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篇1

[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(guò)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(guò)不同傳動(dòng)原理進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，初步從知識(shí)庫(kù)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(guò)程對(duì)于整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)說(shuō)，雖然相對(duì)比較困難，但是卻非常重要，過(guò)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(guò)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(guò)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?；诖耍疚膶?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(lái)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(wèn)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(wèn)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(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)程中涉及到了隸屬度與權(quán)數(shù)，所以，是離不開(kāi)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(guò)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(wèn)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(wèn)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(guò)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(wèn)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(wèn)題的過(guò)程中，對(duì)于尺度選擇過(guò)分確切，與此同時(shí)，在評(píng)價(jià)的過(guò)程中，決策者不可以對(duì)模糊問(wèn)題的含義進(jìn)行精確把握，導(dǎo)致在實(shí)際操作過(guò)程中無(wú)法變通處理問(wèn)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(guò)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(yǔ)

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(lái)越廣泛。

參考文獻(xiàn)

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篇2

（1）設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容不規(guī)范，要求不統(tǒng)一。

由于每屆或每班的指導(dǎo)教師不同，設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容、要求、難易程度偏離太大。如有數(shù)控機(jī)床改造設(shè)計(jì)、伺服系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)、交通燈控制設(shè)計(jì)等，要求、工作量也不相同。有的設(shè)計(jì)任務(wù)偏難，有的設(shè)計(jì)任務(wù)又太簡(jiǎn)單。

（2）設(shè)計(jì)資料缺乏。

由于機(jī)電一體化是一門新興的技術(shù)和專業(yè)，這方面的知識(shí)內(nèi)容都在相關(guān)的雜志刊物登載，書(shū)籍相對(duì)少一些。要進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，收集這方面的資料較困難。沒(méi)有現(xiàn)成的資料匯編及設(shè)計(jì)手冊(cè)，學(xué)生要花費(fèi)較多的時(shí)間找資料，往往是教師幫助尋找資料。而且沒(méi)有像機(jī)械零件設(shè)計(jì)那樣的系統(tǒng)完整的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)。在設(shè)計(jì)中盲目性較大。

（3）師資不足。

最早幾年機(jī)電專業(yè)方向只有一個(gè)班或兩個(gè)班，指導(dǎo)教師有2~4人即可。一般由主講或熟悉機(jī)電一體化控制系統(tǒng)課程的教師指導(dǎo)。近幾年隨著學(xué)生的擴(kuò)招，機(jī)電專業(yè)擴(kuò)展到4~5個(gè)班，指導(dǎo)教師需要8~10人，明顯不夠，因此有必要進(jìn)行培養(yǎng)。

2機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)改進(jìn)措施

（1）編寫合適的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，配齊設(shè)計(jì)資料。

到目前為止未見(jiàn)過(guò)公開(kāi)出版的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，所以有必要編寫合適的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，并收集較全的資料進(jìn)行匯編，與指導(dǎo)書(shū)匯編成冊(cè)。

（2）規(guī)范設(shè)計(jì)題目，統(tǒng)一要求。

規(guī)范設(shè)計(jì)題目不是整個(gè)設(shè)計(jì)都用同一個(gè)題目，而是在一個(gè)范圍內(nèi)選擇題目，教師根據(jù)所選的題目按統(tǒng)一的要求下達(dá)任務(wù)書(shū)。設(shè)計(jì)題目一般以簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床改造設(shè)計(jì)、機(jī)器人及控制設(shè)計(jì)較為合適。在市場(chǎng)上可見(jiàn)的機(jī)電產(chǎn)品多得很，不是所有的機(jī)電產(chǎn)品都適合做題目，因其難易程度是不同的。機(jī)電專業(yè)的課程設(shè)置是以機(jī)床設(shè)計(jì)、機(jī)器人設(shè)計(jì)控制為典型產(chǎn)品的，在機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)中要反映課程設(shè)置的內(nèi)容。機(jī)電專業(yè)方向課程有機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)、機(jī)器人導(dǎo)論等課程。這些課程的內(nèi)容在電的方面主要介紹了以計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)；機(jī)械方面介紹了機(jī)械運(yùn)動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)部件，如滾動(dòng)導(dǎo)軌、滾珠絲杠等。在選題及設(shè)計(jì)中要反映上述的內(nèi)容。因此規(guī)范化的題目主要為數(shù)控車床（或銑床、鉆床等）設(shè)計(jì)、車床（或銑床、鉆床等）數(shù)控化改造設(shè)計(jì)、或是工業(yè)機(jī)器人及控制設(shè)計(jì)。這些都具有一定的機(jī)械部分內(nèi)容，如數(shù)控機(jī)床進(jìn)給軸傳動(dòng)部件，機(jī)器人的腰身、手臂運(yùn)動(dòng)部件及滾珠絲杠、導(dǎo)軌的應(yīng)用等。電的方面包含數(shù)控系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及對(duì)機(jī)械部分的控制；從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)電結(jié)合。對(duì)規(guī)范化的題目、要求及上述設(shè)計(jì)內(nèi)容都已編入指導(dǎo)書(shū)中。

（3）指導(dǎo)教師的培養(yǎng)。

首先被培訓(xùn)的教師可以跟班聽(tīng)課，熟悉掌握相關(guān)的課程內(nèi)容，然后在機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)進(jìn)行中跟班輔導(dǎo)，以培養(yǎng)出合格的指導(dǎo)教師。

（4）加強(qiáng)督察。

當(dāng)指導(dǎo)教師接到指導(dǎo)課程設(shè)計(jì)任務(wù)后，首先拿到機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，根據(jù)要求寫出課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)；并由教研室主任或院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查，合格才可向?qū)W生下達(dá)任務(wù)。指導(dǎo)中，教師要填寫指導(dǎo)日志，隨時(shí)記錄指導(dǎo)中的難點(diǎn)、及出現(xiàn)的問(wèn)題和解決方法，并進(jìn)行小結(jié)，以便下一次指導(dǎo)時(shí)提高設(shè)計(jì)水平。

3機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)主要內(nèi)容

3.1設(shè)計(jì)題目確定及要求

3.2總體方案確定

（1）總體方案設(shè)計(jì)；

（2）繪制總體方案圖。

3.3伺服系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)

（1）切削力計(jì)算；

（2）滾動(dòng)絲杠螺母副的計(jì)算與選型；

（3）伺服系統(tǒng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)；

（4）步進(jìn)電機(jī)當(dāng)量扭矩計(jì)算及選型；

（5）機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（繪制一個(gè)軸的機(jī)械裝配圖）。

3.4控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

（1）確定控制系統(tǒng)方案及繪制系統(tǒng)框圖；

（2）單片機(jī)的選用；

（3）存儲(chǔ)器的選用與擴(kuò)展；

（4）譯碼電路設(shè)計(jì)；

（5）接口電路設(shè)計(jì)；

（6）繪制控制系統(tǒng)硬件電路原理圖。

3.5基本的參考圖表匯編。

4近一屆學(xué)生機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)進(jìn)行情況

4.1教師配備

近一屆機(jī)電專業(yè)學(xué)生，每屆有四個(gè)班進(jìn)行機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)，共配備6名教師；其中有四名為獨(dú)立指導(dǎo)教師，兩名為輔導(dǎo)教師，為培養(yǎng)新的指導(dǎo)教師儲(chǔ)備力量。

4.2指導(dǎo)書(shū)的使用及設(shè)計(jì)過(guò)程

設(shè)計(jì)學(xué)生和指導(dǎo)教師每人一份機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)。教師按照要求寫出機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，并經(jīng)研究所長(zhǎng)審查后發(fā)給學(xué)生。設(shè)計(jì)題目主要有CA6140普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)、C6132普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)。在同一個(gè)題目的學(xué)生中，要求設(shè)計(jì)進(jìn)給軸部件時(shí)，一部分學(xué)生設(shè)計(jì)X軸進(jìn)給部件，另一部分學(xué)生設(shè)計(jì)Z軸進(jìn)給部件。整個(gè)過(guò)程根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的題目、要求和機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)給出的設(shè)計(jì)步驟、方法，先進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，再進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行CNC硬件電路設(shè)計(jì)。整個(gè)過(guò)程經(jīng)過(guò)了機(jī)械、電子兩方面的訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電結(jié)合，達(dá)到預(yù)期效果。

4.3填寫指導(dǎo)日志

教師在指導(dǎo)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，及時(shí)填寫指導(dǎo)日志，記錄設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)、問(wèn)題，并進(jìn)行小結(jié)。

5本文總結(jié)

篇3

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；機(jī)械系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

一、前言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),特別是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,使得傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)受到了極大的沖擊，電一體化產(chǎn)品在機(jī)械系統(tǒng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息機(jī)電一體化機(jī)電一體化技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實(shí)際中去的綜合技術(shù)。機(jī)電一體化是一門獨(dú)立的綜合叉學(xué)科，現(xiàn)已發(fā)展到光機(jī)電一體化、機(jī)械智能化和微機(jī)械化階段。目前，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)在的各個(gè)領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用，在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域也發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

二、機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)概述

機(jī)電一體化是在傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、軟件編程技術(shù)等技術(shù),根據(jù)優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)和系統(tǒng)功能目標(biāo),以智力、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力和感知組成等要素為基礎(chǔ),進(jìn)而對(duì)各個(gè)成要素和各要素之間的運(yùn)動(dòng)傳遞、信息處理、能量變換、接口耦合、物質(zhì)運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行研究,使整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合與集成,并在系統(tǒng)控制程序的信息流控制下,形成物質(zhì)的和能量的有規(guī)則運(yùn)動(dòng),在高質(zhì)量、高功能、高精度、高可靠性等方面實(shí)現(xiàn)最佳功能價(jià)值系統(tǒng)工程技術(shù)。機(jī)電一體化的產(chǎn)生和發(fā)展對(duì)機(jī)械系統(tǒng)也起了極大的推動(dòng)和促進(jìn)作用，它提高了機(jī)械系統(tǒng)的性能，完成傳統(tǒng)機(jī)械所不能完成的功能。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械技術(shù)只能形成功能有限的純機(jī)械的產(chǎn)品，但與信息技術(shù)、微電子技術(shù)相結(jié)合后，就可以形成機(jī)電一體化產(chǎn)品。但并非任何的機(jī)械產(chǎn)品都能改造成機(jī)電一體化產(chǎn)品，必須要對(duì)其零部件也要進(jìn)行適當(dāng)選擇或替換，再結(jié)合相關(guān)技術(shù)等才能形成機(jī)電一體化產(chǎn)品。

圖1 機(jī)電一體化系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖

機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)是通過(guò)計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)調(diào)與控制，主要是用來(lái)完成動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械及其機(jī)電部件的系統(tǒng)。機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)核心是由計(jì)算機(jī)控制的，包括機(jī)械、電子、液壓等技術(shù)的伺服系統(tǒng)。機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的主要功能是在計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)和控制下，單獨(dú)由控制電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的子系統(tǒng)來(lái)完成一系列機(jī)械運(yùn)動(dòng)，完成其系統(tǒng)功能要求。機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要從系統(tǒng)的角度進(jìn)行合理化和最優(yōu)化設(shè)計(jì)。機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和支承部件。（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)是依據(jù)操作指令的要求在動(dòng)力源的帶動(dòng)下，完成操作任務(wù)的直接裝置。一般具有較高的靈敏度、精確度和可靠性等。由于計(jì)算機(jī)的越來(lái)與強(qiáng)大的性能，傳統(tǒng)作為動(dòng)力源的電動(dòng)機(jī)已發(fā)展為具有動(dòng)力、變速與執(zhí)行等多重功能的伺服電動(dòng)機(jī)，從而簡(jiǎn)化了傳動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 (2)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是伺服系統(tǒng)的一部分，要根據(jù)伺服控制的要求進(jìn)行選擇設(shè)計(jì)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不但要滿足傳動(dòng)精度的要求，還要滿足輕量、低噪聲和高可靠性的要求。（3）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)一般指起支承和導(dǎo)向作用的導(dǎo)軌、軸承等，為機(jī)械系統(tǒng)中各運(yùn)動(dòng)裝置完成其特定方向的運(yùn)動(dòng)提供保障。此外，在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，為獲得良好的伺服性能，必須考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)因素與整個(gè)伺服系統(tǒng)的電氣參數(shù)、性能參數(shù)的匹配。

與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比，機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)要求較高的制造精度、良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和良好的穩(wěn)定性。（1）高精度。精度的高低直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，機(jī)電—體化機(jī)械系統(tǒng)的高精度是其最重要的要求。機(jī)電—體化機(jī)械系統(tǒng)其技術(shù)性能、工藝水平和功能有很大的提高，如機(jī)械系統(tǒng)的精度不能滿足要求，則無(wú)論機(jī)電—體化也無(wú)法完成其預(yù)定的機(jī)械操作。（2）快速響應(yīng)。機(jī)電一體化系統(tǒng)的快速響應(yīng)要求機(jī)械系統(tǒng)從接到指令到開(kāi)始執(zhí)行指令指定的任務(wù)之間的時(shí)間間隔應(yīng)當(dāng)短。只有這樣，能控制系統(tǒng)也才能及時(shí)根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行情況獲取相關(guān)信息，然后下達(dá)指令，從而精確地完成預(yù)定的任務(wù)要求。（3）良好的穩(wěn)定性。機(jī)電一體化系統(tǒng)要求系統(tǒng)抵御外界環(huán)境的影響和抗干擾能力強(qiáng)，機(jī)械裝置在外界干擾的作用下依然能夠保證穩(wěn)地進(jìn)行工作。因此，在機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一般應(yīng)當(dāng)滿足無(wú)間隙、低摩擦、高諧振頻率等要求。此外，機(jī)械系統(tǒng)還要求具有高可靠性、壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕等特點(diǎn)。

三、機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)

機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)工作中的一個(gè)重要組成部分，是最具創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。正確合理地設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)提高機(jī)械的性能和質(zhì)量、降低機(jī)械的制造成本和使用費(fèi)用等都是至關(guān)重要的。機(jī)械傳動(dòng)是一種把動(dòng)力機(jī)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間裝置,是一種扭矩和轉(zhuǎn)速的變換器,其目的是在動(dòng)力機(jī)與負(fù)載之間使扭矩得到合理的匹配,并可通過(guò)機(jī)構(gòu)變換實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的速度調(diào)節(jié)。機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)的任務(wù)，是將動(dòng)力機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能傳輸?shù)讲僮鳈C(jī)械上,因而機(jī)電一體化系統(tǒng)中機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也就是伺服機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中, 在一定程度上伺服電動(dòng)機(jī)的伺服變速功能替代了傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)中的變速機(jī)構(gòu),只有在伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍滿足不了系統(tǒng)要求的情況下,才會(huì)通過(guò)傳動(dòng)裝置進(jìn)行變速。由于機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)快速響應(yīng)指標(biāo)要求一般都會(huì)很高，機(jī)械傳動(dòng)裝置不僅要解決伺服電機(jī)與負(fù)載間的力矩匹配問(wèn)題，還應(yīng)當(dāng)大力提高系統(tǒng)的伺服性能。因此，機(jī)電一體化系統(tǒng)要求機(jī)械傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)當(dāng)滿足慣量小、摩擦小、阻尼合理、間隙小、輕量和高可靠性等要求。因此機(jī)電一體化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)具有傳動(dòng)鏈短、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、盡可能采用線性傳遞、無(wú)間隙傳遞等設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

2.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)電一體化的機(jī)械結(jié)構(gòu)仍屬于傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)的范疇,在滿足伺服系統(tǒng)對(duì)其穩(wěn)、準(zhǔn)、快要求的前提下,從整體上說(shuō)應(yīng)該是朝著高速化、精密化和輕量化的方向發(fā)展。因而在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須要對(duì)具體的零部件的設(shè)計(jì)提出了更高、更嚴(yán)的要求,應(yīng)當(dāng)綜合考慮到各個(gè)零部件的制造和安裝精度、結(jié)構(gòu)剛度、穩(wěn)定性等具體情況?？梢酝ㄟ^(guò)一些措施來(lái)改善機(jī)械結(jié)構(gòu)零部件特性，如采用新材料和鋼板焊接結(jié)構(gòu)來(lái)提高支承件的剛度、采用合理的截面形狀和尺寸、采用低摩擦系數(shù)的導(dǎo)軌提高運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。近幾年在結(jié)構(gòu)上也出現(xiàn)了并聯(lián)形式,如并聯(lián)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)床等,極大地簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu),提高了產(chǎn)品的剛度重量比及精度。除了以上兩個(gè)方面以外,機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)還需工程技術(shù)人員在設(shè)計(jì)方法上大膽創(chuàng)新,充分利用已有的模塊,,并且在設(shè)計(jì)之初,就考慮到產(chǎn)品在制造、使用過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

四、結(jié)束語(yǔ)

由于機(jī)電一體化的迅速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)已逐步滲透到機(jī)械工業(yè)的每一個(gè)領(lǐng)域，幾乎不受行業(yè)的限制。機(jī)電一體化是機(jī)械設(shè)計(jì)理論的發(fā)展，設(shè)計(jì)好機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)是機(jī)電一體化產(chǎn)品的前提。面對(duì)日益發(fā)展信息時(shí)代,掌握機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路,是開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品的關(guān)鍵所在。伴隨著機(jī)電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展其機(jī)械部分的設(shè)計(jì)將會(huì)朝著結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，控制更容易，可靠性更好，性能價(jià)格比更高的方向不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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篇4

研制過(guò)程

我國(guó)坦克架橋車的研制始于60年代初。當(dāng)時(shí)，研制單位借鑒捷克在T―34坦克上改制架橋車的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了橋長(zhǎng)為18m、機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械架設(shè)的剪刀式橋，但由于種種原因沒(méi)有進(jìn)行樣車試制。60年代中后期，隨著認(rèn)識(shí)的深化，決定舍棄剪刀式橋的設(shè)計(jì)方案，采用類似前蘇聯(lián)МТУ裝甲架橋車的平推跳板式結(jié)構(gòu)方案。60年代后期，完成了橋長(zhǎng)18m的雙折疊桁架結(jié)構(gòu)橋、液壓機(jī)械傳動(dòng)、平推對(duì)接連橋方式的架橋車的方案設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其后由于“”的干擾，研制工作被迫中斷。

1970年，由多家科研生產(chǎn)單位共同組成聯(lián)合設(shè)計(jì)組，在對(duì)平推雙折疊結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，又提出了雙層疊放平推式結(jié)構(gòu)方案。方案設(shè)計(jì)完成后，于1971年9月試制出第一輛原理性樣車，1973年2月，試制出第二輛樣車。第二輛樣車的試制成功標(biāo)志著原理性樣車研制階段的結(jié)束。

1979年12月，試制出1輛初樣車。1981年，對(duì)初樣車進(jìn)行了全面摸底試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果證明，初樣車基本達(dá)到了戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)要求。1982年5月，試制出兩輛正樣車，并于6月通過(guò)了工廠鑒定試驗(yàn)。1982年7月至1984年9月，兩輛正樣車在高寒、高溫潮濕、常溫三個(gè)環(huán)境地區(qū)進(jìn)行了設(shè)計(jì)定型試驗(yàn)，每輛車?yán)塾?jì)行駛6700km，架設(shè)橋梁320次，額定通載1050車次，通過(guò)了定型試驗(yàn)。1984年12月，架橋車通過(guò)了裝甲兵軍工產(chǎn)品定型委員會(huì)的設(shè)計(jì)定型審查。1985年1月，裝甲兵軍工產(chǎn)品定型委員會(huì)正式批準(zhǔn)設(shè)計(jì)定型，并命名為84式坦克架橋車。

總體布置

坦克架橋車主要由底盤、橋梁、作業(yè)液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、架設(shè)機(jī)構(gòu)等組成。架橋車采用79式中型坦克底盤，并進(jìn)行了適應(yīng)性改進(jìn)。車體內(nèi)部分為駕駛室(車體前左部)、乘員室(車體中部)、動(dòng)力室(車體后部)。根據(jù)安裝架設(shè)機(jī)構(gòu)和架、收橋梁的需要，車體上增設(shè)了安裝支座；駕駛室內(nèi)安裝了電氣控制系統(tǒng)的操作控制盒、繼電器盒、傳動(dòng)箱操縱裝置；乘員室內(nèi)安裝了坦克電臺(tái)以及作業(yè)液壓系統(tǒng)的徑向柱塞油泵、液壓油箱及各類電磁電液閥。乘員3人（駕駛員、車長(zhǎng)和勤務(wù)員），車長(zhǎng)和勤務(wù)員在乘員室內(nèi)，各有1個(gè)座椅和1具M(jìn)K4觀察潛望鏡，從頂門出入。

乘員自衛(wèi)武器為1挺7.62mm班用輕機(jī)槍（1500發(fā)槍彈）和20枚手榴彈。該車還配備有1支信號(hào)槍和6發(fā)信號(hào)彈。

動(dòng)力裝置為1臺(tái)12150L―7BW型柴油機(jī)，功率580hp。傳動(dòng)裝置從69式中型坦克的傳動(dòng)裝置演變而來(lái)，其結(jié)構(gòu)與79式中型坦克基本相同。主離合器操縱和轉(zhuǎn)向操縱增裝了液壓助力裝置，傳動(dòng)箱是在73式中型坦克搶救牽引車的傳動(dòng)箱基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，主要更換了向拖救絞盤輸出動(dòng)力的錐齒輪副，并增加了結(jié)合、解脫撥叉機(jī)構(gòu)，以利于架橋時(shí)操縱傳動(dòng)箱。為便于操縱，還增加了作業(yè)液壓操縱裝置，該裝置的操縱盒和操縱手柄安裝在駕駛室內(nèi)，有結(jié)合、解脫兩個(gè)操縱位置。操縱力不大于186N。操縱拉桿經(jīng)過(guò)車底板與傳動(dòng)箱撥叉機(jī)構(gòu)相連。橋梁架、收作業(yè)的操縱通過(guò)電氣控制系統(tǒng)的操作控制盒進(jìn)行。

車體采用鋼裝甲板焊接而成，各部位的裝甲板傾角及頂裝甲板、后裝甲板和底裝甲板的厚度與79式中型坦克的相同，車體前上、前下裝甲板和側(cè)裝甲板減薄了。減薄裝甲板的結(jié)構(gòu)連接焊縫相應(yīng)加強(qiáng)。

作業(yè)裝置

橋梁橋梁安裝在底盤上方，橋長(zhǎng)18m，由兩個(gè)9m長(zhǎng)的半橋組成。每半橋上分為兩個(gè)橋節(jié)，每橋節(jié)有主橋、副橋、橋面系、導(dǎo)輪導(dǎo)槽、凸或凹的連橋機(jī)構(gòu)等。主、副橋采用箱式結(jié)構(gòu)，由高強(qiáng)度低合金鋼焊接而成。兩橋節(jié)的連接為平推式對(duì)接，采用半柔性拉桿連接方式，橋?qū)捒烧{(diào)整。平時(shí)兩個(gè)半橋上下疊放在底盤上，作業(yè)時(shí)通過(guò)架設(shè)機(jī)構(gòu)、液壓驅(qū)動(dòng)裝置、電控系統(tǒng)，由連橋機(jī)構(gòu)將兩個(gè)半橋連成一個(gè)整橋。為使橋梁能從任意一端收起，除連橋機(jī)構(gòu)外，兩個(gè)半橋采用了同樣的結(jié)構(gòu)，因此，疊放時(shí)上下位置可以互換。

作業(yè)液壓系統(tǒng)橋梁的架設(shè)與撤收采用全液壓驅(qū)動(dòng)方式，由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)箱向前輸出動(dòng)力，系統(tǒng)壓力為24.5MPa。由于采用了卸荷回路，較好地解決了作業(yè)過(guò)程中系統(tǒng)的油溫過(guò)高的問(wèn)題。系統(tǒng)中除裝有液壓馬達(dá)和液壓柱塞泵、電磁溢流閥、三位四通電液換向閥和液壓油箱外，還增設(shè)了補(bǔ)油閥、平衡閥和背壓閥，從而保證了系統(tǒng)和各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作可靠性和平衡性，提高了在特種地形上架、收橋的性能。

篇5

根據(jù)國(guó)家機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)畢業(yè)能力要求之4“具有設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)、部件的能力”要求，整合現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容，形成了基礎(chǔ)知識(shí)遞增和設(shè)計(jì)能力遞進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)。其中先修課程包括數(shù)學(xué)類、工程力學(xué)、機(jī)械制圖、公差與技術(shù)測(cè)量等基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課。為達(dá)到“具有設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)、部件的能力”的畢業(yè)要求，設(shè)計(jì)了課程教學(xué)及課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)三個(gè)能力遞進(jìn)培養(yǎng)環(huán)節(jié)。

2機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)及課內(nèi)實(shí)驗(yàn)

課程教學(xué)及課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)分為機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，每部分。含課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，課程內(nèi)容及培養(yǎng)目標(biāo)如下：機(jī)械原理課程是一門培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)與分析的技術(shù)基礎(chǔ)課，主要研究機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，常用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理論和方法，機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)方案的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，其主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生：第一，理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，設(shè)計(jì)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。第二，掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的能力。第三，具有機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制，計(jì)算機(jī)輔助機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的能力。機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是機(jī)械原理課程教學(xué)中的實(shí)踐環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)安排部分課程基本理論的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解。通過(guò)增設(shè)一些綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生基本知識(shí)、基礎(chǔ)理論與實(shí)際項(xiàng)目需求的理論知識(shí)應(yīng)用能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力。通過(guò)設(shè)立較多的選修實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)課程是一門培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課，在教學(xué)內(nèi)容方面著重掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、基本理論、基本方法和創(chuàng)新思維，通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)和機(jī)器中各種通用零件的基本理論和基本知識(shí)，初步具有機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的分析、設(shè)計(jì)能力，同時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過(guò)設(shè)立部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)一步加深理解課堂教學(xué)的內(nèi)容；通過(guò)設(shè)立一些綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力；通過(guò)強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力；通過(guò)設(shè)立較多的選做實(shí)驗(yàn)，滿足學(xué)生的求知欲，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。

3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類課程的重要實(shí)踐性環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)，使學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論和實(shí)際知識(shí)，熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，掌握機(jī)械通用零部件及簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)方法。培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想，樹(shù)立工程意識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)和以后從事工程設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。課程的教學(xué)目的：第一，學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法、步驟，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。第二，學(xué)會(huì)從機(jī)器的功能要求出發(fā)，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型，制定傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案，正確計(jì)算零件的工作能力，確定它的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及材料，并考慮制造工藝、使用、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全等問(wèn)題，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)能力。第三，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能訓(xùn)練，例如計(jì)算、繪圖，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和設(shè)計(jì)資料，以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)等。第四，通過(guò)編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，提高學(xué)生文字表達(dá)能力，掌握撰寫技術(shù)文件的有關(guān)要求；培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)撰寫論文的能力。第五，訓(xùn)練學(xué)生用CAD繪圖的能力。機(jī)械綜合課程設(shè)計(jì)是形成機(jī)械裝備設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。內(nèi)容以車床或銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線，以所學(xué)過(guò)的機(jī)械制造裝備的基礎(chǔ)知識(shí)為支撐，完成主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、操縱裝置布置、工程分析計(jì)算等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。其目的是在相關(guān)先修課程學(xué)習(xí)后，進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練，使學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的基本步驟和方法，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

4創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)

學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)包括機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與仿真和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作兩個(gè)環(huán)節(jié)：機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與仿真是學(xué)生以項(xiàng)目組的形式自主開(kāi)展的為期一年的研發(fā)與制作項(xiàng)目，在學(xué)院的統(tǒng)一命題下完成一項(xiàng)任務(wù)。提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、問(wèn)題求解、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、項(xiàng)目管理、綜合創(chuàng)新等方面的能力和素質(zhì)。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作是結(jié)合學(xué)生已有的知識(shí)儲(chǔ)備，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維，通過(guò)機(jī)構(gòu)綜合模擬現(xiàn)實(shí)自然界生物的動(dòng)作行為，并輔以相應(yīng)的控制系統(tǒng)達(dá)到機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。在教師的啟發(fā)和指導(dǎo)下，學(xué)生以組為單位自主地進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容科技文獻(xiàn)檢索、方案設(shè)計(jì)、虛擬仿真、繪制加工圖紙、撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)并進(jìn)行答辯，通過(guò)工程實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)的能力。

5結(jié)論

篇6

自動(dòng)機(jī)械是指自動(dòng)化程度較高的機(jī)械系統(tǒng)，其教學(xué)內(nèi)容與“機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)”類似。要培養(yǎng)創(chuàng)新能力，必須先具備堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論和設(shè)計(jì)方法，因此我們根據(jù)自動(dòng)機(jī)械與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比，有自動(dòng)化程度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，在教學(xué)內(nèi)容上以自動(dòng)機(jī)械的四大結(jié)構(gòu)組成部分，即驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)為主要內(nèi)容展開(kāi)，著重共性問(wèn)題，力求照顧到系統(tǒng)性和完整性，深入闡述了自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)中普遍性的理論問(wèn)題，重點(diǎn)分析自動(dòng)機(jī)械中普遍應(yīng)用的機(jī)構(gòu)、裝置的設(shè)計(jì)原理和方法以及現(xiàn)代控制技術(shù)，注重機(jī)械設(shè)計(jì)與現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論和方法相結(jié)合，同時(shí)列舉了大量實(shí)例，力求做到理論聯(lián)系實(shí)際，突出專業(yè)特色和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平。課程內(nèi)容不僅體現(xiàn)傳統(tǒng)的機(jī)械及其設(shè)計(jì)方法，還體現(xiàn)了現(xiàn)代自動(dòng)機(jī)械及其制造技術(shù)的新進(jìn)展和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的新應(yīng)用，注重教學(xué)內(nèi)容的更新。我們主要參考了崔久浩的“自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)”一書(shū)，編輯出版了“自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)”教材，在基本內(nèi)容上比一般的“機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)”教材更全面和豐富。在教學(xué)中，力求把發(fā)明創(chuàng)新意識(shí)貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程。教學(xué)過(guò)程中除了上述主要內(nèi)容外，充分利用多媒體教學(xué)手段，通過(guò)大量的自動(dòng)機(jī)械和機(jī)構(gòu)的工作視頻和照片提高教學(xué)效率，創(chuàng)造視覺(jué)的新感受，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，同時(shí)有效提高了教學(xué)效果和學(xué)生的知識(shí)面。在教學(xué)過(guò)程中，注重自動(dòng)機(jī)械各組成部份的基本工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法，淡化理論模型和推導(dǎo)。利用啟發(fā)式、提問(wèn)式、反問(wèn)式等方法，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性和想象力，提高綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)、探索新知識(shí)、新技術(shù)、開(kāi)發(fā)新的機(jī)械產(chǎn)品的能力和水平。推薦并組織學(xué)生觀看中央電視臺(tái)的“我愛(ài)發(fā)明”節(jié)目，提高發(fā)明創(chuàng)造的興趣，學(xué)習(xí)發(fā)明創(chuàng)造的一般思路和方法。支持鼓勵(lì)學(xué)生參與教師發(fā)明專利的申請(qǐng)工作。增加課堂討論環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)能激發(fā)學(xué)生發(fā)明創(chuàng)新意識(shí)的討論題。例如：原理方案設(shè)計(jì)時(shí)，每組提出至少3種機(jī)器，每種機(jī)器采用兩種以上的原理實(shí)現(xiàn)其功能?？傮w設(shè)計(jì)時(shí)，以小型代步工具為例，不限定條件，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，分組提出方案并討論其特點(diǎn)和可行性。在講述執(zhí)行機(jī)構(gòu)有關(guān)內(nèi)容時(shí)，讓學(xué)生提出分解用機(jī)器代替手工操作的動(dòng)作，并提出可能實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作的機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)并加以比較。在講間歇機(jī)構(gòu)和供料機(jī)構(gòu)時(shí)，提示學(xué)生生活中可能應(yīng)用的場(chǎng)合并讓學(xué)生注意觀察后，討論為什么在此場(chǎng)合會(huì)應(yīng)用此機(jī)構(gòu)，是否可用其他機(jī)構(gòu)代替，如果能用其他機(jī)構(gòu)代替，就有可能創(chuàng)新發(fā)明新的裝置或機(jī)器。另外，鼓勵(lì)學(xué)生參加山東省機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新大賽等各類校、省、全國(guó)創(chuàng)新大賽，并可在討論課中做專題討論論證方案，指導(dǎo)學(xué)生充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造性開(kāi)發(fā)新的機(jī)械產(chǎn)品。在歷年“山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽”中獲得了多個(gè)一等獎(jiǎng)，在其他創(chuàng)新競(jìng)賽中也屢創(chuàng)佳績(jī)。

二、考試考核方式的多樣化

考試考核目標(biāo)是使學(xué)生在掌握基本理論、基本知識(shí)和基本技能的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)職業(yè)素養(yǎng)與專業(yè)技能，提高分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力，成為具有較強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的高技能人才?？荚嚳己艘杂欣趯W(xué)生運(yùn)用知識(shí)能力、實(shí)際工作能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)方法的改變?yōu)橹笇?dǎo)思想，使教學(xué)工作的重點(diǎn)落實(shí)到學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和自身素質(zhì)的提高上。為了激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新性，筆者設(shè)計(jì)了以下考試考核方式。

1.大作業(yè)。分組整理討論課中的討論結(jié)果以及新的創(chuàng)新想法方案形成大作業(yè)，內(nèi)容可是完整機(jī)械，也可是關(guān)鍵機(jī)構(gòu)、部件；時(shí)間可從課程開(kāi)始到最后筆試之前，期間還可通過(guò)郵件、QQ和微信以及校核心課程網(wǎng)等及時(shí)得到教師的指導(dǎo)。

2.答辯式。建立具有綜合性、適宜答辯的試題庫(kù)，成立答辯小組，答辯小組由至少3位教師組成，可包括助課研究生。考核時(shí)每個(gè)學(xué)生按順序先后隨機(jī)抽取題目，準(zhǔn)備10分鐘。準(zhǔn)備時(shí)可翻閱參考資料以及和同學(xué)討論，此時(shí)學(xué)生參與討論的積極性非常高，不僅有利于抽到考題的學(xué)生掌握該知識(shí)，也使參與討論的學(xué)生學(xué)習(xí)掌握了考題中的知識(shí)點(diǎn)，每個(gè)學(xué)生表面上是考核自己抽到的有限的考題，實(shí)際上在整個(gè)考核過(guò)程中，參與了幾乎全部學(xué)生的考題準(zhǔn)備，從而將考試變成了學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)、交流、鞏固所學(xué)內(nèi)容的過(guò)程，學(xué)生不再是應(yīng)付考試，厭煩、害怕考試，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生綜合利用所學(xué)知識(shí)、收集資料、口頭表達(dá)的能力以及答辯和應(yīng)變能力等，有利于將來(lái)找工作時(shí)的面試，這使得學(xué)生的收益是全方位的。

3.筆試。筆試在課程結(jié)束后，時(shí)間由學(xué)校統(tǒng)一安排，主要考核基本概念和理論。創(chuàng)新發(fā)明必須在掌握扎實(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)基本概念和理論基礎(chǔ)上，因此，掌握這些概念非常重要。例如自動(dòng)機(jī)械生產(chǎn)率的概念、評(píng)價(jià)工作性能的指標(biāo)等。

三、緊密結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)是自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、綜合分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題能力的重要教學(xué)步驟，為學(xué)生將來(lái)從事工程技術(shù)工作和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。在此教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生可將所學(xué)的自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)應(yīng)用于設(shè)計(jì)中，這是有效的練兵和檢驗(yàn)，同時(shí)還可以提高、鞏固教學(xué)效果的環(huán)節(jié)。因此，我們要緊密結(jié)合實(shí)際應(yīng)用進(jìn)一步加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新能力，使學(xué)生在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中的創(chuàng)新性想法得以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，距實(shí)際應(yīng)用更進(jìn)一步。注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、綜合設(shè)計(jì)能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

1.課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。在自動(dòng)機(jī)械的四大結(jié)構(gòu)組成部分，即驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常為選型設(shè)計(jì)，包括在總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容中，不單獨(dú)作為課程設(shè)計(jì)題目，控制系統(tǒng)涉及電氣電子液壓、計(jì)算機(jī)等相關(guān)的學(xué)科知識(shí)較深，在課程設(shè)計(jì)中我們將這部分作為選做內(nèi)容。因此，課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和總體設(shè)計(jì)三種。比較復(fù)雜的機(jī)械3個(gè)人一組，自由組合，每人主要負(fù)責(zé)一部分內(nèi)容，其中總體設(shè)計(jì)的學(xué)生由小組成員推薦選舉產(chǎn)生并擔(dān)任組長(zhǎng)，除了自己承擔(dān)的內(nèi)容外還要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)3個(gè)人的方案應(yīng)能滿足整機(jī)的任務(wù)書(shū)要求，完整一致。各種題目的具體內(nèi)容如下是。（1）自動(dòng)機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)。①根據(jù)給定機(jī)械的工作要求，確定實(shí)現(xiàn)功能要求的原理方案。②根據(jù)原理方案確定工藝方案。③確定工作循環(huán)時(shí)間，擬定機(jī)械的工作循環(huán)圖。④確定采用的動(dòng)力形式、總體布置、總體結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)架。（2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。①參與原理方案和工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)。分析確定工藝操作動(dòng)作、順序、運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。②擬定機(jī)構(gòu)的選型與組合方案，提出多個(gè)方案分析并選擇最佳的。③機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)分析、仿真等。④機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，包括運(yùn)動(dòng)軌跡、極限位置圖。（3）自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。①參與原理方案和工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)。分析工藝操作動(dòng)作、各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)規(guī)律選擇動(dòng)力機(jī)。②確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案和采用的傳動(dòng)形式，分析傳動(dòng)效率和傳動(dòng)精度，提出多個(gè)方案并分析選擇最佳的。③傳動(dòng)比分配、設(shè)計(jì)計(jì)算，主要零件的強(qiáng)度校核。④傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

2.課程設(shè)計(jì)題目。筆者精心設(shè)計(jì)了多于學(xué)生人數(shù)的課程設(shè)計(jì)題目和相應(yīng)的任務(wù)書(shū)，制定了課程設(shè)計(jì)大綱和指導(dǎo)書(shū)。學(xué)生選題具有靈活性，可從給定的題目中選題，也鼓勵(lì)自選題目。學(xué)生自選題目要經(jīng)過(guò)論證方可作為課程設(shè)計(jì)題目并有一定的加分，同時(shí)要與教師的科研以及各種創(chuàng)新競(jìng)賽題目緊密結(jié)合，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與的積極性、主動(dòng)性。山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽每年暑期進(jìn)行，而自動(dòng)機(jī)械課程設(shè)計(jì)正好是每學(xué)年的第二學(xué)期，可以說(shuō)這個(gè)學(xué)期是學(xué)生申請(qǐng)準(zhǔn)備方案、進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的階段。采取提前選題的方法可以使學(xué)生在上課期間有目的的聽(tīng)課，有充分的時(shí)間醞釀設(shè)計(jì)方案，使自動(dòng)機(jī)械課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)不局限于培養(yǎng)方案中設(shè)置的1周時(shí)間，有效地提高了課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效果，有些題目最后還申請(qǐng)了發(fā)明專利。“用于大粒種子的精密排種器”、“家用瓜子去皮機(jī)”、“頂尖可收集式仿形棉花打頂機(jī)”等項(xiàng)目就獲得了山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽的一等獎(jiǎng)。

四、結(jié)語(yǔ)

篇7

質(zhì)有利于學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，有助于學(xué)生心智的健康成長(zhǎng)。它是教師開(kāi)展教學(xué)工作的感情基礎(chǔ)，它有助于師生之間情感與認(rèn)知方面的溝通，學(xué)生在融洽的師生關(guān)系中，處于最佳學(xué)習(xí)狀態(tài)，更易于對(duì)所學(xué)知識(shí)產(chǎn)生興趣并消化吸收。而青年學(xué)生思想活躍，易于模仿教師的行為，所以教師的品質(zhì)包括教師的思想品德、為人處世方法，教師對(duì)待工作的熱情、對(duì)待生活的執(zhí)著等等，這些每時(shí)每刻都在影響著學(xué)生，并有利于學(xué)生形成積極的學(xué)習(xí)與生活態(tài)度。因此，高校教師的道德素質(zhì)直接影響學(xué)校培養(yǎng)的學(xué)生素質(zhì)。不斷提高自身的專業(yè)素質(zhì)。“要想給學(xué)生一杯水，教師要有一桶水?！比缃?，我們正處在信息化時(shí)代，人類知識(shí)系統(tǒng)發(fā)生了兩個(gè)重要變化：一是知識(shí)更新的速度越來(lái)越快，數(shù)量越來(lái)越多；二是知識(shí)傳播途徑越來(lái)越多，傳播速度越來(lái)越快。這個(gè)時(shí)代需要培育的是具有高度創(chuàng)造性和個(gè)性化的人，需要培育的是一種能夠適應(yīng)迅速變化、了解和適應(yīng)未來(lái)的人。在這樣恢宏的社會(huì)背景下，作為一名機(jī)械設(shè)計(jì)老師，要不斷學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域新知識(shí)、新理論、新方法、新應(yīng)用，樹(shù)立終身學(xué)習(xí)觀念，不斷“自我充電”，不斷提高自己的知識(shí)層次和思維能力并將其運(yùn)用到教學(xué)實(shí)踐中，變?cè)瓉?lái)的“一桶水”為“長(zhǎng)流水”。

同時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)地研究當(dāng)代大學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律，不斷提高對(duì)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的認(rèn)識(shí)水平，把這種“長(zhǎng)流水”升華為適合學(xué)生需要的“甘甜水”。唯有這樣，才能不誤人子弟，才能始終與時(shí)俱進(jìn)，做合格的教師。不斷提高自身的語(yǔ)言素質(zhì)。教育學(xué)家蘇霍姆林斯基曾說(shuō)過(guò)：“教師的語(yǔ)言素質(zhì)在極大程度上決定著學(xué)生在課堂上的腦力勞動(dòng)效率?！倍嗄甑慕虒W(xué)實(shí)踐證明，教師在教學(xué)中語(yǔ)言表達(dá)能力的水平直接制約著課堂教學(xué)質(zhì)量的高低。機(jī)械設(shè)計(jì)教師只有不斷地追求課堂教學(xué)的語(yǔ)言藝術(shù)，提高自身的語(yǔ)言修養(yǎng)和語(yǔ)言素質(zhì)，才能把機(jī)械設(shè)計(jì)教得有聲有色。要把語(yǔ)言的準(zhǔn)確性和通俗性統(tǒng)一起來(lái)，機(jī)械設(shè)計(jì)課有很多概念，對(duì)概念的描述語(yǔ)言要準(zhǔn)確，同時(shí)講課主要用口語(yǔ)化的語(yǔ)言，要和書(shū)面語(yǔ)言區(qū)別開(kāi)來(lái)，只有把語(yǔ)言的通俗性和準(zhǔn)確性統(tǒng)一起來(lái)，講課才能既嚴(yán)謹(jǐn)又生動(dòng)。要把語(yǔ)言的精練性和內(nèi)容的豐富性統(tǒng)一起來(lái)，機(jī)械設(shè)計(jì)教師要不斷凝練語(yǔ)言，用精練的語(yǔ)言把機(jī)械設(shè)計(jì)的思想、方法、原理講述清楚，同時(shí)又要把內(nèi)容講得有血有肉。要充分利用啟發(fā)性的語(yǔ)言，啟迪學(xué)生的思維。語(yǔ)言要有張有弛，充滿激情，處處扣人心弦，這樣學(xué)生才能更用心地聽(tīng)課。機(jī)械設(shè)計(jì)教師只有不斷探索提高自身的語(yǔ)言素質(zhì)，掌握語(yǔ)言藝術(shù)，才能不斷提高機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量。不斷提高自身的科研素質(zhì)。中國(guó)科學(xué)院院士、教育家楊叔子指出：大學(xué)教師還得治學(xué)，治學(xué)術(shù)，做學(xué)問(wèn)，搞研究；否則，就提不高，既不能在學(xué)問(wèn)上、在研究上做出貢獻(xiàn)，也不能提高教學(xué)水平，提高教學(xué)質(zhì)量，從而嚴(yán)重妨礙育人，特別是嚴(yán)重危害培育拔尖創(chuàng)新人才。機(jī)械設(shè)計(jì)課作為一門基礎(chǔ)課，設(shè)計(jì)的內(nèi)容廣泛，機(jī)械設(shè)計(jì)的方法、原理也在產(chǎn)生日新月異的發(fā)展變化，教師只有通過(guò)做科研，才能把握學(xué)科發(fā)展的最前沿。教師通過(guò)做科研，不斷創(chuàng)新，才能對(duì)創(chuàng)新有更深刻的認(rèn)識(shí)，講的課才能更有深度。機(jī)械設(shè)計(jì)教師只有不斷提高自身的科研素質(zhì)，才能教出富有創(chuàng)新精神的新時(shí)代大學(xué)生。

二、教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)手段與機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容深度融合

根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程各章節(jié)內(nèi)容的特點(diǎn)，采用合適的教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)手段，學(xué)生掌握課堂內(nèi)容的同時(shí)，不斷提高自學(xué)能力、想象能力、創(chuàng)新能力等能力，全面提高學(xué)生的素質(zhì)。采用適合于教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)模式。對(duì)于學(xué)生比較熟悉的教學(xué)內(nèi)容如“帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)”可以采用自學(xué)———輔導(dǎo)式的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。“創(chuàng)新設(shè)計(jì)章節(jié)”可以多采用范例教學(xué)模式，特別是采用與大學(xué)生密切相關(guān)的一些范例，如“全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”獲獎(jiǎng)作品，采用這些范例可以拉近教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的距離，引起學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。對(duì)于機(jī)械零件常見(jiàn)的失效形式采用現(xiàn)象分析模式，通過(guò)實(shí)際觀察零件的失效形式，使學(xué)生產(chǎn)生直觀的印象，更容易理解和把握所學(xué)知識(shí)。方法是十分重要的。機(jī)械設(shè)計(jì)教師要深入鉆研適合機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的方法。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，在教學(xué)方法上多采用探究式、討論式、啟發(fā)式教學(xué)方法以及基于現(xiàn)場(chǎng)的情境學(xué)習(xí)教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。啟發(fā)式教學(xué)方法的應(yīng)用，比如機(jī)械，可以通過(guò)舉出大家常見(jiàn)的汽車、自行車，啟發(fā)學(xué)生理解機(jī)械的概念，進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生購(gòu)買這些機(jī)械時(shí)的要求就是設(shè)計(jì)這些機(jī)械的要求，如何設(shè)計(jì)這些機(jī)械滿足上述要求，就是機(jī)械設(shè)計(jì)講的內(nèi)容，通過(guò)啟發(fā)，學(xué)生就可以知道“機(jī)械設(shè)計(jì)”這門課要講什么內(nèi)容，就掌握了這門課的主線。

探究式教學(xué)方法的應(yīng)用，例如，在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用發(fā)散性思維分析多種零件布置方案，比較各種方案的優(yōu)劣，從而找到最佳的方案，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)參與。情境學(xué)習(xí)教學(xué)方法的應(yīng)用，如，在講授機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、具有確定運(yùn)動(dòng)的條件、自由度計(jì)算以及減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可以將課堂設(shè)置在擺好實(shí)物的實(shí)驗(yàn)室“，百聞不如一見(jiàn)”，通過(guò)讓學(xué)生親自動(dòng)手裝拆不同形式的實(shí)物和模型，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的成就感，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果會(huì)起到事半功倍的作用。充分利用多媒體教學(xué)、黑板教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等多種教學(xué)手段。要將多媒體課件與黑板教學(xué)相結(jié)合。課堂教學(xué)要充分發(fā)揮多媒體教學(xué)和黑板教學(xué)各自的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于關(guān)鍵的理論推導(dǎo)、重要例題，教師可以在黑板上進(jìn)行重點(diǎn)講解，而對(duì)于大量的圖形，使用多媒體課件就可以節(jié)省很多時(shí)間，多媒體課件還可以通過(guò)圖像的三維動(dòng)畫效果，以及大量的視聽(tīng)效果，沖擊學(xué)生的思維興奮點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，在教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)充分利用實(shí)物、模型等多種直觀教具，使學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)上更準(zhǔn)確、深刻地掌握所學(xué)內(nèi)容。充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段中的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段進(jìn)行課外輔導(dǎo)答疑，學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課件和網(wǎng)絡(luò)習(xí)題隨時(shí)鞏固課上學(xué)過(guò)的知識(shí)，也可以提前預(yù)習(xí)下節(jié)課要講解的內(nèi)容，不明白的問(wèn)題學(xué)生可以在網(wǎng)上論壇切磋，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)時(shí)性。

三、通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)提高機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)效果

機(jī)械設(shè)計(jì)課程是一門與實(shí)踐緊密相連的課程，因此，在課堂教學(xué)之外，還適當(dāng)安排學(xué)生參觀往年“全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”獲獎(jiǎng)作品、機(jī)械產(chǎn)品和工程現(xiàn)場(chǎng)等，對(duì)機(jī)電產(chǎn)品的傳動(dòng)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講解，加深學(xué)生對(duì)教材內(nèi)容應(yīng)用的理解，擴(kuò)大了知識(shí)面，提高了學(xué)生的工程意識(shí)。機(jī)械設(shè)計(jì)課程與實(shí)踐緊密相連，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)提高學(xué)生對(duì)本門課程的把握起到了重要的作用，特別是綜合性、設(shè)計(jì)性、動(dòng)手操作性的實(shí)驗(yàn)。為此，我們?cè)黾恿藱C(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)創(chuàng)意組合綜合性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自行設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案，選擇各種零部件、采用合適工具進(jìn)行裝配。這是一次非常逼真的工程實(shí)踐訓(xùn)練，綜合應(yīng)用了機(jī)械設(shè)計(jì)課程中所學(xué)多種零部件，了解了各種傳動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，體會(huì)了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的重要性，體驗(yàn)了工程設(shè)計(jì)、裝配中要注意的一些問(wèn)題。增加了實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放性，學(xué)生可以根據(jù)自己的需要與實(shí)驗(yàn)室老師約定實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)類學(xué)生學(xué)完機(jī)械制圖、幾何量公差、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等課程后一次綜合實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)綜合能力的提高起到了重要的作用。在設(shè)計(jì)題目的選擇上，改變傳統(tǒng)的以帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置為題目的方式，鼓勵(lì)學(xué)生調(diào)研相關(guān)工程需要，自主選擇課程設(shè)計(jì)題目。目前學(xué)生采用的題目有機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題目、機(jī)械類創(chuàng)新項(xiàng)目的題目或者根據(jù)工程實(shí)際需要提煉的題目。通過(guò)自主選題，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，使學(xué)生得到系統(tǒng)性設(shè)計(jì)訓(xùn)練。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，鼓勵(lì)并創(chuàng)造條件讓學(xué)生實(shí)地考察、拆裝相關(guān)機(jī)械產(chǎn)品，提高感性認(rèn)識(shí)；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)等途徑查閱相應(yīng)資料，了解相關(guān)零部件價(jià)格，培養(yǎng)學(xué)生成本設(shè)計(jì)思想；鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)查找資料、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)解決課程設(shè)計(jì)中碰到的相應(yīng)問(wèn)題，提高學(xué)生的自學(xué)能力和使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的能力。實(shí)踐證明，這種選題的方式以及設(shè)計(jì)過(guò)程的要求，增強(qiáng)了學(xué)生課程設(shè)計(jì)的興趣和積極性，鞏固了學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)理論知識(shí)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)能力、查閱資料的能力、動(dòng)手能力以及工程實(shí)踐能力，取得了良好的效果。

四、結(jié)語(yǔ)

篇8

關(guān)鍵詞：機(jī)械產(chǎn)品；方案設(shè)計(jì)方法；發(fā)展趨勢(shì)

引言

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品功能要求的日益增多，復(fù)雜性增加，壽命期縮短，更新?lián)Q代速度加快。然而，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，尤其是機(jī)械產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)手段，則顯得力不從心，跟不上時(shí)展的需要。目前，計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的設(shè)計(jì)繪圖、設(shè)計(jì)計(jì)算、加工制造、生產(chǎn)規(guī)劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見(jiàn)成效，而產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期方案的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)的需要。為此，作者在閱讀了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，概括總結(jié)了國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)采用的方法，并討論了各種方法之間的有機(jī)聯(lián)系和機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的發(fā)展趨勢(shì)。

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)所用方法的主要特征，可以將方案的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法概括為下述四大類型。

1、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：將設(shè)計(jì)看成由若干個(gè)設(shè)計(jì)要素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性，各個(gè)要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想于70年代由德國(guó)學(xué)者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，制訂了設(shè)計(jì)的一般模式，倡導(dǎo)設(shè)計(jì)工作應(yīng)具備條理性。德國(guó)工程師協(xié)會(huì)在這一設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上，制訂出標(biāo)準(zhǔn)VDI2221“技術(shù)系統(tǒng)和產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方法。

制定的機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)進(jìn)程模式，基本上沿用了德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)VDI2221的設(shè)計(jì)方式。除此之外，我國(guó)許多設(shè)計(jì)學(xué)者在進(jìn)行產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)時(shí)還借鑒和引用了其他發(fā)達(dá)國(guó)家的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想，其中具有代表性的是：

(1)將用戶需求作為產(chǎn)品功能特征構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎(chǔ)，從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的宏觀過(guò)程出發(fā)，利用質(zhì)量功能布置方法，系統(tǒng)地將用戶需求信息合理而有效地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各階段的技術(shù)目標(biāo)和作業(yè)控制規(guī)程的方法。

(2)將產(chǎn)品看作有機(jī)體層次上的生命系統(tǒng)，并借助于生命系統(tǒng)理論，把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程劃分成功能需求層次、實(shí)現(xiàn)功能要求的概念層次和產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)層次。同時(shí)采用了生命系統(tǒng)圖符抽象地表達(dá)產(chǎn)品的功能要求，形成產(chǎn)品功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

(3)將機(jī)械設(shè)計(jì)中系統(tǒng)科學(xué)的應(yīng)用歸納為兩個(gè)基本問(wèn)題：一是把要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品作為一個(gè)系統(tǒng)處理，最佳地確定其組成部分(單元)及其相互關(guān)系；二是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程看成一個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，正確、合理地確定設(shè)計(jì)中各個(gè)方面的工作和各個(gè)不同的設(shè)計(jì)階段。

由于每個(gè)設(shè)計(jì)者研究問(wèn)題的角度以及考慮問(wèn)題的側(cè)重點(diǎn)不同，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法。

1.1設(shè)計(jì)元素法

用五個(gè)設(shè)計(jì)元素(功能、效應(yīng)、效應(yīng)載體、形狀元素和表面參數(shù))描述“產(chǎn)品解”，認(rèn)為一個(gè)產(chǎn)品的五個(gè)設(shè)計(jì)元素值確定之后，產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。我國(guó)亦有設(shè)計(jì)學(xué)者采用了類似方法描述產(chǎn)品的原理解。

1.2圖形建模法

研制的“設(shè)計(jì)分析和引導(dǎo)系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的抽象信息，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接。

將設(shè)計(jì)劃分成輔助方法和信息交換兩個(gè)方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號(hào)、具有內(nèi)容豐富的語(yǔ)義模型結(jié)構(gòu)、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實(shí)現(xiàn)關(guān)系間的任意結(jié)合等特點(diǎn)，將設(shè)計(jì)方法解與信息技術(shù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過(guò)程中不同抽象層間信息關(guān)系的圖形化建模。

文獻(xiàn)［11］將語(yǔ)義設(shè)計(jì)網(wǎng)作為設(shè)計(jì)工具，在其開(kāi)發(fā)的活性語(yǔ)義設(shè)計(jì)網(wǎng)ASK中，采用結(jié)點(diǎn)和線條組成的網(wǎng)絡(luò)描述設(shè)計(jì)，結(jié)點(diǎn)表示元件化的單元(如設(shè)計(jì)任務(wù)、功能、構(gòu)件或加工設(shè)備等)，線條用以調(diào)整和定義結(jié)點(diǎn)間不同的語(yǔ)義關(guān)系，由此為設(shè)計(jì)過(guò)程中的所有活動(dòng)和結(jié)果預(yù)先建立模型，使早期設(shè)計(jì)要求的定義到每一個(gè)結(jié)構(gòu)的具體描述均可由關(guān)系間的定義表達(dá)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過(guò)程由抽象到具體的飛躍。

1.3“構(gòu)思”—“設(shè)計(jì)”法

將產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)分成“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”兩個(gè)階段。“構(gòu)思”階段的任務(wù)是尋求、選擇和組合滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。“設(shè)計(jì)”階段的工作則是具體實(shí)現(xiàn)構(gòu)思階段的原理解。

將方案的“構(gòu)思”具體描述為：根據(jù)合適的功能結(jié)構(gòu)，尋求滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。即功能結(jié)構(gòu)中的分功能由“結(jié)構(gòu)元素”實(shí)現(xiàn)，并將“結(jié)構(gòu)元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖)。方案的“設(shè)計(jì)”是根據(jù)功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”，再定量地描述所有“結(jié)構(gòu)元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結(jié)構(gòu)示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設(shè)計(jì)單元(GE)”、“結(jié)構(gòu)元素(KE)”、“功能結(jié)構(gòu)元素(FKE)”、“聯(lián)接結(jié)構(gòu)元素(VKE)”、“結(jié)構(gòu)零件(KT)”、“結(jié)構(gòu)元素零件(KET)”等概念，以及描述結(jié)構(gòu)元素尺寸、位置和傳動(dòng)參數(shù)間相互關(guān)系的若干種簡(jiǎn)圖，把設(shè)計(jì)專家憑直覺(jué)設(shè)計(jì)的方法做了形式化的描述，形成了有效地應(yīng)用現(xiàn)有知識(shí)的方法，并將其應(yīng)用于“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”階段。

從設(shè)計(jì)方法學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，將明確了設(shè)計(jì)任務(wù)后的設(shè)計(jì)工作分為三步：1)獲取功能和功能結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱為“功能”)；2)尋找效應(yīng)(簡(jiǎn)稱為“效應(yīng)”)；3)尋找結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱為“構(gòu)形規(guī)則”)。并用下述四種策略描述機(jī)械產(chǎn)品構(gòu)思階段的工作流程：策略1：分別考慮“功能”、“效應(yīng)”和“構(gòu)形規(guī)則”。因此，可以在各個(gè)工作步驟中分別創(chuàng)建變型方案，由此產(chǎn)生廣泛的原理解譜。策略2：“效應(yīng)”與“構(gòu)形規(guī)則”(包括設(shè)計(jì)者創(chuàng)建的規(guī)則)關(guān)聯(lián)，單獨(dú)考慮功能(通常與設(shè)計(jì)任務(wù)相關(guān))。此時(shí)，辨別典型的構(gòu)形規(guī)則及其所屬效應(yīng)需要有豐富的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生的方案譜遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于策略1的方案譜。策略3：“功能”、“效應(yīng)”、“構(gòu)形規(guī)則”三者密切相關(guān)。適用于功能、效應(yīng)和構(gòu)形規(guī)則間沒(méi)有選擇余地、具有特殊要求的領(lǐng)域，如超小型機(jī)械、特大型機(jī)械、價(jià)值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4：針對(duì)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)化求解。該策略從已有的零件出發(fā)，通過(guò)零件間不同的排序和連接，獲得預(yù)期功能。

1.4矩陣設(shè)計(jì)法

在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中采用“要求—功能”邏輯樹(shù)(“與或”樹(shù))描述要求、功能之間的相互關(guān)系，得到滿足要求的功能設(shè)計(jì)解集，形成不同的設(shè)計(jì)方案。再根據(jù)“要求—功能”邏輯樹(shù)建立“要求—功能”關(guān)聯(lián)矩陣，以描述滿足要求所需功能之間的復(fù)雜關(guān)系，表示出要求與功能間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

Kotaetal將矩陣作為機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，把機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)空間分解為功能子空間，每個(gè)子空間只表示方案設(shè)計(jì)的一個(gè)模塊，在抽象階段的高層，每個(gè)設(shè)計(jì)模塊用運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換矩陣和一個(gè)可進(jìn)行操作的約束矢量表示；在抽象階段的低層，每個(gè)設(shè)計(jì)模塊被表示為參數(shù)矩陣和一個(gè)運(yùn)動(dòng)方程。

1.5鍵合圖法

將組成系統(tǒng)元件的功能分成產(chǎn)生能量、消耗能量、轉(zhuǎn)變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達(dá)元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的自動(dòng)生成和功能結(jié)構(gòu)與鍵合圖之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，尋求由鍵合圖產(chǎn)生多個(gè)設(shè)計(jì)方案的方法。

2、結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法

從規(guī)劃產(chǎn)品的角度提出：定義設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)以功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，引用已有的產(chǎn)品解(如通用零件部件等)描述設(shè)計(jì)任務(wù)，即分解任務(wù)時(shí)就考慮每個(gè)分任務(wù)是否

存在對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品解，這樣，能夠在產(chǎn)品規(guī)劃階段就消除設(shè)計(jì)任務(wù)中可能存在的矛盾，早期預(yù)測(cè)生產(chǎn)能力、費(fèi)用，以及開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中計(jì)劃的可調(diào)整性，由此提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)的可靠性，同時(shí)也降低新產(chǎn)品的成本。Feldmann將描述設(shè)計(jì)任務(wù)的功能化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分為四層，(1)產(chǎn)品(2)功能組成(3)主要功能組件(4)功能元件。并采用面向應(yīng)用的結(jié)構(gòu)化特征目錄，對(duì)功能元件進(jìn)行更為具體的定性和定量描述。同時(shí)研制出適合于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)早期和設(shè)計(jì)初期使用的工具軟件STRAT。

認(rèn)為專用機(jī)械中多數(shù)功能可以采用已有的產(chǎn)品解，而具有新型解的專用功能只是少數(shù)，因此，在專用機(jī)械設(shè)計(jì)中采用功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對(duì)于評(píng)價(jià)專用機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造風(fēng)險(xiǎn)十分有利。

提倡在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個(gè)或幾個(gè)模塊化的基本結(jié)構(gòu)，通過(guò)選擇和組合這些模塊化基本結(jié)構(gòu)組建成不同的產(chǎn)品。這些基本結(jié)構(gòu)可以是零件、部件，甚至是一個(gè)系統(tǒng)。理想的模塊化基本結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有標(biāo)準(zhǔn)化的接口(聯(lián)接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經(jīng)濟(jì)化，具有互換性、相容性和相關(guān)性。我國(guó)結(jié)合軟件構(gòu)件技術(shù)和CAD技術(shù)，將變形設(shè)計(jì)與組合設(shè)計(jì)相結(jié)合，根據(jù)分級(jí)模塊化原理，將加工中心機(jī)床由大到小分為產(chǎn)品級(jí)、部件級(jí)、組件級(jí)和元件級(jí)，并利用專家知識(shí)和CAD技術(shù)將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。

以設(shè)計(jì)為目錄作為選擇變異機(jī)械結(jié)構(gòu)的工具，提出將設(shè)計(jì)的解元素進(jìn)行完整的、結(jié)構(gòu)化的編排，形成解集設(shè)計(jì)目錄。并在解集設(shè)計(jì)目錄中列出評(píng)論每一個(gè)解的附加信息，非常有利于設(shè)計(jì)工程師選擇解元素。

根據(jù)機(jī)械零部件的聯(lián)接特征，將其歸納成四種類型：1)元件間直接定位，并具有自調(diào)整性的部件；2)結(jié)構(gòu)上具有共性的組合件；3)具有嵌套式結(jié)構(gòu)及嵌套式元件的聯(lián)接；4)具有模塊化結(jié)構(gòu)和模塊化元件的聯(lián)接。并采用準(zhǔn)符號(hào)表示典型元件和元件間的連接規(guī)則，由此實(shí)現(xiàn)元件間聯(lián)接的算法化和概念的可視化。

在進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)中，用“功能建立”模塊對(duì)功能進(jìn)行分解，并規(guī)定功能分解的最佳“粒化”程度是功能與機(jī)構(gòu)型式的一一對(duì)應(yīng)?！敖Y(jié)構(gòu)建立”模塊則作為功能解的選擇對(duì)象以便于實(shí)現(xiàn)映射算法。

3、基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法

基于產(chǎn)品特征知識(shí)設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語(yǔ)言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，建立相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)及推理機(jī)，再利用已存儲(chǔ)的領(lǐng)域知識(shí)和建立的推理機(jī)制實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。

機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推量和決策，完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實(shí)現(xiàn)這一階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，必須研究知識(shí)的自動(dòng)獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。為此，國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者針對(duì)機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)知識(shí)的自動(dòng)化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。

3.1編碼法

根據(jù)“運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換”功能(簡(jiǎn)稱功能元)將機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類，并利用代碼描述功能元和機(jī)構(gòu)類別，由此建立起“機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)”知識(shí)庫(kù)。在此基礎(chǔ)上，將二元邏輯推理與模糊綜合評(píng)判原理相結(jié)合，建立了該“專家系統(tǒng)”的推理機(jī)制，并用于四工位專用機(jī)床的方案設(shè)計(jì)中。

利用生物進(jìn)化理論，通過(guò)自然選擇和有性繁殖使生物體得以演化的原理，在機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)圖論方法將機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)表達(dá)為拓?fù)鋱D，再通過(guò)編碼技術(shù)，把機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和性能轉(zhuǎn)化為個(gè)體染色體的二進(jìn)制數(shù)串，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求編制適應(yīng)值，運(yùn)用生物進(jìn)化理論控制繁殖機(jī)制，通過(guò)選擇、交叉、突然變異等手段，淘汰適應(yīng)值低的不適應(yīng)個(gè)體，以極快的進(jìn)化過(guò)程得到適應(yīng)性最優(yōu)的個(gè)體，即最符合設(shè)計(jì)要求的機(jī)構(gòu)方案。

3.2知識(shí)的混合型表達(dá)法

針對(duì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，采用混合型的知識(shí)表達(dá)方式描述設(shè)計(jì)中的各類知識(shí)尤為適合，這一點(diǎn)已得到我國(guó)許多設(shè)計(jì)學(xué)者的共識(shí)。

在研制復(fù)雜產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)智能決策支持系統(tǒng)DMDSS中，將規(guī)則、框架、過(guò)程和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等知識(shí)表示方法有機(jī)地結(jié)合在一起，以適應(yīng)設(shè)計(jì)中不同類型知識(shí)的描述。將多種單一的知識(shí)表達(dá)方法(規(guī)則、框架和過(guò)程)，按面向?qū)ο蟮木幊淘瓌t，用框架的槽表示對(duì)象的屬性，用規(guī)則表示對(duì)象的動(dòng)態(tài)特征，用過(guò)程表示知識(shí)的處理，組成一種混合型的知識(shí)表達(dá)型式，并成功地研制出“面向?qū)ο蟮臄?shù)控龍門銑床變速箱方案設(shè)計(jì)智能系統(tǒng)GBCDIS”和“變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)GBSDES”。

3.3利用基于知識(shí)的開(kāi)發(fā)工具

在聯(lián)軸器的CAD系統(tǒng)中，利用基于知識(shí)的開(kāi)發(fā)工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向?qū)ο蟮姆椒?，?chuàng)建了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法數(shù)據(jù)庫(kù)，為設(shè)計(jì)者進(jìn)行聯(lián)軸器的方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了廣泛且可靠的設(shè)計(jì)方法譜。則利用NEXPERT描述直線導(dǎo)軌設(shè)計(jì)中需要基于知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)的內(nèi)容，由此尋求出基于知識(shí)的解，并開(kāi)發(fā)出直線導(dǎo)軌設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)。

3.4設(shè)計(jì)目錄法

構(gòu)造了“功能模塊”、“功能元解”和“機(jī)構(gòu)組”三級(jí)遞進(jìn)式設(shè)計(jì)目錄，并將這三級(jí)遞進(jìn)式設(shè)計(jì)目錄作為機(jī)械傳動(dòng)原理方案智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)和開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的輔助工具。

3.5基于實(shí)例的方法

在研制設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)中，采用基本謂詞描述設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)條件和選取的方案，用框架結(jié)構(gòu)描述“工程實(shí)例”和各種“概念實(shí)體”，通過(guò)基于實(shí)例的推理技術(shù)產(chǎn)生候選解來(lái)配匹產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。

4、智能化設(shè)計(jì)方法

智能化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：根據(jù)設(shè)計(jì)方法學(xué)理論，借助于三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以及多媒體、超媒體工具進(jìn)行產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、表達(dá)產(chǎn)品的構(gòu)思、描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。

在利用數(shù)學(xué)系統(tǒng)理論的同時(shí)，考慮了系統(tǒng)工程理論、產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法學(xué)VDI2221，研制出適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期使用的多媒體開(kāi)發(fā)系統(tǒng)軟件MUSE。

在進(jìn)行自動(dòng)取款機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，把產(chǎn)品的整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程概括為“產(chǎn)品規(guī)劃”、“開(kāi)發(fā)”和“生產(chǎn)規(guī)劃”三個(gè)階段，并且充分利用了現(xiàn)有的CAD尖端技術(shù)——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。1)產(chǎn)品規(guī)劃—構(gòu)思產(chǎn)品。其任務(wù)是確定產(chǎn)品的外部特性，如色彩、形狀、表面質(zhì)量、人機(jī)工程等等，并將最初的設(shè)想用CAD立體模型表示出，建立能夠體現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品外形的簡(jiǎn)單模型，該模型可以在虛擬環(huán)境中建立，借助于數(shù)據(jù)帽和三維鼠標(biāo)，用戶還可在一定程度上參與到這一環(huán)境中，并且能夠迅速地生成不同的造型和色彩。立體模型是檢測(cè)外部形狀效果的依據(jù)，也是幾何圖形顯示設(shè)計(jì)變量的依據(jù)，同時(shí)還是開(kāi)發(fā)過(guò)程中各類分析的基礎(chǔ)。2)開(kāi)發(fā)—設(shè)計(jì)產(chǎn)品。該階段主要根據(jù)“系統(tǒng)合成”原理，在立體模型上配置和集成解元素，解元素根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)的不同有不同的含義：可以是基本元素，如螺栓、軸或輪轂聯(lián)接等；也可以是復(fù)合元素，如機(jī)、電、電子部件、控制技術(shù)或軟件組成的傳動(dòng)系統(tǒng)；還可以是要求、特性、形狀等等。將實(shí)現(xiàn)功能的關(guān)鍵性解元素配置到立體模型上之后，即可對(duì)產(chǎn)品的配置(設(shè)計(jì)模型中解元素間的關(guān)系)進(jìn)行分析，產(chǎn)品配置分析是綜合“產(chǎn)品規(guī)劃”和“開(kāi)發(fā)”結(jié)果的重要手段。3)生產(chǎn)規(guī)劃—加工和裝配產(chǎn)品。在這一階段中，主要論述了裝配過(guò)程中CAD技術(shù)的應(yīng)用，提出用計(jì)算機(jī)圖像顯示解元素在相應(yīng)位置的裝配過(guò)程，即通過(guò)虛擬裝配模型揭示造形和裝配間的關(guān)系，由此發(fā)現(xiàn)難點(diǎn)和問(wèn)題，并找出解決問(wèn)題的方法，并認(rèn)為將CAD技術(shù)綜合應(yīng)用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的三個(gè)階段，可以使設(shè)計(jì)過(guò)程的綜合與分析在“產(chǎn)品規(guī)劃”、“開(kāi)發(fā)”和“生產(chǎn)規(guī)劃”中連續(xù)地交替進(jìn)行。因此，可以較早地發(fā)現(xiàn)各個(gè)階段中存在的問(wèn)題，使產(chǎn)品在開(kāi)發(fā)進(jìn)程中不斷地細(xì)化和完善。

我國(guó)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)還處于剛剛起步階段。利用面向

對(duì)象的技術(shù)，重點(diǎn)研究了按時(shí)序合成的機(jī)構(gòu)組合方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)，并借助于具有高性能圖形和交換處理能力的OpenGL技術(shù)，在三維環(huán)境中從各個(gè)角度對(duì)專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)出的方案進(jìn)行觀察，如運(yùn)動(dòng)中機(jī)構(gòu)間的銜接狀況是否產(chǎn)生沖突等等。

將構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)模塊、產(chǎn)品整體構(gòu)造及其制造工藝和使用說(shuō)明的擬訂(見(jiàn)圖1)稱之為快速成型技術(shù)。建議在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中將快速成型技術(shù)、多媒體技術(shù)以及虛擬表達(dá)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(應(yīng)用于各個(gè)階段求解過(guò)程需要的場(chǎng)合)結(jié)合應(yīng)用。指出隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件的不斷完善，應(yīng)盡可能地將多媒體圖形處理技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，例如三維圖形(立體模型)代替裝配、拆卸和設(shè)計(jì)聯(lián)接件時(shí)所需的立體結(jié)構(gòu)想象力等等。

利用智能型CAD系統(tǒng)SIGRAPH-DESIGN作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，將產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程分為概念設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)，并以變量設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)，建立了膠印機(jī)凸輪連桿機(jī)構(gòu)的概念模型。從文獻(xiàn)介紹的研究工作看，其概念模型是在確定了機(jī)構(gòu)型、數(shù)綜合的基礎(chǔ)上，借助于軟件SIGRAPH-DESIGN提供的變量設(shè)計(jì)功能，使原理圖隨著機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化而變化，并將概念模型的參數(shù)傳遞給下一級(jí)的裝配模型、零件設(shè)計(jì)。

5、各類設(shè)計(jì)方法評(píng)述及發(fā)展趨勢(shì)

綜上所述，系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法將設(shè)計(jì)任務(wù)由抽象到具體(由設(shè)計(jì)的任務(wù)要求到實(shí)現(xiàn)該任務(wù)的方案或結(jié)構(gòu))進(jìn)行層次劃分，擬定出每一層欲實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和方法，由淺入深、由抽象至具體地將各層有機(jī)地聯(lián)系在一起，使整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程系統(tǒng)化，使設(shè)計(jì)有規(guī)律可循，有方法可依，易于設(shè)計(jì)過(guò)程的計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)。

結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法視具有某種功能的實(shí)現(xiàn)為一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊，通過(guò)結(jié)構(gòu)模塊的組合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。對(duì)于特定種類的機(jī)械產(chǎn)品，由于其組成部分的功能較為明確且相對(duì)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)模塊的劃分比較容易，因此，采用結(jié)構(gòu)模塊化方法進(jìn)行方案設(shè)計(jì)較為合適。由于實(shí)體與功能之間并非是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，一個(gè)實(shí)體通?？梢詫?shí)現(xiàn)若干種功能，一個(gè)功能往往又可通過(guò)若干種實(shí)體予以實(shí)現(xiàn)。因此，若將結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法用于一般意義的產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)模塊的劃分和選用都比較困難，而且要求設(shè)計(jì)人員具有相當(dāng)豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和廣博的多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)。

機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)通常無(wú)法采用純數(shù)學(xué)演算的方法進(jìn)行，也難以用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行完整的描述，而需根據(jù)產(chǎn)品特征進(jìn)行形式化的描述，借助于設(shè)計(jì)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和決策。因此，欲實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)，必須解決計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和運(yùn)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)和專家設(shè)計(jì)決策等有關(guān)方面的問(wèn)題，由此形成基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法。

目前，智能化設(shè)計(jì)方法主要是利用三維圖形軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，直觀性較好，開(kāi)發(fā)初期用戶可以在一定程度上直接參與到設(shè)計(jì)中，但系統(tǒng)性較差，且零部件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、位置的合理確定，要求軟件具有較高的智能化程度，或者有豐富經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者參與。

值得一提的是：上述各種方法并不是完全孤立的，各類方法之間都存在一定程度上的聯(lián)系，如結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法中，劃分結(jié)構(gòu)模塊時(shí)就蘊(yùn)含有系統(tǒng)化思想，建立產(chǎn)品特征及設(shè)計(jì)方法知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)時(shí)，通常也需運(yùn)用系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)模塊化方法，此外，基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)同時(shí)又是方案智能化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之一。在機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)中，視能夠?qū)崿F(xiàn)特定功能的通用零件、部件或常用機(jī)構(gòu)為結(jié)構(gòu)模塊，并將其應(yīng)用到系統(tǒng)化設(shè)計(jì)有關(guān)層次的具體設(shè)計(jì)中，即將結(jié)構(gòu)模塊化方法融于系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法中，不僅可以保證設(shè)計(jì)的規(guī)范化，而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)成本。

篇9

關(guān)鍵詞：機(jī)械；產(chǎn)品；方案設(shè)計(jì)；

Abstract: According to the current domestic and foreign scholars mainly thinking design features of mechanical product design, product design method of the program are summarized as systematic, modular structure, product features four types based on the knowledge and intelligence. Points out that the organic connection between the features of the four methods and the interaction between them, the direction of product design computer.

Keywords: mechanical; products; design

中圖分類號(hào)：F407.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào):

1 系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：將設(shè)計(jì)看成由若干個(gè)設(shè)計(jì)要素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性，各個(gè)要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。

我國(guó)許多設(shè)計(jì)學(xué)者在進(jìn)行產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)時(shí)還借鑒和引用了其他發(fā)達(dá)國(guó)家的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想，其中具有代表性的是：①將用戶需求作為產(chǎn)品功能特征構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎(chǔ)，從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的宏觀過(guò)程出發(fā)，利用質(zhì)量功能布置方法，系統(tǒng)地將用戶需求信息合理而有效地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各階段的技術(shù)目標(biāo)和作業(yè)控制規(guī)程的方法。②將產(chǎn)品看作有機(jī)體層次上的生命系統(tǒng)，并借助于生命系統(tǒng)理論，把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程劃分成功能需求層次、實(shí)現(xiàn)功能要求的概念層次和產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)層次。同時(shí)采用了生命系統(tǒng)圖符抽象地表達(dá)產(chǎn)品的功能要求，形成產(chǎn)品功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。③將機(jī)械設(shè)計(jì)中系統(tǒng)科學(xué)的應(yīng)用歸納為兩個(gè)基本問(wèn)題：一是把要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品作為一個(gè)系統(tǒng)處理，最佳地確定其組成部分(單元)及其相互關(guān)系;二是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程看成一個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，正確、合理地確定設(shè)計(jì)中各個(gè)方面的工作和各個(gè)不同的設(shè)計(jì)階段。

1.1設(shè)計(jì)元素法

用五個(gè)設(shè)計(jì)元素(功能、效應(yīng)、效應(yīng)載體、形狀元素和表面參數(shù))描述“產(chǎn)品解”，認(rèn)為一個(gè)產(chǎn)品的五個(gè)設(shè)計(jì)元素值確定之后，產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。我國(guó)亦有設(shè)計(jì)學(xué)者采用了類似方法描述產(chǎn)品的原理解。

1.2 圖形建模法

研制的“設(shè)計(jì)分析和引導(dǎo)系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的抽象信息，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接。

1.3 “構(gòu)思”―“設(shè)計(jì)”法

將產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)分成“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”兩個(gè)階段。“構(gòu)思”階段的任務(wù)是尋求、選擇和組合滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解?！霸O(shè)計(jì)”階段的工作則是具體實(shí)現(xiàn)構(gòu)思階段的原理解。

將方案的“構(gòu)思”具體描述為：根據(jù)合適的功能結(jié)構(gòu)，尋求滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。即功能結(jié)構(gòu)中的分功能由“結(jié)構(gòu)元素”實(shí)現(xiàn)，并將“結(jié)構(gòu)元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”間的相互作用又形成了功能示意圖。方案的“設(shè)計(jì)”是根據(jù)功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”，再定量地描述所有“結(jié)構(gòu)元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結(jié)構(gòu)示意圖。

1.4 矩陣設(shè)計(jì)法

在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中采用“要求―功能”邏輯樹(shù)(“與或”樹(shù))描述要求、功能之間的相互關(guān)系，得到滿足要求的功能設(shè)計(jì)解集，形成不同的設(shè)計(jì)方案。再根據(jù)“要求―功能”邏輯樹(shù)建立“要求―功能”關(guān)聯(lián)矩陣，以描述滿足要求所需功能之間的復(fù)雜關(guān)系，表示出要求與功能間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。將矩陣作為機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，把機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)空間分解為功能子空間，每個(gè)子空間只表示方案設(shè)計(jì)的一個(gè)模塊，在抽象階段的高層，每個(gè)設(shè)計(jì)模塊用運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換矩陣和一個(gè)可進(jìn)行操作的約束矢量表示;在抽象階段的低層，每個(gè)設(shè)計(jì)模塊被表示為參數(shù)矩陣和一個(gè)運(yùn)動(dòng)方程。

1.5 鍵合圖法

將組成系統(tǒng)元件的功能分成產(chǎn)生能量、消耗能量、轉(zhuǎn)變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達(dá)元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的自動(dòng)生成和功能結(jié)構(gòu)與鍵合圖之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，尋求由鍵合圖產(chǎn)生多個(gè)設(shè)計(jì)方案的方法。

2 結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法

將描述設(shè)計(jì)任務(wù)的功能化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分為四層，(1)產(chǎn)品(2)功能組成(3)主要功能組件(4)功能元件。并采用面向應(yīng)用的結(jié)構(gòu)化特征目錄，對(duì)功能元件進(jìn)行更為具體的定性和定量描述。同時(shí)研制出適合于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)早期和設(shè)計(jì)初期使用的工具軟件STRAT。 認(rèn)為專用機(jī)械中多數(shù)功能可以采用已有的產(chǎn)品解，而具有新型解的專用功能只是少數(shù)，因此，在專用機(jī)械設(shè)計(jì)中采用功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對(duì)于評(píng)價(jià)專用機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造風(fēng)險(xiǎn)十分有利。

提倡在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個(gè)或幾個(gè)模塊化的基本結(jié)構(gòu)，通過(guò)選擇和組合這些模塊化基本結(jié)構(gòu)組建成不同的產(chǎn)品。這些基本結(jié)構(gòu)可以是零件、部件，甚至是一個(gè)系統(tǒng)。理想的模塊化基本結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有標(biāo)準(zhǔn)化的接口(聯(lián)接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經(jīng)濟(jì)化，具有互換性、相容性和相關(guān)性。我國(guó)結(jié)合軟件構(gòu)件技術(shù)和CAD技術(shù)，將變形設(shè)計(jì)與組合設(shè)計(jì)相結(jié)合，根據(jù)分級(jí)模塊化原理，將加工中心機(jī)床由大到小分為產(chǎn)品級(jí)、部件級(jí)、組件級(jí)和元件級(jí)，并利用專家知識(shí)和CAD技術(shù)將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。

以設(shè)計(jì)為目錄作為選擇變異機(jī)械結(jié)構(gòu)的工具，提出將設(shè)計(jì)的解元素進(jìn)行完整的、結(jié)構(gòu)化的編排，形成解集設(shè)計(jì)目錄。并在解集設(shè)計(jì)目錄中列出評(píng)論每一個(gè)解的附加信息，非常有利于設(shè)計(jì)工程師選擇解元素。根據(jù)機(jī)械零部件的聯(lián)接特征，將其歸納成四種類型：①元件間直接定位，并具有自調(diào)整性的部件;②結(jié)構(gòu)上具有共性的組合件;③具有嵌套式結(jié)構(gòu)及嵌套式元件的聯(lián)接;④具有模塊化結(jié)構(gòu)和模塊化元件的聯(lián)接。并采用準(zhǔn)符號(hào)表示典型元件和元件間的連接規(guī)則，由此實(shí)現(xiàn)元件間聯(lián)接的算法化和概念的可視化。在進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)中，用“功能建立”模塊對(duì)功能進(jìn)行分解，并規(guī)定功能分解的最佳“粒化”程度是功能與機(jī)構(gòu)型式的一一對(duì)應(yīng)。“結(jié)構(gòu)建立”模塊則作為功能解的選擇對(duì)象以便于實(shí)現(xiàn)映射算法。

2.3 基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法

基于產(chǎn)品特征知識(shí)設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語(yǔ)言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，建立相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)及推理機(jī)，再利用已存儲(chǔ)的領(lǐng)域知識(shí)和建立的推理機(jī)制實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推量和決策，完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實(shí)現(xiàn)這一階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，必須研究知識(shí)的自動(dòng)獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。為此，國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者針對(duì)機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)知識(shí)的自動(dòng)化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。

2.3.1 編碼法

根據(jù)“運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換”功能(簡(jiǎn)稱功能元)將機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類，并利用代碼描述功能元和機(jī)構(gòu)類別，由此建立起“機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)”知識(shí)庫(kù)。在此基礎(chǔ)上，將二元邏輯推理與模糊綜合評(píng)判原理相結(jié)合，建立了該“專家系統(tǒng)”的推理機(jī)制，并用于四工位專用機(jī)床的方案設(shè)計(jì)中。

2.3.2 知識(shí)的混合型表達(dá)法

針對(duì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，采用混合型的知識(shí)表達(dá)方式描述設(shè)計(jì)中的各類知識(shí)尤為適合。在研制復(fù)雜產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)智能決策支持系統(tǒng)DMDSS中，將規(guī)則、框架、過(guò)程和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等知識(shí)表示方法有機(jī)地結(jié)合在一起，以適應(yīng)設(shè)計(jì)中不同類型知識(shí)的描述。將多種單一的知識(shí)表達(dá)方法(規(guī)則、框架和過(guò)程)，按面向?qū)ο蟮木幊淘瓌t，用框架的槽表示對(duì)象的屬性，用規(guī)則表示對(duì)象的動(dòng)態(tài)特征，用過(guò)程表示知識(shí)的處理，組成一種混合型的知識(shí)表達(dá)型式，并成功地研制出“面向?qū)ο蟮臄?shù)控龍門銑床變速箱方案設(shè)計(jì)智能系統(tǒng)GBCDIS”和“變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)GBSDES”。

2.3.3 利用基于知識(shí)的開(kāi)發(fā)工具

在聯(lián)軸器的CAD系統(tǒng)中，利用基于知識(shí)的開(kāi)發(fā)工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向?qū)ο蟮姆椒?，?chuàng)建了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法數(shù)據(jù)庫(kù)，為設(shè)計(jì)者進(jìn)行聯(lián)軸器的方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了廣泛且可靠的設(shè)計(jì)方法譜。則利用NEXPERT描述直線導(dǎo)軌設(shè)計(jì)中需要基于知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)的內(nèi)容，由此尋求出基于知識(shí)的解，并開(kāi)發(fā)出直線導(dǎo)軌設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)。

2.3.4 設(shè)計(jì)目錄法

構(gòu)造了“功能模塊”、“功能元解”和“機(jī)構(gòu)組”三級(jí)遞進(jìn)式設(shè)計(jì)目錄，并將這三級(jí)遞進(jìn)式設(shè)計(jì)目錄作為機(jī)械傳動(dòng)原理方案智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)和開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的輔助工具。

2.3.5 基于實(shí)例的方法

在研制設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)中，采用基本謂詞描述設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)條件和選取的方案，用框架結(jié)構(gòu)描述“工程實(shí)例”和各種“概念實(shí)體”，通過(guò)基于實(shí)例的推理技術(shù)產(chǎn)生候選解來(lái)配匹產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。

篇10

為了培養(yǎng)高水平應(yīng)用型人才，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程體系從教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、師資隊(duì)伍建設(shè)等方面進(jìn)行了改革和探索。教學(xué)成果表明，這種教學(xué)模式不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和提高應(yīng)用能力，而且也提高了教師的教學(xué)水平。

關(guān)鍵詞：

機(jī)械設(shè)計(jì)；教學(xué)方法；教學(xué)手段；雙能型教師

《機(jī)械設(shè)計(jì)》是機(jī)械類專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,是機(jī)械類學(xué)生學(xué)習(xí)必不可少的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一。該課程主要是培養(yǎng)學(xué)生具有綜合機(jī)械設(shè)計(jì)的能力，對(duì)我校在應(yīng)用性和創(chuàng)新性人才培養(yǎng)方面起著非常重要的作用，尤其是對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力起著決定性作用，同時(shí)該課程又是從理論課程與工程實(shí)際相結(jié)合的設(shè)計(jì)性課程。該課程的理論性較強(qiáng)，知識(shí)面廣，學(xué)生普遍反映該課程難學(xué)，知識(shí)點(diǎn)分散，理解起來(lái)困難，聽(tīng)不懂學(xué)不會(huì)[1]。在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中缺乏創(chuàng)新設(shè)計(jì)，不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生失去了學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致不能很好的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在教學(xué)過(guò)程中,怎樣提激發(fā)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,提高課堂聽(tīng)課效率，培養(yǎng)出應(yīng)用型創(chuàng)新性人才,是《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程教學(xué)過(guò)程中必須思考的問(wèn)題[2]。為了解決上述問(wèn)題，適應(yīng)學(xué)校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)，針對(duì)教學(xué)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，在教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、師資隊(duì)伍建設(shè)等方面進(jìn)行了改革探究。

1多種教學(xué)手段靈活應(yīng)用，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的能動(dòng)性

《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程是實(shí)踐性和理論性相結(jié)合的一門綜合性課程，教學(xué)過(guò)程中涉及到許多的機(jī)械傳動(dòng)過(guò)程、機(jī)器的工作原理、機(jī)械零件結(jié)構(gòu)分析等相關(guān)內(nèi)容，在講授的過(guò)程中，教師很難僅靠粉筆和語(yǔ)言講授清楚，例如吃齒輪傳動(dòng)，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尤其是一些想象力差的同學(xué)，根本就無(wú)法理解其工作原理。同時(shí)在教學(xué)過(guò)程中基本沒(méi)有實(shí)物圖，大部分學(xué)生都是初次接觸機(jī)械類專業(yè)知識(shí)，對(duì)課程了解不深，缺乏感性認(rèn)識(shí)，因而即使教師備課充分，授課十分認(rèn)真，仍然有很多學(xué)生聽(tīng)不懂，感覺(jué)這門課程很難，久而久之就對(duì)這門課失去了學(xué)習(xí)興趣，最終導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)的狀況。因此，我們教師在每堂課的教學(xué)過(guò)程中要多種教學(xué)手段和教學(xué)方法方法靈活并用，引起學(xué)生的興趣。

（1）多媒體教學(xué)可使教學(xué)直觀、形象、生動(dòng)，傳遞的信息量大，對(duì)于動(dòng)畫易引起學(xué)生的興趣，更容易于被學(xué)生接受，同時(shí)教學(xué)時(shí)可將工程應(yīng)用的實(shí)例插入到多媒體中，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有深刻的理解，同時(shí)學(xué)生對(duì)工程應(yīng)用也有了解。但是教師在授課時(shí)不能將板書(shū)教學(xué)忽略，應(yīng)將板書(shū)教學(xué)模式和多媒體教學(xué)相結(jié)合,授課時(shí)靈活應(yīng)用。一方面能夠增強(qiáng)教學(xué)的直觀性,提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能動(dòng)性,增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí);另一方面又可以充分發(fā)揮板書(shū)的過(guò)程性強(qiáng)、靈活方便、與學(xué)生互動(dòng)性效果好等優(yōu)點(diǎn)[3,4]。不僅提高了學(xué)生課堂聽(tīng)課效率,而且也提高教師的教學(xué)水平。

（2）教師要合理的利用視頻教學(xué)，對(duì)于某些加工工藝及機(jī)器的工作原理，我們?cè)趥湔n時(shí)就需要準(zhǔn)備相關(guān)的視頻，例如軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、聯(lián)軸器和離合器等章節(jié)的內(nèi)容安排相關(guān)的視頻，通過(guò)播放視頻與教師的講解，學(xué)生能夠深入了解其加工生產(chǎn)過(guò)程，聽(tīng)過(guò)視頻播放能加深印象，容易引起學(xué)生的興趣。對(duì)于某些章節(jié)內(nèi)容也可以采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)[5]，這種教學(xué)手段不僅可以使學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣，又能鍛煉學(xué)生查資料的能力，通過(guò)查資料能夠擴(kuò)展學(xué)生自己的視野，便于學(xué)生對(duì)前沿信息知識(shí)的了解和掌握，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)自己專業(yè)的熱愛(ài)，為學(xué)生將來(lái)繼續(xù)深造奠定基礎(chǔ)。此外，慕課也是教師授課的重要教學(xué)手段，對(duì)于重要的章節(jié)，教師可以采用慕課的形式來(lái)激發(fā)學(xué)生的興趣，并且結(jié)合多媒體所呈現(xiàn)的及教師的重點(diǎn)講解，使學(xué)生對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)有深入的了解并達(dá)到掌握。同時(shí)教師可以將慕課視頻拷貝給學(xué)生，讓學(xué)生在課下也可以自己獨(dú)立的學(xué)習(xí)。教師需要結(jié)合教學(xué)的內(nèi)容與知識(shí)點(diǎn)的難易程度合理的利用并結(jié)合多種教學(xué)手段，使學(xué)生對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)》產(chǎn)生興趣，提高教學(xué)效率。

（3）教學(xué)過(guò)程中適當(dāng)?shù)膶⒎治鲕浖c教學(xué)相結(jié)合，在《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材中有很多的傳動(dòng)裝置，比如帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)?？梢岳萌S建模軟件UG建立這些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的模型，然后運(yùn)用ADAMS或ABAQUS軟件模擬運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析和有限元仿真分析?；蛘咧苯永梅抡孳浖⑾嚓P(guān)模型，施加約束和邊界條件，進(jìn)行仿真分析，最終查看各個(gè)部分的速度、位移和曲線，或者應(yīng)力應(yīng)變、變形云圖。通過(guò)建模仿真分析的過(guò)程，學(xué)生可以加強(qiáng)對(duì)課本講的知識(shí)點(diǎn)的進(jìn)一步理解，同時(shí)讓學(xué)生學(xué)習(xí)仿真軟件的應(yīng)用。

（4）習(xí)題講解是《機(jī)械設(shè)計(jì)》教學(xué)過(guò)程中必不可缺少重要的環(huán)節(jié)之一?！稒C(jī)械設(shè)計(jì)》課程課后習(xí)題的難度較大，篇幅長(zhǎng)，涉及其他學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)多，例如高等數(shù)學(xué)、機(jī)械原理、材料力學(xué)，理論力學(xué)等，其題目分析計(jì)算難度大，如果學(xué)生僅僅依靠上課的時(shí)間聽(tīng)課，很難把作業(yè)完成的很好，也很難掌握重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)。因而，在一些重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)講解結(jié)束后，進(jìn)行相關(guān)的習(xí)題講解。主要講解講解課本中的經(jīng)典例題和難度較大的作業(yè)題，同時(shí)也安排講解經(jīng)典考研習(xí)題［6］，使學(xué)生深入理解教材中的知識(shí)點(diǎn)。

2加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)和課程設(shè)計(jì)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)是每個(gè)機(jī)械類學(xué)生必須要做的任務(wù)，在課程設(shè)計(jì)之前，教師通過(guò)選擇有生產(chǎn)背景的實(shí)踐課題為依據(jù)，給出需要設(shè)計(jì)的題目，并給出學(xué)生相關(guān)的提示，并列出需要查詢的才能考書(shū)及相關(guān)的參考文獻(xiàn)，鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手去查資料，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)材料及數(shù)據(jù)的整理能力。每一個(gè)題目由3個(gè)學(xué)生來(lái)完成，3個(gè)學(xué)生一起探討原理方案設(shè)計(jì)、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，最終確定設(shè)計(jì)方案，然后老師給每個(gè)學(xué)生不同的設(shè)計(jì)參數(shù)，學(xué)生再進(jìn)行強(qiáng)度分析計(jì)算，根據(jù)學(xué)生自己所計(jì)算的數(shù)據(jù)，進(jìn)行手工繪制運(yùn)動(dòng)方案圖、零件圖和總體裝配圖，鍛煉手工繪圖能力，同時(shí)要求學(xué)生的設(shè)計(jì)圖紙必須用CAD軟件繪制相關(guān)的圖紙，然后在使用CAD軟件進(jìn)行電腦繪圖，最終完成該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)過(guò)程，使學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)有了更深刻的認(rèn)識(shí)，同時(shí)可以把CAD知識(shí)加以鞏固，提高CAD畫圖能力。完成設(shè)計(jì)內(nèi)容之后，鼓勵(lì)學(xué)生采用相關(guān)分析軟件，對(duì)所設(shè)計(jì)的零部件建立模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，例如采用ANSYS有限元軟件、ADAMS等軟件建立模型。通過(guò)查看各個(gè)部分的仿真結(jié)果，然后合理修改設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。這不僅增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的興趣，而且使學(xué)生的自身能力和創(chuàng)新意識(shí)得到全面的提高。學(xué)?；蛘邔W(xué)院出資舉辦一些機(jī)械類比賽，例如車輛技能大賽、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生創(chuàng)新大賽、機(jī)械制圖大賽等。鼓勵(lì)學(xué)生積極參加這些競(jìng)賽，主要是為了提高學(xué)生的自己動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。學(xué)生都會(huì)的精心準(zhǔn)備競(jìng)賽的內(nèi)容，設(shè)計(jì)出自己的產(chǎn)品。完成設(shè)計(jì)之后，學(xué)院會(huì)組織老師對(duì)所有參賽的的作品進(jìn)行評(píng)比驗(yàn)收，同時(shí)還需要進(jìn)行參賽組進(jìn)行答辯，講解自己所設(shè)計(jì)的作品的設(shè)計(jì)思路及功能，最后由老師評(píng)出優(yōu)秀的作品，參加省級(jí)、國(guó)家級(jí)的大型比賽。如筆者鼓勵(lì)學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新課題，學(xué)生自己查資料，然后寫申請(qǐng)書(shū)，找到創(chuàng)新點(diǎn)，最后由學(xué)院學(xué)校的專家及外校專家進(jìn)行審批，通過(guò)審批后，學(xué)生自己用三維軟件進(jìn)行畫圖設(shè)計(jì)。學(xué)生通過(guò)這種競(jìng)賽的形式，可以把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3建立雙能型教師隊(duì)伍

在地方性、應(yīng)用型高水平大學(xué)建設(shè)的過(guò)程中，培養(yǎng)雙能型教師至關(guān)重要，要求教師具有扎實(shí)的理論教學(xué)素質(zhì)，也要有豐富的實(shí)踐教學(xué)素質(zhì)。應(yīng)用型大學(xué)主要以培養(yǎng)服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的人才為目標(biāo)?！稒C(jī)械設(shè)計(jì)》課程的雙能型教師要求教師必須具備相關(guān)的機(jī)械類理論知識(shí)，同時(shí)具有實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，這就要求青年教師利用假期去企業(yè)實(shí)踐鍛煉，學(xué)習(xí)企業(yè)的技術(shù)[7]，管理模式，及機(jī)器的工作原理及設(shè)計(jì)思路，提高教師的實(shí)踐能力，擴(kuò)展教師的知識(shí)面，還可以對(duì)典型機(jī)械產(chǎn)品拍照，為以后的教學(xué)提供工程實(shí)例。積極鼓勵(lì)教師帶領(lǐng)學(xué)生參加各種競(jìng)賽和課題，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)也可以增強(qiáng)教師的實(shí)踐能力和科研水平。同時(shí)學(xué)校可以組織講課比賽，通過(guò)講課比賽，來(lái)提高教師的講課技能，將實(shí)踐和理論結(jié)合起來(lái)培養(yǎng)出雙能型教師。

4結(jié)束語(yǔ)

為了建設(shè)地方性、應(yīng)用型、高水平大學(xué)，近幾年以來(lái)講課教師在教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、教師隊(duì)伍建設(shè)等多個(gè)方面不斷的進(jìn)行了探索與研究。將機(jī)械設(shè)計(jì)的理論教學(xué)與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生了解整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。教師通過(guò)自身理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和外出鍛煉不斷提高教師水平，以達(dá)到雙能型教師的要求，從而達(dá)到教學(xué)相長(zhǎng)的目的。

作者：曹波 高尚 姚智華 陳洪軍 陳豐 單位：安徽科技學(xué)院

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