机械系统设计论文范文
机械系统设计论文范文第1篇
关键词:机电一体化;机械系统;工作经验;研究资料
机电一体化机械系统通过运用计算机技术，由计算机系统进行协调及控制，从而完成运动、能量流和机械力等各项动力学相关的任务，同时其各个机电部件相互联系、相互配合和相互协调，组成完整的系统结构。基于该系统结构的程序性和任务性，在机电一体化机械系统的设计与研究上应该站在“系统”的相关角度，以便进行有效科学的安排设计。
1机电一体化机械系统的设计要求
1．1保证较高的精确性
机电相关产品的精确程度直接关系着系统整体的质量和效益，机电一体化机械的技术性能、工艺水平及功能都要求选择优质产品，也就是说，机电一体化产品的首要标准和要求便是高精确度。
1．2反应性能要强
机电系统具有良好的反应性能，即在系统接受某一指令后，能够较短时间内对该指令进行任务的执行，从而保证系统能够更加精确地完成任务。另外根据系统的运行状况，做好准确、及时获得相应指令的控制，能够增加任务完成和执行的准确性。
1．3具有较强的稳定性
在机电一体化机械设计中，为了保证更好的系统精确度和反应性能，往往会在无间隙、低摩擦、高刚度和高谐振频率等方面对系统提出较高的要求。另一方面，还要求机电一体化机械系统有寿命长、体积小、重量轻和可靠性高等优点。
2机电一体化机械系统的构成
机电一体化机械系统通常是由传动机构、导向机构和执行机构三部分构成。
2．1传动机构
机电一体化机械系统中的传动机构，不仅仅是转速和转矩的转换器，耗时伺服系统中的重要组成部分，因此，在机电一体化机械系统设计要求中，传动机构首先要具有较高的精确度，同时必须满足重量轻、噪音低、体积小、运转速度高和可靠性高等方面的要求和特点，结合机电一体化机械系统中对伺服控制的要求和标准进行传动机构的设计研究，以便更好地提升系统机械结构中的伺服性能。
2．2导向机构
导向机构在机电一体化机械系统中主要起到的是导向作用和支撑作用，一般包括导轨和轴承等。导向机构的正常作用的发挥可以有效保证机电一体化机械系统中的组成部分和各个装置能够安全、准确完成指定的任务运动。
2．3执行机构
执行机构，是指在机电一体化机械系统中直接完成任务指令的操作装置和部分，一般情况下，执行机构所具备的高灵敏度和精确度以及高重复性能和可靠性，可以保证其根据不同的任务指令和相关要求，在动力源的推动下完成预先设定的各种操作任务。在目前经济快速发展的社会，计算机的应用能通过其强大有效的功能，使传统机电的动力发动机转换成为可变速、动力和执行的多功能发动机，从而使得执行机构和传动机构得到进一步的简化。
3机电一体化机械系统的设计思想
3．1动态设计思想
在机电一体化机械系统的设计中，通过静态设计的有效协助，为了更好的研究整个机械系统结构的频率特点和性质，完成各个系统环节数字模型的建立，推动促进机电一体化机械系统的传递函数，必须充分有效地通过自控方法进行频率特性的计算，这便是动态设计。机械系统的频率特性，在一定程度上不但能够反映出整个系统在不同信号频率下的相应反应，还决定了系统的工作最大频率、抗干扰性和稳定性。
3．2静态设计思想
静态设计是指按照机电一体化各个机械系统的功能要求，通过相关的研究和经验初步、大体上制定出机械系统设计的步骤及方案。方案中主要涉及整个系统部件之间的控制、连接以及部件的种类和对能源的需求等。基本方案设计完成后，应以技术手段为基础，设计出系统中各部件的运动关系、参数及结构，确定部件及相应零件的材料、精确度和结构方式，并对执行元件发电功率、参数和过载能力进行验算，对其他相关的元件和部件进行配置系统的选择等等。
4机电一体化机械系统的性能分析
想要使机电一体化机械系统良好的伺服性能得到保证，不但需要从机械系统的静态特征方面得到更好的满足，同时还要充分的运用理论研究和自动化的控制方法对整个系统体系进行动态设计和分析。另外，机械系统的动态设计应该以系统静态的数字模型为基础，根据自动化控制的要求和方法研究分析系统的整个频率特性，并通过调整相应的频率，改善系统整体的伺服性能。
4．1数字模型的建立
机电一体化机械系统数字模型的建立和电气系统的数字模型的建立在一定程度上基本相似，即都是通过折算将比较负责的结构装置简单化，转为等效的数学函数关系，并用数学中的线性微分方程表达式将其表达出来。机电一体化机械系统的数字模型分析通常情况下都是输入与输出的联系。比如，把比较复杂的系统机械参数，弹性模量、阻尼和系统惯量等统一进行处理，并对各个机械参数进行数学方式的分析，从而得出它们对整个机械系统的影响。在数字模型的建立之前，需要先对机械系统中的不同物理量进行折算，使它们直接转化到某个元件上，从而把多变、复杂的多轴传动变为单轴传动，在此过程中，必须严格按照总机械系统性能不变的原则。这样，以单轴为基础的输入量和输出量的关系，就能够建立相关的数学表达式，从中反应出机械的相应性能，从而应用并指导实际中的设计。
4．2性能参数的影响
机电一体化机械系统设计要求必须要工作可靠、精确度高、运行平稳等，既是静态设计中的研究问题，也是动态设计对伺服机构的要求，这就应该通过对有关参数的调整，优化整体系统的性能。
5结语
通过以上论述，从机电一体化机械系统的性质、概念等方面进行相关分析，分别从机电一体化机械系统的设计要求、基本构成、设计思想和性能分析四个方面进行了研究分析，机电一体化机械系统设计研究进行了详细的论述。
作者:朱翔宇 王玉乐 单位:聊城大学机械与汽车工程学院 青岛科技大学自动化与电子工程学院
参考文献:
［1］农明武．技校生参加"机电一体化"技能竞赛的指导策略［J］．中小企业管理与科技(下旬刊)，2016(01)．
［2］韩向可，吴耀春．应用型本科机电一化系统设计课程改革探索［J］．装备制造技术，2016(01)．
机械系统设计论文范文第2篇
现代机械种类繁多，其结构形式千差万别，结构的复杂性也在逐渐增大。机械系统在功能上划分，可以分为传动系统、动力系统、操纵系统、执行系统、控制系统等，而每一个系统又可以根据需求的不同来细化为更小的子系统。与传统机械设计不同的是，现代机械设计在设计过程中不仅要对机械工作的原理、运动方式、能量传递方式等各个方面进行计算、分析、构思，同时还必须要在进行设计的过程中运用仿生学、控制论、美学、价值工程等多种科学知识，将这些看似与机械无关的科学知识，运用在机械设计中，从而使得机械在市场中获得更好的竞争力。
2计算机辅助机械设计方法
计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，简称CAD）技术是电子信息技术的一个重要组成部分。因其具有计算机高速运算和快速绘图的强大功能而被广泛应用到工程设计及产品设计服务中，从根本上改变了传统的手工设计绘图方式，让设计人员从绘图板、绘图铅笔、丁字尺这些传统的设计工具中解脱出来，不仅降低了劳动强度，更是极大地提高了产品开发的速度和精度，使得科技人员的智慧和能力得到了延伸。计算机具有运算快、计算精度高、有记忆、逻辑判断、图形显示以及绘图等功能，而人们则具有丰富的经验、无穷的智慧和非凡的创造力，两者相结合，有效地提高设计质量，缩短设计周期，极大地创造社会效益和经济效益，推动社会文明的进步。CAD系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件系统是计算机辅助设计技术的物质基础；软件系统作为计算机辅助设计技术的核心，决定了系统所具有的功能。软件分为系统软件、支撑软件和应用软件。系统软件处于整个软件的核心内层，它的作用是对计算机资源进行自动管理和控制，主要包括操作系统和数据通信系统等。支撑软件又称为软件开发工具，是一种软件工具系统，它的作用是帮助人们高效率开发应用软件。应用软件是用于解决各种实际问题的程序，它是用户利用计算机以及它所提供的各种系统软件和支撑软件自行编制的。计算机辅助机械设计首先要建立数学模型，虽然对于一般的机械零件有现成的数学模型可以使用，但对于没有数学模型的就需要建立正确的数学模型，这是成功进行设计的第一步；接下来，根据手工计算的步骤设计程序框图；然后根据程序框图用高级语言编制程序；最后进入程序调试环节，程序编好后，要对源程序及程序适用范围的边界、转折点进行试算，试算与手算结果要完全吻合。
3系统化机械设计方法
现代化机械设计正在向智能化、柔性化、系统化、信息化发展，而不再是把实现机械某一个单一的功能来作为设计的目标。从系统的角度为着眼点，机械系统设计过程中，为了让机械产品能够创造更高的经济效益和社会效益，必须要在产品制造技术、功能、性能等方面，充分利用先进的技术，让产品的结构产生质的飞跃。在对传统机械设备改造的过程中，系统化设计和控制技术的应用成为了不可或缺的重要因素。人们对于机械产品的功能的需求随着科学技术的飞速发展日益增多，这就导致了机械构造变得越来越复杂，产品寿命期逐渐缩短，机械产品更替的频率逐渐加快。尽管如此，机械产品实际上所展现出的功能仍然无法满足现代社会的需要。现在，计算机辅助设计已经广泛应用于整个产品设计的过程中，从最初的设计计算，到设计绘图，再到生产规划和加工制造，计算机辅助设计都充分表现了独特的优势并且成果喜人。然而，对于产品开发初期方案的设计，计算机辅助设计还是有着不足，不能完全满足设计的预期需求。如何让整个机械设计更加系统化，设计过程更有规律性，从而更好的应用计算机辅助设计，这是必须要考虑的问题。于是，系统化设计法应运而生，采用这种设计方法，可以将设计任务由抽象到具体，由浅入深进行层次的划分，然后对每一层次的既定目标和所采取的方法进行规划。系统化设计法的优势在于，每一个设计都是相对独立却又保持着有机的联系，这些个设计结合在一起，就构成了完整的机械系统设计。为使设计工作科学有效的进行，在机械系统过程中，首先要把一机械系统分解为若干个子系统，各个子系统相对比较简单，相互之间存在着联系，各子系统还可再分解为更小的子系统，以此类推，直至可以满足设计和分析的需要。系统分解时需要注意：首先要把握好分解数和层次。分解数太少和太多都不可以，太少则导致子系统仍很复杂，不利于进行模型化和系统优化，太多又会对总体系统的综合造成难题。其次，分界面不能过于复杂，可以在要素间结合枝数（联系数）较少和作用较弱的地方选择分界面。此外，通常机械系统工作时，能量、物料和信息三者之间存在着转换关系，从系统输入到系统输出的过程中，按一定的方向和途径流动，不可以中断或产生紊流，即便分解成各个子系统，它们的流动途径仍应畅通和明确，在设计过程中，必须保持能量流、物料流和信息流的合理流动途径。最后，需要了解到，系统分解与功能分解的不同。系统分解时，它把具有比较密切结合关系的要素结合在一起，其结构组成虽稍微简单，但其功能往往还有多项，每个系统仍是一个系统。而功能分解时，是按功能体系进行逐级分解，直至不能再分解的单元功能。
4结束语
机械系统设计论文范文第3篇
机械臂的模型仿真采用MatLab平台下的RoboticsToolbox工具箱，从而可以很方便地对机械臂运动学的理论进行学习和验证。工具箱内部包含了很多机械臂运动学方面的功能函数，如机械臂的坐标变换及机械臂正逆运动等。通过调用Link和Robot两个功能函数，利用Denavit－Hartenberg参数表来描述机械臂各个连杆间的位移关系，可以在三维空间为机械臂的每一个连杆建立一个坐标系或相对于机械臂底座的相对坐标系，进而确定每一个杆件的位置和方向。在建立多个运动坐标的时候，为了方便，一般建立一张关节和连杆参数的D－H参数表。根据图4所示的结构模型建立的参数如表1所示。利用表1建立的D－H参数表来进行机械臂数学模型的运动仿真，在Matlab中将6个关节初始角度按照表1设置为θ1=90°、θ2=0°、θ3=0°、θ4=－90°、θ5=90°、θ6=0°。通过调节工具箱中每个自由度对应的活动范围可以实现机械臂任一关节的位姿运动。
2机械臂控制系统硬件实现
采摘机械臂要实现其特定的动作离不开控制系统的支持，其控制系统主要由AVR主控板和舵机控制扩展板组成，此外还有一些辅助的硬件模块。例如，使其系统稳定工作的开关电源模块、调整工作姿态的键盘模块、实现人机对话的显示模块和语音播报模块。同时，为了实现在上位机上的监控，设计了基于MAX232的串行通信接口。
3机械臂控制系统软件实现
机械臂控制系统软件主要由主控板控制程序和上位机监控程序两部分组成。采摘机械臂主程序流程如图8所示。整个程序主要是通过键盘模块上按键的控制来切换操作模式，也可以在上位机设计的监控软件中来进行模式的选择判断。主程序主要由单自由度功能模式、多自由度功能模式、轨迹规划功能模式这3种工作模式组成，通过这3种工作模式，可以完整的展示采摘机械臂的整体自由度配合情况。为了在上位机上实现对机械臂的监控，借助于Labview软件设计了机械臂上位机控制系统。Labview使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式［6］。根据需求选择合适的控件并进行合理的布局，就可以构建一个美观的仪器仪表界面。设计的控制界面如图9所示，该界面包含有六个舵机的数据监控转盘、串口通讯设置、速度调节滑块、按键模块。通过RS232通信协议该监控软件可以实时的实现对六个自由度转角和方向的控制，其中舵机转盘上的数值代表脉宽值，其可调整的范围为500～2500μs，代表舵机相应的角度为0°～180°。在上位机上的控制信号发送给AVR主控制板，主控制板对接收到的上位机数据进行分析处理，将需要的运动形式及参数发送给舵机控制板，各个舵机根据接收到的控制数据进行相应的动作响应。
4结语
机械系统设计论文范文第4篇
关键词：现代机械；设计方法；理论；研究
1. 现代机械设计概述
1.1.现代机械设计的内涵
当前，随着我国经济、科技的发展迅速，产品技术的发展不再单纯依赖于设计者的思想灵感或经验技术，而是逐渐发展成为一门科学，并且是以知识为基础，具有科学设计手段的现代机械设计技术。随后，现代机械设计又引进了多种不同的设计方法理念，例如系统科学、信息科学、计算机技术等，这些都为我国的机械设计理念增色不少。
1.2. 现代机械设计的特点
现代机械设计种类繁多，其结构也越来越复杂。现代机械设计可以从实现功能的角度来考查，其中包括系统功能、传统功能、执行功能和操作功能等，这些功能都可以用来协助机械的运作，每一种功能都有其自身的特点。现代机械设计方法一般都是凭借计算机网络或其他一些现代化机械设备，引进先进的现代化设计理念及方法，创造出具有现代化机械设计特点的作品。现代机械设计的主要工具也是计算机，如利用计算机计算、分析、绘图等，可以大大提高现代机械设计的效率。
2. 国内外现代机械设计的方法与理论
随着科技的不断发展，人们对于机械产品的质量要求越来越高，许多科研工作者对现代机械设计方法都进行了研究。在国外有许多现代机械设计方法，比较著名的有普适设计理论方法、公理化设计理论方法和三次设计法理论。
2.1. 国外现代机械设计的方法
2.1.1 .普适设计理论方法
普适设计理论产生于德国，其理论方法的精华就是经验的累积和总结。现代机械设计种类较多，这就需要有一个系统的理论方法对其进行总结与归纳。普适设计理论方法是一种典型的设计方法学，这种理论建立起了一系列系统的理论设计方法，从策略、规则、方法到实施都有其具体的设计规则模型。普适设计理论方法的重点就是构建机械设计的功能结构，其每一步的能量输入与输出都是根据已有的经验作为基础所构建出来的，所以普适设计理论方法是一种基于经验的方法。
2.1.2. 公理化设计理论方法
公理化设计理论方法产生于美国，是一种基于决策的理论设计方法。公理化设计理论方法结合了普适法的经验累积，利用系统理论作为基础，再加上其自身的科学决策，构建起以科学基础和法律公则为基础的设计理论方法。公理化设计理论方法还是一种较为传统的方法，在没有系统知识和经验的时候也可以有效利用。有些机械化设计理论较为复杂，如果根据一般的理论设计方法不能有效地设计出好的机械作品，利用公理化设计理论方法，就能对各种复杂的机械设计进行优化，从而达到很好的设计效果。
2.1.3. 三次设计法理论
三次设计法理论是由日本学者提出的，这种机械设计理论方法主要包括3 个过程，即系统设计、参数设计和容差设计。
（1）系统设计是整个机械设计的核心理念，也是最基础的部分，它是整个机械设计的始发站。
（2）参数设计就是对各个功能进行优化组合，使系统中所有参数组合最佳，这样可以使产品的负面影响减到最小。
（3）容差设计相当于是对整个机械设计的一个检验，确认各个参数的波动范围，从而尽可能减少制作成本，整个设计过程总称为三次设计。三次设计法理论是目前国际公认的质量最高的机械设计方法，其设计的核心内容就是参数设计和容差设计，每一种设计都是整个机械设计过程中的有效工具，利用其设计方法对机械设计的参数进行优选。
2.2. 国内现代机械设计的方法
机械设计理念在不断发展，为适应科学发展的要求，我国大量的科研工作者也对其进行了不断地探讨和研究，并且取得了一些成果。这些新型的设计方法理念，有效地解决了机械设计过程中出现的一些问题，具有很好的实用性。计算机辅助机械设计方法、系统化机械设计方法和局部或全局性的设计方法都是我国科研工作者的研究成果，下面以其为代表进行介绍。
2.2.1. 计算机辅助机械设计方法（简称“电子信息技术”）
计算机辅助机械设计方法是随着计算机科学技术的不断发展而兴起的一种机械设计方法。机械设计人员在画图、构思和高速运算等方面可以运用计算机来协助工作。传统的机械设计方法，除了科学的设计理念，其设计步骤也非常重要，传统的机械设计方法都是利用图纸或手绘而制作出设计方案，而计算机辅助方法出现之后，设计者就可以利用计算机有效地进行产品设计。计算机辅助机械设计方法不仅可以减少设计人员的体力劳动，还可以提高设计质量，缩短设计周期。
2.2.2 .系统化机械设计方法
系统化机械设计方法是对传统机械设计方法的一种突破，它改变了以往一成不变的单纯的功能性要求。系统化机械设计方法使整个机械设计的方法理念更加系统化、信息化与智能化，能够在不丢失数据的前提下，通过对用户信息进行管理或禁用某些程序，使一些丢失的数据还原，保护用户系统的利益，从而保护整个系统。系统化机械设计方法通过多种方式对用户系统进行合理保护：
（1）利用一些软件对硬盘中的信息进行管理；
（2）有效地隐藏备份，如系统化机械设计方法可以还原一些丢失的文件、更改文件属性或对文件加密等。
2.2.3. 局部或全局性设计方法
国内现代化机械设计方法理念较之以前更为全面，实用性更强。现代化机械设计理念更为科学，通过它可以全面了解整个机械设计过程，系统地对整个机械设计过程进行监测或督查，以提高工作效率。
3. 现代机械设计的研究进展
现代机械设计全面发展。随着科技的不断进步，现代机械设计方法逐渐面向大众，适应市场化的发展需求。
3.1.全球化。机械设计全面发展，在全球化的进程当中占据着非常重要的地位，所以面向全球化是机械设计发展的必然趋势。
3.2.网络化。在机械设计的发展中，很多人认为机械化与网络没有太多的联系，但事实上这种思想是错误的，当今社会网络化越来越成为大众交流发展的一个平台，任何事情在网络化这个大平台中都可以得到讨论，因此机械化设计是与其紧密相连、密不可分的。
3.3.虚拟化。设计过程本身就是一个抽象的过程，自然带有一定的虚拟色彩。
3.4.自动化与绿色化。这是现代机械设计中较为先进的一种科学理念，设计者应有效地利用这种理念进行设计，以提高机械设计工作的效率，降低能耗。
4. 结语
随着我国机械制造产业的不断发展，我国的机械设计理念也需要不断更新。高质量、高生产率一直是机械设计的主要目标。因此，21 世纪机械设计应朝着柔性化、灵捷化、智能化、信息化、网络化、绿色化的方向发展。
参考文献：
机械系统设计论文范文第5篇
科技的进步使得人们对机械设计也提出了更高的要求。本文主要对当前机械设计中的相关理论进行系统分析，阐述机械设计的方法和过程，并对现代机械设计的创新方法进行了详细研究，同时论述了机械的创新设计步骤。
关键词:
现代机械设计;创新方法;研究
在科技高速发展的今天，人们的思维方式也产生了很大变化，机械设计人员除了要准确掌握机械设计原理以外，还要在思维方式上有所拓展。要求机械设计人员创新理念，在结构设计上与产品的相关功能进行紧密联系，将设计手段与计算机辅助设计进行有效融合，只有这样才能够设计出令受众满意的机械产品。
1现代机械设计
与传统机械设计相比，现代机械设计更加注重计算机化、动态化和科学化。现代机械设计理论是在机械设计理论学科基础上形成的，它包括了信息、控制、优化等内容，而对于相对比较复杂的产品而言，现代机械设计的优势也体现得更加明显。现代机械设计是在传统机械设计的基础上形成的，但它又在传统机械设计的基础上进行了极大创新，进而形成了一个完美且科学合理的机械产品设计。这不仅需要传统机械设计的相关经验，而且还需要在现代机械设计中引入先进的设计方法。
2机械设计方法及过程
具体机械设计步骤如图1所示。项目设计的前期工作主要包含对地区的实地调研，并对其进行可行性研究，制定可行性的计划和方案。方案设计主要包括:对功能的总体分析、对系统原理进行解释，确定最佳方案。技术设计包括:技术的总体设计、实验环节设计以及选型设计等。施工设计主要包括:零件画图、编写相关的技术文件、生产，等等。在机械设计中，每一个环节都要充分发挥人的主观能动性，利用科学技术手段来对机械设计进行不断创新。
3设计方法创新
创新设计是机械设计领域中对专业知识和设计经验的一个综合，在设计过程中能够真正体现出机械产品的真实价值，所设计的产品一般都是由人的主观能动性和创造性思维共同促成，这也是形成新思维模式的一种方法。对机械设计进行创新时，首先要充分发挥人的主观意识和想象力，能够在机械设计的过程中，运用现代化的机械设计方法来对产品进行创新设计，其设计模式也要选择现代化的科学思维方式来对设计理念进行分析，并且要求运用现代化的科学方法和工具来保证设计过程的完整性。在实际的机械设计过程中还要保证设计的创造性，尤其在对新产品进行设计时，要凸显创新意识。现代机械设计的创新主要包括两方面的内容:第一，通过创新使已经成型的产品更加具有技术性和可靠性。第二，从其他方面挖掘创新设计点，通过创新设计出机械产品来满足人们日益增长的生产生活需求。这两方面的创新与创新思维模式紧密联系在一起，而且与科学技术手段和设计工具也存在紧密联系。
3.1机械创新设计步骤
A.重点研究机械产品的工作原理及其本质。B.重点对机械生产产品的性能和结构进行分析，并对其类型进行综合考量。C.对机械产品的尺度以及参数进行优化选择。D.对机械产品进行最终的综合分析和协调。机械长效设计步骤的具体内容如图2所示。
3.2机械创新设计分类
3.2.1变形设计
这一设计手段主要是在原机械产品的基础上进行系列化、标准化的设计，以此来进一步满足使用者的实际需求，除此之外，还要对产品的功能、原理以及结构进行系统性分析，同时还可以进行跨系列产品的设计，这也是产品动力提升的主要手段。
3.2.2可靠性设计
这一设计也是当前机械设计中工程师们追求的主要目标。可靠性是衡量产品质量的重要指标。一般来说，可靠性设计与常规设计基本上都可以实现对应，常规的设计手段是凭借着多年的经验来进行设计，而可靠性设计则是在常规设计的基础上进行了延伸，更加系统地明确了科学分析与设计变量之间的关系。机械的可靠性设计融合了当前各个学科的知识点，并且将常规设计中的变量直接转变为随机变量，以分布规律为基准，运用相关的统计方法来对机械产品进行设计，从而满足可靠性的要求。
3.2.3并行设计
一般传统的机械设计采用的是串行设计方法，这种方法存在一个较大的弊端，即:生产周期相对较长且成本非常高。并行设计是一种系统化的设计方法，它也是以计算机为基础，这种设计手段打破了传统意义上的系统内部结构，创建了相互促进、相互协调的设计模式，很好地实现了机械设计制造的一体化发展。在机械设计制造的过程中，设计人员还充分考虑了机械设计质量、周期以及成本等因素，由此可见，并行设计是一种集成性极强的设计方法。
3.2.4反求设计
反求设计方法是目前多数国家发展科学技术和研究新产品的主要设计方法。目前反求设计需要解决的问题主要包括:A.三维重构方法，提高设计进度，减小误差区间。B.结合人工智能形成一套科学的设计还原技术，进而完成对原有设计的反求。C.重点研究适合反求设计的机械产品模型技术，并将相关的配套产品进行模型建立，以方便原始参数的反求还原要求。
4结语
本文针对当前现代化的机械设计理论进行了系统分析，对机械设计中的相关设计方法进行重点讨论，并对现代机械设计中的创新点进行了系统研究。通过研究发现，现代机械设计要比传统意义上的机械设计优势更为明显，这一优势主要体现在系统的结构重组以及实现过程上。现代机械设计与科学技术手段的结合也使机械设计的创新提升到了另一个高度。创新是以人的主观能动性为基础，而机械设计人员要想以创新思维来对产品需求进行分析和设计时，须保证对现代机械设计工具熟练掌握，只有这样才能够设计出满足人们实际需求的机械产品。
参考文献:
［1］曹春红，张斌，王利民，等.基于免疫神经网络的几何约束求解技术的研究［C］//第二十七届中国控制会议论文集，2008.
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［4］戴旭东，谢友柏.集成分布式知识资源的企业技术研发平台构建［C］//企业应用集成系统与技术学术研究会论文集，2006.
［5］许勇，邹慧君.基于子系统匹配的机电一体化系统概念设计［C］//全国印刷、包装机械凸轮、连杆机构学术研讨会(第6届全国凸轮机构学术年会)论文集，2005.
［6］彭一凡，陈文.基于XML的动态数据结构持久化方法之研究［C］//促进企业信息化进程———第九届中国Java技术及应用交流大会文集，2006.
［7］全国高等工业学校机械设计及制造专业教学指导委员会第六次工作会议———实验教学工作会议纪要［C］//第五届全国机械设计及制造专业教学研讨会议论文集(卷2•教学史志)，2015.
机械系统设计论文范文第6篇
【关键词】：现代机械；设计方法；理论
中图分类号：F407.4
0.前言
机械设计（machine design），根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
1.现代机械设计概述
1.1现代机械设计的内涵
在20世纪60年代初期，人们将机械设计方案的过程分为不同的设计阶段，如用户体验阶段、设计方案阶段、技术设计与工艺设计阶段等。但是随着科技的不断发展，产品技术的发展不再单纯依赖于设计者的思想灵感或经验技术，而是逐渐发展成为一门科学，并且是以知识为基础，具有科学设计手段的现代机械设计技术。随后，现代机械设计又引进了多种不同的设计方法理念，例如系统科学、信息科学、计算机技术等，这些都为我国的机械设计理念增色不少。
1.2现代机械设计的特点
现代机械设计种类繁多，其结构也越来越复杂。现代机械设计可以从实现功能的角度来考查，其中包括系统功能、传统功能、执行功能和操作功能等，这些功能都可以用来协助机械的运作，每一种功能都有其自身的特点。现代机械设计方法一般都是凭借计算机网络或其他一些现代化机械设备，引进先进的现代化设计理念及方法，创造出具有现代化机械设计特点的作品。现代机械设计的主要工具也是计算机，如利用计算机计算、分析、绘图等，可以大大提高现代机械设计的效率。
2.国内外现代机械设计的方法与理论
随着科技的不断发展，人们对于机械产品的质量要求越来越高，许多科研工作者对现代机械设计方法都进行了研究。在国外有许多现代机械设计方法，比较著名的有普适设计理论方法、公理化设计理论方法和三次设计法理论。
2.1国外现代机械设计的方法
2.1.1普适设计理论方法
普适设计理论产生于德国，其理论方法的精华就是经验的累积和总结。现代机械设计种类较多，这就需要有一个系统的理论方法对其进行总结与归纳。普适设计理论方法是一种典型的设计方法学，这种理论建立起了一系列系统的理论设计方法，从策略、规则、方法到实施都有其具体的设计规则模型。普适设计理论方法的重点就是构建机械设计的功能结构，其每一步的能量输入与输出都是根据已有的经验作为基础所构建出来的，所以普适设计理论方法是一种基于经验的方法。
2.1.2公理化设计理论方法
公理化设计理论方法产生于美国，是一种基于决策的理论设计方法。公理化设计理论方法结合了普适法的经验累积，利用系统理论作为基础，再加上其自身的科学决策，构建起以科学基础和法律公则为基础的设计理论方法。公理化设计理论方法还是一种较为传统的方法，在没有系统知识和经验的时候也可以有效利用。有些机械化设计理论较为复杂，如果根据一般的理论设计方法不能有效地设计出好的机械作品，利用公理化设计理论方法，就能对各种复杂的机械设计进行优化，从而达到很好的设计效果。
2.1.3三次设计法理论
三次设计法理论是由日本学者提出的，这种机械设计理论方法主要包括3个过程，即系统设计、参数设计和容差设计。
（1）系统设计是整个机械设计的核心理念，也是最基础的部分，它是整个机械设计的始发站。
（2）参数设计就是对各个功能进行优化组合，使系统中所有参数组合最佳，这样可以使产品的负面影响减到最小。
（3）容差设计相当于是对整个机械设计的一个检验，确认各个参数的波动范围，从而尽可能减少制作成本，整个设计过程总称为三次设计。
三次设计法理论是目前国际公认的质量最高的机械设计方法，其设计的核心内容就是参数设计和容差设计，每一种设计都是整个机械设计过程中的有效工具，利用其设计方法对机械设计的参数进行优选。
2.2国内现代机械设计的方法
机械设计理念在不断发展，为适应科学发展的要求，我国大量的科研工作者也对其进行了不断地探讨和研究，并且取得了一些成果。这些新型的设计方法理念，有效地解决了机械设计过程中出现的一些问题，具有很好的实用性。计算机辅助机械设计方法、系统化机械设计方法和局部或全局性的设计方法都是我国科研工作者的研究成果，下面以其为代表进行介绍。
2.2.1计算机辅助机械设计方法（简称“电子信息技术”）
计算机辅助机械设计方法是随着计算机科学技术的不断发展而兴起的一种机械设计方法。机械设计人员在画图、构思和高速运算等方面可以运用计算机来协助工作。传统的机械设计方法，除了科学的设计理念，其设计步骤也非常重要，传统的机械设计方法都是利用图纸或手绘而制作出设计方案，而计算机辅助方法出现之后，设计者就可以利用计算机有效地进行产品设计。计算机辅助机械设计方法不仅可以减少设计人员的体力劳动，还可以提高设计质量，缩短设计周期。
2.2.2系统化机械设计方法
系统化机械设计方法是对传统机械设计方法的一种突破，它改变了以往一成不变的单纯的功能性要求。系统化机械设计方法使整个机械设计的方法理念更加系统化、信息化与智能化，能够在不丢失数据的前提下，通过对用户信息进行管理或禁用某些程序，使一些丢失的数据还原，保护用户系统的利益，从而保护整个系统。系统化机械设计方法通过多种方式对用户系统进行合理保护：（1）利用一些软件对硬盘中的信息进行管理；（2）有效地隐藏备份，如系统化机械设计方法可以还原一些丢失的文件、更改文件属性或对文件加密等。
2.2.3局部或全局性设计方法
国内现代化机械设计方法理念较之以前更为全面，实用性更强。现代化机械设计理念更为科学，通过它可以全面了解整个机械设计过程，系统地对整个机械设计过程进行监测或督查，以提高工作效率。
3.现代机械设计的研究进展
现代机械设计全面发展。随着科技的不断进步，现代机械设计方法逐渐面向大众，适应市场化的发展需求。
（1）全球化。机械设计全面发展，在全球化的进程当中占据着非常重要的地位，所以面向全球化是机械设计发展的必然趋势。
（2）网络化。在机械设计的发展中，很多人认为机械化与网络没有太多的联系，但事实上这种思想是错误的，当今社会网络化越来越成为大众交流发展的一个平台，任何事情在网络化这个大平台中都可以得到讨论，因此机械化设计是与其紧密相连、密不可分的。
（3）虚拟化。设计过程本身就是一个抽象的过程，自然带有一定的虚拟色彩。
（4）自动化与绿色化。这是现代机械设计中较为先进的一种科学理念，设计者应有效地利用这种理念进行设计，以提高机械设计工作的效率，降低能耗。
4.结语
随着我国机械制造产业的不断发展，我国的机械设计理念也需要不断更新。高质量、高生产率一直是机械设计的主要目标。因此，21世纪机械设计应朝着柔性化、灵捷化、智能化、信息化、网络化、绿色化的方向发展。
【参考文献】：
机械系统设计论文范文第7篇
【关键词】现代机械设计；方法；理论；研究进展
1.现代机械设计基本概述
1.1现代机械设计的内涵
长期以来，机械设计一直被当作一门设计技术来进行研究的，但自从引入了系统科学，机械设计的技术已逐步发展成为一门设计科学，是机械设计走向了理性化、高层次化。并且随着科技的不断进步，现代机械设计在传统的设计方法上进行了继承、创新和发展，成为了一门多专业、多学科交叉的综合性很强的技术科学，即将微电子技术、机械技术、信息技术、控制技术等在系统工程的基础上进行有机综合，实现了整个机械系统的最优化。
1.2现代机械设计的特点
现代械种类繁多，其制造工艺也很复杂。按功能的角度分类，包括能动、传输、运转、操作以及最终的控制等方面，每一方面又可以分为更为细小复杂的小系统。现代机械设计同样种类繁多，结构也越来越复杂。现代机械设计按实现功能的角度进行考查，包括系统功能、传统功能、执行功能和操作功能等，这些功能都是用来协助机械的运行，每一种功能也都具有其自身的特点和作用。现代机械设计方法一般都是利用计算机或者其他现代化机械设备，引入先进的现代化设计理念与方法，并创造出具有现代化机械设计特点的产品。
现代机械设计具有以下特点：
（1）动态性。现代机械设设计不仅需要考虑产品的静态特性，而且需要考虑产品在各种实际工作状态下的动态特性，其中包括产品与外界的物质流、能量流和信息流的交换。
（2）创新性。现代机械设计以先进的设计理论和设计工具为基础，能够充分发挥设计者的创新思维能力，利用各种创造性的方法和手段，研发出具有创新性的产品。
（3）计算机化。计算机的诞生极大促进了生产力的发展，并且已经渗透到了机械设计的各个环节，许多现代机械设计方法都得依靠计算机，例如系统仿真、优化设计等。
（4）系统性。现代机械设计非常注重用系统的观点看问题，把产品看做是具有特定功能、相互联系的各个组成部分所构成的一个整体，并且考虑产品与外界的联系。
（5）前瞻性。现代机械设计在产品设计的初期，就需要考虑产品各个阶段和生命周期全过程的要求，将可能发生的故障的可能性降到最低。
2.国内外现代机械设计的方法理论
随着科学技术的不断发展，机械设计产品的质量也越来越高，许多国内外科研工作者对现代机械设计的方法理论进行了研究。下面分别阐述了国外与国内比较著名的现代机械设计方法理论。
2.1国外现代机械设计的方法理论
在国外现代机械设计方法中，比较著名的有三次设计方法理论、公理化设计方法理论和普适设计方法理论。
2.1.1三次设计方法理论
三次设计方法理论产生于日本，主要包括参数设计、系统设计和容差设计三个过程。
（1）参数设计是对各个环节功能进行最优化组合，使产品产生故障的可能性减小到最低。（2）系统设计是整个机械设计过程的核心理念，是机械设计中的基础部分。（3）容差设计是一个确定参数波动范围的过程，是对整个机械设计进行检验，从而降低产品的制作成本。这三个过程总称为三次设计方法理论。在国际上，三次设计理论方法被认为是设计质量最高的机械设计方法。
2.1.2普适设计方法理论
普适设计方法理论是由德国学者提出的，其方法理论的核心就是经验的积累和总结。现代机械设计种类繁多，就需要要有一个系统的方法理论进行归纳和总结。普适设计方法理论从策略、方法、规则到实施都具有土体的设计模型，是一系列系统的设计方法理论。
2.1.3公理化设计方法理论
公理化设计方法理论诞生于美国，是一种基于决策的理论方法。公理化设计方法理论是在普适设计方法理论的基础上，利用系统理论，并结合其自身的科学决策建立起的一门机械设计理论方法。公理化设计方法理论是一种比较传统的设计方法，在没有经验和系统知识的时候可以利用。当机械设计理论较为复杂，利用普适方法理论不能有效地设计出好的产品时，可以利用公理化设计方法理论，可以达到优化的设计效果。
2.2国内现代机械设计的方法理论
随着机械设计理念的不断发展，我国许多科研工作者也对现代机械设计进行了不断地研究和探讨，并取得了一些研究成果，具有较好的实用性，有效的解决了现代机械设计中出现的一些问题。在国内现代机械设计研究成果中，比较著名的设计方法理论有系统化机械设计方法、计算机辅助设计方法和局部或全局性的设计方法，下面分别介绍这三种方法理论。
2.2.1系统化机械设计方法理论
系统化机械设计方法理论在传统的机械设计方法的基础上，改变了以往单纯的功能性要求。系统化机械设计方法理论的设计方法理念更加信息化、系统化和智能化，并且在不丢失数据的前提下，能够通过对用户信息还原一些丢失的数据信息，保护了用户系统的利益，从而保护了整个设计系统。
2.2.2计算机辅助设计方法理论
计算机辅助设计方法理论是计算机科学技术不断发展而诞生的一种现代机械设计方法，机械设计人员可以运用计算机来完成构思、画图和高速运算等方面的工作。与传统的机械设计方法相比，计算机辅助设计方法理论具有减少设计人员体劳动、提高设计质量、缩短设计周期等优点。
2.2.3局部或全局性的设计方法理论
国内现代机械设计方法理念与传统的机械设计方法相比，具有更加全面，更加系统，更加科学，实用性也更强。现代机械设计方法理论具体地贯彻了现代机械设计的理念，产品设计方法理论繁多，如何选择合适的方法理论来完成不同设计任务，是产品设计师面临的一项最重要的工作。现代机械设计方法理念可以通过全面了解整个机械设计过程，系统地进行督查和监测，从而提高工作效率。
3.现代机械设计的研究进展
随着科技的不断发展，现代机械设计方法理论不断地被大众所认知，满足市场化发展的需求。现代机械设计方法理论，吸收了各个相关的学科之长，并且综合运用了各个学科知识并且进行整体优化，形成了自身的设计理念。随着计算机技术、检测技术和控制技术等学科的快速发展，现代机械设计将更加的科学和实用，设计出的产品原理更加的科学、结构更加的新颖、实用性也更强。现代机械设计的发展可以概括为以下三个方面：在层次上向系统化、集成化的方向发展；在功能上向轻型化、小型化、多功能方向发展；在性能上向高性能、高精度、高效率和智能化的方向发展。
4.结语
伴随着我国机械制造产业在高速的发展，国内的现代机械设计理念也需要不断地向前发展。我国现代机械设计在吸取了国外的机械设计理念，形成了本有自身特色的设计方法理念，也更加的适应现代机械设计全球性、网络性的发展要求。机械设计的主要（下转第292页）（上接第73页）目标是高质量、高效率，因此21世纪的现代机械设计应朝着全球化、信息化、智能化、网络化、柔性化、绿色化方向发展。
【参考文献】
[1]江正荣，朱国梁.简明施工计算手册[M].中国建筑工业出版社，2004.
[2]闻邦椿.面向产品广义质量的综合设计理论与方法[M].科学出版社，2007.
机械系统设计论文范文第8篇
关键词：机械设计 教学理论 教学实践
机械设计课程是一门老课程，人们已经积累了丰富的教学经验，但也存在传统的习惯和间题。机械设计及制造专业（简称机械设计专业）是一个新专业，人们具有许多教学创新的机会，却也存在不同的看法和做法。这种情况促使作者在教学研究中注从理论上探索设计教育与设计教学的规律，三年连续写出数篇论文。从局部的、具体的教学问题开始做深入的理论分析到从总体的教育规律和策略方法出发做系统的理论研究，取得了认识上和观念上的飞跃。
综合设计教育理论研究的内容有：
（1）运用拓扑理论的基本概念，构筑人类设计思维的拓扑模型，从而得出培养设计人才的实质内容和必由之路，使之成为教学改革的理论依据。
（2）运用系统理论的基本方法，建立高校设计教育的策略进程，从而澄清了各门课程的分工联系，确定了机械设计专业的教学进程和机械设计课程的边界、联系及教学秩序。
（3）运用信息理论的主要论述，分析教学过程中信息传递的本质、质量、数量、通道和空间，进行教学方法的改革和课程教学的荃本建设。
（4）运用耗散、突变与协同理论的基本观点，分析创造性设计思维的内部因素、外部条件、观念更新和行动指南，作为教师对学生进行创新思维能力培养的指导思想。根据设计教育理论确定的设计教学规范.大大地提高了教学改革的目的性和自觉性，必然引导教学水平的大幅度的提高。这种以科学理论为依据，以大量生产实践为基础的教学研究取得了预期效果。根据“实体概念集合是设计思维空间的支柱”这一原理，坚定地在机械设计课程中引进认识实习。进行实习基地课程建设和组织教学，这样从根本上解除了长期存在的由于学生缺乏感性认识和实体概念所带来的一系列的教学间超，并使学生提离觉悟，开始树立工穆愈识和生产观念，参加这一教学活动的青年教师也得到锻炼和培养。同理，在机械设计专业生产实习中，作者着重地进行实习基地选择和课程建设，针对所选的现代大工业厂矿的特点，不断地改革传统的实习内容和指导方法，大大提高了机械设计专业生产实习的教学质量。
在实习教学的基础上，作者担任一系列课程的教学任务，其中有机械设计、机械概论、现代设计方法学和机械设计学等裸程。在系列课程的讲授方面具有以下共同特点：
（l）口绷粉设什知识传授，培养设计能力，
（2）充实大t设计实例，达到理论联系实际，实际提高到理论的认识；
（3）调整完善讲授的系统，使之规范，消除内容零徽、多杂的现象；
（4）用现代设计的概念和方法有效绝更新教学内容，
（5）总结出“讲授法十则”进行课程内容的讲授，并在机械设计课程中采用课内系统讲授与课外集体质疑讨论（每周1次）的方式文替进行教学，取得极好的教学效果。
作者研究了设计方法学、机杖零件学习指导和自学笔记、现代设计方法学简明教程等5种文字教材和齿轮传动电视教材。这些教材在内容、形式和编制技法上都有所创新，进一步提高了教学质量。在教学中，作者肩挑起培养学生创新设计思维的重担，加强创新设计思维的教育。为此，除编写讲义、教材外，还设计了概念设计表格图册，用来系统地培养学生的设计思维能力，组织和进行机械设计课程教学的专用教室的建设，这样解除了长期教学环节多、教具重和电化教室分徽带来的困难。这种专用教室因其功能多、占地少、经费投入低、效益面宽、利用率离等特点，收到很好的教学效果。经过以上综合地进行教学改革和课程建设工作，使得课堂教学的质量得到进一步的提高。
为了对设计作业做系统的组织和指导，把学生的设计能力一步一步地提高到不同层次的高度，作者多年来做了大量的设计教学改革的试点.在机械设计课程教学中，做了习题的改革、作业的改革和课程设计的改革，形成新的作业的系统，并开拓了20个新课题，真正地培养学生的设计能力；在机械设计学和设计方法学课程中，指导学生做概念性设计作业；在专业课程设计中指导学生做结合生产实际的技术性设计；在毕业设计中指导学生做较大系统的全程设计及单项优化设计等公学生最终达到的设计水平，无论在难易程度、熟练程度、图面质量、思维能力以及知识的全面应用等方面都能达到优良的水平。
几年来，教学研究和教学改革的内容丰富、全面、系统，有所创新，教学实践效果始终保持优良，成效显著.成果的取得是由于党的教育方针正确、组织的领导、行政的支持、群众的帮助和师生共同的努力的结果.其中，作者出于对教育事业的满腔热情和创业精神，把近代数学及现代科学理论引入教学研究，把生产实践与理论教学、科研与教学结合起来，进行系统的教学改革和课程建设，大大地提高了教学研究和教学实践的水平。我校在夯实专业基础课的同时，特别注重应用技术型人才的培养，不断地在提高机械设计课程设计这一实践环节的教学质量上下功夫，经过我几届毕业学生的工作实践，取得了一些成果，愿与同仁共享，文中不妥之处还望指出。
参考文献：
[1]徐泳龙；机械设计课程教学方法的探索和实践[J]；南京机械高等专科学校学报；1999年01期
[2]陆笑容；机械设计课程的教学与能力培养[J]；重庆工业高等专科学校学报；1996年01期
[3]于晓文；机械设计课程设计教学改革的探讨[J]；辽宁高职学报；2008年12期
机械系统设计论文范文第9篇
关键词：现代机械设计；方法；研究
中图分类号：TH122 文献标识码：A
机械设计主要是指根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、以及各个零件的材料和形状的尺寸、方法进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。本文着重从现代机械设计方法及其发展进行探讨。
一、现代机械设计的特点
机械设计作为机械工程的最重要的组成部分，是机械生产的第一步，它是决定机械性能的最主要的因素。现代的机械设计它包括众多的种类并且结构也愈来愈复杂。但从实现系统的功能来看，她主要包括动力系统、传动系统、执行系统、操纵及控制系统等，这些系统有根据各自的需要继续分解为更小的子系统。现代机械设计它具有鲜明的时代现代特点，它不仅要求设计对机械的工作原理、工作结构、运动方式、力以及能量的传递方式、物流技术、各零部件的材料、形状、尺寸、等方式进行构思、分析和计算，而且还融入多门的现代科学知识。如：在现代机械中融通创造性的工程学、美学、控制论、机械电子学等，使得设计出的产品更具有时代气息，进而使得产品在市场上具有竞争优势。
二、现代机械的设计方法
（一）信息论方法
它主要包括信息分析法和技术预测法，其目的是帮助机械设计归总有用的信息，使得这些信息能够为设计人员提供机械设计的灵感，该方法是现代机械设计方法的前提。并且信息论方法能收集大量的设计信息和设计经验，它能够帮助缺乏设计经验的新手完成工作。此外，信息论方法能够大大的提高设计的效率，加快产品的更新速度，缩短设计的时间，从而在市场的竞争中处于优势地位。
（二）创新设计法
为了适应新知识经济时代的发展要求，提出现代机械设计创新理论。在机械设计中，创新设计法的应用能够培养设计者创造性的思维，创新设计方法以自己优势优于其他的创新，使得设计出的产品能够在激烈竞争的环境中处于优势地位。创新性的机械设计能够最大限度的增强其设计的用途和性能。
（三）绿色产品设计技术
绿色产品的设计技术主要是指在设计机械产品中应该符合低消耗、高效益以及保护环境的要求。绿色产品设计应该要求现代机械设计中用最小的能源消耗获得最大的能源利用率，此外还需符合对环境影响较小的环保要求。设计产品的结构布局、加工工艺和材料的选择上都应该在设计之初考虑到。另外，还应针对环境设计对机械技术进行设计。这主要是指在设计的过程中对于产品来说，能否回收、是否可以重复利用、是否可以维护，以及是否能够有益于人们的身体。
三、现代机械设计的发展方向
现代机械设计与传统的机械设计有着许多不同的特点，由于传统设计技术跟不上现代经济发展的步伐，因此，应该采用现代的设计方法，借助各类的工程软件来帮助设计人员完成产品的开发工作。但随着经济的发展，现代机械设计必须朝着一个新的方向发展才会在机械设计领域内树立其长盛不衰的地位。
（一）人性化设计
随着物质水平的提高人们越来越关注精神的需求，因此在机械设计中应该突出人性化，满足人的精神需求。该发展方向它适应了当今人文社会的提倡，也凸显了人的价值意义。如：在现代的机械设计中，计算机技术已经全面的应用到机械设计中，因此，在机械设计的过程中，采用微机控制技术，使得控制和操作的人性化能够最大限度的提高机械设计的安全性和舒适性。
（二）系统性设计
该设计方向主要是从系统性的观点入手，把机械设计看作一个整体，该设计的实现主要依赖信息化技术，实现人、机、环境的相互协调。在具体的实施过程中，应把其中的总系统逐一的分解为单一的子系统，采用现代设计理论和方法进行系统性的设计，它的目的是在与追求系统优化为目标协调各个子系统的设计和匹配。
（三）虚拟化设计
21世纪科学技术的核心技术是虚拟技术、计算机通讯技术和网络技术。虚拟技术作为三大核心技术之首，足以可以看出它的重要性，虚拟技术主要包括虚拟加工、虚拟测试、虚拟控制等，虚拟化设计作为一种虚拟设计，它主要利用声、光、电、机、计算机等综合技术的有机组合。它能够极大的改变人类现有的思维和生活模式。
综上所述：现代机械设计它是一个创造性的工作工程，是多种技术学科相互渗透、相互结合的产物。机械设计只有不断的与当代先进的科学技术相结合才能促进自身的发展，因此来说，现代机械设计应该适应社会的发展，才能对社会做出贡献。
参考文献：
[1].许鸿艳.讨论现代机械设计的方法及研究进展[J].湖南农机，2013（05）.
[2].张前森.浅析现代机械设计方法及研究进展[J].科技资讯，2011（18）.
机械系统设计论文范文第10篇
关键词 机械制造；自动化技术；信息；机械自动化
中图分类号TH16 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）58-0143-02
0 引言
将自动化技术应用在机械生产制造中，可有效提高机械制造业的生产力及产品质量，大幅缩短产品生产周期，还能减轻人工劳动强度，节约生产成本，显著提升机械制造企业的经济效益。同事机械自动化在带动相关技术的发展、促进产品更新速度、改善工人劳动环境等方面也具有深远的影响[1]。
1 机械自动化技术应用现状
实现机械自动化的理论基础是控制理论[2]。根据被控对象的特性与其所处环境的变化，能动地通过信息反馈作用施加控制作用给被控对象，从而使系统按预设功能运行。控制理论为解决当今许多具有挑战性的社会生产与科技研究问题发挥了重要作用，是实现自动化控制的理论基础，其发展及应用将彻底改变人类传统的生产、生存、生活和管理模式。机械自动化技术的应用主要体现在以下方面。
1.1 信息自动化
包括计算机辅助设计、工艺辅助设计、辅助制造以及产品数据库系统管理等。计算机辅助设计是指通过计算机的图形设计软件及设备，辅助工程师进行机械部件及构造的设计工作；工艺辅助设计是建立计算机辅助设计和辅助制造两者之间的连接，对生产工艺效率进行提高和优化，使其标准化程度不断增加；辅助制造是在产品生产过程或工艺系统中通过采用计算机的数值控制技术（通常称数控技术）达到控制生产的目的；产品数据库系统管理是对计算机设计、生产制造过程中出现的数据信息进行系统化管理。
1.2 物资供输自动化
物资供输自动化管理可将机械制造系统中所需的各种原材料或成品输送到预定的相应位置，是自动化机械制造过程中不可缺少的细分系统。通常情况下，自动化物资供输管理系统主要包括单机自动装置、自动输送设备、自动化软件系统组件等。
1.3 生产自动化
自动化的机械制造加工系统，可以自动持续进行重复工序的循环，同时还可以自动装卸机械组件。在机械制造中采用自动化生产加工系统，可以全面代替人员体力劳动，减少机械生产加工过程中由于人为操作失误等因素而存在的几率，大幅提升产品的质量和品质。
1.4 设备装配自动化
设备装配自动化是将特定规格、形状的机械零配件按照设计预定的技术要求，通过搬运、组装、调试、试验、验收等步骤，自动组装为一套能够进行生产制造的工艺流水线。设备装配是机械制造生产过程中的重要环节，自动化设备装配系统取代了以往依靠人工循环复杂操作进行的装配工作，能够有效提高机械生产的效率和产品质量，是现代化机械制造中的一项重要技术应用。
1.5 检测自动化
随着现代科学技术水平的不断发展和提高，各种新型材料和部件、以及有特殊功能要求的新型复杂加工设备不断被应用到机械制造业中，使产品的检测技术和工作难度也不断增大，传统依靠人工直接检测的方法已经不能满足现代化高精度工艺水平的产品检测要求，所以，自动化检测技术必然被引入到机械制造中，现在应用相对较多的技术主要包括基于时序、电流信号、人工神经网络对刀具、组件磨损状态的识别检测，以及多判断系统的智能设备诊断技术等。
2 机械自动化技术应用前景
当前，我国机械制造自动化技术正不断向着高度集成化、智能化，以及虚拟化[3]方向发展，且自动化技术的应用与计算机辅助设计、集成制造、辅助管理等理念紧密联系，为机械制造业将来的发展提供了完备的技术支持和保障。
2.1 集成化
在机械制造中采用计算机集成技术，是21世纪机械制造企业的主要生产方式。信息自动化集成系统作为一个由若干个相互关联的细分系统组成的整体，通常情况下可将其划分为工程设计信息分系统、自动化制造分系统，自动化管理信息分系统，以及质量信息分系统组成。
2.2 智能化
智能化机械制造系统可以理解为由智能化机械和机械工程专家共同组成的人机一体化机械制造智能系统，该智能系统在机械生产制造过程中能进行相应的智能化人机交互活动，如逻辑分析推理、命题判断、工艺构思等。在智能化系统中“机械智能”主要体现在该系统具有良好的工作界面，在生产制造过程中能够进行充分的人机交流互动。在机械设计和生产过程中，采用模块化方法，使之具有较大的可协调性和适应性能；对于生产人员，智能化制造强调安全和高效；对于企业或社会，提倡充分协作与合理竞争；对于环境，要求作到无污染，节约能源和资源，以及对废品的充分回收利用。
2.3 虚拟化
虚拟化制造技术主要包含控制理论、计算机技术、多媒体技术、信息管理、人工智能、以及现代制造工艺等新技术，并以计算机仿真模拟分析技术为基础，形成的一项由多学科综合化的系统技术。机械制造中应用的虚拟制造技术，其利用计算机仿真技术和信息技术对现实中的机械制造活动的全过程状态进行全面的仿真模拟分析，以提前获知实际制造过程中可能出现的问题，在实际生产前以采取相应的技术预防措施，从而达到新产品的生产制造一次性成功。虚拟化制造的应用，可有效降低生产成本、缩短产品开发周期，大幅增强了企业在行业领域中的竞争力。
3 结论
总体来说，只有将自动化技术、现代信息技术、系统工程技术、数据库管理技术和传统的制造技术进行有机融合，才是机械制造业在今后的发展方向，即在机械制造中实现全面的自动化；另一方面，机械制造中应用的自动化技术，其系统必须是充分开放和可控的[4]，应能够随时根据生产状况的变化实时获取信息并进行必要的分析处理以及调整控制，确保机械生产的整条流水线持续正常运转。
参考文献
[1]李涛.试论我国机械自动化技术应用与发展[J].才智，2008(20).
[2]杨建平，刘艳玲.自动化技术在机械应用中的发展研究[J].中小企业管理与科技，2008(1).
机械系统设计论文范文第11篇
关键词：机电一体化 机械系统 设计
中图分类号：TU3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（b）-0029-01
机电一体化机械系统是利用计算机来完成机械设计和研究的过程。是对传统机电工业的改革和创新，拥有很大的发展前景。因为机械系统是一个系统，是由各个机电部件组成，所以每一个部分都要做到精细，互相协调配合而达到系统的高效科学。
1 机电一体化机械系统的相关概念
机电一体化系统是由多个信息处理系统共同协调配合所组成的，所以对信息的处理和反应非常之快，因为系统存在多个分支。机电一体化的机械系统与传统的机械系统相比有很大差别，传统的机械系统没有计算机的控制部分，而机电一体化机械系统就是以计算机为中心枢纽，组织机械进行生产开发和运转。现代的机电一体化系统就是利用仿生技术、微电子技术实现系统的智能化和快速应变能力，是现代高科技手段在机械制造行业的推广和应用，具有非常大的市场价值。
2 机电一体化机械系统的设计原则
2.1 高精度
机电一体化产品最重要的特点以及设计的基本原则就是高精度。只有机电产品的精度符合设计要求，才能把自身的优势更好的应用在生产中。如果机电一体化的机械系统不够精确，会造成机电产品不合格的情况发生。机电一体化产品的零部件尺寸是否达到标准尺寸是判断机电一体化产品精度是否合格的重要评判标准。
2.2 智能化
机电产品的智能化又称快速反应性是机电一体化机械系统的主要特征，它可以自由的应对突发状况并减少反应时间，哪怕是临时修改设计内容，因为机电一体化的机械系统的各个部分是独立工作的，所以不会因为一个子系统发生故障而导致整个系统无法运行。从系统接收信息指令的那一刻开始，智能化系统就以非常快的速度向机械的各个部分传达并工作。
2.3 稳定性好
机械系统的稳定性可以有效增加其使用寿命和效率，稳定性好的产品性能参数就高，稳定性差的产品性能参数就低，所以保证稳定性非常重要。因为一个机械系统的子系统非常之多，所以要保证系统的稳定性，就要降低机械振动的频率和摩擦系数，再三确认零部件的尺寸选择，整体上向着小型化和轻量化的方向发展。
3 机电一体化机械系统的设计步骤
3.1 动力元件的设计
动力元件传统机械系统的重要组成成分，机电一体化的机械系统动力元件是由计算机信息网络协调与控制的，为各种机械传导部位提供动力和支持。动力元件主要包括发电机等可以提供动力的机电设备，随着科技的发展，机电一体化机械系统的动力元件将更加智能化和自动化，不需要浪费人力资源。
3.2 传动元件的设计
传动元件在机电一体化机械系统中起着传导的作用，它将计算机的命令信号翻译成机器可以读懂的语言，指导其进一步工作。传动元件包括两个方面：传动机和转矩与转速的变换器。传动机的精度较高，体积小、重量轻、噪音低，还可以满足机械系统的伺服性能，是稳定性非常好的传动元件。
3.3 机械系统的性能分析
机械系统的性能分析是动态特征与静态特征的总和，通过建立数学模型、数学表达式来真实反映机械系统的性能。设计系统各个部件运动参数、关系和结构，确定零件的精确度、材料和结构。选择其他部件、原件，配置系统阻尼等等都隶属于机械系统的性能。这些机械系统的性能决定着机械产品的功能质量参数，机械性能好的产品使用寿命长，产品质量好，灵敏度高、机械的耐磨损状况良好，可长期使用。
4 机电一体化机械系统的改进措施
4.1 改良设计思想
要积极改良机电一体化的设计思想，随着时代的进步而不断进步，努力学习国外先进的机械生产技术，在实现“机械化”和“电子化”的有机结合之后，进一步实现自动化，减少人力资源的浪费，实现经济效益的最大化。设计方案主要是由全部设计人员进行策划和实施的，所以设计人员的才能和设计理念会很大程度上影响机电一体化的设计和应用。
4.2 加大经费投入
真正实现经济效益的最大化，最基本要做的就是加大经费投入，不论是科研经费还是后期的维修经费都要持续不断的供给。可能从表面上来看，实现机电一体化的过程需要庞大的资金和各种各样先进的技术，但是一旦实现了机电一体化机械系统，所节省的人力，创造的财富都是无法衡量的。
5 结语
无论是现在还是将来，机械自动化都将成为行业发展的大趋势，机械的智能化将会成为行业的最终选择，本研究分析了机电一体化机械系统的基本含义、设计和应用的基本原则、系统设计的基本步骤等基础的设计和应用，并且提出了加大经费投入和改良设计思想等措施来提高机电一体化机械系统的设计和应用，希望可以为机械行业的发展建言献策，为祖国的未来添砖加瓦。
参考文献
机械系统设计论文范文第12篇
关键词：创新能力；机械原理；教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）06-0033-02
随着科学技术的发展和工业自动化水平的提高，迫切需要高等学校培养出大量具有创新能力的工程技术人才。机械原理课程作为机械类专业的一门重要专业技术基础课，具有很强的工程实用性，在培养学生创新能力方面具有其他课程无法比拟的优势。在培养学生创新设计能力的过程中，机械原理课程承担着培养学生机械系统方案创新设计能力的任务，在机械基础系列课程中占有十分重要的地位。为了培养学生的创新能力，我们在机械原理课程的教学过程中以教学研究与教学实践为基础，打破传统机械原理教学的格局，从认知规律和满足工程设计各主要环节训练的需要出发，进行教学内容和实践环节的整合与提高，在培养学生机构运动与动力设计、通用机构运动设计与结构设计能力的同时，突出创新设计和现代机械系统总体方案设计的训练。
一、课程体系的设计与创新
为强化机械类专业本科学生机械系统方案设计能力和创新能力的培养，在长期从事“机械原理”课程的教学实践与教学改革的基础上，提出并构建了以现代机械系统总体方案设计为主线，旨在培养学生综合设计能力的一门具有自身体系与特色的“机械原理”新课程，提出了基于“三大模块”知识体系、“三维类型”教学模式和“三位一体”教学环节的课程体系结构（简称“三三制”），如图1所示。
1.“三大模块”知识体系——教学内容的整合。以机械系统方案设计为主线，创新能力培养为目标，对机械原理课程的教学内容进行了结构性调整、重组和更新，从整机和系统的角度将教学内容整合为“机构学”、“常用机构”和“动力学”三大模块，由此形成机械原理课程的知识体系。该体系突出了整机观、系统观、创新观和发展观，更加贴合工程设计和人才培养的规律，体现了学生设计能力培养的循序渐进性。
2.“三维类型”的教学模式——教学模式的外延。将教学模式由传统的纸质教材板书形式向信息化和模型化形式延伸，以实验室实物模型为载体，采用纸质教材为主，CAI、PPT和仿真软件等电子信息化课件为辅的“三维类型”的教学模式进行立体化讲授，全面提高学生的认知能力、接受能力和软件编程能力，为学生毕业后的实际工作奠定一定的理论和实践基础。
3.“三位一体”的教学环节——教学环节的扩展。教学环节由课内向课外延伸，新课程通过理论教学、课程设计和实验仿真“三位一体”的教学环节，为学生的实践训练和创新活动提供宽广的舞台，为学生个性化教育创造广阔的空间，以提高学生自主学习与研究的能力，促进学生对所学知识的融会贯通，理论与实践的融会贯通，实现由理论学习向工程综合的转变、由知识积累向能力生成的转变，全面提高学生的设计能力、实践能力和创新能力，使学生在知识、能力和素质等方面得到协调和均衡的发展。
二、教学内容的设计与创新
1.实验教学。机械原理设有相应的实验环节，包括上机实验和实验室试验两部分，实验项目的选择多以演示型、验证型为主，学生实验成绩只占课程总成绩很小的比例，实验环节的重要性被理论教学冲淡了。为强化学生实验能力的培养，新编了“机械原理实验指导书”，按“三大模块”体系设置了不同难度等级的实验项目，突出创新设计、自主设计和综合型实验，突出实验环节的重要性。
2.课程设计。为培养学生的整机设计观念和能力，课程设计选题注重工程设计各主要环节（工作原理-方案拟定-运动学分析-动力学计算-机构设计）的训练以及创新能力的培养，将计算机设计和机械系统动力学仿真相互结合，体现先修课程的综合运用和计算机辅助设计能力的培养。
三、立体化教材建设与网络化学习环境的构筑
教材是开展教学活动的基础，课程改革与建设的新理念必须通过教材加以固化，以便于教学实践和推广。近几年来，我们在积极开展机械原理新课程建设的同时，努力探索教材表现形式的多元化和有机配套，形成了机械原理课程教材的系列化、立体化，在教学实践中发挥了很好的作用。
1.机械原理电子教案。针对机械原理课程的教学内容，按照课堂教学活动组织和学生认知的普遍规律，负责开发了开放式PPT电子教案，设计和收集了大量视频和动画文件，利用多媒体技术和动态仿真技术来充分展示复杂机械的结构、机构运动过程、传动机构设计原理与步骤以及工程应用现场等信息，由此增加了教学信息量和提高了教学效益，同时电子教案的多媒体形象化特点和生动性、趣味性，也大大激发了学生主动学习的积极性，加深了对所学内容的理解，从而提高了整体教学质量和水平。
2.机械原理课程网站。为满足学生课外学习的需要，同时充分发挥教学资源的广泛作用，学院建成了机械原理课程网站，主要模块有：课程简介，网络课堂，综合实践，中英名词术语对照，网上答疑，在线讨论，创新园地等。其中网络课堂模块提供的教学资源包括：学习须知，教学大纲，考试大纲，电子教案，学习指南（含各章学习要求、重点难点指导、典型例题分析、复习思考题、文献阅读指南等），扩展内容，习题，自我测试，参考文献，网络课程等；综合实践模块包括课程实验，课程设计，专题项目，专题讲座等。课程网站的建设为学生创造了良好的网络学习环境。
四、结论
通过多年的教学实践，我们在利用机械原理教学平台培养学生创新能力方面获得了一些经验，取得了一些成效。我们认为，培养学生创新能力的关键是要调动学生学习的积极性和创造性，将教学内容、创新方法和实践有机结合起来，学生的创新能力才能得到发挥。
参考文献：
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机械系统设计论文范文第13篇
关键词：机械工程；机械设计能力；培养模式；典型案例
机械制造业不仅是现代工业发展建设的发动机，更是国民经济的支柱产业。近年来随着科技的进步，“中国制造2025”正推进制造业由传统制造向现代制造与智能制造进行转型与发展。“科技强国，人才兴国”，为适应产业的飞速发展与转型的需求，社会对具有较强机械工程实践与创新能力的高素质应用型高级专业人才需求量增大。因此，在高校机械专业人才培养中，亟须强化工程实践能力与现代机械设计能力的培养[1]。为提高机械专业人才培养质量，各高校在人才培养体系、核心课程的教学内容与教学方法等方面都进行了大量的有益探索[2-3]。但目前，相关教改研究主要集中在教学内容与教学方法的改进与优化以及实践教学改革研究等方面[4]，而对深度融合多课程、多环节的全过程专业能力培养的研究较少。为提高毕业生的现代机械设计能力，开展基于典型案例的多课程、多环节、深度融合的培养模式研究，符合机械专业工程教育专业认证的大潮流，具有重要的意义和推广价值。
一、现状及问题
地方院校主要为区域经济建设和社会发展服务，承担着为行业技术进步培养卓越工程人才的责任。然而，一直以来部分地方院校沿袭高水平院校机械专业人才的培养模式，未根据自身实际情况修改导致所培养的人才与社会需求错位，社会急需能胜任现代机械制造行业发展的研发、设计工作的专业技术人才。此外，地方院校学科专业硬件建设的投入较小，先进仪器设备与实训平台的台套数少，实践教学环节较为薄弱。我国已广泛开展工程教育认证工作，基于工程认证以成果为导向的教育理念，学生毕业能力是人才培养的核心任务，而现代机械设计能力是机械设计制造及其自动化毕业生的核心能力。由于机械设计类课程多、教学内容比较抽象、理论深奥且比较枯燥，学生多有畏难、厌学情绪，教师授课比较困难，导致学生机械设计知识掌握不扎实、机械设计软件应用不熟练、机械创新设计与综合设计能力较弱等现象，学生的专业能力与机械工程实际需要存在一定的脱节，不能满足机械制造业发展的人才培养需求，人才培养效果还需继续改善。本文以哈尔滨商业大学的机械专业为例，该专业已开展工程教育认证工作，根据培养方案要求毕业生须具备包括机械产品设计能力、机械零件制造能力、机电系统控制能力、特色食品包装机械研发能力的机械工程综合应用能力，其中最基本、最核心的是机械产品设计能力，专业能力形成体系如图1所示。针对培养目标，培养方案中不仅设置了“机械原理”“机械设计”“机械系统设计”等理论课程，也安排了机械设计课程设计、专业综合课程设计、专业生产实习、CAD/CAE实训及毕业设计等实践教学环节，形成了比较完整、规范的现代机械设计能力培养体系（如图2所示）。通过这些教学环节的训练，机械专业的毕业生能比较熟练地掌握现代机械设计方法及手段。但是，由于各门课程、各个实践环节的缺乏交流协商机制，都按各自的思路与模式开展教学，没有形成一个统一、有机的全过程培养体系，导致出现部分基础薄弱的学生工程软件应用不熟练、机械创新设计与综合设计能力较弱等现象，毕业生的现代机械产品设计能力还有待提高。
二、培养模式改革的具体方案与措施
在工程教育背景下，哈尔滨商业大学机械设计制造及其自动化专业优化人才培养途径，研究建立了基于典型案例的深度融合的多课程、多环节的现代机械设计能力全过程人才培养模式。
（一）完善机械设计能力全过程培养体系
为实现符合工程教育专业认证的毕业生专业能力培养要求，机械专业修订了人才培养方案和课程教学大纲，并整合、优化工程案例，通过齿轮传动及减速器设计的典型案例，将现代机械设计的能力培养贯穿课程教学、生产实习与课程设计、毕业设计等人才培养的全过程，全面夯实学生的机械设计能力，提高毕业生的工程素养与工作适应性。基于学科认知规律，从机械专业的初步认识机械→简单机械产品设计→现代机械设计方法设计→机械产品综合设计→复杂机械产品设计→复杂产业机械设计及研发→实际工程应用的人才培养规律，综合分析机械专业的师资队伍、硬件条件以及历史传承，建立机械专业基于典型案例的现代机械设计能力全过程培养体系，如图3所示。
（二）充实机械设计能力培养的教学内容
以齿轮传动及减速器设计为案例，将机械原理、机械设计、机制工艺等核心课程与课程设计、实训、生产实习、毕业设计等实践环节深度融合，经过多轮从理论到实际、从实际到理论的循环培养过程，逐步培养学生运用专业知识去分析、解决机械工程问题的能力。形成规范、完整的机械设计能力培养体系，解决了机械设计类课程追求理论体系完整、忽视工程实践的弊端。1.第三学期。“机械原理”课程教师可通过学生感兴趣的汽车及变速箱动画，使他们了解汽车变速箱的工作原理及齿轮传动原理，增加其对传动机构有感性认识，激发学生的学习热情，同时，着重讲解齿轮传动的工作原理及轮系设计，解决由于课程理论深奥且比较枯燥的难题。2.第四学期。首先，可通过“金工实习”让学生近距离观察CA6140车床主轴箱，使其对齿轮传动有更深入的认识和理解。其次，教师可通过“机械设计”课程教学，重点讲述齿轮传动设计、齿轮校核等内容。最后，通过齿轮减速器课程设计，让学生深入理解齿轮传动设计过程及设计要点，使他们初步了解机械产品设计的基本过程。3.第五学期。教师可通过“机械CAD/CAE/CAM技术”课程，让学生掌握三维设计软件Solidworks、二维平面设计软件AutoCAD的使用，建立轴、齿轮、箱体等典型零件的三维模型，了解ANSYS、COSMOS等先进机械设计软件的应用；通过机械CAD/CAE实训，建立圆柱齿轮减速器三维模型，完成齿轮减速器的装配图及典型零件图，使学生真正理解如何运用先进工具完成机械产品的设计。4.第六学期。可通过大型机械制造企业生产实习，让学生理解齿轮、齿轮轴等典型零件的加工工艺；通过“机械制造工艺学”课程，重点理解齿轮加工工艺、设计计算以及尺寸链等内容；通过齿轮加工工艺及夹具设计，使学生深入理解机械产品、机械零件的设计及加工，形成机械产品设计过程中要综合考虑机械零件加工的良好工程设计习惯。5.第七学期。通过“机械系统设计”课程教学，重点讲述有级变速传动的设计；通过车床主轴变速箱课程设计，让学生能进行复杂机械系统整体布局、传动系统设计、操纵机构设计等，形成复杂机械产品设计的初步能力。6.第八学期。通过毕业设计，让学生运用Solidworks等工程软件完成一个比较复杂的机械产品设计，形成复杂机械产品设计能力。通过6个学期全过程机械产品设计能力的培养，可使学生具备熟练运用机械专业知识和专业技能的能力，能够运用自然科学和工程科学的基本原理，去表述与分析复杂机械工程问题，提出解决方案，完成比较复杂的机械产品的设计与开发，提升专业能力和工程素养。
（三）改革教学方法，提升教学效果
为提升教学效果，教师要全过程贯彻案例式教学方法，并形成自己的课堂教学、实践教学及课外科技活动相结合的立体化教学思路。1.采用案例驱动教学方法，提高学生的工程设计能力。通过齿轮传动及减速器设计的典型案例，全过程贯彻齿轮传动及减速器的工作原理、设计理论及工程实践，逐步培养学生运用专业知识去分析、解决机械工程问题的能力，夯实学生的现代机械设计能力，提升学生的工程素养和工作适应性。2.采用系统论方法，完善机械设计能力培养体系与课程内容。采用系统论方法，将机械设计类各门课程、各个实践环节各自为政开展教学的现状，通过齿轮传动及减速器设计的案例教学，形成一个统一、有机的机械设计能力全过程培养体系，提升学生的工程素养和工作适应性。3.采用重点论方法，提升学生对机械产品设计的理解。教师要全过程地重点讲解齿轮传动及减速器的设计、加工、材料选用、总体设计以及三维建模等，通过课堂讨论及习题课，让学生举一反三，充分调动其学习积极性，促进其对课程内容的消化和理解。4.采用理论联系实际的方法，将教改、科研成果及学科前沿融入教学。教师可采用理论联系实际的方法，将教改、科研成果、学科前沿和高新技术信息有机地融入教学过程，不断补充、更新教学内容，深化学生对机械理论知识的理解和掌握，锻炼其实际动手能力，并向其传授更多、更新、更先进的知识，激发学生的兴趣。5.结合实践教学与课外科技活动方法，提升教学效果。教师可结合生产实习、课程设计与课外科技活动，通过现场实物教学法，提升学生对机械的感性认识，激发他们主动学习的积极性，提升教学效果。
三、结论
本文在对机械制造业发展现状及需求的大量调研基础上，分析地方商科院校的现实困境及现状，并以哈尔滨商业大学机械专业为例，建立了基于典型案例的现代机械设计能力的全过程培养体系。通过齿轮传动及减速器设计的典型案例，将现代机械设计能力的培养贯穿课程教学、实践教学等人才培养全过程，全面夯实机械专业毕业生的机械设计能力，提高毕业生的工程素养与工作适应性。通过对机械专业培养模式的改革，将会使培养出的机械专业人才更符合国家发展战略以及产业转型需要。通过该项目的研究，也可为其他地方院校在进行机械专业培养模式的教育改革与实践中提供有效的经验借鉴与参考。
参考文献：
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[3]娄燕.专业认证驱动下的机械专业工程实践能力探讨[J].当代教育实践与教学研究,2019(21).
机械系统设计论文范文第14篇
近年来，随着国内制造业的迅速发展，机械产品在技术方面与国际领先企业的差距正在缩小。2015年全球工程机械制造商50强排行榜中，中国有8家企业上榜，前10名中，中国企业有2家[1]。但是，国内大多数机械企业在过去只重视工程技术创新，忽视了设计体系的构造和均衡发展，这导致其所生产的机械产品无法构建良好的品牌形象。产品形象是企业发展的重要前提，在很大程度上制约着产品在国际市场上的竞争力。以产品为中心，通过系统化的分析，对产品进行全方位的设计，使其构成独特且具有延续性的设计风格，可塑造企业的品牌形象，而辨识度高的产品形象能极大地提升产品的竞争力与附加值，增强企业的核心竞争力。在从“中国制造”向“中国创造”的战略目标实现的过程中，立足于中国企业实际发展状况，进行深入的产品设计研究，并建立一套与之相适应的、与我国制造业相匹配的产品形象系统，已成为当今我国制造业迫切需要解决的问题之一。本文拟通过对企业发展不同阶段的考察，从产品周期、产品家族、时展三个维度构建产品形象系统理论模型，以供学界参考。
一、PIS理论研究概述及存在问题
通过对各类文献资料的研究分析，可以了解到产品形象系统（PIS）在概念、理论归宿、总体构成及评价系统等方面的研究已经取得了初步成果。比如，李良[2]在《工程机械产品识别设计策略研究》中运用形态语义学、认知心理学等理论，阐释了产品意象、产品识别的概念及其关系，提出了产品造型识别特征群这一概念；张凌浩[3]在《基于基因遗传理论产品形象的延续与更新方法研究》中，对生物科学中的现代遗传及变异理论与产品形象延续及更新的关联性进行了研究，为产品形象创新与品牌提升提供了一种新方法；车承刚等[4]在《工业设计产品形象系统建构之研究》中，运用“期望价值理论”建构出了基于体验经济概念下的产品识别系统；杨道陵[5]在《产品形象系统PIS建构脉络》中，叙述了产品形象识别系统建构的4个阶段，即企业核心理念与产品策略研究、产品线形象框架结构研究与建设、产品模板系统与设计指导、PIS管理体系的制订与实施。徐娟燕等[6]在《基于PIS的焊接系列产品造型设计研究》中，从产品形象的理念建立和视觉设计两方面对焊机、焊枪和焊帽3款产品进行了系列化造型设计，为同类设计提供了参考；张久美等[7]在《基于产品形象的大型机电产品外观视觉形象建构》中，通过理念识别、核心要素分析、造型特征设计等，倡导将产品形象的设计方法融入机电产品设计中，以塑造并提升大型机电产品的整体外观视觉形象。
借鉴相关研究成果，我们可以从狭义和广义两个方面对产品形象作如下理解：从狭义上讲，产品形象是产品在用户群中的视觉形象，是产品的视觉外观，是暂时的；从广义上讲，产品形象是产品在整个生命周期内的视觉与知觉上产生的、有关产品印象的集合[8]，产生这些印象的主体除了使用者之外，还包括决策者、潜在购买者、销售者等，是他们对于产品的视觉形象、使用体验、引发的联想等经过大脑分析处理后的形象，是对产品的一个综合的认识和印象，是持久的。
目前，学术界对产品形象系统的研究虽取得了一些成果，但也存在一些问题：缺乏根据企业发展不同阶段对产品形象系统进行理论模型构建，PIS构建中仍存在大量企业形象系统（CIS）理论的影响，缺乏以产品为核心的宏观系统的研究。
根据现代系统科学，事物都是以系统的方式存在的，系统都是由相互联系的元素所组成的、具有某些特定功能的有机整体。因此，产品形象也是一个由产品形象相关元素构成的有机系统，各元素彼此相互依赖、相互影响。从发展的眼光来看，随着企业的不断发展，产品形象系统设计将会具有不同的内涵，这也是工业设计从单纯产品型向策略型转变的重要体现。
二、PIS与CIS的关系
随着市场的不断发展，机械企业需要面对越来越同质化的产品竞争，部分企业开始注重企业形象的塑造，国外的CIS开始在国内流行起来。但在推行CIS过程中也出现了一些问题，如更偏向于运用图像符号来表现意义和形象思维，没有建立起连续的产品形象，导致识别意向模糊，无法传达具有高度一致性的企业文化内涵；再如，企业文化理念与品牌的塑造需要长期累积，而部分处于发展初期的企业缺乏资金，急于求成，眼光短视，对发展CIS兴趣不大[9]。对于国内大多数企业而言，PIS更具实效性，也更加符合我国机械企业的实际情况。对PIS与CIS之间的关联性进行分析，有助于对PIS的深入研究及其理论模型的建立。
PIS设计是产品的内在品质形象与外在视觉形象的统一，是塑造CIS的重要途径。PIS的主体是产品，CIS的主体是企业；产品形象的传播方式是产品的塑造，企业形象的传播方式是视觉识别；PIS的目标是针对特定的目标人群建立起稳定的、具有延续性的产品品质形象，CIS的目标是针对特定的市场树立起良好的企业形象。与市场的基本单元用户直接、密切接触的是企业的产品，所以要想树立起良好的企业形象，首先要塑造具有一致性和连续性、有品质的产品形象。PIS是CIS的重要组成部分，是其子系统。PIS从产生起便伴随着设计策略，包含着企业文化内涵，在企业所处的具体阶段进行相应的产品形象塑造。
（4）工程规范
机械企业的工程规范在机械产品形象的品质塑造过程中起重要作用。机械行业的标准可以分为国家标准、行业标准和企业标准三个等级。依据标准化准则，产品的某些零部件、设备及能源等的结构形式、尺寸、性能等，应按照国家与行业统一的标准选用；产品的人机界面、说明书等所包含的符号、计量单位、名词术语等也应符合标准。因为这些标准影响到产品形象的专业化、在安装维修的过程中的方便性和使用的可靠性。
（5）宣传销售
机械产品的宣传多采用行业展会、专业刊物广告等方式进行，一些大型行业设备，一般用业务员拜访企业的方式进行销售。在宣传销售方面，产品的展示、包装、宣传册等的设计风格应与产品理念一致，以建立起统一的、整体的产品形象。
此外，在对机械产品的维修、保养、软件升级，以及产品使用寿命终止的后续处理中，企业若能给用户以周全的服务，会对产品形象品质的提升具有推动作用。
2.产品家族维度
一款产品在特定市场中成功地建立起高品质的产品形象，还不足以形成稳固的产品形象系统，会不断有其他企业新的同类产品对其进行冲击。产品家族的建立是中长期的产品形象系统建造阶段，如在没有品牌影响力的情况下就开始着手家族化，其风险将是巨大的。不同层次的市场具有不同的需求，机械产品的家族化就是要覆盖更广的市场，满足不同市场的个性化需求。建立产品家族的根本目的是为了满足市场的多样化和个性化需求，通过提供不同的产品种类开发潜在市场。产品家族的核心是模块化、通用化和标准化，最大限度地提高设计参数和生产过程的重复使用性，以降低成本，缩短开发周期。需要注意的是，产品家族化的主要目的在于覆盖更广泛的市场需求，并使产品具有家族识别性，而不仅仅是为了降低产品开发成本。产品家族的每一款产品在自身的产品周期中，都要融入产品家族的通用特征，通过系列产品来体现产品形象的稳定性、一致性和连续性。在一段时期的机械市场中，标志性的产品家族特征会给消费者带来巨大的视觉冲击，留下深刻印象。而强化产品形象系统，可以加强机械产品与用户的情感联系。
3.时展维度
《连线》前主编凯文・凯利在《机器想要什么》一文中提到：“在技术的进化过程中，我们能看到与生命进化相同的趋势――走向普遍化、多样化、社群化和复杂化。”[10]随着时间的推移，机械产品的DNA逐渐形成，从而逐渐进入机械产品形象系统的长期塑造阶段；通过机械产品的更新换代将产品的特征稳定地遗传下来，不断繁衍。人们对于产品的使用需求是不断发展变化的，一旦习惯了某一款产品并达到“专家”级的熟悉度时，便会产生更高的要求和期望[11]。同时，在不同的时代，科学技术、经济状况、文化潮流都在不断地发展演变，机械产品形象系统作为一个开放的系统，会受到这些因素的影响。依据系统固有的开放性特性，产品形象系统设计应重视并善于利用这些外部条件，兼顾全局，努力完善系统自身。机械产品形象系统一旦具有了遗传性，这种遗传性将指引产品家族特征的建立和单个产品生命周期中产品形象的塑造。在实践中，对应不同的时代，机械产品形象系统适应时代的部分会作为体系发展的基因而保留并遗传下来，不适应的部分则会遭到淘汰，使得整个机械产品形象系统不断优化，并与变化着的外部环境相适应。就像遗传基因会发生突变一样，产品形象中遗传物质也会产生不稳定传递，使产品形象特征出现新的变异，影响产品家族的进化，而“基因”突变是创新的源泉。随着时代的发展，机械产品正朝着智能化、模块化、个性化、多功能和节能环保方向发展，机械产品形象系统理应在保持产品稳定性和不断创新的平衡中不断发展完善。
四、结语
机械产品形象系统塑造是一个复杂的系统工程，该系统最显著的特征是整体性。系统的效能不是其构成元素的功能之简单叠加，而是依据所处的实际环境情况有机地组织起来，使系统在复杂的相互作用中表现出统一性和协同性，从而使系统整体达到最大化。根据国内机械企业的实际情况，逐步建立起产品形象系统，使产品价值最大化地呈现出来，这对于在激烈的国内和国际市场竞争中树立稳定的、突出的、公众可信任的产品形象具有十分重要的作用。
参考文献：
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机械系统设计论文范文第15篇
[关键词]机械设计 现代设计方法 优化设计
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0175-01
随着科学技术的进步，机械系统引入的新材料、新工艺、新方法越来越多，实现同一种技术功能所具有的功能载体和技术手段也很多，因此，现代机械系统设计工作者若使自己设计出的产品能立足市场，除要求机械系统能实现预期的功能外，还应使设计出的机械系统满足物美价廉、运行可靠、操作方便、对环境污染小等一系列要求。设计者只有通晓机、电、液等各种综合技术，才能设计出性能价格比优良的机械系统。
1 机械设计
机械设计（machine design），根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
2 现代机械设计的特点
现代机械种类很多，结构也越来越复杂。但从实现系统功能的角度上看，它主要包括动力系统、传动系统、执行系统、操纵及控制系统等，每个系统又可根据需要继续分解为更小的子系统。
现代机械设计有其鲜明的特点，即不但要求设计对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、物流技术、各零部件的材料、形状、尺寸、方法等进行构思、分析、计算，而且还需融通多门科学知识，如创造性工程、美学、仿生学、控制论、机械电子学、价值工程等，使设计出的产品在市场中具有竞争力。
3 计算机辅助机械设计方法
计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称 CAD）技术是电子信息技术的一个重要组成部分。这一新兴学科能充分运用计算机高速运算和快速绘图的强大功能为工程设计及产品设计服务，彻底改变了传统的手工设计绘图方式，极大地提高了产品开发的速度和精度，使得科技人员的智慧和能力得到了延伸。它把计算机所具有的运算快、计算精度高、有记忆、逻辑判断、图形显示以及绘图等特殊功能与人们的经验、智慧和创造力结合起来，从而减轻设计人员的体力劳动，提高设计质量，缩短设计周期。
CAD系统包括硬件系统和软件系统两大部分。硬件系统是计算机辅助设计技术的物质基础；软件系统是计算机辅助设计技术的核心，它决定了系统所具有的功能。硬件和软件的组合形成了CAD系统：1）软件可分为系统软件、支撑软件和应用软件3个层次；2）系统软件对计算机资源进行自动管理和控制，它处于整个软件的核心内层，主要包括操作系统和数据通信系统等；3）支撑软件是帮助人们高效率开发应用软件的软件工具系统，亦称为软件开发工具；4）应用软件是用户利用计算机以及它所提供的各种系统软件和支撑软件，自行编制的用于解决各种实际问题的程序。
计算机辅助机械设计的一般过程包括：1）建立数学模型：一般机械零件基本都有现成的数学模型，但对没有数学模型的则首先要建立正确的数学模型；2）设计程序框图：程序框图根据手工计算的步骤来设计；3）用高级语言编制程序：根据程序框图来编程；4）程序调试 ：程序编好后，先仔细检查源程序，然后将其输入计算机进行试算，再对程序适用范围的边界、转折点进行试算，要求与手算结果完全吻合。
4 系统化机械设计方法
现代机械设计已突破传统的机械设计只注重机械产品单纯能实现预期功能的要求，使机械设计向自系统化、信息化、柔性化和智能化的方向发展。从系统的观点出发，机械系统设计及其控制技术把原有机械产品的性能、功能以及制造技术提高到一个崭新的水平，甚至使原有的机械产品结构发生变化，所带来的经济效益和社会效益是巨大的。所以机构产品的系统化设计及其控制技术是机械工业发展的必然趋势，也是用新兴技术改造传统机械工业的有力措施。
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。
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。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。
在系统化机械设计过程中，为使设计工作更为科学合理，常把一个机械系统分解为若干个相联系的比较简单的子系统，可使设计和分析比较简便。根据需要和可能，各子系统还可再分解为更小的子系统，依次分解，直至能进行适宜的设计和分析。系统分解时就注意以下几点：1）分解数和层次应适宜。分解数太少，子系统仍很复杂，不便于模型化和优化工作，分解数和层次太多又会给总体系统的综合造成困难；2）避免过于复杂的分界面。应尽可能选择在要素间结合枝数（联系数）较少和作用较弱的地方；3）保持能量流、物料流和信息流的合理流动途径。通常机械系统工作时都存在着能量、物料和信息 3 种转换，它们从系统输入到系统输出的过程中，按一定的方向和途径流动，既不可中断，也不可紊流，即使分解成各个子系统，它们的流动途径仍应明确和畅通；4）了解分系统分解与功能分解的关系与不同。系统分解时，每个系统仍是一个系统，它把具有比较密切结合关系的要素结合在一起，其结构组成虽稍微简单，但其功能往往还有多项。而功能分解时，是按功能体系进行逐级分解，直至不能再分解的单元功能。
5 结论
网络技术的蓬勃发展，异地协同设计与制造，以及从用户对产品的功能需求、设计、加工、装配、成品这一并行工程的实现成为可能。但是，达到这些目标的重要前提条件之一，就是实现产品方案设计效果的三维可视化。为此，不仅三维图形软件、智能化设计软件愈来愈多地应用于产品的方案设计中，虚拟现实技术以及多媒体、超媒体工具也在产品的方案设计中初露锋芒。目前，机械产品的方案设计正朝着计算机辅助实现、智能化设计和满足异地协同设计制造需求的方向迈进，由于产品方案设计计算机实现方法的研究起步较晚，目前还没有成熟的、能够达到上述目标的方案设计工具软件。因此，机械设计方法的发展趋势是综合运用系统工程理论、人工智能理论、计算机软硬件工程、网络技术等各方面的领域知识，以产品方案设计为方向。
参考文献
