時間：2023-06-26 16:24:26
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇工程機械設計基礎，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
英文名稱：Chinese Journal of Construction Machinery
主管單位：中國科協
主辦單位：中國工程機械學會
出版周期：季刊
出版地址：上海市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1672-5581
國內刊號：31-1926/TH
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發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：2003
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期刊簡介
關鍵詞：一般本科院校 機械類專業 機電控制課程體系
中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.22.005
隨著科學技術的迅猛發展，尤其是計算機技術、信息技術在傳統機械行業中的廣泛應用，機械工程學科已發展成為一個集機械、電子、控制為一體的交叉學科。因此，在機械類專業的課程設置中，機電控制課程群是重要組成部分。本文結合我校機械類專業的特色，優化機電控制課程群的教學內容和教學方法，建立了完備的課程群建設框架，為一般本科院校機械類專業進行機電控制課程體系改革進行了有益的探索。
1 改革背景
長沙理工大學“機械設計制造及其自動化”專業源于原長沙交通學院1979年創辦的“筑路工程機械”專業和1996年創辦的“機械電子工程”專業，2000年歸并為“機械設計制造及其自動化”專業，設工程機械和機電一體化兩個方向。幾十年來，已培養了近三千名本科生，畢業生主要在交通領域相關行業就業，具有鮮明的交通行業特色。本專業依托行業優勢，以創新實踐能力培養為重點，不斷優化專業結構，形成了自身的專業特色。
然而，在近幾年培養計劃的執行過程中，我們發現機電控制課程體系存在以下幾個問題：課程體系不嚴謹，部分課程的內容設置有重復；理論與實踐脫鉤，實踐環節偏少，導致學生的實踐能力較差，解決不了實際問題；課程體系和內容與我校機械類專業的特色――“工程機械”背景結合不緊密。因此，優化機電控制課程體系結構，體現我校機械類的專業特色具有重要意義。
2 改革措施
結合機電一體技術的發展趨勢，明確我校對機械類專業的要求，學生的基礎知識、創新能力和綜合素質等方面都需要相對提升。對機電控制課程體系與教學內容、教學方法與教學手段、實踐教學以及突出特色等四個方面進行改革與建設。
2.1 課程體系與教學內容的整合與優化
對于原有的課程體系存在的多種問題，比如課程門數多、課程體系不嚴謹、課程內容相互之間重復交叉等。在重新修訂教學計劃和教學大綱時，把機電控制類課程體所存在的這些問題做了整合與優化。將“電工電子技術”中的電機部分、“機床電氣控制技術”、“電力電子學”等機電控制技術中的強電控制知識整合為“機電傳動與控制”；“機械控制工程基礎”課程的教學中，通過更新教材，增加了Matlab軟件和Simulink仿真工具包的教學內容；增加了“測控電路”、“工程機械電液控制技術”等課程，修訂和編寫了新的教學計劃和教學大綱。
2.2 增設實踐環節，注重學生工程實踐能力的培養
針對原有課程體系實踐環節不足的問題，對于這些存在的問題，我們既在課程中設置實驗環節，還改革了原有的課程實驗內容，同時增加綜合性與設計性實驗的比例。增加了“機電控制技術實習”環節，該實習以PLC為控制載體，使學生獲取機電控制的實踐能力，加深對機電控制的基本理論的認識，培養―定的操作技能。
2.3 與交通和工程機械行業緊密結合，突出我校機械類專業的特色
針對原有課程體系實踐工程機械特色體現不足的問題，加強了機電控制課程體系與工程機械知識的有機融合。在多門課程的教學中，將工程機械作為機電控制的對象；增開了“工程機械電液控制技術”課程。
2.4 改革教學方法與教學手段
“機械控制工程基礎”理論性比較強，用多媒體教學方法和傳統的教學方式相結合，能夠應對教學過程對學生邏輯思維的開發和理論分析能力的要求，同時將Matlab軟件引入教學，可以減輕不必要的課時浪費；通過對平時大量課題和試題的收集，加上多年的教學經驗積累，可以組織開發相關課程試題庫，以此來滿足教學要求；另外學校為提供教師教學和學生學習方便的條件，可以開發教學網站，以此實現互動式教學。
3 改革效果
通過整合優化后的機電控制課程體系內容更加的完善清楚，有利于課堂的教學實施，而且把理論和實踐教學結合得更加緊密；教學內容的進一步改革，減少了平時課堂教學出現的重復現象，充實了一些新的科學理論和教學研究。為了突出教學的綜合性和設計實踐性，我們對原有的課程實踐體系進行整合規劃，以此加大了綜合性和設計性實驗的比例。實習實現了“電子技術實習――單片機控制技術實習――機電控制技術實習”的不斷線。將機電控制課程體系與工程機械知識進行了有機融合，更明確地突出了本專業的工程機械特色。
4 結語
自2010年專業機電控制課程體系立項以來，我校“機械設計制造及其自動化”專業，就緊緊圍繞人才培養目標及專業特色，在課程體系與教學內容、實踐教學改革、突出交通及工程機械行業背景、教學方法與教學手段改革等方面進行了深入的改革與實踐，取得了一些成果，為一般本科院校機械類專業進行機電控制課程體系改革提供了借鑒。
參考文獻：
[1]中華人民共和國教育部高等教育司.普通高等學校本科專業目錄和專業介紹（2012年）[M].高等教育出版社，2012.
[2]劉文文，吳曄，洪占勇等.測控專業控制類課程群建設與實踐[J].電氣電子教學學報，2011，（2）：13-14.
[3]車勇，葉濤，田會方.過程專業控制類課程群建設與實踐[J].高教論壇，2007，（10）：60-62.
作者簡介：唐宏賓（1979-），男，河南新鄉人，博士，講師，主要從事機械設計制造及其自動化專業的教學工作，長沙理工大學汽車與機械工程學院，湖南長沙 410004
吳康雄，長沙理工大學汽車與機械工程學院，湖南長沙 410004
關鍵詞：機械控制工程基礎；課程改革；一般本科院校；專業特色
0引言
機械控制工程基礎是機械類專業的必修課，是一門非常重要的專業基礎課，在機械類專業的人才培養體系中起著承上啟下的作用。①它基于經典控制理論，結合機械工程中的實際控制應用，介紹經典控制理論的基本概念、控制系統的數學模型、頻率特性、穩定性分析、快速性分析、準確性分析及控制系統性能校正等。通過該課程的學習，使學生了解機械控制系統的基本結構和工作原理，掌握自動控制理論在機械工程中的具體應用；學會分析機械工程系統的穩定性、準確性、快速性等基本性能，掌握系統設計和校正的本方法；培養學生分析問題和解決問題的能力，為后續學習專業課以及從事相關工作打下基礎。②機械控制工程基礎是數理基礎課程與專業課程之間的一道橋梁，課程中有大量的公式、定理、判據，涉及時間域、頻率域和復數域，課程內容較枯燥。筆者通過多年的教學經驗發現：學生感到該課程難度較大，對所學內容不易消化和吸收。這使得一部分學生在學習中的主動性變差，產生厭學情緒，從而嚴重影響到了課程的教學質量。這導致學生整個機械專業知識體系不完善，出現了中斷，從而影響了人才培養質量。因此，結合機械控制工程基礎的課程特點進行教學改革，對于提高該課程的教學質量，是十分必要的。本文根據機械控制工程基礎課程特點，結合我校機械類專業特色，從課程的教學內容、教學手段及實驗教學等方面開展了一定的探索和研究，對于促進學生學習的主動性和學習效果有一定的參考作用。
1我校機械類專業特色
長沙理工大學的“機械設計制造及其自動化”專業是學校的骨干專業，其起源于原湖南交通學校1956年創辦的“船舶技術管理”專業和隨后開設的“筑路工程機械”專業。1978年經國務院批準，在湖南交通學校的基礎上創辦長沙交通學院，歸通部直接管理。自1979年始，筑路工程機械專業面向全國招收四年制本科生。1987年長沙交通學院開設機械制造工藝與設備專業，當年開始面向全國招收三年制大專班。1996年經教育部批準，在原機械制造工藝與設備專科專業的基礎上創辦“機械電子工程”四年制本科專業。1998年，“筑路工程機械”和“機械電子工程”兩專業合并為“機械設計制造及其自動化”，設工程機械和機電一體化兩個方向。幾十年來，已培養了近三千名主要在機械和交通領域相關行業就業的畢業生，具有鮮明的機械行業和交通行業特色，形成了“立通和工程機械行業，傳承‘鋪路石’精神；夯實基礎知識，突出機電一體化；強化工程實踐與動手能力，培養面向基層的高級應用型人才”的專業特色。
2改革措施
根據機械控制工程基礎課程特點，結合我校“機械設計制造及其自動化”專業特色，從教學內容理論聯系實際、優化教學內容、實踐環節注重虛實結合、多樣化的教學手段、將CDIO教學理念引入教學等方面采取了措施進行了課程改革。
2.1教學內容理論聯系實際
機械控制工程基礎所討論的問題源于工程實踐，是進行自動控制系統性能分析和設計所面臨的共性問題。隨著工業化進程的不斷加快和科學技術水平不斷提高，控制理論的應用面越來越寬，知識體系越來越成熟。但由于本課程偏重理論基礎的介紹，往往使學生在學習中對實際的控制系統缺乏感性知識，他們感到學習的內容比較抽象，和他們接觸的控制系統差距很大，影響學習效果。因此，教師在教學過程中應注重理論聯系實際。比如，講到機械控制系統的組成時，多舉一些工程機械控制系統和數控機床控制系統的實例，很容易提高學生的學習興趣。這樣既克服了該門課程的理論性和抽象性，又增加了學生的學習能動性，開闊了學生視野，從而很好地促進教學效果。
2.2優化教學內容
機械控制工程基礎內容比較多而且也比較抽象，我校“機械設計制造及其自動化”專業培養計劃中機械控制工程基礎安排為2.5學分，40學時。由于課程知識點較多，在規定的時間難以把所有內容講完。所以，我們必須加強課程知識體系的研究，對教學內容進行優化。根據我校機械工程專業狀況，我們把課程教學內容重放在控制理論的基本概念、控制系統的數學模型、系統穩定性分析、系統快速性分析、系統準確性分析及系統性能校正等幾部分，而對于要求較高的內容，如非線性控制系統、離散控制系統系統及根軌跡法等只作簡要闡述，感興趣的學生可以在課下和老師進行交流。
2.3實踐環節注重“虛”、“實”結合
機械控制工程基礎是一門注重實踐、實踐性很強的專業課程。實踐環節對于培養學生分析問題并運用所學知識解決問題的能力起著非常重要的作用，有利于學生工程實踐能力的提高。很多高校機械控制工程基礎的實踐環節一般借助MATLAB軟件實施，通常是上機實驗。③④然而，單純采用MAT-LAB軟件進行虛擬實驗，不夠直觀，與工程實際有些脫節，激發不起學生興趣，實驗效果不是很理想。為此，我們對傳統實驗方式進行了改革，采取了“虛”、“實”結合的實驗方式，一部分實驗借助MATLAB軟件平臺上機進行，同時還開設了實物實驗。學院為本課程購買了自動控制工程基礎試驗臺，可以進行控制系統的時域響應分析、頻率特性測試、校正設計等實物實驗。相對于軟件實驗，利用真實的控制器件，更能激發學生的學習興趣，提高學生主觀能動性，學生也普遍反映更加喜歡這種實驗形式，取得了較好效果。
2.4多樣化的教學手段
機械控制工程基礎課程中的許多概念和原理等內容，學習過程中需要大量復雜的計算、分析、作圖，這使得傳統的常規的課堂授課方法很難使學生充分消化吸收。要想獲得較好的教學效果，必須對傳統教學方法進行改革，采用多樣化教學手段。為此，我們在課堂教學中采用“以多媒體教學為主，板書為輔”的方法，改變傳統“板書教學”方式。同時，針對該課程理論性強、計算復雜、繪圖工作量大的特點，將MATLAB軟件引入教學中。MATLAB軟件中有專門的控制系統分析和設計工具箱，比較容易繪制系統的時間響應曲線、Nyquist圖、Bode圖等，利用Simulink模塊可以方便地進行控制系統的性能分析和設計，獲得了良好的教學效果。
2.5將CDIO教學理念引入教學
CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Imple-ment）、運作（Operate）等四個英文單詞的縮寫，⑤代表了產品、系統或過程的整個生命周期的所有環節。CDIO工程教育教學模式的核心思想是把整個學習過程利用“工程項目”來組織，以學生在項目實施不同階段的知識需求為驅動來安排教學內容和方法。由于機械控制工程基礎這門課程系統性強，適合借助工程案例借助CDIO模式進行教學。作者針對機械控制工程基礎課程特點提出的CDIO教學模式包括四個過程：構思、設計、實施和考核。老師針對所講授的知識點結合具體的工程實例，提出了幾個適合機械控制工程基礎的“工程項目”，并力爭把本門課程的主要知識點融入到“工程項目”中。在實施過程中，把學生分成若干小組，給每個小組分配不同的“工程項目”，針對所要學習的知識點，查閱資料，進行分組討論，加深對知識的理解，并提出解決“工程項目”的具體方案。然后，合理綜合課程內容，通過綜合性實驗或模擬仿真加以驗證。最后，改革傳統考核方式，加大學生在“工程項目”實施過程中和實踐部分的考核分值，根據學生的考試成績、“工程項目”實施中的表現、實踐動手能力、創新能力等來綜合評分。
3結語
高等教育的核心是提高人才培養質量，工程教育的目標是為社會輸送合格的工程師，這些目標的實現是要落實在具體的教學過程中。隨著自動控制技術的不斷進步，當前高等工程教育對人才培養有了更高的要求，機械控制工程基礎及其他相關課程的教學改革也應與時俱進，這就要求任課教師要樹立“提高人才培養質量”的教學理念，不斷改善教學方法，優化教學內容，精心組織教學過程，提高學生學習的主動性，使學生能夠更好地學習和掌握相關專業知識，為自身全面發展創造良好的條件。筆者從教學內容理論聯系實際、優化教學內容、實踐環節注重虛實結合、多樣化的教學手段、將CDIO教學理念引入教學等方面采取了措施進行了機械控制工程基礎的課程改革，取得了良好的效果。
注釋
①鄭明軍,劉希太,王海花.《機械控制工程基礎》課程教學改革研究與實踐[J].中國科技信息,2009(6):257-258.
②王芳.“機械控制工程基礎”課程教學改革探討[J].西安航空技術高等專科學校學報,2008(26):76-77.
③鄭明軍,劉希太,王海花.MATLAB在《機械控制工程基礎》教學中的應用探討[J].太原理工大學學報(社會科學版),2001(19):39-41.
④李澤,楊歆豪.“控制工程基礎”課程教學改革與實踐[J].中國電力教育,2014(2):109-110.
【關鍵詞】人機工程學；機械設計；應用
一、引言
人機工程學主要的出發點是依靠人的心理特征，深入研究人、機器與環境之間的關系與作用，從而不斷優化人、機、環境系統。人機工程學研究的主要對象是操作者。因為工程機械的種類正在不斷的增加，所以人機工程學的用途也將不斷擴大，其工作的效率和工作速度也將日益提升。同時因為施工現場的復雜性，施工操作者要提升工作效率，就要面臨巨大的挑戰。以此為背景，不斷改善工程機械操作者的工作環境，為其提供安全、高效的工作環境迫在眉睫，因此，人力工程在工程機械中的作用越來越突出。
二、人機工程學在機械設計中的應用
（一）人體尺寸數據與機械協調
人機工程學是最近幾十年才發展起來的邊緣學科，它綜合了人體科學、環境科學、安全科學、社會科學、工程技術科學以及技術美學等方面的內容進行研究。要使得設計出來的工程機械產品符合人體的生理及心理特點，最大程度確保操作者處于舒適的工作環境中，以消耗能量最少，工作疲勞感降低，取得最大工作效率為目標，工作人員就應該合理地結合人體各部分尺寸，研究清楚機械使用的具體范圍。不同種族，不同地區的人體尺寸范圍不同，所以，在設計機械工程產品時，必須提前調查收集數據，了解具體某地人體尺寸范圍，選則最恰當的結構參數。先進國家在測量人體尺寸方面有具體的國家標準，我國也制定了《中國成人人體尺寸》的標準，也就為我國引進國外先進的技術設備提供了一些可靠的數據，在開發新產品時應有效結合我國人體標準尺寸。
（二）人機界面在機械中的人性化設計
在機械操作界面，人機界面是主要設計方向，人機界面可以實現人與機器之間的信息傳遞和信息交換，是計算機科學和設計藝術學、心理學、人機工程和認知科學的交叉研究領域。由于機械結構比較復雜，具有較多的動力機構，所以，在操作界面的操作十分頻繁。人機界面如果布置過于雜亂，會造成操作人員產生煩躁感。另外，還存在一定的安全隱患。合理的操作界面美觀大方、通俗易懂、操作方便，操作面板是人機操作的主要界面，工作人員可以在操作界面上完成很多工作，在操作面板上可以顯示出機械位置和傾斜度方面的信息，可以讓操作人員處于一個比較舒適和高效的環境中，操作面板上位置和形式方面的設計可以結合結構的位置進行設計，操作面板定位方面可以結合設備的造型和操作要求進行設計，比如儀器儀表的設計盡量選用不刺激和不反光的暗色調。
（三）機械噪聲方面的設計
由于煤礦企業工作環境具有的特殊性，其噪聲存在于各個生產環節中，且煤礦生產設備噪聲源比較多，噪聲級別比較高，造成的噪聲危害是多方面的。噪聲不僅影響到工作人員的正常工作，還可能會誘發多種疾病。在強噪聲的影響下，會影響人集中注意力，工作中容易出現失誤，大功率的噪聲可能會妨礙儀器設備的正常運轉，引發安全事故。
（四）外觀與功能相結合
有效結合人機工程學對工程機械的外觀、色彩進行人機工程合理的設計，保障機械不僅在性能方面突出其優越性及先進性，還能夠突出其完美的精神功能，使外觀藝術與實用功能完美的結合。目前在工程機械產品中，多常見圓角曲線設計，這種設計就符合了人體工程學的設計理念，加強了機械產品的舒適程度，同時，外觀也得到了進一步美化。色彩的合理應用，也能給人的心理帶來一定的舒適感，好的色彩應用，能夠加強工作人員的工作效率，能夠減輕工作疲勞感，對工作人員的情緒也有一定的安撫作用。一般來說，工程機械產品都會采用較為明亮，低純度的色彩，根據操作人員的工作特點，想要起到視覺緩和的效果，就要采用比較溫和、安靜、明亮的色彩。比如可以采用黃色或者橙色，再用深色作為小小的搭配，確保顏色能夠互相呼應，給工作人員一種清亮、明快、和諧、穩重的感覺。在采用顏色設計時，還要注意結合名族特色，國家對顏色的喜好程度等方面內容，只有合理的設計，才能促使機械的廣泛應用。
（五）安全可靠性研究
依據出現事故的概率問題，在安全性的基礎上設計相對不合理的地方，實現防護措施的優先級和合理人機交互形式的轉變。安全可靠性主要針對任何機械產品連個方向的研究，包含了控制系統的可靠性和機械運動的可靠性分析。安全可靠性研究需要分析人的因素，在人思考問題上的疏忽和不足，并在活動范圍內實現數據的統計，并通過指導和學習不斷的減少事故的發生，提高安全性和可靠性。產品在各種狀態下的廣義能量值中，如發生碰撞則對人體造成的傷害不能超過限定值。相互之間的關系中，針對事故及其出現的概率；事故出現概率與安全裕度；事故及其安全裕度進行設定一個限定值，判斷人機系統的安全性。
三、結束語
P鍵詞：機械設計基礎；教學改革；大作業
基金項目：攀枝花學院教育教學研究和改革青年項目（JJ1364）
攀枝花學院教育教學研究和改革青年項目（JJ1409）
《機械設計基礎》課程是高等學校機械類專業開設的一門專業基礎課，其包括了機械原理和機械設計兩大部分，研究的是機械的基本理論問題和機械零件的設計與計算。《機械設計基礎》課程在課程教學設置中起承上啟下的作用，是學生在學完《高數》、《工程力學》、《機械制圖》等課程后進入專業課程學習前必須學習的一門課程。學好《機械設計基礎》課程對學生學好后續的專業課程起著重要作用[1]。
1 《機械設計基礎》課程教學過程中增加大作業環節的必要性
《機械設計基礎》課程的實踐性和綜合性都極強，傳統的《機械設計基礎》課程教學已很難滿足現在的教學要求，學生很難理解并掌握所學的《機械設計基礎》課程要求及知識內容，因此在教學過程中增加大作業環節，使學生邊學邊設計計算，學的過程中理論聯系實際，學生既能充分掌握理解理論知識，又能提高實踐能力、動手能力，并為后續的課程設計、畢業設計做準備，有助于提高學生參加學科競賽、創新實驗的積極性及參與過程的能動性。
2 《機械設計基礎》課程大作業的設置方案
2.1 方案設計思想
《機械設計基礎》課程分為機械原理和機械設計兩大部分，故分別在機械原理與機械設計部分設置2-3個大作業，以分組的形式進行，最后以小組考核結論為每個成員的考核成績[1]，也可根據具體情況，每個學生設置不同的題目。在大作業設計過程中，可根據學院專業特色，大作業題目與專業特色相結合，與學生專業相結合，使知識系統化，并提高學生學習興趣。大作業題目也可根據學生情況，在難易程度上分層布置。具體大作業設置如下。
2.2 機械原理大作業設置
《機械設計基礎》的前半部分是機械原理部分，其內容主要包括了機構的結構分析、平面機構的運動分析、平面機構的力分析、連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等。該部分內容比較抽象，學生如果只是通過單純的聽課、作業，不能很好的理解各種機構的工作原理并與實際應用結合[1]。因此分別在連桿機構及其設計和凸輪機構及其設計章節設置大作業環節。
連桿機構的應用十分廣泛，在工程機械、農業機械及汽車工業中都有廣泛應用，如起重機、轉向機構、車門開閉系統等都有連桿機構的應用。因此選擇連桿機構設計為《機械設計基礎》課程的第一個大作業題目。學生通過對題目的分析，按照課堂所學理論知識，首先對平面機構的運動進行分析，然后建立包含各尺度參數和運動變量在內的解析式，最后根據已知的運動變量求機構的尺度參數[2]。
凸輪機構廣泛應用于自動化和自動控制裝置中，常見的凸輪機構應用如內燃機配氣機構、自動機床進給機構等。因此選擇凸輪機構設計為《機械設計基礎》課程的第二個大作業題目。學生根據大作業題目，首先根據工作要求、結構條件選定凸輪結構的形式、基本尺寸、轉向及推桿的運動規律后，就可根據凸輪設計方法對凸輪輪廓曲線進行設計[2]。
2.3 機械設計大作業設置
在《機械設計基礎》課程的后半部分為機械設計部分，其主要講述通用零件的工作原理和設計過程，其內容主要包括了機械零件的工作能力和計算準則、螺紋聯接、軸承、軸等。這部分內容龐雜，各章節似乎獨成體系，互不關聯。傳統的在課堂上進行陳述性的知識學習的教學方法，學生在學習過程中，學習沒有系統性，對于零件的設計知識，只有大致的了解，知識掌握并不深入[1]。因此，在機械設計部分布置2-3個大作業題目。
機械設計部分主要是零件的設計，大作業題目可結合專業實驗室進行實驗設備裝置的改進與設計，傳統學生做實驗時，只是按照實驗步驟進行，很多學生對實驗目的不明確，學生在做實驗時，鼓勵學生多思考，不按部就班的按實驗步驟做實驗，可對實驗設備裝置進行改進與設計，如此既使學生對實驗內容、目的等理解透徹，同時提高學生的實驗能力。大作業題目也可設計小型的機械，設計小型機械或結合專業實驗室實驗設備裝置的改進與設計都可運用項目式教學法，利用師生創新項目等實踐環節，強化學生動手能力，將有利于提高學生的工程實踐能力，提高教學質量，形成地方高校教育特色[3]。如學生參與的機械創興大賽，相應的設計就可融合到大作業中，學生很好的把實際與課堂理論聯系在了一起，即可以鼓勵學生多參與創新項目，又提高學生的學習能動性；同時指導學生參與教師科研項目，大作業題目與項目內容契合，通過科研項目逐步提高學生機械設計的能力，學生在學習的同時提高自己的科研能力。
2.4 引入三維設計方法
為補充課堂教學，并聯系實際提高學生的設計能力，在大作業過程中，鼓勵學生借助計算機設計，引入三維設計方法補充課堂教學。要求學生在完成參數選擇、計算校核的基礎上，根據計算機繪制出裝配圖和主要零件的零件圖，同時要求學生應用Pro-E、UG等三維設計軟件，進行三維實體建模，強化學生的三維設計能力，開拓學生就業渠道[3]。
3 結論
通過在《機械設計基礎》教學過程中增加大作業的環節，使學生進一步加深對《機械設計基礎》中的機構原理及設計、零部件設計方法等理論知識的理解，顯著提高學生的設計水平，提高學生的學習積極性，學生的實踐能力及其學生的科研能力，為學生增強就業競爭力打下基礎[3]。
參考文獻
[1]起雪梅，張健，張敬東. 機械設計基礎課程考核方式改革與實踐[J].牡丹江大學學報，2016，（8）：168-170
[關鍵詞]機械產品；造型設計；要點；思路
中圖分類號：TU602 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）19-0358-01
0 引言
過去，我國機械產品制造企業多將設計重心放在產品功能、耐久性、強度、安全性、可靠性等方面，這使得我國機械產品性能和整體質量得到了不斷的提高、提升。但與此同時，我國機械產品也普遍存在造型上守舊不變、粗獷落后的情形，這在很大程度上制約了我國機械產品品質的全面提高和發展。現階段，越來越多的發達國家將機械產品造型設計視為產品設計的重要內容，使得其機械產品的功能與外觀實現了高度的統一，同時也彰顯了機械產品的人性化理念。在此背景下，重視機械產品造型設計問題，并積極總結和實踐機械產品造型設計思路和方法顯得極為必要。
1 機械產品造型設計要點
1.1 造型設計與機械設計相結合
傳統的機械產品設計思路為：先進行機械產品的內部機構設計、連接設計，通常會設計一個箱體來承載機械產品的裝置、部件，完成箱體設計后再進行外觀設計。由于這種設計思路對產品造型設計造成了較大的限制，因而難以使產品外觀具備美感和特色。因此，要實現創新性的機械產品造型設計，就要首先實現造型設計與機械設計的結合，即在機械設計階段就考慮造型因素。這一方面需要產品的機械設計、造型設計人員均具備良好的機械設計功底，又要具備一定的審美素養和藝術知識，另一方面也需要造型、機械設計人員之間的協調溝通，以保證成品造型與功能的協調性。
1.2 造型設計與新材料、新技術的應用相結合
近年來，我國在新材料研發方面取得了諸多成就，將新材料應用于機械產品造型設計，不但能提升產品造型的現代感、藝術感，更有助于改善產品性能。因此，結合機械產品性能要求與外觀風格選出物理性能、加工性能、化學性能優越，且具備富有美感的肌理、色彩、光澤的新材料，并將其應用于機械產品造型設計，不失為提升產品造型水平的有效途徑。
除此之外，各類新技術，包括計算機、大規模集成電路、數控、機電一體化技術，以及工程注塑、精密沖壓、精密鍛造、塑料電鍍、粉末冶金、3D打印等的產生，也為機械產品的造型設計帶來了許多新的可能。
1.3 強化情感因素的運用
將情感因素應用到機械產品造型設計中，對于優化用戶體驗和改善使用者的工作狀態有著重要的意義。因此，應本著“以人為本”的原則，設身處地地考慮使用者所在的工作環境、生理構造、情緒和心理等等，并充分考慮到地域風俗、民族、信仰、乃至氣候等因素對使用者的影響，進而最大限度地提升機械產品造型帶給使用者的舒適度，滿足其作業時的生理、心理、審美需求。
2 機械產品造型設計的基本思路
2.1 遵循形式美法則
隨意搭配的形態、色彩、肌理給人帶來凌亂感，為了保證機械產品造型的簡潔、美觀，在造型設計時應嚴格遵循形式美法則。并運用形式美法則處理好產品外觀中統一與變化、對比與協調、對稱與均衡的關系，進而使產品外觀協調、優美。例如產品內分界面設計時，應遵循黃金分割、黃金螺旋、均方根比例等等，使產品的造型呈現出和諧而具備美感的比例關系。
2.2 增強造型時代感
時代變化影響著人們的審美需求，因此在機械產品造型設計過程中應關注時代審美特點，把握機械產品樣式、色彩、肌理流行趨勢，以迎合客戶和使用者的審美取向。目前，機械產品的造型以簡潔、大方、規整為主要風格，因此設計師應把握好這一設計風格，在此基礎上結合客戶需求靈活調整、合理創新，以保證機械產品造型的時代感。
2.3 合理搭配產品色彩
色彩是機械產品在人們視線中最直接的部分，它直接影響著使用者的心理感受，因此優化色彩設計無疑是提升機械產品造型水平的有效途徑。機械產品外觀色彩主要分為主色彩和輔色彩：主色彩是指產品的主體顏色，是機械產品色彩體系的基調，具有較大的著色面積，設計師應結合客戶的要求和使用者所在環境選擇主色彩，此外，應將色彩的冷暖感、輕重感考慮等因素考慮到主色彩設計中；輔助色是主體顏色的搭配色彩，它能夠體現產品的造型特色和機械產品制造企業的個性，因此一般可將企業或品牌的代表色作為輔色彩。通常，主色彩與輔色彩的色彩種類不應超過3種，應根據產品的功能、外觀特征合理搭配。
2.4 靈活運用金屬材料表面處理技術
金屬的表面處理工藝主要有金屬表面著色工藝和金屬表面肌理工藝兩種。表面著色工藝是指采用電解、化學、機械、物理、熱處理等方法，使金屬表面形成各種色澤的鍍層、膜層或涂層。金屬表面肌理工藝是通過鍛打、雕刻、打磨等工藝在金屬表面制作出的肌理效果。機械產品的主要材料為金屬材料，未經特殊處理的金屬材料長期使用過程中會發生銹蝕，而采用表面處理技術對其進行處理，不但能改變其光澤、肌理，使其具備獨特的外觀，更能增強其抗腐蝕、耐酸堿、耐高溫能力，因此可結合產品材料類型靈活運用金屬材料表面處理技術，來增強產品造型的藝術感，并改善產品性能。
3 總結
隨著機械制造工藝的不斷進步和人們審美需求的不斷提高，機械產品設計已經不能再滿足于良好的功能和可靠性，而是應將藝術理念、情感要素等廣泛應用到產品造型設計中，以拉近人機之間的距離，改善人機之間的關系，改變人們的工作環境。本文給出了機械產品造型設計的要點和一般思路，具體實踐中，應結合機械產品的實際功能、使用場合、使用者特點等采取針對性的造型設計策略，以盡可能地實現機械產品功能與外觀的協調性，實現機械產品造型的藝術化、人性化設計。
參考文獻：
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關鍵詞：機械制造 維修性 分析
前言：
經過我國這些年的迅速發展，我國工程機械行業己形成了較強生產能力和具有一定規模的完整體系。工程機械行業的規模及銷售額在機械工業中次于電器、汽車、石化通用及農機，排第五位，工程機械作為重要的施工生產裝備，在國民經濟發展和國防建設中已具無法替代的作用。國產工程機械產量不斷增加，國內市場不斷增大的同時，工程機械與國外同類產品相比甚至國內其它行業產品相比，在性能水平，噪聲控制，特別是產品可靠性方面，跟國外還有很大的差距。因此，對機械可靠性設計的研究具有十分重要的意義。
1. 維修發展現狀與問題
可靠性優化設計方法一般是指在常規優化設計方法的基礎上，建立一種全新的優化設計方法，將可靠性要求作為追求的目標或者約束條件，運用最優化方法得到在概率意義下的最佳設計的一種數值計算方法。從工程實用性角度來看，可靠性優化設計方法則是相對傳統的優化設計方法更為合理的設計模式，其主要特點表現在明顯的更高的設計質量和獲得明顯的經濟效益，因此對機械可靠性的研究已成為目前國內外學者研究的熱點之一。
a.領域的問題。在工程機械領域，國外一直在研究如何提高其可靠性，如卡特彼勒的大型工程機械安裝有閉路監視系統以及超聲波后障礙探測系統，為司機安全作業提供音頻和視頻信號。微機監控和自動報警的集中系統，大大簡化了機器的維修程序，縮短了維修時間。但對于國內的機械產品，有不少用戶都存在著“國產機一年不如一年”，“新產品還不如老產品可靠”這類的想法，這充分反映了國產工程機械產品的可靠性差的問題是較為嚴重的。
b.售后服務領域的問題。在售后服務方面，各機械制造商都建立了自己的營銷網絡，但是大多片面地追求形式，真正具備完善售后服務功能的網點較少：很多售后維修站徒有虛名，能發揮的作用極其有限。再者，銷售和售后服務脫節也相當普遍，維修服務不到位，用戶得不到專業設備的使用指導。當設備出現故障以后，不是通過檢驗程序判斷故障所在，而是動輒就解體、更換部件：不按操作規程和程序操作，造成非正常損壞。用戶得不到及時有效的服務，機械設備不能及時修護，以至于對工程的進度和用戶的經濟收入都造成了負面的影響。
2. 機械構件的主要失效原因分析
一般來說，對于機械產品其失效形式主要有結構完整性破壞，包括產品零部件強度降低、斷裂破壞、疲勞破壞和磨擦損傷等，縮短了機械產品的使用壽命。對于工程機械常見失效有以下三種：(1)材料斷裂。材料或結構中的缺陷，是不可避免的。由缺陷引起斷裂所發生的機械、結構的失效，是工程中最重要、最常見的失效模式。(2)疲勞破壞。疲勞破壞是引起產品構件失效的另一重要原因。其主要特點是在交變的循環應力或循環應變作用下材料發生損傷破壞。是一個損傷累積過程。(3)零件磨損。磨損是機械零件失效的又一主要形式之一。有許多零件不能繼續使用并不是由于零件的整體被破壞，而是由于零件工作表面的磨損逾限而促使零件加速失效。
3. 綜合優化設計方法
可靠性設計的任務是設計出故障少，在規定的時問內不易喪失其功能的產品。它關心的是產品可能發生的故障，如何消除這些故障，以及消除那些可能引起故障的潛在因素。維修性設計的任務是，一旦設備發生故障，盡可能快地修理好，甚至在未出故障之前就已經采取措施來避免故障，從而提高設備的有效性。
a.故障預防設計。機械產品一般屬于串聯系統，因此要提高機械產品的可靠性，首先應從零部件的嚴格選擇和控制做起。一般可以從以下幾個方面入手：優先選用標準件和通用件：選用經過使用分析驗證的可靠的零部件：嚴格按標準的選擇及對外購件的控制：充分運用故障分析的成果，采用成熟的經驗或經分析試驗驗證后的方案。
b.環境抗性設計。環境抗性設計是在設計時就考慮產品在整個壽命周期內可能遇到的各種環境影響，例如裝配、運輸時的沖擊，振動影響，貯存時的溫度、濕度、霉菌等影響，使用時的氣候、沙塵振動等影響。因此，必須慎重選擇設計方案，采取必要的保護措施，減少或消除有害環境的影響。具體地講，在條件允許時，應在小范圍內為所設計的零部件創造一個良好的工作環境條件，或人為地改變對產品可靠性不利的環境因素。在無法對所有環境條件進行人為控制時，在設計方案、材料選擇、表面處理、涂層防護等方面采取措施，以提高機械零部件本身環境抗性的能力。
c.人機結合設計。人機結合設計的目的是為減少使用中人的差錯，發揮人和機器各自的特點以提高機械產品的可靠性。當然，人為差錯除了人自身的原因外，操縱臺、控制及操縱環境等也與人的誤操作有密切的關系。因此，人機工程設計是要保證系統向人傳達的住處的可靠性。例如，指示系統不僅顯示器靠，而且顯示的方式、顯示器的配置等都使人易于無誤地接受；控制、操縱系統可靠，不僅儀器及機械有滿意的精度，而且適于人的使用習慣，便于識別操作，不易出錯。與安全有關的，更應有防誤操作設計。
d.安全降額設計。降額設計是使零部件的使用應力低于其額定應力的一種設計方法。降額設計可以通過降低零件承受的應力或提高零件的強度的辦法來實現。一般來說大多數機械零件在低于額定承載應力條件下工作時，其故障率較低，可靠性較高。為了找到最佳降額值，需做大量的試驗研究。當機械零部件的載荷應力以及承受這些應力的具體零部件的強度在某一范圍內呈不確定分布時，可以采用提高平均強度、降低平均應力，減少應力變化和減少強度變化等方法來提高可靠性。
關鍵詞：機電自動化；工程機械；機械制造
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.120
0 引言
隨著我國工業化的不斷發展，對工程機械設備提出了更高的要求，在我國的傳統的工程機械設備生產過程中，生產水平滯后，很多大型的機械設備依然需要從國外引進，制約著我國機械制造業的發展。機電自動化技術是科技發展的產物，將其應用到機械制造過程中，使我國的機械制造水平上升了一個層次。
1 機電自動化技術的類型
1.1 柔性自動化技術
柔性自動化技術的核心技術是數控技術，同時還融合了其他先進的技術。柔性自動化技術是一種新興技術，在機械制造的過程中，將柔性自動化技術運用其中便可以實現機械制造過程的全自動化，自動化程度非常高。在機械制造的過程中，利用柔性自動化技術，機械制造的所有行為都可以用計算機來操作和控制，無論是材料的準備還是機械制造的過程，真正的實現了全自動化。此外，和傳統的機械生產模式相比，利用柔性自動化技術，通過計算機操作，可以大大提高數據的精確性，所以機械設備在生產過程中都可以保持一致的尺寸，提高了機械生產的質量。最后，由于整個過程的自動化程度非常高，所以機械制造過程中投入的人力比較少，大大減少了人力成本，有效降低了機械制造的成本，提高了整個生產過程的秩序。
1.2 集成自動化技術
集成自動化技術是建立在信息技術不斷發展的基礎上發展起來的，在傳統技術的模式下，機械制造技術的集成化發展是不可能的，而信息技術的發展，讓集成自動化得以發展，在機械制造過程中，可以對各種技術功能和生產經營進行集成化的管理。在工程機械制造過程中，集成自動化技術是最常用的一類技術。隨著市場競爭愈加激烈，機械制造業為了可以在激烈的市場競爭中立足，都不得不進行技術研發和發展，充分利用各種計算機技術，將數控技術和先進的管理理念運用在企業的生產活動中，從而使機械制造業也可以符合現代時代的發展，不斷提高企業的生產能力。
1.3 智能自動化技術
智能自動化技術是在計算機基礎上發展起來的，在傳統的機械設計中，機械產品的設計和開發都是應該在市場需求的基礎上進行的，并且要根據市場的需求進行反復的修改，在這個過程中，會導致產品的設計制造周期延長，并且產品較難回收，一些產品在報廢之后甚至是無法回收的，不僅造成了能源的浪費，還大大提高了機械制造的成本。利用計算機智能系統模擬人類的行為去進行機械設備的生產和制造，比柔性自動化技術還更高級，大大提高了機械設備的制造能力，對生產的行為也具有一定的判斷力，提升了機械設備制造的準確性，讓機械制造生產過程始終處于一個較高的水平，操作人員根據自己的主觀判斷進行產品的制造和生產，縮短了制造周期，有效降低了制造成本[1]。
2 機電自動化技術在工程機械制造中的應用
2.1 機電自動化技術在設備診斷中的應用
機電自動化技術在工程機械制造中得到了廣泛的應用，受到了廣大消費者的喜愛和認可，這是因為機電自動化技術可以和機械的檢測和識別等技術有效融合，從而實現對機械診斷的自動化。將機電自動化技術和機械診斷技術融合在一起，可以實時監控不同設備的運行狀況和運行參數，儀器一旦發生故障或者運行出現問題，都可以馬上檢測出來，并以最快的速度分析設備故障產生的原因，預測設備后來的運行狀態，從而有效控制了設備后期出現故障的問題。機械產品的計方案的確定是一項重要的工作，不僅僅要考慮機械產品的實用性，使之滿足市場需求，同時還應該考慮設計方案的經濟性和環保性，減少對環境的污染。在設計機械產品時，首先應該考慮的就是機械產品的成本，也就是機械產品的經濟性。機械產品在制造的初期就要做出合理的設計，要充分考慮產品的回收和再利用，尤其是再利用的成本和污染物的處理等[2]。其次就是機械產品的再利用和可拆裝性的設計分析。而將機電自動化技術運用到設備診斷中，就可以在不拆卸設備的基礎上對設備的運行狀況進行掌控，隨時監測設備的運行參數，包括設備的性能、強度、承受到的外界壓力以及故障發生的原因和途徑，從而對設備的可靠性做出預測。當設備發生故障的時候，可以快速的評定故障發生的情況，并確定有效的修復方法。
2.2 機電自動化技術在水泵機械中的應用
在水泵機械中，水泵是水體傳送的一種轉動設備，水泵是依靠葉輪的轉動產生離心力從而輸送水的，葉輪在轉動的同時將輸送的水甩出。水泵的輸送對象為液體，包括水、乳化劑、油和金屬液體。從水泵的工作原理中可以看出，水泵將原動機中的機械能傳輸給水泵中的液體，通過對液體加壓實現液體的傳輸[3]。水泵的運用非常廣泛，在石油工業、化工以及冶金等產業中的運用非常多。水泵的用途廣泛使其的工作環境變得更加復雜，所以各種故障也時有發生，水泵處在一個比較復雜的生產環境中，常常需要面對潮濕、粉塵以及高溫等惡劣條件，所以特別容易發生故障，工作效率也有所下降。將機電自動化技術運用到水泵機械中，在機電自動化的運用下可以進一步提高水泵的輸送效率，同時還起到了增加壓強的效果[4]。在水泵機械制造中運用自動化技術，不僅可以提高水泵的工作效率，減少不必要的環節，還可以提高水泵的實用性，降低了水泵運作的成本。
2.3 機電自動化技術在自動操作中的應用
機電自動化機械控制技術是一種自動化程度很高的技術，具有先進性和科學性，是未來機械制造業發展的必然趨勢。自動化技術的自動化和先進化是無可厚非的，通過自動化控制機械制造，大大減少了人力資源，解放了人們的雙手，還提高了機械制造的精確性，將機械制造成本控制在一個較低的水平。將計算機和現場的網絡進行有效的連接，就可以通過遠程計算機對現場設備的運行情況以及
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存在的安全隱患進行控制，計算機是通過對設備產生的一系列的數據的自動處理并且進行分析對機械制造進行監控，自動化程度非常高，還可以減少由于人為因素造成的疏忽以及差錯而影響對機械制造的控制。此外，在機電自動化的作用下，可以實現機械制造的一體化操作，只要精確的掌握了控制理論，對其進行科學的指導便可以實現一體化制造[5]。在機械制造的一體化操作中，無論是系統設計部分還是控制技術方面都可以同手進行操作，大大增強了機械制造中的自動化控制操作。但是值得注意的是，在實現工程機械制造自動化的同時，不能忽視了機械產品的質量，只有保障了企業產品的質量才能樹立一個良好的企業形象，從而為企業帶來更多的效益。
3 結語
機械制造行業在我國的工業發展中具有舉足輕重的地位，隨著時代的不斷發展，機械制造行業也在不斷發展，機電自動化技術在機械制造中的應用越來越廣泛，大大提高了機械制造的生產質量和效率，減少了人力投入，避免了誤差產生，有效的控制了機械制造成本，實現了機械制造的自動化，有效的促進了機械制造的發展。
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關鍵詞：工程機械;課程設計;關聯矩陣;課程體系
隨著我國高等教育的改革，課程設計是工程機械體系教學的關鍵。高校在課程設計時大多數是局限課本上的題，雖然書本上的題是經過嚴格的邏輯設計的，但是由于學生本身知識量的有限和對專業的認知等因素，出現“一葉障目，不見泰山”的現象,雖然學習很認真，但是不能將課程與整個體系聯系起來，使學生不知道這些知識用來干什么，怎么用。為適應科學技術的飛速發展和社會對人才的需求，我們應當進一步完善課堂教學和課程設計，更好地適應世界發展的潮流。當前教學中出現的問題主要是：教學結構單一，教學方法“僵硬”不能激發學生的學習積極性，使學生不能發掘課堂上的知識點。針對學生在教學中對知識點的認識不清，不能將整個課程體系結合起來的問題。首先應當轉變教學模式，將以前的照套課本式的教學方法轉變為興趣型的教學方式，在教學中更好地調動學生的興趣，激發學生的學習積極性。其次就是在課程設計時主要依據學生的實踐課程來設定相應的題目，既不脫離教學中的知識點也聯系了實踐理論，最后在培養目標上我們應當重視復合型人才的培養，在教學體系中對于一些關聯性課程的知識點在課堂上應當做簡單地闡述，以培養貫通社會科學，技術科學、人文科學的復合型人才為目標。
一、工程機械關聯性課程體系現狀
工程機械關聯性課程體系的類型主要是以理論為主，其中也有的是理論加實踐，如表1所示。當前大多數高等院校的工程機械關聯性課程沒有實踐訓練，只是依附于課本上的理論知識。對于有實踐訓練的課程，這些實踐缺乏創新性，內容比較簡單，甚至與理論知識缺少內在的聯系。同時機械類的課程設計主要是以齒輪減速箱為設計的對象，雖然設計所涉及的面廣，但是內容缺乏創新性，每年的課程設計大多都是相同的，所以設計的內容老化與社會實際聯系較少，從教學效果的角度看，當前的教學與設計并不能構成一個具有邏輯性的體系。不能滿足現代社會對人才質量的需求。
二、關聯矩陣法建立關聯課程模型
目前，為了更好地使關聯性課程與教學相融合，在此利用關聯矩陣法的原理，建立一種簡單的評價體系，使教師能夠更好地確定關聯性課程的重要性，在設定關聯性矩陣時每一門關聯性課程對整體教學的影響程度是不同的，這種影響程度可以通過學生對興趣來確定，這樣不同的關聯性課程就對應了不同的影響因子，這些影響因子就組成了一個體系，如果關聯性課程體系為,那么對應的影響因子就為,通過關聯性矩陣原理可知，影響因子體系應當滿足：通過關聯矩陣的逐項比較原理選出較好的方案。
三、工程機械教學體系與課程設計的建議
工程機械教學體系與課程設計必須要以現代工程教育的實際背景為前提，根據學科的特點在結合學校現有資源，在傳統的教學內容的基礎上進行創新，通過現有的實驗室和企業實習的經驗對教學體系進行整合。（1）提高學生學習積極性：所有的實踐要根據學生的興趣來設定，在實踐過程中首先需要學生對整個實踐的理論知識掌握，在自己動手去做去分析，并在做完后提出自己觀點和建議，培養鍛煉學生發現問題，解決問題的能力。（2）培養學生的創新能力：在學生進行實驗室操作的過程中，需要教師繼承并更新以往的設計題目，通過學生們自主提出問題來發掘新的思路，可以通過一個實踐引出多個題目，分層次的進行。這樣能有效的提高學生的創新能力，更好的適應21世紀對創新人才的需求。（3）開展仿真實驗：目前對于計算機的運用已經無處不在，它具有進行大量數據的運算、三維物體的動態模擬等功能，能夠高效的解決實際運算中的繁瑣問題，在實踐教學前先通過計算機對整個實踐過程進行動態模擬，對于在計算過程中出現的問題提出較好的解決方案，避免在實踐過程中出現相應的問題。（4）課程設計聯系工程實際:為了增強學生解決實際工程問題的能力，在選擇課程設計的題目時，我們可以從在工廠參觀學習的車間中選出一些覆蓋面廣且具有一定創新性的零件作為設計的對象。為了使學生更好地對實際工程問題有叫清晰的認識，我們可以邀請工廠里的工程師走進教室，對學生的設計提出實際性的問題及觸發學生的靈感。
四、總結
課程設計與教學體系的設定是高校工程機械體系教學中的一個重要環節中，教學體系的設定直接影響人才的培養。因此，以工程機械教學體系為前提，加強教學和課程設計與工程實際相結合，探索新的教學思路，激發學生學習積極性，確保學生的創新實踐能力，提高畢業人才質量。
作者:張大斌 劉祖國 單位:貴州大學機械工程學院
參考文獻：
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關鍵詞：機械設計；自動化；系統化；微機輔助
中圖分類號：F470.4 文獻標識碼：A 文章編號：
引言
在現代科學技術不斷提升的今天，機械產品的設計更加強調創造性，在注重整體功能的基礎上用現代設計方法和計算機技術，提高產品設計的質量、效率和精度，滿足對產品的適用性，經濟性、可靠性、美觀性的統一要求。同時，現代機械在進行設計時，不斷地加強其自動化程度，對推動機械制造業發展的有利保證。
1、現代機械設計的內涵及特點
1.1 設計內涵
具體來講，現代機械設計就是將微電子、機械、控制、信息等技術在系統工程的基礎上有機地結合到一起，借此來實現機械系統最優化的目標。鑒于機械設計是為系統服務的，故此從系統的角度上看，可將現代機械設計看作是一個三維系統，這里的三維主要是指邏輯維、時間維以及方法維。邏輯維具體是指解決相關問題的邏輯程序或步驟，即分析、綜合、評價、決策，這是解決現代機械設計中相關問題最為合理的四個步驟；時間維則是反映時間順序的設計過程，大致可分為四個階段，即產品規劃、方案確定、技術以及加工設計；方法維指的是機械設計過程中所采用的各種思維方式和設計方法。
1.2 主要特點
(1)計算機化：在人類社會不斷發展的過程中，計算機的出現極大程度地推動了生產力的提高。現如今隨著計算機技術水平的進步，使其被廣泛應用于各個領域當中，在機械設計的各個環節中都需要借助計算機來完成，如優化設計、系統仿真等等。(2)系統性：在應用現代機械設計解決產品設計中的各種相關問題時，其主要通過系統的觀點將機械看成是一個具有特定功能以及各部分相互關聯的有機整體，這充分體現出了現代機械設計的系統性。(3)動態性：現代機械設計不僅重視產品在靜態下的性能，更加重視其在工作環境下的動態性能，這樣的設計能夠進一步提高產品的整體性能。(4)創新性：由于現代機械設計主要是以科學的設計理論以及先進的設計工具為基礎，故此其能夠真正發揮出設計者豐富的想象力和創造性思維，并運用各種具有創造性的手段和方法，研發出更多具有創新性的機械產品。
2、機械設計中自動化技術應用
在不斷提高產品設計能力時關系到整個企業與國家發展的戰略問題，在制定工程設計領域時，創新設計作為重點之一。創新設計關系到未來企業核心競爭能力增加就業機會的戰略性問題，在一方面是對個性化發展趨勢和快速多變的市場要求企業，能夠準確地把握市場脈搏，有能力在最短時間內開發出能夠滿足市場供應的產品，從而贏得豐厚的利潤。然而，產品開發的迅速創新能力能決定未來企業存亡的關鍵，然而創新能力和迅速性將是21世紀工程設計的重要發展前進方向。產品的概念設計階段即是產品方案原理設計階段，是決定產品創新能力的主要環節。為了得到具有創新性的設計，必須從不同的方面角度出發，得到同一個問題的解析。通過分析比較，選取那些創新性和新穎性突出的設計方案。只要與適應市場需求，具有競爭力的創新設計方案。才具有一定價值，才能成為特定市場供應和特定生產條件下最適有創新性的可行的設計方案。因此，產品的創新設計不單純要求問題的一個解析，而要在于得到現有物質條件下的最實用創新性、新穎性、最具有市場競爭能力的產品。
概念設計產品以及到人慎重的創新能力問題，使思維形象與思維抽象適用的結果，受與人類專家方面與創新能力的有限性人類專家的創新能力方面隨機性，但卻保不了在特定的時間內創出具有新穎的創新能力的設計方案，然而，要在人類專家在其中最短時間迅速的交出能是市場滿足需要的產品是艱難的和不真實的。然而基本與計算機自動化的產品。創新能力設計技術是現實產品迅速創新機械自動化的唯一可行的方法。從意義機構學角度來講，任何機械含機，電，液，控制等的機電一體化系統，所以都可以視其為機、電、液，控制組成的意義上傳動機構與廣義機構轉動載體兩部分組成。系統機電一體化的創新方案，在于關鍵廣義機構的創新能力，因此，提出了一種給予二維設計創新的復雜機械，創新設計系統與其系統自動化方法，重要解決兩個問題關鍵的系統自動化設計和概念設計。
3、機械系統化設計
新時代機械設計已超過傳統的機械設計只注重機械制造產品單純能實現預期供應功能的需求，然而使機械設計方向自系統化，信息化，智能化發展方向。觀點從系統出發，機械系統化設計與其技術控制使原有得機械產品的能力功力以及技術制造得到提高一個嶄新的水平，甚至使原來有的機械產品制造結構發生變化，所帶來的經濟收益和社會效率是巨大的利潤，所以機構產品的機械系統化設計與其技術控制是機械系統化工業發展的必然形勢，也是用新科學技技術改造舊時代機械制造工業的有力措施使新科學技術發展的速度很迅速。使產品的屬性進一步提高，縱而使用周期縮短，更換的效率越來越高，在產品的制造設計中，重要是要在機械設計工藝方面，設計者的思路要始而不斷的開始趕上人民社會不斷發展的新時代社會供應需求，計算機設計要計算與設計規范進一步深探究，而且要有一定的結果，而在制造產品初期開發的計算機設計輔助然而遠遠不足滿足設計的需求，設計系統化方法將與任務設計有抽象到具其由設計的任務要求到實現該任務的方法與結構進行劃分層次，制定出每階段實現的目標和方法，由淺到深處由抽象到具體地將各階段有機地聯系在一起，設計過程使整個系統化，使設計有順序可循，有方法可依靠，簡于設計過程的輔助計算機實現系統化設計方法。
4、微機輔助機械設計
微機輔助設計信息技術的是一個重要組成部分，這一款新的方式方法利用了最先進的微機手段，能夠迅速而高效的完成工程設計方案，使傳統手動工作的低效率低標準率的弊病得到解決。微機的高運作能力相結合微機作為人類的能力的延伸，主要包括計算機能力強，精確度高，程序系統化，自動化強大，這與人的能力動性和創造新穎性相互配合，有利于在創新能力的基礎上降低人的勞動力強度和時間，系統想要正常運行必須將硬件與軟件結合起來，硬件系統承載著微機技術的基礎部分，列屬于輔助技術，但是必須不可少，然而軟件是核心，它是人們想要得到利用的主要對象元素。軟件可分為軟件系統，支撐軟件和應用軟件系統，軟件對于計算機資源進行自動控制與管理，在一點它處于整個軟件的核心內層，主要包含有操作系統和數據通信系統等一系列；支撐軟件是幫助人們高效率迅速開發軟件工具系統，簡稱為軟件開發工具；應用軟件是用利于與計算機以及它所提供的各種軟件系統與軟件支撐，自制編制的用于解決各種實際問題的程序操作。
微機輔助設計過程包含建立數學模型：設計機械零件基本都有現成的數學模型，但對沒有數學模具的則首先要建立正確的數學模具；設計程序構圖：根據手工計算工程步驟來設計計算程序；程序調試：程序編好后，先仔細檢查原程序，然后將其輸入微機進行試算，然后程序適用范圍的邊界，轉折點進行運算，需求與手算結果完全符合。高級語言編制程序：根據程序構圖編程。
結束語
機械制造行業是一個國家綜合國力以及技術水平的體現，在市場經濟的飛速發展，科學技術的突飛猛進，和現代化建設的急切腳步都讓工業機械的市場需求大大提高。同時，也對機械設計自動化程度的要求也在不斷的提升，因此，加強機械設計自動化程度成為當前我國機械設計工作中的重要內容之一。
參考文獻
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關鍵詞：礦山工程；機械的使用壽命；維護保養
1概述
在礦山企業迅速發展過程中，礦山工程機械設備成了企業發展最重要的基礎設備。在礦山開采規模不斷擴大的情況下，礦山開采的程度在不斷加深，相對應的礦山機械設備使用量也在不斷地增加。這些勢必對機械設備的維護技術水平和保養技術水平的要求也要有所提升，所以在現代迅猛發展的新型經濟技術條件下，提高礦山工程機械使用壽命的最有效方法便是在使用其的過程中注重加強對其的日常保養與維護。
2對影響礦山機械使用壽命因素的分析
2.1礦山工程機械設備的設計質量
對于機械而言，機械設計的質量問題是最重要的問題。因為機械設計質量會關系到機械設備的使用功能以及使用壽命等一系列問題，所以為了更好地增加礦山機械的使用壽命，在機械設計過程中要采取優化方式設計機械。所以，在礦山機械設計的過程中可以從如下幾個方面進行討論分析。第一，采取優化機械的方式設計方案。在我國，礦山企業大多數情況都是從國外的機械設備引入的，原因是與國外相比，我國在機械設備設計技術方面相比較要弱一些。例如美國機械公司采用“負荷分析方法”制造出來的機械設備就可以大大地提高機械的使用壽命，這種設計理念考慮到了礦山機械在使用過程中“受力部件的應力大小”，還需要在設計過程中設計減磨環節，盡可能地減少摩擦力，進而使得機械的傳動速度增大，工作效率必然也得到大大地提高。同時也需要降低機械零件表面所承受的接觸應力，選擇“重迭系數”相對較大的齒輪，使齒輪的負荷力有所上升。而且，要盡量分散負荷承受點，以避免太大的負荷對機械造成的傷害，從而降低機械使用壽命。第二，維修與保養的設計。礦山機械并不單單只依靠提高優化設計方案來更好地延長機械使用壽命，在日常使用之后，后期的機械的機械維護和保養也是不可或缺的。所以說提高維修與保養的設計也是必不可少的。一般來說，如果礦山機械本身的維修性能較高，當遇到機械故障時，就可以采用高效率、低成本的維修方式來解決這些問題。這樣不僅能在沒有更換各種機械零部件的維修方式下就確保了機械自身的完整性，還可以不需要更換各種零部件就可以快速地使得礦山機械的使用狀態往好的方向轉換。這種設計方案不僅僅能夠保持機械本身的完整性并且有效地增加礦山機械的使用壽命還能夠提高企業的經濟效益，降低其成本。最后，采用更有科技性的新型材料增加使用壽命。現在科學技術迅猛發展，人們走進了一個更好地技術創新時期。越來越多更高端更好更加新型的各種材料設備出現。對于礦山機械而言，就需要采用更加耐磨的新型材料，新材料需要具備“更好耐磨損以及抗壓”的特征，只有擁有了這些特征才能夠更好地增加機械使用壽命。目前我國在電子元件技術方面有了很大的進步，所以我們就能選擇和優化機械制造材料以達到增加礦山機械使用壽命的要求，應用新型制造材料，從而從根本上提高機械零件的自身使用性能和機械的適用性，所以說，采用更好更優質的新型機械材料也能使機械使用壽命得以延長。
2.2提高制造過程的機械質量
保證機械質量也是礦山機械的制造過程的重要因素，要想確保生產質量，首先就要找到一個在生產機械質量方面有良好信譽的相關生產廠家，而且雙方有必要建立一個好的質量保證體系，這樣可以樹立一個良好的質量意識，同時在生產機設備的過程中加大力度嚴格對各種不同的組成零件進行嚴格的篩選檢查，要做到一絲不茍。盡量保證每一個組成零件質量符合相關要求，從而確保所制造的機械整體符合質量標準。除了保證主機的機械質量以外，同時還要規范與其相關的機械構成零部件生產廠家的產品質量的要求，從而就能夠使得整個機械的質量得到很好地保證，也大大地減少整機出現故障的可能性，假設廠家不能保證機械配件的質量要求，維修次數就會增多，維修費用也會增加，增加企業生產成本，更嚴重的是影響企業的正常運作，降低企業生產效率甚至影響企業的生產名聲，所以說，我們企業的生產部門需要對廠里生產出來的所有相關機械組成零部件進行嚴格的檢測，一旦發現有任何質量問題的零部件要進行及時有效地處理。同時，對于即將出廠機械設備必須進行最終的檢測，對于在機械設備性能上不太穩定的，在機械設備設計上不太成熟的產品，應該嚴厲禁止流轉到市場中去運作。雖然目前我國在礦山機械生產技術上有了很大的進步，但是在實際應用效果方面，與西方國家所生產的機械相比較我國所生產的機械設備在性能運作方面仍舊比較弱，所以說我國還需要堅持不懈的努力發展創新和進步。
3優化礦山機械設備的使用和維修保養策略
機械設備的維修與保養工作在礦山機械使用中也是極其重要的，提高維修和保養的技術水平是增加機械的使用時間的最有效的方法。所以在維修和保養的過程中應注意如下幾點內容。
3.1堅持遵守機械設備使用的基本原則
礦山機械設備使用的基本原則的內容有以下兩點，其一，在使用機械的過程中一定要注意“每個機械有人維修保養，定時維修保養、定量維修保養”的維修保養過程。其二，機械使用人員要嚴格準守機械操作標準與流程，嚴格規范對礦山機械的使用并好好遵守故障責任制度。同時在挑選機械操作人員時，要嚴格要求機械操作人員，確保機械操作人員十分了解機械的基本構造、使用原理以及使用性能，而且也要培養機械設備操作者對機械維修與保養的制度自覺遵守和執行。
3.2注意機械設備的使用環境
礦山機械設備所處“溫度、環境、氣候”等各種因素都會影響其使用功能。因為機械的工作環境基本上都是露天的，會受到季節變化，溫度變化，天氣變化的影響，工作穩定性低。例如高陽或者下雨都會加速機械的老化腐蝕程度。所以在我們使用機械的過程中一定要要十分關注環境的變化。而且對于長期固定使用的機械設備，我們可以臨時搭建一個比較簡單實用的固定小棚，或者是采用塑料布之類的東西將機械遮蓋住，這樣就會避免機械長時間在太陽下暴曬、減少雨水的淋洗進而減少機械的銹蝕程度，所以在好的環境下，機械得到更好地維護保養，礦山機械的壽命自然而然會得到延長。
3.3對機械進行定期保養
隨著時間的推移，機械使用一段時間后自然會有一定的磨擦和損耗，所以對機械進行定期保養也是一種保護，是非常重要的也是必須的。然而許多礦山企業卻只是一味地提高開采速度重視生產效率而忽略對機械的保養。機械一直在不斷地進行工作，卻沒有得到休息保養，長時間這樣機械很容易爆發其在不斷積累產生的一系列隱患，但如果我們定期對礦產機械保養工作，將其存在的隱患扼殺萌芽狀態之下，那機器的使用壽命就能得到延長。所以說，對機械的保養也是必不可少的。
3.4對機械使用人員進行強化培訓
對機械使用人員進行強化培訓是基礎的也是必須的。首先，機械使用人員需要對機械的操作流程了如指掌，十分熟練，盡量避免操作失誤，同時使用人員需要很好地適應工作環境和工作強度。其次，使用人員要不斷的自我學習自我提高，提高自身素養提高維修和保養水平，面對不同的機械，使用人員都能解決其存在的問題。所以說，加強對機械使用人員的培訓不僅對保護機械本身性能有好處，同時還能增加機械的使用壽命。
4結束語
為貫徹落實黨的十七大提出的走中國特色新型工業化道路、建設創新型國家、建設人力資源強國等戰略部署，貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》精神，深化教育教學改革、推進我國從工程教育大國邁向工程教育強國步伐，教育部率先啟動了“卓越工程師教育培養計劃”高等教育重大改革舉措[1-2]。該計劃旨在面向工業界、面向世界、面向未來，培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略奠定堅實的人力資源優勢，進一步增強我國的核心競爭力和綜合國力。
現代設計方法課程是我校機械設計制造及其自動化專業方向的專業課。課程目的是通過該課程的學習，使學生能系統地了解和掌握現代設計理論和方法及其計算機技術在現代設計領域中的應用情況，對現代設計和生產實際關系有具體的認識。課程任務是使學生能夠初步進行產品功能原理方案設計、有限元分析、可靠性設計及優化設計等內容，提高學生對機械設計新理論、新技術、新方法的了解和掌握。開設的現代設計方法課程內容主要有：創造性設計方法、可靠性設計、有限元分析方法、優化設計方法等。它在卓越工程師人才培養的全局中，具有增強學生對機械技術工作的開發創造能力和工程適應能力的作用。
1 卓越工程師培養模式標準
我校機械設計制造及其自動化專業卓越工程師采用“3+1”校企聯合培養模式，以面向“工業界”具有行業領軍、國際認可的高端創新性工程技術人才為培養目標，以工程機械人才社會需求和學生事業發展為導向，以產學研結合教育為路徑，以工程素養為主線，培養具備較強的社會責任感和良好的人文素養、工程職業道德，掌握扎實的數理、人文和機械設計與制造理論知識，具有較強的外語和計算機應用能力、工程實踐能力、研究創新能力、組織管理能力、終身學習能力、交流合作能力，與國際接軌的機械設計制造及其自動化卓越工程師后備人才[3]。經過4年培養，畢業生需具備如下能力要求：
（1）掌握一般性和專門性的機械工程技術知識，初步具備相關技能，能夠利用現有技術、工具或新興技術發現、分析和解決工程實踐問題；
（2）具有從事機械產品設計、制造及其自動化、進行設備控制的基本設計、繪圖、計算等應用分析能力；
（3）具有綜合運用所學學科理論從事機械設計、制造的基本技能，以及獨立地分析和解決工程實際問題的創新能力；
（4）具有較強的自學能力和工程實踐能力；
（5）具備較強的創新意識以及團隊協作精神、較強的組織能力、跨文化交流、溝通的能力；
（6）具備良好的職業道德，體現對職業、社會、環境的責任。
2 培養卓越工程師的課程改革構想
機械設計制造及其自動化專業現代設計方法課程建設的突出問題主要有：（1）課程學時少與卓越工程師課程體系中部分課程內容重復問題；（2）當前教學模式不能滿足卓越工程師工程實踐能力培養要求問題；（3）考核評價方式體現不了卓越工程師創新能力培養需要問題。為適應我校機械設計制造及其自動化專業卓越工程師的培養模式與知識結構，在教學體系、教學方式、考評方式等方面提出了如下改革構想。
2.1 構建切合卓越工程師培養課程體系
為我校機械設計及其自動化專業卓越工程班開設的現代設計方法課程，需滿足國家卓越工程師計劃的培養要求，滿足國家工程建設對工程機械人才不斷增長的需求，因此，需合理選擇教學內容，體現創新性與工程實踐性。
現有培養體系的課程教學內容主要包括3大部分：一是，現代機械設計方法，二是，有限元方法，三是，虛擬現實與設計技術。針對國家卓越工程師培養計劃合理地設置課程體系，有機地整合上述3門課程內容重復內容，從而解決上述3門課程現有的內容多、內容重復、課時少的問題。使得課程教學內容全面精煉，滿足國家卓越工程師計劃培養創新能力和工程實踐能力強的高級工程技術人員的要求。上述現代設計方法課程體系的知識結構分類方法，更能讓學生領會本課程的特點，符合我校卓越工程師培養模式要求。
2.2 科研和科技活動反哺教學
為解決當前教學模式與國家卓越工程師培養工程能力培養的矛盾，在“3+1”校企聯合培養模式的大背景下，需以實際工程為背景，結合我校機械設計制造及其自動化專業的優勢與特色，將科技活動、科研成果有機地融入課堂教育與教學中。堅持知識、能力、素質三位一體的全面教育和培養，融知識傳授、能力培養、素質提高為一體，使學生全面、協調發展，進而改變傳統“填鴨式”教學方法，需采取更加具有創造性、能夠激發學生潛能和求知欲望的教學方式。
為此，課程教學擬新增任課教師、專家學者介紹科研項目的形式，將實踐經驗、學科發展的前沿知識和自己的科研成果融入到本課程教學中。既保證了教學內容的先進性，又保證了專業知識的實用性，使本專業學生與工程實踐“零接觸”，了解機械設計發展的最新前沿趨勢和先進的科學技術，使卓越工程師班級學生獲得現代設計方法的理論知識，有助于培養學生的創新意識和工程實踐能力，符合國家卓越工程師計劃培養高級工程技術人員的要求。
2.3 建立創新能力、工程能力培養與考評體系
為配合完成我校機械設計制造及其自動化專業“國家卓越工程師計劃”，培養創新型高級工程技術人才的目標，通過本課程學習能夠提高、體現學生的創新能力和工程能力，在培養與考評體系中提出著力構建創新和實踐教育體系，主要體有兩個方面構想：一是，從培養學生創新意識出發，在課程講授過程中以案例形式設置科技活動產品介紹環節，以教師講授或專家進課程的形式闡述與本課程相關的科研項目，以此來啟發學生的創新思維，培養學生設計創新的欲望；二是，從科技活動、課程大作業、實踐活動等環節入手，將課程教學與工程實踐相結合、實驗教學與課外科技創新活動相結合，在保證課程內容完整的前提下，增加工程實踐類教學內容，提高學生的工程技術能力。
創新能力與工程技術能力的評價遵循“誰參與，誰受益”原則，擬將學生參加與課程內容相關的科技競賽活動，以創新能力與工程能力分的形式參與到課程成績中，提高本課程的學習興趣。為確保創新能力、工程技術能力的培養與考評體系能夠順利開展，需通過改革教材、教學大綱、教學計劃等基礎性教學資料，建立對課程實施過程、實施效果有效地評價制度。
