机械设计论文范文

机械设计论文范文第1篇

1.1课程教学体系现状

《机械设计基础》课程开设在大学农牧学院的能源与动力工程专业，共有三个模块，分别为理论教学模块60学时、实验教学模块4学时以及课程设计1周。

1.2教学体系中存在的问题

课堂教学模式陈旧，重讲轻练。课堂教学中，教师常过分强调知识的全面性，造成课堂教授内容过多，与学生互动较少，同时没有给学生留下足够“学”的时间。例如在讲平面四杆机构设计时，课堂时间大部分在讲授其设计基本思路与方法，很少讲习题，更没有时间让学生练习，严重阻碍知识体系的掌握。实验教学条件和内容不完善，学生缺乏参与感。受实验教学条件的限制，现有实验教学内容仅包括机械原理认识实验与机械零件认识实验，均为参观性实验。学生在实验过程中只能对常用机械零件产生感性认识，而没有实际动手操作，致使参与感严重缺失。课程设计时间短，题目单一，且与实际脱节。课程设计的时间为一周，只能做一个题目，即二级变速器的设计。在这一周的时间内，需对设计的各环节进行分析、计算、选型和作图等，时间非常仓促，学生非常吃力。加之设计题目与实际脱节，学生对设计内容不感兴趣，阻碍了学生设计能力的提高。课程考核方式单一，偏重于理论知识的考核，实验等实践内容几乎不在考核之列，造成学生对实验课程和课程设计不重视，专心于理论知识的学习，不利于学生机械设计综合设计能力的提高。

2教学体系改革措施

课堂教学、课程设计、实验教学是机械设计课程整个教学体系中不可忽略的三个重要环节，本课程的教学改革也应从这三个环节入手。课堂教学应提高教学效率，课程设计应提高学生的工程设计能力，实验教学应以培养学生的动手能力和创新能力为目的。同时理顺课堂教学、课程设计与实验教学之间的关系，建立多元化的教学体系。

2.1改革课堂教学方法，整合教学内容，提高教学效率

针对教学模式陈旧、重讲轻练的现状，课堂教学应遵循精讲多练的原则。在理论授课时精讲基本概念、基本理论和基本方法，使知识易于理解、掌握和记忆。同时给学生留出一定的思维空间，避免满堂灌和填压式的教学方法。同时课堂教学应多采用现代教学手段，例如对于一些较为复杂的空间模型和机械运动规律的讲授，应采用幻灯片、动画或录像等方式，更有利于对常用机械零件的结构和特点的认识和掌握。在课程教学体系改革的大背景下，课程教学内容需要整合，应以机械零件设计为主线，以基础理论侧重实用为原则。机械原理和机械零件设计都是以机构运动简图为研究模型建立机械运动简图，因此应把结构分析，机构运动简图的定义、性质和常用运动副的代号，机构运动简图的建立作为重点讲授内容。对于机构原理部分的内容，过去主要是采用讲授图解法。随着计算机辅助机械设计的应用与推广，其教学内容应该以讲授解析法为主，并增加计算机辅助机械设计的内容，向学生简单介绍AutoCAD的操作知识以进行机械设计，课后要求学生利用计算机完成简单机构的设计任务。对于机械传动和零件设计，应尽量减少理论计算公式的推导，增加零件细部结构的设计介绍和常用设计参数的选取原则的介绍，并加强对机械组合的介绍，比如多种传动方式的组合、原理、特点以及工程实际中的应用、维护等。多向学生介绍机械方面的新发展、新思路，以开阔学生的眼界。此外，参考教材的选用应着眼应用性和先进性。将版本较老、内容较难的教材改为内容较为简单、学生感兴趣、应用型强的教材。

2.2完善实验条件，注重实验教学，重点培养学生的动手和创新能力

针对学生对本课程的学习积极性很高，但学习很吃力的现状，分析其原因，主要是因为学生对理论推导的课程内容有所排斥。但学生对事物的感性认识能力较强，且比较爱动手操作。应对实验条件和实验教学内容做出调整。例如建设机械设计综合实验室，购买机械设计课程相关教学仪器设备，用于满足教学实验条件，并在维持总学时（64学时）不变的情况下，大幅加大实验学时所占的比例。其中，理论学时由60学时压缩至36学时，实验学时由4学时增加至28学时。为增加学生对机械机构的操作能力和创新能力，实验教学在课程教学中所占的比例大幅增加，实验教学内容也有了相应的调整，包括认识实验、操作实验和创新实验。其中，认识实验主要是参观机构工作原理，4个实验共8学时；操作实验主要是常用机械模型的制作，3个实验共14学时；创新实验主要是根据学生的兴趣进行机械模型创新设计，1个实验共6学时。

2.3健全课程设计内容，全面提高学生机械设计能力

机械设计课程设计是提高学生机械零件设计能力的一个重要环节。课程设计给定的时间短，涉及知识面广，完成的内容多，计算量大，绘图工作繁重，有时一个普通的传动方案就需要几个小时甚至几天的时间。鉴于该现状，应使课程设计的题目多样化，并给出设计功能要求，让学生根据自己的兴趣选题并拟定结构方案，指导教师给出合理建议，并尽量借助于现代设计手段、设计方法指导学生完成课程设计任务。在课程设计过程中，要求学生在手工计算的基础上，完成装配草图设计，并运用CAD软件完成装配工作图和零件工作图的绘制。这样不仅能使学生在学习期间接触和掌握计算机辅助绘图技巧，又可以加深学生对行业标准和设计规范的理解掌握，全面提高学生的机械设计能力，为其今后从事设计工作打下良好基础。

2.4考核形式多样化，全面考察学生的学习成果

传统的机械设计课程的课堂教学多，考核多以闭卷考试为主，因而导致学生对实验、设计不感兴趣，偏重于书本知识的掌握，形成了“高分低能”的不良现象。而社会的发展要求学生具有理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，因此，课程的考核形式应多样化，以全面考察学生的学习成果为目的，不能单纯以书面考试为主。按照这一思路，课程的考核形式也应作出相应的调整。例如新制定的考试方案中，闭卷（或开卷）考试占30%，实验完成情况占30%，课程小论文占20%，平时表现占20%。其中，闭卷（或开卷）考试内容为课堂教学的重点及难点；实验成绩包括实验模型制作水平、实验积极性及实验团队合作情况；学生可自行拟定课程小论文题目及内容，但论文中必须能反应学生对本课程结构体系的认识及学习感受（需对课程教学提出合理建议或意见）或对课程某一典型章节（典型机械结构）的深入理解；平时表现包括课堂教学及实验教学出勤率、学习积极性及作业完成情况。

3结论

3.1《机械设计基础》课程教学体系的改革应从课堂教学、课程设计和实验教学三个环节着手，应理顺课堂教学、课程设计和实验教学之间的关系，建立多元化且结构合理的教学体系。

机械设计论文范文第2篇

机械设计具有自身的程序，图1为设计的基本程序。图1机械设计的基本程序目前，机械设计教学中主要存在以下问题。

1.1教学内容过于防范

目前，机械设计这门课程包含的内容较多，有机械原理和机械设计。机械设计包括材料、力学、热处理、机械原理、公差与配合、机械零件、机械CAD等内容，所涉及的知识层面较广，教学内容较散，且与其他课程有着很多重复，如机械设计学科中有一项螺纹连接的相关教学内容。可见，教学范围与机械设计这门学科的学习原则不相符合。又如，减速器的类型、样式和设计参数要求，和机械制图中的减速器设计相关知识存在较高重复率，不仅在学科的学习层次上造成混乱，还浪费了学生的学习精力。

1.2与时俱进能力不强

机械设计这门学科的实用性较强，同时其教学内容随着科技的不断发展而不断变化。所以，传统的教学内容如果不进行更新，很难满足现代社会的需求。现代机械设计教学应当满足工程性和技术性需求，同时也应当具备系统性。因此，现代机械设计学科紧随时代的变化而改变，将传统的设计技术进行时代元素的融入。如今，很多相关院校对机械设计教学中的设备结构、设备强度和运动学等技术的教学比较注重，教学力度也较大，使能源问题、环境问题的教学很少涉及。尤其是安全、人机关系、美学等社会因素和价值工程、周期费用分析等经济因素，导致机械设计教学无法满足现代人们的生产需求。

1.3教学方式落后

很多相关院校对机械设计的教学仍然采用讲学通用的原则，对于教学中的重点知识，让学生采取理论知识记忆的灌输性传统学习方法，而对这门学科的实际应用教学涉及较少，仅仅加深了学生的相关知识或原理的理解。同时，缺乏案例式教学、现场教学以及讨论启发式教学，在学生的学习过程中没有充足的时间进行自主探索，严重阻碍学生对知识的理解与掌握，同时一定程度上阻碍了学生运用所学知识解决实际工程问题能力的发展。因此，应当对机械设计教学体系进行创新。

2创新机械设计教学体系措施

2.1调整教学内容

机械设计的学科教学内容应从实际出发，注重教学的整体性、实践性以及创新性。如今，很多学生对于机械设计的基础知识掌握不明确。所以，机械设计教学中应当遵循适度够用的理论知识学习原则，可采取重点学习、部分理解等方式。首先，教学内容要清晰精简，要精简机械设计这门课程的教学内容，避免学生在相关知识的学习中产生知识重复。同时，在学生的实际应用教学中，如实验、实习、课程设计、社会调查、毕业论文以及课外科技活动等注重实践运用的教学环节，不但要适度融入相关基础知识，还要增加其课程。其次，要注重知识的整合。在机械设计的实际教学中，将其中关联性与联系性较大的知识急性整合学习。最后，在机械设计的教学过程中应当注重知识点的增设。不仅要注重知识的重点性，还要考虑知识的完整性，可以增设以电、液为动力的机构组合，结合实际的典型机械等新内容，使学生全面认识现代机械，以适当前生产实际需要，方便计算机辅助设计的应用和推广。

2.2加强学生能力培养

机械设计是一门极具实践性的课程，过程中应当注重学生设计技能和创新能力的培养，以培养学生技术应用能力为主要教学目的，同时注重学生工程意识、工程实践能力、创新意识以及社会实践能力的培养。实际教学过程中，教师应当彻底摒弃传统的灌输式教学模式，在讲解相关理论知识或原理时，注重培养学生总结结论的能力。同时，在相关知识或原理的讲解时，融入其在实践中的应用，坚持产、学、研相结合，体现机械设计教学的基础性、系统性、实践性以及现代性。

2.3创新教学方法

目前，相关院校的招生多是面向全国，导致各种学生的机械设计学习基础不一。因此，要不断创新如今的机械设计教学。教学过程中，应当加强直观教学，在学生学习相关理论知识或原理的同时，让学生接触各类种机械、机构、零件、部件、图纸，提高学生相关知识或原理的实践性。同时，教师也可以利用多媒体、电子教案、CAI课件以及录像等现代教学技术，借助计算机和互联网，利用虚拟现实技术和仿真软件系统，开展机械设计的现代化、立体式教学。此外，教师在机械设计的实际教学中，应当尽量减少相关知识或原理的理论推导，运用例证讲清思路，加深学生对相关理论知识或原理理解，提高课堂教学效率。

2.4增加教学实践

机械设计是一门较注重实践运用的学科，教学时教师不能仅仅注重学生的知识学习，要更加重视学生的知识运用，如绘制机构运动简图。图2为机构简图的绘制步骤。以四杆机构为例，结合日常见到的筛东西、磨豆腐等，布置设计任务。在四杆机构的讲解过程中，不断提醒双曲柄机构、曲柄摇杆、双摇杆机构分别有什么运动特性，能转化为什么样的运动形式，现实生活中有哪些物品用到了这些机构，不断启发引导学生思考设计任务。一个机器少不了动力，因此课程中增加电动机的选用环节。学生设定自己运动机构的各种参数后，按部就班选用电动机，由此掌握效率等概念，并对整体的机器建立一个大概的认识。电动机选好后，考虑减速的问题。这时，可以引进齿轮机构（包括蜗轮蜗杆）、带传动、链传动。齿轮机构重点讲传动比的分配、计算及选用，对于渐开线的形成等和现场应用联系不密切的内容可忽略不讲。带传动、链传动重点讲传动特点和应用。此外，学习过程中要加入查手册选材料环节，把时间用到应用实践上。

3结语

目前，我国机械设计教学体系仍然存在教学内容过于庞杂、无法适应时代的快速发展以及教学方式过于陈旧和落后等问题。因此，在机械设计实际教学过程中，应当调整教学内容，加强学生能力培养，同时不断创新教学方法，以期为国家培养更多机械设计创新性人才。

作者:李爱军 徐红芹 王红梅 单位:山东理工大学机械学院

参考文献

[1]金京，罗声.基于创新能力培养的机械设计类课程教学改革与实践[J].纺织服装教育，2012，27（6）：534-536，539.

[2]钱抗抗.创新教育模式的理论研究与改革实践——浅谈机械设计基础的微课开发与实践应用[J].职业，2016，（11）：45.

机械设计论文范文第3篇

对现阶段世界先进的工程机械企业如美国卡特彼勒、特雷克斯以及德国的渤海儿和日本的小松公司等进行分析可知，其所设计和制造的各类工程机械产品均具有其独特的造型特点。以德国利勃海尔公司所生产的工程机械产品为例，该品牌的机械产品大都以灰黄色为主，其中，全线产品以灰黄色为主色，辅以深灰色。此外，部分产品除了灰色和黄色外，还配有白色，不仅使产品增加了稳重感，而且给人以其技术相对成熟的感觉[1]。在产品造型设计方面，利勃海尔公司也将其机械产品的形式追随功能体现得淋漓尽致，通过选取以直线为主的几何线条，确保产品的简洁，从而将其整体结构与机械美感朴实呈现。世界五大工程机械制造公司，JCB针对产品直线结构部分的棱角，通过引入曲线构件，力求改变机械设备呆板的情况，JCB所引入的高空作业平台产品，具有圆润的外框和较强的亲和力，由此，在工程机械领域中建立了令人印象深刻的品牌特色。

2工程机械产品在行业属性特征语意中的分析

对包括工程机械产品在内的全部产品的设计形态进行讨论和分析时，均离不开产品所述行业的研究和调查，简单说来就是，产品的造型设计应该遵循由共性到个性逐步递进的顺序和层次。对工程机械产品进行分析可知，其隶属于装备制造工业生产领域下的一个门类，由此，机械产品所处行业的性质则决定了其最终设计形态语意的特殊性。由于工程机械产品通常具有较大的体积和重量，其不仅外部的形态较为复杂，而且机械结构也大都外露，作业环境与工况相对恶劣。因此，为了增加用户对产品的信赖度，工程机械产品的造型通常给人以坚实、稳固的感觉。此外，由于工程机械产品的制造大都以钢铁板筋加工为主，这便对产品的集合造型产生了较大的限制。面对这一情况，可在对产品的造型进行设计时，采用较为强硬的线条构建出棱角分明的几何造型，进而将产品的机械美感淋漓尽致地体现出来。受工程机械行业自身特点的影响，机械产品的色彩也较为单一，主要包括了红色、黄色以及蓝色和白色等。其中，单一黄色系列主要被利勃海尔以及凯斯和普茨迈斯特等机械制造公司所应用，而黄色和白色则多出现在卡特彼勒以及德马格和柳工集团等公司所制造的机械产品中。

3基于美学和视觉认知语意的产品造型设计分析

基于美学和视觉认知语意的工程机械产品造型设计主要包括两方面，分别为比例与尺度，以及仿生设计。在比例和尺度方面，对工程机械进行分析可知，其造型设计的主要方向仍然在增加对象体量和减小对象体量感之间徘徊，在部分情况下，人们需要利用巧妙的造型语言将工程机械产品自身的笨重感予以削减，例如，小吨位的汽车起重机和高空作业平台与小型挖掘机等相关产品在进行造型设计时，通常借助圆润的弧线降低机械本身的危机感，从而给人以操作灵活的感觉。而对于工程机械中的大型设备，如矿山机械和煤矿机械而言，由于其超出了人们固有的人机感官的尺度，因此，对于此类产品的设计则应采用更为夸张的视觉语言将产品自身的体量感与厚重感进一步烘托出来，从而给人以较高的可靠性和安全感。从细部形态的角度进行分析，机械产品造型设计过程中，经常用到的比例关系主要包括了黄金分割比例、平方根矩形比例以及相加级数比例等。其中，黄金分割法为最常见的比例设计方法，产品的各个部分以黄金分割进行布局。仿生设计是现代技术同艺术进行完美融合的关键措施和手段，人们从生物界与自然界当中摄取灵感，从而将生物科学同技术科学进行有机结合，通过将生物科学中的原理功能或部分生物形态应用到技术科学领域，以达到基于技术科学的工程机械产品仿生设计的目的，并解产品设计过程中的各种实际问题。几年来，随着人们对生物科学和自然科学研究力度的不断加深，仿生设计在工程机械领域中的应用也得到了普及和推广，无论是最基本的机械手原理，还是具有形态仿生视觉感官的伐木机械，均存在着人们模仿自然和生物的意识。同时，仿生设计也是通过机械设计产品体现人类对事物认知历程的主要媒介。

4基于地域和文化差异的机械产品造型设计分析

地域与文化差异在工程机械产品造型设计中主要体现在两方面，分别为造型结构本身和色彩两方面。在造型差异方面，从宏观角度分析，欧美工程机械品牌大都以相对硬朗的设计风格为主，产品造型大气磅礴，给人以使用的安全感。而日韩品牌的工程机械产品则多倾向于细节的制作，通过将直线和曲线进行协调配合，相辅相成，使所设计出的产品在硬朗之余更透漏着一种东方特有的均衡感。在产品造型的细节方面，三一重工机械制造公司根据中国的石狮设计并研发了一款车头造型，既体现了石狮的威严敦厚，又体现出了产品在设计过程中精细化的特点。在产品的色彩方面，欧美工程机械产品的色彩大都以双色为主，且产品的品牌标识大都以深灰色或是纯黑色为主，体现出产品的稳重和素雅；而以日本为首的东方工程机械产品则以丰富的色彩作为产品的主要颜色，通过运用色彩纯度相对较高、具有鲜明对比的颜色进行涂装，从而增加了机械产品外部造型的层次感，此类产品在街头的游走和施工现场的运作，无疑成为了地区的一道亮丽的风景。

5结语

机械设计论文范文第4篇

关键词：质量安全；功能设计；成本；规避风险；满意度

随着机械设计行业的革新，机械设计管理已经不单纯的是产品的功用性管理，更为主要的表现在产品的知识密度，产品的多个功能性，产品的质量绝对安全和产品的推广价值以及规避高风险性的实用价值管理上来。机械产品的设计首要考虑的是产品的质量安全，其次是产品本身的价值所在，再有就是在设计流程中理论和实践的相互影响，最终形成产品，通过对管理资源的有效控制达到流程的节约化，直接化和实用性，更好地保证产品使用用户对新产品的满意度的提升。

根据当前机械设计企业的行业特点，对于机械设计行业中存在的几大管理问题做一个简单的分析。

1机械设计质量安全管理

任何产品的质量安全都是头等大事，机械设计也不例外。在机械设计行业中，设计人员一定要有严谨，负责的工作态度，严格按照设计思想，严格排查安全隐患，在设计中杜绝因管理疏忽而带来的安全问题。在机械设计过程中要把安全问题落实到每个人，责任明确，分工具体使质量得到保证，安全隐患消除与萌芽状态。

2设计工艺流程的规范化管理

机械设计属于严谨的学科范畴，一切的设计行为要遵循科学，遵循设计原理。在整个设计工艺中要考量图纸的可行性，理论的灵活运用和灵活变通，对于设计所需要数据要进行深入的运算，确保达到数据的严密性。对于不确定的数据要进行多个论增，对于不明确的，不理解的理论要加以掌握理解，确保设计工艺的规范化，科学化，工艺流程的万无一失。只有严格地执行规范化的设计工艺流程才能保障设计成果的规范化以及它的市场价值所在。

3机械设计中的误区以及出现问题的解决

在过去的机械设计的过程中，我们往往注只是重了设计成果的使用性，但是对于设计成果的实用性以及它的多个功能，我们并没有过多地关注。赶时髦。为求“省事”，追踪市场新产品和畅销产品，对顾客的需求一片模糊，又不愿花力气搞清，你上我也上，一轰而起，一轰而下。缺乏科学而准确的市场(需求)调查、需求分析和产品规划，是一种盲动行为，失败的可能性极大。实践证明，好多机械设计企业经营失败的根本原因首先是设计人员忽略顾客、缺乏市场调查与可行性认证，它们将导致90%的企业失败。其他导致失败的原因还有：由于管理者忽略变化、过分自信、过分自信与傲慢而错误地估计市场接受能力、吸收了不必要的合作伙伴、不能跨专业全面思考、企业缺乏长远的目标与规划，以及企业的经验没有公司和产品的特色。“现在供应，以后修理”。忘记了企业生产的产品(可触摸的)和服务(不可触摸的)只能在被顾客接受并使其满意的前提下才能获得竞争胜利和实现经济与社会效益。这是企业缺乏“信誉资本(良好的社会信誉认同感)”的表现，它的严重后果是导致企业的成员没有诚信、弄虚作假，最终使企业。所以企业的管理层应该清楚地知道，信誉资本有多少进展，以便即时采取扩大信誉资本的措施。对机械设计中出现的类似误区，机械设计人员一定要有高度的市场敏锐感，严谨的设计理念，积极负责的工作作风，才能彻底矫正因为设计思维而带来的对新产品的影响。4核心技术的保护管理

机械产品及其制造系统的创新是提高企业竞争力的关键因素。从本世纪初到60年代，机械设计业的竞争是以成本为测度的数量扩张时代，企业核心竞争力因素是成本最低，即规模经济方式，在这种情况下对大多数进行工业化的国家和地区来讲，需要的不是产品创新，而是引进产品与生产设备。70年代到80年代末它转变为质量的竞争。几十年的成本与质量的竞争，使多数国家和地区已经实现或可重现至今仍占主流的中低技术产品(占80%~90%的世界产品)的制造，且彼此间质量的差距越来越小，而成本的优势在发展中国家与地区。在未来的市场竞争中，企业竞争力的主要因素变化为：新产品创新与改进的设计开发能力及其上市的速度；为保证新产品上市速度、产品质量(特别是可靠性与安全性)的控制和成本控制要求创新和改进制造系统及其运作；创新与改进服务及其质量。设计产品及其制造系统和制造过程控制的创新成为提高企业竞争力的关键因素，而产品的设计与制造质量、成本、开发上市速度成为企业活动的第一类核心自变量。

5机械设计的风险管理

机械设计是一项高风险投资。新产品的成功创新或改进将有利于形成机械企业新的经济增长点，促进经济的发展，有助于合理的产品结构和产业结构形成，以及企业竞争力的提高。但是各国多年的产品开发实践证明，它是高风险、高投资、高收益的活动。其最突出的特征是高风险性。如何应对这种风险，其主要依托应当是对于新产品的市场前景和潜在前景科学的分析，通过分析和观察做出有利的判断，尽可能在设计之初就规避因为设计带来的市场风险。

6机械设计的成本管理

好的设机械计不但要技术先进，制造可行，操作方便，而且要经济合理，同样也要求它易与管理，尤其是对成本的控制。所谓成本管理，其核心就是降低产品的成本。可以说，产品成本的高低，在产品设计的阶段就基本上确定了，因此，降低产品成本，永远是设计人员的一项主要任务，是机械设计领域中的一个永恒的技术经济问题。设计人员进行产品设计时，必须牢固地树立经济效益的观念，对每一个零部件进行功能成本分析，确定合理的技术指标和成本目标。加强成本管理直接决定企业参与市场竞争的成败，这个环节至关重要，我们在成本预算中永远要把最低的成本核算到设计体系中，也就是说最低的成本就是开拓市场最大的资本，由此可见成本管理在机械设计企业举足轻重的作用。

7机械设计产品的质量评估管理

树立长效果的评估机制，对于设计成果的安全性能，可靠性，稳定性要有一个明确的认知。通过评估掌握设计过程中的问题解决方法，发现不足，在此基础上寻求更好的解决方案。为今后的设计打下良好的技术基础和理论基础。

8对设计人才团队的管理

人才永远是企业获得核心竞争力的根本保证。为了实现建设机械工业新高地的战略目标，加快各类人才队伍，特别是科技人才队伍的建设，通过企业内在机制的建立和外部环境的改善，充分发挥市场对人才资源配置的基础性作用，吸引和凝聚各类优秀人才，在企业内部形成优秀人才在数量、结构和综合素质等方面具有相对优势的人才高地，为企业的持续发展提供组织保证。此外对于优秀的人才，企业更要做到敢于用，敢于叫他们走出去，请进来，灵活的用人机制无疑是保证机械设计技术人员设计生命力的灵丹妙药。

9加强知识产权管理

机械设计论文范文第5篇

1.1CAD技术应用以及有限元的方法

首先，CAD技术指的是使用计算机中的软件与硬件系统，对煤矿机械制造中的产品以及工程进行合理性的设计，包含制图、设计、文件以及文档的制作、工程现状和区位因素分析等。当前的机械产品发展相对成熟，使用CAD技术能够实现工程的模块化以一体化设计。产品模型直接导入到计算机的CAPP系统中，进行NC的编程以及规划设计，使加工代码进入到NC机床中，加强设计和制造之间的关系，有效的提高煤矿机械制造的产品开发效率、缩短开发周期。有限元方法指的是基于计算机的数值分析方式，能够将无限的质点连续体简化，使其成为有限单元的几何体。再对单元进行拼合成为离散结构物，能够对工程中结构相对复杂的环节或者是产品进行静力学或者是动力学上的分析计算。

1.2优化绿化设计与可靠设计

优化绿化设计也是煤矿机械制造中重要的部分，根据前期的设计方法理论，以国家相关规范标准以及设计规范为基础将设计问题实施数学模型转换，更好地使用计算机技术和优化技术。根据现有的设计方法找出最优的、最适合的设计方案，提高产品质量。优化绿色设计应当遵循环保理念和节能理念，强化对整个煤矿机械制造产品寿命的周期性设计，使产品的属性贴合生产环境的属性。最后，成品设计的决策不仅需要满足物理性的要求，同时需要考虑到环境的要求，才能使煤矿机械制造设计合理化。可靠设计含义是在设计的时间以及环境条件下，对于产品的某种规定功能完成工作的能力，可以衡量产品质量的高低。可靠设计需要对设计中的变量进行多次的精密试验，测定实际数据。在系统的统计与检验之后得到统计量，让煤机械的运行能力与性能的可卡性得到进一步提高。对制造材料、工程荷载以及工况的变化等无法确定的因素实施简化处理，强化对模糊变量以及随机变量的可靠设计，以确保煤矿机械的可靠性及使用年限。

2煤矿机械制造的管理策略

2．1煤矿企业信息技术的管理

要提高煤矿机械制造中的效率和产品质量、实现信息技术现代化的管理方式，就需要使用电子计算机。从工程的中标开始一直到竣工验收，都需要应用高水平的施工工艺与技术，同时需要有效的施工管理策略，提高煤矿企业的管理水平。通过运用现代化的信息技术，来提高煤矿机械制造企业的管理能力。保证煤矿机械制造的效率与产品质量。同时将企业中产生的信息孤岛相连接，构建出完整的企业设计、生产、决策、财务、营业等环节的信息链，形成灵活的企业网络结构和协调配合的工作环境。

2．2数据库与制造材料的管理

要保证机械制造的产品质量，应当根据制造零件的作用和属性对其参数指标进行完善，通过编码进行分析，构建出煤矿机械制造设计图纸的信息数据库，将各个生产制造部件的信息进行存储，便于之后的检索和出入库。材料质量对于生产非常重要，所以需要根据煤矿机械制造的设计需要对重要零件进行编码，且根据代码的属性对数据库实施检索，选择合理的方式进行机械的设计加工。

2．3加强对企业员工的素质培养

提高设计人员的素质能够有效的避免由于不合理设计造成的生产效率低、产品质量不高以及工程成本上升等问题。且保证煤矿机械设计的科学性与合理性，减少机械的后期维护，延长机械的使用寿命。对于技术水平低下、设计不规范等员工应当加强训练，进行规范化的管理，明确每一个岗位的职责。加强安全宣传与教育，提高每一位员工的安全意识。

3结语

机械设计论文范文第6篇

1.1可靠性设计在进行矿山机械设计时，衡量产品质量的最重要一项指标是可靠性。要想做到可靠性设计，则需要通过试验及统计分析对矿山机械的载荷、工况、长度及材料机械性能等数据进行计算，并作为可靠性的重要依据。根据具体的分析和计算，建立可靠性模型，确定设备的使用寿命，对其可靠性进行全面的掌握，对于一些可靠性较为薄弱的环节则可以加以进一步改进，以便于更好的提高矿山机械设备的质量，提升设备的安全可靠性，以便于确保矿山机械设备在生产过程中的安全能够得到较好的保障。

1.2CAD技术目前在设计人员进行矿山机械设计时，必不可少的会使用到CAD技术。这是充分的利用计算机软、硬件来实现对产品进行设计的一种技术，利用CAD技术可以实现进行设计、工程分析、绘画及文档制作，为设计带来了很大的便利。不仅可以确保模块和一体化设计的实现，而且直接导入计算机内的产品模型，在加工中心直接利用传入的加工代码进行机械的加工。应用CAD技术，有效的将设计和制造两个环节更好的衔接起来，对矿山机械产品的设计效率和加工效率都有较明显的改善。

1.3有限元法矿山作业时环境较为复杂，机械作业时受力情况也无法进行准确的计算和分析，在结构和载荷上都具有复杂性。在传统设计中通常都是通过几个截面来进行简化计算，这不仅无论确保计算结果的准确性，而且仅仅通过对几个截面的设计校核，无法对每个部件的应力分布情况进行准确的确定。所以在现代设计方法，往往利用有限元法，通过计算机来对每个部件的应力情况及薄弱点进行分析，这样能够更好的对设计产品进行改进，确保设计出来的产品质量能够更好的满足矿山开采的要求。

1.4优化设计目前数学专业也随着时代前进而向前发展，比如最优化设计数学模型。矿山机械设计中的优化设计就是将设计中遇到的问题转化为数学模型，然后应用数学优化技术和计算机计算技术，从可行域中找出最优解。在设计过程中，设计问题越复杂，越能体现出优化设计对产品设计的优势，它大大减轻了设计工作者的负担。优化设计技术在推进计算机辅助设计、改进产品质量和提高产品设计水平等方面都具有重要作用。

1.5绿色设计随着当今世界对环境保护的重视，大家也开始呼唤设计界的绿色环保。绿色设计，不仅是指在设计过程中整个机械设备要经济环保，做到可回收、可维护、可拆卸、可重复利用等，而且在机械施工过程中，要做到减少噪声污染，提高工作效率，最大限度地节约能源。在满足使用性能和安全性能的同时，设计的产品也要具有良好的环境属性，这是现代设计中必要的一个环节。

1.6人机工程设计技术矿山机械运行的环境比较恶劣，操作机器人员需要集中精神进行细心操作，一个简单的失误有可能造成安全事故。所以在设计中有了人机工程设计技术，它的目标就在考虑施工环境的前提下，怎么样将机械产品最合乎人的操作习惯，尽量满足人的舒适度，减少人的劳动强度，保证生产安全。比如合理的档位高度和位置设计可以减少操作人员的强度以及避免操作失误，保证操作人员的安全。

2矿山机械设计过程中应注意的几个方面

首先，要强调以人为本的设计理念。以人为本是现代机械设计理念中很重要的一个方面。以人为本涉及到很多方面，例如噪音的消除、机械形态的柔和型、操作控制系统的安全性和操作起来的简便性和舒适度。消除噪音是一个非常重要的方面，工作人员在一个充满噪声的环境里，不可能保持一个良好的工作状态。操作工人极易出现错误操作而导致事故发生。因此在机械设计过程中，必须找到最合适的工作频率，降低噪声对工作人员的影响。除此之外，我国机械设计自动化程度比较低，很多都需要人工操作，因此有一个方便舒适的的操作系统很重要。其次，现代机械设计方法集先进性、智能性、系统性、动态性和综合性等特点于一身。矿山机械的设计人员一定要清楚的掌握几个数据，例如人体的一些生理指标，各个部位的尺寸等，还要了解矿山的一些基本知识等情况，设计出来的工作界面要简洁大方，让工作人员很好的操作，又能保持一种良好的情绪和工作状态。

3结束语

机械设计论文范文第7篇

1．设计中的变化与统一产品造型注重变化，是寻求差异、展现个性及特点的重要手段之一，这种手段体现在产品外形、模块组合、材料和颜色等多种设计元素上。大气磅礴的外形、多个层次的模块、多元化的材料和丰富的色彩搭配，建构了工程机械特有的设计风格。工程机械的外形、材质和颜色相互作用，共同展现出审美价值，使其产品造型在体现个性化的同时，也展现了变化与统一的韵味。在工程机械设计中遵循变化与统一的原则，表现产品独特个性，是通过形体的延续、颜色的秩序等来实现统一与均衡的。“色彩与质感搭配关系应强化造型效果，如呼应、对比、韵律、肌理等。选择主体色时，应着重考虑产品的使用环境、功能类型、固有风格等要素；选择辅助色时，则应着重考虑品牌识别度，与主体色的搭配关系以及大众审美观等要素；在选择多种表面质感时，应优先考虑与造型风格的匹配关系和制造成本”。这些都是目前在工程机械中为了实现整体造型均衡而最常使用的方法，如此便可以显示系统的统一，给人以稳重、安全、坚固和可靠之感。使用局部变化、强硬的线条、单体的分明棱角强调的是设计的个性，是要给消费者带来牢靠、干练、高效的感觉与印象；遵循变化与统一相结合的原则，就可以使工程机械整个的造型既显得丰富多样，又自然有序，于是就可以表达一种浑然天成的视觉之美。

2．设计中的对称与平衡讲求对称古已有之，所以在当代各种各样的物体形态中随处可见，无论是自然界已有的动植物，还是建筑、电子产品等都反映了如此的规律，设计师更是对其情有独钟。如果说对称追求的是比例的均等，那么平衡就是工程学上强调的物理平衡。在工程机械设计中，利用中心对称、轴对称等多种对称形式就成为了一种特别的造型语言，科学地使用这一语言，就能够产生均衡、工整之美。工程机械设计的对称与平衡营造出稳定与秩序的美，给人以更踏实、更缜密之感。就工程机械作业的内容与环境而言，产品设计尤其要注重对称与平衡，即处理好各个部件的位置之间的关系，体现出工程机械整体的紧凑性与安全性，给使用者提供最大的视觉与心理的稳定感与安全感。

3．设计中的韵律与节奏在工程机械设计中，通过同一种元素的重复和有规律地使用，创造出独特的造型语言，令其富有韵律感，于是节奏也因韵律而得以丰富，韵律则因节奏而得以发展，节奏与韵律互相依存，如影随形。节奏被认为是反复的形态和构造，而韵律却是节奏的变化形式，由此，节奏变得更有趣味。在进行工程机械产品外形设计时，设计师通过线条、面型、体形、颜色及质感等的重复、交替、间隔、渐变、起伏和回旋以表现设计的节奏感与韵律感。通过造型形体多元的起伏变化、表体颜色的变化、材质的更替与重复等烘托出整个造型的秩序、动感与趣味。正因为工程机械设计中韵律与节奏的运用使得机械外形具有了动感与活力，从而增加了工程设计与工程机械的艺术价值即美感。

二、设计中形式美所体现的实用价值

工程机械的实用价值包括产品的结构、技术、材料的应用，而且其实用不只是指物理的功能，还特别应该包括满足生产的各种需要。同时，实用价值和形式美是不可分离的，没有合理的形式，实用价值也就无法实现。由于产品设计本身具有强烈的目的性，而产品的实用价值就是要在发挥产品功能的同时能够充分体现艺术的美。产品具有专门的用途，好的产品应该富有多样而完美的形式，首先是能够从外表上抓住使用者的心，建立使用者对产品的认知感与认同感。因此，工程机械设计中，设计师非常重视产品的形式美与功能美的完美结合。“机械产品的设计必须注重材质的整体与局部、局部与局部之间的配比关系，必须按照美学法则进行配比，才能获得美的印象。配比原则包含调和原则和对比原则”。在保证产品安全性、可靠性、使用的舒适度等功能需求的基础上，运用美学法则与规律，通过外形、模块、材料和颜色等的设计，形成满足产品实用价值要求和使用者审美需求的产品形态。

三、设计中技术美所体现的人文关怀

随着工程机械与信息技术的高度融合，以及新工艺、新材料的广泛采用，工程机械的外观与结构有了重大改变，并且日益智能化。例如，日本小松公司、三菱公司运用挖掘机远程定位技术，实现了挖掘机的远程操作，使操作人员能在相对舒适的环境下操作挖掘机，进行生产。同时，360度无死角的机身摄像技术能将周围环境通过操作舱内的显示器直观展示给操作人员，不仅能够提高操作的精准度，而且精确度可以控制在厘米之内。技术的发展与应用为消费者带来了极多的方便，不仅可以提高工作质量和工作效率，并且能够带给操作人员别样的情境体验。此外，各种新型复合材料、成型工艺以及表面处理技术的综合应用，则根源于技术的魅力，技术美带给人的是操作的和精神的愉悦，这种美感是单纯的产品形式美所不具备的，它体现出来的更多的是一种理性之美。在工程机械设计中，不仅要实现实用价值也就是技术性，还要追求人文关怀。彰显现代设计的人文关怀，在设计中通过行为科学与人机工程学、设计心理学等多学科知识的应用，营造出舒适安全的使用环境。同时，工程机械产品也更加注重绿色设计、可持续设计以及低碳设计等，因此使用绿色材料、尝试模块化与标准化正是技术与人文关怀的统一。美国卡特彼勒公司对装载机添加独立式驻车加热器的设计，使装载机在寒冷气候下未启动引擎时能够对座椅和操作舱提前升温，操作员进入操作舱时不必受寒冷之苦，即可以马上展开作业。将高级轿车的功能移植到大型工程机械中，虽然比较复杂，但是这种细节设计正是人文关怀的体现。同时在我国临工、柳工和等工程机械生产企业也纷纷成立回收与再制造部门，实现了低资源浪费和废物产出，既是一种高收益的回报，也是一种绿色设计，这种绿色设计将技术美中的人文关怀体现得淋漓尽致。

四、设计中功能美所体现的品牌特征

“由功能的整体性和功能的层次性构成完整和谐的功能体系。从审美角度讲，产品的功能定位，为产品的审美功能奠定基础；产品功能的整体性和层次性为审美功能提供整体性综合审美体验和层次系统性审美体验的动感”。工程机械设计中，利用独特的造型语言与形式以表现产品的美，从而给使用者留下深刻的印象。例如，欧美品牌追求气势、简洁与硬朗，注重技术美，日、韩品牌则相对精致细腻，讲求曲直结合、刚柔并济，而如今中国的品牌也开始注重个性与特色的展现，如三一品牌所彰显的功能美、外观大气及细节的精益求精，就是极好的例证。

五、结束语

机械设计论文范文第8篇

可变功能机械系统由不同的分功能组成，且功能间会发生耦合。笔者基于FBS概念设计模型对可变功能机械系统进行研究，先将各分功能独立，分别建立自顶向下的设计模型，即先对功能进行分解，由功能-行为映射求解得到相应的行为层级结构，分析相应的行为模型，得出映射层结构方案。可变功能机械的FBS模型详解如图1所示。在研究可变功能机械系统时，本研究将分功能到行为和行为到结构的映射并行研究，功能总和代表了各分功能不同模型的集合，系统实现其中一个功能时，另一个分功能处于待用模式，为加以区分，用功能符号“F”+“i”（数字）代表分功能序号，用“or”（或者）连接各分功能。之后本研究建立分功能的层级结构及相应的功能分解模型、行为过程层级结构及其行为过程模型，最后进行映射求解。这种并列的设计过程存在交集，即这些分功能间具有耦合性，系统的功能分解有部分相似，例如当农用拖车的连接器连接不同的耕作设备可以完成不同的生产功能，施肥机可以进行移动施肥，洒水机完成浇灌工作等，系统的动力功能和传动功能并未发生改变，改变的仅是执行端的功能。本研究将相似的功能结构和行为结构以及方案层的具体实施构件组合用虚线连接，代表它们之间存在的特殊联系。为具体表达该设计过程中的模型联系，基于经典相似理论中对序结构的定义，本研究将系统要素按一定组成规律、一定顺序出现的序列结构称为序结构，序结构与系统有着紧密的联系。根据可变功能机械系统概念设计层次，笔者对序结构进行特征分析，分为功能序结构、行为序结构以及方案序结构。由于篇幅原因，本研究仅对功能分解和行为结构的序结构表达进行描述，并构建相似模型。

2相似模型构建

2.1功能序结构和行为序结构模型相似包括功能相似以及行为相似，功能具有相同的效果不代表行为也具有相似性。研究系统相似度时需要衡量功能相似度和行为相似度不同的权重值，建立相似模型，从系统的角度将不同的功能及其行为映射用序结构表达出来，用系统要素的方式进行模型构建。功能是表达系统特性最抽象的方式，功能的表达需满足：（1）能根据给定要求表示设计者的意图；（2）能准确描述满足设计要求的设计对象；（3）能被定性或者定量地评价，并可以测定设计意图的满意度。功能的系统要素为能量、物质和信息，每个功能要素都有其输入和输出，因此可以运用“输入流-输出流”的方法进行功能描述。功能要素在时间和空间上有一定的顺序，即功能序。本研究将功能序的关系进行分类，分别有组成关系、时序关系和因果关系如图2、图3所示。时序关系又有顺序关系，并存关系。功能序是功能序结构的基础组成。在概念设计模型中，功能是一个模糊而粗糙的概念，而行为相对而言更为具体，能激发设计者的灵感，引导设计者保证三大流（即物质、能量、信息）的有序流动，不违背自然规律。行为的系统要素包括运动学要素、力学要素和能量要素。结合目前行为结构的表达方法，本研究统一用“输入流-输出流”的方式表达行为序结构。行为可以分为基本行为和组合行为。基本行为对应基本结构，较为简单；组合行为由基本行为构成，包括运动转换行为、执行行为、检测行为、控制行为等，这些基本行为通过一定的顺序连接起来形成组合行为。行为序就是指这些基本行为和组合行为间的连接，行为序结构则表达了行为序间的连接关系。行为序结构分类如图4所示。行为序的关系有以下几种：①串联顺序关系；②并联同时关系；③选择发生关系。

2.2基于序结构的相似模型构建由相似第一定律即序结构定律可知，不同类型、不同层次系统存在一定的序结构，当系统序结构存在共同性时，系统之间出现相似特性，相似性大小随序结构的共同性程度增大而上升，反之则下降。上节已将可变功能机械系统概念设计中的功能层和行为层用序结构进行表达来探索功能和行为的相似性，本节在此基础之上运用数学建模对相似度进行计算。可变功能机械系统具有一定的相似性，即相似度大于零，某些功能或行为能通过改变一些系统组成就能形成新的功能系统，若是没有相似性即相似度为零，那么整个分功能系统就转变成了多功能的单个系统的集合，不在本研究的研究范围之内。本研究将系统或者系统的一部分进行序结构构建和分析之后，为每个序进行编码，用eik表示序要素的集合，要素包含属性和特征值，属性由所属功能或者行为的输入输出流决定，i是分功能编号，k是序的编号。相似序的概念是将分功能序结构的要素和特征联系形成两两组合的有序偶，用(e1k,e2k)表示。相似度由相似序的个数和相似序对相似的影响权重所决定，相似度以q表示，相似序个数决定的相似度为q1，影响权重决定的相似度。权重的分配也是相似度量的重要环节之一，主要包括主观权重分配方法和客观权重分配方法。相似序模型分析之后根据经典相似理论进行数学建模，系统的总相似度由功能、行为和结构的相似度综合得出。本研究根据所建立的序结构进行系统知识表达，计算可变功能间的相似性，设机械系统共有两个可变分功能，特征参数取自输入输出流的类型和数值，如功能的能量类型和所代表的数值等，对整个系统进行相似模型构建，并计算相应的相似度数值。相似求解模型如图5所示。建模的一般步骤可表述如下：（1）分别对分功能系统进行层次划分，建立基于功能或者行为结构的模型。可用输入流输出流的方式按2.1节所述分别建立分功能的具体模型，对应的序结构统计如表1所示。

3实例分析

笔者选取典型的可变功能机械系统进行研究，选取如图6所示的机床作为研究对象，通过更换不同的刀具执行机构可以获得钻孔，扩孔和铰孔3个不同的功能。可以看出，这是一种通过改变系统执行机构达到改变功能的情况。本研究按上文所述的步骤进行分析，首先由系统的可变功能得到功能的序结构模型，所建立的模型如图7所示。表3所示机床的可变功能由更换执行机构来实现，在系统层面上达到了改变功能的要求。本研究按上文所述，根据所建立的序结构模型，通过分析相似要素应用公式（1~3）得到系统功能级的相似度数值。

4结束语

机械设计论文范文第9篇

德国人发明的这一种变元法，是目前世界上最为科学易懂的变元方法，它能够衍生出许多不同的方法，具有很大的可塑性。这种方法的内涵主要有两部分：它变化内容多样，包括材料、数量、位置、尺寸、形状、连接、工艺七个方面；另一部分是上述七个方面的具体运用，运用的前提条件是机械基本结构，这些元素在其基本结构的基础上进行一定的变化，这样就有不同的形式，新的机械结构设计方案就创造出来了，这样就达到了优化设计机械结构的目的。接下来笔者将会重点介绍七种创新方案在机械结构设计的具体运用，其最终目的还是满足整个机械产品的生产的要求，这也是目前机械工作者普遍使用的方案。

1.1材料变元

现实生活中很多种材料都可以用来设计机械结构，不一样的材料要求的加工方法和手段不一样、适用的结构类别不一样、零件需要的大小也不一样。材料的变元可以变化出不一样的结构模式。比如说：在进行钢材料的结构设计过程中，零件的截面面积越大，材料结构强度就越大、越硬；在铁材料的结构设计中，为了使结构变强变硬，人们通常使用加强筋和隔板的方法；在塑料材料的结构设计中，塑料件的筋板和壁厚应该无差而别且对称均匀。

1.2数量变元

在产品的结构当中主要包括以下几个方面，即零件以及轮廓面、线和加工、工作面共同构成了产品本身，如果想要将机械的结构目的进行改变，那么就可以通过调节上述结构元素而实现。就好比在铸件的过程中，是希望越简单便捷越好的。能够节省一些不必要的零件配置，又能在安装的时候方便人们的使用，这在无形中就提高了工作效率，比如安装一个螺丝钉的时候，如果按照螺钉和垫圈以及弹簧垫圈才能结合在一起的模式去安装，那么就需要最少三个步骤，但是如果把它们设计为一体的话，就可以大量地节省安装的时间，提高了效率。

1.3位置变元

在实际操作过程中，产品结构的元素之间的位置是可以进行调换的，这样可以无形中使结构本身的设计更加完善。比如，零件的焊缝位置应该对应中性轴或者至少需要靠近中性轴，这样便于将收缩力减少或者能够避免产品的变形。除此之外，零件的摆放问题也十分重要，如果杂乱无章则会大大阻碍操作速度。

1.4尺寸变元

零件的尺寸必须符合使用的标准才行，必须在各项标准合格之后才可以进行操作，比如：在冷冲压弯这一工艺中，就需要零件按照既定的需求进行弯曲，如果零件在加工的过程中，实现了标准的弯度，那么就算是一个成品，不需要再度进行加工。如果不符合产品的需求那么还需要进一步的加工整形来达到产品的要求。

1.5形状变元

机械整体的结构目的可以通过调整零件的形状或者改变其规格的大小而实现。比如在弹簧的生产过程中需要考虑多个问题，首先是弹簧的大小及其相对的螺丝垫圈的规格，能否让弹簧和使用的螺旋面以及被需要压紧的零件相吻合，就需要设计出不同规则的产品，无论零件的形状面如何都需要相匹配的弹簧来配合才行，如果零件之间的距离过大，或者不能够将压力有效融合，那么零件在安装过后就不算是合格，如果这一类零件销售在市场中，很可能造成一系列事故，那么为了防止拉簧因为这些问题而失去使用效率，就势必要将弹簧的设计空间放大，并且实现它的自身独特性，即使它在单独使用的过程中也可以实现跟其他零件的配合。

1.6分析连接变元

一是联接方法，主要的模式有焊接、胶结以及螺纹联接等方式。二是联接的方式，根据结构类型的不同而不同，因此为了丰富联接方式以及寻找到最为契合的联接方式，各个联接的结构以及联接的方式都可以进行相对应的合理调整。比如：针对一些需要拆卸的零件，如果在联接的方式上不能选择好，那么就会在联接和拆卸方面造成一定的困难，此类的零件需要便捷的拆卸模式，比如日常生活中所购买的一些产品，像是随声听的后盖，就可以任意拆卸下来安装电池来维持继续使用，这样的结构也方便用户使用，从未为其提供便捷的操作模式。

1.7分析工艺变元

零件在产生之前，往往会有其自己的设计图纸，而设计图纸上面的结构内容直接决定了产品属于何种工艺级别的零件，因为每一个设备的零件都不是完全相同的，所以零件的设计以及成本也千差万别，如果设计工艺在产品出产之前没有得到完善，那么势必会影响到零件自身的质量，一旦零件没有合乎要求，那么产品的整体结构就会受到一定的影响。因此在零件铸造之前对于零件图纸的研究必须给予深度的重视，现在的加工技艺正呈现着不断创新和完善的趋势，但是问题也就随之而来，这些加工工艺虽然具有创新性，但是还不够成熟，并非达到了理想中的需求，因此还需要进一步的对此加大研究的力度。

2机械结构创新的尝试及优化测评

2.1机械结构设计的创新尝试

防腐剂在石油以及一些石化设备中具有十分重要的作用，下文以其为例，阐述变元法在其中重要的作用。石油和石化设备必须进行防腐蚀性的设计，这样一来，在设计的最初就应该考虑到防腐蚀性的大小和影响因素，从而采取必要的保护和防治措施，主要有以下几个方面。首先，在总体的设计上面，对停车间给予了严格的要求，不能堆放杂乱，不能潮湿，不能含有其他不利于防腐的物质存在。其次，设备的使用年限与设备本身一些极为细小的间隙区有着十分重大的联系，这些缝隙极有可能在人眼看不到的地方发生腐蚀问题，或者这些缝隙人是无法凭借手工去进行操作控制的，就像是一些产品的焊接点，这些产品貌似看起来已经不存在腐蚀的可能，但是难免会有看不到的缝隙存在，应该进行必要的封存和填补，或者干脆将缝隙扩大，这样便于对其进行维修补救和防护。再次，温度较高以及质量较高的浓度阶梯，局部势差问题往往在这种情况和产品中产生，一旦发生了腐蚀则不可控制。此外，每一种金属都有着自己独特的属性，产品在构建的过程中不一定是一种金属构建而成，多半是几种金属共同组合而成，但是不同的金属势必会产生接触面的腐蚀，应该对此进行绝缘处理。最后，面积越小腐蚀的点也就越小，因此要针对产品的不同设计缩小表面积从而减少腐蚀。

2.2对机械结构变元创新设计的优化评测

机械结构在完成变元创新实践之后。要根据目前的性能以及使用效果进行一个综合的测评，首先要进行模糊测评，运用理论研究和一些理想化的模型设计一种测评模式，但是这种测评模式并不是实际操作中的模型，而是通过一定的数学模型，根据先进的设计理念和规划，对其进行变化创新设计的检测。在测试的过程中测试者凭借自己多年的使用经验和研究理念进行对其综合评价的过程，并根据现有的先进思维对其进行构建，在测试的过程中还需要考虑到社会实际问题，产品在经过变元之后，使用方面是否安全，便捷，可维修性是否达到了指标，并且要将逻辑推理的思维运用到其中，选择出使用其整体变元的方案，最后针对已经选择好了的方案，进行进一步地修改和完善，从而作用于产品的机械结构构建当中，服务于产品的整体功能。

3结束语

机械设计论文范文第10篇

动作分析是对作业动作进行细致的分解研究，分析每一个动作要素与其他动作要素的关系，以排除多余动作，使动作更为简化，更为合理。虚拟环境中对维修作业的模拟必须要有一个对维修过程合理的描述来指导。针对一个维修操作的流程，首先将维修过程进行分解，一个维修任务包含若干个维修作业，一个维修作业包含若干个维修动作，每一个维修动作由基本维修动作组合而成，基本维修动作包括走一步、抓取工具、放置、移动、搬运等等，这些基本维修动作可以由数据库中相对应的动作函数调用。按照维修过程分解的逆过程，可以实现机械设备维修的动态仿真。通过对维修过程动态仿真的动作要素分析、瞬时动作分析以及微动作分析，改进操作，排除冗余，达到对维修操作的优化。

2、基于人机工程的维修性定性指标的设计与验证

人机工程是以人的生理和心理特点为依据，分析研究人、机械、环境之间的相互作用，以人的安全、健康、舒适为目的，为设计人——机械——环境配合达到良好乃至最佳状态的系统，提供理论和方法的科学

3、基于维修动作标准化的维修性定量指标的验证

定量评价是对机械设备的维修性指标进行验证。要求在自然故障或模拟故障条件下，根据调研和试验中得到的数据，进行分析判定和评估，以确定其维修性是否达到设计的指标要求。对于机械设备维修性指标来说，人们更注重定量指标是否达到要求，平均修复时间（MTTR）是维修性验证中最常用的定量参数。在虚拟环境中，依据维修动素标准数据库，进行维修操作的动态仿真，可以生成机械设备维修的客观时间。而维修动素的时间要考虑维修环境、维修人员技术熟练程度等因素制定成标准条件下的时间。这个时间要依据当前的修理水平经过评定转化为规定条件下的标准时间。对机械设备各个维修部位维修时间的仿真结果可以得出机械设备维修时间的仿真数据，为定量指标的验证提供可靠样本。

4、基于价值工程的机械设备维修方式的选择

价值工程就是以最低的总成本、为切实可靠的达到产品或作业的必要功能所进行的致力于功能分析的、有组织的活动。对于机械设备维修来说，离不开技术和经济的组合。因此，利用价值工程，可以在“价值”最优的基础上，选择最佳的维修级别。机械设备的维修方式主要有事后维修、定期维修、视情维修、改善维修等，作为维修方式的“价值”目标，主要有维修方式的实用性（可接受）、附加价值（质量高、可预测）、费用（平均维修时间短、备件库存充足）、安全等因素。在机械设备设计阶段开展维修性定性因素的设计与验证，其难处有两个。一是无法将人的因素纳入维修性分析的范围，虚拟人技术的运用解决了这一难题；二是缺乏可信度较高的样机模型，虚拟样机的出现解决了这一难题。基于人机工程对维修性进行定性分析，主要考虑的是机械设备的维修性设计是否符合可达性、可视性、维修姿势的受力分析、疲劳度分析、安全分析等，其思路是：将虚拟人、虚拟样机导入虚拟场景中进行维修操作，通过与虚拟样机的交互进行动态测试，以判断分析诸如维修部位是否具有足够空间、是否可达、可视，在任何需要工具进行安装的区域是否可以进行操作等等，给出机械设备在维修时的可达、可视、维修人员的受力、疲劳和安全性等方面的评价。给出了基于工效学的维修可达性指标验证的流程，半圆环反映的是当前姿势下操作人员的可大范围。

5、结语

机械设计论文范文第11篇

构成数控机床的主体结构，有控制面板、CNC装置、伺服单元、驱动装置和测量装置等构成。计算机系统在煤矿机床的数控系统中占据着一个核心地位，系统通过输入以及输出命令的各种转换来对数据进行处理，从而完成来对工程执行的各方面操作。在操作工程中，控制面板充当了一个人机交换的媒介，传输各种各样的程序。PLC在煤矿数控机床设备中发挥着信息的交换作用，它是一个双方面信息交换空间，不仅要实现与控制中心的信号进行交换，还要与数控机床的开关信号进行交换，所以它的信息存量特别大。信息交换的地址不能随意的删除或者更换，都是已经事先设计好的地址。对煤矿数控机床的设计有三个重要的模块，分别是主传动数控化、传动的数控化以及对伺服进给系统三方面的设计改造。

2、煤矿机械数控机床的设计

应综合考虑系统应用的场合，所需控制的对象以及对系统提出的基本要求这些因素之后，再选择使用合适的CPU。8088，8086，80386，8098，80286，8096等16位机的CPU是目前我国常用的CPU芯片。有时候也选用8位机的CPU，例如8080，8031，Z80等。应用于普通数控机床改造的一般是Z80CPU以及MCS一51单片机。选择它们主要是看重了配套芯片比较廉价，而且实用性和普及都是很强的，此外，对于它们的制造和维修也都是很方便的。这些特点使得它们完全符合改造需求。电气控制系统的目的就是为了满足被控对象工艺，有效的促进产品的质量和生产效率的进一步提升。在设计PLC控制系统的过程中，要按照下列原则进行。一、坚持完整性原则，也就是说，要确保可以满足工业生产过程和机械设备的需要。二、经济性原则，就是产品一经设计出可以做到简单实用。三、可靠性原则，就是PLC控制系统在设计完成后可以稳定可靠的运行。四、发展性原则，就是对现在已有的生产工艺进行全面的检查后给未来的发展留出一定的空间。通过机床的传动实现不同的工件在不同的速度下运行时的协调。传动的性能会对零件的质量和生产效率产生很大的影响，在设计中还要考虑其经济性，利用原来的电动机拖动机床的传动，达到机床的正常高效率运行。在加工的设计中，考虑到变换了切削转矩以及机床电压，会使得电机转速也发生变化，使得生产精度提高，其影响会直接反应在零件的表面生产。在主轴的设计中应加入变频调速系统，用来完成机械换挡。传动系统主要是将接受系统的指令传输给传送系统需要进行工作的部分。驱动系统会根据指令进行相应设定的工作，之后会进行机械的加工处理，从而生产出符合规定要求的零件。对于精度要求很高的参数设置需要依据传动要求进行相应的设定，同时，开环控制是对驱动系统进行改造的过程中不可缺少的环节。当现代机床与传统的进行比较时可以发现，现代机床具有更高的稳定性，而且自身发生故障的可能性越来越低，工作中出现的故障也大多是由于人为操作失误所引起。数控机床都是由机械和电气等多方面的程序构成，维修人员要从内到外仔细的检查，最大限度的排除因为随意的卸载造成的机床性能降低。此外，对于参数的设置也要能够起到将滚珠丝杠螺母副之间的轴向间隙减小甚至消除的作用，这样的操作可以更加有效地提高传动的刚度。在设计中，对数据库的整理也是很有必要的，它是远程数据库的基础，网络数据库是将数据和资源实现共享的核心技术，然后经过本地计算机的处理完成数据的存贮和查询。

3、煤矿数控机床伺服系统设计

数控机床的伺服系统有三种，即开环，半闭环和闭环三种。其中闭环的控制方案的优点很多也很突出，闭环的系统的机床精度很高，在补偿机械运动中的误差小，能减小甚至消除干扰与间隙等因素对精度的影响。但是闭环系统的机构较其他系统复杂，使用技术难度较大，对该系统的调试和维修困难，再有就是生产的造价高，在实际的生产过程中使用闭环的控制系统没有太大的必要性。ActiveX的其实就是一个开放的平台。其工作内容就是给程序的开发人员和用户，还有Web生产厂商提供在互联网创建程序集成过程中的方向。ActiveX服务器控件能把所有的能执行的代码还有程序融入到该服务器系统之中，并嵌入到Web中，让用户能通过网络就能得到想要的程序，不需要远程的客户端就能进行远程的执行。

4、总结

机械设计论文范文第12篇

关键词：机械设计；教学；改革机械设计课程

在工科类大学中是一门必修的专业基础类课程，该课程强调了培养学生的个人操作能力，并对学生在今后的工作作用极大。因此机械设计课是工科学生的一门极为重要的课程，学生的个人实践能力和创造精神均可以在该课程中得以提高。但是，在当今我国的机械课程教学当中，仍存在有不少的问题，针对性的解决这些问题，是让机械设计课程更上一层楼的关键。

1实验项目在机械设计课程中暴露的问题

1.1实验过于偏重验证性

我国机械设计课程的教材中虽设计有多项实验，例如带传送实验、机械运动的图像绘画、机械的参数测量等。但是这些实验绝大部分都是作为验证性试验出现在课本之上，且具有很强的理论性。学生认为课本上的这些设计实验往往对自己今后的工作并没有什么太大的用处，因此，当前高校的机械设计教材中的实验部分很难引起学生的学习热情，学生也很难将这些知识与自己今后的工作相结合。

1.2实验内容缺乏综合性

高校中的机械设计课程设计实验，往往在单个的实验中缺乏对机械设计理论知识的综合运用，每个实验设计均是围绕了单一的理论知识点，没有进行综合性的理论知识运用。单纯注重实验对理论基础知识的验证，无法有效增强学生的创新能力，只会让学生在实验当中枯燥地证实教材中的相关理论。

1.3实验类项目在机械设计课程的评定之中分数比例较低

在对学生进行机械设计课程能力的综合评定时，各大高校往往都较为重视学生理论知识的掌握，但往往忽略了最为重要的学生的实践操作能力的培养。实验课程在学生成绩的评定之中，往往得分只占其中的三成左右，绝大多数得分均在于理论知识的书面表达。这样偏重记忆的教学方式，背离了机械实验课程重视实验的初衷，无法真正做到培养学生的自主创新意识，也不能起到增强学生职业技能的作用。并且受到这种“重视理论，轻视操作”的思想的影响，很多学生在实验课上往往不愿意亲自动手做实验，更加无法增强机械设计课程中学生的个人技能的使用能力。

2机械设计课程中对于实验教学的改革对策

2.1实验课程中教学方式的改革

改变现有的以老师作为机械设计实验中核心的教学方法，使用开放式的机械设计实验教学，让学生作为课堂的主导。老师利用学生已经掌握的机械设计的相关理论知识，提出相应的实验设计要求，让学生自行查阅相关档案，并独立设计实验模型。老师根据学生的完成进度，进行发问，并提出相关的修改意见和评价。这样既可以杜绝学生之间验证性机械设计实验的实验报告抄袭的现象发生，同时也可以有效增强学生自主动手能力和实践能力。例如，实验课上，老师公布实验课题为“水平结构的运动数据的综合测试试验”，要求学生利用当前所学的机械设计相关理论知识，自行设计一套传动系统，如曲柄的滑块结构。在设计好这个结构之后，故意改变该结构中的一个参数，查看该参数的变化对整个实验数据会产生怎样的影响。例如改变曲柄的长短的影响，连杆长短的影响。并让学生记录于自己的实验报告之中，并浅谈在该实验中如何选择最佳的参数，并通过相关的理论验证自己的观点。这样的实验设计，既锻炼了学生的动手操作能力，又可以让学生的技能水平有所提升，增强了学生对于机械设计实验的重视程度和学习热情。

2.2考核办法的改革

当下我国的机械设计课程的考核办法依旧是“重视理论而轻视实践”，造成了机械设计课程就好像高中的物理一样。只要学生会相应的计算方法，就可以取得好成绩，这往往与机械设计课程的教学初衷背道而驰。所以，需要改进当下机械设计课程的考核办法，让机械课程的教学目的回归正轨。例如，在考核标准中，应让学生在规定时间内，按照老师提供的要求，独立完成一套机械设计项目，如连杆机构等。根据老师提供的相关要求作出相应的实验实物和实验报告，并根据该实验提出相关课题，让学生通过理论知识进行有关的阐述，这个考核占学生总成绩的60%。另外，平时的课堂表现占学生总成绩的20%，期末成绩占学生总成绩的20%。这样设计的好处在于学生在掌握理论知识的同时，也要注重个人的动手操作，让机械设计课程的教学初衷得以实现。真正让学生做到重视实验的目的，也为学生今后的职业技能打下了良好的基础。

2.3补充

机械实验课程在进行相关的改革之后，伴随着而来的是对教学工作者的要求提高。相关教师要对改革后的机械设计课程有更高的重视，领会新教材的创新内涵，将自己的教学重心从理论教学逐步偏向实验指导。

3结束语

当前我国的机械设计课程在教学过程当中，依旧过于保守，并且不利于学生在进入社会工作后的发展。学生无法在该课程之中培养自己的个人技能素养，针对这一些问题，有关教育工作者必须要严肃重视起来。实验的课程改革，相关的考核办法，都需要进行更详细的打磨。这一切的目的，都是为了将学生的能力培养做到最好，完成这一目的，需要所有教育工作者不懈的努力。

作者:赵迎珍 单位:西安航空职业技术学院

参考文献

[1]刘元林.大工程背景下机械设计基础实验教学改革的研究与探索[J].实验技术与管理,2010,01:14-16.

机械设计论文范文第13篇

关键词：远程机械设计计算模式

一、机械设计发展概述

传统设计方法是经验、类比式的设计方法。主要采用封闭的收敛设计思维，进行经验类比设计。在计算方面只进行静态分析，并将载荷、应力进行集中处理，对于计算数据的误差采用增加安全系数的做法。传统设计方法以手工设计为主，使用简单的工具，进行人工计算画图。另外，传统设计是一种串行设计，即一个零件从设计到生产是一个阶段的工作完成之后才进行下一个阶段的工作。如：首先进行初期的规划设计，接着进入总体方案设计，然后由结构设计人员设计出零件的结构，之后完成工艺文件的编制，最后将图纸及工艺规程交给生产工人，加工出零件的原型。如需改进的话再返回零件的改进信息。这样，一种产品从设计到正式投产往往要花很多时间，因此开发周期长，并且串行设计过程中，各个环节之间缺乏信息沟通，常导致设计人员之间的合作不协调。

自二战结束以来，世界各发达国家逐渐重视设计理论和设计方法的研究，先后产生了许多新概念、新思想、新理论和新技术。从设计方法来看，国内外先后提出了并行设计、虚拟设计、协同设计，相似性设计、智能设计等新概念；从设计准则来看，出现了优化设计、可靠性设计、有限元等概念，从设计的手段来看，出现了计算机辅助设计，不仅普及了二维设计CAD软件，而且功能全面的三维造型软件也进入了实用阶段。

近年来，计算机网络技术、Web技术和数据库技术的出现和飞速发展，给现代机械设计注入了新的生机和活力，机械设计逐渐向数字化、网络化方向发展。基于Web的远程设计正是在这种条件下产生的。它的出现，使得各制造企业可以充分利用Internet和Web的国际互联性和资源共享性，组建企业间的动态联盟或虚拟设计小组，通过组合分散在各个地域企业的技术优势，发挥各个企业的局部特长，同时不同专业的技术人员可以不受地域的限制，在一个统一且易于访问的平台下进行异地的合作与设计，实现信息的交流和共享，进而快速开发出所需产品，提高产品设计的一次成功率。

作为现代设计的一个重要组成部分，远程机械设计是一个综合了多学科、多技术的研究领域，涉及到机械工程及计算机技术等诸多知识领域。从机械设计的角度来说，主要研究设计过程的建模、设计优化理论等。从计算机技术方面来说，应研究如何对现有的设计资源进行组织和，使得这些资源能方便异地的设计人员进行查询和调用。这些资源包括各种专业化的计算、分析程序，供设计使用的数据库和知识库等，所以要研究网络环境下设计资源的获取与调用，设计过程中设计人员之间信息的交流和反馈等，为远程设计中分布式资源的获取和调用提供基础和借鉴。

二、国内外远程机械设计发展

2.1远程设计的概念和意义

远程设计即让设计人员通过客户端浏览器输入设计参数，服务器自动进行计算和选择，并根据确定的参数返回产品的规格或设计图形。远程设计技术是现代计算机技术、网络技术和机械设计技术在工程设计上的应用，它缩短了产品的设计周期和节省了设计成本，真正意义上地释放了工程技术人员。与传统的机械设计相比，远程设计具有以下优点：

1、缩短产品的开发周期。

2、避免重复开发。目前企业或个人进行的机械产品设计，大部分是自己根据需要来开发设计软件，而不考虑是否有同类软件在市场中存在或者将自己的研究成果在允许的情况下租赁或免费为他人使用等。这就形成了重复开发，浪费了大量的人力和物力。

3、降低了企业资金和人员的投入。特别是近年来三层B/S网络计算模式的出现，极大地降低了客户端软硬件的配置要求。远程设计可以为用户建立一个统一的设计平台，所有的设计都在高性能的服务器上运行，客户端只需完成设计任务的输入以及设计中某些参数的选择和结果显示即可。

4、由于远程设计一般都有提供给用户进行交流和讨论的平台，这就不仅加强了各领域专家之间信息的共享和交换，而且大大提高了一次产品设计的成功率。

2.2远程设计的国内外研究现状

2.2.1在国外，有关远程协同设计的研究和应用起步较早，主要有：

（1）早在上世纪80年代中期，麻省理工学院学者就从事了这方面的研究，并首次提出T计算机支持的协同工作的概念。

（2）20世纪90年代中期，美国伯克利加州大学的集成制造实验室在美国国家科学基金、美国国防先进制造计划福特汽车公司的资助下开展了一个名为Cybercut的研究项目，建立了世界上第一个基于WWW的设计和制造系统。

（3）英国建立的EdinburghEngineeringVirtualLibrary网站，提供工程设计、制造需要的各种信息，在英国建立了基于Web的虚拟制造中心，为企业设计、分析、制造等提供服务，提高了企业特别是中小企业的市场竞争能力。

（4）美国Microsoft公司和UnigraphicsSolutions公司联合研究面向产品全生命周期的基于知识的协同设计支持网络环境“DesignKnowledgeNetwork"，减少了实际时间，降低了设计成本，在快速获取全球设计知识的基础上，进行产品创新设计。

（5）英国Liverpool等大学研究并应用人工智能和Internet提供滚动轴承的网络化设计服务。

2.2.2在国内，有关这方面的研究主要集中在高等院校和科研院所，其中主要有：

（1）以西安交通大学理论与轴承研究所为主、国内多家企业和研究机构共同参与建立了国内第一个支持产品协同设计的网站-现代产品设计与研究开发网络（），旨在推进现代设计，主要提供设计知识的获取，参加的单位还有清华大学、华中理工大学、机械科学研究院、上海交通大学、重庆大学等国内许多著名的高校和科研院所。

（2）清华大学精密仪器及机械系摩擦学国家重点实验室开发出了基于Web的异地合作设计系统Cdesign，该系统采用了Client/Serveer构架，客户与服务器之间通过VAW来完成。

（3）上海先进制造工程技术研究中心和上海飞机制造公司开发了一个基于Intemet/web的异地设计与制造系统，利用其进行跨企业、跨地域的协同产品设计与制造。

另外，国内也有一些相关的网站，如：中国机械网（china-）、材料与制造综合信息服务平台等，它们提供机械设计技术数据、制造工艺技术数据等，并把机械设计技术、制造工艺技术、远程设计技术、产品数据库、计算机辅助设计都实现了网络化。在其中的机械设计技术模块中，用户只须选取自己要使用的设计模块，输入适当的参数就可自动设计出自己所需的零部件；在远程分析模块中，实现了常用机构的参数化仿真与分析。

可是远程设计由于刚刚起步，像其它新兴技术一样还不够完善。随着CAD技术、计算机网络技术、数据库技术及人工智能技术的不断发展，远程设计的内容必将越来越丰富，功能越来越强大，所提供的服务也将越来越完善。

三、远程设计系统的技术研究

系统的总体结构模式的确定是系统在初步设计阶段要完成的一项重要任务。系统的总体结构模式是系统的基础，只有确定了系统的结构模式之后才能进行下一步的设计和开发。而应用软件的架构是建立在计算模式基础之上的，因此，有必要先对网络计算模式进行分析。

在计算机网络技术的发展过程中，先后出现了以大型机为中心的计算模式、以服务器为中心的计算模式、客户机/服务器(Client/Server)计算模式，以及随着Web技术的成熟而发展起来的浏览器/服务器(Browse/Server)计算模式。

（1）通过对两种计算模式的研究和分析，B/S模式较US模式，具有以下优点:

1、界面风格统一、可移植

US模式的客户端往往采用不同的开发工具开发，因此界面不统一，一般来说也互不兼容，难以移植到其它的平台上运行，而B/S模式的客户端使用统一的Web浏览器，根本就不存在移植性的问题，而且使用非常简单。

2、跨平台性

B/S模式的系统较US模式的系统有更好的跨平台性，客户端可位于任意的软、硬件平台，因此跨平台的问题得到解决。

3、易于管理和维护。

C/S模式的系统针对不同的客户端需要开发不同的应用程序，完成的工作量较大。一旦系统要进行修改或升级，则要修改所有客户端上的应用程序，工作重复，管理和维护成本较高。反观B/S模式，由于应用软件集中在服务器端的开发和管理，因此应用系统进行升级时，只需更新服务器端的软件即可，无需客户端的参与，因此大大减少了系统维护与升级的成本与工作量。

（2）远程设计系统的支撑技术

基于Web的远程设计是一项涉及多学科多功能的综合活动，其中包括现代机械设计技术、Web技术、数据库技术等。

1、机械科学技术

机械科学的理论与知识是进行远程设计的前提。没有这些理论知识作根基，远程设计无从谈起。

2、计算机网络技术

远程设计是以计算机网络为基础的，计算机网络是远程设计系统的运行平台。所有的设计过程中的信息都要通过网络来传递，网络基础的好坏直接影响到远程设计系统的质量，是实现远程设计的关键技术之一。

3、标准化技术

远程设计的过程中离不开信息的交流，交流的前提就要有一个统一的交流规则，即标准化工作。

4、数据库、知识库技术

基于Web的远程设计过程中需要用到数据库中的许多信息，如设计过程中用到的参数、图表数据等。这些信息的存储和管理均要数据库作为支持。数据库技术是远程设计系统的核心技术。同时，知识库可以实现知识复杂问题的求解评价和建议，可有效地进行智能推理来进行优化设计。

5、计算机编程技术

计算机编程为远程设计系统提供一系列的应用服务和平台建设。主要是程序设计语言和存取数据库，如、C#等编程语言和关系数据库的标准语言—结构化查询语言SQL等。

6、多媒体技术和图形浏览技术

多媒体技术和图形浏览技术为在线交流、图形浏览提供辅助工具。

参考文献：

机械设计论文范文第14篇

关键词：远程机械设计计算模式

一、机械设计发展概述

传统设计方法是经验、类比式的设计方法。主要采用封闭的收敛设计思维，进行经验类比设计。在计算方面只进行静态分析，并将载荷、应力进行集中处理，对于计算数据的误差采用增加安全系数的做法。传统设计方法以手工设计为主，使用简单的工具，进行人工计算画图。另外，传统设计是一种串行设计，即一个零件从设计到生产是一个阶段的工作完成之后才进行下一个阶段的工作。如：首先进行初期的规划设计，接着进入总体方案设计，然后由结构设计人员设计出零件的结构，之后完成工艺文件的编制，最后将图纸及工艺规程交给生产工人，加工出零件的原型。如需改进的话再返回零件的改进信息。这样，一种产品从设计到正式投产往往要花很多时间，因此开发周期长，并且串行设计过程中，各个环节之间缺乏信息沟通，常导致设计人员之间的合作不协调。

自二战结束以来，世界各发达国家逐渐重视设计理论和设计方法的研究，先后产生了许多新概念、新思想、新理论和新技术。从设计方法来看，国内外先后提出了并行设计、虚拟设计、协同设计，相似性设计、智能设计等新概念；从设计准则来看，出现了优化设计、可靠性设计、有限元等概念，从设计的手段来看，出现了计算机辅助设计，不仅普及了二维设计CAD软件，而且功能全面的三维造型软件也进入了实用阶段。

近年来，计算机网络技术、Web技术和数据库技术的出现和飞速发展，给现代机械设计注入了新的生机和活力，机械设计逐渐向数字化、网络化方向发展。基于Web的远程设计正是在这种条件下产生的。它的出现，使得各制造企业可以充分利用Internet和Web的国际互联性和资源共享性，组建企业间的动态联盟或虚拟设计小组，通过组合分散在各个地域企业的技术优势，发挥各个企业的局部特长，同时不同专业的技术人员可以不受地域的限制，在一个统一且易于访问的平台下进行异地的合作与设计，实现信息的交流和共享，进而快速开发出所需产品，提高产品设计的一次成功率。

作为现代设计的一个重要组成部分，远程机械设计是一个综合了多学科、多技术的研究领域，涉及到机械工程及计算机技术等诸多知识领域。从机械设计的角度来说，主要研究设计过程的建模、设计优化理论等。从计算机技术方面来说，应研究如何对现有的设计资源进行组织和，使得这些资源能方便异地的设计人员进行查询和调用。这些资源包括各种专业化的计算、分析程序，供设计使用的数据库和知识库等，所以要研究网络环境下设计资源的获取与调用，设计过程中设计人员之间信息的交流和反馈等，为远程设计中分布式资源的获取和调用提供基础和借鉴。

二、国内外远程机械设计发展

2.1远程设计的概念和意义

远程设计即让设计人员通过客户端浏览器输入设计参数，服务器自动进行计算和选择，并根据确定的参数返回产品的规格或设计图形。远程设计技术是现代计算机技术、网络技术和机械设计技术在工程设计上的应用，它缩短了产品的设计周期和节省了设计成本，真正意义上地释放了工程技术人员。与传统的机械设计相比，远程设计具有以下优点：

1、缩短产品的开发周期。

2、避免重复开发。目前企业或个人进行的机械产品设计，大部分是自己根据需要来开发设计软件，而不考虑是否有同类软件在市场中存在或者将自己的研究成果在允许的情况下租赁或免费为他人使用等。这就形成了重复开发，浪费了大量的人力和物力。

3、降低了企业资金和人员的投入。特别是近年来三层B/S网络计算模式的出现，极大地降低了客户端软硬件的配置要求。远程设计可以为用户建立一个统一的设计平台，所有的设计都在高性能的服务器上运行，客户端只需完成设计任务的输入以及设计中某些参数的选择和结果显示即可。

4、由于远程设计一般都有提供给用户进行交流和讨论的平台，这就不仅加强了各领域专家之间信息的共享和交换，而且大大提高了一次产品设计的成功率。

2.2远程设计的国内外研究现状

2.2.1在国外，有关远程协同设计的研究和应用起步较早，主要有：

（1）早在上世纪80年代中期，麻省理工学院学者就从事了这方面的研究，并首次提出T计算机支持的协同工作的概念。

（2）20世纪90年代中期，美国伯克利加州大学的集成制造实验室在美国国家科学基金、美国国防先进制造计划福特汽车公司的资助下开展了一个名为Cybercut的研究项目，建立了世界上第一个基于WWW的设计和制造系统。

（3）英国建立的EdinburghEngineeringVirtualLibrary网站，提供工程设计、制造需要的各种信息，在英国建立了基于Web的虚拟制造中心，为企业设计、分析、制造等提供服务，提高了企业特别是中小企业的市场竞争能力。

（4）美国Microsoft公司和UnigraphicsSolutions公司联合研究面向产品全生命周期的基于知识的协同设计支持网络环境“DesignKnowledgeNetwork"，减少了实际时间，降低了设计成本，在快速获取全球设计知识的基础上，进行产品创新设计。

（5）英国Liverpool等大学研究并应用人工智能和Internet提供滚动轴承的网络化设计服务。

2.2.2在国内，有关这方面的研究主要集中在高等院校和科研院所，其中主要有：

（1）以西安交通大学理论与轴承研究所为主、国内多家企业和研究机构共同参与建立了国内第一个支持产品协同设计的网站-现代产品设计与研究开发网络（），旨在推进现代设计，主要提供设计知识的获取，参加的单位还有清华大学、华中理工大学、机械科学研究院、上海交通大学、重庆大学等国内许多著名的高校和科研院所。

（2）清华大学精密仪器及机械系摩擦学国家重点实验室开发出了基于Web的异地合作设计系统Cdesign，该系统采用了Client/Serveer构架，客户与服务器之间通过VAW来完成。

（3）上海先进制造工程技术研究中心和上海飞机制造公司开发了一个基于Intemet/web的异地设计与制造系统，利用其进行跨企业、跨地域的协同产品设计与制造。

另外，国内也有一些相关的网站，如：中国机械网（china-）、材料与制造综合信息服务平台等，它们提供机械设计技术数据、制造工艺技术数据等，并把机械设计技术、制造工艺技术、远程设计技术、产品数据库、计算机辅助设计都实现了网络化。在其中的机械设计技术模块中，用户只须选取自己要使用的设计模块，输入适当的参数就可自动设计出自己所需的零部件；在远程分析模块中，实现了常用机构的参数化仿真与分析。

可是远程设计由于刚刚起步，像其它新兴技术一样还不够完善。随着CAD技术、计算机网络技术、数据库技术及人工智能技术的不断发展，远程设计的内容必将越来越丰富，功能越来越强大，所提供的服务也将越来越完善。

三、远程设计系统的技术研究

系统的总体结构模式的确定是系统在初步设计阶段要完成的一项重要任务。系统的总体结构模式是系统的基础，只有确定了系统的结构模式之后才能进行下一步的设计和开发。而应用软件的架构是建立在计算模式基础之上的，因此，有必要先对网络计算模式进行分析。

在计算机网络技术的发展过程中，先后出现了以大型机为中心的计算模式、以服务器为中心的计算模式、客户机/服务器(Client/Server)计算模式，以及随着Web技术的成熟而发展起来的浏览器/服务器(Browse/Server)计算模式。

（1）通过对两种计算模式的研究和分析，B/S模式较US模式，具有以下优点:

1、界面风格统一、可移植

US模式的客户端往往采用不同的开发工具开发，因此界面不统一，一般来说也互不兼容，难以移植到其它的平台上运行，而B/S模式的客户端使用统一的Web浏览器，根本就不存在移植性的问题，而且使用非常简单。

2、跨平台性

B/S模式的系统较US模式的系统有更好的跨平台性，客户端可位于任意的软、硬件平台，因此跨平台的问题得到解决。

3、易于管理和维护。

C/S模式的系统针对不同的客户端需要开发不同的应用程序，完成的工作量较大。一旦系统要进行修改或升级，则要修改所有客户端上的应用程序，工作重复，管理和维护成本较高。反观B/S模式，由于应用软件集中在服务器端的开发和管理，因此应用系统进行升级时，只需更新服务器端的软件即可，无需客户端的参与，因此大大减少了系统维护与升级的成本与工作量。

（2）远程设计系统的支撑技术

基于Web的远程设计是一项涉及多学科多功能的综合活动，其中包括现代机械设计技术、Web技术、数据库技术等。

1、机械科学技术

机械科学的理论与知识是进行远程设计的前提。没有这些理论知识作根基，远程设计无从谈起。

2、计算机网络技术

远程设计是以计算机网络为基础的，计算机网络是远程设计系统的运行平台。所有的设计过程中的信息都要通过网络来传递，网络基础的好坏直接影响到远程设计系统的质量，是实现远程设计的关键技术之一。

3、标准化技术

远程设计的过程中离不开信息的交流，交流的前提就要有一个统一的交流规则，即标准化工作。

4、数据库、知识库技术

基于Web的远程设计过程中需要用到数据库中的许多信息，如设计过程中用到的参数、图表数据等。这些信息的存储和管理均要数据库作为支持。数据库技术是远程设计系统的核心技术。同时，知识库可以实现知识复杂问题的求解评价和建议，可有效地进行智能推理来进行优化设计。

5、计算机编程技术

计算机编程为远程设计系统提供一系列的应用服务和平台建设。主要是程序设计语言和存取数据库，如、C#等编程语言和关系数据库的标准语言—结构化查询语言SQL等。

6、多媒体技术和图形浏览技术

多媒体技术和图形浏览技术为在线交流、图形浏览提供辅助工具。

参考文献：

机械设计论文范文第15篇

机械方案设计是一个创造性很强的活动，其思维过程是形象思维和抽象思维综合作用的结果。目前计算机辅助设计（CAD）主要解决了在计算和绘图等设计后续阶段对设计者的支持。而对于极富创造性的早期方案设计阶段的计算机支持至今没有取得实质性的进展。即使是智能CAD系统，所采用的方法的理论基础仍是基于传统的人工智能的知识表示与推理方法，即逻辑思维为基础，其中多以知识工程和专家系统的方法实现。这种CAD与AI的简单组合，没有也不可能从真正意义上实现方案设计自动化。创造性如何在方案设计过程中体现一直是困扰设计理论研究工作者的棘手问题，也一直没有很好地解决，本文将就这一问题作一探讨。

1机械方案设计的一般过程

一般认为，方案设计阶段主要有两个任务：首先是建立技术系统的功能结构。然后通过选择相应于功能结构中的每个功能的功能载体，并组合这些被选择的功能载体形成整个技术系统的设计方案。

通用设计理论认为，方案设计过程可表述为两个映射过程（图1）：即用户需求域到功能域的映射以及功能域到结构域的映射。由需求域到功能域的映射过程最能体现设计者的创造能力，这一过程涉及到对设计思维规律以及创造性机理认识水平，涉及到自然语言到专业技术语言的转化。尽管有些学者提出通过对设计要求进行层次分解来建立功能结构图的讨论，但一般还要通过人工干预进行。从功能到结构的映射，实际上是功能结构图中的每一个分功能与能实现该分功能的结构进行匹配，一般情况下，总体功能往往包含着许多分功能。而每一功能可以由不同的结构来实现，因此存在组合、协调和评价筛选的问题。具体的机械方案设计过程如图2所示。

图2所示的机械方案设计过程还可通过数学形式进行描述。设总体功能为U，它可分解为一些子功能，分解过程可形式化为：

U＝（U1，U2，…Um）（1）

即总体功能是有m个子功能UI（I＝1，2，…m）组成的。

任何一个子功能UI（I＝1，2，…，m）对应着能够完成该分功能的子结构的集合TI，即

TI＝（tI1，tI2，…，tin）（I＝1，2，…，m）（2）

式中tij（j＝1，2，…，n）对应于能完成子功能UI的所有子结构，n为完成该子功能的子结构总数。如果用UI定义行，tij为元素构成矩阵，即得到功能与结构相联系的“功能—结构技术矩阵”：

（3）

当然能够实现各子功能的子结构数并不相等，可以将能够实现某一子功能的最多子结构数定为n，少于这个数的子功能元素项用零表示。图2所描述的机械方设计的一般过程，看起来很简单，但计算机实现有许多问题需要解决。如总功能如何分解为子功能、功能如何表达（因为从不同的角度提出的功能表达词汇是不相同的）以及如何有效根据功能索引子结构等问题有待进一步探讨和研究。

2基于机构结构类型变异综合方法

自60年代图论理论首次被应用于机构设计以来，它在机构分析与综合方面的应用得到深入的研究。在图论中，封闭的图代表机构，顶点代表连杆，边代表运动副。图可以用矩阵（如邻接矩阵和关联矩阵）表示、分析和计算。1979年，Freudenstein和Maki提出“功能与结构分离”的方法用于机构综合，随后许多学者对这一方法进行研究和深化。该方法包括如下几个环节：

2．1根据用户的需求，提出机构创新设计任务与技术要求：

（1）拓扑结构要求

如运动性质（平面运动或空间运动）、基本回路数（或独立环数目）、运动副类型及数目、构件类型及数目、主动副类型及其位置以及机架的构件类型及其位置；

（2）功能性要求

如输出构件数目及其位置、每一输出构件的任务（如轨迹生成、函数生成、导引以及其它要求、满足对预定的速度及加速度要求、满足对机构整体的动力学性能要求；

（3）约束条件

如运动精度、结构紧凑性、刚度、机械效益、轴销作用反力以及制造、装配、成本等方面的约束。

2．2结构类型综合

通过结构类型综合列出满足设计任务要求的全部结构类型并以适当形式表示。

2．3优选结构类型

根据功能要求和约束条件，筛选出好的结构类型。

该方法目前研究局限在平面连杆机构的结构类型综合，且一般集中在运动链同构识别、自由度识别方法以及平面运动链自动生成等理论方法研究阶段。尽管有一些应用的研究报道，但都是针对简单机构（如变冲程发动机活塞机构、车门开启机构等）通过人工方式实现。计算机实现还有一些关键技术没有很有效的方法，如运动链同构识别问题，主动副位置确定、机架位置的确定、杆组的自动划分以及对运动链进行评价筛选等问题。

3集成功能推理及结构推理的方案创新设计过程模型

如果用人工智能语言描述，在上述第1小节中讨论的机械方案设计的一般过程是基于功能推理方式，而第2小节中所讨论的机构结构类型变异综合方法是基于结构推理方式。这两种方式有其内在的联系，如何将这两种方式有机地联系在一起对于机械方案创新设计是一件很有意义的工作。功能推理主要解决功能到结构之间的映射，通过结构部件组合途径形成机械方案。而结构推理是从结构部件的拓扑结构上通过机构演绎（机架变换，主动件位置变换以及运动副类型变换）途径对机构进行变异创新，尽管目前结构推理局限在平面连杆机构结构类型综合，但通过本文的研究，该方法可以扩展到一般刚体机械方案创新设计。有鉴于此，作者提出如图3所示的集成功能推理和结构推理的机械方案创新设计过程模型。

该设计过程模型由以下主要步骤组成：

Step1：功能结构图的建立。根据设计要求，建立功能结构图。

Step2：根据建立的功能结构图，寻找满足各子功能要求的功能载体并组合成为原始机械方案。

Step3：将原始机械方案进行抽象化为表达机械方案连接信息的运动链表示。并记录原始方案一些约束信息，如自由度数、杆数、原动件必须是几副杆、输出构件是否必须与机架相连等等。

Step4：运动链发散。列举所有与抽象化表示的运动链具有相同自由度、杆副类型以及杆数的非同构运动链，并进行筛选。

Step5：机械方案元型集的生成。对筛选的运动链进行机架识别、原动件识别、杆组识别，形成用连杆和转动副表达的机械方案元型。

Step6：候选方案集的生成。将以上生成的机械方案元型通过类型替代，形成候选方案集。

Step7：方案的评价决策。得到最优方案。

Step8：方案的尺度综合。

4机械方案创新设计智能支持系统

根据以上的过程模型，我们开发了机械方案创新设计智能支持系统MCIDISS。系统的结构如图4所示。该系统由五大模块组成：

（1）基于实例功能推理的原始机械方案生成模块：该模块采用两级实例推理的模型，完成从设计任务到功能结构图的建立以及装置提取与组合协调设计生成原始机械方案的

任务。

（2）基于结构推理的方案设计创新模块：该模块在上面模块产生的原始机械方案的基础上，通过抽象化表示，将原始机械方案表达为一般化运动链，从机械方案拓扑联接上进行变异创新。

（3）评价决策模块：该模块主要任务是对各阶段的设计解进行评价决策。系统主要采用模糊综合评价决策方法。

（4）机构尺度综合模块：该模块主要任务是对组成机械方案的机构参数进行综合，以便从尺度上论证方案的可行性。

（5）运动分析及仿真模块：该模块是在完成机构尺度综合后，对其进行运动分析和仿真，以便使设计者对所设计的方案有一个清晰直观的认识。