机械设计研究范文

导语：如何才能写好一篇机械设计研究，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：机械设计方法；矿山机械设计；研究运用

1.前言

矿产资源的消耗量的扩大，使得矿山行业需要提高矿山机械设备的开挖效率，利用现代化的设计方法，增加矿产开采量，并保证矿山开采的安全。机械设计方法在矿山机械设计中的运用，主要就是利用现代设计理念，对老旧的矿山机械设备进行改进，并以低碳、低成本为设计原则，确保矿山机械设计具有较高的性价比。

2.机械设计方法的概念

机械设计方法就是利用现代设计理念，采用现代设计方法，并利用计算机软件，对矿山机械设备进行设计，以提高设备的质量，降低设备的成本。在以往的矿山机械设计中，其设计大多是凭借实践经验及设计人员的自觉，因此具有较大的误差，并造成大量人力、物力的浪费[1]。而现代机械设计方法，是对矿山机械设备的改进，并从低价、环保的设计理念出发，利用现代先进的科学技术对矿山机械设备进行改良设计，保证矿山机械设备更加实用、安全、高效，呈现出多元、动态、智能的发展趋势，满足现代矿山行业的发展需求。

3.机械设计方法在矿山机械设计中的运用

3.1机械设计方法中的CAD技术运用

矿山机械设计相对复杂，而利用现代机械设计方法，结合CAD计算机软件技术，对矿山机械设备进行设计，就可以减小机械设计的工作量和工作难度。CAD技术可以进行工程分析，利用计算机对机械设备进行绘画设计，并能够实现矿山机械设备设计与生产的一体化模式。此外，CAD技术还可以利用计算机进行机械设备的模型导入，利用传入的加工代码程序，直接进行机械设备加工。利用CAD技术，可以将设计与生产实现有机结合，提高矿山机械设计的效率，并对设计环节进行及时改善，保障机械设计更加科学、实用[2]。

3.2机械设计方法中的可靠性设计

矿山机械设计要保证其效用，一个重要的衡量指标就是看矿山机械设计是否具有可靠性，能够在特定环境和特定时间下，完成矿产开采工作。利用现代机械设计方法，首先需要进行设备运行实验，对矿山机械设备的载荷、造型、尺寸、工况、材料等进行统计分析，并利用运行实验，确定机械设备的运行数字分布，以此作为可靠的数据，推算机械设备的使用寿命、运行可靠性。利用可靠性的现代机械设计方法，进行矿山机械设计，可以通过实验数值，对设备的可靠性进行分析，针对可靠性低的设计环节，进行及时的改进处理，保证矿山机械设备的生产安全，使其质量有所保障。

3.3机械设计方法中的有限元设计

矿山机械设备在生产过程中，会受不同作用力的影响，因此，其受力分析较为复杂。另外，在矿产开采中，需要不同类型的机械设备，使得其受力情况更加复杂。所以，为了确保矿山机械设备的受力分析更加科学、合理，就需要采用有限元设计方法对其加以设计。如：挖掘类的矿山机械设备在工作过程中，受力结构、载荷计算较复杂，以往的机械设计只是对机械表面受力情况进行简单的分析，在通过危险截面的计算，进行结果确认。而现代机械设计方法中的有限元设计，却能够实行多角度的受力分析，对机械钢板的受力详细情况加以确定，及时发现钢板的受力情况及应力薄弱点，对机械设备进行有效改进，提高矿山机械设备的设计质量。

3.4机械设计方法中的环保设计

随着绿色生活理念的兴起，人们的环保意识越来越强。因此，在矿山机械设计中，也要运用现代绿色设计理念，对机械设备进行设计。矿山机械设备的环保设计，旨在设计过程中尽量使用能拆分、利用、维护、回收的材料或零件，降低环境污染和能源使用，并以提高机械设备的工作效率为主，最大限度的减低噪音及节约能源。现代机械设计中的环保设计，能够满足矿山机械设备的使用性能，使其具有良好的环境属性。

4.结束语

科学技术的飞速发展，使得矿山机械设备的设计理念也受到一定冲击。在矿山机械设计过程中，只有利用现代机械设计方法，并根据矿山开采的实际情况，设计出具有较强使用性、安全性、高效性的机械设备，才能推动矿山行业的持续发展。现代机械设计方法应用于矿山机械设计，能够有效提高矿山机械设备的性能，并在安全生产的基础上，提高设备的经济效益，使矿山企业具有良好的市场竞争力，谋求长期发展。

参考文献

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机械设计与加工是关系到机械质量优劣的重要环节，机械质量直接关系着我国制造业的发展以及施工过程中的安全与否，本文对机械设计与加工中存在的问题进行了分析，并提出了合理化建议，为今后的机械设计加工提供参考。

关键词：

机械设计；问题；解决对策

0引言

随着科学技术的发展，机械设备越来越精密，而设备零部件的设计与加工将直接决定着设备的精度。影响机械设计加工因素有加工精度、零件表面质量、设计标准化、产品的性价比、剂等，本文将对上述因素进行分析，希望可以减少设计、加工过程中各种问题的发生，从多方面着手，提高机械产品的整体质量。

1定义

机械设计是设计者依据设备的用途，对设备工作原理、机械结构、零件特征、方式等进行构思、分析、计算，从而对设备综合技术经济效果进行优化，最终将其转化为设备制造依据的具体过程。机械加工是指对工件的外形、尺寸、性能等进行改变的过程。

2机械设计与加工中存在的问题研究

2.1机械设计加工精确度研究

机械设备要想适应产业经济的飞速发展，其设计加工就必须更为严谨，加工精度、设计标准化、产品性价比等都需要进一步提高。但受各种因素的综合影响，其结果往往差强人意，机械加工与设备标准之间存在的误差、安装定位不准产生的误差、使用磨损造成的误差、冷热加工产生的误差等等。在操作过程当中严格依照相关标准，想方设法提高加工精度，将误差减少到最小，不断提升产品的整体质量。

2.2零部件精度偏低

机械设备中零部件的精度将对设备精度产生直接影响，这是因为设备是零部件按照一定的工艺进行装备组装的。机械零部件在加工过程中不可避免地要受到力的作用、热量的作用等等，这些都是影响零件精度的因素，尤其机床主轴回转误差，会对零部件的外形、尺寸的精度产生很大影响。例如主轴的轴向撺动，使零部件加工端面产生平面度误差；主轴的纯角度摆动，使零部件产生圆柱度误差；纯径向的圆跳动，使零部件产生圆度误差。

3机械设计与加工的有效策略研究

3.1改进加工精度的具体措施

首先，机床是机械加工过程中使用的主要设备，机床对机械设备进行加工的各个环节中加工精确度的高低是影响机械设备精确度的重要因素，例如：德国西门子品牌机床在轴承等标准件上的精度选项更多，操作工程中可根据机械设备的差异进行不同精度的调整，加工工程中稳定性也相对较高，其加工精确度比许多国内数控机床更高。再比如，薄壁零件的装夹方法，由于其易变型的特点，因此在装夹过程中经常采用的是轴向装夹法，减少误差。以乳化液泵曲轴为例，乳化液泵曲轴在工作过程中受力较为复杂，惯性力、惯性力矩、压力、交变负荷冲击等同时作用，导致乳化液泵曲轴易出现轴颈磨损、裂纹、弯扭变形等损伤。曲轴磨损后进行修复时，常用方法有磨削法、等离子电镀法、激光熔覆法等，其中电镀法一般应用于磨损较为严重的情况；激光熔覆技术在曲轴再制造方面的作用较为显著，与等离子电镀法相比，激光熔覆技术粉末利用率高，热影响区小，结合强度也比喷涂法更高。其次，机械加工设备中不可避免地存在部分精确度比较低的设备，即便精确度比较高的设备，在使用一段时间后，也难免会出现由于磨损等因素而导致的精确度降低现象，操作人员需要根据机械加工设备的具体情况进行误差补偿，从而抵消已有误差，换言之，即在已存在误差的基础上，制造新的误差，使新误差抵消原始误差，从而得到精确度比较高的产品。例如刀具磨损误差，刀具在使用一段时间后就会产生磨损，可以通过在机床控制界面进行有效设置，实现刀具在原有的坐标系中进行X、Z轴的补偿移动，以减少加工误差。最后，机械设备需要实践经验丰富的操作人员，通过对加工工艺步骤进行分解，降低最终零件出现超差的概率，最大程度上提高零件精确度。

3.2提高零部件精度的措施分析

机械加工过程受传动力、切削力、重力等力的作用，零部件的精度或多或少都会受到影响，例如，刀杆容易受力变形使刀具的刚度出现差异，进而影响加工精度，这种情况下应适当降低加工系统载荷，降低刀杆受力作用，以消除影响；工件的刚度低于机床、刀具刚度时，工件也易变形，影响零部件精度，此时应严格控制机床材料选用，减少外力影响，增强系统的机械强度。在加工过程中残余应力对零部件的加工精度的影响及消除措施。

4结论

机械设计加工中存在的问题不胜枚举，机械设计加工企业应根据实际情况，因地、因人、因时而异，针对不同问题积极探索不同的解决途径，同时更新机械加工设备，选择合适的刀具、机床，综合运用管理、技术、经济等手段，规避各种影响因素，规范机械设计加工流程，在工作过程中不断提高机械设计加工产品的质量和使用性能。

作者：张方东 单位：山西机电职业技术学院

参考文献：

[1]常利娟.浅谈机械设计加工中应注意的一些问题[J].中小企业管理与科技，2013（6）：315.

[2]周纪.机械加工件表面层物理学性能改变的主要成因及处理措施[J].知识经济，2010（19）.

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关键词：现代机械设计方法、矿山机械设计、优势、要点、应用

中图分类号：TU2文献标识码： A

一、矿山机械设计的重要意义

众所周知，在煤矿生产过程和其他类型矿产资源的开采过程中环节是十分复杂的。而在这其中矿山机械设计的作用就显得尤为重要，更关系到矿山的安全生产运行。矿山机械设备是矿山整个开采过程的中坚力量，因此我们必须重视对矿山机械的设计研究。特别值得一提的是矿山机械设计的优劣还关系到整个生产过程的安全、效率和产出矿石质量。现阶段，我国经济飞速发展，科学水平也在不断提高，如何将日新月异的科技应用于矿山机械设计体系当中，是今后我们所要面对的一大重要课题。

二、现代机械设计方法的优势所在

当前的科学技术创新可以说是日新月异，而传统的机械设计理念中一些旧的、保守的设计思想占据了主流位置。相较于以往的生产需求层次，传统的机械设计方法已经无法满足现代矿山的生产需求。现代设计理念秉承着生态、智能、绿色的原则，相对于传统设计方法有了长足的进步，与传统的机械设计方法相比现代机械设计方法有以下三个特点：1、高效性；2、安全性；3、智能性。

三、矿山机械设计中的要点分析

第一，在矿山机械设计当中首推应以人文本的设计理念。这点毋容置疑，任何一种机械设计理念中，必须要强调人的特殊作用。在整个以人为本的设计理念里还包括其他多方面内容，比如矿山机械由于其体型和功能的要求一般都会存在噪音大的问题。如何尽量的削减噪音对人体构成的伤害，依然是现阶段人们研究的首要课题。相关专家研究表明，人长期处于噪音当中，整个身体机能都会出现问题，其最容易看到的外在表现就是经常发生呕吐和眩晕现象。相关数据显示，一旦外在环境的音量超过八十五分贝，人体的整个大脑皮层就会处于兴奋和难以抑制的状态。这时，矿山机械的操作者因为这种噪音环境的影响就很容易发生事故。因此，在矿山机械设计中要以操作者即以人为本，尽可能的进行降噪系统的设计，尽量运用科学技术来进行合理降噪合理除噪。特别值得一提的是，现阶段我国矿山机械设计上的自动化程度还很不够，现在矿山机械设计要点应当放在方便舒适的操作系统上。尽量人性化设计好整个工作台的构造，再比如说操作台的位置，针对人体眼睛的最佳角度来设计操作台的角度。人的眼睛最佳视角是左右在六十度、上下三十度左右，尽量满足这个原则就可以有效的减轻操作者的疲劳感。

第二，现代机械设计的高效性、安全性、智能性的特点，要求我们矿山机械设计人员一定要把握好这些，综合设计好人体的基本数据和生理指标，然后综合这些具体的数据和指标再结合实际需要来进行设计。这样，我们设计出来的方案才是完善的、符合人性化需求和现代生产需求的。

四、现代设计方法在矿山机械设计中的具体应用

首先，我们来谈谈关于仿生学设计技术在矿山机械设计中的具体应用。我们可以这么理解，一件工业产品的具体设计会同时作用于技术、经济、艺术三个特定行业。因此，整个工业设计的基本理念应该满足这三方面的需求。下面让我们就这三方面的内容具体谈一下关于工业设计中仿生设计的具体应用。

第一，关于形态的仿生设计。在这方面笔者想要阐述的核心思想是形态仿生设计的来源都是大自然。大自然形形的生物为仿生设计提供了无穷无尽的素材。现代的优秀设计师就是从大自然中提取灵感，以生物的形态来对矿山机械进行系统的分析和设计，用生物的自然形态来获得更好的生产力来源。这点毋容置疑，物竞天择的自然生态法则决定了在自然界中存在的生物都有其适合生态环境的特殊能力。现阶段，形态仿生设计的理念越来越被现代矿山机械设计者所重视，通过系统化的分析和数据提取，更多的设计者完成了对矿山机械的生态外形改造，并应用于具体的矿山机械制造当中。

第二，关于功能的仿生设计.所谓的功能仿生设计理念是通过对整个自然界的生物本身构造和功能进行系统的分析后提取数据，再根据矿山机械设计的具体需求加以功能性融合。功能仿生设计源于自然生物的本身，自然生物本身所具有的功能是我们值得借鉴和模仿的，并且可以最大限度的应用于当前矿山机械设计的需求当中。当这些自然功能和实际功能能够完美的融合之后就会衍生出现代矿山机械的新时期功能。这对于整个矿山机械设计技术而言具有的优势是无法估计的，也是今后矿山机械设计发展的方向之一。

其次，让我们来谈谈关于绿色设计理念在整个矿山机械设计体系中的具体应用问题。

第一，关于设计方法探讨。矿山机械在运行中会产生很多有害物质，对自然环境产生直接的影响，比如矿山机械的配套动力设备大多都是柴油机，因为柴油机在工作中会出现较大的噪声以及排放较多的颗粒物，尤其是那种大缸径的柴油机，其产生的噪声以及颗粒物等都会对环境产生较严重的影响。所以对于矿山机械的绿色设计就是基于环保技术的设计。

从整体系统的角度出发，绿色设计就是整个系统的核心所在，在矿山机械设计中就是针对其结构的设计，比如可拆卸的设计，以及对于选择材料方面、环境设计方面、包装设计方面的创新。其中的关键环节就是对于环境的影响评价，这一点是要贯穿在整个系统全过程中，主要用于企业矿山机械设备的战略性开发以及设计和制作过程。

评价指标体系的建立，主要可以从生态平衡以及废弃处理等几个方面。其中对于美观以及使用的舒适度、矿山机械的零部件和废弃部件的回收都是要贯穿在设计、制造以及使用和回收全过程中。因为对于矿山机械的设计以及开发中，在各个阶段其工作都是交叉进行的，所以就必须要建立一个完善的环境来让内部可以交叉运用。一方面，要把各类信息进行筛选后及时传达给决策者，另一方面就是有利于反复使用。

第二，关于矿山机械绿色设计中的技术分析。经过一段时期发展之后，在矿山机械的绿色设计中，最为核心的技术主要有以下几点：第一就是针对数据管理的技术，第二就是针对建模以及仿真技术，第三就是针对评价方面的技术。关于数据管理技术，这里我们会提到一个术语，那就是Pdm，也就是数据管理技术是在对矿山机械进行绿色设计中一个关键的技术，也是在矿山机械整个生命周期中每个环节都需要的一种对于大量数据和信息，包括了绿色资源以及工程规范和技术文档等进行管理的技术，可以按照要求把数据或者信息传递给指定位置的指定工作人员。另一方面关于建模数字化仿真技术，为了可以达到在矿山机械中进行绿色设计的目的，可以通过大量收集和整理设计、运行中的数据和信息来建立矿山机械的生命周期模型。在建模的基础上可以实现在不同部门之间的协同合作，利用这种仿真技术来对矿山机械的开发和设计、制作和测试以及后期回收和二次处理等进行全方位的仿真，这样可以更好的发现其中的问题以便解决问题。再者就是绿色度的评价，对于矿山机械的绿色度的评价，除了有操作性的指标以及保养性指标之外，还有经济性的指标以及环保性的指标，在评价的过程中应该重点强调机械对于环境的负面影响，其中对于操作性的指标就是对传统的对于功能合理性以及安全性指标的综合；保养性指标就是对其可靠性的延伸；经济性指标中，包含了因为考虑矿山机械的绿色设计而有可能会增加的成本，比如说对于废弃物的处理等；环保性的指标就是在绿色设计有的评价体系，要对于矿山机械生命周期内的所有过程都进行全面的评价。

五、结束语

总而言之，矿山机械设计在整个矿山开采工程中起到的作用是十分巨大的。作为新时代的矿山机械设计者，我们一定要与时代同行，积极学习先进的科学技术和现代矿山机械设计理念，努力打造，智能化、精密化、人性化的新时代矿山机械。同时，我们矿山机械设计人员还应当努力提高自身素质和修养，提升历史使命感和社会责任感，为我国社会主义现代化建设增砖添瓦。

参考文献：

[1]毛银氚.浅谈机械设计技术的现状与趋势[J].装备制造技术.2012.

[2]周一鸣，索春英.浅谈自动化技术在机械设计中的应用[J].价值工程，2011.

[3]刘志峰,刘光复.绿色产品设计与可持续发展[J].机械设计,1997,(01).

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1改进实验手段，培养创新能力

机械设计实验是理论课的重要实践环节，它不仅是学生获取知识的有效途径，而且对于提高学生创新能力具有十分重要的作用。现在的学生普遍对工程实践缺乏感性认识，动手能力较弱，虽然在理论课堂学习中接触了一些机械实物模型，观看过工程机械图片和视频展示，有了一些感性认识，但这些知识还不够，还必须从培养学生创新能力出发，合理安排实验内容与改进实验测试手段，以提高学生理论联系实践的能力。学生只有通过机械工程实践的训练，才能牢固地掌握机械设计知识。在实验设备中都增加了现代测试技术，配置了计算机辅助实验系统，包括数据采集、处理和打印设备，实验数据由计算机进行力学参数、机械参数的数据采集、处理、显示与输出。我们不断完善与更新实验项目的内容，由学生任意选择，使学生不仅熟悉各种不同实验设备的工作原理与功能，而且掌握不同实验的测试方法、数据处理以及对实验结果的分析方法。将现代测试技术应用于实验中，明显地提高了实验测量速度与精确度。

在“机械零件认知实验”中，通过利用机械零件陈列柜的展示、对机械实物和模型与展板的观察和分析，使学生认知了机械设计课程中的标准件、通用零部件与机械传动的类型与特点。在机械零件陈列柜中结合文字注释、机器与模型的运动、电脑声控同步的讲解，使学生认知了如牛头刨床、减速器、压面机、破碎机、雕刻机等机器的运动规律，加深了对机器与机械零件的感性认识，解决一些课堂上难以想象的问题。通过机械创新设计电动陈列柜的展示，使学生了解了创新设计的发散思维法、功能设计法、移植设计法、组合设计方法，原理方案、结构方案、外观方案的创新以及新产品示例，拓宽了学生的知识面，提高了学生机械综合设计能力与创新能力。在“带传动滑动与效率的测定实验”中，使学生了解了智能带传动实验台的结构与原理，掌握扭矩、转速、滑动率、效率的测试方法。学生观察了带传动的弹性滑动与打滑现象，并灵活应用实验技能测出带传动的弹性滑动率、传动效率的结果与负载的关系曲线。

在“液体动压动轴承实验”中，学生利用滑动轴承实验台以及多媒体软件对滑动轴承的径向油膜压力分布和摩擦特征进行实测和仿真实验。将实际和理论知识有机地结合起来，利用计算机的人机交互性能，使学生方便直观地实验，增强了学生的实践动手能力。

在“螺栓联接综合实验”中，学生通过计算机测试软件与多通道静动态应变仪，测定了螺栓组在受倾覆力矩时每个螺栓的受力情况，掌握了螺栓受力一变形的规律。通过单个螺栓的静态实验，了解了螺栓受轴向载荷时，螺栓联接相对刚度的变化对螺栓总拉力的影响。通过单个螺栓的动载荷实验，了解了在改变螺栓的相对刚度后，螺栓动应力幅值的变化。利用计算机实现了数据处理的自动化与可视化，使学生容易地掌握了机械参数电测的基本方法。在“减速器的拆装与分析实验”中，使学生了解了减速箱的基本结构、用途及特点，了解了减速器的各个组成零件结构及功用。熟悉了减速器设计以及主要零件的加工工艺性，了解了减速器中零件的装配关系及安装过程，了解了减速器的基本传动参数测定方法与方式。在“组合式轴系结构设计实验”中，学生通过组装不同结构轴系部件的过程，掌握了轴的结构、轴承组合设计的方法以及轴上零件的常用定位与固定方法。上述两个实验是由学生自行创意设计和组装，使学生在机械综合设计方面得到了训练，为后续课程的学习打下基础。在“剂的磨擦磨损与承载能力测定实验”中，使学生了解了在摩擦磨损试验机上进行剂的减摩性、抗磨性、极压性能测定的试验过程，掌握了利用四球法测定剂的摩擦系数、磨痕直径、最大无卡咬、烧结负荷的方法，并且对国内外剂评定测试标准有了深入的了解。

在“机械传动性能综合测试实验”中，首先将常用的机械传动任意进行组装成为被测的机械传动装置，再利用工控机测试系统进行机械传动性能参数，速度、转矩、传动比、功率、效率的数据采集与处理，实验结果与曲线输出的工作。学生通过机械传动装置的组装、仪器调试及测试过程的实际动手操作，锻炼了机械传动综合实验的技能。把计算机技术引入实验教学，实现计算机人机交互的实验方式，使得实验内容的知识性和趣味性融为一体，极大地激发了学生的兴趣与积极性，促进了学生对所学知识与机械工程实践的联系，学生的创新能力作为后天开发的显性创造力，通过学习与培养，得到了锻炼和提高。

2改进教学方法，提高教学效果

机械设计》是一门综合性、实践性很强的课程，课程涉及到机器与机械传动等工程实践知识。在理论课堂上，使用多媒体教学课件进行授课，为学生自主学习创造了有利条件。在实验教学中，我们运用板书与多媒体实验课件相结合、机械设备与模型相结合的教学方式，增大了实验教学的信息量，给教学注入了活力。利用多媒体实验课件介绍每个实验的目的、原理，介绍实验的重点与难点知识，尤其是形象生动的减速器拆装与装配零件的爆炸式动画演示，带传动的弹性滑动、四球法原理的三维动画演示，大大激发了学生的兴趣与好奇心，使得学生对实验内容理解深刻、掌握牢固。在教学中采用启发式、互动式的模式进行教学，充分调动学生的主观能动性，积极培养学生观察、思考、分析与解决问题的能力，使学生完成实验之后，充分感到了探索知识的魅力与成功的喜悦。

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1.1绿色理念的概念和内容

机械设计在机械生产中处于基础地位，设计水平会直接影响机械性能。这就要求全面分析和研究机械的设计，要考虑到产品的结构，零件材料，零件的形状、大小和运行原理等内容。绿色的设计理念在产品设计的过程中发挥着重要的作用——全面分析机械设计的产品质量、性能、成本和开发周期，在设计中重点考虑产品设计对资源的消耗、对环境造成的影响和产品在可循环利用方面是否能够体现出绿色的观念，要最大限度地降低能源消耗和对环境造成的危害。绿色的设计理念就是要将眼光放在长远的发展上，走可持续发展的绿色道路，将绿色产品设计的要求作为设计的约束条件。绿色设计的核心内容是减少环境污染，降低能源消耗，实现产品和零部件的回收、循环利用，不断提高机械的可利用率，降低机械的更换频率。

1.2绿色理念的重要性

目前，我国机械制造业对绿色理念的使用和研究还在不断深入，很多绿色理念在机械产品的设计和制造过程中被称为是生态设计或环境意识设计。在传统的机械设计制造业中，最关注的是市场需求分析，而忽视了对机械设计制造的能源消耗、环境污染方面的分析。在机械的使用功能方面，并没有探讨机械的使用寿命和产品的拆卸等问题，这就大大增加了产品在报废以后的回收难度，而产品更换频率比较高则引发了能源消耗的问题。引入绿色设计理念后，在机械的设计和制造过程中，要注意节省材料，减少能源消耗，减少制造过程中废水、废气的排放，最大限度地保护周围的生态环境，走可持续发展道路，提高机械制造和设计中的经济价值和环保价值。

2绿色理念的具体应用

2.1绿色理念的机械设计应用分析

在机械设计中，绿色理念的植入主要针对的是前期方案的设计，在设计的方案中要体现环境保护、资源节约、降低能源消耗的思想。在机械设计中，绿色理念具体表现在以下3方面：①绿色机械产品的成本分析。机械产品的前期规划设计就是要分析产品的回收利用情况及其成本、污染物处理等。②机械产品的再利用和可拆装设计的分析。改善拆装的难度，节约成本，减少资源浪费，将可回收、便于拆装的设计理念融入产品中，充分利用资源。③建立完善的绿色机械设计信息数据库。该数据库能够充分掌控设计数据，设计人员可以根据数据中的相关信息分析机械制造过程，并将自己的设计数据也进行系统化的存储和分析。这样做，能够将机械设计中的相关开支和资源的选用呈现在数据库中，而这些数据都是绿色设计的理论基础。

2.2关于材料的选择分析

材料的选择对于机械制造是非常重要的，在选择材料和使用材料时，首先要考虑材料是否符合健康环保的标准。在传统的设计制造过程中，在选材时，往往只关注材料的使用属性，常常忽视了材料的环保性能。因为材料中会含有一些化学物质，例如铅、汞等，如果产品材料中包含这些有害物质，就会对环境造成严重的伤害。在产品的后期使用中，还会加重对环境的污染。在选择材料时要注意以下3点：①材料的选择必须满足机械设计的性能要求，这是选择材料时应遵循的最基本的原则；②材料要具有可塑性和工艺性，即产品成形后要能够与其他工艺有一定的联系；③将绿色理念植入机械设计和制造中后，所选的材料要具有耐高温、耐腐蚀的性能，要拥有较好的冲击性。

2.3绿色理念在机械制造中的应用

机械制造是从机械设计上发展起来的，对于绿色的机械制造，要在绿色理念的支持下全面分析制造资源，创造绿色工艺、绿色制造手段和绿色制造目标。绿色制造是要将整个制造过程中的负面影响降到最低，提高资源利用率。它致力于保证质量、降低成本、降低消耗、保护环境，提高产品的可靠性，不断完善产品的功能，使机械制造的各方面都达到绿色标准。

2.4其他配套设施的绿色理念分析

机械产品的设计、制造都离不开绿色理念的支持，但是，相应的胚胎设施也能起到一定的辅助作用。在绿色理念下，政策支持、人才支持、科学技术支持在制造业中发挥着积极的作用。在绿色理念的引导下，要对绿色设计人员进行培训，提高设计开发人员对绿色理念的认识，特别是企业的新进职工，要通过培训提高他们对绿色设计理念的认识。与此同时，我国政府相关部门要在政策上扶持绿色产品的设计，建立健全相关的制度体系，完善社会对企业的监督机制，保证绿色设计理念的开展。另外，在企业中，要不断投入更多的科学技术，使传统劳动密集型企业向技术密集型企业转变，为建立资源节约型、环境友好型社会而努力。在优化机械设计方案时，要学习相关企业先进的绿色技术手段，降低成本，减少能源消耗，在原有设计制造的基础上不断创新和完善自己的设计和制造工艺。

3结束语

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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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随着社会经济的快速发展，对于能源的利用和消耗逐渐增大，导致环境恶化问题日益严重，对于自然生态和人们日常生活的影响越来越严重。由于中国在改革开放初期一直注重工业化的发展，没有对环境问题给予相当程度的重视，造成环境问题被破坏的现象越来越严重。因此，需要关注环境问题的发展和保护。

1.1机械设计节能的背景

我国在1972年就提出了“可持续发展”的战略，注重经济增长处于长期发展的模式中，但是由于这一时期，我国还没有开始改革开放，经济发展和社会效益比较落后，工业化发展比较落后，国家的生态环境还比较好，但是在1978年，改革开放之后，国家在初期一直大力发展重工业，为了提高经济效益的发展，对我国的资源和能源进行过度开采，导致我国的环境破坏现象越来越严重。因此，我国在2003年提出“科学发展观”的政策，促进人与自然和谐发展，合理有效的保护生态环境，增强生态资源和能源的使用效率，减少工业废水和污染物的排放，是我国发展的当务之急。机器设备的能源消耗和尾气排放是我国环境污染和破坏的重要原因之一，为了对环境进行合理有效的保护和治理，就需要开展节能减排促使，进行机械设计节能的开展，对环境进行有效的治理，提高经济效益。

1.2机械设计节能的基本原理

机械设计是按照使用要求对机械的工作原理、组成部分、运行模式、能量传送、各部件的形态等进行规划、分析、研究和计算，以及将其从理论的规划转变为实际制作基础的工作流程。机械设计是机械工程主要的构成成分，也是决定机械效能的重要因素。为了减少机械类机器对环境的污染和破坏，就需要开展机械设计节能，其基本原理为：对实际机械体系的效能、动力能量、运行的使用效力以及机械体系的耗能速率等进行整合，然后运用相关的数学函数进行分析计算，通过一系列的设计计算和合理分析最终有效归纳合成，形成机械设计节能的工作原理，减少能源的消耗，促进可持续发展政策的进行。

2机械设计节能基本原理的应用

开展机械设计节能，对于环境保护而言，有非常重要的作用。在机械设计节能中，为了减少能源的浪费，就需要对动力效能进行深入研究，包括：机械体系的动力势能、机械运行时效以及运行速率等进行调整，增强机械使用的时效性和有效性，在一定程度上降低机械使用能源的功率，优化机械体系动力势能的变化速率和实际机械运行功率相结合，为了实现有效的节能减排，将机械体系中的动力势能用多个周期函数进行表示，合理计算动能的结合，从而提高机械的使用效率，以及降低机械的能源消耗，从而起到保护环境的目的。由于机械设计节能基本原理，能够有效的减少能源的消耗，因此，机械设计节能基本原理被广泛的应用在实际生活和发展中，由于机械设计节能的基本原理是利用质点系动能定理所研究出来的，质点系动能定理即在静止参考系中，系统由多个质点组成，对每一质点用动能定理，然后求和后得到质点组动能定理，，即质点组动能的变化等于质点组受的外力和内力做功之和（动能定理），也被称为系统动能定理。因此机械设计节能的实用性和有效性也非常明显。

2.1将机械设计节能原理应用在升降机械的设计中

升降机械是利用也太压力容器或者链条促使升降设备进行移动，主要进行高空作业或者高空维修。由于升降设备主要是进行高空作业，就需要很大的动力能量才能将设备送至一定的高度，进行实际施工作，因此，升降机械的能源消耗量是比较大的，就需要对其进行改进。从升降机械实际工作的流程中，可以发现其在升降这一环节中消耗的能源比较大，产生的功率比较高，由此，将机械设计节能的工作原理应用在升降机械设计中，依据电梯的设计标准进行合理的机构优化和设计，降低升降机械的耗能量，升降物品的质量。将机械设计节能基本原理应用在升降机械设计中，能够有效地降低升降过程中的能源消耗和浪费。

2.2将机械设计节能基本原理应用在机械加工设备的设计中

机械加工是指一种机械设备对需要加工对象实现外观形状或者实际效能方面改变的流程，在实际生活中，很多的日常设备都是经过机械加工形成的，比如：衣柜、电脑桌等。由于现在生产经营讲究效率和质量，一直采用电脑自动机械化进行生产，因此，在进行机械加工设备中，就避免不了使用冲压、焊接等机器，就利用焊接工具而言，对加工对象进行加工按照图纸改造时，需要电力给予支持，势必会在整个加工流程中，浪费一定的能源。

3结束语

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1机械设计中材料选择的重要性

现代工业技术的不断提升使机械设备更加精密，要求为工业提供具有更高精确度的加工技术。作为机械设备中的关键部分，材料的选择决定了机械设备生产技术以及生产质量，而在机械设计中，通过材料的选择能够促进设计合理性提升，保证机械设备正常运行，使机械设计更具安全性与可靠性。但随着我国工业的飞速发展，机械设备需求量出现激增，导致材料严重短缺。材料决定了机械及其零件生产质量，在机械设计中起到关键作用，若没有充足的材料供应，则无法完成机械设计；此外，在现代化发展过程中，我国开始倡导绿色环保的发展模式，在机械设计中应用具有节能减排作用的材料能够有效减少机械设备运行过程中产生的污染排放，从而缓解生态环境问题。与实际应用需求相结合，全面考虑材料是否具有环保性能以及经济性并进行合理选择，可以在提高机械设计节能环保能力的条件下减少不必要的资源浪费，促使机械设计经济性提升，保证机械设计质量安全，能够给机械设计相关企业带来更多经济效益。

2对机械设计材料的选择方式

材料选择是否合理影响着机械零件设计质量，有利于促进企业成本降低，提高企业经济效益，因此要重视材料选择。现阶段机械零件机械设计中，对材料的选择通常以其他类似零件为参考，并依据长期实践经验决定。但传统的选择方式仍然存在不足之处，首先，若将要进行设计的零件没有可参考实例，就会选择机械设计中常见材料进行使用，在这种情况下会给零件设计带来隐患，其材料选择不具有合理性。因此要提高选材合理性，促使对材料性能深入了解，从而保证在机械设计中材料选择能够符合应用需求。2.1材料使用性。在材料选择中，其使用性是机械设计中最重要环节，因此要严格要求其使用性。材料使用性是材料质量与性能的基本保障，影响着机械设计中零件质量。根据机械设计不同零件需求也有所不同，部分零件在设计制作中要求具有更高强度，还有的零件要求提高耐磨性，或者要求提高外表美观程度。因此在选择材料时，需要依据零件具体性能要求进行选择，从而评价材料使用性，使材料判断更加全面且准确，为机械设计选择合适材料。2.2材料载荷。机械设计中材料载荷类型不同影响着零件运行效果，通过大量研究实验发现，在机械运行中零件出现故障甚至损坏的原因大部分为零件所使用材料外载荷性能较低。只有选择具有相应载荷性能的材料进行机械零件设计，才能保证在机械运行过程中抑制零件失效问题，在材料选择中应以其载荷性能为标准。材料载荷性能根据类型不同可以分为以下几方面：（1）当机械零件受外载荷力影响而出现弯曲或扭转时，在零件材料表面会集中大量应力，从而抑制零部件运行状态的改变，避免机械零部件失效。因此在机械设计中，对材料的选择要考虑其载荷力承受水平，在加工过程中，可以选择中碳钢调质或者低碳钢渗碳这两种不同材料加工方式以提高材料载荷力，进行适当处理后能够有效提升零件内部机械性能，使零件整体载荷能力提高。（2）部分机械设计中要求零部件材料具有较好伸拉能力或者压缩能力。伸拉与压缩力的提高需要使零部件所承受外载荷力均匀分布于零件横截面上，因此要求使用分布均匀的材料进行机械设计并加工，保证在机械运行过程中零件所受载荷能有效分散，减少对零件本身伤害。材料性能不同其可承受冲击载荷能力也不同，例如，高碳钢材料较脆，载荷过大极易出现断裂，因此不适合应用于具有较高拉伸或者压缩需求的零件设计与应用；弹性零件设计需要使用具有高强度与韧性性能的材料，以避免零件在应用过程中出现残余变形以影响整体机械运行状态，因此可以应用低碳钢材料，通过加工处理使其拥有较强韧性与强度，从而满足弹性零件的工作需求。以上实践证明了材料的选择与应用离不开先进科学技术，只有不断学习先进技术，将其与机械设计材料选择需求相结合，就能提升机械零件生产质量，保证零件效用充分发挥。（3）碳素钢与合金钢对比。在机械设计中，碳素钢是目前常用材料，经常应用于多种零部件的制作中，使用范围极广。与其他材料相比，碳素钢应用成本较低，性能优异，具有较高可塑性，因此广受喜爱。但在实际应用中碳素钢同样具有不足，导致其在机械设计中产生一定局限性。碳素钢强度与韧性较差，若使用其进行中等零件加工，则零件整体强度不能得到提高，从而给机械正常运行带来较大阻碍。针对这一缺陷，可以在材料加工过程中向碳素钢适当注入合金材料，这种方式产生的新型材料就叫做合金钢材料。在合金结构钢当中合金元素所起到作用有韧性，高强度和增加淬透性。除了这些作用以外材料的耐磨性也是由于形成碳化元素的合金元素注入的，此外合金含量较高的时候也可以使材料的性能得到进一步的提高，在提高的方面有耐腐性方面，不锈方面和耐热方面。一般只有在外载荷力的影响和比较复杂的情况下才会用到合金钢。有时候为了改善淬火的工艺，避免淬或裂纹产生和减小变形也会选择合金钢。是有在以上的特殊情况出现才会选择使用合金钢工艺，一面是为了避免资源浪费而另一方面是为了保证特殊情况下的零部件质量。（4）使用加工过程中能源消耗程度较低的材料和加工过程中污染低的材料，尽量避免使用热处理的材料。机械零件的性能和机械零件的寿命取决于热处理的工艺，可是使用这种工艺会对环境造成很大的污染，也会消耗浪费较多的能源。所以在选择使用材料的时候尽量选择能达到性能要求的材料。低碳马氏钢具具有良好的机械性能在有些方面会优于中碳结构钢。在能源消耗的方面比较小，这样就起到了节能减排和环境保护的效果。适当的选择使用干切削的材料，机械零件加工一般都会使用切削液的方式，而切削液的材料价格比较高昂，还会对环境造成严重的污染。所以为了降低成本和保护环境，还应该减少和使用切割液的干切加工工艺，如果必须使用干切削具进行加工就应选择合适的材料。（5）选择材料的时候应该选择对人体无害的材料。有一部分材料在机械设计中包含了对人体有害的元素，还可能对整个生态环境产生严重污染。把这些含有危害元素才俩废弃后，会对环境污染，水源污染和土壤污染造成破坏，直接导致了对生态的破坏和人体的危害。有些合金元素会对人体和生物链产生危害，如果遇到这种对人体危害和生物链造成危害的材料，应该在选择的时候慎重以免因为选择材料不适合而造成对人体的伤害。

3结论

随着我国工业的飞速发展，对机械设计的需求逐渐提升，为了满足工业发展需要，促进社会经济水平提升，需要不断促进机械设计行业进步，提高设计水平。为此要重视机械设计中材料的选择与应用，充分掌握各种材料性能，根据机械实际需求进行选择，保证材料质量，从而提升设计合理性；尽量选择具有节能环保效果的材料，促使机械设计节能减排能力提升。在降低机械设计成本、提高企业经济效益的同时，促进机械设计行业的可持续发展。

作者:汪立国 单位:哈尔滨松江电炉厂有限责任公司

参考文献

[1]王杰,程明远,李士晓等.浅谈机械设计加工中应注意的几个问题[J].科技信息,2011(11):196-197.

[2]施卫.机械设计中的材料的选择和应用[J].黑龙江科技信息,2014(33):13.

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关键词：机械设计基础；教学研究；教学方法；近机类专业

“机械设计基础”课程是北京信息科技大学近机类专业工业工程、工业设计的一门重要专业基础课程，其任务是培养学生对机械机构的分析与设计能力，使学生初步掌握基本的设计理论和设计方法。课程在基础课与专业课之间起承上启下的作用，与后续课程衔接紧密，为今后学习专业课程以及工作打下必要的基础，可增加学生的专业适应能力，使其能满足市场经济对人才的需求，有利于学生就业选择。“机械设计基础”课程因其具有分散性、综合性及实践性和公式多、概念多及图表多等特点，给教学工作带来不小的困难，因此怎样充分地利用现有教学资源调动学生的学习积极性，变被动学习为主动学习，实现北京信息科技大学高素质应用型人才的培养目标，在本课程教学中研究与探索新的教学方法就显得更加迫切和必要了。

一、教学现状分析

1.工业工程、工业设计专业的学生在开始学习机械设计基础课程的时候，大多数学生以前极少关注机械的结构，对机械缺乏一定的感性认识，或对机械的整体认识是模糊的。2.课程涉及的基础理论内容较广且相对独立，其特点是概念多、原理多、公式多、图表多，内容比较枯燥和单调，所学知识在学生以前的学习中很少接触，初学时往往会感到吃力[1]。在传统教学中，以教师讲授知识为主，学生只是被动地听讲；教学方法单一，无法吸引学生的注意力。3.部分教学内容陈旧。教师过于注重单个机械零部件的讲解，而对实际工程的机械设计方法介绍不多，忽略了学生的能力与素质培养，使学生容易出现厌学、惧学、弃学的情绪，或为取得好成绩而“死记硬背”，出现“高分低能”的现象。

二、丰富教学方法，完善教学手段

1.教学方法多样化。采用图示教学法与任务驱动教学法相结合进行教学。（1）图示教学法。图示教学法是乌克兰教育家沙塔洛夫经过30多年的潜心试验与研究，提出的一种新的教学方法。该教学方法的核心是“纲要网络”图表，此图表是一种由文字、图形、公式、方框、流程线和表格等组成的教学辅助工具[2]。在讲解各章内容时，利用图表将各个概念、知识点、公式有机串联起来，使其相互关系形象直观地表达出来，有利于学生对所学知识的理解和记忆。按内容和应用可将图表分为“讲授型”和“概括总结型”。例如，在讲授“带传动和链传动”的知识时，当讲解到离心拉力Fc，可列举如图1所示的“讲授型”图表，并加以解释，如“当带作圆周运动时，带本身的质量将在圆周方向产生离心力Fc，而Fc将作用在带的全长上，因此在带各处的横截面上均产生离心拉应力σc；σc过大，将带来不良后果：①降低带的寿命；②带与带轮表面的正压力下降，导致最大摩擦力下降，从而降低带的传动能力。因此应限制带的速度。”在对带传动进行小结时，可采用如图2所示的“概括总结型”图表，由图表可知带是处于变应力状态下工作的，带中产生的瞬时最大应力发生在带的紧边开始绕向小带轮处。通过图表可将相关内容有机串联起来，让学生从烦琐的笔记中解脱出来，减轻了学生的学习压力，加深了学生对知识的理解和记忆。（2）任务驱动教学法。任务驱动教学法是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学法，其特点是“学中用，用中学，以用促学”[3]，改变了以往“教师讲，学生听”的被动教学模式，创造了以学定教、学生主动参与、自主协作、探索创新的新型学习模式。任务驱动教学法的核心工作是根据教学内容设计任务[3]。如在讲授“平面连杆机构”一章时，教师先提出一些与平面连杆机构相关的问题，然后为学生设计了一项任务为“休闲娱乐机械和家庭用机械的设计”，设计的机械必须包含平面连杆机构，并对设计任务进行了一定的解释与提示，如休闲娱乐机械可以是小区活动场所的健身器材；家庭用机械可以是与生活密切相关的家庭用机电产品，包括窗户的开启机构、折叠桌椅、家用折叠梯子、雨伞等。此外，还要求工业设计专业的学生应用本专业知识对产品进行造型设计，工业工程专业的学生应用本专业知识进行产品进行成本核算，等等。在实施过程中，采用企业产品设计模式进行，由学生根据自身专长和兴趣爱好组队，每组3~5名学生，选出1名组长，领导本小组成员进行产品设计。鼓励小组成员进行实地调研，且每位成员均须提出自己的设计方案，由组长组织小组展开讨论，选择最佳设计方案。例如，有小组学生通过调研设计了一款新型家用折叠人字梯，如图3所示，应用了平行四边形机构使踏板同时展开或收起。伴随着一个接着一个的成就感，可培养学生对机械的学习兴趣，提高学生自主学习及与他人协作的能力，为将来工作岗位上的团队合作奠定基础。2.完善教学手段。（1）利用多媒体与实物模型相结合的教学手段。多媒体课件具有信息量大、图文并茂、声光色结合的立体效果，能扩宽学生的眼界，便于理解，实物模型的示教能起到直观形象的作用。同时，在讲解重点内容时辅以传统的板书，使重点突出、要领清楚，达到教与学的互动效果。通过多种教学手段的应用，对提高学生的学习能力收到了较好的效果。例如，将雷达天线、缝纫机踏板、汽车前窗刮雨器、搅拌机、飞机起落架、牛头刨床等机构以动画形式显示，使死气沉沉的课堂变得生动活泼，增加了学生的感性认识[4]。让一些难以想象的机构生动地呈现在学生面前，便于学生理解。（2）引入计算机辅助工程技术。学生学习计算机软件的积极性普遍比较高，尤其是工业设计专业的学生。因此，在“机械设计基础”课程中将计算机辅助工程技术引入课堂教学，收到了良好的教学效果。例如，在讲解凸轮机构时，可演示如何应用ADAMS软件解决问题；在讲解轴系零部件时，可采用Pro/Engineer建立虚拟的减速器装配体，并将其演示给学生，使学生产生好奇心，萌发急于寻求答案的求知欲望，增强学习的自觉性。为了便于学生学习，开设了多项关于相关软件应用的开放性实验。3.丰富考核方式。为了增强学生对机械的总体认识，在开学之初便将机械发展史作为一项大作业布置给学生，并计入总评成绩。让学生自行学习查找相关资料，写出相关机械的发展历史，如中国机械发展史、世界机械发展史、汽车发展史、飞机发展史、机器人发展史等，让学生在查找资料的过程中，对机械及其发展有一个总体的认识[5]。同时，在应用任务驱动教学法教学过程中安排了设计任务，将根据学生完成的作品质量计算平时成绩并计入总评。

三、精练教学内容，进行教材建设

1.精练教学内容，挖掘教学素材。从生活中挖掘教学素材，可以拉近学生与机械之间的距离。机械与生活紧密相连，挖掘生活中的“机械设计基础”课程教学素材，可以使枯燥的机械生动化，单一的教学内容变得丰富多彩。列举生活经历或新闻报道中引人入胜、趣味性强的案例，并编拟贴近实际且内容新鲜的应用问题，让学生感到所学内容有用、有趣[6]。例如，应用折叠雨伞、折叠桌椅、窗户开启机构讲解平面连杆机构；应用机械锁、开关等讲解凸轮机构；应用机械钟表、玩具等讲解齿轮机构。2.建设课程教材。因材施教，积极进行教材建设。课程组在老教师的带领和指导下，虚心向兄弟院校取经学习，以极大的热情教书育人和潜心进行教学研究，应用图示教学法进行了教学实践，将积累的经验和教学成果固化进教材，正式出版了《机械设计基础》教材，并编写了《机械设计基础实验指导书》。

四、加强实践教学

1.引导学生进行大学生科技创新计划项目。以大学生科技创新计划项目为载体，引导学生进行主动实践、自主学习的实践教学模式。为了扩大学生的视野，提高他们实践动手能力，鼓励学生课余时间走进实验室进行学习与研究，使得学有所需的学生都有机会参与其中，充分利用实验室的各种资源，得到有益的锻炼和提高。工业工程、工业设计专业的学生先后开展了“基于人因工程学的超市货架设计”、“节•阅———公共绿色照明阅读桌创新设计”、“模块化组合式家具设计”等多项大学生科技创新计划项目的研究。有工业设计专业学生参与的捷能车队更是通过大学生科技创新计划项目的研究收获了多项成果，该团队设计的节能车多次获得Honda中国节能竞技大赛最佳技术奖、最佳设计奖、最吸引眼球奖等。2.积极组织学生参加竞赛。组织学生参加机械创新设计大赛、三维数字化创新设计大赛，让学生真刀实枪的去干，利用课堂上教授的理论知识，品尝创新的滋味。工业设计专业学生参与设计的“家用多功能折叠购物车”、“防反光可调节黑板”等作品先后获得首都高校机械创新设计大赛的奖项。“农用翻土机设计”、“自动选种机”、“按摩椅设计”等作品获得了全国三维数字化创新设计大赛的奖项。3.设置开放性实验。为了使课程实践环节得到进一步充实，增加实验学时，课程组开发了多项开放性实验，如“典型机构运动仿真分析与验证”、“典型机械拆装测绘与结构分析实验”、“小型机器人创意设计与制作实验”、“机械方案创新创意设计模拟实施与分析改进”、“常见机械传动系统建模与仿真分析实验”等，完成实验的学生可以获得创新学分，鼓励学生课余时间走进实验室。

五、结论

经过几年的研究与实践，北京信息科技大学近机类专业工业工程、工业设计的“机械设计基础”课程教学效果得到了改善，学生的学习兴趣得到了激发，学生的实践能力获得了锻炼。课程教学的改革与研究使学生能学以致用，增强了学习的自觉性，促使学生从“要我学”向“我要学”转变。

作者:黄小龙 杨 洋 刘相权 单位:北京信息科技大学

参考文献：

[1]刘相权“.机械设计基础”课程任务驱动式教学改革研究[J].中国电力教育，2014，（11）：120-121.

[2]滕启.机械设计基础[M].北京：中国电力出版社，2013.

[3]刘相权.基于任务驱动教学法的《机械设计基础》教学研究[J].中国科技信息，2012，（24）：177.

[4]李国珍.机械设计基础教学中的几点体会[J].辽宁师范大学学报，2009，32（8），增刊：197-198.

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[关键词]机械设计 可靠性 改进与发展

中图分类号：TV763 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0277-01

一、前言

机械设计这一学科，大家并不陌生，但对其可靠性的研究，却不是那么大众化了，早前人们就常用“可靠性”这样一个非量化标准来判定一款产品的质量好坏，当然，这也仅仅依据判定者的个人经验来判定产品可靠性如何，所以还未有一个量化的标准来判定产品的可靠性。但随着人们对于可靠性研究的深入以及钻研，发展了基于概率论的随机可靠性、基于模糊理论的模糊可靠性、非概率可靠性，以及最新的结构系统概率-模糊-非概率混合可靠性，这就足以表现量化判定产品可靠性的实践方法已经从有到无，再发展到现如今的高度，这一领域取得了不朽的进步。此外，对于机械设计的复杂程度，由原有的理论分析方法又增添了更加精确的分析方法，使其理论方法日益丰满和完善，并且已经渗透到其他学科领域。现如今，机械设计的可靠性已经成为判定产品的关键因素之一，在我国未来的科技发展以及社会化程度提高过程中，具有相当大的影响，必将会得到大范围的应用以及更深入的研究。

二、机械设计的可靠性研究的历史

结构可靠性理论研究的起始阶段可以追溯到20世纪前叶，科学家们把概率论和数理统计应用到结构安全度分析上。而真正的机械设计可靠性理论研究是从1930年开始，W.A.Shewhart的SPC，首次将产品质量检测技术和可靠性技术联系在一起。此后机械设计可靠性理论研究在那一阶段取得了空前的进展，到科技高度发达的今天，理论研究已经相当成熟，特别是大多数国家已经开始研究在设计中如何规范应用，使得机械设计可靠性的研究迈入到新的高度。

三、有关机械设计的可靠性研究改进与发展

就目前的大部分机械设计产品来说，怎么样改善设计质量、完善设计技术、改进设计理论、减少设计周期是非常关键的，重要的是这些因素都与设计的可靠性有着紧密的联系。现如今，可靠性研究已经深入到机械零部件的强度设计、结构设计、精度设计以及性能失效分析中，这些现象表明可靠性理论研究已经步入到实践并完成应用的阶段。机械设计可靠性的理论研究早已成为机械工程机械设计的研讨要点。当下有数不胜数的高质量文献和著作，标志着机械设计的可靠性分析以及计算方法较为成熟全面。所以，本文就现如今的发展趋势简单介绍一下几方面即将是机械设计可靠性理论研究的关键点内容。

3.1 优化设计

优化设计，顾名思义是在可靠性的设计基础上合理的优化，不但能达到产品在运作中所需的可靠性，而且能使设计产品的结构、尺寸、质量、性能、安全指数等要素得到提升，继而确保结构的预期运作性能和实际运作性能接近一致。此方法把设计可靠性理论分析与数学归纳法相结合，并且在对一些参数进行优化时，先将机械零件的可靠性当做首要目标函数，接着把刚度、强度、稳定性、寿命等要求作为约束条件，依次来建立可靠性设计优化数学建模，并且根据模型的形态、比例、规模以及复杂性等条件来筛选合理的优化方法，最后找到最佳的优化设计参数变量。

3.2 可靠性试验的改进

机械工程发展到现如今，其中的机械设计可靠性的研究已经可以说是非常成熟，但是就其试验本身来说，还并没有达到最完善的程度。众所周知，可靠性试验，是对机械设计的产品的可靠性做预测、评估、判定、分析的一种方法，最主要的目的仍然是尽早的察觉到产品早期在材料、做工、以及设计等等方面的弊端，以能更好的改进产品的性能、寿命、外观等，提升设计成功率，达到产品的完善，并最终确定产品可靠性的量化标准。一方面需要不停的在试验中截取关键的可靠性数据，另外一方面还要从产品在试验中展现出的问题来发现并解决。所以在产品进行可靠性试验前，可以进行高质量的电脑软件模拟分析，以减少成本，节约其他时间。

3.3 可靠性设计与传统设计相结合

在这里需要提出的是，传统设计中安全系数法虽有缺陷，但其简单、合理、直观、运作量小的优点，比起可靠性设计来说在有时候有益的多。可靠性设计不仅缺少基本参数，还需要很多模式试验。所以，有丰富经验的安全系数法在有的时候相当有用，我们现在所需要做的就是将可靠性与安全系数法通过概率设计法来进行合理的结合，从而不断积累可靠性设计经验，并保存整理相关数据，以节省时间和成本，使最终设计高效简洁。

四、总结

在这里需要再次申明可靠性是机械设计产品的重要指标，如今高科技化的现代生产中，已经将可靠性融入到产品的各个环节中。所以机械设计的可靠性理论研究仍旧是机械工程等相关学科的热门研讨方向之一。对于机械设计来说，关于可靠性的理论研究总是离不开试验以及积累的主观经验的。充分了解可靠性知识，机械设计也就更为合理。所以，笔者认为关于机械设计的可靠性研究等相关课题还是很有意义的。

参考文献

[1] 刘兴权.有关机械设计的可靠性探究[J].科技创新与应用，2014，08：72.