机械工程与机械设计范文

导语：如何才能写好一篇机械工程与机械设计，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：人机工程学 工程机械座椅 设计 座椅

人机工程学是一门新兴的科学，它的发展起源要追朔到上个世纪五十年代，它跨越了不同的科学领域，结合了多种科学原理、数据和方法，它所研究的重点对象为怎样将工程机械的设计布置和人身尺寸、生理及心理特点有机结合的相关问题。人机工程学的最大特点为，将人看做组成系统的一个元件，以人为主体，通过对人体进行详细分析，将人与机械进行优化协调，从而使整个工作系统得到完善。人机工程学的研究成果对工程机械驾驶员座椅的设计和布置有着重要意义。通过人机工程学的理念设计出的驾驶员座椅，充分根据人身尺寸、生理及心理特点，对人的使用及操作有一定的适用性，带给人一种舒适、安全的驾驶环境，让驾驶员与设备发挥有效的作用，使人机工程学的机械效率达到最高，这是现代人机工程学应主要研究的课题。

一、人机工程学对工程机械驾驶室的设计与布置

（一）对驾驶室的座椅位置进行确定。在人机工程中，驾驶员在工作中采用的坐姿，人和机械的重要接口就是座椅。因此，座椅的布置和设计对驾驶员座椅的舒适程度和驾驶室内相关的布置有直接影响。对座椅进行合理的布置，优化人和座椅之间的联系，为驾驶员提供一种舒适、安全的工作环境有着深远影响。

在对驾驶室座椅的位置进行确定时，第一个要确定的是，驾驶座椅上人身躯干与大腿之间的连接点，它是驾驶室座椅的尺寸和舒适程度的基准点。驾驶员通过自身条件将驾驶座椅调节到舒适的入座位置后，通过对座椅的前后调节，驾驶员自身坐姿角度的调整，使驾驶员在驾驶过程中不易产生疲劳，并且在操作过程中有利于满足操作的轻便型、视野的开阔性。

（二）驾驶员座椅和其他功能部件控制元件设计关系。工程机械中用于操作的机械功能部件控制系统比较多，首先座椅的位置与脚部操作部件的关系，要易于脚操作，而且长期工作状态下脚部又不易疲劳。汽车座椅位置和方向盘间的设计，要求两者之间的距离合适而且座椅对人体的肩部有支持，降低人体疲劳。座椅和工程机械操作杆之间的设计，手柄的操作杆一般在座椅两侧的控制箱上，座椅的设计要充分支撑手臂位置减少疲劳。

驾驶员的各项功能部件控制元件与座椅之间主要要考虑人体操作是的方便和避免人体的疲劳。按照人机工程学原理指导，充分考虑人体各方面的操作习惯和操作距离，对于容易疲劳的位置要对人体有支撑，避免疲劳。

二、人机工程学对工程机械驾驶员座椅的设计指导

在对驾驶员的座椅进行设计时，首先应该考虑驾驶员的人体心理及生理特点和人体压力合理性的分布，在选择参数的过程中，需要对驾驶室内驾驶座椅的舒适性和操作灵活性之间的矛盾进行调节，以及舒适性和视觉效果之间的不协调等。

（一）驾驶座椅乘坐的姿势。驾驶座椅的舒适程度的人体乘坐的姿势、生理特点有着紧密联系。人身的脊柱是支撑人体重量的关键，它的承受重量由上到下越来越大，腰曲变形变形最为严重。人体除了在站立时腰曲接近人体的生理弧形而产生的变形较小外，坐姿的不正确容易应发腰痛、腰酸等难受的感觉。因此，在对座椅进行设计时，应强迫驾驶员使用正确的坐姿。也就是：将臀部向前移与靠背分离开，让肩部往后倾斜，使两条腿之间的夹角保持在115?.并且让小腿向前伸，将大腿和小腿之间的夹角保持在110?至115?之间。然而，对于工程机械的驾驶员来说，为了能有良好的视觉效果和灵活轻便的操作性，可以适当减小大腿与小腿之间的夹角，这样才会使驾驶员的上身接近直立位置，让胸部保持挺起的状态，而肩保持微垂的合理姿势。有的时候为了保证操作的灵活性和视野的开阔性，就要适当牺牲驾驶座椅的舒适性。

（二）人体压力的分布。作用在驾驶座上的人体重量，要充分考虑到臀部的不同部位在感受到不适之前所能承受的压力，以及在靠背上的压力作用，做到分布合理，而不是平均区分。因此，从肩部和腰椎两方面来看，应该使压力由内向外逐渐降低。所以，在驾驶座椅的压力分布上应该是坐骨部分的压力最高，其次是长坐骨周围向臀部的部分逐渐降低，直到与坐垫前沿的大腿接触点趋于最低值；在驾驶座椅的靠背上体的压力分布，应为肩部和脊椎两部分的压力最大，即通过肩胛骨与腰椎之间的相互支撑，来保证腰曲弧形的正常和保护脊椎不易受伤。

（三）驾驶座椅的舒适度的标准。首先，驾驶室内的座椅尺寸要与人体的测量尺寸相一致；其次，工程机械的内部座椅应该根据人的坐姿不同，设计成可以自由调节的合理方案，方便驾驶员根据不同的条件需求，来满足不同坐姿要求的舒适度；最后，在设计工程机械的驾驶座椅时，应该保证驾驶员随时保持舒适的坐姿能力，靠背的设计需求应根据腰部的支撑力，合理的设计结构尺寸，方便驾驶员在乘坐时腰椎可以正常弯曲。

（四）工程机械座椅振动舒适性的设计。由于工程机械工作的环境比较恶劣，驾驶员在工程车作业是需要承受低频（2-8Hz）、高强度的机械振动。根据人机工程学得原理，人体头部的共振频率为2-30Hz，心脏约5Hz，眼睛为18-50Hz，臀与足为4-8Hz，肩部约2-6Hz，躯干约6Hz，人体总体的频率为7.5Hz左右，一般来说对应人体的敏感共振频率为4-8Hz，所以一般工程机械座椅的共振频率应保持在3.5Hz以内。

要保证共振频率在3.5Hz以内，我们在座椅的下部增加减振系统用于减低座椅的共振传递率。对于减振系统中的设计，首先在选择减振弹簧时（减振弹簧）要选择合适的弹簧，减低减振系统的共振传递率。其次要选择合适的阻尼缸。在确定整椅的配置后再通过实验确定共振频率。

（五）工程机械座椅设计的重点。通过人机工程学对工程机械座椅进行合理的设计，它的可行性可以分为四个阶段；概念化阶段、具体化阶段、周祥化阶段、检验校对阶段。概念化设计阶段是工程机械总体设计的理念和宗旨，是保证设计顺利进行的首要条件。具体化的设计阶段，将解决座椅的结构、外形、美观、材料等问题，并设定出基本的形状。周详化的设计阶段的重点是将整体的外观和核心架构进行设计。检验校对的设计阶段，是将产品的外观和座椅的造型及稳定性进行校对、检验，保证产品的质量和舒适度。以上就是工程机械座椅的设计重点。

总结：

总之，人机工程学的设计研发过程，对工程机械的驾驶员座椅的布置和设计有着深远影响，为工程机械驾驶室的舒适度和可操作性提供了保障，因此加强人机工程学的研究与开发，最大限度的满足人体的舒适程度，高度运用人机工程学的知识指导工程机械驾驶员座椅的设计，是非常有必要的，这也是未来发展的趋势。

参考文献：

[1] 李丹.韦小娟.工程机械设计中人机工程学的应用[J].煤炭科技，2008（02）.

[2] 崔小松.曾志新.李勇.人机工程学在工程机械中的应用[J].建筑机械，2004（12）.

[3] 胡萍.人机工程学在工程机械设计中的综合应用[J].机械制造，2009，47（01）.

[4] 张宝.基于人机工程学的重载卡车驾驶室内部布置[J].一重技术，2011（05）.

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针对工程机械教学与课程的重要性的特点，以培养应用型工程人才为目标，简要讲述工程机械关联性课程体系现状及总结当前课程设计出现的问题与不足，利用关联矩阵法建立关联课程模型，通过逐项比较原理选出较好的方案。在继承原有设计内容的基础上进行创新，提出工程机械教学体系与课程设计的建议，对高校的课程教改提供参考。

关键词：

工程机械；课程设计；关联矩阵；课程体系

随着我国高等教育的改革，课程设计是工程机械体系教学的关键。高校在课程设计时大多数是局限课本上的题，虽然书本上的题是经过严格的逻辑设计的，但是由于学生本身知识量的有限和对专业的认知等因素，出现“一叶障目，不见泰山”的现象,虽然学习很认真，但是不能将课程与整个体系联系起来，使学生不知道这些知识用来干什么，怎么用。为适应科学技术的飞速发展和社会对人才的需求，我们应当进一步完善课堂教学和课程设计，更好地适应世界发展的潮流。当前教学中出现的问题主要是：教学结构单一，教学方法“僵硬”不能激发学生的学习积极性，使学生不能发掘课堂上的知识点。针对学生在教学中对知识点的认识不清，不能将整个课程体系结合起来的问题。首先应当转变教学模式，将以前的照套课本式的教学方法转变为兴趣型的教学方式，在教学中更好地调动学生的兴趣，激发学生的学习积极性。其次就是在课程设计时主要依据学生的实践课程来设定相应的题目，既不脱离教学中的知识点也联系了实践理论，最后在培养目标上我们应当重视复合型人才的培养，在教学体系中对于一些关联性课程的知识点在课堂上应当做简单地阐述，以培养贯通社会科学，技术科学、人文科学的复合型人才为目标。

一、工程机械关联性课程体系现状

工程机械关联性课程体系的类型主要是以理论为主，其中也有的是理论加实践，如表1所示。当前大多数高等院校的工程机械关联性课程没有实践训练，只是依附于课本上的理论知识。对于有实践训练的课程，这些实践缺乏创新性，内容比较简单，甚至与理论知识缺少内在的联系。同时机械类的课程设计主要是以齿轮减速箱为设计的对象，虽然设计所涉及的面广，但是内容缺乏创新性，每年的课程设计大多都是相同的，所以设计的内容老化与社会实际联系较少，从教学效果的角度看，当前的教学与设计并不能构成一个具有逻辑性的体系。不能满足现代社会对人才质量的需求。

二、关联矩阵法建立关联课程模型

目前，为了更好地使关联性课程与教学相融合，在此利用关联矩阵法的原理，建立一种简单的评价体系，使教师能够更好地确定关联性课程的重要性，在设定关联性矩阵时每一门关联性课程对整体教学的影响程度是不同的，这种影响程度可以通过学生对兴趣来确定，这样不同的关联性课程就对应了不同的影响因子，这些影响因子就组成了一个体系，如果关联性课程体系为,那么对应的影响因子就为,通过关联性矩阵原理可知，影响因子体系应当满足：通过关联矩阵的逐项比较原理选出较好的方案。

三、工程机械教学体系与课程设计的建议

工程机械教学体系与课程设计必须要以现代工程教育的实际背景为前提，根据学科的特点在结合学校现有资源，在传统的教学内容的基础上进行创新，通过现有的实验室和企业实习的经验对教学体系进行整合。（1）提高学生学习积极性：所有的实践要根据学生的兴趣来设定，在实践过程中首先需要学生对整个实践的理论知识掌握，在自己动手去做去分析，并在做完后提出自己观点和建议，培养锻炼学生发现问题，解决问题的能力。（2）培养学生的创新能力：在学生进行实验室操作的过程中，需要教师继承并更新以往的设计题目，通过学生们自主提出问题来发掘新的思路，可以通过一个实践引出多个题目，分层次的进行。这样能有效的提高学生的创新能力，更好的适应21世纪对创新人才的需求。（3）开展仿真实验：目前对于计算机的运用已经无处不在，它具有进行大量数据的运算、三维物体的动态模拟等功能，能够高效的解决实际运算中的繁琐问题，在实践教学前先通过计算机对整个实践过程进行动态模拟，对于在计算过程中出现的问题提出较好的解决方案，避免在实践过程中出现相应的问题。（4）课程设计联系工程实际:为了增强学生解决实际工程问题的能力，在选择课程设计的题目时，我们可以从在工厂参观学习的车间中选出一些覆盖面广且具有一定创新性的零件作为设计的对象。为了使学生更好地对实际工程问题有叫清晰的认识，我们可以邀请工厂里的工程师走进教室，对学生的设计提出实际性的问题及触发学生的灵感。

四、总结

课程设计与教学体系的设定是高校工程机械体系教学中的一个重要环节中，教学体系的设定直接影响人才的培养。因此，以工程机械教学体系为前提，加强教学和课程设计与工程实际相结合，探索新的教学思路，激发学生学习积极性，确保学生的创新实践能力，提高毕业人才质量。

参考文献：

[1]朱高峰.工程教育的几个问题探讨[J].中国高等教育,2010

[2]王鑫.王静.工程教育体系下机械设计课程实验和实践环节研究[J].中国电力教育，2010

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关键词：机械工程;绿色设计;发展;环保

前言：随着经济的迅速增长给全球造成了资源短缺和环境污染的严重危机，威胁到人类未来的发展，迫使人们对发展观进行反思。随着时代车轮的前进，机械设计向着“轻、小、智、全及绿”即轻型、小巧灵便、智能化、绿色环保的方向发展。绿色设计与绿色制造是90年代初期提出的一种新的概念与制造模式，现已受到机械制造领域的日益关注和重视，并得到了较好的应用和推广，是现代产品设计与制造的发展趋势。绿色设计是在产品的整个生命周期内（设计、制造、运输、销售、使用或消费、废弃处理），着重考虑产品的环境属性（自然资源的利用、对环境和人的影响、可拆卸性、可回收性、可重复利用性等），并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，并行地考虑并保证产品应有的基本功能、使用寿命、经济性和质量等因此，机械产品要“绿色”发展，有必要将绿色设计在机械工程中应用前景进行分析。

一、何谓绿色设计

（一）设计目标。设计目标中除考虑功能、性能、质量、成本等方面外，还必须考虑产品在整个生命周期过程中与环境和人的和谐性，

（二）设计技术。除常规设计方法外，还必须人可拆卸设计、可回收设计、模块化设计等新的设计思想和方法。

（三）设计评价。全面考虑从原材料提炼、材料加工、部件制造、产品装配、产品包装、产品运输、产品使用、产品废弃后的回收、重用和处理等整个生命周期中对环境造成的总负荷为最小。

图1 机械工程类产品绿色设计流程框图

（四）设计流程 。见上图：图1 机械工程类产品绿色设计流程框图，为闭环设计。绿色设计中产品废弃后并不是作为垃圾排人环境，而是考虑通过重用、修理、再加工、回收等手段重新应用于新产品的制造过程，从而使理想的绿色产品可以接近实现对环境的零排放。

（五）设计目的。绿色设计的核心是3R，减量化（Reduce）、回收（Recycle）、重复使用（Reuse）。以满足需求和适应工作环境。

二、目前现状

（一）新兴技术，技术完善性不高。绿色设计作为一种新的设计方法，出现的时间并不长，还远没有达到完善的程度，很多具体的方法还有待研究。

（二）“绿色设计”是设计的绿色而不是生产过程中的偷工减料。绿色设计和节约制造成本有着本质区别，并不是不按生产要求任意减少生产当中存在污染环境的环节就是所谓的“绿色设计”，而是从机械工程分析的源头上采用绿色设计的方法。

（三）绿色设计能否确落实处。能否确实的实现绿色设计的机械工程，还是“空头支票”用来抬高产品价格的砝码呢？笔者认为应予之相关部门采取措施在绿色设计投入生产环节中进行相应的监督、对于成品鉴定。

（四）“绿色”概念只是一个口号，还未普及，有待推广。绿色概念还未确实的普遍整个机械领域的，绿色设计理念如何推而广之？还有待于做深部探讨。

三、绿色设计方法

（一）生命周期设计。见下图：图2机械工程类产品绿色设计生命周期设计框图，即综合考虑调研、研制、设计、制造、销售、使用、回收、处理等生命周期中各环节对环境及人的影响的设计方法。

图2 机械工程类产品绿色设计生命周期设计框图

（二）并行工程设计。利用并行工程技术，综合考虑产品绿色设计中的各因素，并在设计过程中随时在各环节间进行信息交流和反馈，实现多因素、多目标、闭环设计过程的全局最优化。

（三）模块化设计。可实现功能和结构的集成，进而实现绿色产品的快速开发及易拆卸、易回收的要求。

四、绿色设计应用的优势

（一）新兴技术，潜力大。绿色设计作为技术应用于机械工程中的时间不长，其发展潜力之大业内人士尽人皆知。

（二）绿色设计可提高机械工程应用于实际企业竞争力。绿色设计的本质特征之一是在不影响产品的功能、寿命、质量等传统指标的前提下，通过技术和管理 两个途径，提高资源、能源利用率的一种先进设计方法。从经济学角度分析，绿色技术是降低产品成本，使技术或资源、能源相对增值的技术，即在同量资源、能源的前提下，绿色设计技术是力图比传统设计方法获得更多更好产品、使生产过程由粗放型转向节约型的先进设计技术。

（三）绿色设计可有效减少企业发展中的环境风险。随着社会对环保要求的不断提高，很多大中型机械制造企业如果不考虑采用绿色设计，则随时有着因环境问题被关、停、并、转的危机，使企业的发展存在严重的隐患。反之，如果企业采用以绿色设计为基础的机械工程而实现绿色环保生产流程即可为企业创造一个持续、稳定、高效发展的空间。

结论：随着该设计理念应用于机械工程当中将带来的优势表明，绿色设计可提高机电产品及企业竞争力，绿色设计的本质特征之一是在不影响产品的功能、寿命、质量等传统指标的前提下，通过技术和管理两个途径，提高资源、能源利用率的一种先进设计方法，必将迎来广阔的发展空间。

参考文献：

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关键词：卓越工程师计划；学科竞赛；科研活动；体系建设

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）11-0121-04

一、引言

教育部“卓越工程师教育培养计划”，旨在培养造就一大批创新能力强、适应社会经济发展需要的高质量各类型工程技术人才。“卓越计划”对高等教育面向社会需求培养人才、{整人才培养结构、推动教育教学改革、提高人才培养质量、增强毕业生创业就业能力具有重要的示范作用，该计划特别注重对学生工程能力和创新能力的培养[1，2]。

“卓越工程师教育培养计划”是一个创新工程，也是一个复杂的系统工程。按照“卓越工程师教育培养计划”通用标准，对卓越计划人才的能力要求是比较全面的，主要包括了学习能力和分析解决问题能力、工程创新能力和开发设计能力以及管理与沟通合作能力等[3]。学科竞赛和科技创新活动作为课外学习的重要环节，是培养学生动手能力、创新能力与工程能力的有效途径，是“卓越工程师教育培养计划”体系的剂和加速剂，在机械卓越工程师教育培养计划中如何构建科学合理的学科竞赛和科技创新活动体系，是当前急需解决的研究课题。

二、学科竞赛与科技活动在卓越机械工程师教育培养中的一些问题

目前针对大学本科生的各类学科（技能）竞赛和科技创新活动既有国家级也有省级、校级乃至院级等各个层次的项目和活动。以我校为例，目前机械工程卓越计划班学生参与度较高的主要学科竞赛和科技创新活动如表1所示。从表1可以看出，机械工程卓越计划班学生参与的各类学科竞赛和科研立项活动的种类和数量还是比较多的，并且呈现逐渐增加的趋势，特别是学科竞赛的种类增加的比较明显。近两年还新增了一些新的竞赛项目（未列入表1），如省级的物理实验创新设计大赛和工业设计大赛等项目也吸引了部分机械工程卓越计划班学生的参加。

从近年的教学实践来看，机械工程卓越计划班学生能够参与的各类学科竞赛和科研活动越来越多，涉及的专业面和知识面也越来越广，对学生创新思维能力的培养和综合素质的提升的确起到了较好的促进作用，但有些问题和不足也逐渐暴露出来。

1.随着教育主管部门、各类教育协会以及学校各教学单位对学生第二课堂和科技创新活动越来越重视，学科竞赛和科研活动的种类和数量呈不断上升趋势，给学生提供了更多参与的机会。然而学生还有相当的课堂学习和实践学习任务，尤其是卓越计划班的学生有比较高的企业实践要求，在校外企业实习的时间较长，没有时间和精力参加所有的项目和活动。不少学生面对种类繁多的各类竞赛项目和科技活动，在项目选择上存在一定程度的盲目性和焦虑感，不知自己选择哪些项目和活动为宜，很多学生缺乏长远的规划，也不容易形成可持续成长的学生科研团队。

2.目前开展的各类活动中，竞赛型活动偏多，而研究型活动偏少。竞赛型活动往往过分看重竞赛成绩和最终结果，而忽视活动过程中对学生的技能与知识的培养。由于竞赛型活动大多采用淘汰制，真正能进入到实质性比赛和实物制作阶段的学生数量不多，很多在前期被淘汰的学生失去了继续锻炼的机会。也使得大量的资源向少数具备竞争优势的同学倾斜。

3.在科技竞赛和科技活动中功利性思想有上升的势头。一方面，由于受学校奖励政策的影响，无论是指导老师还是学生都比较重视成果彰显度高的竞赛项目，如“挑战杯”比赛等。其次是对保研推优有奖励加分的项目，学生参加的积极性也高于其他项目。对于一些基础性和普及性的活动则师生均不够重视，参加的人员数量没有增长甚至呈下降趋势。

三、适应于机械工程卓越培养计划的学科竞赛和科研活动体系建设的思考

学科竞赛和科技活动在整个卓越教育培养环节中占有重要的地位，对卓越人才工程能力和创新能力的培养起到了十分关键的作用，它与课堂教学活动以及工程实践活动之间不是孤立的板块，而是有机的整体。应将其视为在整个卓越教育培养过程中促进工程实践和课堂教学培养功能的重要平台或载体。如图1所示，学科竞赛和科研活动平台由硬件平台和软件平台构成，该平台的软、硬件建设、学生参与平台的“引入”机制、平台的“产出”效果评价模式构成了卓越人才培养中学科竞赛与科研活动体系建设的核心要素。

1.学科竞赛与科研活动平台的建设。学科竞赛与科研活动平台的硬件建设主要是依靠场地、设备和资金等的投入，这些资源的缺乏曾一度是制约平台建设的一个瓶颈问题。随着国家对高等教育的不断投入和学校自身的持续发展，平台的硬件建设相比过去已经有了很大的改善。以我校为例，目前校级的机械教学实验中心，信息技术教学实验中心以及院级的卓越工程师计划创新实验室等为卓越计划人才开展学科竞赛和科研活动提供了较好的校内实践和实验场地及设备。由于这些中心或实验室分别隶属于不同的管理单位，因此也存在资源优化配置和资源有效利用方面的问题。与硬件平台建设相比，软件平台建设存在的问题更多一些。本科层次卓越人才工程能力和创新能力的培养应遵循认知、实践，发展和创新四个阶段或层次[4]。应对现有的各类学科竞赛和科研活动进行梳理、完善和补充，让不同阶段的学生从事与其学业成长阶段相适应的竞赛和活动。同时要适当减少或淡化以排名获奖为核心目的的竞争性项目，而增加以培养学生适应其职业生涯工程技能训练为主的科研实践或技能实训活动。

另外，学科竞赛和科研活动平台建设不是孤立进行的，要将卓越计划学生的工程实践活动和课堂教学活动有机地结合起来。例如可以在机械设计、机械原理等专业课或专业基础课上采用案例教学法，将机械设计创新大赛上优秀的学生作品案例引入到教学过程中。在学生到企业实习时，结合企业的生产实践条件，开展以提高学生绘图识图能力、工艺设计能力以及数控加工编程能力等专项技能为主的劳动技能竞赛活动。

2.平台的“引入”机制建设。学生是教学活动的主体，一切教学活动的成功与否都离不开学生的积极参与。只有学生积极而广泛的参与学科竞赛与科研活动，这一平台建设的价值才能得以体现。要解决学生参与学科竞赛与科研活动中出现的缺乏普及性、持久性以及趋于功利性的问题，单靠简单的教学计划和行政命令手段是难以取得理想效果的。要实现“要我参与”到“我要参与”的转变，关键是要实现学生的“兴趣引入”和“自我管理”。兴趣是最好的老师，从卓越计划班学生入学开始，就要通过主题报告，实践认知参观，专题讲座和社团活动等各类形式的活动向学生宣传科研创新的理念，介绍学科竞赛与科研活动的基础知识。在教学上也可以借鉴采用链条式实践类特色系列课程的教学方法[5]，通过将机械，电子、计算机技术以及金工实践课程等知识有机地结合起来，解决学生生产和生活中可以遇见的综合性问题，培养学生的兴趣点和成就感，着力培养学生的创新精神和实际操作能力。

在学科竞赛与科研活动中要让学生能够实现自我管理，体现高年级学生对低年级学生的传帮带作用，促进学生学科竞赛和科研活动团队的建立、建设和发展，形成一种良好的创新氛围和传统，使得新生能不断受到潜移默化的作用。这样才能将绝大多数卓越计划学生源源不断，持之以恒地吸引到平台中来。

充分利用QQ，微博和微信等学生乐于使用和接受的社交工具与平台，建立有关的学科竞赛和科研活动讨论组，专业群，引导性的话题，以开放和包容的态度吸引学生参与相关主题的讨论和辩论，也是吸引和引导学生进入“平台”的有效途径。其次可以将参与学科竞赛和科研活动纳入到卓越计划的班级建设和寝室文化建设中，形成绝大多数同学敢于参与并乐于参与学科竞赛和科研活动的良好班风和学风。

3.平台的“产出”效果评价模式构建。在卓越工程师培养过程中，学生获得优秀的工程能力和创新能力无疑是卓越能力的重要体现。此外学生在人文情怀、综合科学素养、多学科视野、跨文化沟通交流能力及团队协作能力方面的表现也是其卓越能力中重要的组成部分[6]。因此对学科竞赛或科研活动平台“产出”效果评价应该是能够全面衡量学生卓越能力的综合性体系。在学科竞赛或科研活动平台的建设中，在现有的一些学科竞赛或科研活动类型外，还应设置一些培养学生人文素质、国际化交流能力的竞赛或科研活动，例如可以引导卓越计划学生参加辩论比赛，英语演讲比赛，组织学生选修国外大学的优秀慕课课程，选派有条件的学生参加跨国访学或交换生计划等。此外在学生参加各类学科竞赛或科研活动时，要将学生跨学科组团和团队建设长效机制纳入到教师指导和项目考核的重点内容，以培养学生的团队协作能力，拓展其多学科素养。

应摒弃那种只注重学生竞赛排名或获奖的单一的“产出”效果评价标准。可以将学生是否获得行业技能认证，是否受到实习企业的好评以及毕业生能最终受到用人单位的青睐等均作为“产出”效果的评价模式。这种综合性的评价模式才能比较全面地体现学生的卓越能力，综合反映教育培养效果，也才能为学科竞赛或科研活动平台体系的建设和完善提供有效的反馈通道。

四、采取的措施和成效

针对目前学科竞赛与科技活动在卓越机械工程师教育培养中的一些问题，我们开展了一些探索性的工作，取得了一定成效。

1.学科竞赛与科研活动的常态化和普及化。我们尝试以班级为单位，结合学生在各阶段的学习内容，设立了一些与教育内容密切相关，全员参与的小型化的竞赛活动。例如，当卓越计划班的学生学习了机械制图这门课程后，我们就组织试点班的学生学习AutoCAD及CAXA软件，当学生们掌握了绘图软件的使用方法和技能后，进行班级内部的计算机绘图比赛。当学生到企业进行生产实习时，结合学生分配的不同岗位，开展相应的工具操作技能竞赛或者设计方案优选竞赛活动。这种类型的比赛或竞赛活动，准备和启动过程相对简单，同时覆盖面宽，能够让学生全员参与，与学生当前的学习任务密切结合，每个学生均能在活动中有所收获。

2.以赛促建，加强班风与学风建设。作为成长中的青年学子，大学生的成长与其周边的环境密不可分，良好的班风学风以及积极向上的寝室氛围对学生的学习和成才的影响是很大的。我们在卓越计划班的班级建设中，班主任以及学务指导老师积极鼓励学生组建学科竞赛和科研活动小组，并参与到具体的指导环节。任课老师也利用各种场合动员学生投入到学科竞赛和科研活动中，在卓越计划班形成了良好的科研及创新氛围，学生对学科竞赛和科研活动的参与度极高。以一个30人的卓越计划班为例，在2014年的湖北省大学生机械设计大赛中，由17名学生组成了多个小组参赛，其中四个项目共计12人获得省级一等奖，另有2个项目共计5人获得了省级二等奖。通过吸引学生参加机械设计大赛，在班级形成了良好的创新氛围和集体凝聚力，对学生完成其他教学活动起到了很好的辅助作用。

3.打破专业壁垒和障碍，组建学生主导型科研与竞赛社团和协会。在卓越计划学生的培养中，可以借鉴应用导向教学法[7]。强调以学生为中心、以实践为中心、以培养能力为中心，教师则起到引导和协调作用。要把学生的课余时间和兴趣引导到学科竞赛和科研活动中，关键是要发挥学生社团和协会的作用，将大多数学生吸纳到有关科研与竞赛活动的社团和协会中，让学生在各类活动中，在与不同专业的同学交流协作中自主管理，自主交流和自主成长。利用参加机械设计创新大赛的契机，我们引导学生设立了机械创新比赛群，将指导老师和参赛学生都纳入到群中，同时特别鼓励卓越计划班学生参加该群。通过该群，学生与学生之间，学生与老师之间架起了一个良好的贤交流平台。此外注重发挥学院专业覆盖面宽，学科交叉性强的特点，指导学生设立了地大机器人创客协会，将学院里机械工程、电信工程、通信工程以及工业设计等不同专业的同学吸纳到该协会，以学生们感兴趣的机器人设计与制作为载体，开展了形式多样的技术培训和竞赛活动，学生们在彼此的协作和竞争中开阔了视野，学习了跨专业的知识，拓展了机械、电子与模型制作方面的实用技能，综合素质得到了全面提升。

五、Y束语

卓越工程师教育培养计划作为一种新型的大学人才培养模式，实施的时间还不长，还有很多探索性的工作要做。我们认为搞好学科竞赛和科研活动体系建设，是机械类卓越工程师培养中非常重要的一个环节，是促进卓越工程师计划班学生成长和成才的一个有效性的保障，其成效将会在今后的教学工作中渐次显现。

参考文献：

[1]冯艳，李玉龙.教育部启动实施“卓越工程师教育培养计划”[J].中国大学教育，2010，（7）：4-5.

[2]侯永峰，武美萍等.深入实施卓越工程师教育培养计划，创新工程人才培养机制[J].高等工程教育，2014，（3）：1-6.

[3]林健.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J].高等工程教育研究，2010，（4）：21-29.

[4]魏军英，王静，王吉岱.工科大学生科技创新实践能力培养体系的建设研究[J].中国电力教学，2014，（3）：14-15.

[5]孙岩，刁鸣，江凌.研究型大学的学生科技创新实践平台建设[J].实验室研究与探索，2010，（11）：116-118.

[6]李培根.工程师教育培养该何以卓越[J].中国高等教育，2011，（6）：13-14.

[7]余国江，姜海，徐湘.卓越工程师培养的德国经验借鉴研究[J].高教探索，2015，（2）：66-69.

The Research of System Construction about Subjects Competitions and Scientific Researches in the Education and Training Program of Excellent Mechanical Engineers

ZHANG Meng，LI Bo，LIU Qiang，KANG Hong-mei

（College of Mechanical & Electronic Engineering，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China）

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关键词：土木工程；施工技术；设计协作

中图分类号：TU74文献标识码： A

一、土木工程施工技术的重要性概述

土木工程是生产力发展的重要技术之一，土木工程的施工技术为人类的生产活动提供了基本的保障与生产需要。一般来说，土木工程施工技术具有以下几个重要性:

(一)土木工程的施工技术能推动工程的生产效率

土木工程的施工技术在自动化、机械化和智能化的辅助作用下，能够降低不必要的人工费用管理成本，以及机械费用，使工程施工技术在科技发展的推动下，使经济效益最大化，把科学技术作为第一生产力，渗入到各个施工环节中去，提高土木工程的生产效率。

(二)土木工程的施工技术能够推动我国建筑施工的自动化进程

土木工程的施工技术是工程项目建设施工的关键环节，施工技术的创新，促进了土木工程的飞跃，进入了高速发展的时期，传统的建筑施工并不能满足当前建设工程的发展需要，因此，自动化便成了建筑业发展的主要方向，比如互换性和流水线的活动，工厂化和标准化的成套技术等，都为我国的建筑自动化提供了必要可行的途径。

(三)土木工程的施工技术是促进生态节约能源的重要手段

土木工程的施工技术是人类生产力发展的重要方法之一，随着人类对生存环境的关注度加强，社会生态化的需要日益重要，在建筑施工过程中生态化已经成为必然趋势，施工技术的发展创新和改进应时顺势，在土木工程的过程中，施工技术可以充分利用现有资源，运用节能环保材料，运用自动化技术，防止工程施工过程中产生污染环境和破坏生态的不利因素的发生，力求做到节能减排，促进生态平衡。

二、加强施工技术与设计的协作

(一)施工图纸中列入深基坑支护设计

当前，在我们的建筑设计中，并没有把深基坑支护设计列入其中。一般情况下，设计单位依照建筑总平面图上的显示，以及一些相邻建筑物的分布状况，再结合基坑的土质与高度对于深基坑支护设计提出一些相关的改进建议和看法。然后，施工单位负责做好具体的工作，或者是施工单位委托一些专业的设计师进行支护的设计。根据相关了解得知，对于深基坑支护设计，已经有专业的计算机应用程序正在广泛使用之中，但只有一小部分的设计院涉及到这一方面。计算机应用程序的使用存在一定的技术风险，并且经济收益方面也可能存在一些风险。而且，这种先进技术的使用与目前深基坑支护技术的发展是不相符的，主要是与目前城市施工存在的一些现实条件产生严重分歧。此外，设计人员对新的支护技术的吸收能力变得更加薄弱。基于这些问题，负有行业研究职能的设计院所（科研院所）应该高度重视这一问题，并且不断进行改进和完善。

(二)加强对钻孔灌注桩基础设计的重视

在一些高层建筑的设计中，主要使用的是钻孔灌注桩设计。一般情况下，设计人员在施工图纸中不会对使用的施工机械进行明确的限定，施工单位可以自由选择施工的机械。而施工单位大部分会从节约经费的角度出发，最后一般都会选择价格低廉实惠的涡锥钻作为工程桩成机械。而实际上，是以个体单机为主要单位的一些涡锥钻。这样的结果就是，工程图上面的标准、规格是否达到要求，也难以控制，这样一来，各种问题桩自然而然地就出现了，这种桩的承载能力非常低，容易造成质量隐患。而工作面达不到整洁的程度，在基坑中，污水、烂泥到处都是，使施工进程变慢。

其实，有一种比较先进的施工技术正在使用当中，那就是旋挖施工技术。根据一些现场的施工条件，我们可以采用旋挖施工技术，这是一种进口的施工技术，非常先进，主要的特点是：第一，采用的设备是比较先进的，而施工工艺也是非常一流的，一些人为因素比较少。因此，采用这一技术，成孔的质量得到了很大的提高，而桩孔的垂直问题以及对于孔底清渣问题都能很好地解决。第二，桩的直径与长度相同的涡锥成孔桩，每一个桩的承受力都会得到提升，至少提升40%~50%，这样一来，就解决了机械的高费用问题，使单桩的造价成本有所下降，换算成单位极限承载力，这二者的造价几乎是一样的。第三，如果两个基坑的作业面积是相同或者基本一致的，两台旋挖机的成桩数量与最大密度分布的涡锥成桩数量就是一样的，都是十八根。此外，前者挖掘出来的泥土可以随时装入车里，及时运送到工地，前者的综合效率比后者更高一些。第四，施工现场也是非常干净、整洁的，地面上没有泥土，仅仅用一些清水冲洗就可以好地清理了。

通过上文中的比较，个人认为，旋挖成桩的施工工艺的技术是非常先进的；其次，设计人员在进行图纸设计的时候，要把施工所需的机械设备标在图中，尽量选择一些比较先进的施工器械。与此同时，采用旋挖成桩的单桩需要很多的成本投入，因此，需要对数据进行全面的对比，这样才能使施工单位容易接受。

(三)加强设计图纸在施工中的可操作性

在建筑工程的设计过程中，设计师一定要表明自己的设计意图，并且要尽量考虑施工的操作性是不是比较强，要考虑其中的可行性，观察其中是不是存在某种分歧，如果发现，要及时更正，在施工图纸中要及时修改。我们例举一个具体的例子，比如，关于一项建筑工程中基础梁筏的前后方向的地梁设计的高度是一样的，根据以往的基础设计，这其中并没有什么问题。但是，如果采用这样的设计方法，在进行施工的时候，一个方向上的地梁位于纵向上的钢筋就要穿过在垂直方向上的地梁，如果地梁的宽度比支座的柱边长更加高的时候，那么。地梁两个方向上的有效高度就不能得到同时保证。因此，最后就必须把其中一个方向上的地梁抬高5厘米。像这样的问题，在工程设计的时候会经常遇到，因此，如果在设计人员进行设计的过程把这些问题及时解决，就会减少实际施工的困难，但是一旦工程进入施工阶段，再来解决这些问题就非常困难了。

(四)加强对钢筋连接技术的重视

当前，钢筋机械连接技术在很多的国家中都进入应用。这种施工技术是一种新型的技术，尽管在工程施工中并没有被规范和列举出来，但是，在很多工程范围中都有广泛使用。这种施工技术还没有得到国家的认可，没有建立相关的工艺约束，因此，设计人员在设计的时候大部分不会使用这种技术。此外，这些先进的技术的检测都是具有一定的级别的检查单位来进行，然后给出检验结果，在价格方面是比较低廉的，其操作方面也是非常简单、快速的，对于施工单位来说，是有非常大的吸引力的。个人认为，当设计人员遇到这种情况，不能仅仅依照国家颁布的施工工艺来设计，而应该有所变通，对于那些新技术可以进行全面的、准确的评断，看这些新技术是不是能够应用到工程之中。

(五)促进设计人员与施工单位的交流与沟通

在工程施工的过程中，设计单位与施工单位在进行技术交底以及审查图纸等方面都具有多方面的需要配合的地方，这些繁琐的配合可以在不同的场合，也可以在不同的时间。个人认为，作为一名合格的结构设计师应该高度重视这种配合程度；除了可以通过电话确定，也可以通过进行口头协商，此外，还可以把这些小细节用书面文字的形式列举出来，形成一种比较正式的文件，这样做的主要目的是，可以减少因为专业分工的不一样而导致个人理解上出现偏差而导致错误的施工行为。

(六)加强人员施工技术水平

工程的设计人员要在众多的实践中不断总结经验，使自己的专业水平不断得到提高，一定要做到可以博采众家之长，当面对一些经验比较丰富的施工技术人员的时候，可以多听取他们的意见和建议，不要总是自持己见，这样一来，自己的经验和设计水平都能大大提高。

结语

总之，土木工程的施工与设计，两者一定要保持一致性。设计是施工技术的先导，能指导施工的进程。而施工技术则是设计的最佳体现，施工设计以及合理的施工设计，都能够让土木工程更加高效化。

参考文献

[1]王国军.试论土木工程中的施工技术与设计配合[J].中国新技术新产品, 2011,(06)

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【关键词】水力机械；水电站辅助水力机械系统；油、气、水系统及量测系统；设计方案

1 引言

水电站的水力机械设备主要包括水轮发电机组及其附属设备(主体设备)、辅助水力机械系统设备等，其中辅助水力机械系统一般由油、气、水、量测等几大系统组成，其主要作用是为主体设备提供必要的服务，保证主体设备安全稳定运行。勿容置疑，水电站主体设备的性能、质量、配置及设计操作流程等对水电站安全稳定运行起着关键作用，但经过众多电站的运行事实证明，水电站辅助水力机械系统的设计方案、产品质量、技术性能等同样对水电站的经济安全稳定运行起着不可忽视的作用。本文结合工程实例，着重针对水电站水系统中的供水方式、管道阀门设计、滤水器设置部位、减压阀及安全阀口径选择、排水方式及渗漏泵选择，油、气及量测系统设计方案、设备布置当中的方案考虑的合理性、相互之间的影响等设计应考虑的诸项问题，谈谈设计中的一些体会。

2 工程概况

某水电站位于河干流的上游，为低坝引水径流式电站，是以发电为主的小型水电站工程。采用2台单机容量为10 MW的轴流式水轮发电机组。电站保证出力为4.4 MW，多年平均发电量8 283万kW・h，年利用小时数4 142 h。

3 水电站辅助水力机械系统中水系统的设计

3.1 技术供水方式设计

按照《水力发电厂机电设计规范》，水电站水头为15～120 m时宜采用自流(减压)供水方式、水头大于120m时应进行水泵供水与其他供水方式的比较。在以往的技术供水方案比较中，大多没有考虑这样的事实：目前国内生产的水泵由于制造加工工艺不高，质量尚不稳定，很难保证连续稳定运行；有不少类型的水泵达不到其标注的技术性能要求。如：有的自吸泵或离心泵名牌标注的吸出高度为5～7m，而真正可实现的吸出高度只能达到3m；有不少电站的技术供水泵由于制造、技术参数不达标等种种原因不能正常工作，影响到主设备的安全稳定运行；在方案比较中对由于水泵故障带来的其他损失、水泵的维护成本、水泵的占地面积以及布置上的困难等因素往往没有充分考虑。鉴于通过几个水电站对自流减压供水方式与水泵供水方式的技术经济比较两者在设备投资、能量损耗等指标上相差并不大，甚至水泵供水耗能更多一些，因此考虑到目前国内减压阀技术及应用已相当普遍和成熟、价格也便宜，笔者认为当电站净水头在15～300m之间时宜首选采用自流(减压)供水作为机组技术供水方式。经查证，国内有的水电站水头达306m、升压值达370m也采用自流减压供水方式而且是一级减压，运行状况良好。当然，这么高水头采用的是弹簧式减压阀，若采用隔膜式减压阀，可考虑采用二级、三级减压供水方式。目前，由作者工作单位设计的150～160m水头段的电站如光照、洪家渡等大多采用二级减压供水方式， 120m以下水头段的电站大多采用一级减压方式如引子渡、索风营等，上述电站的技术供水系统运行情况都良好。对多泥沙电站，可考虑双向供水方式，即正、反向供水，定期切换进行反冲洗，以防堵塞；有些中小型水电站也可考虑采用循环供水方式，但这种方式对封河的寒冷地区不太适应，因为其冷却器放在尾水渠中易被冰封冷冻损坏或堵塞等。

3.2 管道阀门设计

为增加可靠性，减少维护工作量，当技术供水采用自流(减压)供水方式时，供水管中的第1道阀门(靠近取水口端)应选取高一级压力等级的阀门。例如：调保升压值为0.9MPa则最好选用1.6MPa的阀门而不要选1.0MPa的阀门；对不宜检修或检修条件较困难时，宜设2道阀门；此外，检修阀门宜选取不锈钢阀门。

3.3 滤水器设置部位

在自流(减压)供水方式中，为了更好地保护减压阀及其附件，保证技术供水系统正常工作，将滤水器放置在减压阀前也是较好的选择。虽然滤水器压力等级提高了会增加一定的成本，但增加数额不大，一般增加10% ～15%，完全可以接受。目前很多水电站均采用这种设计。

3.4 减压阀及安全阀口径选择

作者通过对水电站减压阀选型的对比，发现如果按照减压阀特性曲线中(ΔP ～Q ～D)对应的数据选择技术供水减压阀口径，往往过流量不能满足技术要求。因此，在选取减压阀口径时应将其特性曲线中推荐的数值适当放大1～2号，例如：曲线查得减压阀口径为100mm，则可选为125mm或为150mm等等。对安全阀口径选择，可根据配套的推荐口径选择与主管径相同或选择口径小于主管径1号的安全阀，但由于泄压时水的流速很快，为减小水锤压力，要求安全阀后的管路口径应大于安全阀口径；此外，为了厂内安全，减小水泵工作量，安全阀排水应直接排至下游尾水，不要排至集水井。

3.5 排水系统设计

在水电站排水系统设计时，对中小型电站及尾水位较高的电站，宜采用直接排水方式。这样，既减小了水淹厂房的概率，也减小了设计工作量。因为集水井井盖需要密封，设计难度也较大；对渗漏集水井和检修集水井也宜分开设置，这也是规范所要求的。但是，很多电站的业主要求将两井用连通管连通，这就要求设计单位必须在连通管上加装常闭阀门，该阀门由于其重要性，要求应相当可靠能够锁锭，以避免误操作引起水淹厂故的发生。

3.6 蜗壳排水及尾水管排水阀

3.6.1 按照经验及统计，蜗壳排水及尾水管排水阀口径的选取一般取压力钢管及蜗壳进口公称直径的8% ～10%为宜。

3.6.2 目前有些设计者每套机组设置1个尾水管排水(盘形)阀，考虑到该阀门的重要性，笔者建议每套机组最好设置2个，这对设备布置及费用影响甚微。

3.7 渗漏排水泵选择

对尾水位变幅大的水电站，渗漏排水泵选择时应考虑适应不同的扬程，这主要是水泵的工作特性所决定的。按照《设计手册》渗漏排水泵扬程应按照最高尾水位计算，但水电站实际运行中有较长的时期不在最高尾水位，这就导致水泵长期不在最优工况运行，带来水泵效率低、轴承温度高，很容易烧坏轴承。要解决这一问题，可考虑配置两种不同扬程的水泵：按正常尾水位工况(电站机组满发对应的水位)选择一种，按最高尾水位工况选择一种；也可以考虑采用变频方式。

4 水电站辅助水力机械系统中油系统的设计

4.1 绝缘油系统

4.1.1 目前水电站采用的主变压器大多是20～30年免维护型的，除非发生事故需进行大修，一般情况下是不需要更换绝缘油的，因此笔者建议设计中小型水电站绝缘油系统时省略总的供排油管路；对于梯级电站仅在某一较合适的站点设置绝缘油系统，其他站甚至可以省略绝缘油系统；对地理位置较偏僻的独立电站，可仅设绝缘油库及油处理室设备。

4.1.2 对巨型和大型电站，绝缘油库及油处理室尽量距用油设备近一些，以利节能降耗。

4.2 透平油系统

4.2.1 对中小型水电站，可适当简化管路系统设计，如：在各用油部位附近设置活接头，在供排油总管适当位置设活接头，其间可采用软管过渡等，尽量减少不锈钢管的数量及埋管布置。

4.2.2 对梯级电站而言，可考虑在某站设油分析、化验设备，其他站可省略。

4.2.3 对巨型和大型电站，可从有利于运行、维护及检修的角度出发，考虑配置齐全一些。

此外，油系统在设备布置上，为满足防火规范要求，配置的滤纸烘箱应布置在专用的房间内，烘箱电源开关也不能放在室内；油库中油罐的事故排油操作阀门不能与油罐布置在同一房间，应布置在专用的房间内；对室外布置的管路系统，为防止热胀冷缩导致管路损坏，应考虑设置玻纹管连接段。

5 水电站辅助水力机械系统中气系统的设计

5.1 水电站气系统一般包括中压气系统和低压气系统，由于目前气体介质减压阀尚未达到成熟阶段，因此这2个系统在设计时不考虑合用，应尽可能分开设置。

5.2 低压气系统中吹扫及检修供气单元与机组制动供气单元尽可能分开设置，并分别设置相应容积的贮气罐；另外，吹扫及检修供气单元可作为制动供气的备用气源，以保证制动供气的可靠性及供气质量；制动供气应尽可能干燥、清洁，而吹扫及检修供气干燥、清洁度可适当放宽。

5.3 由于供气管路往往较长有一定的管路损失，使气体到达供气设备时压力达不到设备的额定操作压力，因此在选择空压机时其额定排气压力宜比设备的额定操作压力略高一些，相应的贮气罐设计压力也要提高。

6 水电站辅助水力机械系统中水力量测系统的设计

6.1 为保证集水井液位监测与控制，应同时配置2种不同型式的液位控制器，如：压力传感式及浮子式等，两者互为备用。

6.2 监测尾水管压力脉动的传感器宜布置在水轮机的尾水管锥管段，而不宜通过测压管后再设置传感器，因为这样会有衰减影响测量精度。

6.3 在水位计布置上，应有防止水倒灌的措施。

7 水力监测系统

为确保电站安全经济运行，电站设置了全厂性量测仪器仪表和机组段量测仪器仪表。前者包括：上、下游水位采用指示型水位变送器；电站毛水头采用WT2000DP型差压变送器；冷却水温采用WX型温度信号器；拦污栅前、后压差采用WT2000DP型差压变送器；集水井、生活水池、循环水池采用水位变送器。以上水位变送器及压差变送器均通过水位水头监视仪显示、报警。后者包括：蜗壳进口压力、尾水管出口压力采用压力表显示，水轮机工作水头采用WT2000GP型压力变送器并通过水位水头监视仪显示；蜗壳测流采用WT2000DP型差压变送器并通过流量监测装置显示；主轴密封压力、转轮与导叶间压力采用压力表显示；顶盖压力、尾水管进口压力采用压力真空表显示；机组振动、主轴摆度采用振动、摆度探测仪及其检测装置。水位水头监视仪、流量监测装置、振动摆度检测装置与计算机监控系统有通信接口。

8 结语

水电站辅助水力机械系统的设计对水电站安全稳定运行至关重要。确保合理有效的辅机设计，不仅可以降低成本、节约投资，更重要的是可以保证水电站主要设备的安全稳定运行，方便设备运行及检修，延长设备使用寿命。为此，该系统各个细节的设计应当引起设计者的足够重视。

参考文献：

[1]陶承军. 江源水电站水力机械优化设计及设备选择[J]. 甘肃水利水电技术， 2008，(07).

[2]张昌兵. 水力机械叶片尾流机理研究[J]. 四川大学学报(工程科学版)， 2005，(06).

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关键词：机械加工与装配；教学设计；教学载体

基于机械行业技术的不断变革提高，社会对高职院校学生的技术要求的不断提高，为了让学生走入社会更能快速适合企业的工作需求，将以往的机械加工工艺和机钳装配技术融合，依据“手摇偏心轮传动机构”为教学载体，进行新课程的《机械加工与装配》的设计开发，具体实施如下，供参考。

一、课程概述

1.课程性质。本课程是数控技术专业的专业核心课程，通过本课程学习使学生掌握机械零件的加工工艺规程文件的编制、掌握普通车床、铣床的基本操作，简单零件的加工与装配及零件检测等相关知识和能力，并培养学生相关职业素养。本课程处于数控技术专业课程体系链的前端，是核心职业能力形成的关键课程，其前续课程包括：机械制图、机械制造基础等，其后续课程包括：数控加工与装配、CAM与数控加工、机构设计与加工等，技术知识前后铺垫螺旋上升式提升数控加工能力奠定基础。

2.设计思路。本课程强调以“工作过程”作为学生的主要学习手段，采用“手摇偏心轮传动机构”项目为载体，融“教、学、做”为一体，让学生“在学中做，在做中学”，学生通过独立完成实际机械零件加工任务，使学生掌握机械零件加工工艺编制方法、机械加工操作技能和零部件组装拆卸技巧，同时在典型产品加工过程中培养职业素养，专业技能，以满足制造业对高技能人才的要求。

课程通过教学载体“手摇偏心轮传动机构”的学习和实物制作过程，使学生掌握普车、普铣的基本操作，简单零件机械加工工艺的编制，机械零件的加工与装配及零件检测等相关知识和能力。这一典型工作任务被分解成5个教学项目，如下。

（1）机械零件的加工工艺编制基础

（2）车削零件加工工艺文件编制与加工

（3）铣削零件加工工艺文件编制与加工

（4）钣金零件加工工艺文件编制与加工

（5）手摇偏心轮传动机构装配调试

二、课程目标

遵循开发课相的前提是先制定职业教育分级标准。职业教育分级标准的制定需从职业分析入手，结合国家职业技能标准、行业技能标准后企业培训标准和要求，将特定职业活动需要的职业能力、素质和要求解析，拆分为若干个能力单元、知识单元。

根据社会对数控技术人员的能力需求，课程设计着眼于实现相应的职业能力目标。该课程的职业能力目标划分为以下十三项：

1.具有能根据材料性能选择刀具与切削液能力；

2.具有根据切削性能进行计算、选择机械加工切削用量能力；

3.具有根据加工零件选择机床用工装夹具能力；

4.具有合理制定机械加工工艺流程与加工路线能力；

5.具有编制合理的机械加工工艺文件能力；

6.具有分析机械加工质量并给出改进措施能力；

7.能够操作车床按要求完成回转体类零件的机械加工；

8.能够操作铣床按要求完成箱体类零件的机械加工；

9.能够进行钣金零件加工工艺文件编制与加工；

10.能够使用常用量具对零件进行质量检验；

11.能够根据机械机构要求，制定合理的装配工艺文件；

12.能够根据装配工艺完成简单机械机构零部件装配与调试工作；

13.能够按照要求对加工设备进行保养操作及初级机床故障处理。

三、课程内容

任务1――机械零件的加工工艺编制

学习相关的机械加工相关基础知识：认识安全文明生产、机床选择、刀具选择、量具选择、夹具选择、毛坯选择、切削液选择、切削参数设定、走刀路线等，钣金加工技术和机械装配技术等，会编写机械加工零件的工艺规程文件。

任务2――车削零件加工工艺文件编制与加工

1.通过车削零件毛坯，使学生对车床基本结构和坐标系进行基础认知，并训练机床基本操作，常用量具的使用、重点培训手动切削零件技巧，并认识切削参数对零件质量的影响。

2.通过车床加工“手摇偏心轮传动机构”机构中具备回转体结构的零件进行加工，合理安排工艺，熟练掌握车床的加工操作技能。

任务3――铣削零件加工工艺文件编制与加工

1.通过铣削零件毛坯，使学生对铣床基本结构和坐标系进行基础认知，并训练机床基本操作，常用量具的使用、重点培训手动切削零件技巧，并认识切削参数对零件质量的影响。

2.通过铣床加工“手摇偏心轮传动机构”机构中具备铣削结构特点的零件进行加工，合理安排工艺，熟练掌握铣床的加工操作技能。

任务4――钣金零件加工工艺文件编制与加工

1.通过钣金件的加工，使学生对钣金折弯设备基础认知，并训练设备的基本操作，常用量具的使用、重点培训手动折弯技巧。

2.通过钣金加工“手摇偏心轮传动机构”机构中挡板钣金件的加工，会钣金展开计算，合理准备钣金料，合理安排工艺，熟练掌握钣金加工操作技能。

任务5――手摇偏心轮传动机构装配调试

通过对“手摇偏心轮传动机构”的工作原理合理分析，会合理选择机构中的标准类别及参数，检查已加工好的非标准件是否合格，编制机械装配工艺文件规程，选择合适的工艺设备进行合理的拆、装机构，使其能按照预定目标正常工作，熟悉掌握机械拆、装技巧。

四、课程成果

本课程采用项目教学法，项目完成后，需要提交：

1.工艺文件：学生制定的合理可行的零件工艺文件。

2.完成机构中所有非标准件的机械加工，学生制作完成的满足零件图纸要求的实物。

3.进行“手摇偏心轮机构运动”的组装调试，实训机构运动。

五、课程考核

本课程采用过程考核方式，依据项目完成的情况和提交的文档资料，以小组成果考核结合个人任务文件编制进行考核。16个子任务进行独立考核，每个任务均要撰写相关的工艺文件及完成实际零件加工。实现全过程监控和考评。

总成绩的构成：

总成绩= 项目1×20%+项目2×30%+项目3×30%+项目4×5%+项目5×15%

六、教学组织

采用项目教学法，融“教、学、做”为一体。以4-5名学生为一个项目小组开展学习，合理进行分工，协调工作。以一个班级32名学生为例，学生分成8组，两名教师辅导，并需要配有实践指导教师指导加工。每周8学时，2+6模式，2k理论教学，6k实践教学，在机钳加工实训室和教室交替开展教学。需要的教学设施如下：

1.用普通车床和普通铣床作为加工机床；

2.以大量工厂实际零件样品，进行实物工艺分析；

3.使用投影设备进行辅助讲解。

七、小结

经过三轮的教学实施，发现该课程以“手摇偏心轮传动机构”为教学载体开发设计实施，学生的学习兴趣更加浓厚，学习目标更加明确，学习质量有了明显的“质”的提高，学生的专业素养得到了社会企业需求的认可。

参考文献：

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一、当前我国工程机械的设计与制造的现状和特点

1、我国虽然是发展中国家，但是我国的经济发展速度非常快，当前我国的工程机械销售量和销售额已经远远超越美国、日本、德国位居世界第一位。工程机械的飞速发展不是一朝一夕就能实现的，我国在重工业发展行业投入大量了人力物力和财力才使工程机械行业获得今天的成就。另外，我国的工程机械自给率也从“十五”期间的70%左右，提高到80%以上，我国已经不是当初那个仅仅靠借鉴其他国家技术来进行制造工程机械的中国了，我国已经开始了自主的研发与创造，成为了真正的世界工程机械制造大国。

2、绿色设计和绿色制造是当前任何一个行业都在学习和考虑的全新开发理念。新产品和新技术的研发和创造将带来更高的经济效益。那么什么是绿色设计和制造呢？就是指该产品从设计、制造、包装、使用到报废处理的整个产品生命周期中，能够对环境的负面影响最小，与此同时还能保证获得最佳的经济效益，保障企业的经济效益和效益的协调优化。主要特点有：

（1）工程机械的绿色设计。绿色设计具体就是指在机械的设计之初就充分考虑产品生命周期的各个环节（比如机械产品的可回收性、可维护性、循环利用性等）。绿色设计的方法是非常复杂的，工程机械的设计制造者需要拥有非常强烈的绿色设计理念以及制造技术，同时还要充分考虑到产品被使用全过程的所有可能发生的意外事件，其中包括工程机械产品使用过程中的质量问题以及用户要求等。

（2）在进行工程机械制造时，使用绿色环保的制造材料。当前社会越来越多的行业已经加入到了开发和制造绿色健康环保的产品行列中，那么工程机械制造行业自然也不能落后于其他产业。绿色环保材料主要是指在进行机械制造时选用无污染易回收的绿色可循环利用的环保材料。但是还要注意在进行工程机械绿色制造的材料选择时要确保经济效益与工程机械制造的质量相协调。

（3）后期工程机械的废物回收以及绿色环保处理。科学合理的废物回收再利用能够大大降低废弃物对环境的污染，有效促进工程机械产业的绿色健康发展，为社会带来更大的经济利益。

二、工程机械的绿色设计与制造的重要性

1、工程机械在制造产品的过程中，会产生大量的工业废液以及固体废气物等污染物。另外，随着当前人们环境保护意识的提高以及对生活水平的要求也逐渐提高，不环保的工程机械制造模式已经不能满足人们对生活环境的要求了，这也就使整个工程机械行业面临着巨大的挑战。因此，只有相关工程机械的设计和制造者能够积极研发符合环保要求的低污染绿色工程机械，采取相应的绿色设计和制造，才能更好更快的适应社会发展的要求，促进企业的经济效益与社会效益共同提高的健康环保模式逐渐遍布整个工程机械制造行。

2、超低消耗的绿色设计：只有从根本上找到解决方法，才能大大减少原材料的消耗，。因此，工程机械行业应当聘请秉承绿色设计和制造理念的设计者对工程机械进行绿色设计和监督制造。并且由相关工程机械制造企业提供所需的绿色环保材料，进一步大大降低对不环保材料的使用。与此同时，也应当积极推广减少资源消耗的绿色技术。当前的环境污染源正在逐步增多，工业废气废弃物的排放等都使环境受到日益严重的破坏，绿色材料的使用能够大大减少废弃物，绿色材料在工程机械制造过程中也不会产生大量的废气废液等的排放，非常有利于生态环境的改善和产品的回收利用。

三、如何更加高效的进行工程机械的绿色设计与制造

1、在工程机械的设计方面进行全新理念的可循环利用的绿色设计方案，将工程机械产品的后期市场开发出最大的潜力，大大提高产品的使用效益。工程机械的绿色设计是非常复杂的。工程机械的绿色设计还应当一步一步通过实际操作应用到真正的工程机械制造中，并且将工程机械的功能发挥到最大程度，同时还要保障工程机械高效的环保效益。

2、在绿色设计的基础上大大提高绿色制造的技术。工程机械的绿色设计也就是无污染、可循环的生态设计，只有最大程度上的保证整体设计能够使产品在保护环境的基础上进行运行，并且也能保证达到和满足人们对工程机械的需求就可以，这样就已经达到了工程机械的绿色设计理念。另外，还应当实施以缓解甚至解决环境问题的创新式设计，当前越来越多的产品已经意识到在保护环境的基础上进行研发和制造新产品，与此同时也还能将产品的经济效益达到最大，这种全新的工程机械的绿色设计方法是当前绿色设计者所想要达成的目标。绿色设计是工程机械绿色制造的核心，当前我国的工程机械在绿色设计方面的主要内容：在进行工程机械的设计时，根据绿色环保的理念进行设计，并且要明确在即将进行的产品制造中所指定需要的绿色材料和制造材料。另外，如果企业条件比较优越，可以使用自我研发的绿色健康材料进行工程机械的制造，企业可以自己设计和研发绿色健康的工程机械制造所需的零部件以及相关设备，这样能够最大程度上保证工程机械的绿色环保功能正常运行和实施，其中，在进行绿色健康零部件的制造和实施中，也应当采用节能、节水、省料等的最优化绿色环保产品。

3、对工程机械进行绿色包装和后期的绿色维护以及回收处理。绿色环保的包装能够有效吸引消费者的眼球，当前人们的生活水平越来越高，更加追求健康环保，因此，绿色环保的包装能够拥有更多的消费者。另外，工程机械产品的后期维修是非常重要的环节，如果不能正确及时的处理，就会给环境带来负面影响，只有通过正确的方式及时进行后期的工程机械的管理和维修，才能有效提高工程机械的使用寿命，并且大大提高产品的使用效率。

四、总结

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关键词：教育公平 和谐社会

教育公平是指每个人在享受公共教育资源时受到公正和公平的对待。教育公平包括教育机会公平、教育过程公平和教育质量公平，教育机会和教育过程的公平相对容易做到，但教育质量的公平则较难做到。从某种意义上说，教育公平既是一个原则，又是一个理想，同时也是一个努力过程。

教育不公平在我国现实生活中的表现形式多种多样，主要表现为：

1.城市教育与农村教育的不公平。城市教育的水平越来越高，农村的教育水平则较之低了不少，很多农村学校缺乏基本的教学器材，而且师资力量不够。

2.区域教育之间的不公平。如东部地区与西部地区教育的不公平，目前东部部分地区和大城市的教育水平已接近发达国家的水平，而西部贫困地区仍未完全普及九年义务教育。

3.学校教育之间的不公平。如重点学校与非重点学校的不公平，重点学校通常是地方政府则政投入的重点，而非重点学校因政府不重视、投入少，教育质量普遍存在问题。普通学校与职业学校的不公平等。

4.强势群体与弱势群体教育的不公平。如正常儿童与特殊儿童教育的不公平，正常儿童基本上实现了普及义务教育，而特殊儿童很多不能上学，贫困家庭学生与富裕家庭学生教育之间的不公平，等等。

我们以为教育公平是和谐社会的基础，可以采取以下措施促进教育公平。

1.增加政府在国民教育资源上的投入力度。教育尤其基础教育是公共事业，政府承担着义不容辞的责任与义务。总体而言，各级政府教育投入不足是限制教育公平的重要因素。2011年，我国教育经费的投入占GDP的比例约为3. 58 %，尽管比往年有所增加，但和1993年的《中国教育改革和发展纲要》提出的国家财政性教育经费的支出占GDP的比例应该达到4%的要求还有差距。

2.合理配置教育资源，向弱势群体倾斜。研究表明，学业成绩低下或学习困难的学生，多数来自下层社会，而且，多归因于早期生活经验的不足，形成文化不利以及文化剥夺等现象，这种情况在全国范围内表现为东西部地区差异、民族差异和城乡差异，同时也表现为同一地区内阶层差异。因此，在教育资源配置上，政府根基于正义与公平的原则，从补偿教育的角度，向弱势群体倾斜，向西部贫困地区、少数民族地区、广大的农村地区倾斜，对于不同需求的个人和群体投入不同的教育资源。问题在于，我国目前的教育财政体制受地方经济发展的影响很大，在广大西部贫困地区，即使当地政府将财政支出的大部分划拨给教育系统，但由于总量限制，仍不能满足教育事业发展的需求。因此，实行由国家统一调控的教育财政体制，尤其是义务教育财政体制，由国家在基于公平公正的基础上，实行对贫困地区有所倾斜的教育投入政策，才能从根本上解决由于当地经济发展水平低而导致的教育不公平。就区域教育发展而言，重在缩小城乡差距，在招生、师资等政策方面，打破城乡二元的传统格局，促进城乡一体化的教育事业发展。优化教育资源配置问题，不只是教育财政问题，也包括尽可能帮助贫困地区改善师资、设备等教育条件。我们可以考虑在保证教师工资、福利等待遇不因所供职学校资源条件差异而不同的情况下，鼓励、引导教师到贫困、薄弱学校任教，以提升这些地区和学校的办学水平。

3.调动一切可以利用的社会教育资源。当下，许多人都认同我国“穷国办大教育”的客观现实。问题在于，在政府尚没有足够的财政力量以高质量的教育满足民众教育需求的情况下，积极地采取政策导向机制，包括采用适当的市场运行机制，引导、吸纳、调动一切可以利用的社会教育资源丰富教育资源，使教育公平建立在相当的资源基础上，不失为一种可行的选择。既没有足够的教育资源投入，又没有宽松的教育政策引导，教育公平问题的根本解决只能陷入“无源之水，无本之木”的尴尬境地。

4.坚持积极地区别对待原则，构建教育公平救助系统。社会分层的现实，使教育不公平在所难免。解决问题的方法之一是由国家与社会多方统筹建立“弱势群体教育公平救助系统”。从区域差异来看，国外“教育优先区”的经验可以借鉴。针对区域教育不平衡的状况，英国早在1967年的《普洛登报告》就提出“积极地区别对待”的理念，并通过制定教育优先区的策略，缩小地区间的教育水平差距。美国自克林顿政府时期就在全国推行教育优先区计划，以帮助高度贫穷社区学生提升学习成绩。对社会贫困阶层而言，则需要由各级政府协同社会力量建立救助制度。教育公平既要解决入学机会问题，也要解决使学生有能力完成学业的问题。目前，我国大中小学校，都有相当比例的学生面临严重的经济困难，因此，建立健全贫困生救助系统成为实现教育过程公平的重要举措。

参考资料：

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关键词:公路工程;机械设备;维护;管理

Abstract: in the current highway construction has the extensive use of the mechanical equipment, strengthen the mechanical equipment maintenance management to reduce project costs, and ensuring the quality of projects and the progress of the projects has important significance. This paper points out that the highway construction machinery equipment maintenance and management are some common questions, and analyzes its harm, and then put forward to strengthen the mechanical equipment maintenance and management of the corresponding measures.

Keywords: highway engineering; Mechanical equipment; Maintenance; management

中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：

前言

随着我国经济的飞速发展,我国的公路建设也取得了巨大进步,公路已成为现代社会经济发展的重要基础设施。在全国各地公路建设正在蓬勃开展的同时,各种各样的机械设备被运用于公路工程当中,施工的机械化程度也越来越高,工程机械在公路工程中也显得越来越重要,对公路工程的机械设备维护管理工作也显得异常重要,对其维护管理是否得当,会直接影响到工程质量和工程效益。因此,必须加强对公路工程机械设备的维护和管理,做到合理利用,定期检查,适当保养,及时维修,延长机械设备的使用寿命,以便更好的为公路工程建设服务,减少资金投入,取得设备管理的最佳经济效益。

二．机械设备维护管理存在的问题

1.机械设备维护存在的问题

随着公路施工机械化程度的不断提高，机械维护管理的费用也不断提高，这会直接对工程效益造成影响。许多施工企业不注重机械设备的维护管理，没有建立完善的维修和保养相关制度，没有制定高效合理的维修计划，导致机械容易出现损坏，而且损坏也得不到及时的维修，从而造成机械配件大量积压浪费，降低了机械设备的使用效率，相对的就增加了成本，减少了利润。还有许多施工单位的相关管理人员专业素质较低，对机械设备不够了解，出现错买或者买到低质量的配件，这样不仅影响生产效益，也无谓的增加了生产成本；另外，还有部分施工企业仍在使用一些严重损坏或老化的已经达到报废标准的机械，而没有及时更新，这样会大大增加机械的故障率，使得维修和保养成本也大幅提高。

2.机械设备管理存在的问题

首先，在公路工程中机械管理与生产管理经常存在着这样一个问题，就是项目部主要通常以施工技术人员为主，而机械管理人员往往不属于项目部的组成成员，而生产管理人员缺少对机械的正确使用和定期维修保养等知识，这样就不能有效实施机械管理。其次是施工设备不配套，一旦工程中标，马上组建项目部，不能及时将所需大型或特殊的设备配备到位，从各项目部抽调的机械设备又不能满足新的工程要求，或是存在设备不配套的问题，因而影响到工程进度和质量；最后，还经常存在项目部管理短期行为严重的问题。为了追求工程进度和短期效益，一些项目不得不加班加点，长时间的超负荷使用机械设备，使其得不到及时维修和保养，项目部对出现故障的机械也不愿花大钱进行维修，影响了机械设备的工作状态和使用寿命。

三．机械设备维护管理措施

1.机械设备维护措施

应对机械设备严格执行机械保养制度实行定期保养，使机械保持良好的工作状态。尤其是一些利用率高并且容易出故障的设备应做好跟踪诊断，一旦发现异常现象应立即停机，并迅速组织维修人员进行检查和现场抢修。通常公路工程的机械故障大多是由不良引起的，所以对机械的合理是机械保养维护中的一个重要环节。对工程机械各零部件进行合理的，能降低零件的磨损程度，从而减少机械故障。为此，一定要合理选用剂，还要经常检查剂的数量和质量，及时补充或更换。

公路工程中施工机械设备在使用过程中难免会出现故障，其中有些故障对机械设备的影响是比较严重的，而这些严重的机械故障往往是忽视了对小故障的及时处置而引发的。因此，在维修方面，一定要对小故障及时处理，切不可因故障小不影响使用，而让设备带病作业，最后造成大故障，使机械设备不能使用，这样不但会延误工期，影响工程进度，还有可能造成设备突然报废，造成重大财产损失。还应做到养修并重，预防为主，根据零件磨损和机械损坏规律，定期对设备实施强制保修项目;还应进行预防性维修，即按照维修对象的实际计划状况来控制的维修方式，这样能避免强制维修造成的浪费。在检修过程中更多的采用先进技术的不解体检测和保修，并加强工程修理车的利用，以便对故障机械设备随时随地的进行维修，大大节省维修时间和费用，相应地提高了机械设备的使用效率。对一些大型的设备，应利用施工间歇时间和下雨天，执行计划预防保养制度，减小事故率，最大限度的提高机械设备的使用寿命。

2.机械设备管理措施

首先应积极做好设备的组织工作，在初期建立项目设备组织管理体系，做好项目组织计划工作，根据工程需要来确定机械种类和数量，编排机械总量控制，及时上报组织计划，还应对各机械技术状态深入了解，将不合格机械进行撤换，以保证公路工程顺利进行。

其次，还应建立完善的机械管理体系，包括完善的管理制度和高效的管理机构，这样能更好的调动广大工作人员的积极性，实现机械设备的有效管理。还可对工程机械实行包机责任制，将责任人的经济利益与机械设备的维修等各项费用挂钩，增强其责任心，促使规范性操作，对机械设备更加爱护，调动对设备维护管理的积极性。可以对每台机械设备设置一张设备例行保养登记卡，由相关负责人来填写，以对设备实现动态跟踪管理。管理人员要加强现场监督，根据实际情况实行奖惩制度，对那些技术指标好的操作者，给与相应的奖励，对操作不当者要给予及时处理，对于操作者造成的经济损失，其本人要承担一定的责任。

再次，对机械设备的使用也要注意，使用时严格按照规定的操作程序进行操作，并在合理的使用范围和条件下使用，只有这样，才能保证安全生产。再次，对机械设备的使用也要注意，使用时严格按照规定的操作程序进行操作，并在合理的使用范围和条件下使用，只有这样，才能保证安全生产。而能否正确对机械设备进行操作很大程度上取决于操作人员的水平。因此，应对操作人员进行教育，指导他们正确使用和操作各种工程机械，尽量保证机械负荷的均匀加减，不能使机械在超负荷状态下进行工作，操作手要严格按照规章操作，时刻关注机械状况，及时排除各种隐患确保机械的正常运转。还应对他们加强岗前培训，提高操作人员专业素质，杜绝无证人员上岗操作，使操作人员不仅仅会操作使用，还要对机械的构造原理和性能有充分的了解，并掌握基本的保养和检查方法，会排除故障，这样能从源头上减少机械故障。

四．结束语