关于机械原理的论文范文 第1篇
关键词：机械原理；综合实验；机构动态测试与设计；曲柄摇杆机构
一、实验课程背景介绍
“机械原理”是机械类工科学生接触到的第一门专业基础课，在机械工程课程体系中占据着重要的基础地位。基于“机械原理”的课程特点，在教学中注重理论与实践相结合。结合“机械原理”教学中的知识重点，在贴近工程实际的同时，注重培养学生的动手能力、创新意识及对现代虚拟设计和现代测试手段的灵活运用能力。为了实现以上教学目的，本文应用曲柄摇杆机构多媒体测试仿真设计实验台作为载体，设计了一项“机械原理”综合性实验。综合实验内容涵盖：平面机构运动分析和结构设计、机械运转及速度波动调节、机构平衡等章节。通过本项综合实验的学习使学生将理论课程中各章内容串联起来，掌握各章内容在机构设计中的内在联系和工程意义，加深对所学内容的理解。本项综合实验是“机械原理”课程教学中一个重要的教学环节。[1] 学生通过本项综合实验，所需达到的具体要求有：
一是应用动态测试与设计实验台，采集、处理平面机构在运动过程中的动态参数，并拟合出实测的动态参数曲线。在此基础上，应用动力学仿真软件对该平面机构的运动进行仿真，提取相应的动态参数变化曲线，实现实测曲线与理论计算曲线的对比，并对误差原因进行简单分析。
二是优化平面机构的结构参数后，重新通过动态测试实验台测试与计算机仿真两种方式对优化后机构的运动进行验证和对比分析。
三是使学生利用动态测试与设计实验台掌握理论仿真与实际测试相结合的方法，在实验台软件指导书的指导下，可以独立地完成实验。
二、相关机械原理教学内容介绍
在进行本项综合实验前，应要求学生对综合实验所涉及理论课中的各章知识点进行复习，指导教师需对相关理论知识做简单的提示和讲解。实验所涉及的具体知识点包括三方面。
1.平面连杆机构的传动特点和设计方法
平面连杆机构的运动副一般均为低副，所以也称为低副机构。其构件多呈杆状，通常按照机构中包含的杆数来命名，比如四杆、六杆机构等。平面连杆机构在传动时可以实现多种运动规律的变换，并且连杆曲线形状丰富，以本实验所设计的曲柄摇杆机构为例，可以满足不同轨迹的设计要求。
曲柄摇杆机构在运动时，曲柄作为主动件匀速转动，而从动件摇杆摆回的平均速度大于摆出的平均速度，具有急回特性。采用图解法按照给定的行程速比系数K对该机构进行设计。具体设计方法：依据K求出极位夹角θ，做出铰链点A的轨迹圆，确定铰链点A的位置后，利用机构在极位的几何关系求出曲柄的长度，从而设计出整个曲柄摇杆机构。[2，3]
2.机械运转及速度波动调节
机械在稳定运转阶段，当驱动功等于阻抗功时，在公共周期内等效构件的角速度会发生周期性的波动，从而引起机械系统周期性的速度波动。为了对机械的周期性速度波动进行描述和分析，提出了速度不均匀系数δ和平均角速度ωm。机械运转中产生的速度波动不仅会降低机械工作的质量，而且会减小机械的效率和寿命。因此，必须控制和调节周期性速度波动，将其限制在许用的范围内。调节方法是在机械中安装具有大转动惯量的旋转构件——飞轮。[2，3]
3.机构的平衡
重点掌握刚性转子的静平衡和动平衡计算。
机械中轴向尺寸比较小的盘状转子（砂轮、齿轮等），可近似认为其质量分布在同一回转平面内。这种转子的不平衡现象在转子静态时就可表现出来，所以称为静不平衡转子。刚性转子静平衡的条件是：在同一回转平面添加或减少平衡质量后，转子中各个偏心质量的惯性力的矢量和为零。
而对于轴向尺寸较大的转子，其质量分布在不同的回转平面内。即使偏心质量引起的惯性力达到了平衡，但惯性力偶的作用方位随转子的回转而变化，所以这种不平衡只有在转子运转时才能体现出来，称其为动不平衡转子。刚性转子动平衡的条件是：选取转子的两个平衡基面，分别在这两个平衡基面上添加或除去相应的平衡质量。最终在运转时，使转子各偏心质量所引起的惯性力和惯性力偶同时得到平衡。[2，3]
三、实验台及操作软件简介
本项机械原理综合实验应用的曲柄摇杆机构动态测试与仿真设计综合实验台，如图1所示。该综合实验台具有的功能特点有：可以测量曲柄摇杆机构中曲柄、摇杆两构件的运动学参数及机架的振动参数，这一系列的参数变化可以通过计算机多媒体虚拟仪表显示出来，有效表达出其速度和加速度波形图；可通过计算机动力学仿真软件，对曲柄、摇杆两构件的真实运动规律和机架振动规律进行仿真，将提取出的速度和加速度波形图与实测曲线对比分析；学生可以在专用多媒体教学软件的说明文件指导下，有步骤地独立自主完成实验；自带的多媒体动力学软件还可以实现对曲柄摇杆机构的设计和连杆曲线运动图的绘制，从而有效将测试、仿真与设计分析几部分内容结合起来；实验台机构中活动构件杆长可以依据结构参数的调整而做相应的调节，同样平衡质量的大小、位置和飞轮转动惯量均可调节，以满足机构运动特性最优化的要求。
软件操作界面由曲柄摇杆机构动画演示界面、曲柄摇杆机构原始参数输入界面、曲柄运动仿真测试分析界面、摇杆运动仿真与测试分析界面、机架振动仿真与测试分析界面和连杆运动轨迹界面组成。
四、实验内容
1.曲柄摇杆机构设计
采用按行程速比系数和连杆运动轨迹两种设计方法对曲柄摇杆机构进行设计，均通过计算机辅助设计来完成。通过计算机虚拟仿真实验的方法对连杆运动轨迹进行计算，给出连杆上不同点的运动轨迹，根据工作要求，选择适合的轨迹曲线及相应曲柄摇杆机构。从而为按运动轨迹设计曲柄摇杆机构提供方便快捷的试验设计方法。
2.曲柄运动仿真和实测
通过仿真计算可以求出曲柄真实的运动规律，从而提取曲柄的角速度和角加速度曲线图，并以此作为进行速度波动调节计算的依据。另一方面，通过安装在曲柄上的角位移传感器和A/D转换器可以实现数据的采集、转换和处理，在计算机中可以拟合并显示出实测的曲柄角速度和角加速度曲线图。通过分析比较，使学生了解机构的结构参数对曲柄速度波动的影响。
3.摇杆运动仿真和实测
通过仿真计算可以求出摇杆真实的运动规律，从而提取摇杆相对曲柄转角的角速度和角加速度曲线图。通过安装在摇杆上的角位移传感器和A/D转换器可以实现数据的采集、转换和处理，在计算机中可以拟合并显示出实测的摇杆相对曲柄转角的角速度和角加速度曲线图。通过分析比较，使学生了解机构的结构参数对摇杆的速度波动和急回特性的影响。
4.机架振动的仿真和实测
通过仿真计算，首先求出机构质心（即激振源）的位移，拟合出在设定方向上激振源的速度曲线图和激振力曲线图（即不平衡惯性力），并给出需添加平衡质量的大小和方位。通过机座上可调节加速度传感器和A/D转换板，进行数据采集、转换和处理，在计算机中显示出在机架振动指定方向上实测速度和加速度曲线图。通过分析比较，使学生了解激振力对机架振动的影响。
五、实验步骤
第一，打开计算机，单击“曲柄摇杆机构”图标，进入综合试验台软件系统的封面。单击左键，进入曲柄摇杆机构动画演示界面。
第二，在曲柄摇杆机构动画演示界面左下方单击“曲柄摇杆机构”键，可以切入到曲柄摇杆机构原始参数输入界面。
第三，单击在曲柄摇杆机构原始参数输入界面左下方的“曲柄摇杆设计”键，弹出设计方法选框，单击所选定的“设计方法一、二、三”，弹出设计对话框，输入行程速比系数、摇杆摆角等原始参数，待计算结果出来后，单击“确定”，自动将计算结果原始参数填写在参数输入界面对应的参数框内；单击“连杆运动轨迹”进入连杆运动轨迹界面，给出连杆上不同点的运动轨迹，根据工作要求，选择适合的轨迹曲线及相应曲柄摇杆机构；也可以按使用者自己设计的曲柄摇杆机构尺寸填写在参数输入界面的对应的参数框内，然后按设计的尺寸调整曲柄摇杆机构各尺寸长度。
第四，启动动态测试实验台的电动机，观察曲柄摇杆机构的运转情况，待机构运转平稳后，测定电动机的功率，并将功率值填入到参数输入界面的对应参数框内。
第五，单击曲柄摇杆机构原始参数输入界面左下方的选定实验内容键（曲柄运动仿真、摇杆运动仿真、机架振动仿真），进入选定实验的界面。
第六，在选定的实验内容的界面左下方单击“仿真”，动态显示机构位置、动态的速度和加速度曲线图。单击“实测”，进行数据采集和传输，显示实测的速度、加速度曲线图。若动态参数不满足要求或速度波动过大，有关实验界面均会弹出提示“不满足！”及有关参数的修正值。
第七，如果要打印仿真和实测的速度、加速度曲线图，在选定的实验内容界面下方单击“打印”键，打印机自动打印出仿真和实测的速度、加速度曲线图。
第八，如果要做其他实验或动态参数不满足要求时，可在选定的实验内容的界面下方单击“返回”，返回曲柄摇杆机构原始参数输入面，校对所有参数并修改有关参数，单击选定的实验内容键，进入有关实验界面。
第九，如果实验结束，单击“退出”，返回Windows界面。
六、结语
综上所述，学生通过本次机械原理综合实验，以曲柄摇杆机构动态测试与设计实验台作为载体，有效将机械原理课程中平面机构运动分析和结构设计、机械运转及速度波动调节及机构平衡等各章节内容串联起来。在掌握平面连杆机构设计方法的基础上，通过不断调整机构的设计参数，从而满足不同连杆轨迹的设计要求。同时，满足机构平衡计算和速度波动调节的要求。该实验台在综合实验教学中的应用，可以有效激发学生的学习兴趣和潜能，学生通过亲自动手操作实践可以系统学习和掌握相关的机械原理知识，进一步提高综合素质和综合创新能力，满足现代工业企业对综合技能人才的需求。
参考文献：
[1]王春义，李进新.加强实验教学，提高学生的创新能力[J].实验技术与管理，2002，19（3）：129-131.
[2]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，2009.
关于机械原理的论文范文 第2篇
关键词：机械设计；节能；环保；原理
随着时代的发展，生态问题与能源危机日益严峻，极大影响了人们生活与生产，在这种时代背景下，节约能源、保护环境已成为全球共识。机械生产作为社会发展中不可或缺的产业，节能环保问题不容忽视。机械设计作为机械工程领域的第一工序，其在产品设计中除了考虑产品性能、质量外，更要注重设备的节能型，尽可能的节省资源浪费，避免因为设备不具备节能性能而造成大量材料的浪费。文章从机械设计节能的原理入手，从实际出发通过能量分析提出了机械设计的节能方法。
1机械设计节能的重要性
我国工业产业与西方国家相比，有着起步晚、起点低的特征，但伴随改革开放以来国内经济的迅速发展，机械生产行业也得到了前所未有的发展，在国家经济中占有重要地位。机械设计作为机械工程领域的重要组成部分，其对机械工程有着很大影响，近几年来，受到国家节能减排、保护环境政策的影响，机械设计节能工作的开展已成为不可逆的趋势，在这种时代背景下，要求机械设计人员充分考虑各种因素，除了保证机械产品的最初性能外，更要做好节能环保及经济性要求，我们首先要对这些内容分析和整理，正确认识这些环节的工作要求。因此，在机械设计的时候，我们要对设备的配合及应用更加注意，力求机械设计在保持正常运转的时候，尽可能的降低能量损耗，从而让机械设计达到当前可持续发展战略的要求。
2机械设计的节能原理
在机械设计工作中，需要遵守的原则很多，但是在不同时代、不同环境下，机械设计原则也需要随之变化。近些年来，随着国家可持续发展战略的实施和节能环保理念的提出，机械设计中加入节能要求已刻不容缓。在机械设计工作中，节能策略不仅要从机械消耗功率入手，更是要对机械设计的各个环节分析。在机械设计中，其原理包含了机械系统的动能、势能、输出作用力以及机械系统所消耗的功率等。我们首先要对这些内容分析和整理，正确认识这些环节的工作要求。
机械设计在动能方面的节能
在以前的机械设计工作中，工作人员通常都将工作重点只放在机械动能的变化以及输入输出功率的控制上，通过调节机械波动、提高机械周期以及机械工作精度等方式来保证机械产品的设计质量，很少主动的去分析动能变化对机械产品造成的影响，以致机械产品设计质量往往得不到有效的保证。另外，在传统的机械设计中，动能一直没有得到有效的发挥，究其原因是机械在工作中动能并没有得到有效的转换，机械设计中基本工作原理还沿用传统模式，只要机械系统中的动能能够保持在很小的范围，那么机械设计的目的已经达到了。
机械设计在其他输出力方面的节能
不同的机械设备在工作过程中所表现的输出力是不一样的，而且相同的一款机械设备在不同的工作过程中其输出力也不尽相同，所以机械的输出力在不同的工作阶段形式也是不一样的。在机械工作过程中造成输出力消耗过高的主要原因是在比较短的时间内输出力变化较大，如果把周期函数形式的输出力消耗保持在比较小的范围内变化就能达节能到节能的目的。
在机械设计时要尽量降低无用功的损耗
任何机器在运转过程中，由于阻力、摩擦、形变等原因一定会产生无用功的损耗，这与机械在设计中考虑到的精度、程度等都有莫大的关系，无用功的损耗大大地降低了机械设备的使用效率，所以在机械设计时我们要以节能的基本原理为基础，尽量减少无用功，以期提高机械的节能性。
对机械设计节能原理的基本归纳和整理
本文主要是在动能的机械设计节能、减少无用功功率方面以及减少其他输出力功率方面对机械设计节能基本原理进行了简单的介绍，工程师们在进行机械设计时，只要考虑到将机械系统里面的一些参数常量等保持在很小的变化范围内，就能极大地增加机械节能性，但是想要做到这一点，其实还是有一定的难度的，这就需要我们广大的机械工程师们更加努力的进行设计了。
机械设计节能基本原理的应用范围
机械设计节能基本原理在工程设计方面的应用：
机械节能原理在升降机械设计中的应用
升降机械在工作中消耗的功率是比较大的，为此我们需要对其进行节能设计改善，那么我们要从哪方面开始着手呢，首先我们要分析主要消耗功率的原因，其主要消耗功率的是机械在提升或下降货物的过程中消耗功率比较大，经过试验我们得出按照电梯标准进行设计的机械要比传统的机械消耗功率要小的多。要想在升降机械上进行节能设计就要参考电梯的设计方案。把机械设计原理应用在升降机的节能上。我们主要应用的公式即为：Q(t)r1=Pr2其中：r1表示货物卷筒半径，r2表示配重卷筒半径，P表示衡量的配重，Q（t）表示可以提升的物体的质量。
机械节能原理在加工设备设计中的应用
机械设计节能基本原理在加工设备中的应用可以说最为广泛，加工设备在我们日常生活中是必备的产品，可见其节能性对我们是多么重要。以下我们就针对生产加工中的设备牛头刨床进行应用。牛头刨床其机械内有一个惯性很大的主轴，它能够保证机械的正常稳定运转，但是为了考虑其输入功率的降低等因素，我们要根据机械原理在原来设备的基础上再加设一组牛头刨床装置，使新牛头刨床功率是原来的二倍，这就达了提高功率的目的。
机械节能原理在大型冲击压路机设计中的应用
大型冲击压路机其冲击轮表面特征并不是以周期函数进行体现的，它的变化幅度是比较大的，因此这就给我们的节能设计带来一定的难度，所以要想达到我们预期的目的，我们必须得要把冲击轮系统的势能在重心最低时其势能能够在最大范围内进行变化，只要能够达到以上要求，就能够达到节能目的。
机械设计节能是可持续发展观念下对机械领域提出的新要求，更是符合我国社会主义特色社会建设的发展理念，只有在工作中将节能理念深入到底，落实到每一个工作人员的心中，强化设计人员自身专业技术，提高设计人员素质，才能够真正的做到节能设计。
关于机械原理的论文范文 第3篇
关键词：机械基础系列课程；课程体系；课程改革；课程模块化；课程综合化
机械基础系列课程在机械类专业人才培养中占有极重要的地位，其教学内容和课程体系的建构直接关乎人才培养的质量。所谓机械基础系列课程，主要是指工程图学、机械原理、机械零件、机械设计，金属工艺实践、互换性与测量技术、力学基础等。因此，机械基础系列课程的改革“既是工科各相关专业基础课程改革的重要组成部分，也是机械学科教学改革的重点和难点。围绕机械学科的培养目标和培养模式构建新的系列课程体系，将对我国机械类人才培养乃至机械制造业发展产生重大影响。”[1]
我国大规模的机械基础系列课程体系和教学模式的改革始于20世纪90年代中期。经过了二十年的改革取得了一些可喜的成果，但在一些方面仍有改革的空间。本文通过查阅二十年来国内高校发表的机械基础系列课程教学改革的文献，试图通过陈述、分析和评论，梳理改革的成就和不足，以期今后的教学改革更加具有针对性。改革的具体目标集中于删减课程内容、建立新的课程体系、课程体系模块化以及课程高度综合化等几个方面。
一、机械基础系列课程体系改革的必然性
高校的课程体系是高等学校人才培养目标的主要载体，是高校教育思想和教育观念付诸于实践的桥梁。它体现教育价值理念。如果说大学人才培养目标只是对学生知识、能力和素质方面提出的应然要求，则课程体系在很大程度上决定学生所能呈现的知识、能力和素质结构的教育实然。因此，课程体系的构建和改革问题是大学教育的关键问题，[2]科学合理的课程体系是保障和提高教学质量的重大因素。传统的机械基础系列课程体系形成和成熟于高等工科教育理念以知识传授为目标，和机械加工以机床加工为主要手段的时代。有两个原因说明改革是必然的。
1.随着信息化时代的到来，知识爆炸，任何人都无法获取如此丰富的知识。因此，必须摈弃传统的以知识获取为终结目标的培养体系，重构以培养学生的工程意识和创新设计能力为主线的新体系。
2.现代机械制造已由原来的机床加工转向数控加工。数控加工集机械、控制和计算机信息三位一体，是机、电、液和计算机技术的高度集成。因此，必须以数控加工为龙头，重构新的课程体系，拓宽机械基础，更新机械类专业的教学内容，促进系列课程体系的建设。[1]
因此改革成败的关键是能否建立科学合理的机械基础系列课程体系。
二、机械基础系列课程体系二十年改革举措与内涵
二十年来，机械基础系列课程体系的改革可谓是改革重中之重。目前构建新的体系有如下几种举措。
（一）依据培养目标与现代工程科学技术实际，优化课程体系，整合、重组重点课程。
整合、重组重点课程，即对原来的课程体系进行削枝强干和有机重组的改革措施，重构一门或两门综合性较强的核心课程。精简传统课程的门类，对一些陈旧过时、实用性较差的内容进行删减，对内容重复出现较多的课程进行合并，形成新的课程体系。典型案例如兰州工业高等专科学校，其新的课程体系以工程应用为主线，将理论力学、材料力学、机械原理与机械零件四门课程教学内容有机整合、融揉一体，形成机械力学与机械设计这样一门综合性的技术基础新课程。该新课程体系特点体现为：①将力学中相关摩擦、机构的运动分析等原理渗透到机械设计的全过程，涉及设计环节中的力学问题合并至同一课题中，避免重复。②将动力学部分内容重点置于惯性力、达朗伯原理、刚性转子平衡、机械运动速度波动调节等上。将理论力学中基础理论部分分散至机构运动分析与力分析中，相关机构则突出运动分析与设计，零件设计则注重其失效分析、计算准则及工作能力设计。并简化理论推导与论证，突出“学以致用”，立足基础理论以够用为度。③围绕工程应用实例，跨越原有学科体系，按通用机械的设计过程组织教学内容，梯次引出各种必需概念，重点突出各种概念和公式的物理意义和应用场合，使之相互揉合，有机地融为一体，增强工程氛围。④在保证原课程基本要求条件下，教学课时得以大幅度缩减。将省出的学时用于实践教学和新知识、新技术、新工艺的学习，增强实践能力。⑤强调在机械零件课程设计中采用AutoCAD、KMCAD等软件进行绘图，将计算机技术贯穿于图学教学全过程，增强培养计算机技术应用能力。[3]
重庆大学从工程应用原则出发，取消公差与技术测量课程，将尺寸公差的定义与标注、标准融入机械制图的零件图、装配图中；将表面粗糙度、形位公差的定义及作用融入机械制造基础，结合相应的加工过程与实现方法及成本等内容进行授受。而将公差与配合的正确选用融入机械设计中，结合零件与传动系统的功能结构设计进行授受，以帮助学生进一步理解公差配合的实质和正确选用的原则。[4]
此外，还有如北京科技大学将机械原理、机械零件和机械制图并为机械设计制图[5]；佳木斯大学将机械原理和机械零件并为机械设计，机械制图与计算机辅助制图并为现代机械制图[6]；天津科技大学将机床概论、金属切削原理和机械制造工艺学合并精简为机械制造技术基础[7]；番禺职业技术学院和顺德职业技术学院将原机械制图、机械设计基础和机械制造技术基础三门课整合为机械分析制造技术基础。[8]国防科学技术大学并机械制图与互换性与技术测量为机械制图[9]等，都是通过整合内容达到减少课程名类的。
（二）以设计为主线，理顺、协调、优化组合教学内容，对课程体系进行模块化设计
机械基础系列课程设置模块化是许多高校进行课程体系改革的又一尝试热点。其典型案例如北京理工大学、中南大学、中北大学、山西农业大学、北京工业职业技术学院等院校。
北京理工大学从整体优化的角度对课程内容进行整合，将原来的工程图学、机械原理、机械设计、互换性及测量技术四门机械基础系列课的重组为机械概论、制图设计、精度设计、机构设计、机械设计和综合设计六个模块，体现以综合设计能力培养为主线，创新设计能力培养为核心，现代设计能力培养为关键，把各门课群的各教学环节融入系列课的整体规划中，并进行优化重组，形成了一个完整的新体系。[10]
中南大学则是根据能力培养层次，将课程体系划为机械构形与表达能力、机械设计基础能力、机械制造工艺基础能力和创新能力四大模块。分别以工程制图课程和计算机辅助绘图课程教学为主，培养学生空间构思能力和将设计意图用工程图的表达能力；以机械原理和机械零件课程教学为主，培养学生进行总体方案设计、分析、择优和零件结构设计的能力；以常用制造方法及设备的确定、公差、零件加工工艺规程的编制、质检方法与技术为主，由金工实习完成，培养学生的工程实践能力；以机械产品创新的基本原则、创新思维方式与方法、创新设计实例分析为主，培养学生的创新意识、创新思维和创造设计能力。[11]
河北农业大学将机械基础系列课程划分成绘图、力学、机械制造、气液传动四大模块。其中，绘图模块作为机械设计制造的表达方式，为后续课程学习和设计提供有利的工具；力学模块中，并理论力学和材料力学为工程力学，以建立动、静两者之间的有机联系，便于联合解决工程力学问题；并机械原理和机械设计为机械工程设计原理，简化强度校核，增加利用软件进行强度校核试验内容，用综合实验完成机械原理和机械设计部分实验；机械制造模块由材料成型技术基础、工程材料和机械制造技术基础三部分构成。材料成型技术基础重点介绍后续课程中不涉及的内容。工程材料中，纳米技术及精密加工、超精密加工技术、材料的微观结构、不锈钢材料及热处理作为重点内容。机械制造技术基础部分进行了较大幅度整合。机床、刀具、切削原理部分加入数控机床及刀具；互换性与技术测量部分的尺寸链内容调整到机械制造工艺学部分，配合及项目标注调到绘图模块，只介绍测量及特征，适当增加误差理论与数据处理内容；机械制造工艺学部分加大成组技术内容量；为后续CAD/CAM课程中CAPP内容打下基础。气液传动模块中，把流体力学从力学模块调至气液传动模块，使理论与应用紧密结合。加大电液伺服内容，以便掌握模糊控制和智能控制技术。[12]
此外，山西农业大学则是按照零件的种类划分模块，以“齿轮传动设计”、“轴系结构设计”、“标准件选型设计”等进行模块化教学的设计和实践，形成跨课程甚至跨多学科的课程体系。[13]北京工业职业技术学院则是将课程体系分为总论、机械设计计算、机械常用金属材料及热处理、机械加工及精度、机械设计基础和计算机辅助设计六个模块。其目的是有利于在各专业在制订教学计划时，保证必要的学时数，从而保证正常教学顺序和教学质量，满足不同专业的需求，达到有的放矢、因材施教的目的。[14]
（三）借鉴国外先进经验，推进课程体系高度综合化
20世纪60年代以来，科学知识激增。为解决科学知识的急剧增长与学校教育时间的相对有限这一矛盾，课程综合化是世界各国课程改革的重要发展趋势。目前，美国的著名大学中，课程的综合化程度非常高，例如，MIT的机械系列课程“设计和制造Ⅰ、Ⅱ”就包括设计过程、机械设计、制造过程和系统、质量和过程控制等内容，包含了我国现阶段的若干门课程，甚至是跨学科的交叉的课程[15]；密歇根大学的机械工程课程体系是ME250、ME350、ME450课程。其中ME250即固体力学与材料系列，是我国目前理论力学、材料力学和工程材料三门课的综合；ME350即热与流体系列课程，包含工程热力学、传热学和流体力学等课程；而ME450即设计与制造系列课程，包括机械制图、机械原理、机械设计以及有关机械制造的一些知识等[16]。加州大学圣地亚哥分校工程制图与设计引论课程融合了制图、设计、制造、2D和3D CAD、加工知识等内容[17]。
目前，国内率先实施机械基础系列课程高度综合化的高校是上海交通大学。该校的改革始于2000年，依据打破原有课程设置的界限，建立新型的机械基础系列课程体系，实现两个转变，即传统设计向现代设计转变、传授设计知识向培养设计能力转变，为培养具有开拓精神的高级设计人才打下扎实基础的指导思想与目标，借鉴美国密歇根大学的设计与制造系列课程体系，对其原来的机械工程专业课程做出整合和调整，实现课程综合化[16]。改革取得了一定成效，但也遇到一些具体的困难。
（四）紧贴时展需求，依据少而精的原则，精选和适时更新教学内容
知识的爆炸与发展，学科的不断分化与细化，使课程门类不断增多。而学生的学习时间和精力总是有限度，这就要求构成课程体系的课程内容必须去粗取精，却旧迎新。课程体系改革还应考虑如何使课程链中内容的整体优化，追求教学的最佳效果。
清华大学于20世纪90年代初就以优化知识结构，向学生传授有用知识为出发点，对工程制图、机械原理、机械设计基础等课程内容和体系进行了大调整。将机械制图教学重点放在零部件的表达、视图选择及徒手绘制草图的能力上，同时增加创造性构形设计思维的内容；机械原理由过去以机构分析为主的教学体系改为以机构设计为主的教学体系，增加机械方案创造性设计等环节。机械设计基础则按设计过程建立包括机械运动方案设计、机械零部件工作能力设计和机械零部件结构设计三部分内容的新教学体系。教学内容进行精选优化，各门课内容体现传授最有用知识，改革成效明显[18]。
西北工业大学以机械设计为主线，侧重学生工程素质、综合应用和创新设计能力培养建立系列课程新体系，根据新体系进行课程之间教学内容的整合、协调和优化。精选课程内容。工程制图课程加强学生徒手绘草图、仪器绘图及计算机绘图能力的训练；工程材料及机械制造基础课程精选典型材料毛坯成型工艺和传统机械制造工艺等基本内容，充实现代工程新材料、新工艺和现代先进制造技术有关的内容，以加强学生对选材、零件与毛坯形成工艺和机械加工工艺设计能力的培养；机械原理课程加强学生机构综合应用和机械运动方案创新设计能力的培养；机械设计加强机械系统总体设计和结构创新设计能力的培养。[19]
天津科技大学在机械原理、机械设计、材料成型工艺基础和机械制造技术基础等课程中增加计算机应用方面的内容。[20]
三、机械基础系列课程体系改革20年综合评析
我国机械基础系列课程体系的改革起步晚，时间不长，但是有了一个良好的开端，同时还有国外的一些成功经验可资借鉴，可以期望能有一个美好的未来。笔者在以上分析的基础上，梳理我国高校机械基础系列课程体系20年改革的得失，有如下几个特点。
1.改革在全国范围内各高校展开。本研究虽然只是参阅了公开发表的近100所高校的有关机械基础系列课程体系改革的情况，但它们涉及到我国工科高等教育各个层次的方方面面，具有广泛的代表性。一些院校虽没有公开发表有关的举措的文章，但改革已经有了实际的行动。
2.改革在稳妥中进行。教学改革是一项关乎人才培养成功与否、需要极其严肃和认真对待的大事。因此，改革，只能“改良”、“改好”，不能“改劣”、“改坏”。课程的实施最少是5年为一个周期，如果改好，固然收益，如果改坏，则至少影响5届学生，可谓贻害无穷。文献资料显示了大部分院校采取了稳妥的步骤，先提出一些方案，再经过认真讨论和论证，最后稳妥逐步实施。
3.改革总体尚处于初始阶段。我国绝大多数工科高校建校时间不长，而且机械专业均脱胎于苏联模式或深受其影响。改革开放后，几乎都经过了一个较长时期的痛苦抉择和改革设想的酝酿阶段。目前，清华大学、上海交通大学、华中科技大学等名校起步较早，在改革的道路上行进较远，步子也较大。一些高校进行了初步尝试，并取得了一定的成效。但也还有相当多的高校仅仅只是提出了初步的设想。
4.重视学生创新设计能力的培养。各校都把培养学生的机械创新设计能力、创新思维、动手能力、综合设计能力和激发学生创新设计积极性摆在重要的位置。
5.课程门类和课时数略有减少。改革试图减少改革试图减少课程门类，减少课时数，提高教学效率，课程体系的综合化和交叉性有所提高。
6.课程内涵体现了先进性和时代性。随着科学技术的不断向前发展，机械工程的内涵和外延都在不断扩充。主题在变，问题在变，活动在变，要求机械基础系列课程体系内涵紧跟时展的步伐，实时引入了新内容。
然而，正如特点3所说，改革还只停留在初步阶段，其成效非常有限，这种局限性与不足通过国家精品课程建设结果可以得到证实。笔者从国家精品课程建设网上得知，始于2000年前后的国家精品课程建设，固然对提高机械基础系列课程教学质量起到了非常积极的作用。教育部共批准机械工程部级精品课程603门，其中大多数为机械基础系列课程。较多的如“机械设计”课程被评为部级精品课的有46所高校，“机械原理”有51所，“机械设计基础”有28所，“工程制图”或“工程图学”共有60多所，“机械制图”有14所，“画法几何及机械制图”有10所，“画法几何及工程制图”有8所，“机械制造基础”或“机械制造技术基础”共有36所，“工程训练”有9所，“互换性与技术测量”有9所。[21]这些数据一方面说明，我国工科大学的机械基础系列课程的教学条件和质量得到了较大幅度的提升。但从另一个角度来看问题，也可表明，虽然课程的高度综合化和交叉性成为全球大学的共识，但在我国现阶段，真正具有综合性和交叉性的课程和高校还极其少，像清华大学的“设计系列课”综合性精品课程成为凤毛麟角。各校的机械基础系列课程仍是以沿袭传统的课程体系为主的形式，各课程之间的分化和自守，使已形成的自身独立的学科系统难以打破藩篱。二十年来大部分改革仅在本课程系统内进行，始终围绕自成系统、自我完善与发展，追求各自的系统性和完整性而做着不懈努力。课程的综合性和交叉性还远远不够，一些改革仍然还停留在研究和纸上谈兵阶段，离现代大机械背景下的时代需求还有相当的距离。机械基础系列课程体系改革空间仍然很大，任重而道远。
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关于机械原理的论文范文 第4篇
在机械制造工艺中，对机械设计进行合理化处理是确保机械产品质量的关键，而机械制造企业生产的目的是为了扩大规模，获得最大经济效益，因此，应有针对性地对机械设计进行研究。从机械制造工艺流程入手，对机械制造工艺中的合理化机械设计进行系统分析和探讨，希望可以为我国的机械制造发展提供帮助。
关键词:
机械制造工艺;合理化;机械设计
1机械制造工艺流程
从整体角度来对机械制造工艺流程进行分析，机械制造工艺流程如图1所示。
1．1制造程序
这一步骤主要是将原材料直接制作成半成品，处理重点是对原材料的材质及材料的利用率进行规划。对于机械制造企业来说，要在激烈的市场竞争中占据重要位置，就一定要对材料的质量进行管理和监督，只有提升机械制造工艺原材料的利用方式，才能真正降低生产成本。
1．2零件定位
在零件定位中，可以运用多种定位方式，而技术人员采用何种定位方式也会直接影响零件的质量。为了提升零件质量，技术人员要结合定位方式与零件的加工需求，按照标准开展零部件的加工工作，这也是增加机械制造企业产品销量的主要手段。
1．3技术程序
这一步骤是将制造工序中已经获得的半成品直接加工成符合客户要求的成品，技术程序的加工要求更精细，对产品的质量要求也更高。
1．4加工精度控制
技术人员在对零部件进行粗加工后，还要对半成品状态下的零部件进行细加工处理，在处理过程中，加工的精度要求在于零部件的形状、尺寸及表面质量等因素，为了真正满足客户的实际需求，技术人员需要利用误差控制措施进行合理选择，进而提升产品的精度。
1．5装夹
对零部件进行装夹是将零件直接固定在合适的位置上，在零件的装夹操作中，技术人员要保证零件固定位置的准确性，在确定好位置后，技术人员还要利用相关设计对零件进行深层次的固定工作。
2机械制造设计工艺的基本原则
2．1综合性
从本质层面来说，合理化的机械设计与机械制造属于理论和实践两个层面，二者本身所属类别是不同的，这种差异也就产生了工作中的误差。基于此，技术人员要将综合性作为整个机械制造发展的基本原则，在总结传统机械设计经验的基础上，将机械设计的理论知识与实践制造进行有机结合，以提升机械设计的整体质量。
2．2整体性
在对机械制造工艺进行合理化设计时，要先对机械设计的方案进行制定。在制定机械设计方案时，技术人员要遵循整体性原则，从机械制造工艺的整体入手，在确保各个部件合理的基础上，制定多个机械设计方案，从这些设计方案中选择最优的方案作为机械制造的最终设计方案。
3机械制造工艺中的合理化机械措施
3．1提高设计标准化
制造工艺的核心是机械设计标准化，也就是在相对统一的设计标准中，保证技术人员设计的机械零件结构、规格达到高度统一，在符合国家规定的机械制造标准基础上，进一步提高机械零部件的质量，这对降低生产成本、提高生产效率起到了极大的作用。技术人员在对机械制造工艺进行合理化设计时，一定要充分重视机械零部件的质量，按照国家标准实现标准化设计，以提升机械零部件产品的设计水平和使用性能，只有提升机械生产企业与机械产品的竞争力，才能真正提升机械制造企业的经济效益。
3．2运用绿色制造工艺
技术人员在进行机械设计时，要不断尝试引入新的设计理念，改进传统的设计方法。在设计过程中，应根据社会发展的大趋势，认真贯彻落实绿色环保的设计理念，在此基础上，将机械设计与高新技术手段相结合。在机械制造企业运行过程中，还要充分考虑自身经济效益与环境保护之间的平衡关系，只有实现二者的共同发展，才能促进机械制造企业的长久发展，企业的发展不能以牺牲环境为代价，要在保证环境的基础上，实现机械制造企业的可持续发展。针对目前的机械制造工艺，技术人员要将工作重点放在绿色材料的使用方面，从原材料及生产工艺两方面入手，共同保证机械制造与设计的系统化发展。
3．3提升加工精度
在机械制造过程中，客观差异是一定存在的，技术人员应尽量减少客观差异，以提高机械产品的精准度为准则，分析差异产生的根本原因，确定机械制造中存在的潜在因素，以降低差异，提高防范技术水平，进一步提升加工精度。提高机械产品的加工精度关键在于对夹具进行调整，技术人员应采用先进的测量工具降低误差值，确定误差产生的原因。目前，机械零件产品出现加工误差的主要原因在于机械内部应力、热变形及系统应力等，其中比较常见的是内部应力和热变形两大因素。提高加工精度的流程如图2所示。
4结语
机械制造工艺的合理化机械设计关键在于要有针对性地对机械设计进行分析，对机械生产过程进行合理分析，这两方面的分析都与机械制造过程中的合理化要求有关，因此，技术人员为了保证机械设计的科学化和合理化，要在设计过程中充分考虑机械制造工艺的实际需求，系统性地分析各制造工序的注意事项，改进设计方法，根据工艺水平合理选择机械技术，保证机械设计与制造质量达到国家规定标准，更好地促进机械制造工艺的全面发展。
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关于机械原理的论文范文 第5篇
随着社会经济的快速发展，以计算机技术为代表的现代科学技术水平的发展也进入了飞速发展的新时期。在这种情况下，现代机械设计理论与方法也受到了极大的影响。科学技术的发展拓展了现代机械设计理论与方法的涵盖范围。使更多的技术理论与方法得到了有机地结合，同时，还提升了现代机械设计理论与方法的自动化与精确化程度。进入新的历史时期，现代机械的设计理论与方法要适应国际化机械产品市场竞争的需要，不断地从机械产品的质量、功能以及结构等方面进行改进。因此，机械产品在国际市场中竞争的实质就是机械产品设计水平之间的较量，所以关于现代机械设计理论与方法的研究是具有重要意义的。
2现代机械设计理论与方法的发展进程
从机械设计理论与方法的总体发展进程来看，可以分为两个阶段，第一个阶段是从十七世纪开始的以机械设计的直观感觉和经验作为设计基础的传统设计阶段，在这个阶段，机械设计过多运用了现有的设计手册与相关公式。传统设计阶段具有明显的特点，运用原有的设计手册和相关公式的设计方法使得整体的机械设计过程显得极其死板，缺乏创新性，并且设计成本也相对较高，机械制造的周期也较长，使得机械设计理论与方法很难满足市场需求，理论与实践没能有机结合，严重制约和影响了机械设计理论与方法，以及机械制造业的进一步发展。第二个阶段是从二十世纪中后期到现在，这个阶段被称为现代设计阶段。在现代设计阶段，人们更多地发现按照原有的设计理念已经无法与现代社会经济的发展水平保持同步，必须打破传统的设计观念，推陈出新，才能够逐渐满足机械制造业的发展需求。因此，在机械设计理论与方法的研究方面进行了大胆创新与改革。
3现代机械设计理论与方法的种类与特点
现代机械设计理论与方法的种类
我国在现代机械设计理论与方法的研究方面自成一派，我国在机械设计学领域，更多地强调了实用性的要求，理论与实践要相互结合，从实践中不断地总结理论中存在的不足，并加以弥补，使得我国在机械设计理论方面的研究更加的系统化。现代机械设计理论与方法的系统化过程，使其逐渐形成了不同的类型。第一，是以智能化著称的设计理论与方法。这个类型的机械设计更多地运用了现代计算机软件技术，使设计理论与方法在三维图形以及媒体工具上得以进行展现，突出了设计学理论在机械设计过程中的重要作用。第二，是以系统化著称的设计理论与方法。这个类型的机械设计将机械整体分解成为了不同的设计阶段，通过对不同阶段或部分的设计研究，从而使各个部分能够实现最终的有机结合。这个类型的机械设计坚持的是矛盾统一的原则，既强调各个部分的独立性，又重视各个部分的内在联系。在这个类型的机械设计理论中，具有代表性的设计方法有图形建模法、元素法以及构思设计法等。第三，是以产品的特征知识作为基础的设计理论与方法。这种类型的设计理论与方法是建立在对机械产品具有较高的认知程度的基础之上的，通过对机械产品整体构成及相关原理知识的了解，建立相应的推理机制和知识体系，为以后的相关机械产品的制造提供借鉴和参考。第四，是以机械产品的功能作为主要设计理念的设计理论与方法，这种类型的设计理论与方法以模块化结构设计为主要设计手段[1]。现代机械设计理论与方法的各个种类之间有着必然的联系，每个种类并不是孤立的，相互之间保持着一定的渗透性和共享性。
现代机械设计理论与方法的特点
在机械设计的传统设计阶段，由于设计理论与方法单一，机械设计者只能根据机械设计的要求，以原有的机械设计经验作为理论基础，结合相关的数学公式和力学公式，运用类比、模拟等方式展开机械设计。传统机械设计阶段受当时设计条件的影响较大，不具备深入研究的物质与实践基础，导致传统设计阶段的机械产品整体技术含量较低，新产品的研发过程相对缓慢，使得传统设计阶段的机械产品容易出现同一问题。发展到现代机械设计阶段，机械设计理论与方法获得了与其他学科相互融合的机会，在多学科的共同影响之下，现代机械设计理论与方法得到了进一步的发展，表现出以下的特点。第一，创新性。对于一个国家而言，创新是其生存和发展的根基，也是一个民族壮大和发展的灵魂。现代机械设计理论与方法是在不断地对原有设计理论与方法的实践和改进过程中发展的，在继承了传统机械设计理论与方法的先进性的同时，对其相对薄弱的方面进行了批判与改造，使得现代机械设计理论与方法能够更好地适应和满足现代机械产品市场的客观需求。现代机械设计理论与方法给予了机械产品设计者充分的发挥空间，设计者可以在既定的设计思维允许的范围内，对机械产品结构和功能进行大胆地创新，在保证产品质量的同时，不断降低产品开发和生产生本[2]。第二，系统性。在现代机械设计理论与方法的类型中，有一种是将机械产品看做是多个独立结构的产品的组合。这种类型的设计理论与方法被称为系统设计法。现代机械设计理论与方法的系统性就是在系统设计法的运用中体现出来的。由于机械产品的设计与开发要满足日益增长的市场需求，因此，从整体上把握机械产品的结构、功能及质量是极其困难的，将机械产品的设计过程细化是一个必然的发展趋势。机械产品设计的系统化就是为了更好地解决产品各个部分的细节问题，使机械产品设计更具针对性，着重把握设计过程中的关键环节。第三，前瞻性。现代机械产品设计理论与方法的前瞻性主要体现在机械产品的设计阶段。机械产品最终要用于实际的生产过程当中，因此，在产品设计时，就要考虑到机械产品在实际的运作环境中可能对环境造成的影响，以及机械产品在运行过程中可能出现的故障等。这些因素都直接影响着机械产品在实际的运行过程中的效率，而机械产品设计理论与方法具有的前瞻性就使得机械产品从最初的设计就开始对运行中的问题展开了研究和技术改进，这些能够有力地推动机械产品设计理论与方法的发展。第四，融合性。从现代机械设计理论与方法的发展进程来看，其发展历史相对较短，属于新兴学科。但现代机械设计理论与方法中所包含的一些内容却并非与其同时代出现，其中也包括了传统机械设计理论与方法的部分内容。而现代机械设计理论与方法在技术层面更多地运用到了现代计算机理论与技术，相关力学理论与技术，以及工业造型设计理论与技术等。这些都说明了现代机械设计理论与方法是一门具有高度融合性的学科理论。
4现代机械设计理论与方法的不足之处
基础性理论研究相对欠缺
从现代机械设计理论与方法的本质来看，其并不具有较高的理论性，而这一点也是现代机械设计理论与方法在发展过程中存在的难点。出现这一问题的主要原因，是我国在现代机械设计理论层面缺乏对基础性理论的研究。基础性理论可以分为通用型和专用型，而我国的研究多半停留在通用型的机械设计基础性理论，对于具有专业性质的机械设计基础性理论的研究过于分散，不利于我国现代机械设计理论与方法的整体发展[3]。
具有现代设计理念的机械设计创新不足
创新是时展的根本动力，现代机械设计理论与方法也是如此。我国对于现代机械设计理论与方法的研究更多地是向国外先进理念的借鉴和学习，而缺乏自己独立的产品设计。使得我国的机械产品从外观和功能上都与其他国家的同类型产品十分接近，而机械产品的研发要与我国社会经济发展水平和相对的市场需求相适应，照搬照抄只能是越来越脱离实际。
现代机械设计理论的各个环节联系不够紧密
由于现代机械设计理论与方法具有系统性特征，因此，在系统性的作用之下，机械产品被分解为多个部分，通过对不同部分的设计的整合，才能够获得完成的机械产品设计。然而，在实际的产品设计过程中，各个部分的设计工作很难达到统一，相互之间的联系也不够紧密。通常情况下，各个部分的设计都是相互独立的，使得最终难以保证将各个部分进行有效对接，极大地降低了机械产品的整体设计效率。
5现代机械设计理论与方法的发展趋势
环保型设计
所谓环保型设计，就是在可持续发展战略的指导下，充分利用能源和资源，使得机械产品从整体上符合低耗减排的要求。这就要求在机械设计过程中将环境保护作为产品开发的前提和基础，同时还要确保产品的质量和功能不会因此而受到影响。环保型设计理念的引入，将极大地提升机械产品的运行效率，降低对环境的污染。环保型设计理念不仅是现代机械设计理论与方法的必然发展方向，也是所有行业设计理论的共同发展趋势。
智能型设计