導語：如何才能寫好一篇機械設計研究，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：機械設計方法；礦山機械設計；研究運用

1.前言

礦產(chǎn)資源的消耗量的擴大，使得礦山行業(yè)需要提高礦山機械設備的開挖效率，利用現(xiàn)代化的設計方法，增加礦產(chǎn)開采量，并保證礦山開采的安全。機械設計方法在礦山機械設計中的運用，主要就是利用現(xiàn)代設計理念，對老舊的礦山機械設備進行改進，并以低碳、低成本為設計原則，確保礦山機械設計具有較高的性價比。

2.機械設計方法的概念

機械設計方法就是利用現(xiàn)代設計理念，采用現(xiàn)代設計方法，并利用計算機軟件，對礦山機械設備進行設計，以提高設備的質(zhì)量，降低設備的成本。在以往的礦山機械設計中，其設計大多是憑借實踐經(jīng)驗及設計人員的自覺，因此具有較大的誤差，并造成大量人力、物力的浪費[1]。而現(xiàn)代機械設計方法，是對礦山機械設備的改進，并從低價、環(huán)保的設計理念出發(fā)，利用現(xiàn)代先進的科學技術對礦山機械設備進行改良設計，保證礦山機械設備更加實用、安全、高效，呈現(xiàn)出多元、動態(tài)、智能的發(fā)展趨勢，滿足現(xiàn)代礦山行業(yè)的發(fā)展需求。

3.機械設計方法在礦山機械設計中的運用

3.1機械設計方法中的CAD技術運用

礦山機械設計相對復雜，而利用現(xiàn)代機械設計方法，結合CAD計算機軟件技術，對礦山機械設備進行設計，就可以減小機械設計的工作量和工作難度。CAD技術可以進行工程分析，利用計算機對機械設備進行繪畫設計，并能夠實現(xiàn)礦山機械設備設計與生產(chǎn)的一體化模式。此外，CAD技術還可以利用計算機進行機械設備的模型導入，利用傳入的加工代碼程序，直接進行機械設備加工。利用CAD技術，可以將設計與生產(chǎn)實現(xiàn)有機結合，提高礦山機械設計的效率，并對設計環(huán)節(jié)進行及時改善，保障機械設計更加科學、實用[2]。

3.2機械設計方法中的可靠性設計

礦山機械設計要保證其效用，一個重要的衡量指標就是看礦山機械設計是否具有可靠性，能夠在特定環(huán)境和特定時間下，完成礦產(chǎn)開采工作。利用現(xiàn)代機械設計方法，首先需要進行設備運行實驗，對礦山機械設備的載荷、造型、尺寸、工況、材料等進行統(tǒng)計分析，并利用運行實驗，確定機械設備的運行數(shù)字分布，以此作為可靠的數(shù)據(jù)，推算機械設備的使用壽命、運行可靠性。利用可靠性的現(xiàn)代機械設計方法，進行礦山機械設計，可以通過實驗數(shù)值，對設備的可靠性進行分析，針對可靠性低的設計環(huán)節(jié)，進行及時的改進處理，保證礦山機械設備的生產(chǎn)安全，使其質(zhì)量有所保障。

3.3機械設計方法中的有限元設計

礦山機械設備在生產(chǎn)過程中，會受不同作用力的影響，因此，其受力分析較為復雜。另外，在礦產(chǎn)開采中，需要不同類型的機械設備，使得其受力情況更加復雜。所以，為了確保礦山機械設備的受力分析更加科學、合理，就需要采用有限元設計方法對其加以設計。如：挖掘類的礦山機械設備在工作過程中，受力結構、載荷計算較復雜，以往的機械設計只是對機械表面受力情況進行簡單的分析，在通過危險截面的計算，進行結果確認。而現(xiàn)代機械設計方法中的有限元設計，卻能夠實行多角度的受力分析，對機械鋼板的受力詳細情況加以確定，及時發(fā)現(xiàn)鋼板的受力情況及應力薄弱點，對機械設備進行有效改進，提高礦山機械設備的設計質(zhì)量。

3.4機械設計方法中的環(huán)保設計

隨著綠色生活理念的興起，人們的環(huán)保意識越來越強。因此，在礦山機械設計中，也要運用現(xiàn)代綠色設計理念，對機械設備進行設計。礦山機械設備的環(huán)保設計，旨在設計過程中盡量使用能拆分、利用、維護、回收的材料或零件，降低環(huán)境污染和能源使用，并以提高機械設備的工作效率為主，最大限度的減低噪音及節(jié)約能源。現(xiàn)代機械設計中的環(huán)保設計，能夠滿足礦山機械設備的使用性能，使其具有良好的環(huán)境屬性。

4.結束語

科學技術的飛速發(fā)展，使得礦山機械設備的設計理念也受到一定沖擊。在礦山機械設計過程中，只有利用現(xiàn)代機械設計方法，并根據(jù)礦山開采的實際情況，設計出具有較強使用性、安全性、高效性的機械設備，才能推動礦山行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)代機械設計方法應用于礦山機械設計，能夠有效提高礦山機械設備的性能，并在安全生產(chǎn)的基礎上，提高設備的經(jīng)濟效益，使礦山企業(yè)具有良好的市場競爭力，謀求長期發(fā)展。

參考文獻

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機械設計與加工是關系到機械質(zhì)量優(yōu)劣的重要環(huán)節(jié)，機械質(zhì)量直接關系著我國制造業(yè)的發(fā)展以及施工過程中的安全與否，本文對機械設計與加工中存在的問題進行了分析，并提出了合理化建議，為今后的機械設計加工提供參考。

關鍵詞：

機械設計；問題；解決對策

0引言

隨著科學技術的發(fā)展，機械設備越來越精密，而設備零部件的設計與加工將直接決定著設備的精度。影響機械設計加工因素有加工精度、零件表面質(zhì)量、設計標準化、產(chǎn)品的性價比、劑等，本文將對上述因素進行分析，希望可以減少設計、加工過程中各種問題的發(fā)生，從多方面著手，提高機械產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

1定義

機械設計是設計者依據(jù)設備的用途，對設備工作原理、機械結構、零件特征、方式等進行構思、分析、計算，從而對設備綜合技術經(jīng)濟效果進行優(yōu)化，最終將其轉化為設備制造依據(jù)的具體過程。機械加工是指對工件的外形、尺寸、性能等進行改變的過程。

2機械設計與加工中存在的問題研究

2.1機械設計加工精確度研究

機械設備要想適應產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，其設計加工就必須更為嚴謹，加工精度、設計標準化、產(chǎn)品性價比等都需要進一步提高。但受各種因素的綜合影響，其結果往往差強人意，機械加工與設備標準之間存在的誤差、安裝定位不準產(chǎn)生的誤差、使用磨損造成的誤差、冷熱加工產(chǎn)生的誤差等等。在操作過程當中嚴格依照相關標準，想方設法提高加工精度，將誤差減少到最小，不斷提升產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

2.2零部件精度偏低

機械設備中零部件的精度將對設備精度產(chǎn)生直接影響，這是因為設備是零部件按照一定的工藝進行裝備組裝的。機械零部件在加工過程中不可避免地要受到力的作用、熱量的作用等等，這些都是影響零件精度的因素，尤其機床主軸回轉誤差，會對零部件的外形、尺寸的精度產(chǎn)生很大影響。例如主軸的軸向攛動，使零部件加工端面產(chǎn)生平面度誤差；主軸的純角度擺動，使零部件產(chǎn)生圓柱度誤差；純徑向的圓跳動，使零部件產(chǎn)生圓度誤差。

3機械設計與加工的有效策略研究

3.1改進加工精度的具體措施

首先，機床是機械加工過程中使用的主要設備，機床對機械設備進行加工的各個環(huán)節(jié)中加工精確度的高低是影響機械設備精確度的重要因素，例如：德國西門子品牌機床在軸承等標準件上的精度選項更多，操作工程中可根據(jù)機械設備的差異進行不同精度的調(diào)整，加工工程中穩(wěn)定性也相對較高，其加工精確度比許多國內(nèi)數(shù)控機床更高。再比如，薄壁零件的裝夾方法，由于其易變型的特點，因此在裝夾過程中經(jīng)常采用的是軸向裝夾法，減少誤差。以乳化液泵曲軸為例，乳化液泵曲軸在工作過程中受力較為復雜，慣性力、慣性力矩、壓力、交變負荷沖擊等同時作用，導致乳化液泵曲軸易出現(xiàn)軸頸磨損、裂紋、彎扭變形等損傷。曲軸磨損后進行修復時，常用方法有磨削法、等離子電鍍法、激光熔覆法等，其中電鍍法一般應用于磨損較為嚴重的情況；激光熔覆技術在曲軸再制造方面的作用較為顯著，與等離子電鍍法相比，激光熔覆技術粉末利用率高，熱影響區(qū)小，結合強度也比噴涂法更高。其次，機械加工設備中不可避免地存在部分精確度比較低的設備，即便精確度比較高的設備，在使用一段時間后，也難免會出現(xiàn)由于磨損等因素而導致的精確度降低現(xiàn)象，操作人員需要根據(jù)機械加工設備的具體情況進行誤差補償，從而抵消已有誤差，換言之，即在已存在誤差的基礎上，制造新的誤差，使新誤差抵消原始誤差，從而得到精確度比較高的產(chǎn)品。例如刀具磨損誤差，刀具在使用一段時間后就會產(chǎn)生磨損，可以通過在機床控制界面進行有效設置，實現(xiàn)刀具在原有的坐標系中進行X、Z軸的補償移動，以減少加工誤差。最后，機械設備需要實踐經(jīng)驗豐富的操作人員，通過對加工工藝步驟進行分解，降低最終零件出現(xiàn)超差的概率，最大程度上提高零件精確度。

3.2提高零部件精度的措施分析

機械加工過程受傳動力、切削力、重力等力的作用，零部件的精度或多或少都會受到影響，例如，刀桿容易受力變形使刀具的剛度出現(xiàn)差異，進而影響加工精度，這種情況下應適當降低加工系統(tǒng)載荷，降低刀桿受力作用，以消除影響；工件的剛度低于機床、刀具剛度時，工件也易變形，影響零部件精度，此時應嚴格控制機床材料選用，減少外力影響，增強系統(tǒng)的機械強度。在加工過程中殘余應力對零部件的加工精度的影響及消除措施。

4結論

機械設計加工中存在的問題不勝枚舉，機械設計加工企業(yè)應根據(jù)實際情況，因地、因人、因時而異，針對不同問題積極探索不同的解決途徑，同時更新機械加工設備，選擇合適的刀具、機床，綜合運用管理、技術、經(jīng)濟等手段，規(guī)避各種影響因素，規(guī)范機械設計加工流程，在工作過程中不斷提高機械設計加工產(chǎn)品的質(zhì)量和使用性能。

作者：張方東 單位：山西機電職業(yè)技術學院

參考文獻：

[1]常利娟.淺談機械設計加工中應注意的一些問題[J].中小企業(yè)管理與科技，2013（6）：315.

[2]周紀.機械加工件表面層物理學性能改變的主要成因及處理措施[J].知識經(jīng)濟，2010（19）.

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關鍵詞：現(xiàn)代機械設計方法、礦山機械設計、優(yōu)勢、要點、應用

中圖分類號：TU2文獻標識碼： A

一、礦山機械設計的重要意義

眾所周知，在煤礦生產(chǎn)過程和其他類型礦產(chǎn)資源的開采過程中環(huán)節(jié)是十分復雜的。而在這其中礦山機械設計的作用就顯得尤為重要，更關系到礦山的安全生產(chǎn)運行。礦山機械設備是礦山整個開采過程的中堅力量，因此我們必須重視對礦山機械的設計研究。特別值得一提的是礦山機械設計的優(yōu)劣還關系到整個生產(chǎn)過程的安全、效率和產(chǎn)出礦石質(zhì)量。現(xiàn)階段，我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，科學水平也在不斷提高，如何將日新月異的科技應用于礦山機械設計體系當中，是今后我們所要面對的一大重要課題。

二、現(xiàn)代機械設計方法的優(yōu)勢所在

當前的科學技術創(chuàng)新可以說是日新月異，而傳統(tǒng)的機械設計理念中一些舊的、保守的設計思想占據(jù)了主流位置。相較于以往的生產(chǎn)需求層次，傳統(tǒng)的機械設計方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代礦山的生產(chǎn)需求。現(xiàn)代設計理念秉承著生態(tài)、智能、綠色的原則，相對于傳統(tǒng)設計方法有了長足的進步，與傳統(tǒng)的機械設計方法相比現(xiàn)代機械設計方法有以下三個特點：1、高效性；2、安全性；3、智能性。

三、礦山機械設計中的要點分析

第一，在礦山機械設計當中首推應以人文本的設計理念。這點毋容置疑，任何一種機械設計理念中，必須要強調(diào)人的特殊作用。在整個以人為本的設計理念里還包括其他多方面內(nèi)容，比如礦山機械由于其體型和功能的要求一般都會存在噪音大的問題。如何盡量的削減噪音對人體構成的傷害，依然是現(xiàn)階段人們研究的首要課題。相關專家研究表明，人長期處于噪音當中，整個身體機能都會出現(xiàn)問題，其最容易看到的外在表現(xiàn)就是經(jīng)常發(fā)生嘔吐和眩暈現(xiàn)象。相關數(shù)據(jù)顯示，一旦外在環(huán)境的音量超過八十五分貝，人體的整個大腦皮層就會處于興奮和難以抑制的狀態(tài)。這時，礦山機械的操作者因為這種噪音環(huán)境的影響就很容易發(fā)生事故。因此，在礦山機械設計中要以操作者即以人為本，盡可能的進行降噪系統(tǒng)的設計，盡量運用科學技術來進行合理降噪合理除噪。特別值得一提的是，現(xiàn)階段我國礦山機械設計上的自動化程度還很不夠，現(xiàn)在礦山機械設計要點應當放在方便舒適的操作系統(tǒng)上。盡量人性化設計好整個工作臺的構造，再比如說操作臺的位置，針對人體眼睛的最佳角度來設計操作臺的角度。人的眼睛最佳視角是左右在六十度、上下三十度左右，盡量滿足這個原則就可以有效的減輕操作者的疲勞感。

第二，現(xiàn)代機械設計的高效性、安全性、智能性的特點，要求我們礦山機械設計人員一定要把握好這些，綜合設計好人體的基本數(shù)據(jù)和生理指標，然后綜合這些具體的數(shù)據(jù)和指標再結合實際需要來進行設計。這樣，我們設計出來的方案才是完善的、符合人性化需求和現(xiàn)代生產(chǎn)需求的。

四、現(xiàn)代設計方法在礦山機械設計中的具體應用

首先，我們來談談關于仿生學設計技術在礦山機械設計中的具體應用。我們可以這么理解，一件工業(yè)產(chǎn)品的具體設計會同時作用于技術、經(jīng)濟、藝術三個特定行業(yè)。因此，整個工業(yè)設計的基本理念應該滿足這三方面的需求。下面讓我們就這三方面的內(nèi)容具體談一下關于工業(yè)設計中仿生設計的具體應用。

第一，關于形態(tài)的仿生設計。在這方面筆者想要闡述的核心思想是形態(tài)仿生設計的來源都是大自然。大自然形形的生物為仿生設計提供了無窮無盡的素材。現(xiàn)代的優(yōu)秀設計師就是從大自然中提取靈感，以生物的形態(tài)來對礦山機械進行系統(tǒng)的分析和設計，用生物的自然形態(tài)來獲得更好的生產(chǎn)力來源。這點毋容置疑，物競天擇的自然生態(tài)法則決定了在自然界中存在的生物都有其適合生態(tài)環(huán)境的特殊能力。現(xiàn)階段，形態(tài)仿生設計的理念越來越被現(xiàn)代礦山機械設計者所重視，通過系統(tǒng)化的分析和數(shù)據(jù)提取，更多的設計者完成了對礦山機械的生態(tài)外形改造，并應用于具體的礦山機械制造當中。

第二，關于功能的仿生設計.所謂的功能仿生設計理念是通過對整個自然界的生物本身構造和功能進行系統(tǒng)的分析后提取數(shù)據(jù)，再根據(jù)礦山機械設計的具體需求加以功能性融合。功能仿生設計源于自然生物的本身，自然生物本身所具有的功能是我們值得借鑒和模仿的，并且可以最大限度的應用于當前礦山機械設計的需求當中。當這些自然功能和實際功能能夠完美的融合之后就會衍生出現(xiàn)代礦山機械的新時期功能。這對于整個礦山機械設計技術而言具有的優(yōu)勢是無法估計的，也是今后礦山機械設計發(fā)展的方向之一。

其次，讓我們來談談關于綠色設計理念在整個礦山機械設計體系中的具體應用問題。

第一，關于設計方法探討。礦山機械在運行中會產(chǎn)生很多有害物質(zhì)，對自然環(huán)境產(chǎn)生直接的影響，比如礦山機械的配套動力設備大多都是柴油機，因為柴油機在工作中會出現(xiàn)較大的噪聲以及排放較多的顆粒物，尤其是那種大缸徑的柴油機，其產(chǎn)生的噪聲以及顆粒物等都會對環(huán)境產(chǎn)生較嚴重的影響。所以對于礦山機械的綠色設計就是基于環(huán)保技術的設計。

從整體系統(tǒng)的角度出發(fā)，綠色設計就是整個系統(tǒng)的核心所在，在礦山機械設計中就是針對其結構的設計，比如可拆卸的設計，以及對于選擇材料方面、環(huán)境設計方面、包裝設計方面的創(chuàng)新。其中的關鍵環(huán)節(jié)就是對于環(huán)境的影響評價，這一點是要貫穿在整個系統(tǒng)全過程中，主要用于企業(yè)礦山機械設備的戰(zhàn)略性開發(fā)以及設計和制作過程。

評價指標體系的建立，主要可以從生態(tài)平衡以及廢棄處理等幾個方面。其中對于美觀以及使用的舒適度、礦山機械的零部件和廢棄部件的回收都是要貫穿在設計、制造以及使用和回收全過程中。因為對于礦山機械的設計以及開發(fā)中，在各個階段其工作都是交叉進行的，所以就必須要建立一個完善的環(huán)境來讓內(nèi)部可以交叉運用。一方面，要把各類信息進行篩選后及時傳達給決策者，另一方面就是有利于反復使用。

第二，關于礦山機械綠色設計中的技術分析。經(jīng)過一段時期發(fā)展之后，在礦山機械的綠色設計中，最為核心的技術主要有以下幾點：第一就是針對數(shù)據(jù)管理的技術，第二就是針對建模以及仿真技術，第三就是針對評價方面的技術。關于數(shù)據(jù)管理技術，這里我們會提到一個術語，那就是Pdm，也就是數(shù)據(jù)管理技術是在對礦山機械進行綠色設計中一個關鍵的技術，也是在礦山機械整個生命周期中每個環(huán)節(jié)都需要的一種對于大量數(shù)據(jù)和信息，包括了綠色資源以及工程規(guī)范和技術文檔等進行管理的技術，可以按照要求把數(shù)據(jù)或者信息傳遞給指定位置的指定工作人員。另一方面關于建模數(shù)字化仿真技術，為了可以達到在礦山機械中進行綠色設計的目的，可以通過大量收集和整理設計、運行中的數(shù)據(jù)和信息來建立礦山機械的生命周期模型。在建模的基礎上可以實現(xiàn)在不同部門之間的協(xié)同合作，利用這種仿真技術來對礦山機械的開發(fā)和設計、制作和測試以及后期回收和二次處理等進行全方位的仿真，這樣可以更好的發(fā)現(xiàn)其中的問題以便解決問題。再者就是綠色度的評價，對于礦山機械的綠色度的評價，除了有操作性的指標以及保養(yǎng)性指標之外，還有經(jīng)濟性的指標以及環(huán)保性的指標，在評價的過程中應該重點強調(diào)機械對于環(huán)境的負面影響，其中對于操作性的指標就是對傳統(tǒng)的對于功能合理性以及安全性指標的綜合；保養(yǎng)性指標就是對其可靠性的延伸；經(jīng)濟性指標中，包含了因為考慮礦山機械的綠色設計而有可能會增加的成本，比如說對于廢棄物的處理等；環(huán)保性的指標就是在綠色設計有的評價體系，要對于礦山機械生命周期內(nèi)的所有過程都進行全面的評價。

五、結束語

總而言之，礦山機械設計在整個礦山開采工程中起到的作用是十分巨大的。作為新時代的礦山機械設計者，我們一定要與時代同行，積極學習先進的科學技術和現(xiàn)代礦山機械設計理念，努力打造，智能化、精密化、人性化的新時代礦山機械。同時，我們礦山機械設計人員還應當努力提高自身素質(zhì)和修養(yǎng)，提升歷史使命感和社會責任感，為我國社會主義現(xiàn)代化建設增磚添瓦。

參考文獻：

[1]毛銀氚.淺談機械設計技術的現(xiàn)狀與趨勢[J].裝備制造技術.2012.

[2]周一鳴，索春英.淺談自動化技術在機械設計中的應用[J].價值工程，2011.

[3]劉志峰,劉光復.綠色產(chǎn)品設計與可持續(xù)發(fā)展[J].機械設計,1997,(01).

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1改進實驗手段，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

機械設計實驗是理論課的重要實踐環(huán)節(jié)，它不僅是學生獲取知識的有效途徑，而且對于提高學生創(chuàng)新能力具有十分重要的作用。現(xiàn)在的學生普遍對工程實踐缺乏感性認識，動手能力較弱，雖然在理論課堂學習中接觸了一些機械實物模型，觀看過工程機械圖片和視頻展示，有了一些感性認識，但這些知識還不夠，還必須從培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力出發(fā)，合理安排實驗內(nèi)容與改進實驗測試手段，以提高學生理論聯(lián)系實踐的能力。學生只有通過機械工程實踐的訓練，才能牢固地掌握機械設計知識。在實驗設備中都增加了現(xiàn)代測試技術，配置了計算機輔助實驗系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集、處理和打印設備，實驗數(shù)據(jù)由計算機進行力學參數(shù)、機械參數(shù)的數(shù)據(jù)采集、處理、顯示與輸出。我們不斷完善與更新實驗項目的內(nèi)容，由學生任意選擇，使學生不僅熟悉各種不同實驗設備的工作原理與功能，而且掌握不同實驗的測試方法、數(shù)據(jù)處理以及對實驗結果的分析方法。將現(xiàn)代測試技術應用于實驗中，明顯地提高了實驗測量速度與精確度。

在“機械零件認知實驗”中，通過利用機械零件陳列柜的展示、對機械實物和模型與展板的觀察和分析，使學生認知了機械設計課程中的標準件、通用零部件與機械傳動的類型與特點。在機械零件陳列柜中結合文字注釋、機器與模型的運動、電腦聲控同步的講解，使學生認知了如牛頭刨床、減速器、壓面機、破碎機、雕刻機等機器的運動規(guī)律，加深了對機器與機械零件的感性認識，解決一些課堂上難以想象的問題。通過機械創(chuàng)新設計電動陳列柜的展示，使學生了解了創(chuàng)新設計的發(fā)散思維法、功能設計法、移植設計法、組合設計方法，原理方案、結構方案、外觀方案的創(chuàng)新以及新產(chǎn)品示例，拓寬了學生的知識面，提高了學生機械綜合設計能力與創(chuàng)新能力。在“帶傳動滑動與效率的測定實驗”中，使學生了解了智能帶傳動實驗臺的結構與原理，掌握扭矩、轉速、滑動率、效率的測試方法。學生觀察了帶傳動的彈性滑動與打滑現(xiàn)象，并靈活應用實驗技能測出帶傳動的彈性滑動率、傳動效率的結果與負載的關系曲線。

在“液體動壓動軸承實驗”中，學生利用滑動軸承實驗臺以及多媒體軟件對滑動軸承的徑向油膜壓力分布和摩擦特征進行實測和仿真實驗。將實際和理論知識有機地結合起來，利用計算機的人機交互性能，使學生方便直觀地實驗，增強了學生的實踐動手能力。

在“螺栓聯(lián)接綜合實驗”中，學生通過計算機測試軟件與多通道靜動態(tài)應變儀，測定了螺栓組在受傾覆力矩時每個螺栓的受力情況，掌握了螺栓受力一變形的規(guī)律。通過單個螺栓的靜態(tài)實驗，了解了螺栓受軸向載荷時，螺栓聯(lián)接相對剛度的變化對螺栓總拉力的影響。通過單個螺栓的動載荷實驗，了解了在改變螺栓的相對剛度后，螺栓動應力幅值的變化。利用計算機實現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理的自動化與可視化，使學生容易地掌握了機械參數(shù)電測的基本方法。在“減速器的拆裝與分析實驗”中，使學生了解了減速箱的基本結構、用途及特點，了解了減速器的各個組成零件結構及功用。熟悉了減速器設計以及主要零件的加工工藝性，了解了減速器中零件的裝配關系及安裝過程，了解了減速器的基本傳動參數(shù)測定方法與方式。在“組合式軸系結構設計實驗”中，學生通過組裝不同結構軸系部件的過程，掌握了軸的結構、軸承組合設計的方法以及軸上零件的常用定位與固定方法。上述兩個實驗是由學生自行創(chuàng)意設計和組裝，使學生在機械綜合設計方面得到了訓練，為后續(xù)課程的學習打下基礎。在“劑的磨擦磨損與承載能力測定實驗”中，使學生了解了在摩擦磨損試驗機上進行劑的減摩性、抗磨性、極壓性能測定的試驗過程，掌握了利用四球法測定劑的摩擦系數(shù)、磨痕直徑、最大無卡咬、燒結負荷的方法，并且對國內(nèi)外劑評定測試標準有了深入的了解。

在“機械傳動性能綜合測試實驗”中，首先將常用的機械傳動任意進行組裝成為被測的機械傳動裝置，再利用工控機測試系統(tǒng)進行機械傳動性能參數(shù)，速度、轉矩、傳動比、功率、效率的數(shù)據(jù)采集與處理，實驗結果與曲線輸出的工作。學生通過機械傳動裝置的組裝、儀器調(diào)試及測試過程的實際動手操作，鍛煉了機械傳動綜合實驗的技能。把計算機技術引入實驗教學，實現(xiàn)計算機人機交互的實驗方式，使得實驗內(nèi)容的知識性和趣味性融為一體，極大地激發(fā)了學生的興趣與積極性，促進了學生對所學知識與機械工程實踐的聯(lián)系，學生的創(chuàng)新能力作為后天開發(fā)的顯性創(chuàng)造力，通過學習與培養(yǎng)，得到了鍛煉和提高。

2改進教學方法，提高教學效果

機械設計》是一門綜合性、實踐性很強的課程，課程涉及到機器與機械傳動等工程實踐知識。在理論課堂上，使用多媒體教學課件進行授課，為學生自主學習創(chuàng)造了有利條件。在實驗教學中，我們運用板書與多媒體實驗課件相結合、機械設備與模型相結合的教學方式，增大了實驗教學的信息量，給教學注入了活力。利用多媒體實驗課件介紹每個實驗的目的、原理，介紹實驗的重點與難點知識，尤其是形象生動的減速器拆裝與裝配零件的爆炸式動畫演示，帶傳動的彈性滑動、四球法原理的三維動畫演示，大大激發(fā)了學生的興趣與好奇心，使得學生對實驗內(nèi)容理解深刻、掌握牢固。在教學中采用啟發(fā)式、互動式的模式進行教學，充分調(diào)動學生的主觀能動性，積極培養(yǎng)學生觀察、思考、分析與解決問題的能力，使學生完成實驗之后，充分感到了探索知識的魅力與成功的喜悅。

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1.1綠色理念的概念和內(nèi)容

機械設計在機械生產(chǎn)中處于基礎地位，設計水平會直接影響機械性能。這就要求全面分析和研究機械的設計，要考慮到產(chǎn)品的結構，零件材料，零件的形狀、大小和運行原理等內(nèi)容。綠色的設計理念在產(chǎn)品設計的過程中發(fā)揮著重要的作用——全面分析機械設計的產(chǎn)品質(zhì)量、性能、成本和開發(fā)周期，在設計中重點考慮產(chǎn)品設計對資源的消耗、對環(huán)境造成的影響和產(chǎn)品在可循環(huán)利用方面是否能夠體現(xiàn)出綠色的觀念，要最大限度地降低能源消耗和對環(huán)境造成的危害。綠色的設計理念就是要將眼光放在長遠的發(fā)展上，走可持續(xù)發(fā)展的綠色道路，將綠色產(chǎn)品設計的要求作為設計的約束條件。綠色設計的核心內(nèi)容是減少環(huán)境污染，降低能源消耗，實現(xiàn)產(chǎn)品和零部件的回收、循環(huán)利用，不斷提高機械的可利用率，降低機械的更換頻率。

1.2綠色理念的重要性

目前，我國機械制造業(yè)對綠色理念的使用和研究還在不斷深入，很多綠色理念在機械產(chǎn)品的設計和制造過程中被稱為是生態(tài)設計或環(huán)境意識設計。在傳統(tǒng)的機械設計制造業(yè)中，最關注的是市場需求分析，而忽視了對機械設計制造的能源消耗、環(huán)境污染方面的分析。在機械的使用功能方面，并沒有探討機械的使用壽命和產(chǎn)品的拆卸等問題，這就大大增加了產(chǎn)品在報廢以后的回收難度，而產(chǎn)品更換頻率比較高則引發(fā)了能源消耗的問題。引入綠色設計理念后，在機械的設計和制造過程中，要注意節(jié)省材料，減少能源消耗，減少制造過程中廢水、廢氣的排放，最大限度地保護周圍的生態(tài)環(huán)境，走可持續(xù)發(fā)展道路，提高機械制造和設計中的經(jīng)濟價值和環(huán)保價值。

2綠色理念的具體應用

2.1綠色理念的機械設計應用分析

在機械設計中，綠色理念的植入主要針對的是前期方案的設計，在設計的方案中要體現(xiàn)環(huán)境保護、資源節(jié)約、降低能源消耗的思想。在機械設計中，綠色理念具體表現(xiàn)在以下3方面：①綠色機械產(chǎn)品的成本分析。機械產(chǎn)品的前期規(guī)劃設計就是要分析產(chǎn)品的回收利用情況及其成本、污染物處理等。②機械產(chǎn)品的再利用和可拆裝設計的分析。改善拆裝的難度，節(jié)約成本，減少資源浪費，將可回收、便于拆裝的設計理念融入產(chǎn)品中，充分利用資源。③建立完善的綠色機械設計信息數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫能夠充分掌控設計數(shù)據(jù)，設計人員可以根據(jù)數(shù)據(jù)中的相關信息分析機械制造過程，并將自己的設計數(shù)據(jù)也進行系統(tǒng)化的存儲和分析。這樣做，能夠將機械設計中的相關開支和資源的選用呈現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫中，而這些數(shù)據(jù)都是綠色設計的理論基礎。

2.2關于材料的選擇分析

材料的選擇對于機械制造是非常重要的，在選擇材料和使用材料時，首先要考慮材料是否符合健康環(huán)保的標準。在傳統(tǒng)的設計制造過程中，在選材時，往往只關注材料的使用屬性，常常忽視了材料的環(huán)保性能。因為材料中會含有一些化學物質(zhì)，例如鉛、汞等，如果產(chǎn)品材料中包含這些有害物質(zhì)，就會對環(huán)境造成嚴重的傷害。在產(chǎn)品的后期使用中，還會加重對環(huán)境的污染。在選擇材料時要注意以下3點：①材料的選擇必須滿足機械設計的性能要求，這是選擇材料時應遵循的最基本的原則；②材料要具有可塑性和工藝性，即產(chǎn)品成形后要能夠與其他工藝有一定的聯(lián)系；③將綠色理念植入機械設計和制造中后，所選的材料要具有耐高溫、耐腐蝕的性能，要擁有較好的沖擊性。

2.3綠色理念在機械制造中的應用

機械制造是從機械設計上發(fā)展起來的，對于綠色的機械制造，要在綠色理念的支持下全面分析制造資源，創(chuàng)造綠色工藝、綠色制造手段和綠色制造目標。綠色制造是要將整個制造過程中的負面影響降到最低，提高資源利用率。它致力于保證質(zhì)量、降低成本、降低消耗、保護環(huán)境，提高產(chǎn)品的可靠性，不斷完善產(chǎn)品的功能，使機械制造的各方面都達到綠色標準。

2.4其他配套設施的綠色理念分析

機械產(chǎn)品的設計、制造都離不開綠色理念的支持，但是，相應的胚胎設施也能起到一定的輔助作用。在綠色理念下，政策支持、人才支持、科學技術支持在制造業(yè)中發(fā)揮著積極的作用。在綠色理念的引導下，要對綠色設計人員進行培訓，提高設計開發(fā)人員對綠色理念的認識，特別是企業(yè)的新進職工，要通過培訓提高他們對綠色設計理念的認識。與此同時，我國政府相關部門要在政策上扶持綠色產(chǎn)品的設計，建立健全相關的制度體系，完善社會對企業(yè)的監(jiān)督機制，保證綠色設計理念的開展。另外，在企業(yè)中，要不斷投入更多的科學技術，使傳統(tǒng)勞動密集型企業(yè)向技術密集型企業(yè)轉變，為建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會而努力。在優(yōu)化機械設計方案時，要學習相關企業(yè)先進的綠色技術手段，降低成本，減少能源消耗，在原有設計制造的基礎上不斷創(chuàng)新和完善自己的設計和制造工藝。

3結束語

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關鍵詞：現(xiàn)代機械設計；方法；研究

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A

機械設計主要是指根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、以及各個零件的材料和形狀的尺寸、方法進行構思、分析和計算并將其轉化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。本文著重從現(xiàn)代機械設計方法及其發(fā)展進行探討。

一、現(xiàn)代機械設計的特點

機械設計作為機械工程的最重要的組成部分，是機械生產(chǎn)的第一步，它是決定機械性能的最主要的因素。現(xiàn)代的機械設計它包括眾多的種類并且結構也愈來愈復雜。但從實現(xiàn)系統(tǒng)的功能來看，她主要包括動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、操縱及控制系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)有根據(jù)各自的需要繼續(xù)分解為更小的子系統(tǒng)。現(xiàn)代機械設計它具有鮮明的時代現(xiàn)代特點，它不僅要求設計對機械的工作原理、工作結構、運動方式、力以及能量的傳遞方式、物流技術、各零部件的材料、形狀、尺寸、等方式進行構思、分析和計算，而且還融入多門的現(xiàn)代科學知識。如：在現(xiàn)代機械中融通創(chuàng)造性的工程學、美學、控制論、機械電子學等，使得設計出的產(chǎn)品更具有時代氣息，進而使得產(chǎn)品在市場上具有競爭優(yōu)勢。

二、現(xiàn)代機械的設計方法

（一）信息論方法

它主要包括信息分析法和技術預測法，其目的是幫助機械設計歸總有用的信息，使得這些信息能夠為設計人員提供機械設計的靈感，該方法是現(xiàn)代機械設計方法的前提。并且信息論方法能收集大量的設計信息和設計經(jīng)驗，它能夠幫助缺乏設計經(jīng)驗的新手完成工作。此外，信息論方法能夠大大的提高設計的效率，加快產(chǎn)品的更新速度，縮短設計的時間，從而在市場的競爭中處于優(yōu)勢地位。

（二）創(chuàng)新設計法

為了適應新知識經(jīng)濟時代的發(fā)展要求，提出現(xiàn)代機械設計創(chuàng)新理論。在機械設計中，創(chuàng)新設計法的應用能夠培養(yǎng)設計者創(chuàng)造性的思維，創(chuàng)新設計方法以自己優(yōu)勢優(yōu)于其他的創(chuàng)新，使得設計出的產(chǎn)品能夠在激烈競爭的環(huán)境中處于優(yōu)勢地位。創(chuàng)新性的機械設計能夠最大限度的增強其設計的用途和性能。

（三）綠色產(chǎn)品設計技術

綠色產(chǎn)品的設計技術主要是指在設計機械產(chǎn)品中應該符合低消耗、高效益以及保護環(huán)境的要求。綠色產(chǎn)品設計應該要求現(xiàn)代機械設計中用最小的能源消耗獲得最大的能源利用率，此外還需符合對環(huán)境影響較小的環(huán)保要求。設計產(chǎn)品的結構布局、加工工藝和材料的選擇上都應該在設計之初考慮到。另外，還應針對環(huán)境設計對機械技術進行設計。這主要是指在設計的過程中對于產(chǎn)品來說，能否回收、是否可以重復利用、是否可以維護，以及是否能夠有益于人們的身體。

三、現(xiàn)代機械設計的發(fā)展方向

現(xiàn)代機械設計與傳統(tǒng)的機械設計有著許多不同的特點，由于傳統(tǒng)設計技術跟不上現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的步伐，因此，應該采用現(xiàn)代的設計方法，借助各類的工程軟件來幫助設計人員完成產(chǎn)品的開發(fā)工作。但隨著經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)代機械設計必須朝著一個新的方向發(fā)展才會在機械設計領域內(nèi)樹立其長盛不衰的地位。

（一）人性化設計

隨著物質(zhì)水平的提高人們越來越關注精神的需求，因此在機械設計中應該突出人性化，滿足人的精神需求。該發(fā)展方向它適應了當今人文社會的提倡，也凸顯了人的價值意義。如：在現(xiàn)代的機械設計中，計算機技術已經(jīng)全面的應用到機械設計中，因此，在機械設計的過程中，采用微機控制技術，使得控制和操作的人性化能夠最大限度的提高機械設計的安全性和舒適性。

（二）系統(tǒng)性設計

該設計方向主要是從系統(tǒng)性的觀點入手，把機械設計看作一個整體，該設計的實現(xiàn)主要依賴信息化技術，實現(xiàn)人、機、環(huán)境的相互協(xié)調(diào)。在具體的實施過程中，應把其中的總系統(tǒng)逐一的分解為單一的子系統(tǒng)，采用現(xiàn)代設計理論和方法進行系統(tǒng)性的設計，它的目的是在與追求系統(tǒng)優(yōu)化為目標協(xié)調(diào)各個子系統(tǒng)的設計和匹配。

（三）虛擬化設計

21世紀科學技術的核心技術是虛擬技術、計算機通訊技術和網(wǎng)絡技術。虛擬技術作為三大核心技術之首，足以可以看出它的重要性，虛擬技術主要包括虛擬加工、虛擬測試、虛擬控制等，虛擬化設計作為一種虛擬設計，它主要利用聲、光、電、機、計算機等綜合技術的有機組合。它能夠極大的改變?nèi)祟惉F(xiàn)有的思維和生活模式。

綜上所述：現(xiàn)代機械設計它是一個創(chuàng)造性的工作工程，是多種技術學科相互滲透、相互結合的產(chǎn)物。機械設計只有不斷的與當代先進的科學技術相結合才能促進自身的發(fā)展，因此來說，現(xiàn)代機械設計應該適應社會的發(fā)展，才能對社會做出貢獻。

參考文獻：

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隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，對于能源的利用和消耗逐漸增大，導致環(huán)境惡化問題日益嚴重，對于自然生態(tài)和人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懺絹碓絿乐亍Ｓ捎谥袊诟母镩_放初期一直注重工業(yè)化的發(fā)展，沒有對環(huán)境問題給予相當程度的重視，造成環(huán)境問題被破壞的現(xiàn)象越來越嚴重。因此，需要關注環(huán)境問題的發(fā)展和保護。

1.1機械設計節(jié)能的背景

我國在1972年就提出了“可持續(xù)發(fā)展”的戰(zhàn)略，注重經(jīng)濟增長處于長期發(fā)展的模式中，但是由于這一時期，我國還沒有開始改革開放，經(jīng)濟發(fā)展和社會效益比較落后，工業(yè)化發(fā)展比較落后，國家的生態(tài)環(huán)境還比較好，但是在1978年，改革開放之后，國家在初期一直大力發(fā)展重工業(yè)，為了提高經(jīng)濟效益的發(fā)展，對我國的資源和能源進行過度開采，導致我國的環(huán)境破壞現(xiàn)象越來越嚴重。因此，我國在2003年提出“科學發(fā)展觀”的政策，促進人與自然和諧發(fā)展，合理有效的保護生態(tài)環(huán)境，增強生態(tài)資源和能源的使用效率，減少工業(yè)廢水和污染物的排放，是我國發(fā)展的當務之急。機器設備的能源消耗和尾氣排放是我國環(huán)境污染和破壞的重要原因之一，為了對環(huán)境進行合理有效的保護和治理，就需要開展節(jié)能減排促使，進行機械設計節(jié)能的開展，對環(huán)境進行有效的治理，提高經(jīng)濟效益。

1.2機械設計節(jié)能的基本原理

機械設計是按照使用要求對機械的工作原理、組成部分、運行模式、能量傳送、各部件的形態(tài)等進行規(guī)劃、分析、研究和計算，以及將其從理論的規(guī)劃轉變?yōu)閷嶋H制作基礎的工作流程。機械設計是機械工程主要的構成成分，也是決定機械效能的重要因素。為了減少機械類機器對環(huán)境的污染和破壞，就需要開展機械設計節(jié)能，其基本原理為：對實際機械體系的效能、動力能量、運行的使用效力以及機械體系的耗能速率等進行整合，然后運用相關的數(shù)學函數(shù)進行分析計算，通過一系列的設計計算和合理分析最終有效歸納合成，形成機械設計節(jié)能的工作原理，減少能源的消耗，促進可持續(xù)發(fā)展政策的進行。

2機械設計節(jié)能基本原理的應用

開展機械設計節(jié)能，對于環(huán)境保護而言，有非常重要的作用。在機械設計節(jié)能中，為了減少能源的浪費，就需要對動力效能進行深入研究，包括：機械體系的動力勢能、機械運行時效以及運行速率等進行調(diào)整，增強機械使用的時效性和有效性，在一定程度上降低機械使用能源的功率，優(yōu)化機械體系動力勢能的變化速率和實際機械運行功率相結合，為了實現(xiàn)有效的節(jié)能減排，將機械體系中的動力勢能用多個周期函數(shù)進行表示，合理計算動能的結合，從而提高機械的使用效率，以及降低機械的能源消耗，從而起到保護環(huán)境的目的。由于機械設計節(jié)能基本原理，能夠有效的減少能源的消耗，因此，機械設計節(jié)能基本原理被廣泛的應用在實際生活和發(fā)展中，由于機械設計節(jié)能的基本原理是利用質(zhì)點系動能定理所研究出來的，質(zhì)點系動能定理即在靜止參考系中，系統(tǒng)由多個質(zhì)點組成，對每一質(zhì)點用動能定理，然后求和后得到質(zhì)點組動能定理，，即質(zhì)點組動能的變化等于質(zhì)點組受的外力和內(nèi)力做功之和（動能定理），也被稱為系統(tǒng)動能定理。因此機械設計節(jié)能的實用性和有效性也非常明顯。

2.1將機械設計節(jié)能原理應用在升降機械的設計中

升降機械是利用也太壓力容器或者鏈條促使升降設備進行移動，主要進行高空作業(yè)或者高空維修。由于升降設備主要是進行高空作業(yè)，就需要很大的動力能量才能將設備送至一定的高度，進行實際施工作，因此，升降機械的能源消耗量是比較大的，就需要對其進行改進。從升降機械實際工作的流程中，可以發(fā)現(xiàn)其在升降這一環(huán)節(jié)中消耗的能源比較大，產(chǎn)生的功率比較高，由此，將機械設計節(jié)能的工作原理應用在升降機械設計中，依據(jù)電梯的設計標準進行合理的機構優(yōu)化和設計，降低升降機械的耗能量，升降物品的質(zhì)量。將機械設計節(jié)能基本原理應用在升降機械設計中，能夠有效地降低升降過程中的能源消耗和浪費。

2.2將機械設計節(jié)能基本原理應用在機械加工設備的設計中

機械加工是指一種機械設備對需要加工對象實現(xiàn)外觀形狀或者實際效能方面改變的流程，在實際生活中，很多的日常設備都是經(jīng)過機械加工形成的，比如：衣柜、電腦桌等。由于現(xiàn)在生產(chǎn)經(jīng)營講究效率和質(zhì)量，一直采用電腦自動機械化進行生產(chǎn)，因此，在進行機械加工設備中，就避免不了使用沖壓、焊接等機器，就利用焊接工具而言，對加工對象進行加工按照圖紙改造時，需要電力給予支持，勢必會在整個加工流程中，浪費一定的能源。

3結束語

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1機械設計中材料選擇的重要性

現(xiàn)代工業(yè)技術的不斷提升使機械設備更加精密，要求為工業(yè)提供具有更高精確度的加工技術。作為機械設備中的關鍵部分，材料的選擇決定了機械設備生產(chǎn)技術以及生產(chǎn)質(zhì)量，而在機械設計中，通過材料的選擇能夠促進設計合理性提升，保證機械設備正常運行，使機械設計更具安全性與可靠性。但隨著我國工業(yè)的飛速發(fā)展，機械設備需求量出現(xiàn)激增，導致材料嚴重短缺。材料決定了機械及其零件生產(chǎn)質(zhì)量，在機械設計中起到關鍵作用，若沒有充足的材料供應，則無法完成機械設計；此外，在現(xiàn)代化發(fā)展過程中，我國開始倡導綠色環(huán)保的發(fā)展模式，在機械設計中應用具有節(jié)能減排作用的材料能夠有效減少機械設備運行過程中產(chǎn)生的污染排放，從而緩解生態(tài)環(huán)境問題。與實際應用需求相結合，全面考慮材料是否具有環(huán)保性能以及經(jīng)濟性并進行合理選擇，可以在提高機械設計節(jié)能環(huán)保能力的條件下減少不必要的資源浪費，促使機械設計經(jīng)濟性提升，保證機械設計質(zhì)量安全，能夠給機械設計相關企業(yè)帶來更多經(jīng)濟效益。

2對機械設計材料的選擇方式

材料選擇是否合理影響著機械零件設計質(zhì)量，有利于促進企業(yè)成本降低，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，因此要重視材料選擇。現(xiàn)階段機械零件機械設計中，對材料的選擇通常以其他類似零件為參考，并依據(jù)長期實踐經(jīng)驗決定。但傳統(tǒng)的選擇方式仍然存在不足之處，首先，若將要進行設計的零件沒有可參考實例，就會選擇機械設計中常見材料進行使用，在這種情況下會給零件設計帶來隱患，其材料選擇不具有合理性。因此要提高選材合理性，促使對材料性能深入了解，從而保證在機械設計中材料選擇能夠符合應用需求。2.1材料使用性。在材料選擇中，其使用性是機械設計中最重要環(huán)節(jié)，因此要嚴格要求其使用性。材料使用性是材料質(zhì)量與性能的基本保障，影響著機械設計中零件質(zhì)量。根據(jù)機械設計不同零件需求也有所不同，部分零件在設計制作中要求具有更高強度，還有的零件要求提高耐磨性，或者要求提高外表美觀程度。因此在選擇材料時，需要依據(jù)零件具體性能要求進行選擇，從而評價材料使用性，使材料判斷更加全面且準確，為機械設計選擇合適材料。2.2材料載荷。機械設計中材料載荷類型不同影響著零件運行效果，通過大量研究實驗發(fā)現(xiàn)，在機械運行中零件出現(xiàn)故障甚至損壞的原因大部分為零件所使用材料外載荷性能較低。只有選擇具有相應載荷性能的材料進行機械零件設計，才能保證在機械運行過程中抑制零件失效問題，在材料選擇中應以其載荷性能為標準。材料載荷性能根據(jù)類型不同可以分為以下幾方面：（1）當機械零件受外載荷力影響而出現(xiàn)彎曲或扭轉時，在零件材料表面會集中大量應力，從而抑制零部件運行狀態(tài)的改變，避免機械零部件失效。因此在機械設計中，對材料的選擇要考慮其載荷力承受水平，在加工過程中，可以選擇中碳鋼調(diào)質(zhì)或者低碳鋼滲碳這兩種不同材料加工方式以提高材料載荷力，進行適當處理后能夠有效提升零件內(nèi)部機械性能，使零件整體載荷能力提高。（2）部分機械設計中要求零部件材料具有較好伸拉能力或者壓縮能力。伸拉與壓縮力的提高需要使零部件所承受外載荷力均勻分布于零件橫截面上，因此要求使用分布均勻的材料進行機械設計并加工，保證在機械運行過程中零件所受載荷能有效分散，減少對零件本身傷害。材料性能不同其可承受沖擊載荷能力也不同，例如，高碳鋼材料較脆，載荷過大極易出現(xiàn)斷裂，因此不適合應用于具有較高拉伸或者壓縮需求的零件設計與應用；彈性零件設計需要使用具有高強度與韌性性能的材料，以避免零件在應用過程中出現(xiàn)殘余變形以影響整體機械運行狀態(tài)，因此可以應用低碳鋼材料，通過加工處理使其擁有較強韌性與強度，從而滿足彈性零件的工作需求。以上實踐證明了材料的選擇與應用離不開先進科學技術，只有不斷學習先進技術，將其與機械設計材料選擇需求相結合，就能提升機械零件生產(chǎn)質(zhì)量，保證零件效用充分發(fā)揮。（3）碳素鋼與合金鋼對比。在機械設計中，碳素鋼是目前常用材料，經(jīng)常應用于多種零部件的制作中，使用范圍極廣。與其他材料相比，碳素鋼應用成本較低，性能優(yōu)異，具有較高可塑性，因此廣受喜愛。但在實際應用中碳素鋼同樣具有不足，導致其在機械設計中產(chǎn)生一定局限性。碳素鋼強度與韌性較差，若使用其進行中等零件加工，則零件整體強度不能得到提高，從而給機械正常運行帶來較大阻礙。針對這一缺陷，可以在材料加工過程中向碳素鋼適當注入合金材料，這種方式產(chǎn)生的新型材料就叫做合金鋼材料。在合金結構鋼當中合金元素所起到作用有韌性，高強度和增加淬透性。除了這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，此外合金含量較高的時候也可以使材料的性能得到進一步的提高，在提高的方面有耐腐性方面，不銹方面和耐熱方面。一般只有在外載荷力的影響和比較復雜的情況下才會用到合金鋼。有時候為了改善淬火的工藝，避免淬或裂紋產(chǎn)生和減小變形也會選擇合金鋼。是有在以上的特殊情況出現(xiàn)才會選擇使用合金鋼工藝，一面是為了避免資源浪費而另一方面是為了保證特殊情況下的零部件質(zhì)量。（4）使用加工過程中能源消耗程度較低的材料和加工過程中污染低的材料，盡量避免使用熱處理的材料。機械零件的性能和機械零件的壽命取決于熱處理的工藝，可是使用這種工藝會對環(huán)境造成很大的污染，也會消耗浪費較多的能源。所以在選擇使用材料的時候盡量選擇能達到性能要求的材料。低碳馬氏鋼具具有良好的機械性能在有些方面會優(yōu)于中碳結構鋼。在能源消耗的方面比較小，這樣就起到了節(jié)能減排和環(huán)境保護的效果。適當?shù)倪x擇使用干切削的材料，機械零件加工一般都會使用切削液的方式，而切削液的材料價格比較高昂，還會對環(huán)境造成嚴重的污染。所以為了降低成本和保護環(huán)境，還應該減少和使用切割液的干切加工工藝，如果必須使用干切削具進行加工就應選擇合適的材料。（5）選擇材料的時候應該選擇對人體無害的材料。有一部分材料在機械設計中包含了對人體有害的元素，還可能對整個生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染。把這些含有危害元素才倆廢棄后，會對環(huán)境污染，水源污染和土壤污染造成破壞，直接導致了對生態(tài)的破壞和人體的危害。有些合金元素會對人體和生物鏈產(chǎn)生危害，如果遇到這種對人體危害和生物鏈造成危害的材料，應該在選擇的時候慎重以免因為選擇材料不適合而造成對人體的傷害。

3結論

隨著我國工業(yè)的飛速發(fā)展，對機械設計的需求逐漸提升，為了滿足工業(yè)發(fā)展需要，促進社會經(jīng)濟水平提升，需要不斷促進機械設計行業(yè)進步，提高設計水平。為此要重視機械設計中材料的選擇與應用，充分掌握各種材料性能，根據(jù)機械實際需求進行選擇，保證材料質(zhì)量，從而提升設計合理性；盡量選擇具有節(jié)能環(huán)保效果的材料，促使機械設計節(jié)能減排能力提升。在降低機械設計成本、提高企業(yè)經(jīng)濟效益的同時，促進機械設計行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

作者:汪立國 單位:哈爾濱松江電爐廠有限責任公司

參考文獻

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[2]施衛(wèi).機械設計中的材料的選擇和應用[J].黑龍江科技信息,2014(33):13.

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關鍵詞：機械設計基礎；教學研究；教學方法；近機類專業(yè)

“機械設計基礎”課程是北京信息科技大學近機類專業(yè)工業(yè)工程、工業(yè)設計的一門重要專業(yè)基礎課程，其任務是培養(yǎng)學生對機械機構的分析與設計能力，使學生初步掌握基本的設計理論和設計方法。課程在基礎課與專業(yè)課之間起承上啟下的作用，與后續(xù)課程銜接緊密，為今后學習專業(yè)課程以及工作打下必要的基礎，可增加學生的專業(yè)適應能力，使其能滿足市場經(jīng)濟對人才的需求，有利于學生就業(yè)選擇。“機械設計基礎”課程因其具有分散性、綜合性及實踐性和公式多、概念多及圖表多等特點，給教學工作帶來不小的困難，因此怎樣充分地利用現(xiàn)有教學資源調(diào)動學生的學習積極性，變被動學習為主動學習，實現(xiàn)北京信息科技大學高素質(zhì)應用型人才的培養(yǎng)目標，在本課程教學中研究與探索新的教學方法就顯得更加迫切和必要了。

一、教學現(xiàn)狀分析

1.工業(yè)工程、工業(yè)設計專業(yè)的學生在開始學習機械設計基礎課程的時候，大多數(shù)學生以前極少關注機械的結構，對機械缺乏一定的感性認識，或對機械的整體認識是模糊的。2.課程涉及的基礎理論內(nèi)容較廣且相對獨立，其特點是概念多、原理多、公式多、圖表多，內(nèi)容比較枯燥和單調(diào)，所學知識在學生以前的學習中很少接觸，初學時往往會感到吃力[1]。在傳統(tǒng)教學中，以教師講授知識為主，學生只是被動地聽講；教學方法單一，無法吸引學生的注意力。3.部分教學內(nèi)容陳舊。教師過于注重單個機械零部件的講解，而對實際工程的機械設計方法介紹不多，忽略了學生的能力與素質(zhì)培養(yǎng)，使學生容易出現(xiàn)厭學、懼學、棄學的情緒，或為取得好成績而“死記硬背”，出現(xiàn)“高分低能”的現(xiàn)象。

二、豐富教學方法，完善教學手段

1.教學方法多樣化。采用圖示教學法與任務驅動教學法相結合進行教學。（1）圖示教學法。圖示教學法是烏克蘭教育家沙塔洛夫經(jīng)過30多年的潛心試驗與研究，提出的一種新的教學方法。該教學方法的核心是“綱要網(wǎng)絡”圖表，此圖表是一種由文字、圖形、公式、方框、流程線和表格等組成的教學輔助工具[2]。在講解各章內(nèi)容時，利用圖表將各個概念、知識點、公式有機串聯(lián)起來，使其相互關系形象直觀地表達出來，有利于學生對所學知識的理解和記憶。按內(nèi)容和應用可將圖表分為“講授型”和“概括總結型”。例如，在講授“帶傳動和鏈傳動”的知識時，當講解到離心拉力Fc，可列舉如圖1所示的“講授型”圖表，并加以解釋，如“當帶作圓周運動時，帶本身的質(zhì)量將在圓周方向產(chǎn)生離心力Fc，而Fc將作用在帶的全長上，因此在帶各處的橫截面上均產(chǎn)生離心拉應力σc；σc過大，將帶來不良后果：①降低帶的壽命；②帶與帶輪表面的正壓力下降，導致最大摩擦力下降，從而降低帶的傳動能力。因此應限制帶的速度。”在對帶傳動進行小結時，可采用如圖2所示的“概括總結型”圖表，由圖表可知帶是處于變應力狀態(tài)下工作的，帶中產(chǎn)生的瞬時最大應力發(fā)生在帶的緊邊開始繞向小帶輪處。通過圖表可將相關內(nèi)容有機串聯(lián)起來，讓學生從煩瑣的筆記中解脫出來，減輕了學生的學習壓力，加深了學生對知識的理解和記憶。（2）任務驅動教學法。任務驅動教學法是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學法，其特點是“學中用，用中學，以用促學”[3]，改變了以往“教師講，學生聽”的被動教學模式，創(chuàng)造了以學定教、學生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型學習模式。任務驅動教學法的核心工作是根據(jù)教學內(nèi)容設計任務[3]。如在講授“平面連桿機構”一章時，教師先提出一些與平面連桿機構相關的問題，然后為學生設計了一項任務為“休閑娛樂機械和家庭用機械的設計”，設計的機械必須包含平面連桿機構，并對設計任務進行了一定的解釋與提示，如休閑娛樂機械可以是小區(qū)活動場所的健身器材；家庭用機械可以是與生活密切相關的家庭用機電產(chǎn)品，包括窗戶的開啟機構、折疊桌椅、家用折疊梯子、雨傘等。此外，還要求工業(yè)設計專業(yè)的學生應用本專業(yè)知識對產(chǎn)品進行造型設計，工業(yè)工程專業(yè)的學生應用本專業(yè)知識進行產(chǎn)品進行成本核算，等等。在實施過程中，采用企業(yè)產(chǎn)品設計模式進行，由學生根據(jù)自身專長和興趣愛好組隊，每組3~5名學生，選出1名組長，領導本小組成員進行產(chǎn)品設計。鼓勵小組成員進行實地調(diào)研，且每位成員均須提出自己的設計方案，由組長組織小組展開討論，選擇最佳設計方案。例如，有小組學生通過調(diào)研設計了一款新型家用折疊人字梯，如圖3所示，應用了平行四邊形機構使踏板同時展開或收起。伴隨著一個接著一個的成就感，可培養(yǎng)學生對機械的學習興趣，提高學生自主學習及與他人協(xié)作的能力，為將來工作崗位上的團隊合作奠定基礎。2.完善教學手段。（1）利用多媒體與實物模型相結合的教學手段。多媒體課件具有信息量大、圖文并茂、聲光色結合的立體效果，能擴寬學生的眼界，便于理解，實物模型的示教能起到直觀形象的作用。同時，在講解重點內(nèi)容時輔以傳統(tǒng)的板書，使重點突出、要領清楚，達到教與學的互動效果。通過多種教學手段的應用，對提高學生的學習能力收到了較好的效果。例如，將雷達天線、縫紉機踏板、汽車前窗刮雨器、攪拌機、飛機起落架、牛頭刨床等機構以動畫形式顯示，使死氣沉沉的課堂變得生動活潑，增加了學生的感性認識[4]。讓一些難以想象的機構生動地呈現(xiàn)在學生面前，便于學生理解。（2）引入計算機輔助工程技術。學生學習計算機軟件的積極性普遍比較高，尤其是工業(yè)設計專業(yè)的學生。因此，在“機械設計基礎”課程中將計算機輔助工程技術引入課堂教學，收到了良好的教學效果。例如，在講解凸輪機構時，可演示如何應用ADAMS軟件解決問題；在講解軸系零部件時，可采用Pro/Engineer建立虛擬的減速器裝配體，并將其演示給學生，使學生產(chǎn)生好奇心，萌發(fā)急于尋求答案的求知欲望，增強學習的自覺性。為了便于學生學習，開設了多項關于相關軟件應用的開放性實驗。3.豐富考核方式。為了增強學生對機械的總體認識，在開學之初便將機械發(fā)展史作為一項大作業(yè)布置給學生，并計入總評成績。讓學生自行學習查找相關資料，寫出相關機械的發(fā)展歷史，如中國機械發(fā)展史、世界機械發(fā)展史、汽車發(fā)展史、飛機發(fā)展史、機器人發(fā)展史等，讓學生在查找資料的過程中，對機械及其發(fā)展有一個總體的認識[5]。同時，在應用任務驅動教學法教學過程中安排了設計任務，將根據(jù)學生完成的作品質(zhì)量計算平時成績并計入總評。

三、精練教學內(nèi)容，進行教材建設

1.精練教學內(nèi)容，挖掘教學素材。從生活中挖掘教學素材，可以拉近學生與機械之間的距離。機械與生活緊密相連，挖掘生活中的“機械設計基礎”課程教學素材，可以使枯燥的機械生動化，單一的教學內(nèi)容變得豐富多彩。列舉生活經(jīng)歷或新聞報道中引人入勝、趣味性強的案例，并編擬貼近實際且內(nèi)容新鮮的應用問題，讓學生感到所學內(nèi)容有用、有趣[6]。例如，應用折疊雨傘、折疊桌椅、窗戶開啟機構講解平面連桿機構；應用機械鎖、開關等講解凸輪機構；應用機械鐘表、玩具等講解齒輪機構。2.建設課程教材。因材施教，積極進行教材建設。課程組在老教師的帶領和指導下，虛心向兄弟院校取經(jīng)學習，以極大的熱情教書育人和潛心進行教學研究，應用圖示教學法進行了教學實踐，將積累的經(jīng)驗和教學成果固化進教材，正式出版了《機械設計基礎》教材，并編寫了《機械設計基礎實驗指導書》。

四、加強實踐教學

1.引導學生進行大學生科技創(chuàng)新計劃項目。以大學生科技創(chuàng)新計劃項目為載體，引導學生進行主動實踐、自主學習的實踐教學模式。為了擴大學生的視野，提高他們實踐動手能力，鼓勵學生課余時間走進實驗室進行學習與研究，使得學有所需的學生都有機會參與其中，充分利用實驗室的各種資源，得到有益的鍛煉和提高。工業(yè)工程、工業(yè)設計專業(yè)的學生先后開展了“基于人因工程學的超市貨架設計”、“節(jié)•閱———公共綠色照明閱讀桌創(chuàng)新設計”、“模塊化組合式家具設計”等多項大學生科技創(chuàng)新計劃項目的研究。有工業(yè)設計專業(yè)學生參與的捷能車隊更是通過大學生科技創(chuàng)新計劃項目的研究收獲了多項成果，該團隊設計的節(jié)能車多次獲得Honda中國節(jié)能競技大賽最佳技術獎、最佳設計獎、最吸引眼球獎等。2.積極組織學生參加競賽。組織學生參加機械創(chuàng)新設計大賽、三維數(shù)字化創(chuàng)新設計大賽，讓學生真刀實槍的去干，利用課堂上教授的理論知識，品嘗創(chuàng)新的滋味。工業(yè)設計專業(yè)學生參與設計的“家用多功能折疊購物車”、“防反光可調(diào)節(jié)黑板”等作品先后獲得首都高校機械創(chuàng)新設計大賽的獎項。“農(nóng)用翻土機設計”、“自動選種機”、“按摩椅設計”等作品獲得了全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設計大賽的獎項。3.設置開放性實驗。為了使課程實踐環(huán)節(jié)得到進一步充實，增加實驗學時，課程組開發(fā)了多項開放性實驗，如“典型機構運動仿真分析與驗證”、“典型機械拆裝測繪與結構分析實驗”、“小型機器人創(chuàng)意設計與制作實驗”、“機械方案創(chuàng)新創(chuàng)意設計模擬實施與分析改進”、“常見機械傳動系統(tǒng)建模與仿真分析實驗”等，完成實驗的學生可以獲得創(chuàng)新學分，鼓勵學生課余時間走進實驗室。

五、結論

經(jīng)過幾年的研究與實踐，北京信息科技大學近機類專業(yè)工業(yè)工程、工業(yè)設計的“機械設計基礎”課程教學效果得到了改善，學生的學習興趣得到了激發(fā)，學生的實踐能力獲得了鍛煉。課程教學的改革與研究使學生能學以致用，增強了學習的自覺性，促使學生從“要我學”向“我要學”轉變。

作者:黃小龍 楊 洋 劉相權 單位:北京信息科技大學

參考文獻：

[1]劉相權“.機械設計基礎”課程任務驅動式教學改革研究[J].中國電力教育，2014，（11）：120-121.

[2]滕啟.機械設計基礎[M].北京：中國電力出版社，2013.

[3]劉相權.基于任務驅動教學法的《機械設計基礎》教學研究[J].中國科技信息，2012，（24）：177.

[4]李國珍.機械設計基礎教學中的幾點體會[J].遼寧師范大學學報，2009，32（8），增刊：197-198.

篇10

[關鍵詞]機械設計 可靠性 改進與發(fā)展

中圖分類號：TV763 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）16-0277-01

一、前言

機械設計這一學科，大家并不陌生，但對其可靠性的研究，卻不是那么大眾化了，早前人們就常用“可靠性”這樣一個非量化標準來判定一款產(chǎn)品的質(zhì)量好壞，當然，這也僅僅依據(jù)判定者的個人經(jīng)驗來判定產(chǎn)品可靠性如何，所以還未有一個量化的標準來判定產(chǎn)品的可靠性。但隨著人們對于可靠性研究的深入以及鉆研，發(fā)展了基于概率論的隨機可靠性、基于模糊理論的模糊可靠性、非概率可靠性，以及最新的結構系統(tǒng)概率-模糊-非概率混合可靠性，這就足以表現(xiàn)量化判定產(chǎn)品可靠性的實踐方法已經(jīng)從有到無，再發(fā)展到現(xiàn)如今的高度，這一領域取得了不朽的進步。此外，對于機械設計的復雜程度，由原有的理論分析方法又增添了更加精確的分析方法，使其理論方法日益豐滿和完善，并且已經(jīng)滲透到其他學科領域。現(xiàn)如今，機械設計的可靠性已經(jīng)成為判定產(chǎn)品的關鍵因素之一，在我國未來的科技發(fā)展以及社會化程度提高過程中，具有相當大的影響，必將會得到大范圍的應用以及更深入的研究。

二、機械設計的可靠性研究的歷史

結構可靠性理論研究的起始階段可以追溯到20世紀前葉，科學家們把概率論和數(shù)理統(tǒng)計應用到結構安全度分析上。而真正的機械設計可靠性理論研究是從1930年開始，W.A.Shewhart的SPC，首次將產(chǎn)品質(zhì)量檢測技術和可靠性技術聯(lián)系在一起。此后機械設計可靠性理論研究在那一階段取得了空前的進展，到科技高度發(fā)達的今天，理論研究已經(jīng)相當成熟，特別是大多數(shù)國家已經(jīng)開始研究在設計中如何規(guī)范應用，使得機械設計可靠性的研究邁入到新的高度。

三、有關機械設計的可靠性研究改進與發(fā)展

就目前的大部分機械設計產(chǎn)品來說，怎么樣改善設計質(zhì)量、完善設計技術、改進設計理論、減少設計周期是非常關鍵的，重要的是這些因素都與設計的可靠性有著緊密的聯(lián)系。現(xiàn)如今，可靠性研究已經(jīng)深入到機械零部件的強度設計、結構設計、精度設計以及性能失效分析中，這些現(xiàn)象表明可靠性理論研究已經(jīng)步入到實踐并完成應用的階段。機械設計可靠性的理論研究早已成為機械工程機械設計的研討要點。當下有數(shù)不勝數(shù)的高質(zhì)量文獻和著作，標志著機械設計的可靠性分析以及計算方法較為成熟全面。所以，本文就現(xiàn)如今的發(fā)展趨勢簡單介紹一下幾方面即將是機械設計可靠性理論研究的關鍵點內(nèi)容。

3.1 優(yōu)化設計

優(yōu)化設計，顧名思義是在可靠性的設計基礎上合理的優(yōu)化，不但能達到產(chǎn)品在運作中所需的可靠性，而且能使設計產(chǎn)品的結構、尺寸、質(zhì)量、性能、安全指數(shù)等要素得到提升，繼而確保結構的預期運作性能和實際運作性能接近一致。此方法把設計可靠性理論分析與數(shù)學歸納法相結合，并且在對一些參數(shù)進行優(yōu)化時，先將機械零件的可靠性當做首要目標函數(shù)，接著把剛度、強度、穩(wěn)定性、壽命等要求作為約束條件，依次來建立可靠性設計優(yōu)化數(shù)學建模，并且根據(jù)模型的形態(tài)、比例、規(guī)模以及復雜性等條件來篩選合理的優(yōu)化方法，最后找到最佳的優(yōu)化設計參數(shù)變量。

3.2 可靠性試驗的改進

機械工程發(fā)展到現(xiàn)如今，其中的機械設計可靠性的研究已經(jīng)可以說是非常成熟，但是就其試驗本身來說，還并沒有達到最完善的程度。眾所周知，可靠性試驗，是對機械設計的產(chǎn)品的可靠性做預測、評估、判定、分析的一種方法，最主要的目的仍然是盡早的察覺到產(chǎn)品早期在材料、做工、以及設計等等方面的弊端，以能更好的改進產(chǎn)品的性能、壽命、外觀等，提升設計成功率，達到產(chǎn)品的完善，并最終確定產(chǎn)品可靠性的量化標準。一方面需要不停的在試驗中截取關鍵的可靠性數(shù)據(jù)，另外一方面還要從產(chǎn)品在試驗中展現(xiàn)出的問題來發(fā)現(xiàn)并解決。所以在產(chǎn)品進行可靠性試驗前，可以進行高質(zhì)量的電腦軟件模擬分析，以減少成本，節(jié)約其他時間。

3.3 可靠性設計與傳統(tǒng)設計相結合

在這里需要提出的是，傳統(tǒng)設計中安全系數(shù)法雖有缺陷，但其簡單、合理、直觀、運作量小的優(yōu)點，比起可靠性設計來說在有時候有益的多。可靠性設計不僅缺少基本參數(shù)，還需要很多模式試驗。所以，有豐富經(jīng)驗的安全系數(shù)法在有的時候相當有用，我們現(xiàn)在所需要做的就是將可靠性與安全系數(shù)法通過概率設計法來進行合理的結合，從而不斷積累可靠性設計經(jīng)驗，并保存整理相關數(shù)據(jù)，以節(jié)省時間和成本，使最終設計高效簡潔。

四、總結

在這里需要再次申明可靠性是機械設計產(chǎn)品的重要指標，如今高科技化的現(xiàn)代生產(chǎn)中，已經(jīng)將可靠性融入到產(chǎn)品的各個環(huán)節(jié)中。所以機械設計的可靠性理論研究仍舊是機械工程等相關學科的熱門研討方向之一。對于機械設計來說，關于可靠性的理論研究總是離不開試驗以及積累的主觀經(jīng)驗的。充分了解可靠性知識，機械設計也就更為合理。所以，筆者認為關于機械設計的可靠性研究等相關課題還是很有意義的。

參考文獻

[1] 劉興權.有關機械設計的可靠性探究[J].科技創(chuàng)新與應用，2014，08：72.