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關鍵詞:一次性機械;靜強度校驗;設計理念;設計方法;柔輪強度 文獻標識碼:A
中圖分類號:TH122 文章編號:1009-2374(2015)03-0026-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.0206
一次性機械使用壽命較短,多運用于軍事領域、航空領域等,是工業生產和社會建設的重要內容。但當前我國工業生產和社會建設過程中缺乏完善一次性機械設計理念,沒有依照具體設計需求及指標對一次性機械設計內容進行調整和創新,這在很大程度上影響了一次性機械設計的發展。如何構建高質量、高效益一次性機械設計體系,形成新型設計方案在一次性機械體系構建中勢在必行。
1 一次性機械的基本設計理念
工業生產過程中為了降低成本投入常選取一些短壽命設備,僅使用一次就不再對上述設備進行運用,這種設備被稱為“一次性機械”。一次性機械可以有效滿足系統負荷需求,實現短時期傳動,但無法長期進行負荷運轉。
一次性機械設計過程中要從一次性機械特性著手,依照其具體運行需求及運行環境實施設計指標的構建,其設計需保證:
1.1 與一次性機械使用條件相協調
與一次性機械使用相協調即與一次性機械使用狀況、運行狀況相協調。在該設計過程中,人員需要對一次性機械特征進行把握,依照其運行余量、使用時間、使用環境等確定設計參數,如體積參數、重量參數等。
1.2 與一次性機械失效形式相協調
長期使用的設備非常容易出現由磨損、疲勞造成的設備失效,導致設備故障。因此,在設備設計過程中相關人員對疲勞破壞進行了全面分析,形成了以高周疲勞為核心的設計體系。而一次性機械運行時間較短,運行周期過程中出現磨損的可能性較小,在設備設計過程中可以省略高周疲勞設計及分析內容。該設計過程中需從一次性機械傳遞動力出發,將一次性機械傳遞動力內容作為設計核心,最大限度提升一次性機械動靜強度及
剛度。
2 一次性機械的靜強度設計及分析
電動舵機主要由電動機驅動實現航行器方向控制,在工業領域應用非常廣泛。受到設備空間的限制,電動舵機體系一般較小。運用長期使用設備設計方法對電動舵機減速裝置進行設計時非常容易出現設計尺寸不匹配現象,即減速裝置尺寸遠大于箭用舵機尺寸指標。因此,電動舵機減速裝置設計時需適當運用一次性機械設計理念,結合實際內容形成電動舵機減速裝置設計新方法,從而實現裝置效益的最大化。
本次一次性機械設計研究過程中筆者主要以某型箭用電動舵機減速裝置為例,從該裝置設計方案出發對一次性機械設計新方法進行研究,現研究結果如下:
2.1 電動舵機傳動設計分析
電動舵機傳動設計過程中需要對系統結構進行合理調整,要盡量降低電動舵機復雜程度,減小舵機質量,為其傳動效益的提升創建良好的設備條件。與此同時,電動舵機傳動設計過程中還需要對傳動效率和傳動能力進行分析,依照該指標合理確定電動舵機傳動形式,形成系統化傳動方案。本次研究過程中為了實現傳動效益的最大化,電動舵機裝置主要選取一對錐齒輪副和諧波齒輪傳動的傳動方案。
2.2 電動舵機錐齒輪設計分析
電動舵機錐齒輪設計的過程中需要對錐齒輪材料、錐齒輪失效形式等進行合理分析,依照電動舵機指標對上述內容進行合理優化,形成最佳設計指標及設計方法。本次電動舵機錐齒輪設計過程中主要選取45鋼小錐齒輪作為主要材料,齒輪數z1為22,調整其傳動轉矩為T=0.2303N?m。與此同時,錐齒輪設計過程中還使用45鋼大錐齒輪,使用前對其進行正火處理。
相關資料顯示:電動舵機錐齒輪的失效形式主要表現為齒面疲勞點蝕和齒根疲勞折斷。在對該失效形式進行控制的過程中相關人員需要對齒面接觸面疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度進行合理控制,依照指標分析結果設計對應校驗方式,從而糾正齒面疲勞點蝕和齒根疲勞折斷問題。如果按齒面接觸疲勞強度計算的齒輪模數結果為m=0.6mm,按齒根彎曲疲勞強度計算的結果為m=0.5mm。
載荷作用于單對齒嚙合區研究過程可以直接將輪齒作為懸臂梁,依照彎曲關系中的正切力、應切力狀況對梁截面中的力學數據進行合理分析,對彎曲應力計算內容進行明確,其具體內容見圖1:
因彎曲過程中切應力遠遠小于彎曲應力,計算時可以僅考慮齒根危險截面彎曲應力,其具體計算內容如下:對單對齒嚙合區上界點載荷進行分析,則齒根抗彎強度為:
式中:b為齒輪的齒寬;Fn為齒面所受正壓力;αF為單齒嚙合最高點的載荷角;SF為齒根寬度;[σF]為許用應力;hf為單齒嚙合最高點處的彎曲力臂。
取SF=2.48mm,[σF]靜強度為960MPa,則:
標準模數m=0.2mm。
由上述計算結果可知:靜強度計算齒面接觸疲勞強度及齒根彎曲疲勞強度時可靠性較高,依照該計算方法形成合理設計內容可以明顯提升錐齒輪設計效益,改善其指標性能及設備性能。
2.3 電動舵機柔輪設計分析
電動舵機柔輪設計過程中可以選取40CrNiMoA作為主要材料。該柔輪設計過程中計算模數m=0.2mm。在基于靜強度計算指標體系構建時與錐齒輪構建原理一致,其抗彎強度為:
由錐齒輪計算中的相關參數及對應柔輪參數,則柔輪模數為:
標準模數m=0.1mm。
由上述計算結果可知:靜強度計算柔輪強度時可靠性較高,依照該計算內容形成對應設計體系對改善電動舵機性能具有非常積極的意義。
3 結語
一次性機械可以有效改善設備、系統的負荷效果,改善體系經濟指標效益,已經成為人們關注到的焦點。在對該設備進行運用的過程中人員需把握好一次性機械的使用條件,要依照靜強度校核設計原理對設計內容進行調整,實現一次性機械使用效益的最大化,從本質上加速一次機械設計發展進程。
參考文獻
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關鍵詞:機械設計基礎;教學;心得體會
《機械設計基礎》(主編:榮輝、付鐵、楊夢辰)課程是本科近機類、非機類專業學生的教材,本校將其設置為本科汽車服務工程專業的主干課程。本課程是一門專業技術基礎課,以機械設計為核心。機械制圖、工程力學、機械制造基礎等是本課程的先修課,本課程同時也為后續專業課的學習打下基礎。本課程主要介紹常用機構(連桿機構、凸輪機構、間歇運動機構、齒輪機構等)設計、通用機械零部件(齒輪、螺紋連接件、鍵、軸、軸承、聯軸器等)的設計、選用及機械系統設計等問題。
一理論教學方法
(一)教學重點
本教材是由機械設計制造及其自動化專業的兩本教材《機械原理》和《機械設計》壓縮而成,內容豐富,而理論課時有限,所以在理論教學中應結合專業特點,抓住重點,講解一部分,讓學生自學一部分。理論教學的講授內容為:機械零件材料學基礎、機械設計中的摩擦學基礎、平面機構的結構分析、平面連桿機構、凸輪機構、齒輪傳動、蝸桿傳動、帶傳動、無級變速傳動、輪系、螺紋連接、軸、滾動軸承、機械系統的設計。理論教學的自學內容為:間歇運動機構、鏈傳動、摩擦傳動、螺旋傳動、鍵連接、聯軸器、滑動軸承、機械的調速和平衡、現代設計方法。為了培養學生養成良好的學習習慣,提高學生學習的積極性,考試范圍以講授內容為主、自學內容為輔,以檢查其自學效果。
(二)教學方法
每次課一般由組織教學、承上啟下、新課講授、總結討論和布置作業等五個環節組成。雖然每次課的環節相同,但內容不同。應針對教學內容精心設計以上五個環節。(1)本課程是一門實踐性很強的課程,教學中一定要抓住設計這一關鍵,不宜只重理論而輕視設計,特別是結構設計尤為重要。在具體設計時,應先進行整機設計,在此基礎上再進行零件設計,保證零件的結構在整機中的合理性。(2)掌握機械零部件的設計規律。本課程是以零部件為研究對象,探討各類通用零部件的設計計算問題的。不同類別零件的工作原理、材料、載荷、應力等方面有很大差別,因而設計準則、計算公式也會完全不同,從表面看,似乎支離破碎、無章可循,但實際上機械零部件設計也有它自己的規律,這個規律與設計機械零部件時所考慮的問題是相同的。因此,機械零部件的設計程序也是相同的。一般情況下其分析問題的思路及程序為:類型應用工作原理失效形式設計準則計算方法結構設計:(3)在機械設計過程中,許多現象目前還難以用理論解釋清楚,有些數據也很難用純理論公式計算出來,故必須采用一些基于科研或實驗而得出的公式和數據進行估算,或直接選用經驗數據。(4)使學生學習并掌握機械設計過程中先初選參數、再進行校核的設計方法。零部件所處的工作條件是多種多樣的,有的很復雜,這時需要憑經驗或類比,先初定尺寸然后再進行校核。另外,零部件的尺寸參數有的是通過計算得到的,但另一些參數可能是由結構設計先確定尺寸,然后再進行各項必要的校核計算——這也是確定零件尺寸參數常用的方法。(5)使學生明白,機械設計過程中的許多問題的解答不是唯一的,可能有多種方案可供選擇和判斷。比如兩級齒輪減速器的設計,其高速級主動齒輪的齒數可在17~40之間選取,因此設計結果有多種。在講授本課程時,要讓學生盡快適應這一特點,安解決工程實際問題的實際方法及模式培養提高學生的機械設計能力。
二幾個知識點的教學心得體會
(1)在教學中一定要注意理論聯系實際,把教學內容和生產、生活中的實例結。合起來,以取得良好的教學效果。比如講解機構運動簡圖的繪制、機構自由度的計算時,剛好碰到下雨天。講完相關的理論后,看到雨傘,我隨手拿起來,讓學生仔細觀察雨傘的結構,繪制其機構運動簡圖。這一環節使學生從枯燥的理論回到多彩的生活,讓課堂氣氛一下子活躍起來。他們一只手拿著傘,一只手拿著筆在紙上繪圖,極大地激發了其學習積極性。但學生繪制的簡圖均存在問題,對初學者是正常的。我讓幾個學生把自己繪制的簡圖畫在黑板上,然后公布正確答案。再結合專業理論,逐一分析其錯誤的原因,學生一下子掌握了機構運動簡圖的繪制要領。雨傘的機構運動簡圖如圖1所示。機構中n=7,,PH=0,其自由度為(2)在講解周轉輪系傳動比的計算方法時,教材中以圖2所示的周轉輪系為例,介紹用反轉法得到其轉化輪系,通過計算轉化輪系(定軸輪系)的傳動比,再結合已知條件,來間接地求解周轉輪系的傳動比。有學生提出,在圖2中,為什么行星輪的轉向是順時針的,而不是逆時針的。這個問題的實質是周轉輪系中行星輪轉向的判定方法。(3)在機械設計過程中,應注意有些設計參數的選擇有多種方案,應進行比較分析,確定合理的方案,進行設計,這也是本課程學習的難點。例如,按齒面接觸疲勞強度設計直齒圓柱齒輪傳動時,算出小齒輪分度圓直徑,而,若初選齒數,則模數,圓整為標準模數,,這時,顯然滿足強度條件,但是傳動尺寸卻增大了,傳動裝置的成本也提高了,可見,初選的齒數不合適。應將1z減小(但min1zz≥),使計算出的模數值接近于。故重取,圓整為m=5.2m,則小齒輪的分度圓直徑為,此數值既大于,又接近于,這樣的設計才合理。
參考文獻
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[3]朱理主編.機械原理[M].第2版.北京:高等教育出版社,2010.4
關鍵詞:機械設計;軸系結構;功能元
中圖分類號:TH133 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2013)15-0024-02
軸系的結構方案設計和機器的整體質量息息相關,一旦發生軸失效,將導致嚴重后果。軸系的結構方案設計和一般零部件的設計存在很大的差異,不僅包括強度設計,還包括結構設計。
1 基于功能元的結構方案設計分析
機械產品概念設計內容主要包括下列三個部分:功能抽象化、功能分解、功能結構圖設計。機器可被視作一個大系統,在這個系統中,各種零件按照某種關系組合在一起,以滿足客戶的特定需求,其基本功能要素如下:(1)軸承集——支撐功能的功能元;(2)齒輪副集——傳遞運動的功能元;(3)螺栓集——緊固功能元。在每一類功能元中,又可根據功能特性的差異而做進一步的細分。以圖1所示的單級減速器為例,扭矩通過軸、鍵、齒輪、軸承、軸承座進行傳遞,力的傳遞過程可以用圖2表示。
2 軸系主要功能元的特征屬性分析
2.1 軸的屬性
軸發揮著支撐以及傳遞轉矩的功能,其決定性能的因素主要有兩個:一是剛度,二是強度。在軸的設計過程中,不僅要以工作能力準則為基礎,而且要兼顧如下要求:(1)軸向定位方法的運用;(2)周向固定軸上的各類零件,使其符合轉矩傳遞的要求;(3)軸和其他部分存在相對滑動的表面要具有良好的耐磨性;(4)符合實際工藝生產要求。
2.2 傳動類結構功能元
兩軸間的運動通常依靠齒輪傳動來完成。齒輪傳動不僅效率高,而且持續穩定,因而具有很強的適應性。齒輪副有以下分類:(1)平面齒輪——直齒/斜齒圓柱齒輪傳動;(2)空間齒輪——傳遞相交軸/交錯軸運動。結合齒輪的特點及使用條件,采用功能元劃分的方法將齒輪副的十大特征總結如下:(1)傳動比;(2)傳動平穩性;(3)傳動效率;(4)耐磨性;(5)結構緊湊性;(6)軸向力;(7)承載能力;(8)轉速要求;(9)兩軸線方向;(10)制造成本。
2.3 支撐類結構功能元
在機器中,軸承裝置是一種應用廣泛且相當關鍵的部件,其設計質量關系著機器是否能夠正常運轉。軸承裝置的設計涉及多種知識與技術,表現出了一定的復雜性和靈活性。設計師應在充分滿足用戶需求的基礎上,對軸承的規格、型號、安裝等進行科學確定。對于軸承裝置設計而言,建立知識庫是前提條件。以滾動軸承為例,可總結出十二個特征:(1)高速性能;(2)噪聲性能;(3)旋轉精度;(4)使用壽命;(5)剛性;(6)摩擦性能;(7)聯合載荷;(8)軸向載荷;(9)徑向載荷;(10)耐沖擊性;(11)徑向尺寸;(12)內外圈可分離性。
3 軸系結構設計
3.1 擬定軸上零件的裝配方案
擬定軸上零件的裝配方案,其重點在于確定軸上關鍵零件的裝配方向、順序以及彼此關系。它決定了軸的基本形式,是軸結構設計的基礎,擬定軸上零件裝配方案的過程中,通常需要設計多個不同方案,然后展開分析對比,確定最佳方案。
3.2 軸上零件的定位
軸上零件在受力條件下,有可能沿軸向或者周向發生位移,為避免這一問題,兩種特殊情況(有游動要求或者空轉要求)除外,其他軸上零件需要做好軸向和周向的有效定位,從而確保軸上零件工作位置的準確性。
3.2.1 零件在軸上的軸向定位。零件在軸上的軸向定位通常依靠以下部件實現:軸肩、套筒、圓螺母、軸端擋圈、軸承蓋。至于定位方面,則需要根據軸向力的大小確定。除此之外,還需要考慮軸的制造難度、零件裝拆難度以及工作穩定性等各類因素。
3.2.2 零件在軸上的周向定位。周向定位是為了避免零件和軸之間出現相對轉動。主要的周向定位零件包括以下幾種:鍵、花鍵、銷、緊定螺釘、過盈配合。其中緊定螺釘僅適用于傳力不大的部分。
3.3 各軸段直徑和長度的確定
當零件定位方案與裝拆方案被確定之后,軸的基本形狀也便基本被確定了。各軸段直接取決于軸上載荷的大小,一般根據軸所承受的扭矩對軸直徑進行初步估算。將初步估算的直徑視作軸段的最小直徑編,并根據零件裝配方案以及相關定位要求,對各段軸的直徑進行逐一確定,同時注意以下四點:(1)對于那些存在配合要求的軸段,盡可能采用標準直徑;(2)便于裝拆,同時降低配合表面擦傷幾率,在配合軸段前一般采用相對較小的直徑;(3)確定各軸段長度時,主要依據軸上配合零件的有關參數,如毅孔長度、位置、軸承寬度以及軸承端蓋的厚度等;(4)應盡量保證結構的緊湊,還要兼顧零件裝配空間或者調整空間的留置問題。
3.4 提高軸強度的措施
軸上零件(包括結構、工藝、安裝等各個因素)將會對軸的強度產生極大的影響。為了進一步加強軸的承載力,同時減輕機器重量,減小軸尺寸,降低綜合制造成本,應認真研究以下四點:(1)做好軸上零件的科學布置,從而有效減小軸的載荷;(2)做好軸上零件結構的改進,從而有效減小軸的載荷;(3)做好軸結構的改進,從而降低應力集中的不利影響;(4)做好軸表面質量的改進,從而提高軸的抗疲勞強度。
4 軸系結構方案設計實例
本文以鏈式運輸機為例,對基于結構功能元的軸系結構方案設計進行說明。該鏈式運輸機的設計需求如下:(1)中等沖擊環境;(2)以電動機驅動;(3)功率為2.2kW;(4)轉速為640r/min;(5)鏈輪轉速為94r/min。通過相關分析與計算,得出其可使用的運動方案如表1
所示:
結合空間布局的實際需要以及各個裝配方案的反復對比,最后決定選擇方案1中給出的帶傳動方案。鏈傳動過程中將會受到一定強度的沖擊力,運動存在不均勻的問題,同時考慮到摩擦傳動在承載力方面相對有限,所以,選擇低速級。除此之外,還要綜合考慮電動機的各項參數,如功率、外形尺寸、滿載轉速以及最大轉矩等等,最終選擇齒輪嚙合的單級傳動,帶和齒輪的傳輸比分別是2和5,電動機軸轉速、高速軸轉速、低速軸轉速以及工作機軸轉速分別是940r/min、470r/min、94r/min、94r/min。
5 結語
本文結合了筆者多年的實踐工作經驗,從理論的角度出發,對機械設計中軸系的結構方案設計進行了深入的分析與研究。實踐證明,本文所給出的方法在實踐環節具有非常不錯的實用價值。隨著研究的進一步深入,發現該系統在通用性方面還存在一定的不足,另外,系統的智能化方向將成為日后工作的一個重點。
參考文獻
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關鍵詞:機械系統仿真與測試創新實驗;教學內容;課程考核評分細則
中圖分類號:G642 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)48-0113-02
教育部在“高等學校教學質量和教學改革工程”中提出大力加強實驗、實踐教學改革,鼓勵開設綜合性、創新型實驗和研究型課程,鼓勵本科生參與科研活動。國內各高校目前都在進行實踐教學的改革和建設。新的高教理論認為,兼顧學生解決理論問題的能力和綜合實踐能力,比單純培養學生知識接受能力重要得多。機械類學科實踐性強,而實踐環節重在鍛煉學生的科學思維、增強學生的創新意識、提高學生的綜合能力,這是課堂理論教學所無法替代的。在機械類教學建設中,提供一個綜合設計和創新的實驗平臺,對培養創新意識和提升實踐能力很有幫助。國內大部分高校開設的“機械原理”和“機械設計”課程均配有課內實驗,但這些實驗作為課程教學的附屬,沒有自成一體的課程體系,且各實驗互不聯系,在學生綜合素質培養方面顯現出明顯的不足。作者在研究綜合性、創新性、設計性機械類創新實驗的基礎上,進行了“機械系統仿真與測試創新實驗”的實踐,該實驗課程是與“機械設計”課程教學同步進行的創新性實驗課程,擬培養學生理論與實踐相結合的能力、融合多種知識與分析方法的能力和創新實踐能力。以下簡述該創新實驗課程教學實踐的有關情況。
一、國內、外高校類似實驗課程開設現狀
近年來,為了培養學生的創新意識以及提高學生自主創新能力,國內、外高校都以開展“綜合型、設計型、探究型”實驗為主線開設了機械類創新課程。麻省理工學院(MIT)開設的“Mechanical Design Elements”(機械設計基礎)是關于機械建模、機械設計的高等教育課程,為學生提供關于軸承、齒輪、凸輪和機構等的最佳實踐機會。該課程設有專門的機械實驗室和設計實驗室,學生每次以組為單位進行實驗操作或匯報交流,實驗正式開始前制作的甘特圖(Gantt chart)可以很好地規劃和檢查學生實驗進度。在國內,同濟大學機械與能源工程學院于2001年修訂了“機械與汽車培養計劃”,增設了機械基礎實驗課程。該課程構建了新的機械基礎實驗課程體系,把所有專業基礎課(機械制圖、機械原理、機械設計、工程材料、互換性與技術測量、傳感與測試技術等課程)中的實驗教學內容統一設置,并增加了綜合型、設計型、研究型、開放型及開拓型實驗內容,獨立設計成一門機械基礎實驗課程,有單獨學分。該實驗課程被評為2011年上海市精品課程。
上海工程技術大學根據自身課程設置情況,在借鑒MIT和國內各知名大學實驗教學經驗的基礎上自2013年2月起開設了實踐類選修課“機械系統仿真與測試創新實驗”。
二、“機械系統仿真與測試創新實驗”的教學研究
1.“機械系統仿真與測試創新實驗”總體教學框架的構建。立足本校具體情況,構建可實施的“機械系統仿真與測試創新實驗”的總體框架。課程現有硬件條件為新購進的機械系統創新搭接及運動測試實訓平臺4套。講課內容主要包括介紹機械系統創新搭接及運動測試實訓平臺、介紹三維仿真軟件、介紹實驗所涉多學科相關知識,以及為學生的整個實驗過程提供全程答疑。實驗內容主要包括機構運動創新搭接、機構傳動創新搭接、機構運動特性測試、機構傳動特性測試等環節。上機內容主要包括機構運動仿真、機構傳動仿真。實驗全過程綜合了機械原理、機械設計、傳感技術、數據采集、計算機檢測與控制、數據分析等多學科內容,綜合多種實驗儀器、設備、檢測與分析手段。
2.“機械系統仿真與測試創新實驗”具體內容。“機械系統仿真與測試創新實驗”內容構成列于表1。
表1中形成該實驗課程特色的有關內容簡述如下:①機構傳動創新搭接及測試:實訓平臺為全開放性平臺,可有多名學生同時操作。學生可以自行設計元件,可在安裝平臺組裝創新作品。學生通過在實驗平臺上的實驗,了解位移、速度、加速度的測定方法,轉速及回轉不勻率的測定方法;通過實驗,初步了解電脈沖編碼器、差動變壓器位移傳感器的基本原理,并掌握它們的使用方法;通過比較理論運動曲線與實測運動曲線的差異,并分析其原因,增加對運動速度特別是加速度特性的感性認識;比較曲柄滑塊機構與曲柄導桿機構的性能差別;檢測凸輪機構從動件的運動規律;比較不同凸輪輪廓線或接觸副,對凸輪機構從動件運動規律的影響。②機構運動創新搭接及測試:標準T型槽鋁合金型材拼接而成安裝平臺,可在安裝平臺靈活拼裝搭接帶傳動、鏈傳動、定軸輪系、單軸和多軸組合多級齒輪傳動、萬向節傳動等各種傳動結構,搭接各種不同類型的復雜機械系統。③機構運動/傳動仿真:針對學生自主創新的實驗方案,利用pro/E等三維軟件進行運動仿真,將實際測定的機構運動速度、位移曲線等與仿真結果進行對比。④課內交流:將學生劃分為5~6人組成的實驗及討論小組,小組成員以自己認為有效的方式組織活動,教師不進行干涉。各組成員針對實驗平臺提出可行實驗方案,并在機房展示其方案,學生與教師共同交流。課后各組共同商討出統一方案(各組可以有一個以上方案),以此作為進一步實施的實驗方案。在實驗方案實施過程中,各小組組長匯報本小組實驗進度,組員補充匯報。發言時間控制在5分鐘以內,發言完畢后接受其他小組成員的提問并做出解釋。課內交流是一個讓學生能集中討論、相互交流的環節。教師和學生提出的意見可以幫助小組同學確定合理的實驗方案。⑤答辯環節:最后一次課為實驗成果驗收課,學生需帶好紙質實驗報告以及PPT參加答辯,答辯評委由主講教師、助教及數位研究生組成。每個方案匯報時間不超過5分鐘。匯報完畢由評委提問,小組所有成員均可回答,提問時間不超過10分鐘。針對該課程性質,擬定了一份“機械系統仿真與測試創新實驗”綜合評分表(表2),在答辯過程中,各評委填好各小組的綜合評分表。
三、“機械系統仿真與測試創新實驗”課程創新點及應用
1.該實驗課程涉及的三大教學模塊:基于實驗平臺的創新搭接、運動及傳動特性的計算機實時檢測、基于三維軟件的運動仿真。實現了理論、實踐與虛擬仿真一體化。
2.該課程突破了傳統的機械原理課程和機械設計課程的實驗教學模式,真正實現了由“驗證性”實驗向“開放性、綜合性、創新性”實驗的發展,大大提高了學生的動手能力,激發和培養了學生的創新能力。
3.該課程設置了符合教學特點的具有特色的課程考核體系,保證了實驗課程教學質量的有效控制和不斷提升。
教學實踐證明,“機械系統仿真與測試創新實驗”是一門適合在機械類專業學生中開設的創新實驗課程,它符合現代機械類創新實驗教學的特點,有利于幫助學生牢固掌握機械原理和機械設計課程中涉及的機械基礎知識。該課程充分培養學生學習機械類專業的興趣,激發學生的創新熱情,受到了學生們的普遍歡迎。
參考文獻:
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1改進實驗手段,培養創新能力
機械設計實驗是理論課的重要實踐環節,它不僅是學生獲取知識的有效途徑,而且對于提高學生創新能力具有十分重要的作用。現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,還必須從培養學生創新能力出發,合理安排實驗內容與改進實驗測試手段,以提高學生理論聯系實踐的能力。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代測試技術,配置了計算機輔助實驗系統,包括數據采集、處理和打印設備,實驗數據由計算機進行力學參數、機械參數的數據采集、處理、顯示與輸出。我們不斷完善與更新實驗項目的內容,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、數據處理以及對實驗結果的分析方法。將現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。通過機械創新設計電動陳列柜的展示,使學生了解了創新設計的發散思維法、功能設計法、移植設計法、組合設計方法,原理方案、結構方案、外觀方案的創新以及新產品示例,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“螺栓聯接綜合實驗”中,學生通過計算機測試軟件與多通道靜動態應變儀,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律。通過單個螺栓的靜態實驗,了解了螺栓受軸向載荷時,螺栓聯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。利用計算機實現了數據處理的自動化與可視化,使學生容易地掌握了機械參數電測的基本方法。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、磨痕直徑、最大無卡咬、燒結負荷的方法,并且對國內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進行機械傳動性能參數,速度、轉矩、傳動比、功率、效率的數據采集與處理,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,實現計算機人機交互的實驗方式,使得實驗內容的知識性和趣味性融為一體,極大地激發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系,學生的創新能力作為后天開發的顯性創造力,通過學習與培養,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,大大激發了學生的興趣與好奇心,使得學生對實驗內容理解深刻、掌握牢固。在教學中采用啟發式、互動式的模式進行教學,充分調動學生的主觀能動性,積極培養學生觀察、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。
關鍵詞:一次性;機械設計;理念
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.236
1 一次性機械設計概念
工業零部件主要為了更好促進大型機械設備生產和加工水平,為大型工業生產提供多種途徑,我國現階段工業生產,需要進一步提高研究力度,需要不斷提高產品水平,建立非常健全的一次性機械設計理念體系,促進我國機械設計發展,推動機械領域整體發展模式。在我國工業生產中,對于零部件要求非常嚴格,按照傳統機械設計方法進行設計,設計人員會對于零件耐久性問題不斷研究,提高一次性設計耐久性,需要通過計算機對于機械系統加強安全系數,保留安全系數,在工業設計中要不斷提高零部件生產,豐富一次性機械設計理念,加強推廣應用模式,豐富機械設計創新模型,改善零部件機械設備,多方面和多角度促進我國工業生產發展。
2 一次性機械設計特點
(1)隨著國家經濟發展和社會建設不斷提高,一次性機械設計理念需要不斷得到推廣應用,對于一次性機械設備使用中,要對于指標標準進行合理規劃,保證一次性機械設計理念嚴格,通過大量分析研究可以看出一次性機械設計理念需要從各種方面進行研究。首先要從壽命和體系上優于傳統機械設計方法,相對于一次性機械設備,一次性設計理念優于傳統設計理念,需要更好保證一次性機械在實際生活中機械設計合理性。
(2)通過大量對比分析可以看出一次性機械設備在實際生活中需要不斷優于常規發展模式,具體表現就是要采用常規機械設計模式,不能降低工業生產經濟效益,要能夠做到有效促進動力傳遞,優化設計模式,保證機械負荷能力,提升機械內部結構穩定性問題。
(3)盡管一次性機械設計理念和常規機械技術理論存在一定差異化問題,但從實際使用可以看出具有一定優勢,在實際工作中需要一次性機械設計明確機械設計標準,結合現代設計理念進行技術整合,促進工業發展。
3 一次性機械設計應用
(1)設計電動結構以一次性機械設計理念為主要標準,保證電動機械結構合理化,不斷提升機械設計能力,確保機械設備設計方案合理。對于錐齒輪進行設計時候,要求與材料,進行調質處理,采用正火處理模式,對于造成齒輪失效問題要及時處理,從傳統設計理念上分析可以看出由于齒輪疲勞導致失效問題需要及時處理。跟齒輪表面接觸強度計算齒輪模型,使用高強度計算方法,運用常規設模式,提高接觸強度對比,對于柔性材料,要根據齒輪計算方法進行數量計算。
(2)在設計完成后,要對于機械設計裝置進行性能測試工作,主要內容就是最大負荷保證減速器裝置壽命,采用直流機械控制模式,不斷減少齒輪運轉模式,在測試過程中,如果發生減速問題,要結合一次性機械設計理念進行工作,保證我國工業生產,提高生產加工水平,讓產品質量得到良好保證。通過對于我國現階段一次性機械設計理念實踐經驗分析,了解我國工業生產過程中一次性機械設計內容存在問題,提出有效針對性解決措施,對于一次性機械進行合理設計,不斷豐富一次性機械設計理念內容,不斷提高加工生產水平和我國社會經濟效益,保證一次性機械設計發展新模式,提供科學合理有效保障措施。
4 一次性機械設計使用條件
(1)和一次性機械使用相互協調的機械使用狀況,需要在設計過程中對于人員進行很好把握,依照運行余量、使用時間和使用環境確定設計參數,長期使用設備會導致磨損和失效問題,在設計過程中需要對于相關人員進行全面分析,形成高強度核心設計體系,提高周期設計效率,在設計過程中合理傳遞動力,將一次性機械設計核心最大限度提升。一次性機械設計是一個新設計概念,應用于航天工程和很多其他領域,提出一次性機械新設計理念,在設計過程中需要不斷考慮周期疲勞因素,考慮強度設計要求,最大限度提高機械設計新模式,對于設計型號和齒輪柔性強度設計,在相同荷載情況下,要采用一次性設計理念,提高設計質量,不斷滿足新設計要求。
(2)在電動機實現航行器控制上,工業領域得到非常廣泛應用,受到設備空間限制,需要運用長期設備涉及方法進行裝置設計,減速裝置提高指標,運用適當一次性機械設計理念,結合實際內容形式進行裝置設計,實現裝置效益最大化提高。電動機運轉設計過程中需要系統進行降低復雜程度,減小傳動機質量,提升創建良好設備條件,在轉動過程中需要對于轉動效率進行合理分析,按照指標確定傳動形式,形成系統化方案,實現轉動效益最大化,提高裝置齒輪轉動模式。
(3)有效控制好轉動過程中齒輪接觸面疲勞強度,依照一定標準結合分析設計結果,糾正疲勞折斷問題,按照疲勞強度計算分析,研究荷載作用下齒輪計算模式,對于齒輪接觸面數據進行分析,計算彎曲力度,解決齒輪彎曲導致危險問題。工業生產過程中為了很好降低成本投入,需要選取壽命短設備,使用一次性機械設計,就是為了有效滿足系統負荷要求,實現短期傳動模式,進行長期負荷運轉,在設計過程中合理運行,實現運行環境實施設計指標合理化,保證機械設計安全負荷標準。
5 結論
綜上所述,通過對于一次性機械設計相關內容認識,闡述一次性機械設計特征,將內容和常規設計相互對比,可以全面分析出一次性機械設計特點,在基礎上提出靜強度新設計理念,用電動設計模式提高一次性靜強度設計,有效證明設計新模式,提高機械設計研究價值。一次性機械設計使用壽命非常短,需要運用于軍事領域、航空領域等,工業生產和社會建設多需要機械設計,我國國內工業生產社會建設需要不斷完善設計理念,依照具體設計要求改善設計標準,進行內容新設計,最大程度提高一次性機械設計發展,構建高質量和高效益一次性機械設計體系,形成非常新穎設計方案,為一次性機械設計體系建立非常完整設計思路。
參考文獻:
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關鍵詞CDIO;機械設計類課程;教學改革
引言
CDIO(構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)和運行(Operate))是由美國麻省理工學院聯合瑞典幾所高校共同開發的一種全新工程教育理念和實施體系,其核心理念就是以產品運行的生命周期為載體,讓學生以主動的、實踐的方式學習工程,培養學生的理論知識、個人素質、協作能力、工程-社會大系統適應及調控能力,①其理念正好與工程教育認證的標準是契合的。因此,為切實支撐專業認證,培養具有工程理念的高素質、創新型工程人才奠定基礎,倡導CDIO工程理念,重構機械設計系列課程體系和課程內容,開展教育教學改革具有非常重要的理論和實用意義。
1優化課程體系和教學內容
機械設計系列課程具有較強的理論性,同時又要與實踐緊密結合,基于CDIO理念的機械設計系列課程教學改革首先需要重構課程體系和優化教學內容。課程體系要凸顯整機設計,強化工程理念,將各門課程有機地結合起來,進而構建一種集專業理論知識、工程能力和綜合素質培養于一體、體現理論教學和實踐教學無縫對接的課程體系。②以CDIO從最初的產品構思到最后機器成品運行的工程教育理念為“主線”,建立基于整機設計的機械設計系列課程體系如圖1所示。
1.1以各門課程為子系統,進行課程內容的優化重構
以往課程內容的理論學時偏多,實踐學時匱乏,重理論輕實踐的現狀難以培養學生解決問題所需要的綜合能力,容易造成“學而無用”。為充分體現學科和技術的內在聯系,使得理論與實踐有機結合,課程內容的整合要突出設計性和工程實用性,強調基礎知識學習服務于工程實踐。以機械設計課程為例,原有的一些教學內容過分強調理論公式的推導和論證,在有限的教學學時內,使得培養工程應用和實踐能力的教學內容不斷弱化,因此,在新的課程內容優化重構中,需要弱化一般性公式的詳細推導,重在設計思路和設計方法的介紹,如“齒輪傳動”一章內容優化為:簡化設計計算公式的推導,重在設計準則、設計思路以及對設計過程中各環節的把握,并將齒輪傳動的強度計算、查表、數據處理和結構設計等融入例題中詳細講解。在講述齒輪傳動的受力分析時,將直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、錐齒輪和蝸輪蝸桿等各類傳動的受力分析整合在一起進行講述,這樣便于學生類比掌握受力分析的要點和方法。
1.2以工程應用為主線,實現課程體系教學內容的縱橫整合
知識是由淺入深的,學習也是循序漸進的,因此,每門課程內容的設置要考慮與前續課程知識點的聯系。“縱向整合”就是將機械設計系列課程體系中各門課程建立前后內在聯系,要講新帶舊,要引舊聯新,使學生“溫故而知新”。“橫向整合”就是各門課程要彼此聯系,有機整合。例如:機械設計課程中關于零部件的教學內容要與機械原理課程的機械傳動系統方案設計相聯系;機械設計的零件結構設計要與機械制造基礎課程中有關精度和工藝的知識點相聯系;機械產品設計制作要與機械設計和機械制造基礎課程的相關內容相聯系。總之,通過各門課程教學內容的縱橫整合,要貫穿整機設計的理念,使學生對專業理論有系統而完整的把握。
2精心“設計”教學環節,改進教學方法
CDIO開放式的教學模式首先需要教師轉變原先在教學中純粹的以教為主的角色,更重要的是需要教師更新教學理念和教學思想,因此教學方式和教學方法的改革是課題研究的重點和難點。(1)根據工程教育專業認證的需求,圍繞學生工程能力和素質的培養,重新進行教學環節的設計,課程組教師要深入研究當前國內外工程教育的發展形勢,在教學方法與手段上不斷改革和創新,在傳授給學生專業理論知識的同時,引領學生理論聯系實際,形成一種學與做有機融合的學習方式,從而加深學生對專業理論知識的理解。(2)探索“CDIO做中學”的教學模式,課堂教學多引入工程設計案例,課程的推進采用設計任務驅動模式,例如在課程開始之初,就布置有關機械產品綜合設計的課題給學生,根據課程教學進度,安排學生以小組學習和討論交流的方式進行課題分階段設計,通過這種方案分析、小組學習和項目實訓的方式,貫徹CDIO在做中學的理念,培養學生主動學習和團隊合作能力,提高工程意識和設計技能,這樣既能夠有效調動學生的學習積極性,激發學生的工程設計興趣,培養學生具備較強的工程實踐能力,而且能夠培養學生良好的團隊協作能力和精神。(3)搭建開放式課堂,在時間、空間和教學內容上加以擴展和延伸。對于實踐性和工程性強的教學內容,可以走出教室,把課堂搬到實驗室、工程訓練中心和工廠,從而創造一個開放的課堂空間和開放的教學環境,使得學生更易于吸收和消化課堂的知識內容。為了訓練學生的工程設計和實際應用能力,除了充分把握好第一課堂教學,還要搭建更廣闊和豐富的第二課堂,教師要指導學生參加大學生機械創新設計大賽、大學生工程訓練綜合能力競賽和參與教師的科研項目等,培養學生的實戰經驗,在第二課堂,使創新能力培養與第一課堂的教學融于一體,從而探索出一條集理論研究與工程能力培養相互促進的途徑。
3重點改革實踐教學,凸顯整機設計理念
課程設計是培養學生工程能力的重要環節,而以往課程體系中各門課程的課程設計內容基本上是各自獨立的,缺少相互關聯。例如“機械原理課程設計”中,主要是從運動的角度,訓練機械系統的原理方案設計能力,沒有考慮具體的材料和結構,更沒有考慮制造工藝和經濟性等要求;到了“機械設計課程設計”,主要訓練學生對機械系統中各零部件的設計和計算能力,設計對象基本是齒輪減速器,運動方案一般是固定的,容易讓學生墨守成規,限制了創造性思維的發展;輪到機械制造技術基礎課程設計,內容又是與前序設計對象無關聯的工藝設計;最后在機械產品設計制作階段,對象又變化了,于是就照貓畫虎,用現成的圖紙和工藝進行加工,這種各自為陣的課程設計安排顯然違背了整機設計的思想,學生的能力培養只能趨于碎片化,而真正需要的整機綜合設計和應用能力不能得以鍛煉和培養。因此,為了切實提高學生的工程意識和設計技能,改革選擇課程設計實踐環節為突破口,通過課程設計內容的重新整合和優化,使得各個課程設計內容前后關聯和有機結合。③為了凸顯整機設計理念,訓練學生的綜合設計技能,將圖1所示課程體系中的四大課程設計實踐環節聯合起來進行,依次按方案設計、技術設計、工藝設計和產品實物制造編排課程設計的內容,做到課程設計的完整性、系統性和綜合性,從而訓練學生從機械產品方案設計、技術設計、性能仿真、工藝設計到加工制造和組裝調試的整機設計能力。在課程設計過程中,成立獨立穩定的設計團隊,期間配備專門的指導教師,每個團隊的設計對象固定,始終貫穿于各個課程設計,具體以典型機械產品的設計和制造為載體,例如無碳小車或是機械創新設計大賽設計對象等,要求分階段完成對象的各項設計任務,即依次設計、制作、安裝、調試一臺機械產品,讓學生從一開始就注重整機設計,增強綜合分析問題的能力。④機械原理與創新綜合課程設計為機械設計課程設計提供系統方案、運動和動力參數計算和分析,在接下來的機械設計課程設計中,通過設計計算和選型,將前序設計得到的方案具體實物化,繪制出相應的裝配圖和零件圖,同時又為機械制造技術基礎提供了圖紙和精度設計技術文件,而機械制造技術基礎課程設計的內容又為最終的機械產品設計制作提供了工藝指導,從而大大提高課程設計實踐環節的連貫性和實用性。為了保障以上改革的順利實施,根據我校的實際情況,依托學校的大學生素質教育中心的加工設備制造出實物,使得學院的理論教學與大學生素質教育中心的實訓實現無縫結合,也使得教學資源得以充分利用。
4結束語
貨車作為一種常用的商用車,已在現代的社會中占有舉足輕重的地位。人們的衣食住行的便利,都有貨車運輸方面的功勞。社會經濟的發展,人們生活水平的提高更需要貨車的運輸,貨車已成為一個國家乃至整個世界不可缺少的一樣運輸工具。
變速器是汽車傳動系統結構中最重要的部分之一,汽車的前進、后退,增速、減速都要靠變速器傳動來實現。而且變速器在汽車的動力性和燃油經濟性上也有很重要的影響。
本設計主要是齒輪的尺寸計算及校核,軸的尺寸計算和位置的確定,選擇設計滿足其承載能力的同步器。另外,針對齒輪作用力的不同,在不同的軸上選擇合適的軸承。利用軟件autcad完成變速器總成圖、第一軸、第二軸、中間軸、各個擋齒輪及同步器的設計。
隨著我國汽車行業的迅猛發展,人們對汽車的需求也越來越高。通過對載貨車變速器的設計,我了解到變速器在汽車結構中具有著重要的作用,因此變速器結構的改進對汽車行業的發展與進步具有著深遠的意義。
關鍵詞:汽車;變速器;齒輪;autocad
目 錄
摘 要 i
abstracts ii
目 錄 iii
第一章 緒論 1
第二章 變速器的概述及其方案的確定 3
2.1 變速器的功用和要求 3
2.2 變速器結構方案的確定 3
2.2.1 變速器傳動機構的結構分析與型式選擇 3
2.2.2 倒擋傳動方案 4
2.3 變速器主要零件結構的方案分析 5
2.3.1 齒輪型式 5
2.3.2 換擋結構型式 5
2.3.3 變速器軸承 5
第三章 變速器主要參數的選擇 6
3.1 擋數和傳動比 6
3.1.1 擋數 6
3.1.2 傳動比范圍 6
3.2 中心距a 6
3.3 外形尺寸 7
3.4 齒輪參數 7
第四章 變速器主要零件的設計及校核 11
4.1 各擋齒輪齒數的分配 11
4.1.1 確定一擋的齒數 11
4.1.2 確定常嚙合傳動齒輪副的齒數 12
4.1.3 確定其他各擋齒數: 12
4.2 齒輪的損壞形式 14
4.3 齒輪強度驗算 15
4.3.1 直齒輪彎曲應力 15
4.3.2 斜齒輪彎曲應力 16
4.3.3 輪齒的接觸應力 16
4.4 軸的設計及強度計算 18
4.4.1 軸的設計 18
4.4.2 確定軸的尺寸 19
4.4.3 第二軸校核 21
4.4.4 中間軸的校核: 24
第五章 同步器的設計及校核 27
5.1 同步器的結構 27
5.2 同步環主要參數的確定 28
5.2.1 同步環錐面上的螺紋槽 28
5.2.2 錐面半錐角 29
5.2.3 摩擦錐面平均半徑r 29
5.2.4 錐面工作長度b 29
5.2.5 同步環徑向厚度 30
5.3 同步器的尺寸計算及校核 31
5.3.1 同步環結構參數及尺寸的確定: 31
5.3.2 一倒擋,二三擋同步器校核 32
第六章 變速器的操縱機構 33
結 論 34
致 謝 35
參考文獻 36
參考文獻 本論文由無憂51lunwen.com整理提供
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Abstract: According to the talent demand of the machine engineering, the talent training mode of the major of machine design manufacture and automation is discussed in the paper. The construction target and train of thought of the dominant specialty was given according to diversified talents target, and the cultivation plan was carried out. The construction of teachers'' team was introduced. Education and teaching reform in the dominant specialty construction was discussed in detail. The perfect talent training scheme was built up, and the training of college students engineering practice and the creative ability were strengthened. So it should provide the compound talents adapted to the time tide for the fast developing mechanical manufacturing industry.
關鍵詞: 優勢專業;人才培養;專業建設;產學研
Key words: dominant specialty;talent training;specialty construction;production-study-research
中圖分類號:G642.302 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2012)09-0208-02
0引言
在國家機械設計制造及其自動化專業指導委員會及我校總體辦學指導思想和人才培養思路的指導下,機械設計制造及其自動化專業是以機械工程為主導,以工程力學為基礎,以設計為前提,以工藝為核心構成了制造技術的全部內容,注重機電結合。注重以人才培養為中心,以本科教育為主體,以學科發展為依托,以教育思想和觀念的更新為先導,以教學管理體制改革為基礎,以市場為導向開展專業建設,使專業建設與市場需求、地方經濟發展緊密結合[1],為振興東北老工業基地,為石油、石化、機電行業輸送高級技術應用型人才這一主題來開展專業建設和人才培養工作。專業以“寬專業、厚基礎、強能力、高素質”為人才培養目標,突出辦學優勢,同時又具有石油石化特色,注重產學研相結合,加強素質教育,全面培養和造就基礎扎實、有創新精神和實踐能力的高級工程技術機電復合型應用型人才。
1人才培養方案的制定
人才培養目標是通過人才培養方案和具體教學計劃實施的[2]。培養方案的制訂以發展辦學特色,注重產學研相結合,全面培養和造就基礎扎實、具有創新精神的高級工程技術人才為目標[3]。專業培養方案特色和優勢是建立在機械工程學科特色和優勢的基礎上,依靠學科特色和優勢建立專業的特色,并具有了石油石化特色的寬專業、厚基礎、復合型人才培養體系,同時注意教學、生產和科研相結合,為振興東北老工業基地和區域經濟發展而服務。本學科有實力雄厚的機、電、氣、液、磁傳動與控制技術的人才,致力于新型傳動與控制的設計。機械設計突破了傳統的機床設計范疇,學生在掌握了常規與現代設計理論與方法的基礎上,注重知識的運用,學生既可從事制造裝備的設計制造,又能適應石油石化行業的需求,從事石油機械、化工設備的設計制造,使專業發展道路拓寬。從學生的畢業設計可見,有機床傳動系統設計、抽油機設計、換熱器及石油儲罐設計,又有輸油泵設計、壓力容器的制造工藝等。在培養計劃中明確指出了大學本科培養方案實施的時間年限為四年制,高職專升本為兩年制。培養方案對課程設置、教學進程和實踐安排都做了詳細說明,經過多年在各教學環節中的執行并隨著社會需求的變化不斷調整和修訂,培養方案已得到逐步充實和完善。
2培養方案的實施
專業培養方案注重機電結合,突出石油石化機械與設備產品設計的特色,以適應石化行業和機電行業對機電復合型人才的廣泛需求,立足東北、面向全國石油石化行業,充分發揮專業的人才優勢和科技優勢,積極主動為振興東北老工業基地經濟建設和社會發展服務。為了適應“重基礎,寬口徑”的人才培養要求,在學習過程中,強化工程基礎課,使學生掌握扎實的基礎理論和系統專業知識的同時,還加強了對基本操作技能的訓練,分別在校內實習工廠和典型生產企業進行金工、機械制造工藝學、數控加工技術等生產實習。
面向石油、石化機械產品與設備的設計及制造專業培養具備機械制造基礎知識與應用能力,能在生產第一線從事機械工程領域內的機械設計、制造、管理、科技開發、應用研究和經營銷售等方面工作的高級工程技術人才。在掌握機械工程領域相關技術的基礎上,強調以現代設計、現代制造、計算機應用為核心,通識教育,厚基礎,寬口徑,分類培養的教學管理模式,以油氣鉆采及輸運機械設計和石油產品造型設計為特色,服務于石油、石化的機械產品和設備。
面向機電行業的設計及制造專業培養注重機電結合,在學習和掌握現代機械設計與制造理論及方法的基礎上,加強機電一體化、電子技術和計算機應用技術的學習與實踐,以適應社會對機電復合型人才的廣泛需求。培養的人才具有機、電、計算機等多方面綜合知識,具有較強的綜合解決實際問題的能力。