机械设计论文范文

1现代设计方法在矿山机械设计中的应用

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

1机械设计的技术发展趋势分析

1.1针对现代机械产品的机械设计现代机械产品对机械设计提出了更高的要求，因此，在进行机械设计时，在技术层面一定要不断的进行改善。机械产品设计要更加具有智能化特点，主要的方式就是利用现代化设计手段，在设计过程中应用先进的设计软件和虚拟的设计技术，对产品设计进行虚拟化，同时，利用多媒体技术对产品的性能、结构进行模拟演示，以达到更好的设计效果。在机械设计方面要更加的系统化，机械设计中包含着很多的部件，这些部件要有机的结合在一起才能形成整体的设计，同时，要具有一定的层次性，在经过系统设计以后才能实现机械产品的设计目标。最后是要具有模块化特点，这种理念在设计方面比较简单，但是，要保证机械设计功能实现模块组合，在产品方案设计过程中进行实现。机械产品设计要具有特性，要根据所生产的产品特性来进行机械设计，在这个过程中要利用计算机对产品进行构建，同时，进行必要的推理，最终形成方案设计。

1.2现代机械设计的未来发展与前景分析机械产品在性能方面要更加的优良，因此，在进行机械设计过程中要以提高产品的性能为目标，其中机械产品的优良性主要体现在可靠性技术以及控制技术方面。机械设计要更加适合市场发展，在激烈的市场竞争中能够获得发展空间，产品在形成以后要能够在市场中进行拓展。同时，在经济环境不断变化的情况下，要不断开发新技术，这样能够在机械设计方面应用新技术。新技术要具备一定的竞争优势，主要体现在技术方面的创新，成本方面的降低，智能化设计等。应用新技术来提高机械设计的市场竞争能力，对企业未来的发展更加有利。在机械设计方面，节能环保理念也要进行体现，近年来，人们对环境保护越来越重视，在机械设计过程中，绿色设计成为了主要发展方向。机械设计产品以智能化和绿色化为基础，在对能源进行利用时，能够利用先进的机械设计技术实现能源的利用最大化，对实现资源的循环利用更加有帮助。

2机械制造的技术分析

2.1先进机械制造技术的特点分析先进的机械制造技术要符合当代技术发展要求，在机械设计方面要更加具备当代的特点。传统的机械设计在应用过程中出现了越来越不能满足现代机械产品需求的情况，虽然其在制造技术方面在不断的更新，同时，使用的设备也在不断的更换，但是，在原有基础上要不断的更新技术，对先进的技术进行利用，作为其发展的基础。市场经济不断发展过程中，机械制造技术要做到能够适应经济的发展。工业发展过程中对各方面都提出了新的要求，近年来，工业发展速度非常快，而且在不断的融入新的技术体系。工业生产过程中对计算机技术以及信息技术进行了很好的融合，为了更好的提高生产效率，应该对机械制造技术进行革新。提高生产效率满足客户的需要，能够提高市场占有率。先进的机械制造技术在技术范围上要进行扩大，同时，在生产加工方面要不断的发展。

2.2我国机械制造技术的现状以及发展方向分析机械制造的管理。计算机管理制度对于机械制造业而言，是一种未来发展的方向。组织体制与生产模式的更新发展，营造出最新的JIT、AM、LP以及CE等管理理念。在我国，这种管理机制还是比较匮乏的，只有很少的机械制造企业进行这样的管理。因此，我国应该加强机械制造的管理机制。机械制造的设计。工业发达国家都会采用先进的设计方法，并且不断更新设计数据。尤其是计算机辅助软件的应用-CAD技术的应用，让更多企业开始了无图纸的机械制造。然而，在我国，则缺乏这种先进的计算机软件技术，或者是这样的技术应用并不广泛。因此，在这一技术层面上，我国需要努力与发展。机械制造的工艺分析。机械制造以高精度、高精细加工作为其发展的趋势。最新的技术，如微型加工、纳米加工技术、激光加工技术、电磁加工技术等等。这些技术都属于高端的加工技术，在工业发达的国家，这些技术应用较为广泛。

3结束语

时代在不断的发展，在这个过程中，机械设计也要做到能够和时展潮流进行适应，其中，绿色设计理念是其中最重要的设计理念，实现了对资源的合理利用。机械设计要更加的详细和细致，在生产设备以及安全程序方面都要进行重视，这样才能保证产品设计符合要求。机械设计在技术层面要进行不断的提高，机械制造的前提，只有保证设计方面的优良性，机械产品在质量以及性能方面才能进行保证。

一、链传动设计部分内容的教学逻辑构建

链传动这部分的教学目标应该是：学生掌握链传动的优缺点、应用范围、常见类型、套筒滚子链和套筒链的结构构成；掌握链传动速度不均匀性产生的原因、传动比计算方法、动载荷产生的原因；掌握链传动工作拉力、离心拉力、垂度拉力及轴上载荷的计算方法；掌握链传动主要参数的确定方法、参数大小对性能的影响过程；掌握链传动的设计过程和步骤；弄清链轮的结构特点、链传动的空间布置方法、润滑方法、张紧方法；了解齿形链的设计方法。根据上述教学目标，笔者构建了链传动设计部分的教学逻辑：1．讲解链传动的优缺点。应明确链传动的优缺点是通过与皮带传动和齿轮传动相比较而得出的，链传动是典型的介于皮带传动和齿轮传动之间的一种传动形式；2．讲解链传动的结构构成特点。链的类型有三种，即传动链、起重链、曳引链三种。最常用的是传动链，传动链主要用来传递动力，传动链又可分为套筒链、套筒滚子链（简称滚子链）、齿形链和成型链。滚子链是最为常用的一种传动链，讲解其结构时要结合结构示意图进行讲解，并说明每一部分的功能；3．讲解链轮的结构。这里要分成滚子链链轮和齿形链链轮两种链轮来讲解。要结合链轮的结构图，说明滚子链轮的齿形为什么是“三圆弧一直线”结构，齿形链链轮为什么要做成直边的齿形，说清楚链轮的几个主要结构参数，以及如何计算这些几何参数，说清楚链和链轮的常用材料是什么；4．讲解链传动的运动特性。这部分要通过示意图和公式推导，证明链传动时为何会产生速度的变化、为何会产生加速度、为何会产生冲击载荷，以及这些参数的计算表达，进而揭示链传动规律性变化的运动特性本质；5．讲解链传动的受力分析。受力分析要结合前面的运动分析及前面的皮带传动的有关公式推导过程进行讲解，结合示意图，说清楚工作拉力、离心拉力、垂度拉力的产生原因及公式计算方法；6．讲解传动链的传动失效形式。这部分要结合链传动的过程中，各元件的运动方式、受力分析进行讲解，指出影响每一种失效形式的因素有哪些及如何影响；7．讲解功率曲线及链传动选型方法。这部分要结合链传动的失效形式进行讲解，说明功率曲线的由来，如何根据功率曲线进行实际选型，以及如何进行链传动的静强度计算；8．讲解链传动设计步骤。设计步骤其实就是最为重要的设计思想，是实际设计过程需要遵守的设计流程。这部分的讲解可以结合一个设计题目进行讲解，通过设计过程，让学生弄懂链传动的设计步骤。这部分的教学还要告诉学生如何选择诸如链轮齿数、传动比、链节距、中心距、链节数等参数，说明这些参数的数值过大或过小会产生什么样的性能影响；9．讲解链传动的布置和张紧。这部分要说明为什么链传动与带传动的布置方法会有所区别，讲清楚链传动的张紧意义与皮带传动的区别，讲解张紧方法及注意事项。按照上述的教学逻辑，教师将可以实现知识点上的教学连续性和相互关联性，便于实施层层递进的教学过程，方便学生的学习和掌握。

二、链传动设计部分几个重点内容的教学方法

链传动的教学内容虽然很多，但关键是要抓住最为关键的几部分，其他部分难度不大，可望迎刃而解。链传动这部分的教学难点和重点包括：链传动的运动特性、链传动的受力及失效形式、链传动的结构与参数选择。为了提高上述几个难点部分的教学效果，笔者采用了以下的教学方法。

（一）结合示意图和公式推导深入分析链传动的运动特性讲解过程中先结合链传动的动画，让学生看清楚，链传动是如何工作的。在此基础上，结合图2进行讲解。从图2可以看出，当链绕在链轮上时，这一段链条将曲折成正多边形的一部分。因此链传动的运动情况和绕在多边形轮子上的带传动很相似，边长相当于链节距p，边数相当于链轮齿数z。轮子每转一周，带子转过的长度应为np，当两链轮转速分别为n2和n3时，存在关系式。

（二）结合公式推导讲解链传动的受力及失效形式讲解链传动的受力分析时，应结合皮带传动的受力分析讲解。首先要说明链传动与皮带传动的不同在于，链传动是一种啮合传动，它不是靠摩擦力实现动力传递的。因此，它的工作拉力可以直接应用功率P（kW）和链速ν（m／s）进行计算。计算公式为。和皮带传动一样，链传动也存在离心拉力，计算方法与皮带传动的离心拉力完全一样，离心拉力Fc的大小取决于每米链长的质量q和链速ν，可以用下面的方程进行计算。和皮带传动不同的是，链传动由于不需要很大的张紧力，所以松边一般会有比较大的垂度，加之链的质量较大，会产生垂度拉力Ff。这一定要结合图3进行讲解。可以看出，这个力学模型是一个高度简化的处理方法，将铰接的链节看作一个刚体，从中间对称断开，而将链与链轮啮合处看作是自由铰接点，采用力矩平衡的方法建立力学平衡关系，并推导出垂度拉力的计算公式。该力学平衡关系。

（三）深入分析链传动的参数选择及确定方法这部分的讲解要结合链传动的设计步骤进行。一般来说，设计滚子链时的原始数据为：传动的功率、小链轮和大链轮的转速（或传动比）、原动机种类、载荷性质及传动用途等。设计步骤可以归纳为：选择链轮齿数z1、z2，确定传动比i，确定链传动的型号，确定链节距，确定中心距和链长，链速和链轮的极限转速，计算链传动作用在轴上的力FQ等7个环节。这些环节说到底就是确定有关参数。在讲解选择大小链轮齿数时，关键是小链轮齿数的选择，大链轮齿数根据传动比自然就同时产生了。要说清楚小链轮齿数对链传动的平稳性和使用寿命有较大的影响，链轮齿数不宜过多或过少。过少时：1．增加传动的不均匀性和动载荷；2．增加链节间的相对转角，从而增大功率消耗；3．增加铰链承压面间的压强（因齿数少时，链轮直径小，链的工作拉力将增加），从而加速铰链磨损等；4．增加链传动的圆周力，从而加速了链条和链轮的损坏。可以看出，若Δp不变（磨损量一定），则链轮齿数愈多，分度圆直径的增量Δd就愈大，所以链节愈向外移，链从链轮上脱落下来的可能性也就愈大，链的使用期限也就愈短。因此，链轮最多齿数限制。在讲解传动比的确定方法时，说明链传动的传动比一般i≤8，推荐i＝2～3．5，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允许到10（个别情况可到15）。要说清楚传动比过大和过小会产生什么样的问题。比如传动比过大，则链包在小链轮上的包角过小，啮合的齿数太少，这将加速轮齿的磨损，容易出现跳齿，破坏正常啮合，但传动比过小则会使得传动的变速效果降低。设计时如何最终确定合适的传动比，一定要综合考虑。链传动的型号确定很简单，就是根据额定功率和小链轮的转速－功率曲线即可确定。但在确定过程中，教师一定要告诉学生，确定的型号并不是唯一的，可以根据自己面对的实际设计要求进行一定的调整。比如说，如果动载荷不是一个关键的问题，希望链传动的链条数少一些，可以选择上一级大型号的链传动；如果希望链的动载荷小一些，可以选择低一级的链传动型号。当然，这时可能需要采用多排链传动。从而让学生掌握如何灵活地在应用中选择链传动型号。链节距是链传动十分重要的参数。在讲解过程中，教师要告诉学生，链节距越大，链和链轮齿各部分尺寸也愈大，链的拉曳能力也越大，但传动的速度不均匀性、动载荷、噪声等都将增加，并讲清楚为什么会有上述因果关系。要告诉学生，在设计时，在承载能力足够条件下，应选取较小节距的单排链，高速重载时，可选用小节距的多排链。一般，载荷大、中心距小、传动比大时，选小节距多排链；速度不太高、中心距大、传动比小时选大节距单排链。中心距的选择同样也是一个权衡的过程，因为当链速不变，中心距小、链节数少的传动，在单位时间内同一链节的屈伸次数势必增多，因此会加速链的磨损。中心距大、链较长，则弹性较好，抗震能力较高，又因磨损较慢，所以链的使用寿命较长。但中心距如果太大，又会发生松边上下颤动的现象，使传动运行不平稳。因此，实际设计时，推荐的最适宜的中心距a＝（30～50）p。但要告诉学生，这样的确定方法只是一种近似的方法，关键是实际工作中要不断摸索。比如可以采用类比法、实验法等以经验为驱动的方法，通过实践逐渐掌握最佳的中心距确定方法。链速的确定要结合前面关于链传动的动载荷现象进行讲解，因为链速的提高受到动载荷的限制，所以一般最好不超过12m／s。如果链和链轮的制造质量很高，链节距较小，链轮齿数较多，安装精度很高，以及采用合金钢制造的链，则链速也允许超过20m／s～30m／s。每一种型号的链都存在一个最佳转速和极限转速，可以通过有关手册查到，告诉学生尽可能在最佳速度下设计，但不是绝对的。链轮轴上的受力FQ计算只要应用公式就可以算出来。但要告诉学生，为了减少链传动过程中链轮轴上的力，应该尽量减少链的松边垂度，并介绍减少垂度的有关方法。在上述有关设计步骤和参数确定方法讲完后，教师要结合一个链传动的设计例题进行强化，让学生真正掌握设计过程及每一步应该解决的问题。

三、结束语

1机械设计中的CAD技术

随着计算机技术的不断普及，CAD技术已经得到了综合性的应用，它已经于计算机的一些相关设计以及程序编制联系在一起，它在机械设计中的应用主要有以下几个方面。

1.1二维绘画代替了传统的手工绘图。

1.2图形和符号库可以将复杂的图形分解成一些图形以及符号，然后保存在库中，在必要的时候调出图形以及符号使其通过编辑融入新一章的图形之中。

1.3参数化设计参数化设计一种新的设计方法。传统的设计方法是要对机械设计零件在原有的样式尺寸上加以修改和调整来完成，而采对图形程度库进行参数化设计，可以为调出图形编制新的尺寸和参数，从而呈现出新图形。

1.4三维造型可以将零件的构造进行造型设计，然后进行必要的消隐以及着色后，来使物体显现出真实的形状。另外，还可以对模型进行运动仿真测试，通过检测不断完善。

1.5工程分析主要从有限元分析、运动学分析、优化设计等方面进行分析。

1.6设计文档、生成报表在机械设计的过程中必然会存在电子或纸质的文档或报表，这就必须要利用专门的计算机软件来完成。

一、疲劳设计部分内容的教学逻辑构建

根据上述教学目标，疲劳设计部分的教学逻辑应按照下述的顺序进行：1．讲解疲劳破坏发生的原因和破坏特征。这部分要首先举一些发生疲劳破坏的实例来说明什么是疲劳破坏。比如轴在工作过程中，当一直受到径向载荷作用时，轴的截面上将产生交变应力，在这种应力长时间作用下，轴将会产生疲劳断裂。这时可以展示轴的疲劳断裂截面图，说明这个断裂截面有哪些特征。2．讲解材料的σ－N疲劳特性曲线图。讲解时要着重强调这个图的含义，它是如何通过大量的试验数据绘制出来的，讲解这个曲线可以分成哪几段，每一段各代表什么含义，讲解为什么我们一般只重点关注有限寿命区中疲劳极限随循环次数变化较大的这一部分，进而引出疲劳曲线方程。3．讲解材料的σa－σm特性曲线。讲这部分之前，一定要说明这个曲线和前面的σ－N疲劳特性曲线的关系，这里是学生最容易混淆的部分。应说明该曲线也是根据大量试验数据描绘出来的，并说明曲线上几个关键点的物理意义，讲解该曲线的简化方法有哪几种，常用的简化方法是哪一种，说明其原因。4．讲解影响零件疲劳强度的因素。这部分重点讲几个影响系数，即：理论应力集中系数（kσ，kτ）、尺寸系数（εσ，ετ）、表面状态系数（βσ、βτ）。关键是要讲清楚什么叫应力集中，为何当应力集中现象产生时会降低疲劳强度，如何引入系数进行修正？什么叫尺寸系数，为何尺寸变大后疲劳强度会降低。什么叫表面状态系数，为何要引入修正系数进行修正。5．讲解零件的疲劳极限应力图。说明极限应力图其实就是σa－σm特性曲线，零件的σa－σm特性曲线与材料的σa－σm特性曲线的区别就在于，它以零件的形式出现时，已经确定了几何形状、加工方法、尺寸、表面状态等，因此必须考虑前面谈到的三种修正系数，进而自然引出新的（零件）疲劳极限应力图。6．讲解零件的安全系数计算方法。这部分内容是这一章的核心内容。主要介绍图解法和解析法求解安全系数这两种方法。讲解图解法，一定要说清楚极限应力图中的两个区域（疲劳安全区、塑性安全区），说清楚当应力在这两个区域中按照不同的应力增长方式变化，什么情况下发生疲劳破坏，什么时候发生塑性破坏，在此基础上，再讲解安全系数的两种计算公式的推导过程。7．讲解疲劳损伤的线性积累现象。首先举例说明疲劳作用的线性积累过程，让学生理解为什么每一次的疲劳作用都会对零件造成一定程度的损伤，接下来再介绍线性疲劳损伤积累假说，要求学生在理解的基础上用自己的语言描述出来。按照上述的教学逻辑施教，将可以实现知识点上的连续性和相互关联性，便于实施层层递进的教学过程，方便学生学习和掌握。同时，讲解过程中，除了强化原理解释外，讲解上述2—7部分时一定要配以相关的例题进行阐释，以帮助学生更深入地理解。

二、疲劳设计部分两个难点内容的教学方法

从上述的分析中可以看出，疲劳设计这部分的教学内容很多，确实存在着学生难以理解的现象。在此，笔者认为，学生对这部分知识最难懂的地方有两个：一是两个疲劳曲线图的理解和应用，二是如何通过使用极限应力图有效进行安全系数的计算。为了提高这两个难点的教学效果，笔者采用以下的教学方法。

（一）材料的疲劳特性曲线教学方法

这部分内容在讲解时首先要谈两个实验曲线。图1是通过实验测试建立的σ－N（或τ－N）疲劳特性曲线，图2是通过实验测试建立的σa－σm（τa－τm）疲劳特性曲线，这两个曲线都是通过大量的实验数据拟合得到的，是针对材料的疲劳性能所进行的标准化实验而得到的，不涉及零件的问题。要讲清楚实验条件及这两个曲线的物理意义。接下来应阐述通过对图1的简化而得到图3的意义。讲清楚图3的分区，每个区域的物理意义。引入疲劳极限的概念。疲劳曲线上每一点所对应的应力σrN或τrN称为疲劳极限，表示循环次数N下材料不发生疲劳破坏的应力最大值。钢在受到弯曲、拉压和扭转剪切作用时的疲劳极限值不同，但疲劳曲线具有大致相似的形状。对于机械设计问题，大部分材料处于AB段，这一区域中，疲劳曲线符合指数方程：σmrNN＝σmrN0＝CτmrNN＝τmrN0＝C′（1）由该公式出发解释m、N0的物理意义及取值方法，讲解循环特性r对疲劳曲线的影响规律（图4）。通过这样的讲解，学生自然就能够掌握图3的来历，也易于掌握其基本的内在知识点。采用上述同样的讲解逻辑，可以建立图2和图5之间的关系。即图5是通过对图2的简化而来的有关材料的标准化试验曲线。表达的是在不同循环特性r的应力作用相同的次数N，材料的疲劳极限应力，在曲线上的每一点都是等寿命的，又称为疲劳极限应力图。该曲线上有三个关键点，分别为对称循环点A（0，σ－1），脉动循环点B（σ0／2，σ0／2），静强度极限点F（σB，0）。接下来要讲解如何对图5进行简化，指出为何我们一般只采用图6的简化方法。至此，就可以完成疲劳强度极限应力图的构建过程，为下一步利用其进行有关安全系数的计算创造条件。

（二）零件的疲劳曲线及安全系数计算的教学方法

讲这部分内容时，首先要说明，前面介绍的疲劳特性曲线是针对材料进行的标准化实验得到的，但对于一个具体的零件来说，其疲劳强度还会受到应力集中、加工方法、热处理、尺寸大小、表面状态、环境介质、加载顺序、工作频率、加载速度等一系列因素的影响。其中应力集中、尺寸大小、表面状态三项因素的影响最为突出。接下来讲解机械零件的三种常见的应力增长方式，并以r＝σminσmax＝常数的增长方式讲解安全系数的公式推导示范。机械零件的疲劳安全系数计算方法有两种：一是图解法，二是解析法。这两种方法都是以图7为依据进行推导而建立的。接下来要应用图8的示意图进行讲解。如果有一个零件工作的应力状态点在疲劳安全区的C点，当按照r＝常数进行应力增长时，将发生疲劳破坏。公式（4）—（7）具有同等的意义。因此，使用图解法时，只要按照比例关系绘制出图8，通过量取相应的线段长度，即可完成安全系数的求解过程。而当零件的工作应力点处于塑性安全区的某一点C1时，按照r＝常数进行应力增长时，将发生塑性破坏。至此，教学就完成了图解法和解析法计算安全系数的讲解。通过这样的过程，学生将易于掌握整个过程的来龙去脉，实现在理解的基础上的牢固掌握。

一、我院机械设计课程设计的背景

我院建校前几年由于师资力量有限，主要依赖兼职教师指导课程设计，这些兼职老师大多来自一本院校，他们时间有限，指导方法基本沿袭一本院校的指导方法，每天集中一两个小时在教室集中指导，而三本学院的学生依耐性强，老师走后基本是放鸭子，因此抄袭现象特别严重。此外，在教学指导过程中也存在一系列问题，比如必须掌握的知识点、知识群、关键内容都没有明确，指导过程因老师而异，随意性较大，标准不统一。因此，进一步规范课程设计的内容、指导方法、达到的目标、必须掌握的知识点和知识群，显然是提高实践教学质量的重要内容和措施。后来随着一些青年教师的引进，我们对机械设计课程设计的题目、应该完成的内容及进度要求、考核方法等进行了一系列的研究与实践，使学生达到掌握知识点的目的。

二、针对机械设计课程设计题目、指导方法，进度安排及考核方法进行改革

（一）设计题目的改革

以前兼职老师给的课程设计题目是多样化的，鉴于我院学生的基本条件，我们把课程设计的题目统一标准化了，传动方案也已经给定，目的是让学生熟悉课程设计的一般方法，掌握应该掌握的知识点，并对机械设计的理论课的知识加以巩固，并不要求他们创新设计。其设计题目、初始条件和传动方案如下：设计题目：带式运输机的传动装置；初始条件：带式运输机可运送谷物、型砂、碎矿石、煤等。两班制工作，连续单向转动，有轻微振动，输送带的速度允许误差为±5%，使用期限为10年。卷筒与输送带间传动效率96%，减速器批量生产。要求学生每人按学号顺序依次选一组数据进行设计计算。

（二）指导方法改革

在课程设计之前，负责人对指导机械设计课程设计的老师集中在一起开个小会，对学生必须掌握的知识点、知识群、关键内容都明确要求，要求指导老师每天的上午和下午至少在教室两个小时，这样学生有问题就能及时找到老师解决问题。还有学生课程设计进行到第一阶段，尤其是课程设计的设计计算初步完成时候，要求指导老师对学生的计算数据进行初步的检查，并要在草稿本上签字，才可进行下一阶段的工作。这样就避免后面学生在画草图时候发现错误，又要反过来重新计算浪费大量的时间，并且可以避免了个别学生抄袭的现象。

（三）进度安排改革

1现代机械设计的特点

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

综上所述，智能化的设计软件、媒体、超媒体工具、虚拟现实技术已经被广泛地应用于现代机械设计领域并展现出了优势。目前，智能化设计、异地协同设计、计算机辅助设计这些技术还处在起步的阶段，还需要不断的深入研究，扩展领域知识，提高技术水平，从而让机械设计得到更大的提升，以适应快速增长的经济需求。

1绿色设计及其特点

要想实现对绿色设计在机械设计中的应用，就必须要对绿色设计的理念进行明确，所谓绿色设计，就是在现代的工业设计的过程中，重视设计内容以及生产方式对于自然环境的影响。即在材料的选择和加工的过程中是否会造成严重的环境污染以及环境的破坏以及资源的严重浪费。从这个角度我们可以看到，绿色设计的起源是由于人们逐渐的认识到了保护环境的重要性，即保护环境和资源同人类自身发展之间的关系，这样也就使得人们在生产和设计的过程中，更加重视对绿色材料的选择，对绿色工艺的使用。以更好的在生产和使用过程中，实现对资源的节约，对环境的保护，实现人与自然的和谐相处，实现对可持续发展的落实，处理好人口、资源、环境之间的关系。因为在现代的工业生产的过程中，需要使用到大量的自然资源和材料，所以如果不能对这些设计过程中的材料进行慎重的选用，就会导致生产环节的大量资源浪费，不利于实现低碳生产，以牺牲自然为代价进行生产，必然会导致人与自然的平衡被破坏。由此可见，在实际的绿色设计的过程中，有关设计人员应该重视对现有的环境的保护，也应该重视在工业生产和设计的过程中，对工业产品的性能的发挥，即要保证现有的工业设计的产品可以达到既定的功能，进而实现对材料的选用的调整，实现对材料的环保问题的分析。所以，在对机械设计进行绿色化的过程中，首先要充分的分析和考虑现有的产品的设计要求，然后再根据现有的材料的特点实现对材料的功能以及成本的考量，最后对绿色材料的实际影响进行确定。只有这样，才能更好的实现对绿色产品的设计，才能实现对污染的降低和能源消耗的降低。

2绿色材料及其选择

2.1绿色材料。

所谓绿色材料，就是指现代的工业生产过程中采用的一些已经报废的材料进行再生产的材料。这些材料的最大的特点是可以在应用的过程中实现对材料的可重复的使用，也就可以实现对环境的保护，避免大量的消耗资源导致的环境的破坏，另外对这些已经报废的材料的使用，还能够实现对环境污染的降低，所以被广泛的应用于现代的绿色设计的过程中，一般来说，绿色设计的主要特性有以下几点：首先，绿色材料在使用的过程中，其自身具有较高的技术含量，即本身材料就是一种高技术的产物，因为现有的已经报废的材料，必须要通过较高的技术加工，才能实现再次的使用。其次，在绿色材料的使用的过程中，材料具有很强的实用性，即可以很好的满足现有的使用需要，并且不会造成副作用。最后，绿色材料的生产和加工过程中也必须是无害无污染的，即是一种环保的可以再循环使用的材料。由此可见，同以往的生产材料相比较，绿色材料在实际的使用过程中，具有较强的使用性能，并且可以实现对资源的有效节约，对环境的保护，所以更加适用于现代生产过程中，符合可持续发展观的理念，也符合人与自然和谐相处的理念。

2.2材料的选择。

即在现有的材料的选择过程中，应该重视对材料的几种性能的考虑，不仅要重视对材料的科技含量的分析，还要重视对材料的生产和加工性能的分析。因为在材料的使用过程中，技术含量只是保证其能够满足绿色环保的使用标准，但是具体的生产材料的使用，也严重的影响着其使用功能的发挥，因此有关部门应该重视对绿色材料的选择的分析。目前来看，市场上的绿色材料的使用，也都是依靠较高的技术完成的，而对其具体的选择应该注意这样几点：首先，要重视对绿色材料中的一些可循环材料的使用，这样才能使材料的环保性能得到最大的发挥和体现，实现从报废材料到现有的生产材料的转变。其次，在材料的选择过程中，还应该重视对不可循环材料的筛选，应该通过这样几点：

1）尽量选择绿色材料。