高等机械设计理论篇1

关键词机械基础课程设计训练创新教学

中图分类号：G642文献标识码：A

机械基础系列课程，具有较强的理论性和实践性，在机械教学体系中起着承上启下的关键作用，其教学的创新性在新世纪机械工程创新型人才培养的环节中至关重要。如何提高学生的创新能力，如何进行相应的行之有效的创新教学改革，成为该学科的一大课题。针对知识、素质和能力三位一体的培养理念，教研室以基本理论教学的创新性为先导，特别突出工程素质、工程实践与创新能力的培养，构建了理论教学、实验教学和设计训练的新体系，进一步促进学生的自主学习、研究性和创造性学习。

实践是以理论为指导，理论在实践过程中得以验证和深化。随着教学改革的层层深入，机械基础系列课程在理论教学上充分运用多媒体和现代教育技术手段，丰富课程课堂教学素材和网络教学资源，增加立体化教学比例，建立创新教学理论，推进课堂创新教学模式，极大地调动了学生的学习积极性和自主性，为指导实践教学打下坚实的基础。同时，实践教学也改变了实验课程与设计训练的割裂局面，除了加强各自实力之外，二者有机融合，达到了相互配合、相互促进的效果，增强了学生的动手动脑能力和主观能动性。下面介绍教学实践改革的几条措施：

1增加综合性与研究性实验和创新实验

学生的工程实践环节比较薄弱，要培养学生的动手能力和创新能力就必须依靠课程的实验环节配合。实验不能光是对书本知识的验证与演示，而应产生验证理论、提高动手能力与激发创新思维的三重效果。

为此，教研室在传统的实验项目基础上增加一定量的创新与综合实验项目，如机械原理课程的JPCC平面机构组装实验、3DMC机构组合与创新实验、机械设计课程的轴系结构创意设计实验及机械传动性能综合实验等。如3DMC实验台根据创造性思维原理和机构组成原理设计，是二十一世纪新一代综合性智能化实验测试设备。学生通过机械原理、机械设计和机械创新设计学习所萌发的创造性思维可以从本实验台上得以实现。实验台既有组成机构的低副杆组、高副杆组及组成这些杆组的各构件、机架和其他辅助连接件等，也有机械传动等内容，可拼装连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇运动机构、带传动、链传动、蜗轮蜗杆传动以及由它们组合成的性能各异、平面的、空间的机械传动系统，培养了学生机械传动方案的设计能力。实验台可以测试原动件和执行构件以及中间任意构件的位移、速度、加速度。无论构件是转动还是移动，计算机都能准确地反应这些机构的参数，对已知机构的运动参数进行验证分析；也可测试创新机构的运动参数，为动力学分析提供依据。

学生在实验过程中，将课堂知识与自身的判断、联想、动手能力结合起来。通过对实验题目的分析、实验方案的构思和优化、对实验设备的拆装、实验过程成与败的反复，不断提高学生分析问题、解决问题的能力，提高学生理论与实践相结合的基本素质，真正发现理论与实践的不可分离性，理论在实践中得以验证、延伸与创新。

2改变课程设计模式，增加设计内容的创新性

机械基础设计训练主要包括相关课程设计及机械设计创新活动。课程设计是课程体系中的一个重要实践环节，传统的课程设计模式和设计内容已经不能满足现代人才培养的需要，为此教研室对课程设计进行了相应的改革。如机械原理课程设计由原来的利用图解法或解析法进行机构的运动分析变成了机械系统的运动方案设计。课程设计任务可在理论课结束进行，也可在理论课上到一定程度时与理论课并行。提前布置任务，学生就可提前入手，调研资料。这样就可带着问题设计，不懂的内容可通过网络查询或到书本上提前自学，或在老师讲课的时候有针对性地去学，从而获得更深刻的理解。课程设计本着学生为主、教师为辅的思想，激发学生的主观能动性，实际上是对学生将来成为一名工程技术人员的提前演练。设计内容灵活化，可由教师给出，也可由学生自定，自定时就又增加了相关的很多调研工作，增加了对更多设计内容的了解。机械系统运动方案的设计一般分组进行，同学们既群策群力，又有自己的独特之处，大大提高了学生的综合素质和创新能力。又如机械设计的课程设计模式发生转变，由减速器传统设计模式变为CAD编程，既让学生了解现代设计理论，又提高了计算机编程水平。计算机仿真软件也运用到课程设计环节中，便于学生在设计中完成虚拟样机的制作等。

3开展创新型实验开发与创新设计活动，促使实验与设计训练的有机融合

将实验装置作为课程设计或创新设计的载体，也成为教研室课程改革的一项内容。课程设计或创新设计在实验室进行，如利用3DMC组合与创新实验成部分同学的课程设计，学生通过机械原理、机械设计和机械创新设计学习所萌发的创造性思维可以从实验台上得以实现。各种基本机构的性能是有局限性的，对基本机构创新也是困难的，而将多个基本机构联合起来组成一种组合机构来使用，往往能较好地满足人们对运动形式、运动规律和机械性能的要求。实践中已产生和创造发明了多种实用的组合机构，实验台可提供大量的组合机构供拼装，从中可以很好地认识组合机构的多种性能，为今后的创新和工程设计打下良好基础。课程设计内容可通过“黑箱”的形式给出机构的功能要求，作为机构创新设计题目，同学们仔细研究机构的功能要求，将总功能分解为各子功能，选择确定各子功能的功能元解，完成机构的功能设计。所解方案灵活多样，要能满足题目要求，同时展开积极的交流与方案对比，促进学习提高。同学们也可自行拟定题目，但涉及的构（零）件应在实验台配置范围内。在题目自行设计过程中，不断研究，不断发现问题，并进一步开发出新的创新性实验，完成了实验内容的积累工作，使设计与实验良好地融合起来。

为了激励学生创新设计的热情，教研室开展了机械创新设计活动。好的作品可参加机械创新设计比赛，以便设计成果的验证，促进技术交流。这给学生又一提高自我、展示自我的平台。创新设计同样可在实验室进行，部分实验开放，学生可自主选择实验内容，可以是创新科技小制作，甚至是小型科学研究。自主安排设计步骤，在教师指导下独立完成，至今已有同学的作品在省机械设计创新竞赛中获奖。

4结论

课程实验与设计训练的改革，为机械基础课程理论与实践的结合搭建了更多的平台，将创新的触角延伸到多自由度的空间。实验与设计理念、模式的变化以及内容的完善补充，特别是二者的有机融合，大大提高了学生的学习积极性和责任感，进一步培养了创新设计能力，对将来学生走上工作岗位，独立从事科学研究非常有利，也大大提高了教学效果。

参考文献

[1]强建国.改革实践教学，培养学生综合能力.兰州理工大学学报,2007(5).

高等机械设计理论篇2

【关键词】技术分析，精细生产，发展趋势，功能优良性

现代的机械设计要紧跟时代的步伐，将绿色环保的理念充分结合到设计中，满足市场的需求。机械制造需要利用安全可靠的制造程序，先进的制造设备加上先进的制造管理理念来将设计中产品完美的制造出来。而机械设计对机械制造来说非常的重要，因此在机械设计过程中要严格把关，保证质量，实现高标准、高质量的机械生产。

一、机械设计的技术分析

1.机械设计中设计计划分析机械设计的计划时期，是机械设计的初期，主要任务是分析市场上现有的机械商品，并在实际操作中发现机械产品具备的基本功能，从中剖析出其优势与不足。针对了解到的情况，做好相应的预防工作，并将其作为机械设计的前期基础，制定好机械设计与制造的适用情况，提升机械制造的效果。

2.机械设计中设计方案分析机械设计中方案是设计的精髓，对一个设计的成败至关重要。在方案设计阶段，要解决许多问题，包括理论知识与实际操作间的脱节，设计各环节中的处理、调控与更新，机械产品的最终形态，检验者对机械的认识、开发与创新等，这是为以后机械设计和制造以及运用等服务。在设计方案时，要依据设计的理论及规范等一系列要求，首先设计好机械的基本构架及活动方法，其次是设计和选取零部件，最后是设计制作工程制作图，并且对做好的设计做一个初步检查。

3.机械设计的设计技术分析机械设计中的技术设计，在技术方面的标准非常高。在技术设计阶段的主要任务是对比核算设计图，对照检查并分析部件草图与总图等。机械设计技术有以下的几种：工艺的设计、产品方法设计的理论、用料的选择以及机械结构的设计等。现代机械设计技术主要包括系统工程、设计仿真技术、优化设计以及计算机辅助设计可靠性设计等。利用先进的科技信息技术、科学思维，以及合理高效的设计方法理论来提升设计的质量和水平，对机械设计技术的进步做出贡献。

4.机械设计的发展趋势与前景分析随着社会的进步和科学技术的高速发展，现代机械产品对机械设计在技术方面的要求向着模块化、智能化、系统化并依据产品的特性设计等方向发展。总的来说，现代机械设计的发展趋势有以下几个：一是更加注重绿色的设计理念，节能环保的意识逐渐深入人心，对机械产品的要求也是以绿色化和智能化为主，合理地使用资源，追求对资源的多重使用；二是越来越优良的功能，在设计机械产品时，要多多使用动态设计、补偿设计、控制设计技术和防腐设计等技术来提升设计产品功能的优良性；三是更加注重市场竞争的影响，设计产品的最终目的是使产品在投放市场时能够取得很好的竞争优势，所以要利用降低成本、产品的技术创新、智能设计以及仿真设计等竞争优势的技术设计来使产品更加符合市场的需求。

二、机械制造的技术分析

1.主要的机械制造工艺当代机械制造的技术覆盖范围非常广，包括焊、钳等。而现代机械制造的焊接技术主要有：埋弧焊焊接技术，即在焊剂表层下靠燃烧电弧来完成焊接的焊接技术；电阻焊焊接技术是指将待焊接的物体牢牢压在正负两极之间，再接上电源，依靠电流经过被焊接物表面以及周边能够发热的效应，将其熔化，使它和金属融为一体的压力焊接工艺；螺柱焊焊接技术，就是使螺柱的一端和管件或板件的表面紧紧连接在一起；搅拌摩擦焊焊接技术就是在焊接时，除了焊接用的搅拌头，其余焊接消耗性材料如焊剂、焊丝等都舍弃的焊接工艺；气体保护焊焊接技术，即用电弧来发热的焊接技术。

2.先进的机械制造技术的特点分析先进的机械制造的主要技术特点就是它体现了一个时代的需要，随着科技的进步而不断发展更新，更好的服务社会。

2.1系统性的技术综合随着社会的进步，现代科技在机械制造中的重要性也逐渐突出，先进的机械制造技术更是多种现代科技的有机结合。先进的机械制造技术不仅突出制造技术的本身，而且增大了制造技术的范围。现代机械制造技术已经渗透到产品的调研、设计、制造、生产以及销售等整个链条中，应用到的科学技术有自动化、现代化管理信息系统、计算机等，是一种综合性的制造。

2.2不断迎合市场经济传统工艺制造的机械产品已经远远落后于现代市场对机械产品的需求，因此现代机械制造技术要在保留原有制造工艺的前提下努力创新，同时不断吸收世界各国的先进工艺，研究开发新的制造技术。这样才能使机械制造在竞争逐渐激烈的市场经济中占据有利地位。

高等机械设计理论篇3

【关键词】机械工程研发应用发展策略

随着时代的发展与能源的耗费，21世纪人类社会面临资源枯竭、气候变暖、环境恶化、人口增加四个问题，面临着严峻挑战。我国要向“制造强国”的战略转变，要实现此战略转移，关键在于制造技术的不断发展，为了采取应对未来机械工程的发展，需要正确认识、预测工程面临这些挑战，并且加强制造科技创新能力，提升我国机械工程的不断发展[1]。

1机械工程学科的定义与进展综述

1.1机械工程学科定义

机械工程学科包括机械学和制造科学两大领域，主要是研究机械系统的性能、设计及制造的理论和技术的科学。其中机械学是研究机械结构和系统性能的学科，包括制造过程中的机构学、设计学、动力学、传动学、摩擦学、仿生机械学以及微纳机械学等；制造科学是研究制造过程及其系统的科学，制造科学包括产品设计、成形制造、加工制造、测量及仪器、表面功能结构制造、微纳制造以及制造系统运作管理等科学。

1.2我国机械工程研究进展综述

机械工程研究推动世界制造技术发展的主要动力，我国的机械工程技术虽然起步较晚，但是在航空、家电、微电子、石化、工程机械等行业，机械工程自主创新以及取得了长足的发展，为我国机械工程发展提供了大批新理论、新技术和新方法，为促进我国经济发展提供了技术支持，下面将介绍我国机械工程重点领域的发展情况[2，3]。

1.2.1机械动力学与传动学科发展

非线性动力学、复杂机电系统智能维护是当前机械动力学的前沿领域。闻邦椿率先提出振动利用工程的概念，采用动态设计方法，创建了振动利用工程学科。近年来，机械传动和控制的研究主要是高效、低能耗以及微型化。在相关的研究中，超声电机是较为典型的传动机械，它突破了传统电磁效应电机原理，具有结构简单、噪声低等优点。王家序等针对船舶推进系统的污染问题，提出了新型复合材料水动密封轴承，节省了大量贵金属、减少了对河海水的污染，得到了广泛应用。

1.2.2仿生机械和生物制造领域发展

机械工程学科与纳米科学、生物科学的交叉近年来的研究热点，其中仿生机械学已经成为一门新学科。任露泉通过研究动物表面脱附减阻，采用仿真模拟和理论分析，开辟了我国机械仿生学领域，近年来根据该理论研制的机械已经应用于农业机械和国防工程。

1.2.3机械测量学科领域发展

近年来机械工程研究中，机械测量产生原创性成果最多的领域，关于极端环境条件、智能数字化以及尺寸的测量是测量领域的主要发展方向。叶声华等利用多种靶标特殊几何结构，制备了能够用于空间大尺寸测量的装置，测量结果稳定性好，现已用机和汽车工业。张书练等正交偏振激光器为核心，研发了精密测量仪器。秦树人等提出了“智能虚拟控件”概念，并在此基础上研制获得可直接用于组建仪器产品的虚拟产品，该技术已经广泛用于教学测量分析中。

1.2.4加工制造与设计学科领域

加工制造学科的发展重点在于高效、高精度以及柔性数字智能自动化制造技术的研究。康仁科等针对天线罩电性能的特殊要求，构建相关的理论模型，实现了测量加工一体化的精密修磨技术。谭建荣提出并实现了产品配置等4项设计技术，从而实现了机电产品的功能定制设计。黄庆学等自主设计制造中厚板剪切装备，打破了国外产品的垄断局面。韩旭提出高精度数字化模型的建模方法，提出了应用于汽车零部件的结构优化设计技术。

1.2.5微纳制造与纳米加工领域

目前微型机械系统发展的主要趋势是工程性能优化、智能系统集成、批量低成本；而纳米加工主要研究是材料加工方法、尺度效应、纳米结构及系统的制造。在微纳系统设计制造方面，苑伟政等提出了MEMS集成设计工具，支持惯性、压力、光学、射频等器件的建模、仿真与分析，能够为机械、电子等不同工程背景设计人员提供多层次、多入口的任意流程设计。

纳米加工领域主要研究是纳米纳米梁、桥、探针、纳机电谐振器结构。董申等采用原子力显微镜机械耕犁加工方法，加工出多种复杂纳结构。周明等在飞秒激光生物分子纳米加工。中科院物理所成功研制出具有对称式机械结构的双探针扫描隧道显微镜探头，提高了STM系统的信噪比，并应用于实际。

2机械工程科学发展总趋势

我国的在机械工程科学虽然已经取得较大的进展，但是总体上还处于落后状态。未来机械工程学科将主要受到制造业的创新发展和学科的演变进步的推动与制约，因此我国机械工程新技术的发展，需要适应全球化、信息化、绿色化、知识化和极端化的总趋势发展，为制造业提供先进的制造技术。由于我国资源和环境将在未来面临空前的严峻挑战，因此机械工程新技术的发展需要重视环境的保护、材料和能源的节省以及新能源制造领域的研究[4]。

3机械学发展展望

（1）机械工程学科中机构学是代表性学科之一，因为机构学研究注重机构学基础理论以及注重与制造的学科交叉，从而使机械工程理论与关键技术能够同时取得突破，制备开发出性能优良的设备，在机器人机构、工程机械、以及仿生机构等工程机构学大有用武之地。

（2）我国的机械设计理论与技术落后，导致中高端技术装备中自主产权的产品少，因此应该重点推动复杂系统总体设计、复杂机电系统的概念设计、设计支撑系统、基于网络的系统性能仿真虚拟设计等领域的理论、方法和技术的发展，提升机械设计的发展。

4结语

目前我国的机械工程科学还处于相对落后的阶段，具有较大的发展空间，为了促进我国机械工程新技术的发展，需要制定学科的长远发展规划，加强原创性理论研究以及新技术方法的支持力度，力争在2022年前后，使我国的机械与制造学科总体上进入国际先进行列，促使我国制造业产生更多的高技术产品和世界名牌企业。

参考文献：

[1]中国科学技术协会.2008―2009机械工程（机械制造）学科发展报告[M].北京：中国科技出版社，2009.

高等机械设计理论篇4

[关键词]机械原理卓越工程师计划教学内容与课程体系CDIO教学方法改革

[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2015）01-0132-03

机械原理是机械类和近机类专业十分重要的主干技术基础课程，是理论课程向工程实践课程转换的过渡性环节，具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用，在机械类高级工程技术人才培养的基础系列课程中是不可替代的。[1]但是，传统机械原理教学存在目标单一、内容陈旧、方法死板、考核简单片面等不足，与理论力学、机械设计等相关课程间存在教学内容重复或脱节、整体协调性不足等问题[2][3]，导致教师讲课费力，学生听课乏力，教与学的效果不理想，甚至造成对立的师生关系。

学校针对机械设计制造及其自动化专业部级“卓越工程师教育培养计划”项目的实施需要，进行了基于项目的CDIO教学模式、基于网络资源和创意兴趣的自主学习模式等教学方法改革探索与实践。本文从机械原理的课程体系、教学方法等角度进行全面介绍。

一、面向卓越工程师教育培养计划的教学内容体系构建

处理好机械原理与理论力学、机械设计等专业基础课间分工和衔接，不同于机械制图与建模、刚体运动与力分析、零部件强度计算与校核、材料成型与加工等专一知识和能力的培养[4]，机械原理以培养学生面向机械系统的机构设计与分析能力为主，在机构学、机器动力学和常用机构等基本知识学习基础上，更加注重机械系统的设计和综合创新能力培养。[5]处理好机械原理课程内部各章节间内在关系，机械原理教学内容可划分为机械系统、基本原理和常用机构三大模块，构建各教学模块间有机联系，课程体系与教学模块关系如图1所示。

机械系统模块是培养学生系统观念的重要途径，利用完整的机械系统实例把课程知识点串联，贯穿绪论、机器人机构及其设计、机械系统方案设计等章节的教学全过程，形成闭环。

基本原理模块包括结构分析、运动分析、力分析、效率与自锁、机械平衡、机械运转速度波动调节等章节，重点讲授：1.机构结构分析中机构组成、自由度计算、组成原理和型综合等知识点;2.机构运动分析中解析法;3.平面机构力分析中运动副总反力和机构受力分析;4.机械自锁和速度波动调节。而与理论力学等前期基础课联系紧密的运动分析图解法采用实例化教学，在学生自学、练习、讨论基础上，点明速度影像和加速度影像等知识点;实践性较强的机构运动简图、机械平衡以实验教学为主线。

常用机构模块包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系和其他常用机构等章节，重点讲授：1.连杆机构中平面四杆机构设计的图解法和解析法;2.凸轮机构中轮廓曲线设计解析法;3.齿轮机构中渐开线直齿圆柱齿轮啮合定律、啮合传动、变位齿轮和斜齿圆柱齿轮;4.齿轮系的传动比和效率计算。而常见多杆机构、凸轮基本尺寸确定、渐开线特性、其他常用机构等知识点以自学、调研等自主学习方式为主。

二、基于认知规律的“以生为本”教学方法改革与实践

国内众多高校长期开展机械原理精品课程建设，使教学理论、课程体系、教学内容、教学方法与手段等研究工作不断深入，在教材、电子教案、电子教具、教辅参考资料、教学视频和网络平台等教学资源建设方面进展显著，为机械原理课程教学方法改革奠定基础。

（一）基于慧鱼组合模型的机械系统概念强化与贯穿

课程学习前，利用工程训练中心慧鱼创意组合模型，让学生按照已有拼装路线亲手搭建典型的机械系统模型，如各种类型机器人，使课程教学从“积木游戏”场景中开始，逐步了解机械原理所学的连杆、凸轮、齿轮及齿轮系等机构;课程教学结束前，要求学生根据学习内容，自主搭建一个新型的综合型机械系统。学生能够全程深度参与课程教学，实现寓教于乐，激发学生学习兴趣和热情。

以学生自主搭建典型机械系统模型为课程学习对象，贯穿机构结构分析、运动分析和连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系等教学全过程。引导学生发现并解决其隐藏的科学问题，包括概念理解、问题分析、问题求解等主要的学习环节，教师承担定义阐述、提出问题、思路引导、方法总结和疑难解答等辅工作，激发学生主观能动性，真正实现学生自主学习、教师辅助指导的教学模式。

（二）基于网络教学资源的自主学习模式实践

随着互联网技术的发展，大学校园内学生上网便捷快速，机械原理课程的网络教学资源十分丰富，如国家精品课程资源网[6]、江苏科技大学课程建设与辅助教学平台[7]、第一视频教程网[8]等，为机械原理课程的自主学习模式探索奠定基础。同时，在学校课程建设与辅助教学平台上开设相应的同步网络教学班级，实现课上课下同步进行。随着基于网络教学资源的自主学习模式推广，学生对机械原理课程的学习主动性和积极性逐步得到加强。

由于网络资源自主学习的时间、地点具有很大程度的自由，且学生对自主学习的效率存在差异，教师需做好前期引导和后期考核工作：每次课结束前，应明确下次课教学内容和对应的网络资源材料;每次课开始时，需通过提问、课堂练习等方法检查学生课后自主学习效果，对共同存在的疑难问题要及时解释，强化理解。基于网络教学资源的自主学习模式，不但调动了学生的主动性和积极性，而且自主学习环节实际上是一次学习阶段，课堂提问与检测环节则是二次学习阶段，课后作业、答疑等环节则是三次学习阶段，三者具有一定的时间差，对课程知识点的理论和吸收具有良好效果，尤其是课程教学。

（三）基于计算机和编程技术的项目式教学模式改革

项目式教学分为科技论文写作与课外大作业两类。在机械原理学科发展方向调研和文献查阅基础上，每位学生选择一个自己感兴趣的方向，如机械发展史、医疗机器人、生物机械、仿生机构、微小机械等，严格按照国家科技论文写作要求和规范撰写报告，包含题目、中英文摘要、中英文关键词、引言、正文、结论和参考文献等部分。

课外大作业是项目式教学的重点，引入计算机技术和Matlab软件进行机械原理课程课外大作业的解析法分析。课外大作业包括运动分析、力分析、连杆机构设计、凸轮轮廓曲线设计、齿轮轮廓曲线设计和速度波动调节这六种类型，要求全体学生自行分成3-4人一组，从六类大作业题目中分别选择三项，共同完成分析建模、编程求解、报告撰写、演示答辩等环节，各团队成员必须有明确的分工与协作，禁止以逸待劳现象。完成后要求提交大作业实践报告、Matlab程序源文件及分析建模的关键草稿纸等材料，实践报告应达到内容完整全面、字迹图标工整清晰、格式符合国家科技论文规范等要求，Matlab程序源文件应达到运行流畅、注释合理充分、格式整齐美观等要求。

项目式教学实施过程中，以学生为主体，教师起引导答疑作用，实现科研基本思路和规范的训练，培养学生运用计算机和编程技术进行学习、研究的能力，为学生后继其他课程的学习、课程设计、毕业设计以至毕业后科研创新打下良好的基础，培养学生进行科学研究或工程设计的良好习惯。

三、课程综合改革实践效果与注意事项

通过机械原理课程教学改革与实践，在掌握课程基本理论、基本知识和基本技能基础上，学生的机构设计、综合、创新等专业能力和系统性工程意识、基本的科研素养得到显著提高，在后续的专业课程、第二课堂（如课外科技制作、机械创新设计大赛等）、毕业设计等学习环节中充分发挥作用，尤其是第二课堂，机械类专业学生兴趣浓厚，积极主动，上手快，创意多，动手实践能力强。

由于机械原理课程教学改革涉及内容体系、课堂教学、课内实验、课外大作业和期末考试以及相应的考核方法，存在面广、点多、工作量大等问题。为保证课程教学与考核方法综合改革实践的效果，应注意以下几个事项：

（一）学生的兴趣与投入。课程学时不断压缩，课堂教学时间越来越短，但教学内容与要求反而提高，而课余活动（尤其是网络普及带来的网络活动）不断丰富，导致学习时间减少。针对现状，必须全面激发学生的学习兴趣，自主投入一定的课外时间用于课外学习，包括项目驱动式课外大作业、课外科技创新与制作等内容。

（二）教师的钻研与投入。目前高校普遍存在“重科研、轻教学”的问题，使职称评审、考核奖励等活动的科研成果要求不断提高，导致教师对教学的专研精神和精力投入不足，需从学校制度上做适当引导，如我校职称评审中的教学绿色通道和重金奖励的教学模范奖，将教学成绩、学生评价作为考核指标。

（三）课外学习资源的建设与应用。课外学习的硬件资源包括场地（如开放教室、实验室、机房等）和慧鱼组合模型、常用工具、常规机床等设备设施;软件资源包括课外大作业的项目和本科生创新计划、机械设计创新大赛等活动。

四、结束语

为从知识、能力和素质三个层次上提高机械原理课程教学质量，进行了课程体系梳理、教学方法改革与实践，构建有机统一的课程教学模块，实践基于慧鱼组合模型、网络教学资源、计算机和编程技术的新型教学方法，有效提高了学生知识水平、专业能力、工程意识和科研素养。

[注释]

[1]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2]于晓红，王小群，邱丽芳.机械原理与机械设计课程体系的优化整合[J].中国大学教学，2008（7）：34-36.

[3]赵京，赖德华，门淑贵.以认知学习理论指导机械原理和机械设计课程的教学改革[J].大学教育科学，2004（2）：50-52.

[4]陈文华，陈秀宁.“机械原理”课程改革的实践与探索[J].机械工业高教研究，2001（1）：71-74.

[5]于晓红，韩建友，邱丽芳，等.深化机械原理课程教学改革[J].中国大学教学，2005（4）：25-26.

[6]http：///details？uuid=8a833996-18ac928d-0118-ac9291e8-0636/2014-02-20.

高等机械设计理论篇5

【关键词】机械专业；应用型人才培养；课程体系；建设；改革

前言

机械是最早的专业之一，由机械装备设计和机械制造工艺专业合并而成。该专业工程实践性较强，属于工科类，是以机械为主，光、机、电、气结合的综合性较强的一个专业[1，2]。结合应用型人才培养方案，针对西部院校机械类专业实际情况及特点，本文讨论我院机械设计制造及其自动化专业课程体系建设，并提出一些改革措施。

1.培养目标及要求

1.1培养目标

机械专业培养德、智、体、美全面发展，具有良好的团队协作能力和创新能力，具备现代机械设计制造及其自动化基础理论知识与应用能力，具有从事本专业实际工作的综合职业能力，能在工业生产第一线或中职、高职院校、科研机构从事机械制造领域内机电产品设计与开发、机械产品制造、科技开发、应用研究、经营销售、运行管理、生产管理、教育研究等方面的工作。

1.2培养要求

具有从事机械产品开发、设计、制造、控制及生产组织管理的基本能力，具体为：

（1）具有扎实的自然科学、社会科学基础知识；

（2）系统掌握本专业领域的技术理论基础知识；

（3）具有本专业必需的制图、计算、实验、测试、文献检索、基本工艺操作等基本技能；

（4）具有初步的科学研究、科技开发和组织管理能力；

（5）具有较高的综合素质和较强的自学能力与创新意识。

2.机械专业存在的问题

西部院校由于资源、师资、教学条件、办学经验等原因仍存在一些不足：

（1）课程设置顺序不合理，学生学习过程中发现一些课程的知识还未学，就已经开始学习后面的内容了，学生学起来比较吃力。故进行课程设置时应考虑课程间的关系，合理安排，让学生学习时有递进感，不断增强学习兴趣和信心。

（2）学生掌握的能力与需要的能力不对接，学生感觉学了四年，什么都没学到，也有学生感觉，毕业出去后需要用到的知识没学，没用的却学了很多。这是因为，知识体系是一个整体，分为不同学科、不同专业和课程。解决工程实际问题时，需要的是系统综合知识，学生只有运用系统的知识才能真正解决问题[3]。

（3）课程设置与社会需求脱节，企业招聘人员反映，学生目前学习的知识比较陈旧，多数都已过时，希望学校跟上社会的需求，不断更新知识，开设一些实用性强的课程。

3.课程体系

3.1课程设置框架

3.2专业必修课程

（1）为了培养学生具备一定的计算、运算等能力，以为后续的机械设计、模具设计、机电一体化技术等课程服务，同时掌握一定的英语运用能力，开设了一些比修的基础课程，如数学、物理、力学、英语等。

（2）机械类开设的主要课程有机械制图、机械CAD、机械原理、机械设计、互换性与测量技术、工程材料及成形技术、数控机床与编程等。

①机械制图：能够培养学生掌握相应的CAD绘图能力；提高学生的三维空间想象能力；为学好后续课程（机械设计、机械原理、互换性也测量技术、机械制造技术、冲压工艺与模具设计等）打下坚实基础。

②机械原理：机械原理是从基础理论课到专业课之间的桥梁，在课程学习中起着承上启下的作用。学习该课程，能使学生掌握机构运动学和机械动力学的基本理论，具备拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力。

③机械设计：机械设计是机械专业的核心基础，也是学习机械制造技术、模具设计与制造等课程前的必备知识。学好机械设计能为后续学习模具、机电产品设计奠定基础。

3.3专业限选课程

机械专业分为两个方向：（1）模具制造工程方向，该方向主要开设机械制造技术基础、模具制造工艺和冲压工艺及模具设计等三门课程；（2）机械电子工程方向，该方向主要开设机械工程控制基础、机电传动控制和机电一体化技术等三门课程。

3.4实验及实践教学

为了巩固学生对理论课知识的理解和消化，针对机械应用型人才培养特点，除了对一些专业课开设课程实验外，还开设了系统的实践教学环节，如表1所示。

课程实验：目前开设的实验或建立的实验是只要有机械设计实验室、机械原理实验室、测量实验室、液气压实验室等，而模具实验室、机电一体化实验室等则还在筹划之中。

课后实训：目前机械专业开设的实训有车工实训、钳工实训、焊工实训、数控技术实训、电子线路实训、机械设计课程设计、模具设计课程设计、机电一体化系统课程设计等。电火花成形、线切割、模具、铣削、铸造等方面的实训及实训中心则在完善和建设之中。

3.5课外科技活动

课外科技活动是一个能提高学生自学能力、团队合作精神、遇到问题解决问题等能力的重要教学环节。在课外科技活动中，学生相互讨论，相互学习，相互影响，相互督促，共同进步。此外，在指导过程中，教师也能不断更新知识，提高自身能力。我院机械专业主要的课外科技活动主要体现在学生第二课堂、专业相关比赛、大学生创新设计制作大赛、科研活动等几个方面。

4.课程体系改革措施

根据上述讨论，与以往相比，机械专业课程体系的建设有了一定的进步，也取得了一定成绩，但也存在一些不足。针对上述的不足，现对理论教学、实践教学等方面提出一些改革措施。

4.1理论教学方面

（1）将冲压模具课程设置在模具制造工艺前讲授；

（2）模具制造工程方向增设注塑模课程；

（3）机电方向增设测试技术课程，机电方向学生必须具备一定的测试知识。

（4）将机械制造技术基础设置为专业必修课。机械制造基础是主要讲授车、铣、刨、磨、钻等常规的机械加工方法、加工刀具、加工设备等，是机械专业学生必须掌握的专业基础知识，所以，机电和模具方向学生都应掌握。

（5）选择通俗易懂的教材，如高等教育应用型教材；

（6）课程设置跟上行业步伐，如增设先进制造技术、有限元原理、机械CAD/CAM/CAE等课程。

4.2实践教学方面

（1）加强实验室和实训中心建设；

（2）实践性强的课程增加相应的实验环节。

4.3其他方面

专业分方向时间从大二上学期延迟至大三下学期；从企业引进经验丰富的教师，开展必要的实训课程；加强教师培训，提高教师技能。

5.结束语

我院机械类学生偏多，师资薄弱，教师队伍年轻化严重，经验不足，目前只能勉强维持基本的教学工作，对于一些实践性较强的实训项目和深度、难度较大的专业改革或专业建设方面还无法开展。总之，我院机械专业的应用型人才培养工作还任重道远。

参考文献：

[1]刘国昌.机械制造专业课程体系改革初探[J].教育与职业，2005，17：65-67.

[2]刘迎春，宁立伟，邓奕等.应用型本科机械设计制造及其自动化专业人才培养课程体系的研究[J].湖南工程学院学报，2004，14（3）：59-62.

[3]杜家熙.谈机械设计制造及其自动化专业课程体系改革[J].河南科技学院学报，2009，37（4）：75-77.

基金项目：

广西教育厅科研项目（2013YB208）；部级大学生创新创业训练计划项目（201310605006）。

高等机械设计理论篇6

【关键词】现代机械；设计；制造工艺

按照产品使用要求，机械设计的结构、形式、工作原理等，展开合理分析和科学计算，并通过机械设计方法，实现产品设计的具体运用。在传统机械设计中，主要依靠设计人员手工计算、手工绘图和检索资料，产品设计的周期较长，且无法保证设计质量。近些年来，随着科学技术迅猛发展，机械产品不断更新，传统机械设计方法无法适应新时展，因此催生了现代机械设计工艺。不断改变了传统设计方法，对设计理论、设计方法不断改进，使产品设计周期明显缩短，产品质量明显提高。笔者根据自身多年的机械设计经验，主要分析现代机械设计的制造工艺。

1.现代机械设计方法的优点分析

1.1通过现代化机械设计，可提升产品质量、工作效率

针对现代化机械设计，可实现生产、作业的现代化处理，通过机械设计的优质产品，可灵敏、精确控制作业流程，准确把握生产控制，利用机械操作系统，确保机械制造程序现代化设计，保证产品设计达到规定操作。采取现代化设计，可实现操作系统全程数据化控制，无主观因素影响，确保操作流程科学、有序运行，通过精确规定动作，提升产品质量、工作效率。

1.2通过现代化机械设计，可改善劳动条件

现代化发展的机械设计，属于技术密集型、知识密集型的集合技术，通过现代化机械设计，降低作业人员劳动负担，使作业人员摆脱繁重手工作业。随着机械现代化产品的逐渐推广应用，使机械行业生产环境得以有效改善，有利于提高行业劳动条件，实现机械制造的现代化办公，进而使机械制造劳动条件得以有效改善。

1.3通过现代化机械设计，提高机械设备可靠性、安全性

对于机械设计所包含的现代化功能，包含了问题诊断、警报处理、系统保护、系统监视等现代化、对于机械生产，若遭遇电压短路，或超负荷运载问题，利用现代化系统，可采取控制保护措施，实现系统现代运行，可降低人身事故发生率，对设备起着良好保护作用，使设备损坏率明显下降。对于机械设计、现代化发展，电子元件是其主要部件，可有效降低元件磨碎率，提高机械现代化产品可靠性、安全性，进而使设备故障率明显降低，延长机械设备的使用寿命。

2.现代化机械设计的主要工艺

2.1智能化设计方法

对于机械设计而言，实现现代化控制技术，就是为提高生产作业、机械制造的智能化。立足现代化机械设计角度，智能化是立足动力学、社会学与心理学理论角度，结合人工智能技术与计算机技术学科等，将其纳入机械设计学科。通过交叉学科建设，有效吸取机械设计智能化发展新方法与新思维。利用人工智能模拟技术，就是使机器行为与人脑推理、逻辑、决策等思维能力类似，智能化机械设计是机械制造领域的重要设计工艺。

2.2机电一体化设计方法

按照现代学科发展模式，使传统单一学科模式被打破，逐渐往学科融合方向不断发展。对于现代机械设计而言，也必须转变传统设计思维，创新机械设计思路，趋向学科融合发展。立足学科建设角度，在未来发展中，机电一体化是机械设计的重要发展方向。机电一体化，是通过机械、微电子、电子信息、传感器、电子工程等技术，相互结合而产生，从这些技术理论中，吸取机械设计所需理论、技术，在机械设计、现代化发展中，不断综合运用，使机械产品往机电一体化方向不断发展，机电一体化设计，极大推动机械制造行业的积极、健康发展。可以说，机电一体化设计，是机械设计的关键工艺。

2.3网络化设计方法

近些年来，随着互联网技术兴起和日益发展，使人民生产、生活发生巨大改变。随着互联网快速发展，加速了全球经济一体化。对于机械设计而言，其产品换代、理论更新，均离不开互联网发展。提高机械设计、现代化发展，必须紧密联系互联网，利用互联网监控技术、远程控制技术，实现实时操作、动态化控制，利用计算机安全、云计算数据、局域网等互联网技术，为机械设计、现代化发展创造良好网络运行环境。总之，随着互联网不断发展，机械设计产品和互联网联系日益紧密。

2.4模块化设计方法

针对机械设计产品研发，现代化属于系统性、复杂性的工程，所涉及产品规格、种类繁杂。现阶段，对于机械设计现代化研发，若想实现产品接口生产标准化，还存在一定难度。所以，通过模块化处理技术，目的就是为简化设计流程。系统模块化，就是复杂、庞大的设计系统进行分解，建立良好管理模块。利用标准单元模式，实现产品的快速研发，使产品生产规模日益扩大，进而分解模块，简化处理机械产品。

2.5绿色化设计方法

由工业革命开始，全球进入工业化社会，影响着人们的生产、生活，有效提升了人们物质、文化生活。然而，随着粗放型经济不断发展，人们生态环境遭到严重破坏，环境污染与资源浪费问题日益突出。因此，工业改革是社会发展的必然趋势，发展绿色工业，保护生态环境，降低资源浪费率，要求机械设计必须提倡绿色、环保，设计出环保型、节能型的现代化产品，是机械制造发展不可小视的问题。

3.结束语

综上所述，现代机械设计工艺，主要是完善、补充传统机械设计工艺，主动性较强，且设计周期较短，可明显降低设计耗费。通过现代机械设计方法，不管是产品设计、产品制造，或报废回收方面，比传统机械设计工艺明显要好。对于现代机械设计工艺，是诸多学科知识、领域的完美融合，并实际运用于产品设计中，不仅是单独个人设计，还是一个设计团队的设计，在设计设计中，运用现代机械设计方法，确保每个设计人员做到相互了解，运用模块化、网络化、智能化等设计工艺，通过设计工艺的有机融合，方可设计出完美、优质的机械产品。[科]

【参考文献】

[1]王秀凤.现代机械设计制造工艺综述[J].科技与企业，2014，（2）：217-217.