)計(jì)過程中學(xué)生只是按照設(shè)計(jì)說明書上的設(shè)計(jì)步驟對(duì)擬定好的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析設(shè)計(jì)，沒有機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì)。從知識(shí)層面上說，學(xué)生缺乏進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的機(jī)會(huì)和能力鍛煉的機(jī)會(huì)，也導(dǎo)致了學(xué)生處于被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。課程設(shè)計(jì)中，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)和發(fā)揮主觀能動(dòng)性的內(nèi)容少，無法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，不利于創(chuàng)新思維和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。

2.設(shè)計(jì)方法陳舊

目前學(xué)生課程設(shè)計(jì)所采用的方法主要是圖解法，少數(shù)學(xué)生還應(yīng)用了解析法。不管是圖解法還是解析法均是傳統(tǒng)“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”通常采用的設(shè)計(jì)方法。圖解法形象直觀、清晰，便于學(xué)生理解與分析檢查，但作圖復(fù)雜、工作量大、準(zhǔn)確性差、效率低，[2]一張圖只能反映一個(gè)位置的情況，當(dāng)全班或半個(gè)班同學(xué)同做一個(gè)題目，只是機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)有所區(qū)別時(shí)，一部分同學(xué)存在依賴或抄襲他人的情況，這樣導(dǎo)致了這些學(xué)生只是按照設(shè)計(jì)說明書走過場(chǎng)的情況。解析法可以獲得精確的計(jì)算結(jié)果，且可以獲取任意點(diǎn)位置的情況，但建立數(shù)學(xué)模型以及編制計(jì)算程序較為煩瑣復(fù)雜，[3]計(jì)算結(jié)果不便于分析，同時(shí)學(xué)生往往不具備獨(dú)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(jì)算機(jī)編程能力上，這樣使“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”變成了計(jì)算機(jī)語言課的訓(xùn)練，[4]偏離了課程設(shè)計(jì)的目的。而若指導(dǎo)教師將已編好的計(jì)算程序交給學(xué)生，由學(xué)生上機(jī)輸入并調(diào)試程序，進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果與圖解法所得結(jié)果相比較，它只是起到對(duì)圖解法的結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)的作用，[2]學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力沒有得到有效的鍛煉。若想進(jìn)一步對(duì)機(jī)構(gòu)方案進(jìn)行對(duì)比分析或深入探討，以上兩種方法很難實(shí)現(xiàn)，這在很大程度上影響到課程設(shè)計(jì)的教學(xué)效果，不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力以及創(chuàng)新能力，也不易調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.學(xué)時(shí)相對(duì)較少

《機(jī)械原理課程教學(xué)基本要求（機(jī)械類專業(yè)適用）》中要求“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”時(shí)間不應(yīng)少于1.5周。[1]我校目前設(shè)置的課程設(shè)計(jì)時(shí)間為1周，并且根據(jù)教學(xué)計(jì)劃“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”安排在學(xué)期末最后1周，若除去設(shè)計(jì)準(zhǔn)備和答辯的時(shí)間等，實(shí)際工作日不到四天，并且學(xué)生此時(shí)心思往往不在學(xué)校，急于回家，從時(shí)間跨度來說學(xué)生主動(dòng)思考和解決問題的機(jī)會(huì)較少，完全處于被動(dòng)的地位，他們很少有機(jī)會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)或方案，與教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的基本要求有一定的距離。學(xué)生課程設(shè)計(jì)的成果僅僅是一份圖紙和書面報(bào)告，體會(huì)不到學(xué)習(xí)的樂趣，更不能提高創(chuàng)新能力。

二、虛擬樣機(jī)技術(shù)

虛擬樣機(jī)技術(shù)是隨著當(dāng)代科學(xué)的飛速發(fā)展在設(shè)計(jì)領(lǐng)域新興的一種計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)，是一種用來代替真實(shí)的物理樣機(jī)設(shè)計(jì)、基于產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)仿真模型的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法。虛擬樣機(jī)技術(shù)涉及機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、協(xié)同仿真技術(shù)、系統(tǒng)建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域、多項(xiàng)技術(shù)，其本質(zhì)是以計(jì)算機(jī)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(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和控制理論為核心，借助計(jì)算機(jī)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(shí)產(chǎn)品，模擬在真實(shí)環(huán)境下系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性并根據(jù)仿真結(jié)構(gòu)優(yōu)化系統(tǒng)，為物理樣機(jī)的設(shè)計(jì)和制造提供參數(shù)依據(jù)。[5]虛擬樣機(jī)技術(shù)改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。

借助于虛擬樣機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)工程師可以在計(jì)算機(jī)上建立機(jī)械系統(tǒng)的模型，伴之以三維可視化處理，模擬在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性，并根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行不斷改進(jìn)，直到獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)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(guó)外虛擬樣機(jī)相關(guān)技術(shù)軟件的商業(yè)化過程已經(jīng)完成。其中美國(guó)MSC公司的軟件產(chǎn)品ADAMS就是虛擬樣機(jī)技術(shù)平臺(tái)的杰出代表，該軟件可以對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)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(jī)技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，ADAMS已成功應(yīng)用于航空航天、汽車工程、鐵路車輛、工業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械等領(lǐng)域。

三、將虛擬樣機(jī)技術(shù)引入“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”教學(xué)

1.必要性

教育部高等學(xué)校機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)2009年制定了“關(guān)于深化機(jī)械原理課程實(shí)踐教學(xué)改革的意見”，其中明確指出目前機(jī)械原理課程實(shí)踐教學(xué)改革應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注的問題之一是商業(yè)軟件（如ADAMS、Pro/E等），在實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用的相關(guān)問題，比如是否有必要對(duì)學(xué)生提出在軟件應(yīng)用方面的要求等。[6]面對(duì)新形勢(shì)下“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”教學(xué)出現(xiàn)的問題，有必要探索一種可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高實(shí)踐能力的新教學(xué)方法。

ADAMS軟件具有快捷的、形象的動(dòng)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(jī)構(gòu)模型，快速對(duì)各種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行仿真分析，結(jié)果以曲線圖和動(dòng)畫顯示的方式形象展示，使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)問題的分析變得簡(jiǎn)單、直觀和精確，可彌補(bǔ)學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，使學(xué)生有更充足的時(shí)間進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，方便學(xué)生對(duì)各種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比分析以及參數(shù)優(yōu)化等，有利于激發(fā)學(xué)生的好奇心，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，以及營(yíng)造支持學(xué)生獨(dú)立思考、自由探索的良好環(huán)境。在近幾年，國(guó)內(nèi)已有多所高校將ADAMS軟件應(yīng)用到“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”中。[2-4，7-9]

2.實(shí)施過程

將ADAMS軟件引入“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”教學(xué)中，將會(huì)改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，為了能增強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐效果、真正提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量，筆者進(jìn)行了以下的工作：

（1）課堂引導(dǎo)。根據(jù)教學(xué)計(jì)劃，課程設(shè)計(jì)安排在第二學(xué)年，此時(shí)了解ADAMS軟件的學(xué)生相對(duì)較少，基本上沒有學(xué)生使用過，其原因一方面是由于該軟件被引入國(guó)內(nèi)的時(shí)間比較晚，另一方面是由于該軟件的專業(yè)性強(qiáng)。學(xué)習(xí)和掌握ADAMS軟件是關(guān)系到“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”改革實(shí)踐的關(guān)鍵，因此筆者在“機(jī)械原理”課程理論教學(xué)課堂中有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注該軟件，并在一些教學(xué)案例中演示如何應(yīng)用ADAMS軟件解決問題，使學(xué)生自主學(xué)習(xí)的目標(biāo)得以明確。

（2）設(shè)置開放實(shí)驗(yàn)。在學(xué)生學(xué)習(xí)“機(jī)械原理”課程過程中，同時(shí)設(shè)置“典型機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析與驗(yàn)證”開放實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為應(yīng)用ADAMS軟件建立一些簡(jiǎn)單、典型的連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)以及齒輪機(jī)構(gòu)模型，進(jìn)行仿真分析，得到相關(guān)參數(shù)值，并以曲線圖和動(dòng)畫等方式顯示仿真結(jié)果。開放實(shí)驗(yàn)為選修實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生自愿報(bào)名參加。在開放實(shí)驗(yàn)中，指導(dǎo)教師講授并演示ADAMS軟件基本操作以及連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)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(shí)。每次相關(guān)內(nèi)容講授完畢后，由學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書提供的典型機(jī)構(gòu)，同時(shí)開放機(jī)房，學(xué)生可利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)。通過開放實(shí)驗(yàn)的鍛煉，學(xué)生掌握ADAMS軟件的基本操作，并對(duì)此產(chǎn)生濃厚的興趣，同時(shí)為學(xué)生應(yīng)用ADAMS軟件進(jìn)行“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”打下基礎(chǔ)。

（3）實(shí)際指導(dǎo)。編制一本應(yīng)用ADAMS軟件進(jìn)行“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”的指導(dǎo)書，明確課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求。在課程設(shè)計(jì)周指導(dǎo)學(xué)生上機(jī)操作，與學(xué)生討論、分析問題，引導(dǎo)學(xué)生與應(yīng)用圖解法的同學(xué)相互討論、檢驗(yàn)結(jié)果，從而體現(xiàn)學(xué)生主體、教師主導(dǎo)的教學(xué)思想。

3.應(yīng)用實(shí)例

筆者連續(xù)兩年在2009級(jí)、2010級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)和車輛工程專業(yè)進(jìn)行了“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”試點(diǎn)教學(xué)。

2011年，首次將虛擬樣機(jī)技術(shù)引入“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”教學(xué)，在設(shè)置“典型機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析與驗(yàn)證”開放實(shí)驗(yàn)時(shí)，面向2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、車輛工程專業(yè)共8個(gè)班，采取學(xué)生自愿報(bào)名的方式?？紤]到第一次進(jìn)行嘗試，為保證實(shí)驗(yàn)質(zhì)量及效果，開課之前通知學(xué)生每班限額5名，但實(shí)際報(bào)名情況超出預(yù)想，達(dá)到了74人，擇優(yōu)選擇52名同學(xué)。在開放實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)了ADAMS軟件基本操作以及連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)建模與仿真分析的內(nèi)容和操作步驟，為下一步進(jìn)行機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)。在機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)周，筆者指導(dǎo)其中一個(gè)班，在該班參加過開放實(shí)驗(yàn)的同學(xué)中選擇了部分有意向的同學(xué)進(jìn)行試點(diǎn)，要求這些同學(xué)除了完成圖解法的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容之外，還須運(yùn)用ADAMS進(jìn)行機(jī)構(gòu)建模、仿真分析，并驗(yàn)證圖解法的結(jié)果等。試點(diǎn)的結(jié)果是僅有少數(shù)同學(xué)能達(dá)到要求，即利用圖解法進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之外，還能運(yùn)用ADAMS軟件，經(jīng)調(diào)查獲知原因是時(shí)間緊、工作量大。試點(diǎn)后同學(xué)對(duì)運(yùn)用ADAMS軟件進(jìn)行課程設(shè)計(jì)產(chǎn)生了興趣，有自主學(xué)習(xí)的積極性。

2012年，結(jié)合2011年經(jīng)歷并為保證教學(xué)效果，僅從2010級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)其中2個(gè)班選擇31名同學(xué)參加開放實(shí)驗(yàn)。由于人數(shù)得到控制，指導(dǎo)教師有更多的時(shí)間與精力輔導(dǎo)學(xué)生，因此學(xué)生對(duì)ADAMS軟件的掌握更為熟練。在機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)周，筆者同樣是指導(dǎo)其中一個(gè)班并選擇了有意向的同學(xué)進(jìn)行試點(diǎn)。根據(jù)2011年經(jīng)驗(yàn)，這次允許學(xué)生不使用圖解法，而是直接運(yùn)用了ADAMS進(jìn)行機(jī)構(gòu)建模、仿真分析，但須對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較分析，并優(yōu)化各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)。這樣，學(xué)生有更多的時(shí)間相互討論并設(shè)計(jì)各種方案，對(duì)計(jì)算結(jié)果分析得更為透徹，能獨(dú)立思考問題，真正鍛煉分析問題、解決問題的能力，變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。

四、結(jié)束語

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

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篇3

1我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)

1.1機(jī)械設(shè)計(jì)初期計(jì)劃設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)的初期計(jì)劃設(shè)計(jì)分析在某種程度上與計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)分析有相似之處，機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行前，設(shè)計(jì)人員要整理和搜集機(jī)械的有關(guān)資料，充分了解需要設(shè)計(jì)的機(jī)械性能和功能，依據(jù)相關(guān)資料和數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行初期計(jì)劃設(shè)計(jì)。

1.2機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案

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

1.3機(jī)械設(shè)計(jì)的主要技術(shù)設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)的主要技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于主要技術(shù)方面的要求較高。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)的主要技術(shù)設(shè)計(jì)階段，首先需要核對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的信息，認(rèn)真的進(jìn)行圖紙數(shù)據(jù)的計(jì)算、分析總圖與部分圖，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。其次要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)設(shè)計(jì)部分進(jìn)行仔細(xì)審核，確保不出現(xiàn)問題，如出現(xiàn)問題，則需要對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行重新檢查。

1.4機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)發(fā)展方向

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

1.4.1性能更優(yōu)的現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品。機(jī)械制造業(yè)需要設(shè)計(jì)出性能更好的產(chǎn)品，這需要機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員對(duì)產(chǎn)品的性能和質(zhì)量設(shè)計(jì)更加嚴(yán)謹(jǐn)。想要讓機(jī)械產(chǎn)品的性能更加優(yōu)越需要通過技術(shù)設(shè)計(jì)、防腐設(shè)計(jì)、控制設(shè)計(jì)等技術(shù)來共同實(shí)現(xiàn)。

1.4.2適應(yīng)市場(chǎng)的現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)技術(shù)。在當(dāng)前的競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中，想要在市場(chǎng)中占據(jù)一席之地，需要機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員開發(fā)出新的技術(shù)，改變?cè)袡C(jī)械產(chǎn)品的使用功能，提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)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(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，才能維持市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。1.4.3現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品注重節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)。當(dāng)前，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展的目標(biāo)，環(huán)保保護(hù)的意識(shí)越來越高，成為當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中重要的組成部分。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要將節(jié)能環(huán)保和綠色的理念融入到機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中去。

2我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)

2.1我國(guó)先進(jìn)機(jī)械制造技術(shù)的特點(diǎn)

目前我國(guó)的科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)在機(jī)械制造中起到了決定的作用，應(yīng)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(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，滿足市場(chǎng)越來越高的要求。另外，先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的性能和功能提升上有較大的影響。目前我國(guó)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)，已取得較大的進(jìn)步，極大的提高了生產(chǎn)效率，對(duì)機(jī)械制造的技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新，開拓了市場(chǎng)。最后，先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)還具有系統(tǒng)性技術(shù)綜合的特點(diǎn)，對(duì)于機(jī)械制造的范圍進(jìn)行擴(kuò)展，優(yōu)化產(chǎn)品及后續(xù)生產(chǎn)加工的工序。

2.2我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展方向

我國(guó)的機(jī)械制造技術(shù)未來的發(fā)展方向有以下三點(diǎn)：

2.2.1機(jī)械制造的管理。我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的未來方向是嚴(yán)格規(guī)范計(jì)算機(jī)管理制度，所以計(jì)算機(jī)管理的加強(qiáng)，能有促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的和機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展。

2.2.2機(jī)械制造的設(shè)計(jì)。現(xiàn)在的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)注重智能化設(shè)計(jì)，例如應(yīng)用各種軟件及模擬技術(shù)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，有效的提高了產(chǎn)品的性能和結(jié)構(gòu)。2.2.3機(jī)械制造的工藝分析。我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)和機(jī)械制造工藝向高精密加工和精細(xì)加工方向發(fā)展。

結(jié)束語

篇4

【關(guān)鍵詞】冶金機(jī)械；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

前言:我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)在不斷的發(fā)展，冶金裝備業(yè)作為我國(guó)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(guó)際業(yè)內(nèi)對(duì)冶金裝備要求的提高，冶金機(jī)械制造已經(jīng)不單純的是機(jī)械的制造了。 它涉及到了更多方面的問題。 比如經(jīng)濟(jì)性、綠色環(huán)保、美觀等。本文就冶金機(jī)械制造設(shè)計(jì)的問題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討，希望對(duì)相關(guān)人士有所幫助。

一、冶金機(jī)械設(shè)計(jì)

所謂冶金機(jī)械設(shè)計(jì)是指根據(jù)使用要求對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式,各個(gè)零件的材料和形狀尺寸,方法等進(jìn)行構(gòu)思,分析和計(jì)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(jī)械領(lǐng)域發(fā)展越來越好的形勢(shì)下,機(jī)械制造成為機(jī)械領(lǐng)域中重要的組成部分。因此,有效的、合理的進(jìn)行機(jī)械制造至關(guān)重要。然而,要想實(shí)現(xiàn)此目的需要保證冶金機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范的進(jìn)行,從而提高機(jī)械動(dòng)態(tài)化水平,才能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械制造合理而有效。一個(gè)好的冶金機(jī)械設(shè)計(jì)必須有以下幾個(gè)工作階段構(gòu)成。

1.計(jì)劃階段

在具體開展冶金機(jī)械設(shè)計(jì)之前結(jié)合機(jī)械相關(guān)的資料進(jìn)行設(shè)計(jì)是非常必要的。其目的是通過機(jī)械資料進(jìn)行了解,從而合理的規(guī)劃如何進(jìn)行冶金機(jī)械設(shè)計(jì)才能夠保證機(jī)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(jìn)行具體的冶金機(jī)械設(shè)計(jì)做好鋪墊工作。

2.方案階段

方案階段是冶金機(jī)械設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分,其主要進(jìn)行的工作內(nèi)容是詳細(xì)的設(shè)計(jì)機(jī)械的每個(gè)部分,最終設(shè)計(jì)出完整的機(jī)械。但是,需要注意的是方案階段所設(shè)計(jì)出的機(jī)械并不是最終定稿的設(shè)計(jì)方案。因?yàn)榉桨鸽A段僅是按照要求將冶金機(jī)械設(shè)計(jì)出來,未涉及到設(shè)計(jì)方案檢查相關(guān)的內(nèi)容。

3.技術(shù)設(shè)計(jì)階段

技術(shù)設(shè)計(jì)階段需要進(jìn)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(jī)械設(shè)計(jì)方案中的設(shè)計(jì)部分進(jìn)行優(yōu)化和完善,最大限度的提高設(shè)計(jì)的合理性和有效性。由于在后續(xù)的工作中對(duì)冶金機(jī)械設(shè)計(jì)方案改動(dòng)的可能性較大,需要將此階段設(shè)計(jì)完成的方案安全的保存,為后續(xù)工作做準(zhǔn)備。

二、冶金機(jī)械設(shè)計(jì)在機(jī)械制造中的作用

冶金機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)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(jī)械能否高效的、有效的、穩(wěn)定的應(yīng)用?？梢哉f,機(jī)械設(shè)計(jì)在機(jī)械制造中起到奠基石的作用。對(duì)于冶金機(jī)械設(shè)計(jì)如何在機(jī)械制造中發(fā)揮作用這個(gè)問題筆者從側(cè)面進(jìn)行具體的分析,詳情如下:

1.冶金機(jī)械設(shè)計(jì)的分類

在當(dāng)下冶金機(jī)械設(shè)計(jì)越來越重要,已經(jīng)成為推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分。為保證機(jī)械制造能夠穩(wěn)步進(jìn)行,目前已經(jīng)推出三種冶金機(jī)械設(shè)計(jì)類型,即新型設(shè)計(jì)、繼承設(shè)計(jì)、變形設(shè)計(jì)。

(l)新型設(shè)計(jì)是將比較成熟的先進(jìn)技術(shù)運(yùn)用到冶金機(jī)械設(shè)計(jì)中,以此來進(jìn)行新型機(jī)械的設(shè)計(jì)。

(2)繼承設(shè)計(jì)是為制造運(yùn)行效果好、功率消耗小的機(jī)械,設(shè)計(jì)人員有效的結(jié)合自己本身的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行合理的、有效的設(shè)計(jì)。

(3)變型設(shè)計(jì)是從市場(chǎng)需求出發(fā),對(duì)原來的冶金機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行變動(dòng)和更改,使其能夠滿足市場(chǎng)需求,按照此冶金機(jī)械設(shè)計(jì)方案而制成的機(jī)械能夠適用于當(dāng)下的市場(chǎng)。

2.冶金機(jī)械設(shè)計(jì)的主要程序

冶金機(jī)械設(shè)計(jì)嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)程序有步驟的、有計(jì)劃的、合理的執(zhí)行,能夠保證冶金機(jī)械設(shè)計(jì)的完整性、準(zhǔn)確性,為正常的進(jìn)行機(jī)械制造創(chuàng)造條件。因此,冶金機(jī)械設(shè)計(jì)的主要程序是保證冶金機(jī)械設(shè)計(jì)能夠在機(jī)械制造中充分發(fā)揮作用。主要的冶金機(jī)械設(shè)計(jì)程序有:

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

(2)初級(jí)設(shè)計(jì)。初級(jí)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行的工作內(nèi)容按照設(shè)計(jì)任務(wù)將機(jī)械的輪廓、部件、結(jié)構(gòu)等方面設(shè)計(jì)出來。

(3)技術(shù)設(shè)計(jì)。技術(shù)設(shè)計(jì)是冶金機(jī)械設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)計(jì)對(duì)初級(jí)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)所設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì),構(gòu)成完整的設(shè)計(jì)方案。

(4)工作圖設(shè)計(jì)。將通過檢查核實(shí)達(dá)標(biāo)的冶金機(jī)械設(shè)計(jì)方案從機(jī)械制造的角度進(jìn)行重新設(shè)計(jì),形成工作設(shè)計(jì)方案,使具體的機(jī)械制造案按照工作圖能夠合理的進(jìn)實(shí)施。

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

3.冶金機(jī)械設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則

保證冶金機(jī)械設(shè)計(jì)合理的、規(guī)范的開展才能夠促使冶金機(jī)械設(shè)計(jì)在機(jī)械制造中發(fā)揮作用,為構(gòu)建質(zhì)量好、功能強(qiáng)的機(jī)械創(chuàng)造條件。然而,要想保證冶金機(jī)械設(shè)計(jì)的合理性、規(guī)范性、準(zhǔn)確性,需要嚴(yán)格按照機(jī)械設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)工作。所以說,冶金機(jī)械設(shè)計(jì)準(zhǔn)則也是保證機(jī)械設(shè)計(jì)在機(jī)械制造中發(fā)揮作用的重要因素。冶金機(jī)械設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為:

(l)技術(shù)性能準(zhǔn)則。技術(shù)性能是保證機(jī)械能夠長(zhǎng)時(shí)間高效運(yùn)作的關(guān)鍵。在進(jìn)行冶金機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中一定要嚴(yán)格控制機(jī)械技術(shù)性能設(shè)計(jì),保證所設(shè)計(jì)的機(jī)械技術(shù)性能符合生產(chǎn)要求。

(2)標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則。冶金機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)行,每個(gè)部分都符合相關(guān)規(guī)范性文件,才能夠?yàn)榻ㄔO(shè)出標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械做鋪墊。而標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則正是對(duì)冶金機(jī)械設(shè)計(jì)是否標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行約束。

(3)安全性準(zhǔn)則。主要是約束設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行冶金機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮零件安全性、整機(jī)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(jìn)行機(jī)械制造創(chuàng)造條件。

三、把握冶金機(jī)械設(shè)計(jì)的未來發(fā)展趨勢(shì)

1.冶金機(jī)械的綠色技術(shù)

綠色技術(shù)是目前針對(duì)世界范圍內(nèi)的環(huán)境保護(hù)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(biāo)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(jì)中，充分考慮對(duì)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(shí)，優(yōu)化各有關(guān)設(shè)計(jì)因素，使得產(chǎn)品及其制造過程對(duì)環(huán)境的總體影響和資源消耗減到最小。冶金機(jī)械中的綠色技術(shù)，就是要在機(jī)械的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、使用以及回收的各個(gè)階段都充分地利用綠色技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)最大限度上對(duì)能源的節(jié)約以及對(duì)資源的合理利用，同時(shí)減少冶金機(jī)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(shí)現(xiàn)自然環(huán)境和冶金機(jī)械生產(chǎn)之間的和諧發(fā)展。

2. 冶金機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展

一是基于數(shù)字模擬和仿真技術(shù)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)冶金全流程動(dòng)態(tài)分析、評(píng)估和精準(zhǔn)設(shè)計(jì)。二是綜合考慮生產(chǎn)效率、能耗物耗和環(huán)境指標(biāo)的多目標(biāo)實(shí)時(shí)優(yōu)化。三是產(chǎn)品指標(biāo)、運(yùn)行指標(biāo)和控制指標(biāo)協(xié)同的全面閉環(huán)控制。四是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和知識(shí)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的復(fù)雜過程建模和先進(jìn)過程控制。五是先進(jìn)傳感技術(shù)和軟測(cè)量結(jié)合的關(guān)鍵工藝參數(shù)的在線連貫測(cè)量。六是結(jié)合考慮物質(zhì)流、能量流優(yōu)化的先進(jìn)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(duì)工業(yè)生產(chǎn)起到控制作用。在冶金工業(yè)中，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為先鋒的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、計(jì)算力學(xué)技術(shù)等在冶金流程中實(shí)現(xiàn)集成模擬系統(tǒng)，通過人機(jī)交流，模擬鋼鐵生產(chǎn)全過程，進(jìn)而推進(jìn)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(cè)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(xué)的整合了冶金機(jī)械、冶金原材料和冶金能源，使資源配置和資源利用達(dá)到最優(yōu)化，并對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行預(yù)報(bào)、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(jī)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(jī)械制造設(shè)計(jì)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(yīng)對(duì)并解決問題。

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篇5

關(guān)鍵詞：大型重件；機(jī)械加工；制造工藝

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

一、大型重件機(jī)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(jī)械加工，大型機(jī)械加工制造工藝分為三個(gè)流程，即成品設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)方案，加工成品等。1）成品設(shè)計(jì)流程就是根據(jù)原有成品的特征與設(shè)計(jì)，不斷地對(duì)其進(jìn)行研究與改造，從而設(shè)計(jì)全新產(chǎn)品。2）設(shè)計(jì)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(jī)械加工離不開機(jī)床的輔助，機(jī)床是由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的固定式機(jī)器，用于切割、塑造或者合成，從而把金屬加工成零件。機(jī)床的出現(xiàn)可以追溯到18世紀(jì)蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)明的時(shí)代，最常見的機(jī)床是19世紀(jì)中期設(shè)計(jì)出來的。時(shí)至今日，已有幾十種不同的機(jī)床運(yùn)用于工廠的車間與作坊。通常分為七種類型，即旋削式機(jī)床（例如車床、牛頭刨床和刨床），動(dòng)力鉆頭、直立鉆床、銑床、磨床、動(dòng)力鋸、壓制式機(jī)床（像沖床）。其中，車床這種進(jìn)行車削加工的機(jī)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(kuò)孔、鉆埋頭孔等。使用牛頭刨床時(shí)工件通常放在夾持于工作臺(tái)上的虎銛或者類似夾具中，可在恰當(dāng)?shù)慕嵌扔檬謩?dòng)或者機(jī)動(dòng)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(shí)，工作臺(tái)使工件作小量間歇進(jìn)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(zhǎng)的切削行程，能夠加工0.9米長(zhǎng)的部件。使用刨床應(yīng)注意將工件固定在單刃刀具下做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的水平工作臺(tái)上。要將刀具夾持裝置安裝在橫梁上，刀具通過工作臺(tái)時(shí)可以做小量的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。由于刀具幾乎能以任何角度移動(dòng)，它能刨削各種各樣的溝槽和平面。銑床是在軸線周圍對(duì)稱排列著許多切削刃的圓形刀具繞軸線旋轉(zhuǎn)的一種機(jī)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(gè)相互垂直方向移動(dòng)的工作臺(tái)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(tái)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(jiān)硬物體的形狀和尺寸的機(jī)床。磨光是各種基本機(jī)械處理過程中最為精確的一項(xiàng)。各種磨床都使用由人造磨料制成的砂輪。磨削工件外圓時(shí)，要把小砂輪安裝成工件的內(nèi)孔中來回運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)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(jī)床，通常由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。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(jī)器來回運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方向垂直。

二、提高大型重件機(jī)械加工制造工藝技術(shù)的措施

（一）優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

大型重件機(jī)械加工制造工藝的設(shè)計(jì)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(jì)方案，及時(shí)校對(duì)圖紙，確保圖紙的準(zhǔn)確度，提高制造方案的科學(xué)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(jìn)行加工的成品與半成品，機(jī)械加工制造工藝與加工質(zhì)量對(duì)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(jìn)行精心挑選。

（三）優(yōu)化液壓設(shè)備系統(tǒng)

因?yàn)檫M(jìn)行機(jī)械加工制造時(shí)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(jī)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(jī)的質(zhì)量。

三、結(jié)語

綜上所述，機(jī)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(jī)械加工制造工藝分為三個(gè)流程，即成品設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)方案，加工成品等。提高大型重件機(jī)械加工制造工藝技術(shù)則需要優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jī)械加工制造工藝技術(shù)。

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篇6

[關(guān)鍵詞]機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)方案；評(píng)判

中圖分類號(hào)：TH132 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）37-0043-01

0 引言

在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)研究過程中，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)特定運(yùn)動(dòng)以及動(dòng)力要求的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，可根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)要求，通過不同傳動(dòng)原理進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，初步從知識(shí)庫當(dāng)中選擇幾種不同的傳動(dòng)方案。再根據(jù)這些設(shè)計(jì)方案，確定哪種方案可以滿足要求，從而對(duì)方案的優(yōu)劣進(jìn)行適當(dāng)評(píng)價(jià)，確定最優(yōu)方案，這一過程對(duì)于整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程來說，雖然相對(duì)比較困難，但是卻非常重要，過程的好壞直接影響到設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性、合理性以及可靠性。由于一個(gè)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)是通過有限的傳動(dòng)件組成，并且每個(gè)傳動(dòng)件各不相同，都有各自不同的特征，若選擇傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法，免不了要進(jìn)行大量復(fù)雜的計(jì)算分析過程，因?yàn)橛?jì)算所產(chǎn)生的累積誤差，這就有可能導(dǎo)致做出的評(píng)價(jià)和實(shí)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。基于此，本文對(duì)支持向量機(jī)法、三級(jí)模糊綜合評(píng)判法、未確知測(cè)度模型以及基于熵權(quán)的模糊AHP法等方法進(jìn)行介紹。

1 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)概述

機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)就是指將發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳輸至機(jī)械執(zhí)行構(gòu)件的一個(gè)中間環(huán)節(jié)，其不僅可以改變運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)大小及確保機(jī)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(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩傳至相應(yīng)的執(zhí)行構(gòu)件，進(jìn)而克服生產(chǎn)形成的阻力。

2 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的評(píng)判方法

2.1 支持向量機(jī)法

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

機(jī)械傳動(dòng)方案決策系統(tǒng)在建模時(shí)，普遍采用支持向量機(jī)法的多類分類算法。如今選擇支持向量機(jī)法解決多類分類問題的基本方法包括“一對(duì)一”以及“一對(duì)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(gè)訓(xùn)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(biāo)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(jìn)行分類過程中錯(cuò)誤率可以達(dá)到最小化。通常情況下，每一個(gè)樣集均有k（k-1）/2個(gè)學(xué)習(xí)機(jī)，學(xué)習(xí)過程要選擇“最大贏分”的模式。若此時(shí)學(xué)習(xí)機(jī)的訓(xùn)練結(jié)論表示測(cè)試樣本x是屬于第i類的滿意度，那么對(duì)于第i類滿意度的分?jǐn)?shù)要加1；否則便對(duì)第j類的滿意度分?jǐn)?shù)加上1，最后的結(jié)論要通過具有最大分?jǐn)?shù)類為x的滿意度進(jìn)行決定。

因?yàn)橹С窒蛄繖C(jī)法是通過靈活地引入了核函數(shù)從而達(dá)到非線性分類的目的，而且可以平衡經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)和函數(shù)集容量間的關(guān)系，所以，支持向量機(jī)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(jī)法僅僅需要少量的訓(xùn)練樣本便可以獲取較低的檢測(cè)錯(cuò)誤率。支持向量機(jī)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(xiàng)式、核線性核與感知器核等等。以下是采用支持向量機(jī)方法對(duì)70組、5種特征因素、4種傳動(dòng)形式的樣本集進(jìn)行6個(gè)分類器的訓(xùn)練，訓(xùn)練流程圖見圖1。

2.2 三級(jí)模糊綜合評(píng)判法

機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案受到不同的屬性、不同的因素影響，評(píng)價(jià)過程中一定要進(jìn)行充分的考慮。但是部分的因素模糊性較強(qiáng)，因此，評(píng)判過程中會(huì)涉及到模糊因素，此類的評(píng)判便稱作模糊綜合評(píng)判。所謂的模糊綜合評(píng)判指的是通過模糊變換原理綜合考量評(píng)價(jià)目標(biāo)。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)過程中，由于需要考慮的因素相對(duì)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(qiáng)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(jìn)行比較，確定具有實(shí)際價(jià)值的評(píng)判結(jié)果，所以，可選擇三級(jí)模糊綜合評(píng)判進(jìn)行評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)方法首先對(duì)一個(gè)因素的不同等級(jí)進(jìn)行綜合評(píng)判，從而實(shí)現(xiàn)單因素評(píng)判，其次將評(píng)判結(jié)果作為每一類的綜合評(píng)判，將確認(rèn)的結(jié)果再次進(jìn)行類與類間的綜合評(píng)判。

機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案采用三級(jí)模糊綜合評(píng)判時(shí)，引入了因素子集、因素以及因素等級(jí)三層結(jié)構(gòu)，與此同時(shí)，克服了因素的模糊性以及權(quán)分配的問題，所以，確保了對(duì)于因素的狀態(tài)以及重要程度的確定可以滿足客觀實(shí)際的要求。評(píng)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(jí)模糊評(píng)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(píng)判結(jié)果滿足準(zhǔn)確性的要求。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)過程中，分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)里存放三級(jí)模糊綜合評(píng)判模型，該評(píng)價(jià)模型能夠?qū)Σ煌蛩氐挠绊戇M(jìn)行全面考慮，作出的評(píng)判與實(shí)際是相符的，對(duì)于提高專家水平是非常有意義的。

2.3 未確知測(cè)度模型法

根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果，可以發(fā)現(xiàn)，有文獻(xiàn)涉及到了一種全新的評(píng)價(jià)方法，這種方法根據(jù)建立未確知測(cè)度模型，綜合評(píng)價(jià)多目標(biāo)機(jī)械設(shè)計(jì)方案，對(duì)于科學(xué)決策提供必要的理論依據(jù)。未確知測(cè)度模型主要包含了部分關(guān)鍵性問題，比如：?jiǎn)沃笜?biāo)測(cè)度和單指標(biāo)測(cè)度矩陣、多指標(biāo)綜合測(cè)度評(píng)價(jià)矩陣、指標(biāo)權(quán)重以及識(shí)別與排序等等。如何對(duì)上述這些關(guān)鍵性的問題進(jìn)行處理，將直接影響到模型的準(zhǔn)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(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)：經(jīng)典AHP法可以解決多層次機(jī)械傳動(dòng)方案評(píng)價(jià)架構(gòu)等相關(guān)問題，可以作為傳動(dòng)系統(tǒng)方案評(píng)價(jià)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(duì)于尺度選擇過分確切，與此同時(shí)，在評(píng)價(jià)的過程中，決策者不可以對(duì)模糊問題的含義進(jìn)行精確把握，導(dǎo)致在實(shí)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(shí)，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(huì)體現(xiàn)出較多的人為因素，從而致使結(jié)論的誤差相對(duì)較大。而基于熵權(quán)的AHP法在對(duì)模糊數(shù)與熵權(quán)進(jìn)行合理定義的基礎(chǔ)之上，通過分析比較具體性能指標(biāo)分值，選擇基于對(duì)稱三角模糊數(shù)從而實(shí)現(xiàn)判斷因素矩陣的尺度匹配，最后，選擇模糊區(qū)間運(yùn)算對(duì)總的模糊判斷矩陣與熵權(quán)進(jìn)行計(jì)算。

3 結(jié)束語

在建立機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型時(shí)，上述四種方法各有各的特點(diǎn)。選擇模糊的綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以對(duì)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(duì)較為合理與滿意的方案進(jìn)行選擇，其不僅適用于機(jī)械傳動(dòng)方案的選擇，也可以用于其余方案的選擇與評(píng)價(jià)，所以，模糊綜合評(píng)價(jià)法在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也越來越廣泛。

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篇7

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

中圖分類號(hào)：TN762

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

1 正余弦編碼器設(shè)計(jì)

永磁同步電動(dòng)機(jī)無齒輪傳動(dòng)變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)方式將成為電梯驅(qū)動(dòng)技術(shù)的主要發(fā)展方向。經(jīng)國(guó)家中小型電機(jī)檢測(cè)中心的檢測(cè)，永磁同步電動(dòng)機(jī)的效率是96.4%，功率因素是0.99。要讓永磁同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)達(dá)到高效的指標(biāo)參數(shù)，變頻器給電機(jī)定子繞組加的電磁場(chǎng)必須與電機(jī)轉(zhuǎn)子的永磁體磁場(chǎng)垂直正交，因此需要高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)時(shí)跟蹤電機(jī)永磁場(chǎng)的初始位置。這是與傳統(tǒng)的異步電機(jī)所不同的。

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

1.1 光學(xué)設(shè)計(jì)

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

圖1 光學(xué)設(shè)計(jì)方案

A、B信號(hào)由指標(biāo)光柵和圓光柵之間的漠爾條紋產(chǎn)生正弦波。C、D信號(hào)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(hào)由按照10條零線按照一定的規(guī)則排布組成條紋，當(dāng)兩條紋完全重合時(shí)產(chǎn)生信噪比為5：1的零線信號(hào)。

圖2 光柵設(shè)計(jì)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(biāo)光柵設(shè)計(jì)：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(jì)

光電管反并聯(lián)設(shè)計(jì)，有效抑制諧波；CD信號(hào)雙函數(shù)碼道設(shè)計(jì)，定位更精準(zhǔn)；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(qiáng)，易于信號(hào)傳輸。如圖3所示。

圖3 電路設(shè)計(jì)方案

1.3 技術(shù)指標(biāo)測(cè)試

本編碼器與海德漢編碼器波形質(zhì)量對(duì)比如表1。

除以上對(duì)比項(xiàng)差異外，其它技術(shù)指標(biāo)均與海德漢相同。

2 結(jié)束語

該編碼器設(shè)計(jì)技術(shù)方案與海德漢技術(shù)相近，樣機(jī)性能滿足電梯系統(tǒng)的應(yīng)用要求；最高工作溫度指標(biāo)需改進(jìn)提高。工藝直接決定性能，需尋求專業(yè)工藝設(shè)計(jì)。AB信號(hào)“抖動(dòng)”，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(jìn)行聯(lián)軸節(jié)疲勞試驗(yàn)。

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

篇8

機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)概念

機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是綜合性和實(shí)用性都很強(qiáng)的理論和技術(shù)，為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了一種可靠高效的科學(xué)設(shè)計(jì)方法，使設(shè)計(jì)者由被動(dòng)地分析、校核進(jìn)入主動(dòng)設(shè)計(jì)，能節(jié)約原材料，降低成本，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)效率和水平，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者和科研人員對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論方法及其應(yīng)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(xué)規(guī)劃理論和計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，通過有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和科學(xué)的評(píng)價(jià)體系來從眾多的設(shè)計(jì)方案中尋到盡可能完善的或最適宜的設(shè)計(jì)方案。該領(lǐng)域的研究和應(yīng)用進(jìn)展非常迅速，并且取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。那就讓我們關(guān)注機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)中那些重要的量。

解決優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的一般步驟

解決優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的一般步驟如下：

機(jī)械設(shè)計(jì)問題――建立數(shù)學(xué)模型――選擇或設(shè)計(jì)算法――編碼調(diào)試――計(jì)算結(jié)果的分析整理

優(yōu)化設(shè)計(jì)中數(shù)學(xué)模型的建立

a設(shè)計(jì)變量

在最優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中需要調(diào)整和優(yōu)選的參數(shù)，稱為設(shè)計(jì)變量。設(shè)計(jì)變量是最優(yōu)化設(shè)計(jì)要優(yōu)選的量。最優(yōu)化設(shè)計(jì)的任務(wù)，就是確定設(shè)計(jì)變量的最優(yōu)值以得到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。但是每一次設(shè)計(jì)對(duì)象不同，選取的設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)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(dǎo)出量，如應(yīng)力、變形等。總之，設(shè)計(jì)變量必須是對(duì)該項(xiàng)設(shè)計(jì)性能指標(biāo)優(yōu)劣有影響的參數(shù)。

b約束條件

設(shè)計(jì)空間是一切設(shè)計(jì)方案的集合，只要在設(shè)計(jì)空間確定一個(gè)點(diǎn)，就確定了一個(gè)設(shè)計(jì)方案。但是，實(shí)際上并不是任何一個(gè)設(shè)計(jì)方案都可行，因?yàn)樵O(shè)計(jì)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(jì)中，這種對(duì)設(shè)計(jì)變量取值時(shí)限制條件，稱為約束條件，而約束條件是設(shè)計(jì)變量間或設(shè)計(jì)變量本身應(yīng)該遵循的限制條件，而優(yōu)化設(shè)計(jì)問題大多數(shù)是約束的優(yōu)化問題。針對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型要素的不同情況，可將優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分類，約束條件的形式有顯約束和隱約束兩種，前者是對(duì)某個(gè)或某組設(shè)計(jì)變量的直接限制，后者則是對(duì)某個(gè)或某組變量的間接限制。等式約束對(duì)設(shè)計(jì)變量的約束嚴(yán)格，起著降低設(shè)計(jì)變量自由度的作用。優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程就是在設(shè)計(jì)變量自由的允許范圍內(nèi)，找出一組優(yōu)化的設(shè)計(jì)變量值，使得目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最優(yōu)值。

c目標(biāo)函數(shù)

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

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

優(yōu)化設(shè)計(jì)理論方法

優(yōu)化準(zhǔn)則法對(duì)于不同類型的約束、變量、目標(biāo)函數(shù)等需導(dǎo)出不同的優(yōu)化準(zhǔn)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(fù)分析，代價(jià)昂貴，效率較低，往往還要求目標(biāo)函數(shù)和約束條件連續(xù)、可微，這都限制了其在實(shí)際工程優(yōu)化設(shè)計(jì)中推廣應(yīng)用。因此遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、粒子群算法、進(jìn)化算法等智能優(yōu)化法于20世紀(jì)80年代相繼提出，并且不需要目標(biāo)函數(shù)和約束條件的導(dǎo)數(shù)信息，就可獲得最優(yōu)解，為機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了新的思路和方法，并在實(shí)踐中得到成功應(yīng)用。

a遺傳算法

遺傳算法起源于20世紀(jì)60年代對(duì)自然和人工自適應(yīng)系統(tǒng)的研究，最早由美國(guó)密歇根大學(xué)Holland教授提出，是模擬生物化過程、高度并行、隨機(jī)、自適應(yīng)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(jìn)行隨機(jī)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(qiáng)的通用性、靈活性和全局性；缺點(diǎn)是不能保證下一代比上一代更好，只是在總趨勢(shì)上不斷優(yōu)化，運(yùn)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(gè)大規(guī)模自適應(yīng)的非線性動(dòng)力系統(tǒng)，具有聯(lián)想、概括、類比、并行處理以

及很強(qiáng)的魯棒性，且局部損傷不影響整體結(jié)果。美國(guó)物理學(xué)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(dòng)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，將系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與最優(yōu)化態(tài)相對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)能量函數(shù)與優(yōu)化尋優(yōu)過程相對(duì)應(yīng)，與Tank在1986年提出了第一個(gè)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(qiáng)大的并行計(jì)算、近似分析和非線性建模能力，提高優(yōu)化計(jì)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(fù)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(jì)。

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(gè)優(yōu)化解集開始搜索，通用個(gè)體間協(xié)作與競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)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(jiǎn)答、容易實(shí)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(jī)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(yīng)用于目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化、動(dòng)態(tài)環(huán)境優(yōu)化、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練等諸多領(lǐng)域，但用于機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域研究還很少。

d多目標(biāo)優(yōu)化法

功能、強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)性等的優(yōu)化始終是機(jī)械設(shè)計(jì)的追求目標(biāo)，實(shí)際工程機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)都屬于多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。多目標(biāo)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(biāo)優(yōu)化轉(zhuǎn)化成一個(gè)或一系列單目標(biāo)優(yōu)化，將其優(yōu)化結(jié)果作為目標(biāo)優(yōu)化的一個(gè)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(biāo)法、統(tǒng)一目標(biāo)法、目標(biāo)分層法和功效系數(shù)法。

優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)中所以解決問題的特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)膬?yōu)化方案是非常關(guān)鍵的。因?yàn)榻鉀Q同

一個(gè)問題可能有多種方法，而每一種方法也有可能會(huì)導(dǎo)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(biāo)的最優(yōu)方案。所以我們?cè)谶x擇方案時(shí)一定要考慮一下四個(gè)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(jì)算時(shí)間或計(jì)算函數(shù)的次數(shù)要盡可能地少。

b可靠性要高?？煽啃砸呤侵冈谝欢ǖ木纫笙?，在一定迭代次數(shù)內(nèi)或一定計(jì)算時(shí)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(jì)算程序。解題過程中要盡可能采用現(xiàn)有的成熟的計(jì)算程序，以使解題簡(jiǎn)便并且不容易出錯(cuò)。

d穩(wěn)定性要高。穩(wěn)定性好是指對(duì)于高度非線性偏心率大的函數(shù)不會(huì)因計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)截?cái)嗾`差迭代過程正常運(yùn)行而中斷計(jì)算過程。

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

數(shù)，根據(jù)復(fù)雜性、準(zhǔn)確性等條件結(jié)合個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇。優(yōu)化設(shè)計(jì)的選擇取決于數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)，通常認(rèn)為，對(duì)于目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)均為顯函數(shù)且設(shè)計(jì)變量個(gè)數(shù)不太多的問題，采用懲罰函數(shù)法較好；對(duì)于只含線性約束的非線性規(guī)劃問題，最適應(yīng)采用梯度投影法；對(duì)于求導(dǎo)非常困難的問題應(yīng)選用直接解法，例如復(fù)合形法；對(duì)于高度非線性的函數(shù)，則應(yīng)選用計(jì)算穩(wěn)定性較好的方法，例如BFGS變尺度法和內(nèi)點(diǎn)懲罰函數(shù)相結(jié)合的方法。

結(jié)論

機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)作為傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法而出現(xiàn)的一種更科學(xué)的

優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，可使機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量達(dá)到更高的水平。近年來，隨著數(shù)學(xué)規(guī)劃理論的不斷發(fā)展和工作站計(jì)算能力的不斷挖掘，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和手段都有非常大的突破，且優(yōu)化設(shè)計(jì)思路不斷的開闊?？傊恳环N優(yōu)化設(shè)計(jì)方法都是針對(duì)某一類問題而產(chǎn)生的，都有各自的特點(diǎn)，都有各自的應(yīng)用領(lǐng)域，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)就是在給定的載荷和環(huán)境下，在對(duì)機(jī)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(jì)變量，建立目標(biāo)函數(shù)并使其獲得最優(yōu)值得一種新的設(shè)計(jì)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(jiǎn)便高效的達(dá)到目標(biāo)。當(dāng)今的優(yōu)化正逐步的發(fā)展到多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分利用了先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)和科學(xué)的最新成果。所以機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究必須與工程實(shí)踐、數(shù)學(xué)、力學(xué)理論、計(jì)算機(jī)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(jì)[M]. 河南：黃河水利出版社，2008.

篇9

關(guān)鍵詞：機(jī)構(gòu)組合；機(jī)械原理；實(shí)驗(yàn)；機(jī)械系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）22-0175-02

隨著我國(guó)由“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”轉(zhuǎn)變的歷史性跨越，高校的實(shí)踐教學(xué)愈加受到廣泛的重視[1，2]。而對(duì)于培養(yǎng)目標(biāo)為“培養(yǎng)具有社會(huì)責(zé)任感、基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、富有創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的應(yīng)用型高級(jí)專門人才”和“以工為主，以軌道交通為特色”的大學(xué)來說，逐步將演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改變?yōu)榫C合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，以強(qiáng)化對(duì)學(xué)生的機(jī)械綜合設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力及工程意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，更是迫在眉睫。

一、問題的提出

《機(jī)械原理》課程是工科機(jī)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(xué)生從理論學(xué)習(xí)到實(shí)際設(shè)計(jì)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(xué)生掌握機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)器動(dòng)力學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，學(xué)會(huì)常用機(jī)構(gòu)的分析和綜合方法，并具有進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力。由此可見，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)機(jī)械原理課程的教學(xué)體系中，具有十分重要的地位，除了能使學(xué)生鞏固和加深對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)與理解外，更是理論結(jié)合實(shí)際、提高學(xué)生的動(dòng)手能力、啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維的必要手段。以往傳統(tǒng)的機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多為《機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)繪》、《漸開線齒廓范成原理》和《回轉(zhuǎn)件的動(dòng)平衡》等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過近幾年的努力，實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了《平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)》，為開創(chuàng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)探索了道路。為了進(jìn)一步深入開展綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、開發(fā)與實(shí)踐，課題組研發(fā)了此項(xiàng)機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì)與搭接實(shí)驗(yàn)。

二、實(shí)驗(yàn)的目的及任務(wù)

設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)――《機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)》的訓(xùn)練內(nèi)容涉及常用機(jī)構(gòu)、組合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析、機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)等，該實(shí)驗(yàn)的目的為：

1.培養(yǎng)學(xué)生機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的構(gòu)思與設(shè)計(jì)，提高其綜合利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力和動(dòng)手能力；

2.通過對(duì)實(shí)際工程問題的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及搭接，加深學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性、運(yùn)動(dòng)干涉等問題的理解，培養(yǎng)學(xué)生觀察問題、發(fā)現(xiàn)問題的能力；通過實(shí)驗(yàn)的多方案設(shè)計(jì)培養(yǎng)發(fā)散思維和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力；

3.培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作能力及團(tuán)隊(duì)精神。此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的任務(wù)可根據(jù)學(xué)生理論知識(shí)掌握程度，自選或指定以下機(jī)構(gòu)之一：內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)；精壓機(jī)機(jī)構(gòu)；牛頭刨床機(jī)構(gòu)；齒輪―曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；齒輪―曲柄擺塊機(jī)構(gòu)；雙滑塊機(jī)構(gòu)插床機(jī)構(gòu)；篩料機(jī)構(gòu)；凸輪―五桿機(jī)構(gòu)；間歇運(yùn)動(dòng)組合機(jī)構(gòu)等。

實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為主，構(gòu)思2～3個(gè)可行方案，比較各方案優(yōu)缺點(diǎn)；對(duì)優(yōu)選方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，進(jìn)行實(shí)物搭接和試運(yùn)轉(zhuǎn)；在老師引導(dǎo)下學(xué)生發(fā)現(xiàn)所搭接機(jī)構(gòu)的不足之處，并提出改進(jìn)措施。

三、實(shí)驗(yàn)原理、方法與步驟

1.實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)選用湖南長(zhǎng)慶機(jī)電科教有限公司生產(chǎn)制造的CQJP―D機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)臺(tái)為實(shí)驗(yàn)裝置：

①實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)架（如圖1所示）：

②實(shí)驗(yàn)臺(tái)組件：該試驗(yàn)臺(tái)組件涵蓋了機(jī)械原理課程中講到的各種機(jī)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(fù)合鉸鏈、主/從動(dòng)軸、鉸鏈支座、壓緊螺栓、層面限位套、高副鎖緊彈簧、齒條護(hù)板等。

2.實(shí)驗(yàn)原理。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是其原動(dòng)件的數(shù)目等于其所具有的自由度的數(shù)目。因此，如將機(jī)構(gòu)的機(jī)架及與機(jī)架相連的原動(dòng)件從機(jī)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(gè)自由度為零的構(gòu)件組。而這個(gè)自由度為零的構(gòu)件組，有時(shí)還可以拆分成更簡(jiǎn)單的自由度為零的構(gòu)件組，將最后不能再拆的最簡(jiǎn)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(jiǎn)稱為桿組[3]。由桿組定義，組成平面機(jī)構(gòu)的基本桿組應(yīng)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(yùn)動(dòng)副數(shù)目均應(yīng)為整數(shù)，故當(dāng)n、P1、Ph取不同數(shù)值時(shí)，可得各類基本桿組。當(dāng)Ph=0時(shí)，桿組中的運(yùn)動(dòng)副全部為低副，稱為低副桿組。其F=3n-2P1=0，故n=2P1/3，故n應(yīng)當(dāng)是2的倍數(shù)，而P1應(yīng)當(dāng)是3的倍數(shù)，即n=2、4、6……，P1=3、6、9……。當(dāng)n=2，P1=3時(shí)，基本桿組稱為Ⅱ級(jí)組。Ⅱ級(jí)組是應(yīng)用最多的基本桿組，絕大多數(shù)的機(jī)構(gòu)均由Ⅱ級(jí)桿組組成。n=4，P1=6時(shí)的基本桿組稱為Ⅲ級(jí)桿組。由上述分析可知，機(jī)構(gòu)的組成原理為：任何平面機(jī)構(gòu)都是由若干個(gè)基本桿組（阿蘇爾桿組）依次聯(lián)接到原動(dòng)件和機(jī)架上而構(gòu)成。此原理即為機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì)與搭接實(shí)驗(yàn)的基本原理。

3.實(shí)驗(yàn)的方法與步驟。①掌握平面機(jī)構(gòu)組成原理；②熟悉實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，各零、部件功用和安裝、拆卸工具；③確定設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的類型，構(gòu)思2至3個(gè)可行方案，比較各方案優(yōu)缺點(diǎn)；④對(duì)優(yōu)選方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)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(yùn)動(dòng)傳遞規(guī)律順序聯(lián)接到原動(dòng)件和機(jī)架上，進(jìn)行實(shí)物搭接和試運(yùn)轉(zhuǎn)；⑦按要求完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)從培養(yǎng)學(xué)生機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的構(gòu)思和動(dòng)手實(shí)踐能力出發(fā)，能夠使學(xué)生受到三個(gè)層次的訓(xùn)練：①掌握實(shí)驗(yàn)的基本技能，驗(yàn)證所學(xué)的理論，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解；②課程學(xué)習(xí)與工程實(shí)際結(jié)合，初步具有進(jìn)行新型機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力；③鼓勵(lì)學(xué)生自己結(jié)合有生產(chǎn)背景的實(shí)際課題提出設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)行原理方案設(shè)計(jì)，在鍛煉動(dòng)手實(shí)踐能力的同時(shí)，加強(qiáng)學(xué)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(xiàn)：

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[2]蔡書平，桂亮.機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用研究[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究，2012，（4）：47-49.

篇10

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)：本實(shí)驗(yàn)在創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案二的基礎(chǔ)上作了改進(jìn)，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(cè)得各段黑色磁帶通過光電門的時(shí)間，另外長(zhǎng)度的測(cè)量比創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案二和三更好操作，誤差更小.當(dāng)然本實(shí)驗(yàn)操作中也要控制好直尺豎直下落.

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)高考復(fù)習(xí)建議

1.要明確實(shí)驗(yàn)思想

做好驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的前提，就是要?jiǎng)?chuàng)設(shè)好物理情景，這就是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)思想.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)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(xué)實(shí)驗(yàn)室很容易做到，過程也簡(jiǎn)單.

2.要掌握實(shí)驗(yàn)方法

在教材的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，給我們提供了多種實(shí)驗(yàn)方法，而這些實(shí)驗(yàn)方法在我們研究探究性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)用到，因此，我們必須要掌握和靈活運(yùn)用這些實(shí)驗(yàn)方法.

3.要重視實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證條件

物理規(guī)律的形成，通常會(huì)有一定的前提或必備條件，在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中必須要滿足這些條件才能使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，而這一點(diǎn)恰恰是我們?nèi)菀缀鲆暬虿蛔⒁獾?在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，“只有重力做功”是實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證條件，而實(shí)驗(yàn)中阻力的存在是不可避免的，阻力做功過大時(shí)，實(shí)驗(yàn)誤差大，實(shí)驗(yàn)將失去意義，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中要考慮到減小阻力.

4.要學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理

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