發(fā)布時間：2022-03-17 07:23:15
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的機械系統(tǒng)設計論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
機械設備是工業(yè)自動化生產(chǎn)設施，用其取代人工參與生產(chǎn)活動具有實用性特點，幫助企業(yè)解決高難度生產(chǎn)操作任務。隨著工業(yè)生產(chǎn)與制造規(guī)模擴大化，機械設備工作期間產(chǎn)生的能耗系數(shù)越來越大，這與機械傳動系統(tǒng)效能存在直接關系。對機械傳動產(chǎn)生影響的主要因素有：（1）結(jié)構因素。當前，機械設備已廣泛應用于不同領域，在工業(yè)制造與生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用，自動化控制系統(tǒng)是主要模式。不同機械設備對內(nèi)部結(jié)構要求不一樣，機械傳動能耗系數(shù)過大，很大一部分原因是由于內(nèi)部結(jié)構不合理，機械零部件配合系數(shù)低，導致整臺設備運行速率地下。機械傳動有帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動等不同方式，若傳動結(jié)合組合不科學則會影響工作效率。（2）操作因素。實際應用階段，操作人員掌控設備方法不標準，容易造成機械零部件損耗過大，傳動系統(tǒng)運行帶來的能耗量過大。例如，數(shù)控機床操作人員對主軸控制不穩(wěn)定，傳動部件啟動后出現(xiàn)磨損，整臺機床工作效能將受到很大的影響。對于手動機械來說，人工操作水平直接決定機械傳動作業(yè)效率，一旦出現(xiàn)失誤則會增大能耗系數(shù)。（3）保養(yǎng)因素。除了日常使用外，后期保養(yǎng)對機械系統(tǒng)功能也有很大的影響，也是降低系統(tǒng)能耗系數(shù)的一大原因。機械化工程普及背景下，機械設備取代人工操作是必然趨勢，長期依賴機械設備也導致荷載量大增、故障率提高、維修次數(shù)增多。而后期保養(yǎng)措施不當將增加傳動系統(tǒng)的能耗指標，對人員及設備安全構成威脅。
2機械傳動系統(tǒng)節(jié)能設計方法
機械傳動系統(tǒng)是機械系統(tǒng)的核心構成，傳動機構的工作效率對整個機械設備運行有直接性影響。為了順序現(xiàn)代機械工程改造要求，必須要提出切實可行的節(jié)能設計改造方案，維持機械工程運行速率的穩(wěn)定性。結(jié)合常見的機械傳動方式，其節(jié)能設計改造方法：（1）齒輪傳動。齒輪傳動是依靠主動齒輪依次撥動從動齒輪來傳遞動力的，齒輪傳動節(jié)能設計的要點是保證齒輪瞬時角速度比始終保持穩(wěn)定。定軸齒輪系在工作時所有齒輪的回轉(zhuǎn)軸線固定不變。設計人員可根據(jù)齒輪傳動類型詳細設計，以最優(yōu)齒輪組合方式執(zhí)行傳動工作。例如，從零部件耗損率控制角度考慮，設計改造時可按照兩齒輪傳動時的相對運動為平面運動、空間運動，再將其分為平面齒輪傳動、空間齒輪傳動，選擇最高效的方式作為機械設備動力來源，減少了齒輪嚙合磨損。（2）蝸輪蝸桿傳動。渦輪蝸桿傳動效率偏低，且零部件磨損較大，長時間運行會出現(xiàn)不同程度的故障問題，阻礙了機械設備的穩(wěn)步運行。在節(jié)能改造設計中，可用專用工具安裝或拆卸，禁止用錘子敲擊減速機部件；根據(jù)公差配合要求裝配蝸輪輸出軸；嚴格采用原廠配備的齒輪和蝸輪蝸桿進行成對更換；在空心軸上涂紅丹油或防粘劑，防止配合面積垢和過度磨損產(chǎn)生的生銹。（3）帶傳動。機械設備選用帶傳動系統(tǒng)具有安裝便捷、易操控等特點，但是帶傳動長時間處于高速、高溫旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，易容易出現(xiàn)斷裂、耗損等問題。節(jié)能設計中，需對主動輪、從動輪、環(huán)形帶等進行優(yōu)化設計，進而提高傳動機構的穩(wěn)定性。（4）鏈傳動。鏈傳動由主動鏈輪、從動鏈輪和環(huán)形鏈條組成，環(huán)形鏈條作為中間撓性件裝在平行軸上，動力和運動的傳遞依靠鏈輪輪齒與鏈條的嚙合動作完成。一般來說，鏈傳動節(jié)能設計與改造需注意鏈條、鏈輪的高效搭配。例如，鏈傳動工作時，為了便于鏈條聯(lián)成環(huán)形時內(nèi)、外鏈板正好相接，鏈接數(shù)一般取偶數(shù)；為了便于鏈接的嚙合，鏈輪軸面齒形兩側(cè)應設計成圓弧狀；鏈傳動接頭處需要用開口銷或彈簧夾夾緊。鏈傳動節(jié)能設計要考慮傳動機構形式，合理控制小鏈齒輪數(shù)量，小鏈齒輪數(shù)盡量多一些。
3機械傳動系統(tǒng)防護設計
機械工程快速發(fā)展趨勢下，人們對機械系統(tǒng)結(jié)構組合形式展開深入研究，如何在滿足機械系統(tǒng)工作性能前提下，通過優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構以實現(xiàn)節(jié)能化控制，這是現(xiàn)代機械科技改造的先進趨勢。機械傳動系統(tǒng)防護也是節(jié)能改造設計的一部分內(nèi)容，可綜合防范機械故障發(fā)生帶來的異常損耗。（1）齒輪傳動。傳動系統(tǒng)是機械設備的核心部分，能夠為整臺裝備提供足夠的動力來源，維持內(nèi)部元器件持續(xù)運轉(zhuǎn)。為了保證傳動系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性，避免傳動系統(tǒng)零部件產(chǎn)生異常工況造成的危險事故，齒輪傳動機構必須安裝全封閉的防護裝置。（2）皮帶傳動。動力是維持一切機器設備運行的基本條件，傳動系統(tǒng)是機械設備創(chuàng)造動力的根源。皮帶傳動裝置可以采用全封閉型防護裝置或帶有金屬骨架的防護網(wǎng)，也可以采用防護欄桿，從而保證皮帶傳動的耐用性和連續(xù)性。（3）聯(lián)軸器。除了對機械設備直接性的改造設計，還要注重設備使用后期的綜合養(yǎng)護，才可不斷延長設備的使用壽命。聯(lián)軸器需要加裝防護罩，確保其在工作時不被破壞，從而延長使用壽命，比如Ω型防護罩；安全聯(lián)軸器可以保證其在工作時沒有突出的部分，確保聯(lián)軸器的工作安全。
4結(jié)束語
戴慶輝1958年生于河北省棗強縣，1982年以所學專業(yè)課全優(yōu)的成績畢業(yè)于華北電力大學，留校任教。1990年任設計專業(yè)教研室主任。1999年受聘大學教授和研究生導師。2000年至今任現(xiàn)代工業(yè)工程研究所主任。他是長年辛勤工作在我國高等教育第一線的教師。
恪守職責行勝于言
戴慶輝已從事高校教學工作30年，恪守職責是他在教學工作中的首要信條。執(zhí)教以來，他主講過研究生課程5門，《現(xiàn)代設計理論與方法》、《技術戰(zhàn)略與創(chuàng)新》、《現(xiàn)代工業(yè)工程》、《數(shù)值分析》和《創(chuàng)新設計》。主講過本科生課程12門，現(xiàn)主講《機械系統(tǒng)設計》、《電力機械》和《工業(yè)工程概論》等。
課堂教學追求卓越。2000年他負責并主研的“機械系統(tǒng)設計現(xiàn)代化教學的研究與實踐”榮獲“河北省教學成果三等獎”；2002年他獨立完成的“專業(yè)課教學的創(chuàng)新與實踐”榮獲“河北省高教科研成果二等獎”。同年他主講的專業(yè)主干課《機械系統(tǒng)設計》被評為“河北省優(yōu)秀課程”，2003年轉(zhuǎn)為首批“省級精品課程”。這是全校最早獲此榮譽的專業(yè)課。2007年該課程在河北省第二輪精品課程建設評估中再次斬獲“省級精品課程”殊榮。
實踐教學力爭一流。截至目前，他已指導過27屆畢業(yè)設計和23屆校外生產(chǎn)實習，還指導了大量的課程設計和上機實習。他非常重視對學生能力的培養(yǎng)。1990年他指導的畢業(yè)設計“火電廠大型泵與風機節(jié)能調(diào)速裝置”，被原能源部評為一等獎，并在全國電力高校優(yōu)秀畢業(yè)設計中名列第一。近年來，他領導教學團隊創(chuàng)建了工業(yè)工程專業(yè)實驗室，建成了適于專業(yè)教學的現(xiàn)代化“微型工廠”，使實驗開出率達到教學大綱要求的100%；還全力配合校工程訓練中心，成功獲得了“國家級實驗教學示范中心”。他潛心指導創(chuàng)新實踐，于2012年帶領學生獲國家發(fā)明專利2項：“多能源聯(lián)合發(fā)電裝置”；“一種車流碾壓發(fā)電裝置”。
愛崗敬業(yè)業(yè)精于勤
戴慶輝早在1991年就榮獲全校首屆青年教師講課比賽一等獎；1996年榮獲“河北省‘三育人’標兵”；1997年榮獲“河北省優(yōu)秀教師”；2008年榮獲大學“教學優(yōu)秀特等獎”，2009年榮獲“河北省高等學校教學名師”。
機械設計論文參考文獻：
[1]楊柳，姜海濤.淺談現(xiàn)代機械設計的特點及創(chuàng)新[J].機電信息，2013（03）：155+157.
[2]王科煒，樊百林.中國傳統(tǒng)哲學思維在現(xiàn)代機械工程設計中的應用[J].吉林省教育學院學報（下旬），2013（09）：143-144.
[3]賀春華，張湘?zhèn)?，呂文閣.傳統(tǒng)優(yōu)化算法與競選算法應用于機械優(yōu)化設計的比較[J].廣東工業(yè)大學學報，2010（03）：46-50.
[4]宋昊妍.論現(xiàn)代設計方法在礦山機械設計中的應用[J].機電技術，2015.
[5]劉毅.現(xiàn)代設計理論和方法在煤礦機械設計中的應用[J].科技風，2013.
機械設計論文參考文獻：
[1]馬恒強，邱亮.淺析工業(yè)設計理念在現(xiàn)代礦山機械設計中的應用研究[J].山東煤炭科技，2013（01）：149-151.
[2]封麗琴.CAD技術在礦山機械設計中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2014（28）：123.
[3]毛銀氚.淺談機械設計技術的現(xiàn)狀與趨勢[J].裝備制造技術.2012.
[4]周一鳴，索春英.淺談自動化技術在機械設計中的應用[J].價值工程，2011.
[5]丁繼斌，封士彩.機械系統(tǒng)設計及其控制技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007
[6]魏玉新.現(xiàn)代機械設計的創(chuàng)新方法研究[J].裝備制造，2009
機械設計論文參考文獻：
[1]毛銀氚.淺談機械設計技術的現(xiàn)狀與趨勢[J].裝備制造技術.2012.
[2]周一鳴，索春英.淺談自動化技術在機械設計中的應用[J].價值工程，2011.
[3]劉志峰，劉光復.綠色產(chǎn)品設計與可持續(xù)發(fā)展[J].機械設計，1997，(01).
[4]曾立平，郭雪娥.機械產(chǎn)品的綠色設計技術[J].礦山機械，2003，(11).
關鍵詞:機械工程;創(chuàng)新設計;教學改革
在現(xiàn)有國內(nèi)高職學校的機械專業(yè)中,很少有關于機械設計創(chuàng)新的課程,致使很多從該專業(yè)畢業(yè)的學生盡管具備相關的基礎知識卻難以從事創(chuàng)新的設計。在科學技術日新月異的今天,中國要想由“制造大國”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皠?chuàng)造強國”,職業(yè)教育應走在教育的前列。因此在《機械工程基礎》課程教學中加強對學生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng),是機械專業(yè)教學的一個重要環(huán)節(jié)。為了適應形勢的發(fā)展,給學生創(chuàng)造良好的創(chuàng)新才能發(fā)揮環(huán)境,由教育部負責組織的全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽,以大賽為載體,在引導學生課外科技活動,促進學生“教中學、學中做、做中學”方面起到了積極的推動作用。筆者結(jié)合教學與指導學生參加比賽經(jīng)驗,談談在《機械工程基礎》教學中如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。
一、以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為主線設置課程內(nèi)容
眾所周知,一個產(chǎn)品的優(yōu)劣關鍵在于設計,而設計的本質(zhì)在于創(chuàng)新。但是,傳統(tǒng)《機械工程基礎》課程只注重向?qū)W生傳授基礎理論知識,而忽略了工程意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),致使許多學生學完了課程,仍然對機械沒有一個完整的認識。因此教學課程的內(nèi)容設置要保證學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),必須把能力培養(yǎng)放在首位,以新的思維方式創(chuàng)造性地解決問題,提高未來職業(yè)變化的應變能力。為此,我們對《機械工程基礎》課程進行改革,新增機械創(chuàng)新設計教學內(nèi)容,建立以培養(yǎng)學生的工程意識和創(chuàng)新設計能力為主的新體系。
按照高職機械類大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目標以及歷次創(chuàng)新大賽的比賽要求,我們把課程分為理論授課和實踐操作兩部分。理論部分的內(nèi)容主要介紹機械學科發(fā)展的新方向、新內(nèi)容,講解創(chuàng)新設計的方法,培養(yǎng)學生創(chuàng)新設計能力,向?qū)W生提供創(chuàng)新思維方法,通過大量實際機械創(chuàng)新設計的示例分析,開闊學生的思路,拓寬學生的知識面和視野,激勵學生的學習欲望,調(diào)動學生的積極性,提高學生的獨立工作和解決實際問題的能力。為達到上述要求,新增機械創(chuàng)新課程的內(nèi)容包括:①機械創(chuàng)新方法與大學生創(chuàng)新能力體系結(jié)構;②創(chuàng)新產(chǎn)品的市場調(diào)研與開發(fā);③創(chuàng)新產(chǎn)品的方案設計;④CAD軟件在創(chuàng)新設計中的應用;⑤機械產(chǎn)品機電一體化系統(tǒng)設計的實現(xiàn);⑥創(chuàng)新產(chǎn)品的制造。學生通過《機械工程基礎》創(chuàng)新設計課程的學習,不僅要掌握這些階段所需的基本理論知識,還應掌握其現(xiàn)代設計的基本方法,創(chuàng)新設計的基本思路。因此需要明確課程在培養(yǎng)學生工程意識和綜合創(chuàng)新設計能力方面的任務。如機械原理課程由傳統(tǒng)的以機構分析為主轉(zhuǎn)向以培養(yǎng)學生綜合能力為主,突出機構設計的思想,加強機械運動方案設計的內(nèi)容,強化機電一體化思路,介紹氣、液、電驅(qū)動的機構和機電一體化的執(zhí)行機構,以開闊學生的思路。
實踐操作部分是讓學生進行創(chuàng)新設計的初步訓練,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設計能力、產(chǎn)品開發(fā)和制作能力。比如軟件知識、電腦仿真技術、動畫模擬、產(chǎn)品的市場調(diào)研和前景分析、制作產(chǎn)品的先進加工方法、與人溝通和演講技巧、團結(jié)協(xié)作精神等。讓學生有動手訓練機會,學生以組為單位在教師指導下,親自參與到產(chǎn)品的設計制作與過程中,使他們在實踐中學習,在學習中再實踐,將“教中學、學中做、做中學”落實到實處,有效彌補了學生在知識應用及動手能力上的不足,極大地調(diào)動了學生的學習積極性和主動性。
二、發(fā)揮教師主導與學生主體作用,營造培養(yǎng)創(chuàng)新能力的環(huán)境
教師應該激發(fā)和培養(yǎng)學生自主學習、自主創(chuàng)新的積極性,激發(fā)學生主動參與課堂教學,成為課堂的主人,變“要我學”為“我要學”,讓學生積極主動地參與教學的全過程。教師對每堂課的教學過程,從頭到尾要精心設計,別出心裁,努力嘗試將問題教學法、情景教學法、范例教學法、探索教學法等多種教學方法引入課堂,向?qū)W生講授創(chuàng)造性思維、創(chuàng)造原理、常用創(chuàng)新技法、機械創(chuàng)新設計方法及創(chuàng)新設計典型實例分析等內(nèi)容;讓學生了解機械領域發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢,找出有創(chuàng)意的機械產(chǎn)品進行分析,讓學生感到新奇獨特;激發(fā)學生對周圍所熟悉的問題或物品進行分析、探索,使學生打破思維定勢,提出改進的思路。比如,機械設計課程改革了過去僅羅列常用零部件的繁雜內(nèi)容,建立以機械傳動方案設計、機械零部件的工作性能設計、類比設計、改造設計和創(chuàng)新設計的授課內(nèi)容,學生在老師的引導下,應用先進的計算機輔助設計軟件,進行執(zhí)行機構和傳動機構的運動分析、動力分析的仿真與方案比較,以及零部件的三維造型設計,不僅可以大大節(jié)省分析計算和方案比較時間,而且直觀、形象、準確,還可以提高學生的空間想象力,這樣激發(fā)了學生創(chuàng)新設計的興趣。在導學上下工夫,注重學習方法的指導,教會學生思維方法,對典型的有創(chuàng)意的產(chǎn)品進行拆裝實驗,分析其創(chuàng)新點,總結(jié)創(chuàng)新的思路和方法,完成小論文、研究報告、創(chuàng)新作品。學生對這些問題充滿好奇和求知欲,因此會積極地去發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題。學生在這種環(huán)境中充分發(fā)揮自己的想象力,激發(fā)創(chuàng)新設計的興趣和欲望,提高了創(chuàng)新設計的能力。
三、課程教學特點
1.課程采取理論與實踐相結(jié)合的方式,突出綜合應用能力訓練
學生既要學習理論知識,又要主動去動腦筋想方案,更要親自動手,全方位鍛煉自己的能力。如為培養(yǎng)學生機構創(chuàng)新設計的能力,我們開設了“機構系統(tǒng)綜合實驗”。學生可將自己創(chuàng)新設計的執(zhí)行機構系統(tǒng)的方案,通過搭接組裝,使創(chuàng)新設計的方案模型化、實體化,并可驗證方案的可行性。再如,為提高學生對機械系統(tǒng)的總體認識,我們開設了“機械系統(tǒng)方案綜合實驗”。學生自行設計、自己動手完成包括原動機、傳動裝置和執(zhí)行機構的簡單機械系統(tǒng)的組裝,形成一個完整的機械系統(tǒng)的概念。學院數(shù)控加工教學中心承擔了機械創(chuàng)新設計大賽的大部分作品制作工作,制作中的簡單零件,由學生在教學中心的鉗工車間依靠有經(jīng)驗的師傅輔助完成,較復雜的零件,自己首先編寫好數(shù)控加工程序,在具體操作師傅的監(jiān)督下,在數(shù)控車床、數(shù)控銑床上完成加工。同時,加工師傅協(xié)助學生完成加工零件的工序設計、檢測方法設計和裝配的調(diào)整等工作。作品的制作鍛煉了學生的動手能力和對工藝知識的理解。
2.改進作業(yè)內(nèi)容與考核方式
針對過去側(cè)重典型零部件分析的機械設計作業(yè),我們改為以設計為主的簡單機械設計訓練。學生通過調(diào)查、查閱資料,設計出了多種具有實際價值的作品,如汽車用千斤頂、單一螺旋千斤頂、手動剝殼器、腳踏式拖把擰干器、滅火拖把等。通過各種方案的設計比較,學生不僅掌握了傳動方案的設計方法,開闊了眼界,同時培養(yǎng)了創(chuàng)新設計的能力。課程結(jié)業(yè)時,最后提交的作業(yè)是小組集體創(chuàng)作的完整的方案設計書或作品,由教師進行評比和打分。評選方式與國家組織的機械創(chuàng)新大賽相同,要求有:書面的設計計劃書,內(nèi)容涵蓋作品的創(chuàng)新點、設計計算說明書、產(chǎn)品市場定位、開發(fā)產(chǎn)品的市場前景等;電腦制作的產(chǎn)品仿真動畫圖、CAD制作裝配圖、三分鐘視頻講解;小組答辯,接受教師和專家的提問等等。最后評出一、二、三等獎,再給出創(chuàng)新學分。不對學生進行傳統(tǒng)的書面考試,而是采取讓學生以組為單位交一份“作業(yè)”,內(nèi)容是學生自主設計或制作一件作品,既讓學生在輕松的氣氛中學習,又啟發(fā)和調(diào)動了學生主動學習的積極性,鍛煉他們的動手能力,提高他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。
3.訓練學生的團隊合作精神
我們強調(diào)要團結(jié)協(xié)作,要求學生分組學習,組成4～5人的團隊,小組成員不受班級的限制,男女搭配,但必須是相同的專業(yè),分工協(xié)作。各團隊在隊長的領導下,開展與設計有關的各項工作,如設計方案討論分析、方案的工藝計算、設計結(jié)構的討論等等,這樣可以讓學生在設計中得到充分交流。因為每一名學生都不可能很完美,但也不可能是一無是處,只要運用好每個人的長處,精誠團結(jié),飽含創(chuàng)新的熱情,擁有那份自信,團員之間相互溝通協(xié)作,那么這個團隊的工作效率就是最高的,完成項目過程的可操作性強的概率就大,同時學生能力在團隊中得到盡情施展。團隊合作的基礎之一就是建立信任,要建設一個具有凝聚力并且高效的團隊,第一個且最為重要的一個步驟,就是建立信任。團隊的精神是平時一點一滴積累的,團隊精神就是團結(jié)、協(xié)調(diào)。只有擁有團隊精神,一個團隊才能集思廣益,凝聚一起,那么作任何事都會事半功倍。隊長要懂得如何分工協(xié)調(diào),他不僅要求自己進步,還要做到整個團隊所有成員共同進步。為了這個目標,團隊所有成員必須營造一個有利于學習討論的和諧環(huán)境,在一次次討論后同學們的思路越來越清晰,方案越來越完善,大家心往一處想,勁往一處使,相互鼓勵,那么在這個團隊面前就沒有克服不了的困難。
培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的途徑還有很多,教師在教學中要根據(jù)不同的課程、不同的知識點靈活運用、合理選擇。當然,任何一種方法都不是萬能的,但只要教師轉(zhuǎn)變教育觀念,用創(chuàng)新培養(yǎng)創(chuàng)新,用創(chuàng)新激發(fā)創(chuàng)新,及時捕捉和誘發(fā)學生學習中出現(xiàn)的靈感,一切從培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維出發(fā),學生的創(chuàng)造能力就一定能得到提高。
參考文獻:
[1] 陳潔營,馬慧勇.論大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].中國成人教育,2008,(4).
[2] 李志江.機械制造工藝基礎教學方法探討[J].考試周刊,2008,(51).
關鍵詞：普通機床 數(shù)控改造 結(jié)構設計 精度 鄭州論文 開題報告
一、課題概述、背景及意義
工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應用數(shù)控機床。其本質(zhì)是，采用信息技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)(包括軍、民機械工業(yè))進行技術改造。除在制造過程中采用數(shù)控機床、fmc、fms外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行cad、cae、cam、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行mis(管理信息系統(tǒng))、cims等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造(稱之為信息化)，最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數(shù)控機床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1.9%，而日本在1994年已達20.8%，因此每年都有大量機電產(chǎn)品進口。這也就從宏觀上說明了機床數(shù)控化改造的必要性。
微觀上看，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。① 可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。 ②可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。③ 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。④ 可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。⑤ 擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。由以上五條派生的好處如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力(一個人可以看管多臺機床)，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應等等。此外，機床數(shù)控化還是推行fmc(柔性制造單元)、fms(柔性制造系統(tǒng))以及cims計算機集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎。數(shù)控技術已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。
機床的數(shù)控改造，主要是對原有機床的結(jié)構進行創(chuàng)造性的設計，最終使機床達到比較理想的狀態(tài)。機床數(shù)控化改造有以下優(yōu)點：①節(jié)省資金。機床的數(shù)控改造同購置新機床相比一般可節(jié)省60%左右的費用，大型及特殊設備尤為明顯。一般大型機床改造只需花新機床購置費的1/3。即使將原機床的結(jié)構進行徹底改造升級也只需花費購買新機床60%的費用，并可以利用現(xiàn)有地基。②性能穩(wěn)定可靠。因原機床各基礎件經(jīng)過長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應力變形而影響精度。③提高生產(chǎn)效率。機床經(jīng)數(shù)控改造后即可實現(xiàn)加工的自動化效率可比傳統(tǒng)機床提高 3至5倍。對復雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費用而且可以縮短生產(chǎn)準備周期。
在美國、日本和德國等發(fā)達國家，它們的機床改造作為新的經(jīng)濟增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機床以及技術的不斷進步，機床改造是個"永恒"的課題。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進入到以數(shù)控技術為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。
目前機床數(shù)控化改造的市場在我國還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國機床數(shù)控化率不到3%。我國大量的普通機床應用于生產(chǎn)第一線，用普通機床加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，數(shù)控機床則綜合了數(shù)控技術、微電子技術、自動檢測技術等先進技術，最適宜加工小批量、高精度、形狀復雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。當變更加工對象時只需要換零件加工程序，無需對機床作任何調(diào)整，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求，所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。數(shù)控機床的發(fā)展，一方面是全功能、高性能;另一方面是簡單實用的經(jīng)濟型數(shù)控機床，具有自動加工的基本功能，操作維修方便。經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)通常用的是開環(huán)步進控制系統(tǒng)，功率步進電機為驅(qū)動元件，無檢測反饋機構，系統(tǒng)的定位精度一般可達±0.01，已能滿足加工零件的精度要求。這幾年，國家加大了對這類機床的改造力度，國防科工委更是推行了萬臺機床數(shù)控化計劃，車床、銑床的數(shù)控化改造需求量很大。本課題以普通車床的數(shù)控改造為例，研究機床數(shù)控改造的方法，包括其結(jié)構的改造設計，機床改造后性能與精度的分析以及控制精度的措施等，普通車床應用微機控制系統(tǒng)進行改造數(shù)控改造后，可以提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，減輕操作者的勞動強度?；谏鲜龇治?，本課題的研究具有較高的現(xiàn)實意義。
二、主要研究內(nèi)容
1.普通車床數(shù)控改造方案的確定，進行總體設計。
2.對普通車床數(shù)控改造進行結(jié)構設計與計算，包括主軸進給系統(tǒng)設計、機床縱、橫進給伺服系統(tǒng)的設計等。
3. 對改造后的經(jīng)濟型數(shù)控車床伺服進給系統(tǒng)建立控制原理模型。
4. 根據(jù)進給系統(tǒng)的控制原理模型，對影響伺服系統(tǒng)系統(tǒng)的因素進行分析。
5. 對影響伺服傳動精度的因素齒輪傳動精度、滾珠絲杠副傳動精度等進行深入研究，并提出相應的改進方法。
6. 對影響伺服元件伺服精度的因素步進電機步矩角精度等進行深入研究，并提出相應的改進方法。
三、擬解決的關鍵問題
1. 普通車床數(shù)控改造進給伺服系統(tǒng)機械部分的設計與計算。
2. 對經(jīng)濟型數(shù)控車床伺服進給系統(tǒng)建立控制原理模型。
3. 根據(jù)進給系統(tǒng)的控制模型，分析系統(tǒng)的誤差來源及影響系統(tǒng)精度的因素。
4. 設計步進電機細分驅(qū)動電路，提高伺服進給系統(tǒng)的控制精度。
四、擬解決方案及關鍵技術
1. 普通車床數(shù)控改造進給伺服系統(tǒng)機械部分的設計與計算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的負載，運動部件慣量計算，步進電機的選擇，滾珠絲杠副的選擇和計算、滾珠絲杠副的剛度驗算等。
2. 對改造后的經(jīng)濟型數(shù)控車床伺服進給系統(tǒng)建立控制原理模型。
3. 根據(jù)伺服進給系統(tǒng)控制原理模型，分別對伺服驅(qū)動元件的伺服精度、伺服機械傳動元件傳動精度進行分析，分析影響經(jīng)濟型數(shù)控車床定位精度主要因素。
4. 在伺服進給系統(tǒng)控制電路中加入步進電機細分驅(qū)動設計，改善步矩角特性，提高經(jīng)濟型數(shù)控車床的定位精度。
五、創(chuàng)新點
1. 運用機電一體化系統(tǒng)設計思路與方法進行普通車床數(shù)控改造的結(jié)構設計，在設計上達到有高的靜動態(tài)剛度;運動副之間的摩擦系數(shù)小，傳動無間隙;便于操作和維修。
2. 從經(jīng)濟型數(shù)控車床的控制原理模型分析影響整個系統(tǒng)精度的關鍵因素，分析影響機床機床定位精度的各項誤差來源，提出相應的改進方法并應用于機床結(jié)構設計中。
3. 運用步進電機細分驅(qū)動技術，設計基于單片機控制的步進電機的細分驅(qū)動電路，減小步進電機的步距角及機床的脈沖當量，提高經(jīng)濟型數(shù)控車床的加工精度，改善電機運行的平穩(wěn)性，減小噪聲，增加控制的靈活性。
六、課題預計目標
1.普通車床數(shù)控改造的方案的研究，進行總體設計。
2. 對經(jīng)濟型數(shù)控車床的伺服進給系統(tǒng)建立控制原理模型，并根據(jù)進給系統(tǒng)的控制原理模型，對影響系統(tǒng)精度的關鍵因素進行分析。
3. 研究提高機械傳動部件的傳動精度與剛度的方法，對普通車床數(shù)控改造進行結(jié)構設計，改善伺服進給系統(tǒng)的伺服特性。
4. 設計一種基于單片機控制的步進電機的細分驅(qū)動電路，提高伺服進給系統(tǒng)的分辨率。
七、課題研究進展計劃
預計本課題研究進展主要分以下幾個階段：
1. 2007年11月～2007年12月 查看文獻資料并撰寫開題報告
2. 2007年12月～2008年03月 收集相關方面的資料，以普通車床數(shù)控改造為例進行總體設計
3. 2008年03月～2008年04月 學習機床伺服進給系統(tǒng)的設計等方面知識
4. 2008年04月～2008年07月 進行結(jié)構設計，繪制普通車床數(shù)控改造縱、橫向進給系統(tǒng)裝配圖
5. 2008年07月～2008年08月 學習機床控制精度等方面知識
6. 2008年08月～2008年09月 對機床進行精度分析
7. 2008年09月～2008年10月 研究提高機床控制精度的措施
8. 2008年11月～2008年12月 完成畢業(yè)論文
9. 2008年12月 畢業(yè)答辯
參 考 文 獻
[1] 劉躍南.機床計算機數(shù)控及其應用[m].北京：機械工業(yè)出版社，1997.
[2] 王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控機床結(jié)構與設計[m].北京：兵器工業(yè)出版社，1999.
[3] 周文玉.數(shù)控加工技術基礎[m].北京：中國輕工業(yè)出版社，1999.
[4] 朱曉春.數(shù)控技術[m].北京：機械工業(yè)出版社，2003.
[5]張柱良. 數(shù)控原理與數(shù)控機床. 北京：化學工業(yè)出版社，2003.
[6]]朱正偉. 數(shù)控機床機械系統(tǒng). 北京：中國勞動社會保障出版社，2004.
[7] c616車床經(jīng)濟型數(shù)控改造總體方案及主要部件的設計[j]，機床與液壓，1999，3：50~52.
[8] 楊祖孝.數(shù)控機床進給滾珠絲杠的選擇和計算[j]，機床與液壓，1999，3：50~52.
[9] 徐樺.直線滾動導軌副的選擇程序及壽命分析[j]，機械設計與制造，1999，3：3~5.
[10] 翁史烈.現(xiàn)代機械設備設計手冊-設計基礎[m].北京：機械工業(yè)出版社，1996.
[11] 吳宗澤.機械設計實用手冊[m].北京：化工出版社，2003.
[12] 劉曉宇.劉德平.普通機床數(shù)控化改造關鍵技術的設計與計算[j]，機械設計與制造，2007，9：42~44.
[13] 唐林.c616車床的經(jīng)濟型數(shù)控改造總體方案及主要零部件的設計 [j]，新技術新工藝，2007，6：48~50.
[14] 南京工藝裝備制造廠 精密滾珠絲杠副說明書
[15] p.p.acarnley.stepping motors.a guid to modern theory and practice.short run press ltd，1982
[16] h.j van de straete etal: servo motor selection criterion for mechantronic application, ieee/asme trans.on mechantronics,vol.3,no.1 43~44,1998.
[17] kuo b.c.and wells b.h.microcomputer control of stepmotors.csrl report no.237，control systems research laboratory，university of hlinois，p.17，august 1976
[18] y.koren, c.c.lo. advanced controllers for feed drive [j]，annals of the cirp, 1992,41 (2), 689-698.
[19] 遇天志.開放式數(shù)控工作臺開發(fā)[d].西安：西安交通大學機械學院，2002.
[20] 戴曙.數(shù)控機床進給系統(tǒng)設計[j]，制造技術與機床，1994，10：45～49.
[21]徐杜，蔣永平，周韶勇等.全數(shù)字式步進電機連續(xù)細分方法與實現(xiàn)[j].微特電機，1997， 2：25～29.
[22]王宗培.步進電動機及其控制系統(tǒng)[m].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1984.4～5.
[23]周尊源，s m歐文斯.正弦波細分步進電機微步驅(qū)動器[j].微特電機，1997，(5)：29～37.
[24]范正翹，劉進，程勝.單片機控制的步進電機綜合微步距驅(qū)動系統(tǒng)[j].微特電機，1996，(3)：30～31.
[25] 張福榮,王鈞,李志梅.數(shù)控機床進給運動對加工精度的影響[j]，機床與液壓，2006，4：92~99.
[26] 程樹康.步進電機細分控制電流的定量描述[j].電工電能新技術，1990，3：25～27.
[27] 肖本賢.步進電機微步驅(qū)動技術研究.[j].自動化與儀表，1997，5：20～23.
關鍵詞：機械技術，傳感檢測技術，智能化，系統(tǒng)化
不斷發(fā)展的現(xiàn)代科學技術推動了不同學科的交叉與滲透；推動了工程領域的技術改造與革命；推動了機械工業(yè)的技術結(jié)構、產(chǎn)品結(jié)構、功能與構成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生巨大變化；推動了工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入以“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結(jié)合起來所構成的系統(tǒng)的總稱。
一、機電一體化的核心技術
機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術、計算機技術與信息技術、系統(tǒng)技術、自動控制技術、傳感檢測技術及伺服傳動技術，根據(jù)系統(tǒng)功能目標要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。
1、機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現(xiàn)結(jié)構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。
2、計算機與信息技術：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統(tǒng)技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術均屬于計算機信息處理技術。
3、系統(tǒng)技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統(tǒng)目標出發(fā)，將總體分解成相互關聯(lián)的若干功能單元，接口技術是系統(tǒng)技術中一個重要方面，是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。
4、自動控制技術：其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統(tǒng)設計，設計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。
5、傳感檢測技術：傳感檢測技術是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關鍵環(huán)節(jié)。其功能越強，系統(tǒng)的自動化程序就越高。
6、伺服傳動技術：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。
二、機電一體化的發(fā)展過程
機電一體化的發(fā)展過程大體可以分為三個階段
1、初級階段
20世紀60年代以前為第一階段，也稱為初級階段。論文大全。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術的結(jié)合，這些機電結(jié)合的軍用技術，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
2、高速發(fā)展階段
20世紀70—80年代為第二階段，也稱為高速發(fā)展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術基礎。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的出現(xiàn)，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎。這個時期的特點是:mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認；機電一體化技術和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；各國均開始對機電一體化技術和產(chǎn)品給予很大的關注和支持。
3、智能化階段
20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學、通信技術等進入機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，對機電一體化系統(tǒng)的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時，人工智能技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，使機電一體化進一步建立了堅實的基礎，并且逐漸形成完整的學科體系。
三、機電一體化的發(fā)展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關技術的發(fā)展。機電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個方面。
1、智能化
智能化是21世紀機電一體化技術發(fā)展的一個重要發(fā)展方向，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。
2、網(wǎng)絡化
20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網(wǎng)絡技術。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。
3、微型化
興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術。微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
4、綠色化
工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有很好的發(fā)展前景。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。論文大全。論文大全。
5、系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強。一般除RS232外，還有RS485等智能化通信接口。
綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學技術發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求和產(chǎn)物。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發(fā)展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發(fā)展與應用也將更加廣闊。
【參考文獻】
[1]王靜 淺析機電一體化技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 同煤科技 2006、(4)
[2]石美峰 機電一體化技術的發(fā)展與思考 山西焦煤科技 2007、(3)
[3]李建勇 機電一體化技術北京科學出版社 2004、
[4]李運華 機電控制北京航空航天大學出版社 2003、
關鍵詞：ADAMS；虛擬樣機；仿真
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）51-0089-02
一、前言
隨著科技的快速發(fā)展，世界經(jīng)濟已由原來的賣方市場轉(zhuǎn)化為買方市場?，F(xiàn)代企業(yè)要在激烈的市場競爭中占有一席之地，必須解決TQCSE難題，即以快速交貨T（Time）、高質(zhì)量Q（Quality）、低成本C（Cost）、優(yōu)質(zhì)服務S（Service）和保護環(huán)境E（Environment）來滿足不同客戶的需求，快速響應市場需求。
虛擬樣機技術是20世紀80年展起來的現(xiàn)代設計方法，是以虛擬樣機模型代替物理樣機，在計算機模擬物理樣機的運行。近年來，虛擬樣機技術飛速發(fā)展，現(xiàn)已成為機械專業(yè)方向研究生以上層次人才的必修課程。用戶可以利用ADAMS軟件或使用其他三維軟件建立虛擬樣機模型后，導入ADAMS軟件，通過添加各種約束、驅(qū)動或接觸力進行動態(tài)仿真，模擬物理樣機的運行。通過ADAMS強大的后處理功能生成各種曲線、動畫等，進而了解設計的復雜機械運動性能，為物理樣機的試制提供理論依據(jù)。在大學本科教學中開展ADAMS的教學工作，采用ADAMS多體動力學仿真軟件對機械原理中各種機構進行三維運動仿真后驗證機構設計的合理性，觀察主要機構的運動軌跡、運動速度、加速度等數(shù)據(jù)變化情況，可以使學生更好地理解機械原理、機械設計中的相關機構運動原理，在進行畢業(yè)設計時，能運用ADAMS軟件對其所設計的各種機構進行驗證，培養(yǎng)和提高學生的設計分析能力，為畢業(yè)后能盡快適應專業(yè)技術工作打下良好的基礎。
二、面向產(chǎn)業(yè)需求，開設專業(yè)導論課程
機械設計制造及其自動化專業(yè)是桂林理工大學機械工程與控制工程學院重點發(fā)展的優(yōu)勢和核心專業(yè)。每年大學新生入學時，都需要進行專業(yè)導論課程教育。為了將一些現(xiàn)代設計方法及理論傳授給新生，面向裝備制造業(yè)的發(fā)展需求，教師在講授專業(yè)導論的相關內(nèi)容時，會將歷年學生所做的優(yōu)秀仿真作品進行動畫演示。為了進一步加深學生對虛擬樣機技術的理解，相關教師還會組織學生參觀桂林市內(nèi)在虛擬仿真技術使用較多、較為成功的行業(yè)領頭企業(yè)，如桂林大宇客車有限公司、桂林橡膠機械廠等大型企業(yè)。企業(yè)工程師會結(jié)合行業(yè)特點，將一些典型案例采用虛擬仿真技術進行現(xiàn)場演示，極大地激發(fā)學生學習虛擬樣機的興趣，為后續(xù)課程的學習打下良好的專業(yè)基礎。
三、學習ADAMS動力學仿真軟件，貫穿專業(yè)課程教學過程
我校機械專業(yè)在專業(yè)基礎課的教學中，利用ADAMS軟件三維建模技術、形象的動畫展示功能以及強大的后處理功能，將機械原理課程中一些常用機構，如平面四桿機構、凸輪機構、齒輪機構的組成和運動情況進行動態(tài)仿真，彌補學生實踐經(jīng)驗不足帶來的問題。此外，學生在學習過程中還可以了解到現(xiàn)代設計方法高效、快捷的特點，并從中感受到ADAMS軟件在機械系統(tǒng)設計中的魅力。以凸輪設計為例，教師講授凸輪廓線的傳統(tǒng)設計方法通常是圖解法和解析法。傳統(tǒng)的圖解法作圖過程煩瑣、精度不高；解析法雖能獲得很高精度，但須花費大量的時間與精力建立精確的數(shù)學模型及編制計算程序。顯然，上述兩種方法都存在難以實際操作的缺點，使得學生很難真正理解。通過ADAMS，則可以直接模擬凸輪的實際運動狀態(tài)，設計簡單、直觀，還可以使凸輪運動起來。通過ADAMS的強大的后處理功能，可測量出從動件的運動規(guī)律與給定運動規(guī)律的擬合程度，圖1是采用直接法設計凸輪的全過程?，F(xiàn)代設計方法的引入，可讓學生體會到先進設計技術的優(yōu)越性，提高學生的學習積極性。
四、利用ADAMS搭建虛擬仿真實驗平臺
為加深學生對枯燥無味的理論知識的理解，提高學生的工程實踐能力、動手能力和創(chuàng)新能力，實驗教學活動提供了一個真實直觀、可以動手操作的平臺。工程技術人員利用虛擬仿真技術，可以在虛擬環(huán)境中模擬真實的機器運行，觀測各構件的相互運動及受力情況，不斷調(diào)整設計方案后進行仿真試驗，對整個系統(tǒng)進行優(yōu)化，直到獲得較為滿意的優(yōu)化設計方案以后再投入人力和物力制造物理樣機，從而大幅降低新產(chǎn)品的開發(fā)費用，提高產(chǎn)品開發(fā)效率及縮短產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)周期。為了進一步提高學生學習ADAMS的積極性，如在大學生科技競賽、創(chuàng)新大賽、機器人大賽、學院組織的ADAMS大賽等一系列競賽活動中，在指導教師的指導下，在計算機上利用ADAMS動力學仿真軟件對機構的運動軌跡、速度變化規(guī)律、加速度變化規(guī)律及受力分析等做一個前期試驗，并在虛擬試驗的基礎上對整個系統(tǒng)進行優(yōu)化后再加工出物理樣機進行相應的實驗。利用ADAMS強大的后處理功能，將實驗數(shù)據(jù)導入計算機中，與計算機仿真得到的結(jié)果進行對比分析，找出實驗數(shù)據(jù)、理論數(shù)值和仿真結(jié)果之間的差距，改進虛擬樣機模型或調(diào)整實驗方案，并對一些優(yōu)秀作品給予物質(zhì)獎勵。通過上述一系列活動，可加深學生對常用機械機構的構造和運動原理的掌握，提高分析問題和解決問題的能力。
五、熟練使用ADAMS仿真軟件，提高畢業(yè)設計質(zhì)量
畢業(yè)設計是學生即將結(jié)束大學學習生涯的最后在校學習環(huán)節(jié)，是對大學四年所學的基礎知識、專業(yè)知識的一次全面檢驗。在畢業(yè)設計的過程中，學生將機械原理、機械設計、力學和數(shù)學等相關知識綜合運用于設計過程中，經(jīng)過畢I設計的磨煉，他們的工程實踐能力、分析問題和解決問題的能力有了提高，學校的辦學水平和人才的培養(yǎng)能力也得到了提升。畢業(yè)設計是學生即將走上新工作崗位的一個重要過渡。為了進一步提高學生使用ADAMS軟件的能力，根據(jù)學生畢業(yè)設計課題選題實際情況，教師可在學生的畢業(yè)設計論文中增加ADAMS虛擬仿真分析技術，提升畢業(yè)論文的檔次。
W生在開始進行畢業(yè)設計的初期，可在指導教師的指導下查閱相關文獻，運用已掌握的相關專業(yè)知識，通過原理構思進行初步設計后，利用相關軟件建立一個粗略的虛擬樣機模型，利用ADAMS軟件對方案進行動態(tài)仿真，將機構的運動軌跡、速度（角速度）、加速度（角加速度）或機構運動過程中所受的力（力矩）與理論計算值進行比較，通過對仿真結(jié)果和理論值的比較，找出問題的癥結(jié)，對模型或理論分析進行修正，并再次進行仿真。之后，在仿真的基礎上，對各設計參數(shù)進行優(yōu)化并確定最終方案，最后采用三維CAD軟件對模型進行進一步的細化，導出二維圖紙。通過這樣一個設計、仿真、分析的過程，較為真實地模擬了機械新產(chǎn)品開發(fā)的全過程，學生按照這個模式進行畢業(yè)設計，其設計能力和畢業(yè)設計質(zhì)量可以有較大提高，為即將走上工作崗位打下良好基礎。
六、結(jié)束語
虛擬樣機技術在現(xiàn)代產(chǎn)品設計中不斷地體現(xiàn)了優(yōu)越性。為提升學生的工程實踐能力和綜合素質(zhì)，通過專業(yè)導論課程教育、創(chuàng)新大賽、專業(yè)學習和畢業(yè)設計等一系列活動，可將ADAMS仿真技術融入系列的教學活動中，讓學生在學習機械專業(yè)理論知識的同時，能熟練使用ADAMS軟件解決一些具體工程實際問題。并在畢業(yè)設計過程中使用ADAMS模擬機械新產(chǎn)品開發(fā)的全過程，使學生的設計能力和畢業(yè)設計質(zhì)量有了較大提高，增強就業(yè)核心競爭力。
參考文獻：
[1]郭衛(wèi)東.Adams的教學探索與實踐[J].計算機輔助工程，2013，5，22（增刊1）：439-444.
[2]劉曉敏，趙云偉.ADAMS軟件實踐教學方法研究[J].高教學刊，2015，（16）：165-167.
Application of ADAMS in Practice-Teaching Reform of Mechanical Professional
SHEN Zhong-hua1，2，CHEN Jing1，2
（1.Metallurgy and Environmental Science Experimental Center，GuiLin University of Technology，Guilin，Guangxi 541004，China；2.College of Mechanical and Control Engineering，Guinlin University of Technology，Guilin，Guangxi 541004，China）
[關鍵詞]工程能力；課程體系；機械類人才培養(yǎng)
[中圖分類號] G64 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）02-0047-03
機械工業(yè)是經(jīng)濟和社會發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一。打造具有國際競爭力的機械制造業(yè)，是我國提升綜合國力、保障國家安全、建設世界強國的必由之路。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》明確提出，提高教育質(zhì)量是高等教育發(fā)展的核心任務， 是建設高等教育強國的基本要求?！吨袊圃?025》也明確提出要建設一支素質(zhì)優(yōu)良、結(jié)構合理的制造業(yè)人才隊伍，走人才引領的發(fā)展道路。高校的主要任務就是培養(yǎng)大批應用型和創(chuàng)新型人才，服務于國家建設。因此，探索一條適合培養(yǎng)學生工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)計劃，對于提高大學生工程能力和實踐能力，培養(yǎng)優(yōu)秀的專業(yè)技術人才具有重要意義。
一、機械設計制造及其自動化專業(yè)面臨問題
隨著科學技術的發(fā)展，企業(yè)對員工隊伍的素質(zhì)要求越來越高，由原來的單一專業(yè)型、理論型向應用型、復合型和創(chuàng)新型轉(zhuǎn)變，要求畢業(yè)生既要擁有扎實的專業(yè)理論基礎知識，也要有工程實踐的實際技能，還要具備利用各種技術信息解決現(xiàn)實問題的能力和開發(fā)能力。這種需求與培養(yǎng)之間的落差，導致我國就業(yè)市場的矛盾日益明顯和突出。一方面現(xiàn)企業(yè)招不到合適的人才，另一方面大學畢業(yè)生面臨巨大的就業(yè)壓力，造成了找工作難，找理想的工作更難的現(xiàn)象。究其根源，在于高等院校辦學定位不準確，人才培養(yǎng)體系不完善， 課程設置不合理，教學內(nèi)容更新不及時， 教學方法、教學手段落后于時代和社會發(fā)展；同時，學校對學生工程應用能力、動手能力和實踐能力重視不夠，創(chuàng)新教育和創(chuàng)業(yè)教育缺失；工科教育和生產(chǎn)實際脫節(jié)，學生不能學以致用等。
齊魯工業(yè)大學在2011年成為山東省應用型名校工程第一批建設單位，明確提出了把學校建設成為高素質(zhì)應用型人才培養(yǎng)基地，在全國同類院校形成較為突出的人才培養(yǎng)優(yōu)勢特色。機械制造及其自動化專業(yè)作為學校重點建設專業(yè)之一，結(jié)合卓越工程師培養(yǎng)和工程教育專業(yè)認證的要求，制訂了有利于學生工程應用能力培養(yǎng)的課程體系，從而為培養(yǎng)具有國際化視野的高素質(zhì)工程應用型人才提供了保證。
二、課程體系的構建
課程體系包括課堂教學、實踐教學環(huán)節(jié)和課外社會實踐等幾個板塊?？傮w培養(yǎng)目標是，使學生獲得機械工程師素質(zhì)和技能的基本訓練，具有良好的專業(yè)理論基礎、外語交流能力、知識更新能力、創(chuàng)新能力和綜合設計能力；具有規(guī)范的工程素質(zhì)，動手能力強，掌握多種專業(yè)技能；掌握機械工程領域內(nèi)的研發(fā)、設計、制造、運行管理和經(jīng)營銷售等方面的基本理論和實際技能。課程體系的構建，貫徹“加強基礎、拓寬專業(yè)、注重學科交叉”的基本原則，體現(xiàn)素質(zhì)、能力和知識的培養(yǎng)，強化專業(yè)基礎與應用，同時緊密結(jié)合現(xiàn)代科學技術的新發(fā)展和新突破，全面更新教學內(nèi)容，注重引進新成果、新技術和新工藝。
按照上述指導原則，我們構建形成了“三類別、多模塊” 的課程體系?！叭悇e”即三類課程，包括素質(zhì)能力必修課、專業(yè)出口核心課和興趣特長選修課。“素質(zhì)能力必修課”包含了通識教育必修課和專業(yè)必修課；“專業(yè)出口核心課”包含見習式訓練、畢業(yè)設計、畢業(yè)論文及其他與就業(yè)關聯(lián)度高、針對性強的課程；“興趣特長選修課”包含了通識教育選修課和專業(yè)選修課。所謂“多模塊”，就是指緊密圍繞學生就業(yè)出口的實際需要，設置不同的職業(yè)出口課程，培養(yǎng)學生就業(yè)、職業(yè)能力，提高學生的專業(yè)核心能力。
通過“增”、“減”、“刪”、“并”、“借”等措施重構課程內(nèi)容，進行課程體系的整體優(yōu)化，以“素質(zhì)”和“能力”培養(yǎng)為目標，教學內(nèi)容跟隨學科最新發(fā)展，引進裝備制造新技術、新工藝，滲透工程問題，對實踐性教學環(huán)節(jié)（如課程設計和畢業(yè)設計等）進行多方位的改革及實踐，提高學生的工程實踐能力。課程體系層次如圖1所示。
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圖1 課程體系層次圖
（一）理論教學體系的構建
根據(jù)課程內(nèi)容、教學目的和對學生素質(zhì)和能力培養(yǎng)側(cè)重點不同，大學期間所學理論課程分為核心課程、創(chuàng)新課程和職業(yè)出口課程，分別建設成為核心課程群、創(chuàng)新課程群和職業(yè)出口課程群。
核心課程群主要包括理論力學、材料力學、機械制圖、機械原理、機械設計、微機原理及應用、工程材料、機械制造技術基礎、液壓與氣動技術等，以培養(yǎng)機械學科基本理論和基本能力為主。該類課程主要采用講授式、啟發(fā)式教學方法講授機械與機器的組成原理、運動分析方法、力學分析方法等，讓學生掌握寬廣扎實的基礎知識。
建設兩大創(chuàng)新課程群，以培養(yǎng)創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和工程應用能力?！暗湫蜋C械結(jié)構創(chuàng)新件設計、制造和檢測”的創(chuàng)新課程群主要包括金屬切削原理與刀具、機械精度設計、機械課程設計、創(chuàng)新設計與制作等，以典型機械結(jié)構為例，讓學生完成機械結(jié)構的創(chuàng)新設計、加工制造、檢測和裝配?！皺C電一體化”創(chuàng)新課程群，主要包括控制工程基礎、微機原理、機械工程測試技術、電機拖動、計算機控制技術、現(xiàn)代物流裝備與技術等。創(chuàng)新課程群的教學方法，主要有啟發(fā)式、項目式、頭腦風暴式，重在培養(yǎng)和鍛煉學生的綜合實踐能力和創(chuàng)新能力。以組建的項目小組為創(chuàng)新團隊，開設機械工程創(chuàng)新實踐綜合訓練課，進行典型輕工機械結(jié)構部件的設計、制造和檢測等全過程的實踐訓練。由此，學生把學到的相關知識應用于真實具體的生產(chǎn)過程，不僅可以把零散知識點形成有機整體，而且也有利于培養(yǎng)學生的團隊意識、合作精神和溝通表達能力。
職業(yè)出口課程群以培養(yǎng)專業(yè)技能和就業(yè)競爭能力為主。制造裝備設計與制造方向職業(yè)出口課程群主要包括機械系統(tǒng)設計、機械現(xiàn)代設計導論、機電傳動控制、現(xiàn)代制造技術、模具CAD/CAM和數(shù)控加工技術等；輕工裝備設計與制造方向職業(yè)出口課程群主要包括輕工產(chǎn)品生產(chǎn)工藝與裝備概論、輕工裝備現(xiàn)代設計概論、機電鞫控制、過程裝備、過程裝備控制技術等。職業(yè)出口課程提倡校企合作教學，提倡小班上課和小班討論，由專業(yè)教師和企業(yè)兼職教師共同承擔，以講座式、探究式、企業(yè)項目案例式、技術難題招標式等方式開展教學，提高學生的工程素質(zhì)水平，強化學生分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力。
（二）實踐教學體系的構建
實踐教學環(huán)節(jié)包括：物理實驗和專業(yè)方向綜合性實驗、課程設計和創(chuàng)新設計、工程訓練、生產(chǎn)實習、電工和電子實習、畢業(yè)實習與設計、軍事訓練等。安排實踐教學體系時，要注意合理調(diào)整理論課學時和開課時間，留出更多的時間進行實踐教學。為了增強學生的企業(yè)現(xiàn)場的實踐教學，把第四學年上學期生產(chǎn)實踐由3周增加到6周，并調(diào)整到學期期末進行，這樣就便于和第四學年下學期的畢業(yè)實習和畢業(yè)設計相聯(lián)系，可以讓學生在企業(yè)中完成與工程實際有關的畢業(yè)設計，通過工程實踐提高學生的工程能力。
針對專業(yè)方向綜合性實驗，積極構建實踐教學體系，以綜合性、設計性、應用性為主，既重視基本技能訓練，又強化開發(fā)創(chuàng)新，打破各專業(yè)課程間的壁壘，加強相關課程之間的交叉與滲透，在系列課程或課程群起點上，建立具有一定柔性、實驗與實習一體性的實訓環(huán)節(jié)，進一步優(yōu)化基本技能、專業(yè)技能、技術應用能力訓練，和創(chuàng)新能力培養(yǎng)有機結(jié)合，形成具有特色的“四層次”實踐教學體系。
以工程能力培養(yǎng)為中心，構建機械類實驗教學中心。為了改善和提高實驗實踐教學計劃，學院投入500多萬元購買了新的實驗設備。按照國家“標準化實驗室”的建設標準，整合原來分散建設和管理的實驗教學資源，建立機械類專業(yè)教學的機械工程實驗教學中心。綜合實驗中心建立后，學生通過預約，可以隨時到開放實驗室從事課外科技創(chuàng)新活動。通過“機電產(chǎn)品創(chuàng)新與綜合實驗課”等系列課程，向?qū)W生傳授創(chuàng)造學、創(chuàng)新設計的基本理論與方法。通過選修課的形式，對近機械類學生開展創(chuàng)新教育，將“機電產(chǎn)品設計創(chuàng)新大賽”作為實驗教學的重要內(nèi)容之一，評選產(chǎn)生創(chuàng)新實驗課的優(yōu)秀作品，每年舉辦，每年評選，形成長效機制。通過競賽活動，營造創(chuàng)新氛圍，鼓勵學生發(fā)揮聰明才智，在比賽中脫穎而出。
改革實驗教學方法，建立全開放實驗教學模式。在不斷解放思想、轉(zhuǎn)變觀念的基礎上，樹立先進的教育理念和教學理念，引入現(xiàn)代化的實驗技術和實驗內(nèi)容，按照“課內(nèi)與課外相結(jié)合，教學與科研相結(jié)合”的原則，積極構建模塊化、分層次、開放式的實踐教學體系，其中包括機械認知實踐、工程綜合實踐、研究創(chuàng)新實踐、機械基礎實驗、產(chǎn)品制造基礎工程訓練、機械基礎綜合課程設計等。通過這一課程體系，培養(yǎng)學生獨立工作能力、創(chuàng)新能力，促進學生個性的發(fā)展。
增加實驗教學的比重，強化能力培養(yǎng)。根據(jù)現(xiàn)代企業(yè)和經(jīng)濟社會發(fā)展對人才的需要，研究制訂了新的人才培養(yǎng)方案，主動適應市場，調(diào)整教學計劃，更新教學內(nèi)容，拓寬實踐教學空間。充分利用校內(nèi)科技實驗站和校外實踐教學基地，大大增加學生實踐課的比重，促使學生的實際應用能力、動手能力明顯提高。結(jié)合科研課題、大學生研究訓練計劃項目和生產(chǎn)實踐的需求，積極開發(fā)綜合設計型和研究創(chuàng)新型實驗項目，著重培養(yǎng)學生解決生產(chǎn)實際問題的能力和研發(fā)創(chuàng)新能力，使畢業(yè)生能夠提前與生產(chǎn)實際“對接”，更好地適應將來崗位需要。
三、課程體系建設成效
自2011年應用型名校建設工程開展后，機械設計制造及其自動化專業(yè)經(jīng)過對課程體系的刪減和優(yōu)化，形成了特色鮮明的三類課程群，初步構建了適應工程應用型人才培養(yǎng)的專業(yè)課程體系。該專業(yè)現(xiàn)已成為山東省高等學校特色專業(yè)和山東省高等學校省級卓越工程師教育培養(yǎng)計劃試點專業(yè)。
專業(yè)形成了“基礎實驗、綜合設計實驗、研究創(chuàng)新實驗”的三級實驗教學平臺，實施多層次實驗教學；實現(xiàn)了實驗教學與理論教學相結(jié)合，開放式工程實踐動手能力與課程實驗相結(jié)合，創(chuàng)新實踐與科學研究相結(jié)合，增強了學生的工程實踐能力，提高了學生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。開設的典型機械零件綜合實驗，通過讓學生在機械零件的設計、制造和檢測過程中進行實踐和實訓，把所學專業(yè)知識應用于真實具體的生產(chǎn)過程，以生產(chǎn)實際為導向，使零散孤立的知識點形成有機整體，提高了學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。
四、結(jié)束語
為了達到企業(yè)對學生工程能力的要求，結(jié)合本校的實際情況，構建適應學生工程能力培養(yǎng)要求的機械設計制造及其自動化專業(yè)的課程體系。該課程體系既兼顧培養(yǎng)學生扎實的工程理論知識，又重視學生的工程基本技能、工程思維和素質(zhì)、學生的工程實踐能力培養(yǎng)，突出專業(yè)特色，保障專業(yè)培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 許崇海，史巖彬，張鵬，肖光春，方斌.機械類專業(yè)工程能力培養(yǎng)的思考與初步實踐[J].臨沂大學學報，2014（6）：21-23.
[2] 朱高峰.中國的工程教育――成績、問題和對策[J].高等工程教育研究，2007（4）：1-7.
[3] 李茂國.中國工程教育全球戰(zhàn)略研究[J].高等工程教育研究，2008（6）：1-12.
[4] 朱里.高等學校機械設計制造本科專業(yè)教學實踐改革方案探討[J].教育教學論壇，2013（12）：52-53.
