机械设计原理与方法范文

导语：如何才能写好一篇机械设计原理与方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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[关键词]机械结构；设计方法；设计原理；智能化

中图分类号：TH111 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0175-01

一、引言

从18世纪以来，机器逐步代替人力劳动，用于做功或转换能量。做功的机器不仅大大提高了劳动生产率，而且很好地保证和提高了产品的质量。由于机器实现的能量转换，人们发明了多种多样的工作机械，提高了人类的生产水平，改善了自己的生活条件。机器的设计是由具体的机构物化为实体的产品，以提供用户所要求的使用功能。因此，机械的结构设计是产品设计的重要一环，在机械设计课程中，机械结构设计也是非常重要的教学内容。在机械结构的设计中，应“勤于学习、善于思考、勇于探索、敏于创新”，以伟大的接纳之胸怀学习前人成果，并以开拓的精神实现伟大的创造。机械结构的设计不是具体案例的机械堆砌，而是有其内在的知识基础、设计的方法和物理原理。本文拟从机械结构的设计方法和设计原理两个方面，讨论机械结构设计的内在知识和结构创新的基本途径，但本文不讨论机械制造工艺性对机械结构的要求。

二、机械结构设计的方法

1.经验设计。从现代科学诞生以来，机械科学与技术已有300年的历史。机械的连接结构、传动结构和支撑结构等已经积淀有汗牛充栋的实践案例，但如何掌握这些案例的基本原理和设计方法，而不是记忆这些案例的具体结构设计，这是经验设计中的关键。具体的产品设计，例如车床，其结构设计可以参考前人的设计图纸，这对于提高设计效率，汲取前人经验、避免犯前人的错误具有实际意义。通过借鉴前人的经验，可以吸收他人的结构创新方法，同时也拓宽了自己的设计思路。随着机械结构数据库的出现和搜索方式的更新，对他人的相关结构设计的学习将更加方便。经验知识是结构设计的宝贵财富，也是公司的知识资产。通过对国内外同类型专利知识的学习，也是一条提升自己结构设计能力的途径。另一方面，要注意避免侵犯他人的知识产权。“古人传下来的学问，就是装在船里的货物。现在的新潮流、新趋势，就是行船的风。”在学习他人的结构设计创新点的基础上，设计者应有自己的革新与发明、自己的创造。

2.理论设计。机械结构设计的理论方法，讨论的是机械结构设计的理性方法，具体的有：模块化和组合化设计、复合化设计、分级结构设计、载荷均布性设计和变结构设计。随着结构优化、结构可靠性和概率设计等方面的发展和具体应用，机械结构的理性设计方法也在不断的推陈出新。

模块化和组合化设计。一台机器总体是由提供不同功能的结构单元有机的组合而成，因此模块化的以及模块之间的组合化就是早期的方法之一。在复杂的机电系统和设备中，模块化和组合化的设计理念是有效的结构设计方法，同时也是机械制造的方法之一。例如，组合航空母舰的设计概念；我国的组合化机床的设计在上世纪70年代就已经取得了很大的成功。模块化和组合化，一般是按功能单元、结构单元来划分模块，然后组合起来成为一台机器。

复合化设计。复合化的基本特点就是将两个或两个以上的功能零件组合成一个部件或构件来设计，其功能可以是运动功能、承载功能等。例如，组合凸轮结构的设计就是将两个凸轮设计成一个零件；一根连杆在组合结构中同时作为两个或两个以上机构的结构件。复合化方法可以降低机械的制造成本、减轻机器的重量、缩小机器的尺寸和降低产品的成本。

分级结构设计（层次化设计）。复杂的制造设备是由分级的机械结构组成，大功能层次的结构是由若干个分功能结构组成。层次化不仅是功能树结构的要求，而且也是制造工艺对结构设计的要求。例如，床头箱由多个轮系组成，而每个轮系又由次一层次的系统组成。复杂机电产品的设计，例如组合挖掘机的设计，集推土机和挖掘机的功能在一起，而共用一个动力系统，在执行系统处分开。层次化结构设计方法在构想分级结构阶段，能够帮助设计者厘清思路，从而找出结构设计的关键点，集中解决结构设计中的难点问题。

载荷均布性设计。由于机械结构设计的特点，希望载荷分布均匀，充分发挥材料的机械力学性能或者取得降低最大载荷的目的。例如，修形齿轮的设计、对数滚子的设计，为了取得接触应力的均布，从而修形零件，实现结构的优化设计。行星齿轮减速器的设计也体现了载荷均布性的设计理念，从机构运动学来看只需一只行星齿轮；然而从受力平衡、承载能力和提高齿面的抗磨损来说，三只行星齿轮的结构设计更好。

变结构设计。机械结构的创新常常采用变结构的方法，变结构可以改变机械结构的功能，例如，非圆连接形式的成形连接、曲柄滑块结构设计变为转动导杆结构设计。变结构可以改变实现功能的形式，例如径向柱塞泵和轴向柱塞泵的设计。变结构也可以降低机器的设计成本，例如利用死点的桌面支承设计。

3. 模型试验设计。相似模型试验设计。基于机器物理模型的相似，运用相似科学理论，对于大型的机器设备进行模型试验设计。通过模型结构设计和试验分析，获取机械结构的可靠性、并预测机器的工作性能。模型相似的设计方法已在工程领域有广泛的运用，例如大型水轮机组的结构设计。通过制造大型水轮机组的模型，测试试验模型的工作性能以及其可靠性等指标，优化水轮机组的结构设计和工作能力。机械结构的设计方法不是一成不变的，而是随着人们的发明和新的科学原理的发现，在日新月异地发展，不断出现新的机械结构设计方法，同时对前人的机械结构设计进行革新。

三、机械结构设计的原理

机械结构的设计必然要依据技术科学的原理，例如：理论力学原理、材料力学原理、弹性力学原理、疲劳力学原理、流体力学原理、热力学原理、摩擦学原理、声学原理、智能原理和一切可能的新物理原理。这里讨论以上各种原理在机械结构设计中的应用，以期总结机械结构设计的常用原理，讨论机械结构设计的原理在今后结构创新设计中的可能性。

理论力学原理。理论力学是机构设计的基础理论，对于机器的运动学和动力学分析，得到的结构必然反映到机械结构的设计中来。例如，轴承转子系统动力学的设计，其动力学及其稳定性的设计，要求修改轴承的设计和轴的钢度设计。

材料力学原理。机械零件的强度和钢度设计是基于材料力学理论的，强度或钢度不足时，就需要修改零件的结构设计。例如，齿轮轮齿接触强度和齿根弯曲疲劳强度的设计，当齿面接触强度不足时就要求增大小齿轮的分度圆直径；当齿根弯曲强度不够时就要求增大齿轮的模数。

弹性力学原理。弹性力学分析是零件应力应变计算的基础，例如滚动轴承中滚子修形的设计，基于弹性力学的接触分析，确定滚子的修形曲线和修形量。在机械零件的结构优化设计中，常常用到弹性力学理论。

本文从机械结构的设计方法和设计原理出发，分析了机械结构设计的基本知识和设计准则。毋庸置疑，机械结构的制造工艺性对机械结构设计有重要的决定性。笔者认为，今后的机械结构创新中仿生设计和智能化是发展的重要方向。

参考文献

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（龙岩学院 机电工程学院，福建 龙岩 364012）

摘 要：本文分析了机械专业实验室建设的背景与现状，然后对机械原理、机械设计实验室建设创新的预期目标进行概括，最后提出了提高实验室建设水平的几点对策.

关键词 ：机械原理；机械设计；实验室建设

中图分类号：G48；G64文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）08-0215-02

在高校教学改革的背景之下，实验室在整个教育教学活动的重要意义得到了进一步的凸显.甚至可以说，高校各个专业实验室的建设情况将直接决定着本专业的教学能力以及高校综合教育实力.加强有关机械原理以及机械设计实验室建设工作是逐步实现创新教育目标，培养高素质、复合型人才的重要内容，也是突出当前实验教学工作全新要求与特点的重要手段.本文即围绕机械原理、机械设计实验室建设方面的关键问题进行分析与探讨.

1 机械原理、机械设计实验室建设背景及现状

以前的机械设计课程实验大多是验证性的试验，只偏重于一些几何参数、运动参数、动力参数的测定和分析.这些实验对学生掌握课堂中所学的基本概念，加深理解一些基本原理具有显著的效果，但这些实验作为课程教学的一部分，在培养学生初步具有拟定机械运动方案，分析和设计新机构的能力，以及培养学生的创新与动手能力方面还远远不够.具体而言，当前机械原理、机械设计实验室建设方面还存在以下几个方面的问题：

1.1 实验设备相对缺乏，无法开展系统性的实验训练

当前，高校所配备的机械专业实验室与国际一流水平高校机械专业实验室之间的差距仍然是非常大的.由于在实验设备的配置上存在局限性，因此导致机械专业的学生丧失了部分动手训练与实践的机会.很多实验都纯粹以教学教材所涉及到的理论知识要求进行配置，实验主要内容围绕着课堂中所学的基本概念开展，属于验证性试验，虽然能够帮助学生认识相关概念与理论，但在提高学生分析思考能力，启发创新、发散思维能力方面缺乏促进作用，不利于学生创造性思维的培养.

1.2 实验类型过于单一，较少涉及到综合性知识实践

目前高校机械原理以及机械设计实验室中虽然围绕教学需求配置了一定数量的实验装置与设备，但设备配套比较局限，能够开展的实验内容以及类型过于单一，无法帮助学生灵活应用机械原理以及机械设计方面的相关知识.

2 机械原理、机械设计实验室建设预期目标

在机械原理以及机械设计实验室的建设创新过程当中，必须针对当前实验室建设中存在的问题，采取一系列有针对性的创新建设策略与方法，克服机械专业实验室中存在的缺点与局限性，使机械原理、机械设计课程理论知识能够更好的与实验实践相结合，激发学生参与机械原理、机械设计相关知识学习的主动性，由被动的学习、实验模式转变为主动、创新的实验实践模式.

因此，在有关机械原理以及机械设计实验室建设创新的过程当中，预期目标应当设置为：从实验室操作环节入手，以机械专业基础、经典理论为依托，促进实践性知识的合理应用，展示本专业领域最新的设计方法，实现分析、综合、转化的数学模型与程序.从机械原理与机械设计课程教学内容的安排上来说，实验室建设中的具体目标如下表所示（见表1）.

3 机械原理、机械设计实验室建设水平的提高策略

高校机械原理以及机械设计实验室需要同时负担各个年级段本科生的实验教学任务，同时也需要为学生毕业论文的研究提供基础支持，当然也是高校教师进行科研活动的主要场所.因此，实验室建设中，设备配置必须在满足常规教学需求的基础上，适当增加实验台台数以及实验设备的专业性，促进学生综合实践能力的提升.具体措施有：

3.1 构建分层机械原理、机械设计实验室体系

根据高校在机械原理以及机械设计教学开展中的实际内容与实验要求，构建三层实验室体系，不同层次实验室满足不同实验需求.

第一实验室设置机械零件、机械原理和机械创新展示柜，每组展示柜至少需要配备10个或以上的单体陈列柜.展柜中的模型可实现点动或顺序控制运动演示，并配有录音讲解及运动简图和文字说明，具有形象直观的特点.组建该实验室的目的是将部分基本教学内容利用实物模型进行教学.通过对该实验室资源的应用，能够为本专业学生提供认知依据，同时也是课外科技创新活动开展的知识基础.

第二实验室设置机构模型、齿轮范成仪、齿轮减速器和插齿机模型4种设备或器材，可完成机构运动简图的绘制、齿轮范成、减速器的装拆3个基础性必选实验项目和为学员演示齿轮的插齿过程.本实验室的主要功能是为本专业学生的实操作与理论验证、分析提供支持，使学生能够通过实验加深对机构组成原理的认识，对机构运动特性有一个全面的把握.

第三实验室是具有现代化水平的实验室，滑动轴承、皮带传动、螺栓连接、动平衡和波动调速5类实验台均安装测试卡，可以对实验数据进行自动记录、实验结果进行结算分析，在发展学生创新能力方面有重要价值.

3.2 具体建设策略

第一，满足平面机构及其可视化实验的创新建设：在有关平面机构及其可视化的实验过程当中，实验室需要配备4台同型号的PC电脑，8套同等规格的实验台，每个实验台上需要配备1套完整的机构模型.以上配置标准下，可以通过设计与并接的方式使平面机构传感系统实现不同类型以及不同方式的运动.同时，实验台在建设过程当中可以于主要构件中设置出安装传感器的对应位置，同时添加与之相对应的数据处理软件以及数据监测系统.通过对以上模块的综合应用，分析在平面机构运动过程当中参数变化所对应的系列曲线，进而分析数据，掌握不同类别机构在特定条件下运动所产生的规律.依照上述方式所建设的实验室还能够通过分析加速度、位移，以及速度等基本要素的方式，掌握运动构件的主要特点，帮助学生更好的认识机械原理，掌握机械设计要点.

第二，有关运动方案组合实验的创新建设：在有关运动方案的组合实验过程当中，实验室可以尝试引入已经获得国家专利的产品，如创新机构组合实验台等，至少配置2台，实验台中包括低副杆组以及高副杆组，同时也包括组成以上杆组的各种机架、构件等.通过这些设置，能够使曲柄滑块机构与连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、以及间歇运动机构等相互拼接，除此以外还能够使由涡轮蜗杆、带传动、以及链传动所形成的传统平面有机、交叉组合，构成一个完整的机械传动系统以及组织结构，在与齿轮齿条传动箱结合的基础之上，通过连接电机以及带传统的方式使拼接机构能够有效、且及时的响应动作指令，执行可靠动作.在这种配置方案下，学生能够更好清楚的掌握运动机构组成这一部分知识的了解程度，通过对实际的机构组成方案的观察，进行学习与标识，同时通过实验的方式培养学生在工程实训方面的动手能力，促进学生设计思维的提高以及综合实践设计能力的提升.教师也可以按照以上操作方法完成拼接实验，并对实验台整个运动机构的运动情况进行观察，从而对运动机构方案的科学性以及可行性进行及时检验.

第三，针对轴系结构设计实验的创新建设：在实验室建设过程当中可以配置具有创意组合特点的轴系结构设计试验箱，通过引入轴系结构设计试验箱的方式，使学生能够更加直观与准确的掌握轴系方面的知识结构.一般来说，一套完整的轴系结构试验箱包含八类，百余个零件.若能够在实验室建设过程当中满足以上标准，则能够使实验室的配置完全满足机械原理以及机械设计教学的具体要求.教师可以根据教学需求，利用不同类型的零件进行自由组合，形成多种轴系结构，利用这些轴系结构解决在教学过程当中存在的回转零件轴向固定，受伤零件拆卸安装，以及轴承轴向位置固定等内容，为学生机械原理以及机械创新设计相关知识的学习打好基础.

4 结束语

有关研究中认为，机械原理以及机械设计专业覆盖面占到了工科专业的4/5左右，在提高学生对机械技术工作适应能力方面发挥着非常重要的作用.机械设计课程实验课是机械设计课中重要的实践环节.针对当前机械专业实验室在建设、应用过程中存在的各类问题，尽全力提高机械原理、机械设计实验室建设水平，已成为本专业教研人员最为关注的问题之一.本文在认识机械专业实验室建设现状的基础之上，对机械原理、机械设计实验室建设的基本面进行分析，最后重点从满足平面机构及其可视化实验的创新建设、有关运动方案组合实验的创新建设、对机械设计创新陈列实验展示的建设、针对轴系结构设计实验的创新建设、围绕常用构件制作加工的实验建设等方面入手，探讨了提高机械原理、机械设计实验室建设水平的主要策略.

参考文献：

〔1〕李志尊,王克印,刘红宁，等.虚拟实验室在机械设计基础教学中的应用[J].实验室科学,2014,17(1):50-53.

〔2〕李光雷.案例教学法在高职院校《机械设计基础》课程的应用研究[J].南京工业职业技术学院学报,2014(4):85-87,90.

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关键词： 机械设计基础 学时 课程设置 教学改革

随着近代机械工程学科的不断发展，相关的计算机技术、摩擦、及机械传动等分支学科迅速发展，深化了“机械设计基础”课程的内容。它着重培养学生掌握机构的基本分析方法、选择常见机构类型及一般工作条件下常用零部件的能力。通过该课程学习，学生应能分析一般机械的结构，了解其工作原理，具有通用机械零件的设计能力。随着现代社会的发展，迫切需要各种领域的机械设计人才，因而不同专业的设置应运而生[1]。

近年来，西华大学（以下简称“我校”）开设了机电工程、包装工程、工业设计、生物工程、建筑环境与能源应用工程等专业的“机械设计基础”课程，这些专业的学生在其他课程的课程设计、毕业设计乃至到工作岗位后，都会经常接触到各种类型的通用和专用机械，应该具备一定的机械基础知识。因此，“机械设计基础”是工科机械类及机械类专业的一门重要专业基础课。

为了提高教学质量和教学效率，激发学生学习热情和兴趣，在教学过程中我们积极进行教改和探索，特别是在理论教学内容方面做了改革。在适应不同专业设置过程中，“机械设计基础”教学大纲做了相应修改，课程学时也做了相应变动。理论课程学时包括64，56，48学时，下面就我校目前不同学时对应的“机械设计基础”理论教学内容做解析。

1.课时64学时的内容设置

“机械设计基础”上半部分主要讲述各类常用机构的设计和应用，即机械原理部分；下半部分主要讲授通用零件（连接零件-螺纹、键等；传动零件-带、链、齿轮等；轴系零件-轴、轴承等）的设计计算，即机械设计部分[2]。这两部分内容各有特点又相互联系，充分体现了课程内容体系的系统和完整。通过原理部分的学习，学生应掌握机器的工作原理，通过运动分析获得杆长等长度尺寸；通过设计部分的学习，学生应掌握通过计算准则获得零件的主要尺寸，并通过结构设计得以确定零件的其他尺寸，完成设计工作[3]。

课时64学时设置用于机电工程、包装工程、工业设计及机电卓越工程师实验班四年制本科教学[4]。随着知识经济的到来和信息技术的迅速发展，社会对人才的需求产生了很大变化，更强调实践能力和创新能力的培养。面向这些专业学生的培养计划及基于这些专业的学生未来大多数将在第一线从事机械设计、制造、维护等工作，在教学过程中不仅要培养学生熟练掌握专业基础理论知识的能力，而且要注重培养学生的实践应用能力、思维开创性和创新能力。因此要求学生掌握机械运动的基本原理，机械系统及零件设计的一般步骤，为以后机电系统、包装机械等的设计打下必要的理论基础。

由于这部分学生基础知识较为扎实，前续已经完成《工程制图》、《工程力学B》、《热工基础》等课程学习，后续还将进行《智能仪器设计》、《机械CAD/CAM》、《机电一体化系统设计》等课程学习。为适应这一教学要求，在理论教学内容上，加强了对机械相关概念的讲解，对机械的现代设计思想和方法做了较多评述，以使学生了解现代机械设计的发展现状和趋势。由于这些专业的学生在课程设计、毕业设计中可能会应用到机构运动分析、联轴器的选择、滑动轴承的设计这些方面的内容，在理论教学中，平面机构运动分析的图解法、联轴器的类型和选择方法、滑动轴承的结构形式及设计计算这些知识点应加以设置。在讲授过程中，对关键公式进行推导，使学生了解其由来，加深了解。如V带传动中由于楔形增压原理使当量摩擦系数大于平带传动的摩擦系数；对教学知识点进行拓展，如宽V带主要用于调速的原理加以阐述，使学生明白带传动可以用于机械无级调速中，从而开拓其创新思维。

2.课时56学时的内容设置

课时56学时设置用于生物工程四年制本科教学，该专业的学生应该具备灌装、装卸等机械知识，通过“机械设计基础”课程的学习，加强基础课与专业课之间的联系，使学生能够领会各种机构在机器中的应用。

为适应这一目的教学要求，在理论教学内容上，主要讲解常见机构的选型、通用零件的设计计算，让学生对所学知识消化透彻，了解一般机械的设计过程。由于课时较少，课程内容减掉机构运动分析的相对运动图解法，联轴器的选择，以及滑动轴承动压设计。讲授时除了要结合工程实例，还需结合日常生活中的一些现象，适当设疑，让学生课余时间回味与思考。

3.课时48学时的内容设置

课时48学时设置用于建筑环境及能源应用工程四年制本科教学，该专业要求学生具备建筑设备系统设计、调试和运行管理等方面的基本知识和技能，学生毕业后可从事室内环境设备系统和建筑公共设施的设计、安装调试、运行保障等方面的技术工作[2]。

由于该专业的学生对机械方面知识接触较少，对课程中涉及的各种机构、结构难以理解，同时理论课时设置少，为达到教学目的和效果，在教学内容中注意重点和难点内容。相对56学时教学内容，取消了该专业设备上出现很少的轮系教学内容，适当精简齿轮传动、带传动、链传动的部分讲述内容，如对常见的标准直齿圆柱齿轮进行重点讲述，而对斜齿圆柱齿轮和圆锥齿轮的强度计算进行删减。

随着社会和现代科学技术日新月异的发展，当代社会需要不同层次的工程技术人才，“机械设计基础”教学内容必须突破传统的教学理念，加强课程建设，不断改进教学内容，并结合适当的教学方法和手段，不断提高“机械设计基础”教学质量以适应现代工程教育的要求，为学生后续专业课程学习打好基础，使学生到具体工作岗位后能够更快更好地解决实际的工程设计问题。

参考文献：

[1]陆萍，宋可总，栾莹，孟剑锋.机械设计基础课程教学改革研究与实践[J].高等理科教育，2006，1：49-51.

[2]秦小屿，朱维兵.机械设计基础[M].成都：西南交通大学出版社，2012.

[3]蒲良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]李延斌，高有华，田方，姜彤.面向培养卓越工程师的机械设计基础课程改革[J].实验技术与管理，2012，9（4）：231-233.

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[关键词] 机械设计；节能；基本原理；措施

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 01. 054

[中图分类号] F273 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2017）01- 0091- 01

0 引 言

环境与经济从来都是群众重点关注的问题，特别是在社会经济快速发展的今天，人们对环境和资源保护逐渐重视起来，人们逐步发现，正确处理经济与资源环境的关系，对社会的稳定发展和进步有着重要作用。其中，节能减排是促进社会可持续发展的基本要求之一，机械设计应该遵循节能减排，促进社会发展。

1 机械设计节能基本理论

在机械设计中，机械设计人员对机械改革结构的组成形式进行优化，以降低能源损耗为目的，努力达到节能指标要求。在此过程中，机械设计人员努力将各个零件设施的配合优化为最理想模式，减轻机械使用间的磨损，延长机械设备使用手柄，进一步达到节能需求。此外，机械设计人员，在设计时，借助机械制图软件优化机械结构，同时利用一系列的公式计算，对机械使用后的节能指标进行计算分析，将大部分能源提供到机械设备运行阶段，将个零件受力形式进行科学安排，进一步将科学节能落到实处。

2 导致机械设计产生能源浪费的主要原因

（1）节能理念欠缺。受到传统机械设计观念的影响，大部分机械设计人员还是以提高机械设备生产力为主要目的，因此，设计人员在进行机械设备设计的过程中，首先主要考虑如何提高机械设备的运转速度和承载量，其次也是对机械设备的运行稳定性和可靠性进行考虑，对机械设备的节能设计考虑少之又少，有些设计人员甚至直接忽略了机械设备的节能性能。甚至，为了提高机械的生产力，有些设计人员枉顾设计的节能性能，反而将设计能耗提高，这对于社会的发展和进步有着消极作用。

（2）专业水平不高。由于大部分机械设计工作有专门设计人员进行操作，如果设计人员在只是理论方面故步自封，不愿与更随时代的发展，与时俱进，与先进的设计方式和设计理念相脱节，甚至抵触新的设计知识，导致机械设计滞后，无法实现节能。另外，还有很多设计人员忙于设计工作，没有对设备的使用情况进行深入了解，导致设计理论与实践相脱节，所设计出的机械设备无法与实际使用相符合，造成了大量的资源浪费。

（3）设计水平过低。由于受到现有技术水平的限制，有很多设计思想无法实现，及时进行勉强实现设计思想，也会造成机械设计成本增加，因此，受限于经济效益，大部分机械制造商并不会完全按照设计要求进行节能技术的引用。这就导致节能技术和节能理念只停留于表面，并没有真正的落到实处。

3 做好机械设计节能工作的措施

（1）采用环保材料，使用环保设备。为了明显减轻机械设备的整体重量，并以节能设计的方法高校应用于设备使用环节中，设计人员应该再用环保材料。首先，在设计前期，设计人员要充分应用节能环保材料，即材料应该具有绿色无污染、可回收等性能，从本质上保证设备的节能性能。①对电子系统进行精确化的控制。在机械设备中进行电子控制芯片植入，利用程序编写控制对设备各项数据进行控制，且通过电子技术，可以保证参数的情趣恶性，有助于帮助设备实现更理想的节能目的。同时，如果在芯片植入使用过程中，有设备需要进行控制功能的改变，通过电子系统可以优化解决该问题，使问题得到高效快速的解决。②注意对液压系统进行维护保养。液压系统在运行过程中，主要为设备提供运行所需压力。由于传统设计理念中，液压系统结构之间优化型欠缺，导致使用期间的液压系统容易产生泄漏问题，是设备所得到的压力不够，降低了使用效率。因此，设计人员应该重视这一问题，针对液压系统进行加密处理，将防渗漏问题作为解决重点，是定合理的清洁维修周期，对液压系统进行周期性周密检查。另外，对于液压系统中内存的杂质也要进行及时清洁。

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关键词：机械设计；内涵特征；创新方法

随着市场经济的不断深化，机械产品市场面临着严峻形势。机械制造业要想在发展中处于不败之地，就必须进行机械设计的改革与创新，不断研发运用新技术以适应市场发展的要求。本文针对现代机械设计的内涵特征及创新原则进行全面分析，探究性地提出了现代机械设计的创新方法，是机械制造业的可持续发展的重要保障。

1 现代机械设计的内涵特点

现代机械设计是根据机械产品的使用要求，通过对机械工作的各个方面、机械零件的材料和形状以及方法等诸多内容进行构思、分析和计算，并将分析的结果积极转化成具体的机械制造方法，作为机械制造的依据，从而生产出高质量创新产品的一项复杂的工作过程。现代机械设计与传统的机械设计相比，具有一些鲜明的特点。

（1）计算机化。随着高科技技术的不断发展，计算机技术能够有效地推动社会生产力的发展，并且逐渐不断介入与运用社会生产的各领域。现代机械设计中的优化设计、系统仿真等各个设计过程，都需要在计算机的帮助下才能完成。

（2）系统性。在现代机械产品设计中常常会遇到各种相关问题，就需要应用现代机械设计系统性观点来解决这类问题。把机械看成一个具有特定功能的有机整体，并且这个整体中的各部分相互作用、相互联系，这充分体现了现代机械设计具有系统性。

（3）动态性。现代机械设计不仅要考虑设计产品在静态状态下的功能作用，更注重产品在工作环境下的动态功能。机械设计产品的动态功能不仅体现在设计对象方面，也体现在合作协调设计组织这个层面。现代机械设计能够有效地连接各个设计系统，汇集不同的设计数据，进一步提高产品的整体性能。

（4）创造性。科学先进的设计理论和设计工具是现代机械设计的重要基础，机械设计者通过对设计过程、产品材料等方面进行科学分析，能够真正发挥出设计者的想象力和创造思维，并运用各种具有创造性的手段和方法，研究出更多具有创新性的机械产品。

2 现代机械设计的创新原则

现代机械设计的创新是一项复杂、耗时的脑力活动。在创新过程中，机械设计者要遵循机械设计系统化方法之外，还必须遵守设计创新准则，严格约束现代机械的设计过程。其具体原则如下：

（1）经济效益最优化原则。现代机械设计的创新产品必须保证既能最大程度的满足客户要求，又能合理有效的控制生产成本，使生产成本最低廉。这就需要从机械的设计和制造两个方进行综合考虑，在设计方面，要保证采用合理的设计方案，选用正确的材料；在制造方面，要时刻关注机械的加工工艺和装配工艺，从而实现了经济最佳性。

（2）生态效益最好原则。现代机械设计的创新产品在制造和使用过程中都有极高的要求，要求产品本身无毒、无害，并且不能对周围环境产生污染，属于绿色环保产品。这就要求在现代机械设计过程中，对于材料的选择要有极高的要求，原则上尽量选择低污染或无污染的环保材料，避免采用有毒、有害和有辐射性对人体有害的材料。

（3）安全可靠原则。安全可靠性是机械设计产品质量的重要保障。因此在现代机械设计过程中，必须保证机械设备在强度、刚度、耐磨性、稳定性及热平衡性上能够满足设计要求，从而使设计出来的产品安全可靠性。

3 现代机械设计的创新方法

社会经济和机械制造业的不断发展，推动了现代机械设计的不断改革与创新，使现代机械设计的创新方法日趋成熟。当前，在现代机械设计中常用的创新方法具有以下几种：

（1）仿生类比设计法。这种设计方法是利用仿生学的原理，通过充分对自然界的动植物进行分析与类比，从中受到启发而产生的一种创造性方法。由于自然系统中的生物具有许多无可比拟的结构和功能，这就给机械设计者提供了创作的灵感和思路。机械设计者把机械运转和生物运动两者放在一起进行全面的分析与对比，发现两者之间的差异性和相似性，激发了机械设计者的创作思维，产生了现代机械设计的创新灵感，从而完成了现代机械设计的创新方案。

（2）智力合成设计法。这种设计方法主要依靠发挥团体精神，注重集体智慧的力量。在现代机械设计过程中，要以小组为单位，每一位成员都要提出自己的设计构想，然后进行集体分析讨论，通过不同创新构想之间的碰撞和融合，抓住瞬间的灵感或潜意识的新想法，激活和发散创新设计的思维，进一步促进机械创新设计的全面性。

（3）移植技术设计法。这种技术设计方法具有十分明确的思维，主要是将某一领域内的先进技术、方法或者成果直接运用于现代机械设计中，或者是把机械制造业某一产品的先进技术、方法等应用于其他产品。从而设计出新的产品。移植技术设计的内容较多，既包括技术设计思想，也包括某产品的先进技术应用。移植技术法可以分为技术原理式、技术手段式和技术功能式移植。移植技术设计法能够推动现代机械设计的发展，对促进机械设计的创新具有重要意义。

参考文献：

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信息技术的推广和工业设计、制造技术的发展，对高校实践课程提出了新的要求。针对当前机械专业机械设计课程设计的教学模式的不足，提出了课程内容与形式改革措施。为有效提升学生实践能力与创新思维能力，将模型3D绘图与加工制造引入机械设计课程设计中，探索理论计算、设计绘图、加工制造“三位一体”的教学模式。经实践证明，新模式下教学效果突出。

关键词：机械设计；课程设计；模式；探索

随着我国社会结构的变化，催生高等教育教学结构与形式转型，国内地方高校在不断探索应用型人才的培养模式与体系。机械设计课程设计融合了机械设计基础、机械制图、机械制造基础、极限配合与测量技术等课程的知识，是机械类专业培养学生机械设计能力与创新能力的实践教学环节。因此，机械设计课程设计在培养应用型人才为目标的机类和近机类高校实践教学中具有十分重要的作用。当前，机械设计课程设计仍为减速器的理论设计计算为主，辅以二维图纸表达，致使实践性课程缺乏足够的实践环节。为此，以提高学生实践能力与创新思维能力为目标，将模型3D绘图与加工制造引入机械设计课程设计中，探索理论计算、设计绘图、加工制造三位一体的教学模式。

1机械设计课程设计教学现状

传统教学模式将机械设计课程设计的教学目标设定为着重培养学生机械制造与设计的系统化设计思维，其是在机械原理与机械设计课程中机械零部件设计方法的基础上设计机械装置，进行机械机构选择与方案设计、总体布置、总装配图设计、主要零件设计及设计计算说明书编写等训练。机械设计课程设计选择最具代表性的机械装置“减速器”作为设计题目，其课程学习要求包括以下3点：①要求学生熟悉减速器的工作原理、各零部件装配装配关系和箱体类结构设计等知识与技能；②着重要求学生掌握齿轮机构、轴、螺栓组件、轴承、键、销等零部件的设计计算与选择；③要求学生熟练应用标准、规范、手册、图表和设计资料。以采用塔里木大学机械电气化工程学院机械设计课程设计为例，其教学模式采用传统教学模式，在完成88学时的机械设计理论学习后，再开展为期2至3周的机械设计课程设计，学生以4~6人为一小组合作完成减速器理论设计、计算及二维图绘制。在课程设计时间段内，学生对减速器的设计仅停留方案构思、机械零部件和机械总成的结构布置与设计，均属理论设计与绘图，回顾以往的课程设计教学环节与学生反馈信息，发现在课程设计过程中体现出以下弊病：

（1）多数学生对综合应用所学知识与技能解决实际问题的能力较差，对减速器的结构缺乏认识；

（2）学生对课程设计兴趣不够浓厚，缺乏自我设计与创新主动性，且过度依赖指导教师指引；

（3）在减速器的设计过程中，设计计算生硬套搬设计步骤，照抄设计手册和减速器图册的减速器图样与尺寸；同时，在此教学模式下学生以完成作业任务式的心态对待课程设计，导致课程设计抄袭现象，亦无法达到课程设计原本教学要求。该模式下无法体现出设计创新与实践教学，对培养学生自主创新设计作用微乎其微。

2机械设计课程设计改革措施

现代经济社会发展要求高校培育的人才能运用专业知识解决工程实际问题和探索问题的能力。机械设计课程设计作为一门机械专业机械设计综合知识与技能应用的平台，是提高学生机械设计与工程素质的重要环节。机械设计课程设计的教学目标不仅是为培养学生机械制造与设计的设计过程，也是在培育学生掌握机械产品或机械结构的创新设计思维，以及培养学生对现代机械产品的自主创新设计技术工作的适应能力。针对传统课程设计的不足，基于培育具备理论设计、实践加工、理念创新的新型机械设计人才，对机械设计课程设计的实践教学体系进行探索性改革，具体措施如下：

（1）重组机械设计课程的实践教学体系。传统的教学模式下，机械设计的实验课程开设认识性或验证性的实验，主要包括机械零件结构认识现场教学实验、带传动实验、液压滑动轴承实验、轴系部件设计实验、减速器拆装实验等项目。以培养机械设计与制造能力为主线，重组机械设计课程的实践教学体系，增设实操性实验，制定新的教学计划。基于传统的教学模式下，对已有实验项目做改进增设实践操作性内容。以带传动试验为例，以往实验要求学生观察带传动弹性滑动和打滑现象，计算带传动的参数，新教学体系在此基础上增设带与带轮的安装和拆卸。

（2）课程设计内容改革。传统的教学模式下，机械设计课程设计以设计二级减速器为主，设计内容以理论设计计算为核心。针对课程设计内容实践性环节不足，课程设计选择相对较为简单的一级减速器作为设计内容，增设减速器3D绘图和模型加工部分。减速器3D绘图采用UG、SOLID-WORKS等软件绘制，此项内容增设依据新大纲模式下机械制图、三维制图课程整合为一体。减速器模型加工采用优耐美、谢兰微型模具加工机床加工。在新课程设计内容与模式下，安排学生开展为期3周的机械设计课程设计，学生以6~8人为一小组合作完成一级减速器理论设计计算、二维和三维图绘制、模型制作。新课程设计模式大幅增加了课程设计实践性环节，不仅促进了学生课程设计的兴趣，也消除了课程设计片面最求负责机构设计而教学效果不良的现象。

（3）创新环节。课程设计选题采取多样性、灵活性原则，将固定式的减速器设计改变为创新与思考结合的装置设计。基于此为突出课程设计的创新性，开展创新设计项目的调研、机械装置设计方面专利文献资料的检索与收集、装置设计方案构思。课程设计内容应涉及机械设计课程中所学的机构与传动方式。设计任务确定为每组按照所选定的设计题目，综合运用机械设计课程以及其他先修课程的理论和技能，运用合理的方法设计出方案。学生小组可选择指导教师拟定设计题目，学生小组也可自行拟定确定设计题目，但需指导教师审核。

3设计模型加工

模型作为设计理念的具体表达，具有三维直观、真实准确的特点，是产品设计最终的设计表达形式。对于机械设计专业的学生，模型制作不仅有助于分析和掌握产品的功能、结构、形态、材料、工艺等，还能够启发设计灵感，开拓设计思维。在机械设计课程设计中增设模具加工环节，可提升机械设计与制造专业学生的设计思维与动手能力，也可有效融合机械制图、二维制图、三维制图、机械原理和机械设计等多门专业课程的知识。机械设计的创新离不开模型设计加工工具与设备；优耐美（奥地利进口）、谢兰（美国进口）微型模具加工机床是模具设计的创新平台，其安全、稳定的性能是培养动手能力优良设备。国内部分高校已开设微型模具设计加工课程应用于学生实践操作技能和创新能力培养的课程。微型模具加工机床采用模块式结构，机体微型轻巧，组装、操作简单，由锯床、车床、磨床、钻床、铣床、铣齿床六大类机床组成，可对木质、软质金属、树脂胶板等材料进行切、削、磨、铣、钻等加工功能。据课程试验性操作证明，微型加工机床可以车轴（木质、铝质等材料）、铣齿轮、钻孔、裁切板材、磨削毛坯等。在机械设计课程设计中引入微型模具加工，极大的提升了学生课程设计的兴趣，也有效提升了学生的动手操作能力，也为了数控加工课程的学习奠定了基础。

4“三位一体”模式构建

在1979年，北京科技大学“机械设计制图”课程教学团队对非机械类机械基础系列课程进行了改革试验，把“画法几何及机械制图”、“机械原理”、“机械零件”三门课程有机地整合为一门课，在教学内容、教学模式和教学方法上进行了改革创新，并多次获得教学成果奖。国内诸多教学工作者开展了二维教学模式向三维立体教学模式的转化与融合的尝试，提出了工程制图三维化教学模式。舒宏等提出CAD制图内容穿插在制图教学中开展。在制图课程中融入形体、零件三维建模，部件的装配与驱动关系，直观地理解零件的形状、配合、部件的工作原理等。三维CAD教学从产品设计的角度，以三维产品设计到二维工程图为主线。机械制图、三维实体设计、机械设计三门课程的内容相互联系紧密，国内外诸多教育工作者试图将此三门课程融合为一体。而此三门课程内容在机械设计课程设计的设计内容中得到综合体现与应用，将设计与加工制造结合可将设计思维正确与否得到准确的验证。故探索将模型3D绘图与加工制造引入机械设计课程设计中，探索理论计算、设计绘图、加工制造“三位一体”的教学模式。在此教学模式中，学生的课程设计不在单纯意义上的设计计算，设计模型加工与制造是课程设计重要的组成部分。以往依据理论计算，确定零件尺寸与装配关系，依据选材校核零部件的强度与刚度。现在需要依据加工单元与材料来考虑所设计装置各零件形状与尺寸，形成了由零件加工形式、模型装配、零件设计计算等一体化的设计加工模式。以一级减速器设计模型为例，新教学模式下齿轮、轴的模型设计需要依据微型模具加工机床加工范围来设计计算零件的尺寸与材料，箱体模型采用木板裁切、粘拼而成，螺栓组件、轴承、键、销等标准零部件可选配或采用其他材料替代。零部件理论设计计算、装置传动效率计算过程不再是单纯的搬套，装置二维或三维图形绘制亦无从过度复制粘帖，且在整个设计过程中需要多位同学协同完成设计。

5实践效果

2014年，在机械设计制造及其自动化专业单班的课程设计中应用新的教学模式，课程设计期间学生无缺勤现象，且改变了以往小组内“吃大锅饭”的现象，整个小组内按照设计要求分工任务。经问卷调查表明，学生对新模式下的机械设计课程设计满意度极高。同时，机械设计课程设计的改革也为后期学生开展大学生创新试验与设计奠定了良好的基础。机械设计课程设计教学改革以来，有效促进了机械设计课程设计的建设与发展，有效提升了学校教学质量，逐步形成了以设计项目为主线组织设计计算、绘图、模型制作“三位一体”的新模式。

参考文献

［1］燕晓红，刘芳，孟超平.在高职院校机械设计课程设计中引入创新设计的实践与探索［J］.内蒙古农业大学学报（社会科学版），2014，16（2）:39-42.

［2］刘小河，马洁，管萍，等.自动化专业“四位一体”的实践教学体系构建研究［J］.实验技术与管理，2014，31（10）:27-30.

［3］杨光辉，曹彤，万静，等《.机械设计制图》新教学模式探究与实践［J］.图学学报，2013，34（6）:114-117.

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关键词：现代机械设计；方法；研究

中图分类号：TH122 文献标识码：A

机械设计主要是指根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、以及各个零件的材料和形状的尺寸、方法进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。本文着重从现代机械设计方法及其发展进行探讨。

一、现代机械设计的特点

机械设计作为机械工程的最重要的组成部分，是机械生产的第一步，它是决定机械性能的最主要的因素。现代的机械设计它包括众多的种类并且结构也愈来愈复杂。但从实现系统的功能来看，她主要包括动力系统、传动系统、执行系统、操纵及控制系统等，这些系统有根据各自的需要继续分解为更小的子系统。现代机械设计它具有鲜明的时代现代特点，它不仅要求设计对机械的工作原理、工作结构、运动方式、力以及能量的传递方式、物流技术、各零部件的材料、形状、尺寸、等方式进行构思、分析和计算，而且还融入多门的现代科学知识。如：在现代机械中融通创造性的工程学、美学、控制论、机械电子学等，使得设计出的产品更具有时代气息，进而使得产品在市场上具有竞争优势。

二、现代机械的设计方法

（一）信息论方法

它主要包括信息分析法和技术预测法，其目的是帮助机械设计归总有用的信息，使得这些信息能够为设计人员提供机械设计的灵感，该方法是现代机械设计方法的前提。并且信息论方法能收集大量的设计信息和设计经验，它能够帮助缺乏设计经验的新手完成工作。此外，信息论方法能够大大的提高设计的效率，加快产品的更新速度，缩短设计的时间，从而在市场的竞争中处于优势地位。

（二）创新设计法

为了适应新知识经济时代的发展要求，提出现代机械设计创新理论。在机械设计中，创新设计法的应用能够培养设计者创造性的思维，创新设计方法以自己优势优于其他的创新，使得设计出的产品能够在激烈竞争的环境中处于优势地位。创新性的机械设计能够最大限度的增强其设计的用途和性能。

（三）绿色产品设计技术

绿色产品的设计技术主要是指在设计机械产品中应该符合低消耗、高效益以及保护环境的要求。绿色产品设计应该要求现代机械设计中用最小的能源消耗获得最大的能源利用率，此外还需符合对环境影响较小的环保要求。设计产品的结构布局、加工工艺和材料的选择上都应该在设计之初考虑到。另外，还应针对环境设计对机械技术进行设计。这主要是指在设计的过程中对于产品来说，能否回收、是否可以重复利用、是否可以维护，以及是否能够有益于人们的身体。

三、现代机械设计的发展方向

现代机械设计与传统的机械设计有着许多不同的特点，由于传统设计技术跟不上现代经济发展的步伐，因此，应该采用现代的设计方法，借助各类的工程软件来帮助设计人员完成产品的开发工作。但随着经济的发展，现代机械设计必须朝着一个新的方向发展才会在机械设计领域内树立其长盛不衰的地位。

（一）人性化设计

随着物质水平的提高人们越来越关注精神的需求，因此在机械设计中应该突出人性化，满足人的精神需求。该发展方向它适应了当今人文社会的提倡，也凸显了人的价值意义。如：在现代的机械设计中，计算机技术已经全面的应用到机械设计中，因此，在机械设计的过程中，采用微机控制技术，使得控制和操作的人性化能够最大限度的提高机械设计的安全性和舒适性。

（二）系统性设计

该设计方向主要是从系统性的观点入手，把机械设计看作一个整体，该设计的实现主要依赖信息化技术，实现人、机、环境的相互协调。在具体的实施过程中，应把其中的总系统逐一的分解为单一的子系统，采用现代设计理论和方法进行系统性的设计，它的目的是在与追求系统优化为目标协调各个子系统的设计和匹配。

（三）虚拟化设计

21世纪科学技术的核心技术是虚拟技术、计算机通讯技术和网络技术。虚拟技术作为三大核心技术之首，足以可以看出它的重要性，虚拟技术主要包括虚拟加工、虚拟测试、虚拟控制等，虚拟化设计作为一种虚拟设计，它主要利用声、光、电、机、计算机等综合技术的有机组合。它能够极大的改变人类现有的思维和生活模式。

综上所述：现代机械设计它是一个创造性的工作工程，是多种技术学科相互渗透、相互结合的产物。机械设计只有不断的与当代先进的科学技术相结合才能促进自身的发展，因此来说，现代机械设计应该适应社会的发展，才能对社会做出贡献。

参考文献：

[1].许鸿艳.讨论现代机械设计的方法及研究进展[J].湖南农机，2013（05）.

[2].张前森.浅析现代机械设计方法及研究进展[J].科技资讯，2011（18）.

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【关键词】机械设计 发展阶段 设计方法 设计过程

一、机械设计的发展阶段

在17世纪之前，人们完全凭借自身直觉，结合自身对自然环境的一种感受对使用工具进行设计。但由于条件限制，凭借直觉设计出来的产品构造比较简单；此后，经过很长一段的发展，一些拥有丰富经验的手工制作者凭借自身经验将设计构思明确画出来，也就是设计图纸的最初版样，设计图纸的出现极大地推动了机械设计的发展；上世纪以来，伴随着研究成果和研究数据的出现，加之人类长久积累的设计经验及设计图标、设计方案和设计公式等辅助工具开始逐渐运用到不同机械设计中来；近来来，科技的迅猛发展特别是计算机硬件及机械设计技术和软件的不断更新，使得机械产品的设计取得革命性地发展。

二、现代化机械设计的方法

随着计算机技术的不断发展，使得机械设计的方法越来越现代化。在现代化的机械产品设计中，机械设计人员普遍运用优化设计、CAD、CAE等计算机技术和工具来设计机械产品。而现代化技术和软件在机械设计中的普及，使得机械产品的研发周期越来越短，生产成本越来越低，生产质量和生产效率越来越高。据调查，现代化的机械产品设计方法主要有以下几种：

（一）将产品特征进行阐述的设计方法

该类设计方法需要运用计算机能够辨识的语言来阐述机械产品的属性与特点，这一途径也是该类机械设计方法的显著特征。此外，还可以借助于计算机的功能建立设计相关的资料库，在进行产品设计时运用已建立的资料辅助进行设计。

（二）将设计元素有序结合的设计方法

该类设计方法具有明显的设计特点，即机械设计人员将所设计出的相关设计元素有机集合起来，每个设计都有自己相对独立的设计元素，且这些产品设计元素之间的关系密不可分。最后，将所有设计元素进行有序组合，才可以完成完整的机械设计工作。

（三）将结构模块相互组合的设计方法

机械设计人员采用将机构模块相互组合的方法来进行产品的方案设计，该设计方法因为结构模块的组合相对稳定，并且比较容易将结构模块划分开来，所以多运用在特定机械产品的设计上面。

三、机械产品设计的过程

（一）机械产品的市场调查阶段

机械产品的市场调查阶段是产品设计过程中的首要步骤，其目的是对开发的机械产品进行可行性研究和市场需求预测等，以此来确定机械产品设计的要求和相关参数，以供设计人员参考并制定机械产品设计报告。

首先，机械产品设计人员需要通过对市场及客户的调查来确定市场需求，并根据产品市场需求预测新机械产品上市后的发展状况并拟定预测报告。其次，以国内外现有的同类技术产品的性能、质量和市场情况作为参考，对即将生产上市的新产品各方面进行考察和分析，并撰写产品技术报告。再次，对新产品进行可行性分析，得出产品可行性分析报告。最后，将以上所得报告统一评审，并提出合理性建议供领导商讨决策。

（二）机械产品方案的设计阶段

第一，针对机械新产品进行产品功能原理方案设计，该原理方案对今后的产品性能及成本消耗有着最直接的影响。第二，详细确定机械产品各部件的尺寸、形状，并进行产品刚度及强度的计算，得出产品构造草图。第三，在前两步基础上综合考虑产品布局、样式，得出总体设计图。第四，化整为零，将总图分为各部件设计图，根据每个部件的要求和规定得出产品的生产图纸及说明书。

（三）机械产品样机的试制阶段

首先，根据机械产品样机的设计流程和设计方案进行样机试制，检验、鉴定该样机的试运行情况之后，对机械产品设计流程和方案进行相应修改。其次，根据修改后的设计方案和流程再进行小批机械产品试制，根据产品试运行和试销之后的情况进一步修改、完善设计方案和流程。经过产品的试制阶段后，产品的设计流程和设计方案得到进一步的完善，而机械产品本身各方面的性能也因为试验与坚定而得到进一步提升。

（四）机械产品设备的调试阶段

机械产品设备的调试阶段是产品进入正式投产的重要准备环节，在这一阶段，需要针对完善后的设计方案对设计流程等进行最终的确定，并对即将进行生产的各项设备和机器进行调试工作。这一阶段的目标是为了即将进入大批量生产的机械产品的各方面设计文件和生产设备能够达到投产要求并保障机械产品生产能力的持续与稳定。

四、总结

综上所述，通过本文研究可以看出机械设计技术从古至今由简单到复杂，由单纯的手工设计到智能设计已经经历了不少的风风雨雨而变得日趋完善和成熟。计算机相关软件和技术为机械设计提供了丰富的现代化设计方法，这促进了机械产品生产质量、效率的提高的同时也使得机械设计技术的发展步伐加快。而机械产品设计的过程虽然繁琐，但是必须按章有序操作，才能保障生产出来的产品能够达标并在市场上立足。最后希望今后人们能设计出更现代化更实用的机械产品推动人类文明的进一步发展。

参考文献：

[1]马军.计算机辅助设计技术在机械设计中的应用探讨[J].煤炭技术，2011（05）.

[2]孙伟，任朝晖，于涛，闻邦椿.现代机械可视优化设计方法研究[J].东北大学学报（自然科学版），2007（03）.

[3]张劲.现代机械设计的理论与方法及研究进展[J].林区教学，2010（12）.

[4]梁颖红，黎粤华，王述洋.现代机械的设计方法和发展趋势[J].林业机械与木工设备，2000（06）.

[5]李润方，林腾蛟，陶泽光，韩西.现代机械设计方法及其应用[J].机械工艺师，2000（09）.

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[关键词]机械设计基础 教学方法 改进措施

中图分类号：X734.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0189-01

机械设计基础课程是机械工程相关专业一门重要的主干技术基础课，主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法[1]。该课程既有一定的基础理论，又有很强的实践性，是高等数学、机械制图、金属材料和工程力学等先修课程理论知识的综合运用，又为相关专业的学生学习专业机械设备提供必要的理论基础。

一、明确教学目标

根据机械设计基础课程的特点，要求学生掌握常用机构的结构、特性等基本知识，并具有选用和分析基本结构的能力；掌握通用零部件的工作原理、特点、应用场合和设计计算方法，并具有选用和分析简单机械和传动装置的能力。根据该课程的特点，在备课过程中，要认真研究教学大纲，明确教学目的、要求和教材内容的结构特点、重点、难点，再根据学生的现状、特点以及对知识的接受程度来精心备课。在教学过程中紧扣教学基本要求，更加注重教学内容的更新，紧跟学科发展形势和新世纪人才培养的需求。比如在讲解机械中的常用机构和通用零件时，结合机械工程相关专业的特点，增加一些本专业的最新动态的技术发展介绍，多向学生介绍一些机械的新发展新思路，以开阔学生视野。

二、调整教学内容

针对机械工程专业学生的教学内容及课程体系应强调理论知识的应用，其课程体系应突出实际能力与素质的培养。因此，教学内容要强调基本知识、基本原理，并注重其在实际生产过程中的应用，要淡化课程体系的学科化倾向而向工程化的方向发展，即一方面增加本课程在相关专业中的适用性，另一方面加强培养学生对机械整体系统设计能力和工程实践能力。

在具体的教学内容实施上，结合机构学和机械设计方法的发展做了适度的调整。过去在机构设计方法部分的教学主要以讲图解法为主，解析法几乎不讲或一带而过；现有的教材中也没有介绍计算机辅助机构设计和运动分析。改革后的教学内容在强调基本知识、基本原理的同时，注重实际应用，引入反映机械设计理论和方法的新概念、新理论、新方法，介绍各种新型机构和新的机械设计方法，力求在压缩课内学时的前提下，拓宽知识面，增加信息量，提高教学效果。在机械设计基础课程中，无论是机械原理，还是机械零件设计，都是以机构运动简图为研究模型的，建立机械运动简图应该是机械设计的基础，因此应把机构的结构分析、机构运动简图的建立作为重点讲授内容。

三、改进教学方法

机械学科的不断发展，要求机械设计基础课程随之进行教学内容、教学方法和教学手段的改革，才能与时俱进，这样才能激发学生的学习主动性和积极性，满足现代学生的学习需求，解决教学内容与教学时数的矛盾。因此要合理选择教学方式方法与手段，注意抓好讲课这一核心环节。在讲课过程中做到精讲多练，增加课堂练习比例，讲课的内容、要求和学生的实际情况相结合。激发学生的学习兴趣，提高课堂教学效果。

（一）使用案例教学

机械设计基础是与工程实际联系紧密的课程。针对该课程的特点，在课堂教学上，结合不同的讲授内容采用不同的讲授方法：如采用培养学生分析实际问题解决实际问题能力的最有效方法之一的案例教学，使学生更直观地了解课堂设计流程，给学生更切实的学习目标，更好地评估学习效果。例如，讲授机构这一部分内容时，结合实例提出连杆机构杆长与运动特性（机构形式、死点、急回特性）的关系；然后介绍机构的创新与应用；再给学生出一些小型的具有新颖性、趣味性、实用性的设计题目，由学生提出设计方案并在课堂上进行讨论，以引导学生积极思考，激发学生的创造性。再比如可以选用一些生产过程中磨损过的齿轮和使用过的减速器，让学生分析失效原因，提出避免失效的方法，同时提出材料选择、设计及使用过程中的注意事项。通过案例学习能有针对性地巩固相应知识点，培养学生综合运用各种理论知识分析问题和解决问题的能力。使他们每走出一步，每完成一道题，都能提高成就感，充分调动学生的学习积极性。教学中尽量组织学生到生产现场或学校实训基地进行现场教学，使学生具体地领会各种机构在机器中的实际应用情况，提高教学质量。

（二）充分利用现代化教学手段

由于学生缺少实际的生产经历，对有些章节的学习很难通过想象加以理解。所以，在机械设计基础课程的教学中，充分利用直观实物、模型演示并充分应用现代化教育技术手段的多媒体动画课件教学等手段来增强教学效果。例如，利用带传动的模型，直观演示带传动的运动特性及打滑的现象。通过教学录像、三维动画的演示，不仅可以提高学生的学习兴趣和理解程度，而且也省去了教师许多的讲解和板书时间，学生很容易理解和掌握。例如，利用轴系零部件工作的动态模拟和三维动画演示，直观、形象地展示了轴上零件的安装、固定、拆卸的过程，同时也使学生掌握了轴系零件结构设计的一些注意事项。另外，结合相关专业的特点特别介绍与专业有关的设备的应用实例。如某些典型应用设备的机构工作原理和运动方法的动画演示，既可显示机构设计的原理及其设计过程，又可以清晰地显示机构运动中的各个瞬间状态，还可以逼真地模拟机构在实际工作中的运动情况，这样可以把书上死的机构变活了，更加生动形象，大大加强学生的感性认识，使学生对所研究的对象产生较大的学习兴趣，加深对所学知识的理解和消化。

（三）重视实验教学，提高学生的应用技能

课程实验是学生技能培养的重要环节，其实验课题是以机械工程技术为背景的。学生通过实验，可直接接触到实际生产中的技术问题。例如通过机构运动简图的测绘实验和减速器的结构分析和拆装实验等，使学生学习和掌握具体的测绘技术。同时补充一些新型的机构和典型机械的模型和实物，开阔学生眼界，激发其学习热情。通过这些实验过程，学生如同亲临现场，既巩固和加深了理论知识，又使理论知识与实践能力培养有机结合起来，同时使学生觉得学有所用，激发学生的学习兴趣。

总之，课堂教学是一个多因素、多层次的系统。要提高课堂教学质量，要有明确的、切合实际的教学目标；要精选教学内容，突出教学重点和教学难点；采用丰富有效的教学方式、方法和技巧，调动学生学习积极性，培养学习兴趣。另外还要加强学生的实践训练和指导，提高学生综合应用知识的能力，确保课堂教学质量的提高[2，3]。

四、结语

本文针对机械工程相关专业的特点，在机械设计基础课程教学中，就如何培养相关专业学生的技能，从明确教学目标、调整教学内容、改革教学方法提高教学质量等方面提出了一些改革措施，并进行了实践。为适应科技的发展和机器的不断现代化，在教学过程中紧扣教学基本要求，注重提高学生处理实践中具体问题的能力，更加注重教学内容的更新，紧跟学科发展形势和人才培养的需求，以培养适应社会需求的应用型、创新型的人才。通过对机械设计基础课程教学进行的一些改进，明确了学生的学习目标，激发了学生的学习积极性，教学效果得到了明显改善。以上是笔者教学的经验和体会，要达到更佳的教学质量和教学效果，尚有待于在教学实践中不断探索、总结。

参考文献

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关键词： 机构组合创新设计 《机械设计基础》 理实一体化

一、引言

高职高专课程教学改革的方向是加强实践教学环节，理论教学应与实验、实训、实习等实践环节有机地结合起来。《机械设计基础》课程是高职高专机械、机电类、近机类专业的重要专业基础课，内容主要包括机械传动系统中常用机构和通用零件的组成、工作原理、结构特点、基本的机械设计理论和计算方法。我们按照专业课“应用为目的”，利用先进的理实一体化教学方法解决了《机械设计基础》课程内容的广泛性与学时的有限性之间的矛盾，效果良好。而机构组合创新设计作为《机械设计基础》课程理实一体化教学的重要组成部分，对于提高学生的动手能力、综合分析能力和创新设计能力，有极其重要的作用。

二、机构组合创新设计基本方案

1.目的

增强学生对机械系统运动方案的整体认识，加强学生的机械工程实践背景的训练，拓宽学生的知识面，培养学生的创新意识、机械设计方法及工程实践能力；通过机构的拼接，在培养机械工程实践动手能力的同时，发现一些基本机构及机械设计中的典型问题，通过解决问题，加深学生对平面机构的组成原理和结构构成的理解，了解平面机构运动特性，掌握各种机构运动方案构成的创新设计方法。

2.设备

创新组合实验台一套，包括组成机构的各种运动副、构件、动力源及一套实验工具。设备名称：HKZB-Ⅲ机构组合创新实验台。

3.教学内容

（1）自拟机构运动方案或选择实验指导书中提供的机构运动方案作为拼接实验内容。

（2）将拟定的机构运动方案根据机构组成原理按杆组构成方法进行正确拆装，并用机构运动简图来表示。

（3）拼装机构运动方案，并记录由实验得到的机构运动学尺寸，创新组合设计机构。

三、理实一体化教学方案

采用理实一体化教学模式的目的是提高职业教育的教学效率，主要内涵包括：知识、理论、实践一体化，教、学、做一体化；内容、时间、地点的一体化，体现为理论课和实践课授课地点合一，基础理论贯穿于实践环节，以及多媒体、实物、实验、实训、社会调查等多种教学方式的统一。在教学效果上增强学生的感性认识，提高学生的思维能力和创造能力，调动学生的学习积极性，激发学生的求知欲。

四、机构组合创新设计是机械设计基础理实一体化教学的具体体现

“设计”从某种意义上讲就是一种“创新”。没有“创新”的设计只能是模仿别人的一种陈旧的设计，只有创新设计才有可能超越过去，创造未来。《机械设计基础》是培养学生从方案选择、系统设计、机构分析、机构设计到机械零部件设计的一门设计性很强的专业技术基础课，对学生后续专业课的学习及今后的工作关系重大，是专业核心课程。在教学内容中应加强机构选型及机构创新设计的基础知识学习，重点讲授机构创造演化的基本方法，以及组合机构形成的基本原理和组合机构的类型等，自始至终都应注意培养学生的创新设计能力。

高职教育是基于生产过程职教方法的推广，理实一体化教学模式使实践教学处于更加重要的地位，使机械设计基础课的实践教学从过去教师演示讲解的教学方式逐步转向在教师的指导下学生亲自动手做，这样不但能增强学生对机械的感性认识，而且能使学生对机械设计概念的理解更加透彻，发展学生在理论联系实际中的创新思维，培养学生运用实验方法研究机械的能力，提高学生的动手能力和解决问题的能力，弥补高职学生理论基础差的不足。

机构组合创新设计内容以培养学生的创新设计能力和独立工作能力为主，强调机械系统运动方案的确定，使学生把学到的各自成章、彼此独立的各种基本机构根据应用场合和设计要求合理地运用组合到具体设计中，达到培养学生从整体角度综合考虑设计问题的能力的目的。例如在讲四杆机构的组合使用时，我们以蒸汽机机构为例，先讲解图1所示的蒸汽机机构运动简图，1-2-3-8组成曲柄滑块机构，8-1-4-5组成曲柄摇杆机构，5-6-7-8组成摇杆滑块机构。曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构串联组合。滑块3、7作往复运动并有急回特性。如果适当选取机构运动学尺寸，可使两滑块之间的相对运动满足协调配合的工作要求。然后要求学生通过该蒸汽机的机构运动简图完成图2所示的“蒸汽机机构拼接”，把生硬的理论知识变成活生生的实物机械运动系统，使学生进一步熟悉机械零件的使用。

当然，在完成图2所示的“蒸汽机机构拼接”后，接上动力装置，让它运动，通过运动，检验运动的协调性，调节机构各构件的尺寸，验证和修改图1蒸汽机机构运动简图，加深学生对图1蒸汽机机构运动简图的理解。因此，机构组合创新设计可以使学生将所学习的知识进行综合归纳，学会将各类机构进行组合设计，既能巩固和应用所学过的基础理论知识，使学生掌握运动方案设计的初步方法，更能进一步提高学生利用技术资料和实物模型进行运算和绘图的能力。

五、结语

在《机械设计基础》课程的理实一体化教学实践中，我们感觉开发、培养和训练学生的创新思维变得越来越重要，机构组合创新设计可以使教学变得更加生动，更富有启发性，不仅有利于学生对基础理论知识的理解和掌握，而且可以提高学生分析问题、解决问题的能力，调动学生学习的主动性、自学性。高职学生普遍理论基础差，但兴趣广泛，探求新知识的好奇心强，思维不受条件的约束，蕴藏着巨大的创新潜力，关键是教育者要为他们营造宽松和谐的教学环境，启发和调动他们的学习热情和创造性，机构组合创新设计将课堂教学、创新理论和实践训练合理结合起来，是理实一体化教学模式的完美体现，学生能更好地发挥想象力和创造力，为成为技能型应用人才，适应就业岗位的需要，更好地服务于社会奠定基础。

参考文献：