机械设计及原理范例(12篇)

机械设计及原理范文

摘要：针对目前机械原理教学中存在的不足，提出了基于机械创新设计项目的机械原理教学方法改革。通过具体的案例说明，实施该教学改革后，学生的机械原理知识和机械创新设计能力都得到了较大的提高。

关键词：机械原理；教学改革；机械创新

中图分类号：TH111；G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2017）26-0125-02

一、引言

“机械原理”是机械专业一门重要的专业基础课，在专业教学安排中具有承前启后的重要作用[1]。它在机械类人才培养的全局中具有增强学生对机械技术工作适应能力和开发创新能力的作用。机械原理的内容较繁杂，主要研究各种机械的一般共性问题，即机构的组成原理、运动学及机器动力学和常用机构的分析与设计，以及机械传动系统方案设计等问题，且内容抽象，概念性强，公式较多，方法技巧性要求高。“机械原理”具有较强的理论性、应用性和实践性，与工程实际联系紧密，它为学生学习专业技术知识、分析和解决工程实际问题打下必要基础[2]。

在机械原理教学课程中，学生与一些相关的设备、结构进行接触的机会比较少，缺乏将力学知识和实际工程问题紧密结合和转换的能力，学生对这门课程的重要程度认识不足，一些学生疲于应付考试，在解决实际问题时很难对比较抽象的机械原理问题进行正确分析。而机械原理中较多的定理与公式的教学内容，以及部分学生数理基础薄弱、学习积极性不高，是该课程教学效果不理想的另一重要因素。随着高等教育体制的改革与深化，随着新时代大学生专业素养的不断提高，传统机械原理的教学改革的开展势在必行[3]。

二、基于机械创新项目的机械原理课程教学

针对以上机械原理教学中存在的不足，有必要对机械原理教学进行教学改革。基于机械创新项目的机械原理课程教学改革，是要求学生以机械创新项目为依托，实现给定项目的功能，完成项目产品的设计，并最终形成产品的样机，达到学以致用，进一步巩固学生的机械原理基本知识和提高学生的机械创新设计能力。

在机械创新设计项目实施过程中，首先要求学生组成各种兴趣小组，然后对各兴趣小组提出要求，需要完成一个特定的项目。目的进行可以分为两步。第一步是制造一个课堂上已经学习了的常用机构，如凸轮机构，四杆机构，齿轮机构，间歇运动机构（包括棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构等），这些小的项目主要是加强学生对已学知识的理解和掌握，巩固对机械原理课程里面的基本机构，这就实现了学生对机械原理基础知识牢固的掌握；第二步是实现一个复杂的机械创新设计项目，这类项目不应该是一个单一的机构，至少是几类机构的组合，如硬币清分机或纸币分离机、自动化装卸设备、自动化定位装夹装置等，这些项目具有一定复杂性、综合性，完成时需要结合理论力学、材料力学、机械设计、机械原理、数控加工、机械制造基础等知识，完成整体方案设计，最后能够加工制造出实物样机。

将创新设计项目[4，5]引入到机械原理教学课程中，理论联系实际，带着问题去学习，可极大地提高学生对于机械原理课程的兴趣。在制作创新设计项目过程中，学生有了明确的学习目的，制作过程的乐趣也能够促进学生的学习兴趣。

三、机械创新设计实践

在引入机械创新设计项目进行的机械原理课程教学过程中，学生的学习积极性高，并充分利用湖南文理学院的校办工厂，完成了产品的设计及样机的制备。本文以其中的硬币清分机为例，说明在机械原理课程中引入机械创新项目对学生机械原理课程的促进。首先给学生布置课题，完成市面上已有硬币的自动分离。学生通过查找资料，总结了现在的硬币分离装置有以下不足：①功能单一，只能实现硬币的分离或硬币的传输；②分离效率低，难以在短时间内快速有效的将大量硬币加以分拣；③装置结构复杂，导致硬币分离装置体积大成本高，不利于进一步推广。针对上述存在的问题，本次创新设计项目的目的是提供一种功能丰富、效率高、体积小、价格便宜、使用方便的全自动硬币清分机。最后获得的清分机样机如图1所示，清分机工作原理如下：将硬币放入进币盒中，打开开关，在电机的驱动下，曲柄摇杆机构带动进币盒上下摆动，硬币从分币盒中有规律的进入进硬币分离装置进行硬币的分离，其中分离板每一行有三个孔径不同的孔，是用来进行一角、五角和一元的分离。将分币机构倾斜放置，使其向前和向左倾斜，依靠重力势能使硬币通过进币口落在进币轨道上，重力势能转化为动能，硬币通过轨道经过有小到大的孔时一角、五角、一元的硬币依次掉进各自的轨道内，在经过计数器进行计数进入收集盒，收集盒由带传动传输，由斜面机构直接滑入指定位置。完成的硬币清分机的优点总结如下：①能同时实现分币、计数、运输，功能丰富；②采用三层分币导轨，极大地提高了分币效率与分币的准确性；③主体结构采用有机玻璃制作，价格低廉环保，相比于同类产品具有体积小、成本低等优势，具有广阔的应用前景和良好的经济前景。

四、结束语

机械原理是机械工科专业一门重要的专业基础课，为了增强学生对机械原理课程的适应能力和挖掘其开发创新能力，通过在机械原理课程教学中引入机械创新项目，可以让学生对该课程产生浓厚的学习兴趣，能够形成“教学-机械创新项目-教学”相结合的良性循环系统。

参考文献：

[1]赵永杰，程西云.机械原理课程探究式教学改革与探索[J].大学教育，2014，（5）：141-143.

[2]施火结.机械原理教学内容及课程体系的改革[J].教育教学论坛，2012，（5）：69-71.

[3]吴迪.机械原理教学改革的思考[J].吉林省教育学院学报.2006，（12）：83-84.

机械设计及原理范文篇2

随着人类科学技术的发展，人们在生产领域的探索不断深入，微型机械就是人类对物体认识极限的突破。在科学研究和生产进步的探索过程中，某些微小物质是人眼无法看到的，它们小至以微米或是纳米为单位，为此人类需要借助科学仪器来解决新问题。微型机械的设计材料不同于一般的机械，必须严格选择，如果出现问题，研究工作就会无法进行。经过人们的不懈探索，目前我国的微型机械设计制造技术已经取得一定的成果，制造出了很多微型机械的零部件，可是基础理论的不成熟仍然是一块短板，要想完成整套的微型机电系统设计还是有困难的。当前我们在微摩擦学、微热力学等多方面存在问题，这导致微型机械的工作效果很差。所以，对于微型机械设计的基础理论是目前研究的关键，只有建立完善的科学理论指导体系，才能真正促进微型机械的发展。

微型机械设计理论的研究主要有三个方向。首先，在微观的条件下，研究微机械系统的运动规律、系统内部构件的物理特征以及在工作状态下微机械的物理、化学变化，从中得到微系统的各项运行参数，为设计基础理论的研究提供参考资料。其次，在研究现有机械的运行变化的同时，继续钻研微型化与集成化的理论，积极进行新功能的开发，探索新的技术领域。第三，微型系统的加工材料主要是硅”，在生产材料有保障的情况下，加强对微系统传感器、系统控制和命令执行等功能的测量与检验，在解决这些问题后，微型机械设计系统的研究将会更加便捷。

2微型机械设计基础理论研究的主要内容

2.1微型机械设计基础的研究

微型机械不是简单的把机器外形变小，而是依靠先进科学技术、新型的加工材料，采取创新型的设计思路，设计生产出微机械。因为微机械的特殊功能，在进行基础设计研究的过程中，必须对设计尺度、制造材料、加工方法以及运行机理等内容格外的重视，在充分考虑微型机械功用的前提下进行研究。现在对微型机械设计基础的研究内容主要包括：一是微机构学，主要对微机械的运动机理、动力的传导以及机电系统的特征进行研究；二是材料学，微型机械的制造需要独特的材料作为微机构件，对制造材料在特殊环境下发生的变形效应进行研究；三是微摩擦学，从微观角度对原子与分子在运动过程中发生的碰撞所产生的力学变化进行观察，对产生损伤的机理进行研究，找出解决问题的方法。

2.2微型机械设计所涉及的学科分类

第一，微机构学。在微型机电的研究过程中，微机构学是重点，它主要研究内容是在狭小的空间内进行能量的传递，将某些物质运动进行转化，根据这些运动机理完成一些动作，并确保其精确度。因为运动的空间很小，能够用于支配的能量非常的有限，所以在进行微型机械的设计过程中应该尽量减少零件的使用。在此要求下，微机构学研究的过程中应从三方面出发：首先应该坚持体积的微型化、能源消耗的节约化的设计研究原则，从多功能的微组合角度出发，加强对微机构和微电子组成的集成系统的组合原理进行研究与设计；对微机构组合系统中的动力原理进行分析，重点研究微型机械系统中弹性动力学和多柔性动力学的产生原理；研究微型机械设备在从事制造过程中发生误差的原因，系统内部构件在运动过程中发生摩擦效应产生的影响等。

第二，微机械构件的材料力学。微型机械系统的构件制造材料不同与普通机器产品，首先必须能够满足机械工作的性能要求：其次，应当可以进行纳米技术加工，这就要求所选材料具备特殊的物理性能，如果在一定范围内将构件的尺寸进行缩减，这样就能减少材料的缺陷，增强材料的机械性能，理论研究中将其称为尺寸效应。

第三，微摩擦学。摩擦学是机械设计中必须研究的内容，在微型机械研究中，因为机械本身的能源很小，不会产生过大的摩擦力，所以，应当研究如何让微型机械系统内部实现零摩擦，将构件的损耗度降到最低，从而有效地延长机械使用寿命，重点研究内部构件的分子运动规律、防磨擦材料的研发等。

3总结

机械设计及原理范文1篇3

关键词：《机械优化设计》；课程设计；《机械设计》课程体系

中图分类号：G642文献标志码：A文章编号：1674-9324（2013）08-0212-02

一、国内教学现状

《机械优化设计》是机械设计制造类本科专业的专业基础课，是数学规划与计算机技术高度结合的学科。本课程通常以理论教学为主，涉及的数学知识与优化算法较多，其内容理论性强，又很抽象，不易理解，导致学生学习该课程的热情普遍不高。江苏大学是国内较早开始《机械优化设计》课程的学校之一。马履中等[1]在教学改革中，将教材内容不断更新、注意优化软件建设，不断更新和自编新的优化软件，注意教学手段的改革，积极推行多媒体教学及双语教学；注意收集学生的优秀作业、应用实例、优化软件。长江大学汪建华等[2]重视对学生知识应用能力和实际操作能力的培养，以适应社会需要为目标，着重“应用”二字，以“应用”为主旨和特征构建教学内容，重视对学生的技术应用能力的培养。教学中引入Matlab优化工具箱，减少学生编程与调试的工作量，将课程教学重点放在数学模型的建立上，优化方法的选择，以及Matlab优化工具箱中优化函数的使用上，使学生既学到了优化的思想与理论方法，又能够把实际决策问题用数学建模的方法转化为优化模型。河南工业大学武照云等[3]加大实验环节的学时安排（10学时左右为宜），开发基于Matlab的算法程序库，运用面向对象的程序语言VisualBasic进行软件开发，采用算法可视化技术。何亚银[4]开展课堂板书、多媒体教学和网络教学相结合的授课方式，将《机械优化设计》与C语言相结合，通过C语言编程来实现相关算法。目前国内外的机械工程教育向着复合型人才和工程应用能力培养的趋势发展，学生不仅需要有坚实的数理科学知识，同时需要工程实践方面的训练，强调理解知识、掌握学习的方法、培养独立分析与解决工程实践问题的能力。机械设计类现行的且已延续了几十年的教学方式中，《机械原理》、《机械设计》的课程及课程设计四个教学环节孤立地完成，教学内容不连贯，学生接受《机械设计》的有关知识和技能缺乏系统性。传统的机械产品开发方法中，其设计、制造及检测环节相互独立，严重脱节，须反复进行产品样机的试制—检测—修改设计。即使这样，一些严重的结构缺陷及设计原理、基本参数的错误在设计阶段也往往不能及时被发现，有的到了产品开发的后期或正式生产时甚至在投入使用一段时间后才发现，有时产品还不得不返回到设计构造阶段以便进行必要的设计变更。这样的产品开发程序效率低，浪费了大量时间、人力和资金。目前，《机械优化设计》的教学方法仍然有很多值得探索的地方。如何提高学生的学习积极性，摆脱传统的以讲授数学原理为主的教学方法，对本课程的教学内容、教学模式、教学手段进行改革，已经势在必行。

二、我校开展《机械优化设计》的实践与总结

本课程所依托的《机械设计》课程为山东省精品课程，所在教学团队为省级团队。长期以来，青岛理工大学机械工程学院《机械设计》教研室在林晨老师和杨志强老师的领导和带动下，具有良好的教学研究基础和传统。《机械优化设计》课程教学的顺利执行，必需与《机械原理》和《机械设计》课程相结合。为了推进该课程的教学，我们在《机械原理》课程的教学中即引进优化设计的理论，即在平面连杆机构设计这部分教学时，初步讲授优化设计理论。2012年我们选用了清华大学出版社出版、李万祥老师主编的《工程优化设计与MATLAB实现》[5]这本书，笔者和同学普遍感觉挺好。该书的优点在于对应每一个算法，都附有相应的MATLAB程序。学生可以在掌握算法的基本知识点以后，利用这些程序上机操作。MATLAB语言简洁，代码灵活，具有极其丰富的库函数资源，并且对代码的书写形式没有很严格的限制，同时利用丰富的库函数简化了子程序的编写任务；具有功能强大的图形功能，可以将计算结果生成图形或进行运动仿真。传统教材仅介绍算法。程序需要学生自己编写。这对于我们仅有32学时的选修课来说，要求学生编写简单的程序是可能的，但是要书写较长的、本身就比较复杂的算法是不容易的。笔者长期从事数值模拟工作，在实践中发现，教给学生掌握编程技术最简单高效的方法，就是给学生现成的程序，然后在其基础上进行修改。在上课过程中，采用多媒体教学方法，并安排4～6学时的上机学时。在教学过程中，为了让同学对优化设计方法的应用有更深的认识，要求学生对机械产品的优化设计情况、先进的优化设计方法等方面进行调研，并通过图书馆“维普数据库”查阅文献资料，书写读书报告。课程进行过程中，结合平行进行的《机械设计》课程的内容，让同学们进行轴和带传动的优化设计等计算。在课程结束时，结合平行进行的减速器的课程设计，要求同学使用优化理论对减速器进行设计。同学们最开始都觉得比较难，经任课教师答疑，他们最终调试好程序，计算出优化后的结果，同学们普遍有豁然开朗之感。根据以上的教学思想，这样就可以简单方便地把《机械原理》、《机械设计》和《机械优化设计》这三门课程有序地结合起来。

三、思考

数学语言描述了机械工程中的各类现象，所以《机械优化设计》这门课给出了各种数值计算方法及相关数学模型。但学生在学习课本前面的数值方法时往往容易糊涂。所以我们在讲授这门课时，必须先提出工程实际问题，然后再根据实际问题提炼出数学模型，再进行求解。这门课的理念，应该不只局限于机械产品的优化设计本身。优化设计的教学目的并非只是教给学生如何建立数学模型，甚至是如何编程并上机，最终的目的应是为了解决实际工程问题，并在生活和工作中贯彻优化设计的理念，给生活和工作提供方便。优化设计的理念在《机械设计》中可以应用到各个方面，并且和其他先进设计方法如摩擦学设计、可靠性设计、系统设计相结合。比如，能源短缺问题已成为世界各国密切关注的重要问题。我国的能源形势十分紧张，能源供需矛盾突出。受技术水平制约，我国许多能耗设备效率较低，在能源紧张的同时还存在着比较严重的浪费现象。因此，节能是我国国民经济发展中的长期战略任务。那么如何能够设计出节能的机械，哪怕只节省1%，那么节省的能源数量也是惊人的。教学的目的是为了工程实际应用，而不是与工程实际脱节。所以在接下来的教学过程中，笔者设想，应该增加与工厂生产实际相关联的设计题目。而且作为教研室的教学储备，打算以本科生毕业设计的形式做一些优化设计的工程题目。这个难度要求虽然更高，但比较有意义。

参考文献：

[1]马履中，杨启志，尹小琴，等.“机械优化设计”课程教学改革[J].江苏大学学报，2003，25（4）：95-97.

[2]汪建华.袁新梅.《机械优化设计》课程教学改革与探索[J].长江大学学报（自然科学版），2011，8（10）：119-121.

[3]武照云，刘晓霞，刘楠皤，李丽.《机械优化设计》课程教学研究与改革[J].机械管理开发，2011，（1）：190-191.

机械设计及原理范文篇4

关键词：机械优化设计；理论；方法

随着现代社会科学技术的发展，机械设计领域的概念和思维方式也在不断发生变化，机械设计能够在一定程度上反映出社会群体对客观世界的认知，并且遵循客观事物的发展规律来开展优化设计。因此加大力度探讨机械优化设计理论方法，能够为机械优化设计的未来发展指明方向。

1机械传统设计与优化设计的对比

机械优化设计是基于最优化设计的，主要以数学模型作为优化设计的基本途径。优化设计的方法及思维属于优化方法的范畴之内，这种设计思想会使得各种参数顺着理想的方向能够自我调节，在这种模型精确计算的条件下，从各种可行性相对较强的设计方案中择优选取最佳的设计方案。由于设计方案较多，那么就需要使用电子计算机加以筛选，这主要得益于电子计算机的运行速度非常快，从而从诸多设计方案中筛选出最优方案。虽然在实际的数学建模过程中需要进行一定地简化处理，可能会导致计算所得的结果与实际值存在一定的差距，但是其基于客观规律以及数据，又无需花费太高的费用，所以说，这种建模计算的方法具有经验类比或者试验途径不可比拟方面的优势之处，再加上一定的经验依据，就能够获得一个非常理想的设计结果。虽然传统设计也追求最优化的设计结果，一般是基于调查、分析，按照实际需求以及实践经验，参照类似于工程设计，经估算、类比以及试验等过程，对寻优过程进行构思、评估、再构思以及再评估等，从而最终确定设计方案，最后开展刚度、强度以及稳定性等方面的计算。然而在传统设计过程中，存在主观方面、时间以及工作量过多等方面的影响，由于这些影响因素的存在，使得设计结果的最优化选择无法正常进行，这些设计结果的计算也仅仅具有校对、核验以及补充等方面的作用，只能对原有方案的可行性加以证实。传统设计往往需要花费高额的资金以及人力，而且最终结果也与初始设计试验范围差不离。所以说，传统设计主要受到主观因素的影响，得到的仅仅属于满足最初设计要求的设计结果，并非最优化设计结果。

2优化设计方法的评判指标

效率要高、可靠性要高、采用成熟的计算程序、稳定性要好。另外选择适当的优化方法时要进行深入的分析优化模型的约束条件、约束函数及目标函数，根据复杂性、准确性等条件结合个人的经验进行选择。优化设计的选择取决于数学模型的特点，通常认为，对于目标函数和约束函数均为显函数且设计变量个数不太多的问题，采用惩罚函数法较好；对于只含线性约束的非线性规划问题，最适应采用梯度投影法；对于求导非常困难的问题应选用直接解法，例如复合形法；对于高度非线性的函数，则应选用计算稳定性较好的方法，例如BFGS变尺度法和内点惩罚函数相结合的方法。

3机械优化设计理论方法

3.1准则优化法

在机械优化设计理论方法中，所谓准则优化法，就是指以物理学和力学等原则来构造并优化机械设计的方案，以促进机械优化设计的顺利进行。准则优化法在实际应用中具有良好的优势，其概念直观性较强，并且计算过程简便，即便是在约束条件相对较少的条件下，准则优化法的实际优化效率相对较高，因此在工程中具有良好的应用效果。但就机械优化设计的实际情况来看，准则优化法也不可避免的存在一些不足，尤其是在实际应用中，其所考虑的范围具有一定局限性，一旦实际约束条件较多，会严重影响机械优化设计的效率，因此在机械优化设计中，应当对此项因素进行深入衡量和分析，以全面提高机械优化设计的质量和效果。

3.2线性规划法

在机械优化设计理论方法中，线性规划法是基于数学极值的基本原理上所提出的，以目标函数、约束条件以及设计变形的线性优化为主要因素进行分析，以此作为主要的求解方式。线性规划法中常用的两种方式是单纯形法与序列线性规划法。

其中单纯形法是美国学者所提出的一种具有直观性的线性问题求解方法。单纯形法在机械优化设计中也存在一定不足，极易受到收敛条件、压缩因子以及扩展因子等多种因素的影响导致难以准确计算出机械优化设计的最优解。因此为保障机械优化设计的实际效果，应当全面衡量各项因素，包括初始单纯形的各顶点线性独立情况以及新单纯形构成后对实际收敛情况进行准确的验算，并严格检查计算结果是否满足相关精度要求，从而全面提高机械优化设计的质量和效果。

序列线性规划法则相对简单，主要是在初始位置将目标函数集约条件进行展开，促使非线性规划向近似线性规划逐渐转化，并对最优结果进行求解，并采取科学合理的计算方式进行反复求解，直至满足机械优化设计的精度标准，从而提高机械优化设计的质量和效果。

3.3非线性规划法

就机械工程的实际情况来看，大部分机械工程的性质都属于非线性规划，随着非线性程度的不断加大，难以将其完全简化为线性问题。非线性规划正是基于数学极值的原理所开展的机械优化设计，通过无约束直接法、无约束间接法和约束直接法、约束间接法等对优化问题进行不断求解，以保证机械优化设计的质量和效果。

3.4现代优化设计理论方法

在机械优化设计中，往往存在不同种类的约束、变量及目标函数，为保证机械优化设计的质量和效果，机械优化准则法能够结合机械优化设计的实际情况，积极推导出不同的优化准则，但其实际通用性并不理想。规划法在实际应用中需要进行多次重复验算，此种情况下往往需投入大量的人力物力资源，并且实际优化设计的效率并不理想，甚至在一定程度上限制了规划法在现代机械工程项目优化设计中的应用深度和广度。随着现代社会科学技术的发展，机械工程中优化设计的难度也不断加大，有必要积极选取合理的优化设计方法来提高机械优化设计的总体质量和效果。

结束语

总而言之，机械设计优化是基于传统机械设计理论基础上所提出的，通过与现代设计方法的协调配合，促进一种科学化的优化设计方法的形成，在机械工程中，有助于改善机械优化设计的质量和效果，促进机械产品达到高质量和高水平。随着现代社会科学技术的发展，机械优化设计方法也不断进步，每一种机械优化设计方法都具有各自的特点和应用领域，能够针对机械产品的性能及其他因素选取核实的设计变量和最优的设计方法，从而促进机械优化设计目标的实现，为机械优化设计的发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1]吴亚明.机械优化设计的应用发展分析[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2015（6）.

机械设计及原理范文篇5

一般情况下，创新设计先后经过抽象思维、逻辑思维、全面分析和最后决策四个环节。抽象思维主要是是通过设计人员充分发挥创新思维和智慧，提出新颖的有可能实施的想法，是创新设计必备过程。有了抽象思维过后再将想法具体化，考察其逻辑性和可行性，结合有关的科学理论知识、原理进行进一步的新颖的、可行的、具体化的机械设计。而全面分析则包含了创新设计过程中所涉及的所有可能性，综合考虑技术的可行性、成本与性价比，最后设计出新的可以满足人们生活和生产需要的机器或者其他产品。

1.1我国机械创新设计过程

机械创新设计的目的在于改善机械本身的功能、性能或者以更低的经济成本制造满足生产生活需求的机械。目前，我国技术专家认可的机械创新设计过程一般可分为四个部分，一是根据具体需求确定机械设计的基本原理，二是机械结构的优化和改进，三是机械尺寸设计和参数优化，四是机械运动性能及动力参数优化。机械创新设计与普通的机械设计并没有实质性的差异，主要的区别在于机械创新性设计注重发挥人的主观能动性和创新能力的突破，在充分的调动人的积极性的同时创造出更加符合使用者需求的机械工具。

1.2我国机械创新设计的特点

机械创新设计主要包括四个特点：一是多学科知识交叉运用，互相融合，互相渗透；二是机械创新设计中，数字并非主要思考因素，而是应该充分结合过往经验和相关的理论知识，合理判断和提出可行的新的设计方案；三是机械创新设计不仅需要理论知识和经验，同时也十分注重灵感、想象力、创造力的作用，因此应该最大程度发挥四者的作用；四是凡是设计创造类等实践活动都需要不断重复、尝试，从中吸取经验，多级选择最佳方案。在机械创新设计过程中，只有完全领略和充分展现以上四个特点，才能做出优秀的创新设计。

2.我国机械创新设计思维

机械创新设计思维对于机械创新设计来说意义重大，只有通过不断的改革创新和开拓进取，勇于突破现有的固定模式和局限，采取新的方法、体制、设计才能使自身在飞速发展的时代中保持领先，走在时代的前沿。

2.1机械创新设计思维的涵义

创新设计思维就是指在原有的科学理论知识、原理以及过往的设计和经验中设想出新颖的、更能满足审美或者实用需求的设计方案。而对于机械设计人员来说，创新无疑是自身最核心的竞争力，通过提高产品的性能、降低产品的成本以及缩短生产时间来提高机械设计的性价比。在机械创新设计过程中，首先应该有创造性思维，在前人的基础上提出更加优化的观念，并将这些优化的观念付诸实践，从而创造出新的不一样的机械设计。创造性思维具有多维多向性的特点，强调联想、灵感和感觉，并不是依靠固定的逻辑思维推理出来的，而是激发于机械创新设计人员的大脑。

2.2机械创造性思维的三大特征

2.2.1自由性

机械创造性思维最大的特征在于自由，创新是自由的，思想是自由的。机械创新设计人员可以在结合有关客观科学理论的基础上完全自由凭借自己的想象、灵感、直觉设计出新的机械，而不必有太多的思想束缚。在当今变化赶不上计划的经济时代，思维的自由符合现代社会发展的需要。而在机械设计工作中，要不断地有新的进步的成果，就必须突破原有的事物，消除固定思维的束缚，自由地翱翔在创新设计的天空中，只有不断突破和创新才能设计出更令人满意的成果。

2.2.2多向性

每个人的思维方式都不一样，具有多向性的特点。而在机械创造性思维中，同样具有多向性的特点，设计人员可以从不同角度去观察和判断问题，并且设想出完全不同视角的方案。设计的美妙恰巧在于它的多样性和多向性，没有固定的设想方向，任意一个方向都可以是设计者们延伸的目标。多向性思维与创造力是相辅相成、密不可分的，一个机械产品的设计过程中一定有过多向性的设想，从中择优进行实践得出最后产品。因此，多向性思维是机械设计中十分重要的一点。

2.2.3独创性

独创性即设计出跟别人不一样的产品，提出不一样的理念，突破原有的固定模式，创造出新颖的进步的成果。独创性是机械创新设计的目标，创新的目的在于独创，拥有别人没有的想法和成果。因此，在机械创新设计过程中，要学会从新的切入点思考问题，掌握不同的设计方法，敢于向原有的观点提出新的看法，从而设计出具有独创性、新颖的机械产品，更好满足生活和生产的需求。

机械设计及原理范文篇6

1课程设计

1.1开设课程及其分类

安徽科技学院的机械设计专业除开设大学英语、物理、化学、思想与邓小平理论、体育等公共课外，还开设了工程图学、工程力学、工程材料学、机械原理、机械设计、电工电子技术、机械制造基础、机电一体化技术、微机原理与接口技术、机电控制系统和金属切削机床等专业课。

从大学生就业角度，专业课可分为如下几个方向：一是机械设计类，包括工程图学、工程力学、机械原理、机械设计；二是机械制造类，包括工程材料学、金属切削机床、机械制造基础；三是电工类，包括电工电子技术、机电一体化技术；四是电子类，包括微机原理与接口技术、机电控制系统。

1.2各课程的地位与作用

1.2.1机械设计类课程。一是工程图学。工程图学是一门以图形为研究对象，用图形来表达设计思维的学科。在工程技术界中由于“形”信息的重要性，工程技术人员均把工程图学作为其基本素质及基本技能之一来看待。如一位工作了多年的大学毕业生所说的：在工厂企业中如果不懂“图”，就等于人没有了空气和水。二是工程力学。工程力学主要研究物体机械运动和杆件弹性变形的一般规律。通过该课程的学习，可以为后续专业课程的学习和解决工程实际问题提供基本理论和方法，也可直接用于工程实际。三是机械原理与机械设计。机械原理与机械设计是机械设计方向的核心技术课程。

1.2.2机械制造类课程。一是工程材料学。工程材料学的任务是从机械工程的应用角度出发，阐明机械工程材料的基本理论，了解材料的成分、加工工艺、组织、结构与性能之间的关系，介绍常用机械工程材料及其应用等基本知识。工程材料课程的教学目的是使学生具备根据机械零件使用条件和性能要求，对结构零件进行合理选材及制定零件工艺路线的初步能力。二是金属切削机床。金属切削机床概论课程是主要讲授机床结构、性能、传动、调整和使用的基本知识。学生学完本课程后，应能够根据工艺要求并结合工厂具体情况，合理地确定机床的类型和规格；能分析机床常见故障，确定机床影响加工质量的主要因素。三是机械制造基础。机械制造基础主要研究机械零件的制造方法，即研究零件从选择材料、毛坯制造、一直加工至成品的综合性课程。使学生了解和掌握常用机械工程材料的性质和机械零件加工工艺的基础知识，为学习其他相关课程，并为以后从事涉及机械设计和加工制造方面的工作奠定必要的加工工艺基础。

1.2.3电工和电子类课程。该课程的任务是：使非电类学生掌握必备的电工电子技术与技能，具备解决涉及电工电子技术实际问题的能力，增强学生适应职业变化的能力，为学生职业生涯的发展奠定基础。

2学生就业指导

大学生已深刻认识到就业的严峻性，因此有一部分学生利用大量的时间进入企业实习，希望得到锻炼，从而为就业提前做好准备。笔者认为，这是舍本逐末的做法。大学阶段是学生学习专业知识的黄金阶段，而获取实践经验是其工作后的任务。大学阶段，是学生全身心投入学习的大好时机，失不再来。在大学毕业走向社会后，再不会有充足的时间系统地学习专业知识。因此，做好学生就业指导工作非常重要。

2.1主要就业方向及本科阶段学习计划

机械设计专业的本科生主要的就业方向为机械设计类或机械制造类。机械设计方向需要熟练掌握画法几何、工程制图、电脑辅助设计软件、机械原理、机械设计、工程力学课程。机械制造方向需要熟练掌握工程材料学、机械加工、机床等知识。

2.2拓展就业面

机械设计专业学生，如果对电工电子类工作比较感兴趣，也可以选择涉及电工电子的机械类行业，但一般不宜选择以电工电子为主的行业，毕竟机械类学生开设的电工电子类课程较少，且主要以理解为主。本科生应该按照自己的兴趣和就业期望，把主要精力用于该方向专业课的学习，以系统熟练掌握该方向的专业基础知识和专业技术知识[3-4]。

3参考文献

[1]韩继英，胡芬芬，张涛.农林高校专业课程教材建设问题探讨[J].安徽农业科学，2011（13）：8180-8181.

[2]赵艳霞.加强课堂教学提高学生素质[J].内蒙古农业科技，2004（S2）：225.

机械设计及原理范文1篇7

17世纪和18世纪初叶是钟表时代,18世纪末叶和19世纪是蒸汽机时代。机构学的发展,出现了曲柄滑块原理的内燃机、汽轮机和水轮机等,实现了将柴油和汽油的化学能转化为机械能;原煤的化学能经热能转化为机械能;水的动能和势能转化为电能或机械能。这些技术发展进程中,诞生了机械设计课程。机械设计包括机械原理、机械零件和机械系统设计三部分内容。机械原理讨论机构的设计、运动分析和动力学分析。机械零件部分讨论机械零件的强度、刚度、振动稳定性和耐磨性等设计方法,并且介绍机械的结构设计。机械系统设计部分讨论机械系统的动平衡、速度波动调节以及系统方案优化设计等。机械产品的创新设计以上述三部分内容为基础,对产品设计进行改进或革新。

1.机械原理。机构的设计与分析是机械原理的核心内容。常用的机构有:连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、蜗杆结构、摩擦轮机构、棘轮机构、槽轮机构等。机构的演变或创新方法有:机构的组合、机构的演绎、机构的逆向设计以及新原理的应用等。机构组合是常用的设计方法,通过不同类型机构组合或者同类型机构的组合,得到实现运动轨迹的新组合机构。机构的演绎是通过改变机构的运动副、构件几何设计、机构的变结构等方法,获得新的机构设计。机构的逆向设计,常用主动构件和输出构件互换、增加或减少自由度数即原动件数,来获得新的机构设计方案。机构的运动分析和动力学分析,常用计算机辅助设计的方法来分析,以获得运动轨迹、加速度和跃度的变化曲线。机构的创新设计是机械产品创新的基本内容,也是对产品在较大程度上的革新。

2.机械零件。机械零件分为通用零件和专用零件。机械零件部分介绍的是各类通用零部件,包括连接零件、传动零件、轴系零部件以及弹簧、机架和导轨等。连接零件有螺纹连接、销、键和花键、过盈连接、胶接、焊接和铆接等。传动部分有带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、摩擦轮传动等。轴系部分有轴承和轴的设计,其中轴承有滑动轴承、滚动轴承、空气轴承、电磁轴承和静电轴承等。机械零件的设计是针对零件的失效形式来进行的。首先由实践确定机械零件的失效形式,然后选择零件的材料和表面处理技术,以抵抗其失效形式,再依据相应的设计理论提出设计准则和设计公式,最后是设计零件的所有结构尺寸。另一方面,机械零件是物化的产品,其结构设计和制造工艺性设计也是关键方面。机械零件的创新设计方法有变结构的设计、组合设计以及采用新原理的设计等。

3.机械系统设计。机械产品越来越复杂,组成机械产品的零件个数越来越多。机械系统的传统设计内容有动平衡、速度波动调节和分系统之间的匹配等。机械子系统的设计,包括动力系统、传动系统、执行系统、控制系统和辅助系统的设计。在计算技术发展后,针对系统层面出现了系统优化设计、系统可靠性设计和系统摩擦学设计,并且在产品设计中得到应用和推广。随着生态设计、全寿命周期设计、维修设计和自动化设计的发展,基于系统分析和计算仿真的设计软件包日益增多。经典的设计内容都可以由软件包来完成,然而对于新材料的机械零部件设计及其系统设计,仍需要理论和实验的应用基础研究,以获得设计准则和相应的设计方法。

机械设计面临的挑战

我国的机械工程高等教育是从20世纪初开始的,落后于欧洲的第一次产业革命200余年。因此,我国的机械工程科学与技术距世界先进水平有差距是有其历史原因的。在改革开放后,国家的载人航天、高速铁路和青藏铁路等重大工程的建设推动了机械、电气、信息和材料等学科技术的进步,同时也促进了不同学科的技术整合,以新的系统产品提供给消费者。然而,我国的工程教育历史较短,仍有待借鉴国外先进的工程教育经验和教育方法。目前,机械设计教学与产品设计面临的挑战有创新能力的培养、系统性的思维观、新的科学原理带来的挑战等。

1.新材料带来的挑战。人类的发展史从某种意义上说也是人类利用和制造材料的历史。随着人们对石头、铜及其合金、铁及其合金、半导体材料的制造和使用,人类社会经历了石器时代、青铜时代、铁器时代和半导体时代。在上个世纪末,智能材料的发展非常迅速,例如压电材料、磁致伸缩材料、光敏材料等,机敏材料正得到更多的应用。在量子力学基础上出现的新智能材料,将为机械产品设计提供更广阔的空间。作为机械产品设计工程师,要时刻关注智能材料的进展及其制备技术。纳米材料作为一种介观尺度的材料,已在纳米润滑添加剂方面得到工程应用。另一方面,材料的成本与市场供应也是产品设计阶段需要考虑的内容。新材料的发展与研制,为机械产品设计提供了更多的设计选择,也同时使得以前不可实现的产品功能得以实现。生物材料及其仿生技术是新材料的发展方向之一,设计师应关注这一方面的新进展、新技术和制造过程,在较短时间内将其应用于产品设计,为人们的安全、舒适的生活和健康提供新的产品。

2.信息科技带来的挑战。从信息论和控制论的诞生开始,人们就进入了信息社会。计算技术的软件、硬件和系统技术,作为20世纪的标志性进展,以此为阶梯,人们开始了信息社会的生产与生活。信息技术使得地球变成了地球村,各地信息及时传递与互享共用,改变着人们的生活方式、生产方式和思维习惯等。毫无疑问,我们已经生活在信息社会里,信息技术对机械系统中的控制单元设计进行了彻底的变革。产品的设计涉及功能、结构、外部界面、用户界面和成本五个方面。产品的创新设计方法很多,例如前苏联学者G.S.Altshuller提出了创新问题解决方法。无人车间、无人制造工厂不再是人们的向往,而是已经成为现实。信息技术已经提供了虚拟战场、3D虚拟电影、虚拟产品模型、虚拟产品装配等一系列产品和相关的技术。机械制造的核心,机床已经是计算机控制的可编程设备,机械制造过程也已经是柔性的可变制造系统的生产线。可以预见,信息技术不仅会为人们的生活提供手机和无线网络等,也将提供虚拟的生活体验,例如虚拟的蹦极、虚拟侏罗纪公园等。信息科技对机械设计和机械制造的变革不会比电气化革命带来的少,而且更加深刻、更加深远。机械设计工程师要学习新的信息科学与信息技术,用其革新机械产品的设计、机械制造过程和管理过程。

3.智能科学带来的挑战。21世纪是生命科学与技术的时代,生命的基本特征就是智能与生长。智能科学的发展与信息科学密切相关,也可以说是以信息科技为基础的。简单智能产品,例如冰箱、空调等,已成为商用产品,而且新的更高智能程度产品也在日新月异的发展之中。基于信息技术的智能交通系统、公园导游系统、空中管制系统等产品已具雏形,随着信息处理的高度智能化发展,这些信息管理系统也需不断地升级。1956年到1961年可以说是AI研究的形成时期,卡内基-梅隆大学、麻省理工学院和IBM公司开始了AI的早期研究。1961年到20世纪80年代是AI成长期,80年代是其快速发展期,80年代后人工智能技术步入实用化成熟期。取得了国际象棋、口语识别、机器视角和专家系统等研究成果。

4.生态环境带来的挑战。随着生产的规模扩大,对自然资源的消耗日益严重,伴随出现的环境污染也日益突出。在今天的生产发展阶段,保护自然生态环境的压力更加突出。为了保护人类的生活环境,必须从产品设计、产品制造到产品回收循环利用的全周期,考虑产品的环境绿色性。产品供应链的全球化、网络化与节能设计,是新世纪机械产品设计需要考虑的新问题。机械产品的设计阶段就很大程度上决定了产品的环境友好性。从材料选择来说,应采用材料种类更少的设计方案;从计算参数设计来看,应提高功能参数与质量之比,更大程度地发挥材料的性能;从结构设计来说,应尽可能地循环利用报废机器的零件,或者通过最低成本的再制造,然后循环利用零部件;在功能设计来说,应尽可能发挥产品的设计构思,提供更多、更便捷、更低成本的功能实现方案。如此等等,在整个产品设计阶段贯彻生态设计的理念,为保护自然环境和最大效能利用资源做出努力。

机械设计及原理范文

【关键词】机械行业机构构型探讨创新设计

随着当今社会中我国经济的不断提升以及科技的不断进步，使得各行各业之间的竞争日益激烈。创新是一个企业在激烈的社会竞争中不被淘汰，得以快速发展的前提，企业只有实现不断地创新，才能够提高整体的生产作业效率，才能够变得更加节能、环保、更加符合未来社会发展的需要。因此较为传统的机械行业要想得到更好的发展就必须进行创新，而机械机构构型设计上的创新是机械行业实现创新的基础，也是机械行业创新设计的最为关键的一个部分。

一、机械机构构型的创新设计理论

机械机构作为机器的一个重要的组成部分，其设计的合格与否直接决定了机器质量的合格，因此在进行机械机构构型的创新设计时，一定要准确的掌握机械机构的设计原理。机械机构构型的设计是一个较为抽象的设计过程，在设计过程中并不存在任何的设计依据，但是这样的话要实现机械机构构型的创新设计就十分的困难，由此可见掌握机械机构构型的设计理论就显得十分的重要。下面将从两个主要的方面论述机械机构构型创新的设计理论。

（一）机械机构的组合原理

在进行机械机构构型的创新设计时，必须运用多样的机构组合，因为较为单一的机构无法满足相应的机械机构创新设计。例如：齿轮机构虽然有很好的运动性能和动力特性，但是由于其运动的方式较为简单，无法满足较为复杂的机械机构运动；棘轮机构虽然可以进行间歇性的运动，但是其运动特性较差，无法满足复杂特性的机械运作；连杆机构虽然使用较为方便，运动也较为简单，但其无法满足较为特殊的机械运动；凸轮机械虽然可以完成任何的机械运作，但是由于其调控性能较差，难以满足需要多方面调控的机械的运作。由此可见，在实际操作中，较为简单的或是单一的机械机构是无法实现机械设备的多方面运作以及较为复杂机械特性的发挥，这对于机械设备的使用是十分不利的。所以在进行机械机构构型设计时，应当运用机械机构的组合原理，将不同的机械机构联系起来，一起运用，这样既能够取长补短，还能够使机械机构将其特性发挥到极致，长远的看，就能够实现机械行业的创新。

（二）机械机构的变异原理

所谓机械机构的变异原理就是，在确定的原有的机械机构的基础上，通过一系列的机构化处理或是排列，使原有的机械机构发生变化，最后转化为新的机械机构。具体的操作方法是，先选择一个原始的机械机构，然后通过各种方法对机械机构的构成以及其所受到的约束条件进行相关的分析，进而通过一系列的处理，例如：采取一定的措施实现原始的机械机构系列化，并进行相应的排列组合，进而找出其中不同的结构形式；同时再通过一些测试找出这个原始的机械机构所受到的约束条件。最后依据这个原始的机械机构中所存在的不同的机构形式以及所受到的约束条件，找出更加符合所需要的运行条件，最终转变为一个新型的机械机构模式，进而实现机械机构的创新设计。

二、机械机构构型的创新设计使用原则

机械机构虽然是一个较为传统的机械行业，但是在长时间的发展过程中也形成了许多原则。虽然机械机构的创新设计所依据的原理不多，其创新设计大部分需要设计者的探索，但是关于机械机构的创新设计并不是任何没有规矩的，必须依据相应的原则。下面就几个主要的机械机构构型创新设计使用原则展开论述。

（一）缩短机构运动链原则

在机械机构运动过程中，应当尽可能的缩短机械机构的运动链，因为较长的机械机构运动链，不仅会使机械机构构型的成本增加，还会使机械机构的运行出错率增加，进而影响到机械机构整体的质量，这样就不利于机械行业的发展。因此在对机械机构构型进行创新设计时，应当考虑到缩短机构运动链这一原则，确保机械机构的质量以及相应的效率，这样就会在一定程度上减少机械机构的成本支出。

（二）恰当选择原动机原则

恰当选择原动机原则也是机械机构构型创新性设计时所需要考虑的一个重要的因素。因为大部分的机械机构构型都是由不同的机构组成的，而这些机构的连接物就是原动机，原动机有高副和低副之分，不同的机械机构之间所采用的原动机不同，这就需要设计者在进行机械机构构型的创新设计时，充分的考虑到各个机构之间的不同，采用合适的原动机进行连接，充分发挥出各个机构的长处，促使机械机构运行的更加顺利，进而促使机械行业整体在未来社会中的更好发展。

（三）缩小机构尺寸原则

除了上述的两个重要的原则外，在进行机械机构构型的创新性设计时，还应当考虑到缩小机械尺寸这一原则。缩小机械机构的尺寸在机械机构构型的设计中也发挥着十分重要的作用。为了使机械机构充分的发挥其所具有的特性，缩小机械机构的尺寸是一个很有用的措施。当机械机构的尺寸在一定程度上减少后，不仅能够使机械机构的特性得到充分的发挥，还能够使机械机构的整体性能得到有效的发挥。为此在进行机械机构构型的创新性设计时，应当尽可能的选择凸轮或是两岸等，这样就能够提高机械机构的使用效率，使机械机构的整体性能得到加强，

三、结束语

随着现代社会中科技的不断进步，传统的机械行业要想实现绿色、节能，并且逐步走入人们的生产生活中，就必须实现创新，而机械行业要想实现创新就必须从机械机构构型上着手，因为机械机构构型是机械行业设计的核心，只有机械机构构型的设计实现创新，才能够使机械行业在未来激烈的社会竞争中得到更好的发展。

参考文献：

[1]杨国星.试析机械机构构型的创新设计[J].科技资讯，2012，，16，（7）

[2]胡健浅谈机械机构构型的创新设计[J].科技风，2011，（17）

机械设计及原理范文篇9

机械设计节能原理又称之为平衡节能原理，平衡理念是节能设计的主要指导思想。机械节能设计应当从改进动力源、减小摩擦、功率匹配节能这三个方面入手，充分考虑机械设备在实际应用中所存在的能耗问题，尽量在设计环节就加以改善，从源头上减少能源的浪费。

1.动力源动力源通常指的是机械设备的发动机，在节能设计的过程中要求尽量的减少发动机的输入功率，同时尽可能增大其输出功率，简单的说就是提高机械设备电能与动能、势能、热能等的转化率。在实际的应用中这一设计理念体现在机械设备的启动、减速停止这两个阶段中。例如，在停止设备的动力输入之后由于惯性的因素机械设备还会运行一小会儿，通过合理的设计将这一部分动能或者势能储存起来，在机械需要发动的时候提供一部分初始动力。

2.在设计过程中减小摩擦发动机所产生的动力必须通过齿轮、动力传送柱、动力传动带等传递给机械设备需要作用的部位，在这个过程中难以避免的会产生摩擦，损失一部分动能。因此，需要在设计的过程中尽量较小各个组件之间的摩擦。例如，在“机械手”的设计环节，对于其关节处都会采用光滑的圆柱、轴承和液压柱进行连接，同时在使用的过程中还会定期的用油进行。目的就是为了减少机械设备活动处的摩擦，减少动力的损失。

3.功率匹配节能，合理运用节能合理的分析不同应用环境下所需要的功率大小，有依据的设计机械设备的标准功率。例如，饮品加工传动带所需的功率就远远小于装卸工厂所用的传动带的功率。为了节约机械的购买费用还可以利用汽车发动机的原理，设置不同的档位，根据实际功率需求进行调节。

二、机械设计能源浪费的原因

1.缺乏节能设计理念传统的机械设计理念是尽可能的提高机械设备的生产能力，设计人员在设计的过程中首先考虑到的就是如何提高机械设备的载重量、运转速度等，其次便是机械设备的稳定性和可靠性，完全忽略了节能设计，甚至为了提高之前的两方面性能而使得设计能耗更高。

2.设计人员专业水平低机械设计工作都是由专门的设计人员完成的，部分设计人员的理论知识匮乏，固步自封、不愿意学习新的知识，导致与先进的新型设计方式脱节。同时，很多设计人员长期忙于设计工作，不愿意深入基层考察设备的使用情况，导致理论脱离实践，设计出的机械设备不具有可实现性。

3.技术水平无法满足设计需要受到现有技术水平的限制很多设计思想很难得到实现，即使勉强得以实现也会大大增加机械设备的制造成本。所以，处于经济效益的角度考虑，很多机械制造商并不愿意完全按照设计要求引入相应的节能技术。

三、如何做好机械设计节能

1.选用环保型材料和环保型发动机从设计环节入手，在满足设计要求时，优先选取环保型的材料，材料尽量能够做到可回收、易处理、无污染。发动机是机械设备的主要污染源之一，对减少污染物排放具有重要的意义，比如可以选用环保型水冷增压柴油机作为发动机，此发动机具有油耗低、排放低、使用寿命长等优势，条件允许的话，电控高性能长寿命节能型发动机也是不错的选择。

2.电子控制系统的精确化控制利用电子计算机和无线网组成的控制系统，实现对机械的精准控制是机械节能的又一项措施。智能化终端可以依据设定的程序对机械的运行情况实行实时监控，做出智能化判断，控制发动机的输出功率等，以达到减少消耗的最佳标准，同时，其自我检测还能及时发现、处理问题，延长机械的使用寿命。

3.做好液压系统的清洁和防渗漏工作液压系统的污浊物加快机械设备的磨损和腐蚀，液压系统渗漏直接浪费了宝贵的资源，因此，机械液压系统也是机械节能设计时要重点考虑的问题之一。比如，加装一个高效率、高精准度的过滤装置就可以过滤掉大部分掺杂物，降低杂物与机械的物理磨损。采用防渗透的新材料或改变零部件结构，如密封的销轴等防止渗漏。

4.引入新的技术机械设计节能的实现离不开技术的支持，在设计的过程中不能脱离实际的技术发展水平。但是，又不能完全禁锢设计思想，要大胆的进行创新与尝试，积极的将各种先进的新型技术应用到设计中去。例如，利用太阳能发电技术为机械设备提供动力，再外加传统的动力系统以备不时之需，特别是对于小型机械设备，具有很强的可操作性。

四、结语

机械设计及原理范文篇10

【关键词】机械原理；实验教学；教学改革

机械原理作为机械与近机类重要的理论基础课程，在整个专业教学过程中占有重要的地位，不少学者提出了机械原理创新实验教学方法[1]。机械原理是在已学的工程制图、理论力学等基础课后开设的专业基础课程，通过机械原理的学习，逐步拥有把本专业所学知识运用于实践的能力。学生对机械原理基本概论与原理掌握程度直接影响后续课程的学习。而面对机械原理枯燥的概念性知识的讲解，虽然可以借助多媒体等一些现代化手段进行课堂生动讲解，但学生将所学知识运用于实际的能力较差。通过实验教学这一环节可很好的深化学生对基本概念的理解和掌握。传统的机械原理实验课程教学[2]多采用先对模型以及典型机构的观摩加深学生的印象，也有采用创新性实验设计的方式让学生在实验过程中动手做自己的实验，在部分学校实践教学中取得了较好教学效果[3]。针对我校现阶段所处的发展时期，在机械原理教学过程中为了提高学生的学习兴趣，加深课堂所学概念和原理的理解，提出了一种实验创新教学模式。

1合理的利用学校现有资源

我校目前正处于机械专业发展的初期，在资源有限的条件下，为了给学生创造良好的学习条件，我们在做相关专业的某一个实验时，同时会向学生开放所有的实验室。实验室所有的设备器材都可以使用，例如我们在进行机械原理齿轮凸轮创新机构设计时，我们会提供齿轮凸轮传动机构的机构运动简图，以及齿轮的表达符号，同时开放齿轮凸轮柜（包括各种类型的齿轮与凸轮），齿轮范成法制造过程实验室，以及减速箱拆卸组装实验室参观具体的运动模型等等。这样整合所有实验室的资源，把实验室变成一个类似小工厂的模式。尽可能多的包括实验教学中的所有模型。其次，充分利用学校实验室配备的多媒体教学资源，在模型进行讲解的同时，作为实验老师，还会对所认识的机械结构或机构进行动画演示，然后让学生学习相关模型的动画制作。同样以齿轮凸轮创新机构设计为例，我们不但给学生讲解动画运动的机构运动原理，并教学生运用软件进行动画制作（采用软件进行动画制作教学过程使学生的学习兴趣有明显的提高），让学生在看演示听讲解的过程进一步对其工作原理有充分理解。

这样在实验教学过程中，不只是老师单调乏味的讲解自己的观点，通过这种动画制作的方式，增加了师生之间的交流，具有很好的互动性，使得实验气氛活跃，增加学生的学习兴趣。

2充分利用学生的资源

现在的大学生基本上都有自己的学习电脑，遇到不会的问题第一时间都会到网上搜索，因此充分利用学生自己的资源也相当重要。机械原理主要侧重在对基本概论、符号、字母以及基本原理的理解掌握。为了提高学生的学习兴趣，在机械原理实验教学过程中，将参与实验的学生采用分组合作的方式，通过实验室的第一步讲解，以及动画的观看，课后会让学生回去制作自己设计方案，一般每4-5人一组设计一个可行的实验方案。实验方案不限制任何机构的选择，提倡学生在课外进行自主设计，并把自己的想法用简单的机构符号绘制出机构运动简图，并对其是否干涉以及自由度等进行运动原理的计算。同样像齿轮凸轮机构的创新实验，每一个小组的人员首先提出自己的设计意图包括自己设计的运动简图，在一起进行讨论，然后选择一个较为好的实验设计方案，进行运动动画的制作以及运动简图的绘制。并在下一次实验时对各组做好的机构模型进行拼接。

通过实验过程中学生课后自主设计过程的实施，提供了学生创新创作的广阔平台，使学生对所运用到的实验模型的的表示符号，机械运动原理的设计方法以及合理性计算有了更加深厚的理解和掌握。

3实验室动手实践

机械设计过程理论和实践存在一定的差异，因此虽然每一组都有自己绘制好的机构运动简图，但在实验室进行具体拼接和装配的过程中，总是会存在这样或那样的问题。像齿轮凸轮机构的创新设计，不同的实验设计组提出的设计方案各不相同，但都会存在问题，最常见的问题有部分机构虽然原理上能行，一个自由度一个驱动机，但凸轮就是不能动；还有就是有的同学在设计机构时由于运动链条数过多造成计算自由度选择原动机数目不准确。在这种情况下，一方面，促使学生反思自己设计方案上的问题，在设计小组内进行的讨论，以寻找解决问题的方法，另一方面，指导老师根据自己的实践经验和知识积累，指导帮助他们从哪些地方去寻找问题的根源并解决问题，从而使所设计的机构能到达预期的目标。

通过讲解和学生自己动手创作过程后，在实践过程中让学生感受理论知识与实践工程操作的区别，体会工程实践中并不是所有设计好的机械原理图都能转化成所需要的运动机构，促使学生从实践中不停的反思，培养学生创新设计思维与解决工程实际问题的能力，同时培养学生工程实践当中的团队协作能力，增加师生之间的互动，在通过这样一系列实验设计课程锻炼后，加深学生对机械原理中知识链的理解和掌握。

4总结

通过采用上述的创新实验教学模式，一方面，充分利用了学校对学生开放的实验室资源和学生自己拥有的资源。另一方面，通过分组自主创作的方式，充分调动了学生学习的积极性，提供学生课后创新创作的广阔天空，提高学生的创作兴趣，锻炼学生的团队协作能力，增加师生互动提高学习效率。通过多组机械班的实验教学，对其中创新性实验设计采用该实验教学模式，取得了较为满意的教学效果。明显提高了学生的学习兴趣，学生表现出对机械原理中基本概念理解清晰，对常见符号以及对机构运动简图的识图制图能力运用自如，并能根据工程实践合理的选择相应的机构。基本能达到学以致用的效果，使学生具有根据实际问题提出具体可行的解决方案的能力。

【参考文献】

[1]牟萍，文宁，凌丹，杜丽.挖掘创新点，促进机械原理实验改革[J].实验技术与管理，2010（4）.

机械设计及原理范文篇11

关键词：煤矿机械绿色设计制造

中图分类号：TQ3文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）01（b）-0059-02

由于社会的不断发展，资源短缺与环境污染以及生态恶化的问题日益突出，而可持续发展的战略就是针对上述问提而提出的，也是社会经济发展的最终选择，当前已经作为我国的一项基本国策来执行。因为煤矿机械的产品不仅体积大，而且耗能高，污染也很严重，同时与水和空气，地表和土壤的关系非常紧密，因此在其设计阶段应该就充分地考虑到其所涉及到的资源问题和环境问题。而绿色设计注重的就是高效地利用能源与资源，以节能和降耗以及少污染为出发点，以此来实现煤矿机械绿色化设计。

1煤矿机械实行绿色设计的内涵和意义

（1）绿色设计的内涵

绿色设计又被称为面向环境设计，这种设计的基本思想是指，在其设计阶段就把预防污染与环境因素的相关措施融入其产品设计，把产品的环境性能列为其设计目标与出发点，目的是降低其对于环境的污染。就工业设计来讲，其绿色设计的关键是Reduce和Recycle以及Reuse，翻译过来就是节约和回收以及再制造。其实质是不仅减少能源与物质的损耗，减少排放有害物质，同时还需要加强产品与零部件的回收再利用。当前国内外绿色设计研究的主要内容集中在产品生命周期设计与管理，同时还有环境影响的评价和经济成本的分析，模块化的设计方法与公理性的设计方法。

（2）绿色设计的意义

绿色设计是比较先进的一种设计方法，其能够满足煤矿机械设计的一些要求。通常绿色设计是指利用生产产品过程中的各种中技术和环境协调，同时还包括经济性等信息内容，保证其所设计的产品不仅具有先进的技术，而且具有经济合理的优势，同时其环境协调能力也比较好的一个过程。而煤矿机械的绿色设计可以实现煤矿机械全部开发周期里相应产品的技术性和经济性，以及维护性与可回收利用等特性的保存，使其所设计煤矿机械类产品能够满足用户和环境多种需求。所以，很有必要在煤矿机械的设计之中引入此种绿色化设计方法。

2煤矿机械的绿色设计

传统煤矿机械的产品设计如图1所示，此种设计仅仅考虑其功能的合格与否，而对于其使用材料对环境造成的影响考虑不多，也很少涉及已使用产品的回收利用问题。相反，煤矿机械绿色设计就不再使用传统设计中从摇篮至坟墓的方法，而是重视产品的生命周期，实现产品从摇篮至再现的设计。从煤矿机械设计的内容来看，其主要包括绿色CAD的设计和其一般设计的原则。

（1）煤矿机械绿色CAD的设计

当前CAD/CAE技术已经被广泛应用在工业产品的设计之中，在其具体设计之中，首先要做的是运用CAD技术设计出一种参数化产品的模型，接着运用CAE技术对上述模型进行分析，分析的主要内容是模型结构和模型的强度与刚度，同时还包括对于模型的工艺分析。当前不少三维的CAD软件都使用了对CAE的集成方式，其好处是可以借助此类模型，以及单独CAE软件对煤炭机械工作环境进行模拟，对其强度和刚度以及抗冲击能力进行模拟性试验。借助CAD/CAE技术可以达到少用纸或者不用纸的效果，可以实现各个部门对零件模型的共享。另外CAD/CAE技术搭建平行设计平台，进而增强产品设计的效率，从而也使得设计周期的缩短和对产品进行绿色分析成为可能。

（2）应遵循的主要原则

①选材的原则

煤矿机械的绿色设计在其选材过程中需要注意以下原则：第一，优先选择的原则，其主要选则的对象是可再生的材料和回收材料，能降解的材料等。第二，能够进入针对材料环境的负担情况进行分析的数据库，或者是相应专家研究的系统，对与之相关的环境数据和相关知识展开相应的研究，以便为相应的评价体系可以提供相关理论信息，此评价体系主要涉及材料环境兼容性能和协调性方面的内容。第三，加强对材料绿色特性的评价方法进行研究，其具体内容是指从原料至成品和从成品至产品，同时还有从产品至报废物资，主要是此三个过程中所涉及能源和资源，同时还有其环保性能内容的评价等。

②设计中的可拆卸原则

煤炭机械实现有效回收利用非常重要的一个原则就是可拆卸性，其具体指的是产品在设计阶段就将其可拆性作为产品设计目标之一。煤炭机械的产品有机体积庞大和加工复杂，零件众多和结构复杂的特点，因此在其设计之前就应该充分考虑其结构因素，以此来增强其产品可拆卸的性能。具体来讲，煤矿机械类产品可拆卸的内容主要有拆卸产品和拆卸工艺，同时还包括拆卸系统等内容。而煤炭机械的绿色设计过程需要遵循的原则主要包括：容易拆卸和分开，尽可能的对拆卸过程中的工作量进行降低，对零部件多样性和产品预测结构进行降低。此外还有一种减少拆卸的工具种类与简化其操作程序的方式，就是在其拆卸的部位减少其紧固件的数量，从而在拆卸时可以达到省时和省力的效果。再次，煤矿的机械产品在其材料选择上需要便于分类和分离，在产品的设计中需要选用的材料种类要少，同时要考虑到所选材料之间的兼容性。

③设计中的可回收利用性

就煤矿机械的可回收与再利用来讲，其主要是指在产品设计过程之中，需要充分地考虑多种因素，主要包括零部件的回收可能性和价值大小，零部件回收处理方法和其结构工艺的性能。通过对以上问题的周密考虑，以此来确保其相关产品的零部件和其再利用的性能得到保障，所以这种过程对环境的污染将会非常小。而就煤矿机械类的产品来讲，其能够回收和再利用的性能主要包括了可以实现循环利用的材料和标志，可以实现回收利用的工艺和方法，可以实现回收处理的结构工艺和经济性能。

④设计中产品的成本最低原则

绿色设计产品的成本分析和传统的成本分析有所不同。由于煤矿机械产品在其绿色设计的初期就已经开始开始对其产品再次利用的性能展开考虑，所以对其成本分析的过程中充分地考虑到其污染物替代和产品拆卸，产品的重复利用和环境中的成本等内容。但就煤炭机械活动而言，其与环保费用相关的内容也能对产品成本的差异产生重要影响。而在绿色设计决策的过程中，成本分析是一项非常重要的内容，以此来保证其设计产品不仅具有良好的绿色效果，而且能够使其成本降到最低。

3有关煤矿机械绿色设计和制造的技术与实例

（一）煤矿机械绿色设计和制造的技术

绿色制造的技术指的是在产品制造的过程中，建立在产品产本和功能以及质量的前提下，运用能够综合考虑环境与资源因素的一种制造技术，当前CAD/CAE技术和无切播的技术，以及超高速的加工技术和新刀具的技术都得到了迅速发展，上述技术的运用大大降低了产品制造的人力投入和资源投入，也对废弃物的排放有降低作用，运用此类技术可以实现煤矿机械的绿色制造圆满完成。

①虚拟制造

虚拟技术属于软件技术的一种，这种技术的发明把CAD/CAE技术以及CAM技术与生产管理的联系变得更加紧密，其最终能够提供一种强有效的仿真和建模环境，从而让产品规划与设计，以及产品的制造和装配都能实现网络化，同时还能对产品生产过程给予必要支持。虚拟制造的概念与内涵主要包括虚拟开发和虚拟生产，同时还囊括了虚拟企业的内容。此处所讲虚拟制造的技术主要指的是虚拟性生产。把虚拟制造的技术融进煤炭机械的生产之中，能够在很大程度上提高生产效率与产品的质量，缩短试制与实验的流程，减少企业生产的成本。

②煤矿机械相应产品再制造

工程再制造的内涵，指的是其用机电产品的全寿命周期的设计与管理作为指导，从而实现使废旧的机电产品在性能方面得到提升的目标，建立起优质、节能、高效、环保、节材的准则，运用先进技术与产业化的生产这种方式，对废旧的机电产品展开修复与改造，对这一系列的技术措施与工程活动进行总结，就是产品再制造。再制造并不是指对废弃物的简单利用，实际上是用先进成熟的表面的工程技术作为支撑，能够同时实现准确地恢复尺寸和显著提升其性能的目的，最关键的是资源利用的效率要高，对于能源的消耗要少，达到节能环保的目的。

（2）矿机械绿色设计和制造的案例

下文将以悬浮式液压支柱（其结构见图2）绿色设计和制造为例，展开对煤炭机械绿色设计和制造的分析，如图2所示，其所采用的原理属于柱塞悬浮式的原理，所以其支柱安稳性能和承载力，同时还有抗偏载的能力都有较大程度的提升。另外此种设计的支柱与当前单体的支柱相比，其重量可以减轻15%还多，并且其使用的过程也非常简单。此外由于其工作行程的增大，其支柱的回收率也得到很大提高。从图中我们可以看出，三用阀处于手把体上，所以其不会因为活柱升高而升高，其操作的安全性能较高。通常液压支柱所采用工艺是镍-磷镀层的工艺，水平较为先进，其工作的介质有井下水，所以可以确保煤矿工作的环境和地下水免受污染。

图中所示设备主要采用绿色设计的方法展开设计，其主要运用悬浮式和密封涨紧的原理，所以就使支柱的各种性能都得到了提高，这就展现出绿色设计先进性的一面。就其绿色设计的成本来讲，图中所示设备的结构非常简单，所以就达到了大幅度地降低成本的效果，此外由于其零部件得到减少，也使其产生故障的概率得到了大幅度的降低。另外一方面，其产品的绿色设计中抛弃了传统的理念，也就是先污染后治理的理念，其在工程设计中最大程度地降低了其产品对于环境的污染。而就单体支柱来说，因为其工作介质是乳化液，所以其给煤矿工作的环境和地下水带来了一定的污染。但是图中设备主要运用井下水为工作介质，这样就可以避免乳化液污染环境。最后，图中所示设备无焊缝的设计也在很大程度上降低了此过程之中有害的气体对于人体的危害。其所有的连接都是用方钢丝进行连接，其安装过程与拆卸过程十分便利，有利于维修过程的展开。

该述的事例说明了煤矿机械的绿色设计和制造不仅有利于产品技术性能的提高和成本的降低，而且能够减少对环境的污染，社会和环境效益也较为良好。

4结语

该文主要通过对煤矿机械的绿色设计进行论述，使读者能够对于其基本内涵和具体技术以及实施原则有一定了解，希望对于煤炭机械绿色设计的工作人员有一定启示，另外对于相关操作还需要在工作中进一步总结和提高。

参考文献

[1]武传芳.煤矿机械绿色设计与制造技术浅析[J].中国高新技术企业，2013（17）：89-90.

[2]王昱.浅谈煤矿机械的绿色设计及制造[J].科技致富向导，2012（14）：276.

机械设计及原理范文篇12

关键词机械设计加工优化

经济的快速发展，使得各个行业的竞争也在不断加剧。机械，在特殊时期占据了重要地位，需要利用科学的方法来管理机械制造的整个过程。同时，加强产品的品质保障，尽量缩小成本，才能够满足机械生产的需求。通过不断地分析显示，在机械设计加工中还存在部分问题，只要找到优化策略将其改善，就可以帮助机械加工企业提升其竞争力。

一、机械设计类型

一般来说，机械设计的类型主要包含下述几个方面：第一，继承设计，也就是说在不改变机械设备模式的前提下，通过具备一定意义的借鉴设计，通过改变古老的设计方法，创新设计，从而达到设计的要求；第二，转型设计，如果将原本的制造条件加以更新，就需要调整机械零部件位置，做好相应的改造，从而增强机械设计的主体功能，并且随着生产条件的变动也会出现相应的变化；第三，新型设计，改变古老的机械设计，通过使用新手段和新方法，规范机械设计，从而增强机械设计企业的实力。

二、机械设计加工中应注意的问题

一直以来，机械设计加工，都会考虑到产品质量是否满足要求，产品的精度是否满足要求，同时在市场中能够占据怎样的竞争力。而这恰好就是机械设计加工存在问题的根源，所以需要认真分析这三个方面的问题。

（一）产品表面质量问题

因为机械产品的性能与用途会直接受到机械设计加工表面质量的影响，同时也会直接影响机械产品的使用寿命，针对机械加工设计之中表面质量所引发的问题，主要包含：机械设计加工表面材料的质量因素，因为部分材料出现了断裂、变形等问题，就会对机械的设计加工产品质量造成影响。第二，加工技术问题。在机械产品的加工环节，未能掌握好刀具的切削手法，导致机械加工误差产生，或者是存在过大的切削应力，直接影响到产品的质量。[1]

（二）产品精度问题

在评价机械设计加工质量的过程中，应该注意机械设计加工精度这一项因素。因为机械产品的精度可能受到多方面因素的影响，如机床原理存在漏洞、加工运动存在偏差、加工刀具出现差错、加工方法不当等原因，或者是加工工艺本身的缺陷引发精度不高等问题。这一部分因素都可能降低产品本身的精度，最终影响产品的整体质量，无法满足加工需求。

（三）产品市场竞争能力问题

我国机械设计加工发展相对较快，使得市场的竞争日益加剧。机械设计加工产品竞争能力对企业的效益和发展有着直接的影响。所以，想要在激烈的竞争环境中生存与发展下去，机械加工设计就应该注重设计加工的水平与质量，降低成本。产品质量会受到多方因素的影响，如技术水平、人为因素、材料因素等。在提高产品质量的同时，还需要有效地解决其影响因素，避免出现质量问题。此外，在成本方面，则需要优化处理其加工流程和加工技术，确保产品本身拥有性价比方面的优势，这样才能帮助产品提升其综合竞争力。

三、机械设计加工优化策略

在机械零部件的加工设计中，需要从机械设计加工工艺、切削控制、原材料以及剂四个方面进行合理的控制优化，才能够满足机械零部件的加工优化设计要求，从而确保机械零件能够满足实际的要求。

（一）优化机械设计加工工艺

市场竞争环境日益激烈，想要提高机械企业的综合竞争力与加工水平，就应该做好加工工艺与设计的优化，实现标准化、规范化、批量化的设计加工，在设计加工质量得到保障的前提下，尽可能控制生产成本。其中，标准化指的是机械设计图纸的具体要求以及设计的方法能够同机械零部件的尺寸要求和结构性能相互结合起来，从而选择最佳化的加工工艺。另外，做好零部件原材料质量的把关，改进生产工艺流程，才有利于把握质量。通过标准化加工生产以及合理控制加工工艺，就可以进行集中化、批量化的机械零部件制作。同时，降低材料的消耗，帮助机械企业提升其经济效益。

（二）加工切削控制

机械设计加工需要同机械原材料表面的粗糙度、质量以及硬度等相互结合起来，进而选择相符合的切削工具，设定切削参数，综合考虑各种可能对加工切削产生影响的因素，进而控制切削深度和切削速度，避免在加工过程中出现积屑瘤，避免机械零部件的表面质量受到任何的影响。另外，在加工生产之中，机械零部件还会受到高温的影响，这样会对机械零部件金属表面的特性产生影响。所以，还需要配合切削液的正确使用。例如，图1的曲面就爱共走刀路线，这样的方式就可以确保表面的粗糙度和加工精度，同时也能够缩短走刀路线，控制程序的编程量，进而做到左右笑的加工切削的控制。[2]

（三）选择合适的原材料

机械设计加工质量受到原材料的影响因素很大，所以在选择原材料的过程中，需要结合机械零部件的加工性能以及加工工艺要求，根据零部件实际的设计标准，来选择耐磨性高、强度合适、稳定性良好的原材料。第一，注意机械原材料的质量以及物理学性能。第二，考虑到原材料的价格和实际的加工工艺条件，进而选择高性价比的原材料，降低加工成本，从而提升机械加工质量。

（四）选择合适的剂

机械零部件加工，需要选择冷却液来冷却机械加工工件，在切削、研磨以及冲压等机械加工中，需要合理地选择冷却液，这样才有利于把控加工精度，确保机械零件表面的光滑度，同时还能够延长使用寿命。另外，在机械设计加工期间，冷却也能够清除表面的碎屑，帮助表面散热，缓解工件与机床之间的磨损，同时还起到冷却、防腐蚀以及的效果。按照实际的加工工艺要求，应该选择水溶性或者是纯油性剂。例如，高速切削最好选择水溶性剂，如果使用高速钢刀来进行低速的切削操作，则可以选择纯油性的剂。一般来说，纯油性冷却的选择较多。[3]

四、结语

想要增强机械加工企业的综合竞争力，就要增强机械制造的实力，通过增进对机械设计制造实际要求的了解，同时认真分析各种影响因素，就能够找到相应的方法。另外，结合机械企业未来的发展要求，完善设计制造的方式，从而引进高效的工具设备，控制机械设计与制造工艺，不断提升机械设计的整体水平。

（作者单位为江汉大学）

参考文献

[1]王杰，程明远，李士晓.浅谈机械设计加工中应注意的几个问题[J].科技信息，2011（11）：512-513.