机械产品方案设计范文

导语：如何才能写好一篇机械产品方案设计，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。

机械产品方案设计

篇1

关键词：机械产品；方案设计方法；发展趋势

引言

科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。然而，产品的设计，尤其是机械产品方案的设计手段，则显得力不从心，跟不上时展的需要。目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效，而产品开发初期方案的计算机辅助设计却远远不能满足设计的需要。为此，作者在阅读了大量文献的基础上，概括总结了国内外设计学者进行方案设计时采用的方法，并讨论了各种方法之间的有机联系和机械产品方案设计计算机实现的发展趋势。

根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，可以将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。

1、系统化设计方法

系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。

系统化设计思想于70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准VDI2221“技术系统和产品的开发设计方法。

制定的机械产品方案设计进程模式，基本上沿用了德国标准VDI2221的设计方式。除此之外，我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想，其中具有代表性的是：

(1)将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。

(2)将产品看作有机体层次上的生命系统，并借助于生命系统理论，把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时采用了生命系统图符抽象地表达产品的功能要求，形成产品功能系统结构。

(3)将机械设计中系统科学的应用归纳为两个基本问题：一是把要设计的产品作为一个系统处理，最佳地确定其组成部分(单元)及其相互关系；二是将产品设计过程看成一个系统，根据设计目标，正确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段。

由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法。

1.1设计元素法

用五个设计元素(功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数)描述“产品解”，认为一个产品的五个设计元素值确定之后，产品的所有特征和特征值即已确定。我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。

1.2图形建模法

研制的“设计分析和引导系统”KALEIT，用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构、功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接。

将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用图形符号、具有内容丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点，将设计方法解与信息技术进行集成，实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。

文献［11］将语义设计网作为设计工具，在其开发的活性语义设计网ASK中，采用结点和线条组成的网络描述设计，结点表示元件化的单元(如设计任务、功能、构件或加工设备等)，线条用以调整和定义结点间不同的语义关系，由此为设计过程中的所有活动和结果预先建立模型，使早期设计要求的定义到每一个结构的具体描述均可由关系间的定义表达，实现了计算机辅助设计过程由抽象到具体的飞跃。

1.3“构思”—“设计”法

将产品的方案设计分成“构思”和“设计”两个阶段。“构思”阶段的任务是寻求、选择和组合满足设计任务要求的原理解。“设计”阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解。

将方案的“构思”具体描述为：根据合适的功能结构，寻求满足设计任务要求的原理解。即功能结构中的分功能由“结构元素”实现，并将“结构元素”间的物理联接定义为“功能载体”，“功能载体”和“结构元素”间的相互作用又形成了功能示意图(机械运动简图)。方案的“设计”是根据功能示意图，先定性地描述所有的“功能载体”和“结构元素”，再定量地描述所有“结构元素”和联接件(“功能载体”)的形状及位置，得到结构示意图。Roper，H.利用图论理论，借助于由他定义的“总设计单元(GE)”、“结构元素(KE)”、“功能结构元素(FKE)”、“联接结构元素(VKE)”、“结构零件(KT)”、“结构元素零件(KET)”等概念，以及描述结构元素尺寸、位置和传动参数间相互关系的若干种简图，把设计专家凭直觉设计的方法做了形式化的描述，形成了有效地应用现有知识的方法，并将其应用于“构思”和“设计”阶段。

从设计方法学的观点出发，将明确了设计任务后的设计工作分为三步：1)获取功能和功能结构(简称为“功能”)；2)寻找效应(简称为“效应”)；3)寻找结构(简称为“构形规则”)。并用下述四种策略描述机械产品构思阶段的工作流程：策略1：分别考虑“功能”、“效应”和“构形规则”。因此，可以在各个工作步骤中分别创建变型方案，由此产生广泛的原理解谱。策略2：“效应”与“构形规则”(包括设计者创建的规则)关联，单独考虑功能(通常与设计任务相关)。此时，辨别典型的构形规则及其所属效应需要有丰富的经验，产生的方案谱远远少于策略1的方案谱。策略3：“功能”、“效应”、“构形规则”三者密切相关。适用于功能、效应和构形规则间没有选择余地、具有特殊要求的领域，如超小型机械、特大型机械、价值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4：针对设计要求进行结构化求解。该策略从已有的零件出发，通过零件间不同的排序和连接，获得预期功能。

1.4矩阵设计法

在方案设计过程中采用“要求—功能”逻辑树(“与或”树)描述要求、功能之间的相互关系，得到满足要求的功能设计解集，形成不同的设计方案。再根据“要求—功能”逻辑树建立“要求—功能”关联矩阵，以描述满足要求所需功能之间的复杂关系，表示出要求与功能间一一对应的关系。

Kotaetal将矩阵作为机械系统方案设计的基础，把机械系统的设计空间分解为功能子空间，每个子空间只表示方案设计的一个模块，在抽象阶段的高层，每个设计模块用运动转换矩阵和一个可进行操作的约束矢量表示；在抽象阶段的低层，每个设计模块被表示为参数矩阵和一个运动方程。

1.5键合图法

将组成系统元件的功能分成产生能量、消耗能量、转变能量形式、传递能量等各种类型，并借用键合图表达元件的功能解，希望将基于功能的模型与键合图结合，实现功能结构的自动生成和功能结构与键合图之间的自动转换，寻求由键合图产生多个设计方案的方法。

2、结构模块化设计方法

从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解(如通用零件部件等)描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解，这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。Feldmann将描述设计任务的功能化产品结构分为四层，(1)产品(2)功能组成(3)主要功能组件(4)功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件STRAT。

认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数，因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、制造风险十分有利。

提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口(联接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、经济化，具有互换性、相容性和相关性。我国结合软件构件技术和CAD技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级，并利用专家知识和CAD技术将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块，再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。

以设计为目录作为选择变异机械结构的工具，提出将设计的解元素进行完整的、结构化的编排，形成解集设计目录。并在解集设计目录中列出评论每一个解的附加信息，非常有利于设计工程师选择解元素。

根据机械零部件的联接特征，将其归纳成四种类型：1)元件间直接定位，并具有自调整性的部件；2)结构上具有共性的组合件；3)具有嵌套式结构及嵌套式元件的联接；4)具有模块化结构和模块化元件的联接。并采用准符号表示典型元件和元件间的连接规则，由此实现元件间联接的算法化和概念的可视化。

在进行机械系统的方案设计中，用“功能建立”模块对功能进行分解，并规定功能分解的最佳“粒化”程度是功能与机构型式的一一对应。“结构建立”模块则作为功能解的选择对象以便于实现映射算法。

3、基于产品特征知识的设计方法

基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。

机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。为此，国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化处理做了大量的研究工作，采用的方法可归纳为下述几种。

3.1编码法

根据“运动转换”功能(简称功能元)将机构进行分类，并利用代码描述功能元和机构类别，由此建立起“机构系统方案设计专家系统”知识库。在此基础上，将二元逻辑推理与模糊综合评判原理相结合，建立了该“专家系统”的推理机制，并用于四工位专用机床的方案设计中。

利用生物进化理论，通过自然选择和有性繁殖使生物体得以演化的原理，在机构方案设计中，运用网络图论方法将机构的结构表达为拓扑图，再通过编码技术，把机构的结构和性能转化为个体染色体的二进制数串，并根据设计要求编制适应值，运用生物进化理论控制繁殖机制，通过选择、交叉、突然变异等手段，淘汰适应值低的不适应个体，以极快的进化过程得到适应性最优的个体，即最符合设计要求的机构方案。

3.2知识的混合型表达法

针对复杂机械系统的方案设计，采用混合型的知识表达方式描述设计中的各类知识尤为适合，这一点已得到我国许多设计学者的共识。

在研制复杂产品方案设计智能决策支持系统DMDSS中，将规则、框架、过程和神经网络等知识表示方法有机地结合在一起，以适应设计中不同类型知识的描述。将多种单一的知识表达方法(规则、框架和过程)，按面向对象的编程原则，用框架的槽表示对象的属性，用规则表示对象的动态特征，用过程表示知识的处理，组成一种混合型的知识表达型式，并成功地研制出“面向对象的数控龙门铣床变速箱方案设计智能系统GBCDIS”和“变速箱结构设计专家系统GBSDES”。

3.3利用基于知识的开发工具

在联轴器的CAD系统中，利用基于知识的开发工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向对象的方法，创建了面向对象的设计方法数据库，为设计者进行联轴器的方案设计和结构设计提供了广泛且可靠的设计方法谱。则利用NEXPERT描述直线导轨设计中需要基于知识进行设计的内容，由此寻求出基于知识的解，并开发出直线导轨设计专家系统。

3.4设计目录法

构造了“功能模块”、“功能元解”和“机构组”三级递进式设计目录，并将这三级递进式设计目录作为机械传动原理方案智能设计系统的知识库和开发设计的辅助工具。

3.5基于实例的方法

在研制设计型专家系统的知识库中，采用基本谓词描述设计要求、设计条件和选取的方案，用框架结构描述“工程实例”和各种“概念实体”，通过基于实例的推理技术产生候选解来配匹产品的设计要求。

4、智能化设计方法

智能化设计方法的主要特点是：根据设计方法学理论，借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构。

在利用数学系统理论的同时，考虑了系统工程理论、产品设计技术和系统开发方法学VDI2221，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件MUSE。

在进行自动取款机设计时，把产品的整个开发过程概括为“产品规划”、“开发”和“生产规划”三个阶段，并且充分利用了现有的CAD尖端技术——虚拟现实技术。1)产品规划—构思产品。其任务是确定产品的外部特性，如色彩、形状、表面质量、人机工程等等，并将最初的设想用CAD立体模型表示出，建立能够体现整个产品外形的简单模型，该模型可以在虚拟环境中建立，借助于数据帽和三维鼠标，用户还可在一定程度上参与到这一环境中，并且能够迅速地生成不同的造型和色彩。立体模型是检测外部形状效果的依据，也是几何图形显示设计变量的依据，同时还是开发过程中各类分析的基础。2)开发—设计产品。该阶段主要根据“系统合成”原理，在立体模型上配置和集成解元素，解元素根据设计目标的不同有不同的含义：可以是基本元素，如螺栓、轴或轮毂联接等；也可以是复合元素，如机、电、电子部件、控制技术或软件组成的传动系统；还可以是要求、特性、形状等等。将实现功能的关键性解元素配置到立体模型上之后，即可对产品的配置(设计模型中解元素间的关系)进行分析，产品配置分析是综合“产品规划”和“开发”结果的重要手段。3)生产规划—加工和装配产品。在这一阶段中，主要论述了装配过程中CAD技术的应用，提出用计算机图像显示解元素在相应位置的装配过程，即通过虚拟装配模型揭示造形和装配间的关系，由此发现难点和问题，并找出解决问题的方法，并认为将CAD技术综合应用于产品开发的三个阶段，可以使设计过程的综合与分析在“产品规划”、“开发”和“生产规划”中连续地交替进行。因此，可以较早地发现各个阶段中存在的问题，使产品在开发进程中不断地细化和完善。

我国利用虚拟现实技术进行设计还处于刚刚起步阶段。利用面向对象的技术，重点研究了按时序合成的机构组合方案设计专家系统，并借助于具有高性能图形和交换处理能力的OpenGL技术，在三维环境中从各个角度对专家系统设计出的方案进行观察，如运动中机构间的衔接状况是否产生冲突等等。

将构造标准模块、产品整体构造及其制造工艺和使用说明的拟订(见图1)称之为快速成型技术。建议在产品开发过程中将快速成型技术、多媒体技术以及虚拟表达与神经网络(应用于各个阶段求解过程需要的场合)结合应用。指出随着计算机软、硬件的不断完善，应尽可能地将多媒体图形处理技术应用于产品开发中，例如三维图形(立体模型)代替装配、拆卸和设计联接件时所需的立体结构想象力等等。

利用智能型CAD系统SIGRAPH-DESIGN作为开发平台，将产品的开发过程分为概念设计、装配设计和零件设计，并以变量设计技术为基础，建立了胶印机凸轮连杆机构的概念模型。从文献介绍的研究工作看，其概念模型是在确定了机构型、数综合的基础上，借助于软件SIGRAPH-DESIGN提供的变量设计功能，使原理图随着机构的结构参数变化而变化，并将概念模型的参数传递给下一级的装配模型、零件设计。

5、各类设计方法评述及发展趋势

综上所述，系统化设计方法将设计任务由抽象到具体(由设计的任务要求到实现该任务的方案或结构)进行层次划分，拟定出每一层欲实现的目标和方法，由浅入深、由抽象至具体地将各层有机地联系在一起，使整个设计过程系统化，使设计有规律可循，有方法可依，易于设计过程的计算机辅助实现。

结构模块化设计方法视具有某种功能的实现为一个结构模块，通过结构模块的组合，实现产品的方案设计。对于特定种类的机械产品，由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易，因此，采用结构模块化方法进行方案设计较为合适。由于实体与功能之间并非是一一对应的关系，一个实体通常可以实现若干种功能，一个功能往往又可通过若干种实体予以实现。因此，若将结构模块化设计方法用于一般意义的产品方案设计，结构模块的划分和选用都比较困难，而且要求设计人员具有相当丰富的设计经验和广博的多学科领域知识。

机械产品的方案设计通常无法采用纯数学演算的方法进行，也难以用数学模型进行完整的描述，而需根据产品特征进行形式化的描述，借助于设计专家的知识和经验进行推理和决策。因此，欲实现计算机辅助产品的方案设计，必须解决计算机存储和运用产品设计知识和专家设计决策等有关方面的问题，由此形成基于产品特征知识的设计方法。

目前，智能化设计方法主要是利用三维图形软件和虚拟现实技术进行设计，直观性较好，开发初期用户可以在一定程度上直接参与到设计中，但系统性较差，且零部件的结构、形状、尺寸、位置的合理确定，要求软件具有较高的智能化程度，或者有丰富经验的设计者参与。

值得一提的是：上述各种方法并不是完全孤立的，各类方法之间都存在一定程度上的联系，如结构模块化设计方法中，划分结构模块时就蕴含有系统化思想，建立产品特征及设计方法知识库和推理机时，通常也需运用系统化和结构模块化方法，此外，基于产品特征知识的设计同时又是方案智能化设计的基础之一。在机械产品方案设计中，视能够实现特定功能的通用零件、部件或常用机构为结构模块，并将其应用到系统化设计有关层次的具体设计中，即将结构模块化方法融于系统化设计方法中，不仅可以保证设计的规范化，而且可以简化设计过程，提高设计效率和质量，降低设计成本。

篇2

关键词：机械产品；方案设计方法；发展趋势

引言

根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，可以将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。

一、系统化设计方法

1.1设计元素法

1.2图形建模法

文献将语义设计网作为设计工具，在其开发的活性语义设计网ASK中，采用结点和线条组成的网络描述设计，结点表示元件化的单元(如设计任务、功能、构件或加工设备等)，线条用以调整和定义结点间不同的语义关系，由此为设计过程中的所有活动和结果预先建立模型，使早期设计要求的定义到每一个结构的具体描述均可由关系间的定义表达，实现了计算机辅助设计过程由抽象到具体的飞跃。

1.3“构思”—“设计”法

1.4矩阵设计法

1.5键合图法

二、结构模块化设计方法

三、基于产品特征知识的设计方法

3.1编码法

3.2知识的混合型表达法

针对复杂机械系统的方案设计，采用混合型的知识表达方式描述设计中的各类知识尤为适合，这一点已得到我国许多设计学者的共识。

3.3利用基于知识的开发工具

3.4设计目录法

3.5基于实例的方法

四、智能化设计方法

在利用数学系统理论的同时，考虑了系统工程理论、产品设计技术和系统开发方法学VDI2221，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件MUSE。

五、各类设计方法评述及发展趋势

篇3

概述

机械设备是加工制造的基础，无论是进行民用产品的制造还科研产品的加工以及对新技术的实践都需有新的机械设备进行保障。因此对于新的机械设备的设计研发工作需要依托于科技创新，根植于生产实际，以合理、实用、创新为原则，进行机械设备的开发研制工作，从而促进机械设备设计水平的提高，在我国经济发展过程中，产品加工生产设备占有很大的比例，下面就以产品加工生产设备为例介绍机械设备设计研制过程中需要注意的一些问题。

1 机械设计的流程

1.1明确机械设备设计的主要用途

机械设备设计的目的是要设计出一种能达到预定功能要求、具有性能好、成本低、价值最优能满足市场需求的机械产品，机械设备设计的特点是从具体概念到具体产品的演化过程，从抽象的产品规划、功能需求、原理方案设计到较具体的结构方案设计、总体设计等。设计者在设计过程中，不断丰富和完善产品的设计信息，直到完成整个产品的设计。机械设计是一个逐步求精和细化的过程。

1.2 机械设备设计研发的一般流程

以下将对机械设备设计研发的一般流程进行阐述：

1.2.1 提出申请：机械设备的设计研发，必须要根据需求来进行设计，在这一阶段需要根据需求提出申请。

1.2.2 对申请进行审批答复：当相应的申请提交到主管部门后，需要主管部门对申请进行审核，从可行性和经济性等方面进行考核批准。

1.2.3下发具体的任务计划书：当主管部门对申请批准后，需要对申请中的条文具体细化，并以任务计划书的形式下发到具体的设计部门。

1.2.4组建设计研发项目组：当具体的设计部门收到任务计划书后，需要根据计划书中的项目种类、专业需求，选用与计划书中相符合的各种人员，组建设计研发项目组。

1.2.5根据计划书提出初步的方案：设计研发项目组需要根据计划书中提出的设计需求，机械设备需要完成的任务确定初步的方案，并对这一方案进行广泛的讨论，当遇到大型设备时需要提出相应的小型样机的初步方案。

1.2.6根据初步方案设计出初步的方案草图：设计研发项目组需要根据初步方案设计出初步的方案草图（包括相应的设计总图和一些关键部件的设计图）。

1.2.7对初步方案草图进行评审：当完成项目的初步方案草图后，项目组需要组织相应的人员进行方案评审，对初步方案的一些关键部分进行可行性评估，而后根据各方意见提出修改方案。

1.2.8根据修改后的方案进行设计：当方案修改完成后，应根据修改方案进行设计。

1.2.9图纸审核、批准：当机械设备设计完成后，应组织人员对图纸进行复核，复核完成后方可出图。

1.2.10零部件的制造：当图纸经过审核后下发到制造部门进行生产前，设计部门需要和加工制造部门就图纸进行会审，对图纸上不明确的部分或者是疑点进行沟通，保证零部件安装设计意图进行制造。

1.2.11在加工过程中需要设计人员和加工人员保持良好的沟通：在图纸下发到加工人员进行加工后，设计人员和加工制造人员应进行良好的沟通，对加工进度进行把控，并对加工中出现的问题进行解决，并对这些问题进行记录，留备以后查看。

1.2.12机械设备零部件的验收：在加工制造部门完成全部的加工任务后，设计人员应到场对加工完成的零部件进行相应的检测。

1.2.13对机械设备的组装、调试：当检验合格的零部件到达装配现场后，设计人员应到场指导，就设备的装配中出现的问题及时提出解决方案，保障机械设备装配的顺利进行，这一阶段对机械设备的最终质量有着非常大的影响，是设计人员应对装配的全程跟随，并提出专业的技术指导。

1.2.14机械设备进行试生产：当机械设备完成研发工作，并装配、调试达标后，需要机械设备进行试生产，并对机械设备在试生产的过程中的状态进行记录，同时对生产出的产品进行检测，看是否达到了设计预期与设备需求。如果生产出的产品未满足设备需求，选用对设备进行排查，对设备再次调试后再次进行试生产，直至满足要求。

1.2.15机械设备投入生产：在机械设备试生产合格后，机械设备将投入正式生产，在这之后，设计开发项目组需要对操作人员进行培训，同时需要将机械设备的相关资料进行移交。

2 在设计研发的过程中需要注意的问题

以上介绍了机械设备设计的整个流程，在这一流程中，各个阶段都有需要注意的问题，下面将就这些问题进行阐述。

2.1 设计研发阶段需要注意的问题

一部机器的质量基本上决定于设计质量。制造过程对机器质量所起的作用，本质上就在于实现设计时所规定的质量。在这一阶段，除了机械设计要合理外，加工制造承担着重要的责任，设计人员应和加工制造部门加强沟通，及时解决加工制造汇中的问题，同时对机械零部件加强跟踪，保证零部件的制造按照设计预期进行制造，设计制造是一个统一的整体，切不可将其分割开来。

2.2 装配调试阶段需要注意的问题

机械设备的装配调试在整个设计研发过程中也占有相当重要的比重。装配调试的好坏将直接关系到设备性能的好坏，在这一阶段，设计人员需要全程跟踪设备的装配调试，及时对装配调试过程中的问题提出指导意见。在这一阶段，设计人员要做好设备相应的记录工作，积累自身经验，为以后的设计打好基础。在装配调试完成后，需要进行试生产，并对试生产出来的产品进行鉴定，如果达标就可交付使用，如果未达标，需要继续对设备进行再次调试，直到试生产结果达到设计预期。设备交付使用后，需要对操作人员进行培训，并将全套资料进行移交。

结语

本文根据作者的实际工作经验，对机械设备设计研发中的一些问题进行介绍。并对设计研发过程中的问题提出了解决方案。

参考文献

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【关键词】机械零部件设计；传统零部件设计；创新设计

1.传统机械零部件设计的自身局限性

传统机械零部件的设计在运用中出现的诸多问题，这些问题的出现，都是机械零部件传统的设计局限性所产生的。传统设计在长期运用中得到不断的完善和提高，目前在大多数情况下仍然是有效的设计方法，但是它有很多局限：在方案设计时凭借设计者有限的直接经验或间接经验，通过计算、类比分析等，以收敛思维方式，过早地确定方案。这种方案设计既不充分又不系统，不强调创新，因此很难得到最优方案；在机械零部件设计中，仅对重要的零部件根据简化的力学模型或经验公式进行静态的或近似的设计计算，其他零部件只作类比设计，与实际工况有时相差较远，难免造成失误；传统设计偏重于考虑产品自身的功能的实现，忽略人―机―环境之间关系的重要性；传统设计采用手工计算、绘图，设计的准确性差、工作周期长、效率低。

2.机械零部件创新设计的思维方式

机械零部件设计的本质是创造和革新。现代机械机械零部件设计强调创新设计，要求在设计中更充分地发挥设计者的创造力，利用最新科技成果，在现代设计理论和方法的指导下，设计出更具有生命力的产品。

2.1运用创造思维

设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现，它包括观察能力、记忆能力、想象能力、思维能力、表达能力、自控能力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。其中想象能力和思维能力是创造力的核心，它是将观察、记忆所得信息有控制地进行加工变换，创造表达出新成果的整个创造活动的中心。创造力的开发可以从培养创新意识、提高创新能力和素质、加强创新实践等方面着手。设计者不是把设计工作当成例行公事，而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动，掌握必要创新方法，加强学习和锻炼，自觉开发创造力，成为一个符合现代设计需要的创新人才。

2.2运用发散思维

发散思维又称辐射思维或求异思维等。它是以欲解决的问题为中心，思维者打破常规，从不同方向，多角度、多层次地考虑问题，求出多种答案的思维方式。例如，若提出“将两零部件联结在一起”的问题，常规的办法有螺纹联结、焊接、胶接、铆接等，但运用发散思维思考，可以得到利用电磁力、摩擦力、压差或真空、绑缚、冷冻等方法。发散思维是创造性思维的主要形式之一，在技术创新和方案设计中具有重要的意义。

2.3运用创新思维

创造力的核心是创新思维。创新思维是一种最高层次的思维活动，它是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下，将各种信息重新综合集成，产生新的结果的思维活动过程就是创新思维。机械机械零部件设计的过程是创新的过程。设计者应打破常规思维的惯例，追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等，在求异和突破中体现创新。

3.设计机械零部件的过程

3.1机械零部件设计的主要内容

机械零部件设计是机械设计的重要组成部分，机械运动方案中的机构和构件只有通过零部件设计才能得到用于加工的零部件工作图和部件装配图，同时它也是机械总体设计的基础。机械零部件设计的主要内容包括：根据运动方案设计和总体设计的要求，明确零部件的工作要求、性能、参数等，选择零部件的结构构形、材料、精度等，进行失效分析和工作能力计算，画出零部件图和部件装配图。机械产品整机应满足的要求是由零部件设计所决定的，机械零部件设计应满足的要求为：在工作能力上要求具体有强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性及精度等；在工艺性上要求加工、装配具有良好的工艺性及维修方便；在经济性上的要求主要指生产成本要低。

3.2准确把握机械零部件的失效形式

机械零部件由于各种原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有断裂、表面压碎、表面点蚀、塑性变形、过度弹性变形、共振、过热及过度磨损等。为了保证零部件能正常工作，在设计零部件时应首先进行零部件的失效分析，预估失效的可能性，采取相应措施，其中包括理论计算，计算所依据的条件称为计算准则，常用的计算准则有：一是强度准则。强度是机械零部件抵抗断裂、表面疲劳破坏或过大塑性变形等失效的能力。强度要求是保证机械零部件能正常工作的基本要求。二是刚度准则。刚度是指零部件在载荷的作用下，抵抗弹性变形的能力。刚度准则要求零部件在载荷作用下的弹性变形在许用的极限值之内。三是振动稳定性准则。对于高速运动或刚度较小的机械，在工作时应避免发生共振。振动稳定性准则要求所设计的零部件的固有频率与其工作时所受激振源的频率错开。四是耐热性准则。机械零部件在高温工作条件下，由于过度受热，会引起油失效、氧化、胶合、热变形、硬度降低等问题，使零部件失效或机械精度降低。

3.3选择合理的机械零部件表面粗糙度

表面粗糙度是反映零部件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是检验零部件表面质量的主要依据；它选择的合理与否，直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。机械零部件表面粗糙度的选择方法有3种，即计算法、试验法和类比法。在机械零部件设计工作中，应用最普通的是类比法，此法简便、迅速、有效。应用类比法需要有充足的参考资料，现有的各种机械设计手册中都提供了较全面的资料和文献。最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。在通常情况下，机械零部件尺寸公差要求越小，机械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它们之间又不存在固定的函数关系。在实际工作中，对于不同类型的机器，其零部件在相同尺寸公差的条件下，对表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。在机械零部件的设计和制造过程中，对于不同类型的机器，其零部件的配合稳定性和互换性的要求是不同的。在设计工作中，表面粗糙度的选择归根到底还是必须从实际出发，全面衡量零部件的表面功能和工艺经济性，才能作出合理的选择。

3.4整体优化机械零部件设计方法

要充分运用机械学理论和方法，包括机构学、机械动力学、摩擦学、机械结构强度学、传动机械学等及计算机辅助分析的不断发展，对设计的关键技术问题能作出很好的处理，一系列新型的设计准则和方法正在形成。

【参考文献】

［1］隋明阳．机械设计基础[M]．北京：机械工业出版社，2002．

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【关键词】机械产品现代设计计算机

1 现代设计理念概述

所谓设计就是根据一定的设计目的和产品应用要求，借助一定媒体将软性思维转化为相关产品信息、产品模型的过程。因此，机械产品的设计必须具有目的性、结构性和严谨性，而现代设计是基于提高设计速度和设计水平为出发点，将智能化和自动化充分运用于产品设计与研发当中的一种设计方法。因此，机械产品现代设计理念的特点就是智能化和自动化。在上世纪80年代以前，我国在设计领域中的一些设计技术、设计方法、设计理念相比国际上相对落后，对于一些先进科学技术的应用知之甚少，而为了强调设计技术的变革，通常把我国过去常用的设计称为传统设计，而把国际上兴起的新兴设计技术称为现代设计。经济的快速发展必然要求生产效率的提高，而生产效率的提高必须要将新兴科学技术充分运用于生产领域中，因此机械产品功能的多样性、机械产品结构的复杂性、机械产品使用寿命的长期性必然会给机械设计提出时代课题。随着科学技术的高速发展，在产品设计绘图、加工制造等方面的研究已经取得了一定的成果，但计算机在产品初期设计中的应用却少之又少，因此计算机在设计中的应用是机械产品现代设计方法的必然选择。

2 机械产品现代设计方法类型

2.1 系统化设计方法

所谓系统就是整体与部分之间相互联系、密不可分的一种构成方式。同时，每个组成部分又具有独立性，每个组成部分发挥的作用也不尽相同，这些不同的作用对于整体而言又是必不可少的，正是由于不同元素之间的相互作用，才维持了整体作用的持续发挥。系统化设计方法正是对系统原理的充分体现，系统化设计方法理论源于德国学者Pahl和Beitz教授，我国多学着在设计实践中充分借鉴西方国家设计理念，同时根据我国实际情况对系统化设计理论不断进行深化，一是从产品开发过程的宏观性为出发点，根据用户需求，利用质量功能布置法，以产品开发阶段技术要求为目标，系统地将客户需求转化为实际产品功能。二是借助生命系统理论将产品视作为层次分明的生命系统，在产品设计过程中进行层次上的划分，以达到产品功能结构的系统性。设计就本质来说是产品要求和设计者自身思想的有效结合，因此不同设计者对待同一产品会有不同的角度和思路，总的来说，具有代表性的系统化设计方法主要包括设计元素法、图形建模法、“构思”―“设计”法、矩阵设计法、键合图法等等。

2.2 结构模块化设计方法

结构模块化设计方法是从规划产品的角度出发而提出的，而这种方法的设计任务又是以产品结构为基础，利用产品通用零部件来确定设计任务，同时在分解设计任务时就要充分考虑好不同零部件之间存在的作用冲突，解决好矛盾，同时还要及早预测生产能力和费用，由此来提高设计效率，从而降低产品研发成本。设计任务的功能化产品结构共分为四层：产品―功能组成―主要功能组件―功能元件。为了更好地评价专用机械设计和更有效地规避制造风险，在专用机械设计中采用功能化的产品结构将充分发挥优势作用。

2.3 基于产品特征知识的设计方法

利用计算机的语言识别功能来描述产品特征及相关专家的知识经验是基于产品特征知识设计方法的主要特点，这种方法实际上是利用知识库和推理机及已储存领域知识来实现计算机辅助产品的方案设计。产品特征是机械系统方案设计的主要依据，而设计领域相关专家的知识和经验又是对机械系统特征的规律性把握，基于产品特征知识的设计就是利用这两个方面来进行推量和决策，从而来完成机构的型、数综合。而知识的自动获取、表达、集成、协调管理和使用，又是实现这一阶段计算机辅助设计的必然前提。综观国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化获取的研究，采用的方法主要包括：编码法、知识的混合型表达法、利用基于知识的开发工具、设计目录法、基于实例的方法这五种。

2.4 智能化设计方法

根据设计方法学理论，借助三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体工具来进行产品开发设计是智能化设计方法的主要特点。数学系统理论和系统工程理论是智能化设计方法的理论支柱，在利用这两个理论时，充分利用产品设计技术和系统开发方法学研制出与产品设计初期相适应的多媒体开发系统软件是智能化设计方法的基本原理。

3 结语

机械产品的系统化设计方法、结构模块化设计方法、基于产品特征知识的设计方法、智能化设计方法是机械现代化设计的主要内容，而这四者之间又有着密切的联系。在信息化的时代背景下，科学技术飞速发展带来了机械产品功能与结构的深刻变革，但机械产品功能与结构的变革与机械设计的发展却并不同步，机械产品方案的设计手段显得力不从心，跟不上时展的需要。由于这四者之间密切的联系，要想有效的实现机械化设计的现代化，还必须对这四种方法进行综合运用。而计算机辅助功能在机械设计领域的运用也必然会带来新技术、新方法、原理的大量涌现。因此，在机械现代化设计中必须将计算机功能充分运用其中，因为计算机的运用本身就是信息化、智能化的一个重要标志，计算机在机械设计中的应用也必然会在很大程度上提高设计水水平、加快设计速度。所以机械现代化设计是机械设计的必然发展趋势。机械产品作为生产领域的重要生产工具，它的变革往往会带来整个生产领域的变革，从而带动经济的发展，而机械设计已经从传统走向了现代，这是思想变革和技术变革的有效结合，为了实现我国机械设计的现代化，必须完善创新机制，加大科研投资力度，培养机械设计人才队伍，只有通过技术创新才能够保证我国机械设计能够步入世界先进行列。

参考文献：

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【关键词】机械电子工程工程设计技术要点分析

机械电子工程是科技快速发展的产物，是高新技术的代表。机械电子工程在各个国家和领域都有进行大力研究和投入，目前在我国，机械电子工程是重要的高科技产业，对全面提高我国的国际竞争力有着非常积极的意义。现就机械电子工程设计中的技术要点分析，具体如下。

1 机械电子工程中的技术要点――EDA技术

在机械电子工程设计中，EDA技术是一种新技术，是机械电子工程设计中非常重要的技术。在实际应用过程中，EDA技术的主要载体是能进行大规模编程的逻辑器件，在进行编程的时候，使用硬件描述语言的表达方式。在EDA技术应用的过程中，需要利用计算机和可编程逻辑器件等，作为开发软件或试验软件，对特定的目标芯片进行适配编译和逻辑映射，最终形成电子新系统或专用集成芯片。EDA技术的发展是在电子电路CAD技术上形成的计算机软件系统。EDA技术的组成部件是编译器、综合器、下载器和适配器，对于综合器，是用来将设计师的设计文件进行转换，成为该系统的门级描述，综合器的作用其实就是能将硬件和软件进行相互连接。对于适配器，是能生成最终下载文件，并能将其安排到指定对的器件中。目前，在机械电子工程设计方面，主要的核心技术就是EDA技术，其主要是因为在EDA技术中应用的是HDL高级语言，HDL高级语言可以实现公开利用、描述范围广，在进行机械电子设计中，能起到非常多的辅助作用，在进行后期交流、修改和保存的过程中也十分方便，且该语言能对现有的已经完成的设计方案进行自动在线升级。另外，EDA技术有着非常高的自动化程度，对一些常规的仿真、纠错等工作能够快速完成。

2 EDA技术在机械电子工程设计中的研究

2.1 EDA技术进行仿真分析

在确定机械电子工程的设计方案后，就要通过科学的系统仿真或者结构模拟，对设计方案的科学性、合理性以及可行性进行分析和研究。通过分析和研究，才能保证在后续实践中，设计方案的顺利应用。而在电子设计中应用EDA技术进行仿真分析能够为伪真分析提供良好的技术支持，EDA技术进行的仿真分析，是通过各个环节当中的传递函数进行数学建模来实现的，经过构建和仿真系统，能准确验证一些理论和构思的合理性，能够很好的对设计方案进行推广和使用。另外，EDA技术在完成仿真分析后，能够对各个电路的实际结构、电路结构的正确性以及性能指标进行分析。这种采用EDA技术进行的仿真能够使我国的机械电子工程设计水平得到很大的提高。

2.2 EDA技术对电路特性的优化设计

对设计方案进行优化，主要目的是保证电子元件在实际应用过程中的稳定性和可靠性，而要想实现这一目标就要能够保证其有最佳的容差和工作环境温度。在实际工作中，要对电子元件的实际容差以及环境温度进行全面勘测和分析，而传统的电子工程设计方法是很难实现这一点的，并且还会导致所得到的设计方案存在某些漏洞和误差，从而不能有效保障电子元件的实际容差和工作环境温度。通过EDA技术对电路特性进行优化设计能够有效解决这一问题，其主要原因是EDA技术能够对温度进行统计分析，进而根据统计分析结果确定最佳电子元件参数和电路结构图，并获得相应的环境温度。由此看来，EDA技术对电路特性的优化设计，不仅能能对机械电子工程设计方案进行优化、完善，还能够保证电子元件在实际工作环境中的稳定性。

2.3 EDA技术对电路特性进行有效分析

对电路特性进行有效分析，是EDA技术中非常重要的部分，其中主要原因是因樵诨械电子工程方案设计过程中，基本上所有的理论分析都是在数据测试和特性分析的基础上来进行的，所以在数据测试和特性分析方面所获得的数据必须保证其准确性和及时性。而传统的电子工程设计方法，由于受到多方影响，使得其在数据测试和特性分析等方面存在问题，不能保证电路测试的实际精度，甚至对产品后期使用的稳定性有所影响。而EDA技术对电路特性进行分析，能够对整个系统进行全面的、精确的测试，避免设计方案出现结构性的差异，保证了机械电子工程设计方案的合理性和科学性。

2.4 在机械结构中要防止静电发生

近年来，电子产品的发展主要是以轻薄为发展趋势，而愈加缩小的线路和密集的电子元件排列，对静电的防治有着更高的要求，静电电流会对电子元件造成致命的毁坏。静电电场对周边电荷的吸引力，会导致集成电路的烧毁，所以，在实际工作中，工作人员要做好静电防护工作，降低静电发生的概率。

3 结束语

综上所述，机械电子工程在推动我国科技进步和社会发展方面有着非常重要的意义，而EDA技术在机械电子工程技术方案设计的应用中为我国的电子工程行业带来了巨大的变革，采用EDA技术设计出来的产品具有使用性能好、专业化程度高、稳定性强等特点，采用EDA技术能在较大程度上提高工作效率，能获得更多高附加值的电子产品。本文主要就机械电子工程设计中的技术要点（EDA技术）进行阐述，然后对EDA技术在机械电子工程设计中的研究进行了分析讨论。笔者希望更多的专业人士投入到该研究中，针对文中存在的不足，提出指征意见，为提高我国的机械的电子工程设计行业做出贡献。

参考文献

[1]文东云.机械电子工程设计中的技术要点探讨[J].电子技术与软件工程，2015（06）：142.

[2]徐荣蛟.浅析机械电子工程设计中的技术要点[J].企业技术开发，2015（25）：43-44+61.

[3]王立君.机械电子工程设计中的技术研究探讨[J].硅谷，2013（14）：156+160.

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作为重要的计算机信息化技术，自动化技术的应用对于提高机械设计的质量和水平具有重要作用。本文首先分析了自动化技术在机械设计中的重要作用，然后具体探讨了机械设计自动化技术的实际应用，以期为相关技术与设计人员提供参考。

机械自动化是指将自动化技术应用到机械制造的过程中，对自动生产过程进行不断优化改造，以促进加工对象生产连续性和自动化，提高生产投入的流动速度与加工转换。机械自动化技术的应用水平将直接影响着机械行业的整体发展质量，其良好应用有利于改善机械制造业的技术手段和工艺方式，对于提高机械制造的整体质量具有重要作用。而作为机械制造中的重要组成部分，机械设计更需要加强与自动化技术的结合，以促进机械制造的发展。因此，加强有关机械设计中自动化技术的应用探讨，对于改善自动化技术的应用质量具有重要的现实意义。

1.自动化技术在机械设计中的重要作用

（1）改善资源利用率。机械制造中自动化技术的应用，对于降低资源能源消耗、提高资源利用率具有重要作用。具体表现为：自动化技术能够改良原材料材质及尺寸等方面的适应性；促进机械生产与设计的精细化发展，进而加强残料的利用，利于原材料成本的节省。

（2）提升机械制造质量。相比传统的机械设计与制造技术，自动化技术拥有更高的精准性、优越性和高效性。具体表现为：能够完成大批量的生产过程，生产环节与流程更为明确与具体，工作效率得到明显提高，减少了误产情况的发生：改良了传统制造工艺，提高了传统评价、测量等指标的数字化水平和信息化水平，执行过程更易控制与调节，同类产品之间的参数与运行误差大幅度减小。

（3）提高机械运行水平。采用自动化技术能够改善机械的运行状况，可利用实时数据模型对机械的运行状况进行准确和有效监控。具体表现为：通过数字化数据模式的使用，增强了机械故障的可比性和可诊断性，利于故障问题的维修与机械的养护；能够及时报告机械生产过程中存在的安全隐患及缺陷状况，利于机械设备的维护与检修能够根据设定参考数据对机械工作状态、维护状况等进行综合分析研究，利于优化设备运行环境及参数结构。

（4）促进生产质量可靠性的提高。自动化技术能够监控机械制造成整体过程与环节，能够检测各类生产数据与生产安全数据，并报告错误指标。具体表现为：能够实时监控机械设备、生产参数等运行指标，并以设定参数模型为依据提供故障报警，对于安全事故问题发生率的降低及生产预测判断可靠性的提高具有重要作用；将生产操作过程更加细化，并简化操作步骤，有效避免了由人为操作失误而导致的安全事故问题的发生。

2.自动化技术在机械设计中的应用

2.1机械设计与自动化体系

产品的概念设计是指产品的原理方案设计过程，其是提高产品创新性的重要关节。为保证机械产品设计的新颖性，需要利用多种思维方法和角度对同一问题进行重复考证以形成一系列解，组成解空间。以三维平台为急促的复杂机械系统创新设计及自动化系统组成自动化体系，其具有快速的产品开发和创新性的方案设计功能。

2.1.1在概念设计过程中，系统将采用改良功能分解与重组创新设计方法和利用设计规则的创新设计方法两种计算机辅助创新设计方法。此两种方法提供的设计方案都将利用符合方案方式呈现；符号方案随后被自行分解为基本机构及其连接关系。对于能够识别的基本机构，可以采用基本机构运动分析方法对机构内部构件进行分析以获取平面运动分析数据。为保证产品开发的速度，通常还会将面向对象技术应用到基本机构的结构设计中。利用三维平台的二次开发过程，通过数据库的驱动和特征控制参数过程，并能完成使用较少特征控制参数驱动整体基本机构的三维设计过程，从而有效克服了基本机构的短时虚拟建模难题。

2.1.2在概念设计中形成的符号方案会通过自动化转换过程生成相应的二维虚拟样机以开展虚拟仿真，利用此种方式，产品方案的评价过程就从概念设计的价值评价转换为虚拟样机的定量行为评价，使得更多具有创新性和可靠性的设计方案能够被选择出来。

2.1.3为保证产品的运动刚度要求及工艺美学设计特点，按照基本机构之间的连接关系与机构占据空间，可以采用最优布局算法对机构的空间位置进行确定，从而使复杂机械系统的空间占据体积最小。依据运动分析数据与机构的布局方式，采用“后台预制”装配技术，便能将基本机构的三维虚拟模型安置到特定的布局空间中。通过对驱动构件位置进行连续变化，就能获取同概念设计符号方案相一致的复杂机械系统的虚拟样机。

因此，采用复杂机械系统创新设计与自动化体系，既能改善产品设计的新颖性与创新性，又能提升产品的开发速率。

2.2信息自动化与生产自动化

信息自动化过程主要是在机械生产中利用自动化设备对电子信息进行识别来完成的。通过信息自动化技术能够实现对生产系统管理、工艺方式、过程设计、生产参数设定等过程的数据化改进。如在钢铁企业生产中采用的高炉自动化技术，其利用了软测量技术、智能化检测技术、数据处理技术、高精度传感器技术及恶劣环境的可靠性技术为手段对高炉工艺流程进行连续性检测，并采用数字成像技术使炉内经验模型、检测等具有可视化特性。其可根据用户的不同需求进行模块化设计，且在图像设计中可以利用离线三维成像及在线二维成像，具有较高的成像速度。

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关键词CDIO；机械设计类课程；教学改革

引言

CDIO（构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate））是由美国麻省理工学院联合瑞典几所高校共同开发的一种全新工程教育理念和实施体系，其核心理念就是以产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的方式学习工程，培养学生的理论知识、个人素质、协作能力、工程-社会大系统适应及调控能力，①其理念正好与工程教育认证的标准是契合的。因此，为切实支撑专业认证，培养具有工程理念的高素质、创新型工程人才奠定基础，倡导CDIO工程理念，重构机械设计系列课程体系和课程内容，开展教育教学改革具有非常重要的理论和实用意义。

1优化课程体系和教学内容

机械设计系列课程具有较强的理论性，同时又要与实践紧密结合，基于CDIO理念的机械设计系列课程教学改革首先需要重构课程体系和优化教学内容。课程体系要凸显整机设计，强化工程理念，将各门课程有机地结合起来，进而构建一种集专业理论知识、工程能力和综合素质培养于一体、体现理论教学和实践教学无缝对接的课程体系。②以CDIO从最初的产品构思到最后机器成品运行的工程教育理念为“主线”，建立基于整机设计的机械设计系列课程体系如图1所示。

1.1以各门课程为子系统，进行课程内容的优化重构

以往课程内容的理论学时偏多，实践学时匮乏，重理论轻实践的现状难以培养学生解决问题所需要的综合能力，容易造成“学而无用”。为充分体现学科和技术的内在联系，使得理论与实践有机结合，课程内容的整合要突出设计性和工程实用性，强调基础知识学习服务于工程实践。以机械设计课程为例，原有的一些教学内容过分强调理论公式的推导和论证，在有限的教学学时内，使得培养工程应用和实践能力的教学内容不断弱化，因此，在新的课程内容优化重构中，需要弱化一般性公式的详细推导，重在设计思路和设计方法的介绍，如“齿轮传动”一章内容优化为：简化设计计算公式的推导，重在设计准则、设计思路以及对设计过程中各环节的把握，并将齿轮传动的强度计算、查表、数据处理和结构设计等融入例题中详细讲解。在讲述齿轮传动的受力分析时，将直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮和蜗轮蜗杆等各类传动的受力分析整合在一起进行讲述，这样便于学生类比掌握受力分析的要点和方法。

1.2以工程应用为主线，实现课程体系教学内容的纵横整合

知识是由浅入深的，学习也是循序渐进的，因此，每门课程内容的设置要考虑与前续课程知识点的联系。“纵向整合”就是将机械设计系列课程体系中各门课程建立前后内在联系，要讲新带旧，要引旧联新，使学生“温故而知新”。“横向整合”就是各门课程要彼此联系，有机整合。例如：机械设计课程中关于零部件的教学内容要与机械原理课程的机械传动系统方案设计相联系；机械设计的零件结构设计要与机械制造基础课程中有关精度和工艺的知识点相联系；机械产品设计制作要与机械设计和机械制造基础课程的相关内容相联系。总之，通过各门课程教学内容的纵横整合，要贯穿整机设计的理念，使学生对专业理论有系统而完整的把握。

2精心“设计”教学环节，改进教学方法

CDIO开放式的教学模式首先需要教师转变原先在教学中纯粹的以教为主的角色，更重要的是需要教师更新教学理念和教学思想，因此教学方式和教学方法的改革是课题研究的重点和难点。（1）根据工程教育专业认证的需求，围绕学生工程能力和素质的培养，重新进行教学环节的设计，课程组教师要深入研究当前国内外工程教育的发展形势，在教学方法与手段上不断改革和创新，在传授给学生专业理论知识的同时，引领学生理论联系实际，形成一种学与做有机融合的学习方式，从而加深学生对专业理论知识的理解。（2）探索“CDIO做中学”的教学模式，课堂教学多引入工程设计案例，课程的推进采用设计任务驱动模式，例如在课程开始之初，就布置有关机械产品综合设计的课题给学生，根据课程教学进度，安排学生以小组学习和讨论交流的方式进行课题分阶段设计，通过这种方案分析、小组学习和项目实训的方式，贯彻CDIO在做中学的理念，培养学生主动学习和团队合作能力，提高工程意识和设计技能，这样既能够有效调动学生的学习积极性，激发学生的工程设计兴趣，培养学生具备较强的工程实践能力，而且能够培养学生良好的团队协作能力和精神。（3）搭建开放式课堂，在时间、空间和教学内容上加以扩展和延伸。对于实践性和工程性强的教学内容，可以走出教室，把课堂搬到实验室、工程训练中心和工厂，从而创造一个开放的课堂空间和开放的教学环境，使得学生更易于吸收和消化课堂的知识内容。为了训练学生的工程设计和实际应用能力，除了充分把握好第一课堂教学，还要搭建更广阔和丰富的第二课堂，教师要指导学生参加大学生机械创新设计大赛、大学生工程训练综合能力竞赛和参与教师的科研项目等，培养学生的实战经验，在第二课堂，使创新能力培养与第一课堂的教学融于一体，从而探索出一条集理论研究与工程能力培养相互促进的途径。

3重点改革实践教学，凸显整机设计理念

课程设计是培养学生工程能力的重要环节，而以往课程体系中各门课程的课程设计内容基本上是各自独立的，缺少相互关联。例如“机械原理课程设计”中，主要是从运动的角度，训练机械系统的原理方案设计能力，没有考虑具体的材料和结构，更没有考虑制造工艺和经济性等要求；到了“机械设计课程设计”，主要训练学生对机械系统中各零部件的设计和计算能力，设计对象基本是齿轮减速器，运动方案一般是固定的，容易让学生墨守成规，限制了创造性思维的发展；轮到机械制造技术基础课程设计，内容又是与前序设计对象无关联的工艺设计；最后在机械产品设计制作阶段，对象又变化了，于是就照猫画虎，用现成的图纸和工艺进行加工，这种各自为阵的课程设计安排显然违背了整机设计的思想，学生的能力培养只能趋于碎片化，而真正需要的整机综合设计和应用能力不能得以锻炼和培养。因此，为了切实提高学生的工程意识和设计技能，改革选择课程设计实践环节为突破口，通过课程设计内容的重新整合和优化，使得各个课程设计内容前后关联和有机结合。③为了凸显整机设计理念，训练学生的综合设计技能，将图1所示课程体系中的四大课程设计实践环节联合起来进行，依次按方案设计、技术设计、工艺设计和产品实物制造编排课程设计的内容，做到课程设计的完整性、系统性和综合性，从而训练学生从机械产品方案设计、技术设计、性能仿真、工艺设计到加工制造和组装调试的整机设计能力。在课程设计过程中，成立独立稳定的设计团队，期间配备专门的指导教师，每个团队的设计对象固定，始终贯穿于各个课程设计，具体以典型机械产品的设计和制造为载体，例如无碳小车或是机械创新设计大赛设计对象等，要求分阶段完成对象的各项设计任务，即依次设计、制作、安装、调试一台机械产品，让学生从一开始就注重整机设计，增强综合分析问题的能力。④机械原理与创新综合课程设计为机械设计课程设计提供系统方案、运动和动力参数计算和分析，在接下来的机械设计课程设计中，通过设计计算和选型，将前序设计得到的方案具体实物化，绘制出相应的装配图和零件图，同时又为机械制造技术基础提供了图纸和精度设计技术文件，而机械制造技术基础课程设计的内容又为最终的机械产品设计制作提供了工艺指导，从而大大提高课程设计实践环节的连贯性和实用性。为了保障以上改革的顺利实施，根据我校的实际情况，依托学校的大学生素质教育中心的加工设备制造出实物，使得学院的理论教学与大学生素质教育中心的实训实现无缝结合，也使得教学资源得以充分利用。

4结束语

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传统机械零部件的设计带来了运用中出现的许多问题：零部件容易腐蚀损坏；零部件容易疲劳损坏，断裂、表面剥落等；零部件容易摩擦损坏等等。这些问题的出现，都是机械零部件传统的设计局限性所产生的。机械机械零部件设计是人类为了实现某种预期的目标而进行的一种创造性活动。传统机械机械零部件设计的特点是以长期经验积累为基础，通过力学、数学建模及试验等所形成的经验公式、图表、标准及规范作为依据，运用条件性计算或类比等方法进行设计。传统设计在长期运用中得到不断的完善和提高，目前在大多数情况下仍然是有效的设计方法，但是它有很多局限：在方案设计时凭借设计者有限的直接经验或间接经验，通过计算、类比分析等，以收敛思维方式，过早地确定方案。这种方案设计既不充分又不系统，不强调创新，因此很难得到最优方案；在机械零部件设计中，仅对重要的零部件根据简化的力学模型或经验公式进行静态的或近似的设计计算，其他零部件只作类比设计，与实际工况有时相差较远，难免造成失误；传统设计偏重于考虑产品自身的功能的实现，忽略人―机―环境之间关系的重要性；传统设计采用手工计算、绘图，设计的准确性差、工作周期长、效率低。

二、创新思维机械零部件的设计思想

（一）运用创造思维

（二）运用发散思维

（三）运用创新思维

三、科学的进行机械零部件设计

（一）把握机械零部件设计的主要内容

（二）严格计算机械零部件的失效形式

机械零部件由于各种原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有断裂、表面压碎、表面点蚀、塑性变形、过度弹性变形、共振、过热及过度磨损等。为了保证零部件能正常工作，在设计零部件时应首先进行零部件的失效分析，预估失效的可能性，采取相应措施，其中包括理论计算，计算所依据的条件称为计算准则，常用的计算准则有：一是强度准则。强度是机械零部件抵抗断裂、表面疲劳破坏或过大塑性变形等失效的能力。强度要求是保证机械零部件能正常工作的基本要求。二是刚度准则。刚度是指零部件在载荷（下转第57页）（上接第58页）的作用下，抵抗弹性变形的能力。刚度准则要求零部件在载荷作用下的弹性变形在许用的极限值之内。三是振动稳定性准则。对于高速运动或刚度较小的机械，在工作时应避免发生共振。振动稳定性准则要求所设计的零部件的固有频率与其工作时所受激振源的频率错开。四是耐热性准则。机械零部件在高温工作条件下，由于过度受热，会引起油失效、氧化、胶合、热变形、硬度降低等问题，使零部件失效或机械精度降低。因此，为了保证零部件在高温下正常工作，应合理设计其结构及合理选择材料，必要时须采用水冷或气冷等降温措施。五是耐磨性准则。耐磨性是指相互接触并运动零部件的工作表面抵抗磨损的能力。当零部件过度磨损后，将改变其结构形状和尺寸，削弱其强度，降低机械精度和效率，以致零部件失效报废。因此，机械设计时应采取措施，力求提高零部件的耐磨性。

（三）正确选择机械零部件表面粗糙度

（四）全面优化机械零部件设计方法

要充分运用机械学理论和方法，包括机构学、机械动力学、摩擦学、机械结构强度学、传动机械学等及计算机辅助分析的不断发展，对设计的关键技术问题能作出很好的处理，一系列新型的设计准则和方法正在形成。计算机辅助设计（CAD）是把计算机技术引入设计过程，利用计算机完成选型、计算、绘图及其他作业的现代设计方法。CAD技术促成机械零部件设计发生巨大的变化，并成为现代机械设计的重要组成部分。目前，CAD技术向更深更广的方向发展，主要表现为以下基于专家系统的智能CAD；CAD系统集成化，CAD与CAM（计算机辅助制造）的集成系统（CAD/CAM）；动态三维造型技术；基于并行工程，面向制造的设计技术（DFM）；分布式网络CAD系统。

【参考文献】

[1]王启，等．常用机械零部件可靠性设计[M]．北京：机械工业出版社，1996．

[2]隋明阳．机械设计基础[M]．北京：机械工业出版社，2002．

[3]赵冬梅．机械设计基础[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2004．

[4]郭仁生．机械设计基础[M]．北京：清华大学出版社，2001．

[5]许尚贤．机械零部件现代设计方法[M]．北京：高等教育出版社，1996．

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1. 机械制造行业的产品与技术发展趋势

1.1 机械制造产品发展趋势机械制造产品领域，特别是加工与测试设备，自动化、数控技术、机器人等技术的深化应用一直是全球制造业技术进步所追逐的目标。由于柔性制造技术的兴起，对各种加工设备的柔性要求也越来越高。

随着信息技术的快速发展，芯片成本的不断降低，在机械制造中大量的数字化技术已广泛采用。

1.2 机械制造企业营销发展趋势在机械制造领域，由于新技术不断采用，企业管理水平的提高，运营成本的下降，促使企业不断开发新的技术和新的材料，提高机械产品性能。在机械制造行业对成本有不断要求降低的趋势，并且要求的交付周期也日益缩短，因此，对企业提出了更高的运营要求。

同时由于技术趋同化，使产品差异缩小。机械制造企业纷纷寻求其他方面的竞争差异，提供整个产品生命周期的增值服务，例如，在服务领域实现差异化竞争。随着用户要求服务的越来越多，要求配件供应及时，为了缩短服务半径，出现了专业化服务分工。以往机械制造企业的主要销售模式即自产自销方式，将与专业机械商结合，提供本地化、专业化的设备安装与维修服务。

1.3 机械制造技术发展趋势机械制造常以机床设备为代表，技术的发展也带动其他机械制造领域的发展。

加工过程自动化、柔性化：自动化指加工工艺、过程控制、产品设计与制造和生产管理主要运用计算机辅助完成；柔性化指整个系统包含加工、运储、刀具和夹具管理等部分，可以灵活改变生产对象，分步实施新的工艺流程，不必象已往加工必须重新建立生产线。切削向高速、高精度、高硬度、干切削发展，带动刀具、机床部件、加工理论等方面产生较大的变化。

2.对机械设计基本要素的认识

机械设计首先要保证的是产品的功能及其可靠性，并保证产品有良好的工艺性。机械设计是一项创造性的劳动，新颖的设计要求有新的构思，对比，设计人员一方面应大胆地采用新理论和新结构，另一方面也要总结经验采用原有的成功的技术和结构。设计的过程是一个探索的过程，在设计的起始阶段，应该允许发挥创造性而不受各种约束。即使发生许多不切实际的设想，也没关系，这可以在设计的早期，在绘制图样以前加以纠正。通常要有几套设计方案，要在各方面对这些方案进行对比，从中选择最佳方案。最后选定的方案可能是各套方案中最好部分的组合，也可能是未被接受方案中的某个构思。

产品要便于使用和减轻认得劳动强度。设计人员要使所设计的机器适应人，就必须考虑人的作特征，其中包括：工作场所的空间分配，通风条件，色彩和照明，手柄、开关及踏脚的位置和尺寸，作人员的体力，安全保护，作人员的心理和习惯等。

3.机械设计方法

3.1设计步骤

机械设计是机械产品生产的第一道工序。在设计中要求对机器的工作原理、功能、结构、零部件设计，甚至加工制造和装配方法都确定下来。因此，不同的设计者可能有不同的设计方案和设计步骤。但是，机械设计的共性规律是客观存在的，需要不断地总结和完善。机械设计的一般步骤：动向预测；方案设计；技术设计；施工设计；试生产。

3.2方案设计

根据设计任务书提出的对所设计机器的工作要求，首先对能满足工作要求的多种设计原理方案加以分析比较。由于任何工作原理都必须通过一定的运动形式来实现，所以这一步骤也是确定设计所需运动的方案。例如设计一台往复运动的机器时，可采用的设计原理方案很多，有电动的，有气动、液压及其他组合机构等形式的，每种形式中还有多种机构能达到预期的运动。确定设计原理方案时，可把设计对象当作完整系统，并将它分成具有各种分功能的机构及零件为子系统和元素，进行系统分析和机构分析、机构综合和加以比较，选择最优方案。

3.3技术设计

在技术设计中，要拟定设计对象的总体和部件，具体确定零件的结构，对所设计的机械产品提出的要求是：制造和维护经济，纵方便而安全，可靠性高，使用寿命长，为了能达到这些要求，零件应满足一些准则。

所谓明确主要指结构的形状和尺寸关系清晰，作用关系可以预测和计算，功能明确，也即能量、信息和物料的转换与流动走向明确。一个明确的结构应避免产生附加载荷、附加变形和可能的剧烈磨损，应尽可能见效载荷和温度应力引起的变形。明确的结构是实现产品预定技术功能的前提。所谓简单，一般是指形状简单，零件数少，相对运动副少，磨损件少，使用、维护、保养方便等。但对于具体情况要具体分析。不希望某一方面的简单导致另一当面的复杂。一旦出现这种情况应予协调。

设计人员按照他所绘制的初步设计总图，简单计算或估算机械的各主要零件的受力、强度、形状、尺寸和重量等、如发现原来所选的结构不可行或不实际，则要调整或修改结构，还要考虑有没有发生过热、过度磨损和过早发生疲劳破坏的危险部位，并采取措施解决。

4.机械自动化技术

随着制造制造技术、电子技术、控制技术、计算机技术、信息技术、管理技术的发展，制造自动化已经远远突破了传统的概念，具有更加宽广和深刻的内涵。自动化技术的广泛应用，提高了产品质量，降低了成本，增加了产量，改善了劳动条件，减轻了劳动强度。机械自动化由单机自动化已经发展为制造过程自动化。

制造自动化技术代表着先进制造技术的水平，推动了社会的发展和科技的进步，促使制造业有劳动密集型产业转变为技术密集型和信息知识密集型产业，是制造业发展的重要表现和重要标志。

4.1自然社会科学及技术理论基础知识

基础知识虽然有时候显得比较枯燥，但却是不可或缺的。如同盖房子的地基，根基不稳固就无法建出高楼大厦。。力学、机械学、加工工艺等都是我们必须掌握的基础知识。如今企业中机械的生产已经规模化，整个制造过程都离不开良好的管理，而机械这一行不能离开市场而独立存在，所生产的产品有必须迎合市场需求。因此市场经济及企业管理等基础知识也是必不可少的。

4.2专业能力和技术

机械不同于其他行业，它的专业性很明显。只有掌握了某个专业方向所必须的专业知识，所必须的专业知识，才能够在此基础上，把所学转化成实际的应用。

4.3严谨踏实的精神

机械生产要求严苛，如果有丝毫差错，就很容易发生意外。记得在课堂上，老师曾给我们看过一个关于汽车和飞机制造生产的视频，令我很有感触，从设计到生产到组装以及后期的加工，每一个零件都要精确到位，每一个细节都尽可能为使用者提供方便。看着视频可以想象到参与制造的所有人都有一种喜悦感和自豪感。他们身上这种严谨、踏实的精神深深地打动了我。

结语：在简化设计中，选择最优的方案可以与机械的使用者和对该项机械有经验分的人员共同商定。在确定设计原理方案时，还必须体现机械工业的技术发展政策。根据机械的实际工作情况，尽量采用微电子技术和新型材料，对生产过程进行优化。

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