时间：2023-06-26 16:24:26
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇工程机械设计基础，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
英文名称：Chinese Journal of Construction Machinery
主管单位：中国科协
主办单位：中国工程机械学会
出版周期：季刊
出版地址：上海市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1672-5581
国内刊号：31-1926/TH
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发行范围：国内外统一发行
创刊时间：2003
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期刊简介
关键词：一般本科院校 机械类专业 机电控制课程体系
中图分类号：G642.3 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.22.005
随着科学技术的迅猛发展，尤其是计算机技术、信息技术在传统机械行业中的广泛应用，机械工程学科已发展成为一个集机械、电子、控制为一体的交叉学科。因此，在机械类专业的课程设置中，机电控制课程群是重要组成部分。本文结合我校机械类专业的特色，优化机电控制课程群的教学内容和教学方法，建立了完备的课程群建设框架，为一般本科院校机械类专业进行机电控制课程体系改革进行了有益的探索。
1 改革背景
长沙理工大学“机械设计制造及其自动化”专业源于原长沙交通学院1979年创办的“筑路工程机械”专业和1996年创办的“机械电子工程”专业，2000年归并为“机械设计制造及其自动化”专业，设工程机械和机电一体化两个方向。几十年来，已培养了近三千名本科生，毕业生主要在交通领域相关行业就业，具有鲜明的交通行业特色。本专业依托行业优势，以创新实践能力培养为重点，不断优化专业结构，形成了自身的专业特色。
然而，在近几年培养计划的执行过程中，我们发现机电控制课程体系存在以下几个问题：课程体系不严谨，部分课程的内容设置有重复；理论与实践脱钩，实践环节偏少，导致学生的实践能力较差，解决不了实际问题；课程体系和内容与我校机械类专业的特色――“工程机械”背景结合不紧密。因此，优化机电控制课程体系结构，体现我校机械类的专业特色具有重要意义。
2 改革措施
结合机电一体技术的发展趋势，明确我校对机械类专业的要求，学生的基础知识、创新能力和综合素质等方面都需要相对提升。对机电控制课程体系与教学内容、教学方法与教学手段、实践教学以及突出特色等四个方面进行改革与建设。
2.1 课程体系与教学内容的整合与优化
对于原有的课程体系存在的多种问题，比如课程门数多、课程体系不严谨、课程内容相互之间重复交叉等。在重新修订教学计划和教学大纲时，把机电控制类课程体所存在的这些问题做了整合与优化。将“电工电子技术”中的电机部分、“机床电气控制技术”、“电力电子学”等机电控制技术中的强电控制知识整合为“机电传动与控制”；“机械控制工程基础”课程的教学中，通过更新教材，增加了Matlab软件和Simulink仿真工具包的教学内容；增加了“测控电路”、“工程机械电液控制技术”等课程，修订和编写了新的教学计划和教学大纲。
2.2 增设实践环节，注重学生工程实践能力的培养
针对原有课程体系实践环节不足的问题，对于这些存在的问题，我们既在课程中设置实验环节，还改革了原有的课程实验内容，同时增加综合性与设计性实验的比例。增加了“机电控制技术实习”环节，该实习以PLC为控制载体，使学生获取机电控制的实践能力，加深对机电控制的基本理论的认识，培养―定的操作技能。
2.3 与交通和工程机械行业紧密结合，突出我校机械类专业的特色
针对原有课程体系实践工程机械特色体现不足的问题，加强了机电控制课程体系与工程机械知识的有机融合。在多门课程的教学中，将工程机械作为机电控制的对象；增开了“工程机械电液控制技术”课程。
2.4 改革教学方法与教学手段
“机械控制工程基础”理论性比较强，用多媒体教学方法和传统的教学方式相结合，能够应对教学过程对学生逻辑思维的开发和理论分析能力的要求，同时将Matlab软件引入教学，可以减轻不必要的课时浪费；通过对平时大量课题和试题的收集，加上多年的教学经验积累，可以组织开发相关课程试题库，以此来满足教学要求；另外学校为提供教师教学和学生学习方便的条件，可以开发教学网站，以此实现互动式教学。
3 改革效果
通过整合优化后的机电控制课程体系内容更加的完善清楚，有利于课堂的教学实施，而且把理论和实践教学结合得更加紧密；教学内容的进一步改革，减少了平时课堂教学出现的重复现象，充实了一些新的科学理论和教学研究。为了突出教学的综合性和设计实践性，我们对原有的课程实践体系进行整合规划，以此加大了综合性和设计性实验的比例。实习实现了“电子技术实习――单片机控制技术实习――机电控制技术实习”的不断线。将机电控制课程体系与工程机械知识进行了有机融合，更明确地突出了本专业的工程机械特色。
4 结语
自2010年专业机电控制课程体系立项以来，我校“机械设计制造及其自动化”专业，就紧紧围绕人才培养目标及专业特色，在课程体系与教学内容、实践教学改革、突出交通及工程机械行业背景、教学方法与教学手段改革等方面进行了深入的改革与实践，取得了一些成果，为一般本科院校机械类专业进行机电控制课程体系改革提供了借鉴。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部高等教育司.普通高等学校本科专业目录和专业介绍（2012年）[M].高等教育出版社，2012.
[2]刘文文，吴晔，洪占勇等.测控专业控制类课程群建设与实践[J].电气电子教学学报，2011，（2）：13-14.
[3]车勇，叶涛，田会方.过程专业控制类课程群建设与实践[J].高教论坛，2007，（10）：60-62.
作者简介：唐宏宾（1979-），男，河南新乡人，博士，讲师，主要从事机械设计制造及其自动化专业的教学工作，长沙理工大学汽车与机械工程学院，湖南长沙 410004
吴康雄，长沙理工大学汽车与机械工程学院，湖南长沙 410004
关键词：机械控制工程基础；课程改革；一般本科院校；专业特色
0引言
机械控制工程基础是机械类专业的必修课，是一门非常重要的专业基础课，在机械类专业的人才培养体系中起着承上启下的作用。①它基于经典控制理论，结合机械工程中的实际控制应用，介绍经典控制理论的基本概念、控制系统的数学模型、频率特性、稳定性分析、快速性分析、准确性分析及控制系统性能校正等。通过该课程的学习，使学生了解机械控制系统的基本结构和工作原理，掌握自动控制理论在机械工程中的具体应用；学会分析机械工程系统的稳定性、准确性、快速性等基本性能，掌握系统设计和校正的本方法；培养学生分析问题和解决问题的能力，为后续学习专业课以及从事相关工作打下基础。②机械控制工程基础是数理基础课程与专业课程之间的一道桥梁，课程中有大量的公式、定理、判据，涉及时间域、频率域和复数域，课程内容较枯燥。笔者通过多年的教学经验发现：学生感到该课程难度较大，对所学内容不易消化和吸收。这使得一部分学生在学习中的主动性变差，产生厌学情绪，从而严重影响到了课程的教学质量。这导致学生整个机械专业知识体系不完善，出现了中断，从而影响了人才培养质量。因此，结合机械控制工程基础的课程特点进行教学改革，对于提高该课程的教学质量，是十分必要的。本文根据机械控制工程基础课程特点，结合我校机械类专业特色，从课程的教学内容、教学手段及实验教学等方面开展了一定的探索和研究，对于促进学生学习的主动性和学习效果有一定的参考作用。
1我校机械类专业特色
长沙理工大学的“机械设计制造及其自动化”专业是学校的骨干专业，其起源于原湖南交通学校1956年创办的“船舶技术管理”专业和随后开设的“筑路工程机械”专业。1978年经国务院批准，在湖南交通学校的基础上创办长沙交通学院，归通部直接管理。自1979年始，筑路工程机械专业面向全国招收四年制本科生。1987年长沙交通学院开设机械制造工艺与设备专业，当年开始面向全国招收三年制大专班。1996年经教育部批准，在原机械制造工艺与设备专科专业的基础上创办“机械电子工程”四年制本科专业。1998年，“筑路工程机械”和“机械电子工程”两专业合并为“机械设计制造及其自动化”，设工程机械和机电一体化两个方向。几十年来，已培养了近三千名主要在机械和交通领域相关行业就业的毕业生，具有鲜明的机械行业和交通行业特色，形成了“立通和工程机械行业，传承‘铺路石’精神；夯实基础知识，突出机电一体化；强化工程实践与动手能力，培养面向基层的高级应用型人才”的专业特色。
2改革措施
根据机械控制工程基础课程特点，结合我校“机械设计制造及其自动化”专业特色，从教学内容理论联系实际、优化教学内容、实践环节注重虚实结合、多样化的教学手段、将CDIO教学理念引入教学等方面采取了措施进行了课程改革。
2.1教学内容理论联系实际
机械控制工程基础所讨论的问题源于工程实践，是进行自动控制系统性能分析和设计所面临的共性问题。随着工业化进程的不断加快和科学技术水平不断提高，控制理论的应用面越来越宽，知识体系越来越成熟。但由于本课程偏重理论基础的介绍，往往使学生在学习中对实际的控制系统缺乏感性知识，他们感到学习的内容比较抽象，和他们接触的控制系统差距很大，影响学习效果。因此，教师在教学过程中应注重理论联系实际。比如，讲到机械控制系统的组成时，多举一些工程机械控制系统和数控机床控制系统的实例，很容易提高学生的学习兴趣。这样既克服了该门课程的理论性和抽象性，又增加了学生的学习能动性，开阔了学生视野，从而很好地促进教学效果。
2.2优化教学内容
机械控制工程基础内容比较多而且也比较抽象，我校“机械设计制造及其自动化”专业培养计划中机械控制工程基础安排为2.5学分，40学时。由于课程知识点较多，在规定的时间难以把所有内容讲完。所以，我们必须加强课程知识体系的研究，对教学内容进行优化。根据我校机械工程专业状况，我们把课程教学内容重放在控制理论的基本概念、控制系统的数学模型、系统稳定性分析、系统快速性分析、系统准确性分析及系统性能校正等几部分，而对于要求较高的内容，如非线性控制系统、离散控制系统系统及根轨迹法等只作简要阐述，感兴趣的学生可以在课下和老师进行交流。
2.3实践环节注重“虚”、“实”结合
机械控制工程基础是一门注重实践、实践性很强的专业课程。实践环节对于培养学生分析问题并运用所学知识解决问题的能力起着非常重要的作用，有利于学生工程实践能力的提高。很多高校机械控制工程基础的实践环节一般借助MATLAB软件实施，通常是上机实验。③④然而，单纯采用MAT-LAB软件进行虚拟实验，不够直观，与工程实际有些脱节，激发不起学生兴趣，实验效果不是很理想。为此，我们对传统实验方式进行了改革，采取了“虚”、“实”结合的实验方式，一部分实验借助MATLAB软件平台上机进行，同时还开设了实物实验。学院为本课程购买了自动控制工程基础试验台，可以进行控制系统的时域响应分析、频率特性测试、校正设计等实物实验。相对于软件实验，利用真实的控制器件，更能激发学生的学习兴趣，提高学生主观能动性，学生也普遍反映更加喜欢这种实验形式，取得了较好效果。
2.4多样化的教学手段
机械控制工程基础课程中的许多概念和原理等内容，学习过程中需要大量复杂的计算、分析、作图，这使得传统的常规的课堂授课方法很难使学生充分消化吸收。要想获得较好的教学效果，必须对传统教学方法进行改革，采用多样化教学手段。为此，我们在课堂教学中采用“以多媒体教学为主，板书为辅”的方法，改变传统“板书教学”方式。同时，针对该课程理论性强、计算复杂、绘图工作量大的特点，将MATLAB软件引入教学中。MATLAB软件中有专门的控制系统分析和设计工具箱，比较容易绘制系统的时间响应曲线、Nyquist图、Bode图等，利用Simulink模块可以方便地进行控制系统的性能分析和设计，获得了良好的教学效果。
2.5将CDIO教学理念引入教学
CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Imple-ment）、运作（Operate）等四个英文单词的缩写，⑤代表了产品、系统或过程的整个生命周期的所有环节。CDIO工程教育教学模式的核心思想是把整个学习过程利用“工程项目”来组织，以学生在项目实施不同阶段的知识需求为驱动来安排教学内容和方法。由于机械控制工程基础这门课程系统性强，适合借助工程案例借助CDIO模式进行教学。作者针对机械控制工程基础课程特点提出的CDIO教学模式包括四个过程：构思、设计、实施和考核。老师针对所讲授的知识点结合具体的工程实例，提出了几个适合机械控制工程基础的“工程项目”，并力争把本门课程的主要知识点融入到“工程项目”中。在实施过程中，把学生分成若干小组，给每个小组分配不同的“工程项目”，针对所要学习的知识点，查阅资料，进行分组讨论，加深对知识的理解，并提出解决“工程项目”的具体方案。然后，合理综合课程内容，通过综合性实验或模拟仿真加以验证。最后，改革传统考核方式，加大学生在“工程项目”实施过程中和实践部分的考核分值，根据学生的考试成绩、“工程项目”实施中的表现、实践动手能力、创新能力等来综合评分。
3结语
高等教育的核心是提高人才培养质量，工程教育的目标是为社会输送合格的工程师，这些目标的实现是要落实在具体的教学过程中。随着自动控制技术的不断进步，当前高等工程教育对人才培养有了更高的要求，机械控制工程基础及其他相关课程的教学改革也应与时俱进，这就要求任课教师要树立“提高人才培养质量”的教学理念，不断改善教学方法，优化教学内容，精心组织教学过程，提高学生学习的主动性，使学生能够更好地学习和掌握相关专业知识，为自身全面发展创造良好的条件。笔者从教学内容理论联系实际、优化教学内容、实践环节注重虚实结合、多样化的教学手段、将CDIO教学理念引入教学等方面采取了措施进行了机械控制工程基础的课程改革，取得了良好的效果。
注释
①郑明军,刘希太,王海花.《机械控制工程基础》课程教学改革研究与实践[J].中国科技信息,2009(6):257-258.
②王芳.“机械控制工程基础”课程教学改革探讨[J].西安航空技术高等专科学校学报,2008(26):76-77.
③郑明军,刘希太,王海花.MATLAB在《机械控制工程基础》教学中的应用探讨[J].太原理工大学学报(社会科学版),2001(19):39-41.
④李泽,杨歆豪.“控制工程基础”课程教学改革与实践[J].中国电力教育,2014(2):109-110.
【关键词】人机工程学；机械设计；应用
一、引言
人机工程学主要的出发点是依靠人的心理特征，深入研究人、机器与环境之间的关系与作用，从而不断优化人、机、环境系统。人机工程学研究的主要对象是操作者。因为工程机械的种类正在不断的增加，所以人机工程学的用途也将不断扩大，其工作的效率和工作速度也将日益提升。同时因为施工现场的复杂性，施工操作者要提升工作效率，就要面临巨大的挑战。以此为背景，不断改善工程机械操作者的工作环境，为其提供安全、高效的工作环境迫在眉睫，因此，人力工程在工程机械中的作用越来越突出。
二、人机工程学在机械设计中的应用
（一）人体尺寸数据与机械协调
人机工程学是最近几十年才发展起来的边缘学科，它综合了人体科学、环境科学、安全科学、社会科学、工程技术科学以及技术美学等方面的内容进行研究。要使得设计出来的工程机械产品符合人体的生理及心理特点，最大程度确保操作者处于舒适的工作环境中，以消耗能量最少，工作疲劳感降低，取得最大工作效率为目标，工作人员就应该合理地结合人体各部分尺寸，研究清楚机械使用的具体范围。不同种族，不同地区的人体尺寸范围不同，所以，在设计机械工程产品时，必须提前调查收集数据，了解具体某地人体尺寸范围，选则最恰当的结构参数。先进国家在测量人体尺寸方面有具体的国家标准，我国也制定了《中国成人人体尺寸》的标准，也就为我国引进国外先进的技术设备提供了一些可靠的数据，在开发新产品时应有效结合我国人体标准尺寸。
（二）人机界面在机械中的人性化设计
在机械操作界面，人机界面是主要设计方向，人机界面可以实现人与机器之间的信息传递和信息交换，是计算机科学和设计艺术学、心理学、人机工程和认知科学的交叉研究领域。由于机械结构比较复杂，具有较多的动力机构，所以，在操作界面的操作十分频繁。人机界面如果布置过于杂乱，会造成操作人员产生烦躁感。另外，还存在一定的安全隐患。合理的操作界面美观大方、通俗易懂、操作方便，操作面板是人机操作的主要界面，工作人员可以在操作界面上完成很多工作，在操作面板上可以显示出机械位置和倾斜度方面的信息，可以让操作人员处于一个比较舒适和高效的环境中，操作面板上位置和形式方面的设计可以结合结构的位置进行设计，操作面板定位方面可以结合设备的造型和操作要求进行设计，比如仪器仪表的设计尽量选用不刺激和不反光的暗色调。
（三）机械噪声方面的设计
由于煤矿企业工作环境具有的特殊性，其噪声存在于各个生产环节中，且煤矿生产设备噪声源比较多，噪声级别比较高，造成的噪声危害是多方面的。噪声不仅影响到工作人员的正常工作，还可能会诱发多种疾病。在强噪声的影响下，会影响人集中注意力，工作中容易出现失误，大功率的噪声可能会妨碍仪器设备的正常运转，引发安全事故。
（四）外观与功能相结合
有效结合人机工程学对工程机械的外观、色彩进行人机工程合理的设计，保障机械不仅在性能方面突出其优越性及先进性，还能够突出其完美的精神功能，使外观艺术与实用功能完美的结合。目前在工程机械产品中，多常见圆角曲线设计，这种设计就符合了人体工程学的设计理念，加强了机械产品的舒适程度，同时，外观也得到了进一步美化。色彩的合理应用，也能给人的心理带来一定的舒适感，好的色彩应用，能够加强工作人员的工作效率，能够减轻工作疲劳感，对工作人员的情绪也有一定的安抚作用。一般来说，工程机械产品都会采用较为明亮，低纯度的色彩，根据操作人员的工作特点，想要起到视觉缓和的效果，就要采用比较温和、安静、明亮的色彩。比如可以采用黄色或者橙色，再用深色作为小小的搭配，确保颜色能够互相呼应，给工作人员一种清亮、明快、和谐、稳重的感觉。在采用颜色设计时，还要注意结合名族特色，国家对颜色的喜好程度等方面内容，只有合理的设计，才能促使机械的广泛应用。
（五）安全可靠性研究
依据出现事故的概率问题，在安全性的基础上设计相对不合理的地方，实现防护措施的优先级和合理人机交互形式的转变。安全可靠性主要针对任何机械产品连个方向的研究，包含了控制系统的可靠性和机械运动的可靠性分析。安全可靠性研究需要分析人的因素，在人思考问题上的疏忽和不足，并在活动范围内实现数据的统计，并通过指导和学习不断的减少事故的发生，提高安全性和可靠性。产品在各种状态下的广义能量值中，如发生碰撞则对人体造成的伤害不能超过限定值。相互之间的关系中，针对事故及其出现的概率；事故出现概率与安全裕度；事故及其安全裕度进行设定一个限定值，判断人机系统的安全性。
三、结束语
P键词：机械设计基础；教学改革；大作业
基金项目：攀枝花学院教育教学研究和改革青年项目（JJ1364）
攀枝花学院教育教学研究和改革青年项目（JJ1409）
《机械设计基础》课程是高等学校机械类专业开设的一门专业基础课，其包括了机械原理和机械设计两大部分，研究的是机械的基本理论问题和机械零件的设计与计算。《机械设计基础》课程在课程教学设置中起承上启下的作用，是学生在学完《高数》、《工程力学》、《机械制图》等课程后进入专业课程学习前必须学习的一门课程。学好《机械设计基础》课程对学生学好后续的专业课程起着重要作用[1]。
1 《机械设计基础》课程教学过程中增加大作业环节的必要性
《机械设计基础》课程的实践性和综合性都极强，传统的《机械设计基础》课程教学已很难满足现在的教学要求，学生很难理解并掌握所学的《机械设计基础》课程要求及知识内容，因此在教学过程中增加大作业环节，使学生边学边设计计算，学的过程中理论联系实际，学生既能充分掌握理解理论知识，又能提高实践能力、动手能力，并为后续的课程设计、毕业设计做准备，有助于提高学生参加学科竞赛、创新实验的积极性及参与过程的能动性。
2 《机械设计基础》课程大作业的设置方案
2.1 方案设计思想
《机械设计基础》课程分为机械原理和机械设计两大部分，故分别在机械原理与机械设计部分设置2-3个大作业，以分组的形式进行，最后以小组考核结论为每个成员的考核成绩[1]，也可根据具体情况，每个学生设置不同的题目。在大作业设计过程中，可根据学院专业特色，大作业题目与专业特色相结合，与学生专业相结合，使知识系统化，并提高学生学习兴趣。大作业题目也可根据学生情况，在难易程度上分层布置。具体大作业设置如下。
2.2 机械原理大作业设置
《机械设计基础》的前半部分是机械原理部分，其内容主要包括了机构的结构分析、平面机构的运动分析、平面机构的力分析、连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。该部分内容比较抽象，学生如果只是通过单纯的听课、作业，不能很好的理解各种机构的工作原理并与实际应用结合[1]。因此分别在连杆机构及其设计和凸轮机构及其设计章节设置大作业环节。
连杆机构的应用十分广泛，在工程机械、农业机械及汽车工业中都有广泛应用，如起重机、转向机构、车门开闭系统等都有连杆机构的应用。因此选择连杆机构设计为《机械设计基础》课程的第一个大作业题目。学生通过对题目的分析，按照课堂所学理论知识，首先对平面机构的运动进行分析，然后建立包含各尺度参数和运动变量在内的解析式，最后根据已知的运动变量求机构的尺度参数[2]。
凸轮机构广泛应用于自动化和自动控制装置中，常见的凸轮机构应用如内燃机配气机构、自动机床进给机构等。因此选择凸轮机构设计为《机械设计基础》课程的第二个大作业题目。学生根据大作业题目，首先根据工作要求、结构条件选定凸轮结构的形式、基本尺寸、转向及推杆的运动规律后，就可根据凸轮设计方法对凸轮轮廓曲线进行设计[2]。
2.3 机械设计大作业设置
在《机械设计基础》课程的后半部分为机械设计部分，其主要讲述通用零件的工作原理和设计过程，其内容主要包括了机械零件的工作能力和计算准则、螺纹联接、轴承、轴等。这部分内容庞杂，各章节似乎独成体系，互不关联。传统的在课堂上进行陈述性的知识学习的教学方法，学生在学习过程中，学习没有系统性，对于零件的设计知识，只有大致的了解，知识掌握并不深入[1]。因此，在机械设计部分布置2-3个大作业题目。
机械设计部分主要是零件的设计，大作业题目可结合专业实验室进行实验设备装置的改进与设计，传统学生做实验时，只是按照实验步骤进行，很多学生对实验目的不明确，学生在做实验时，鼓励学生多思考，不按部就班的按实验步骤做实验，可对实验设备装置进行改进与设计，如此既使学生对实验内容、目的等理解透彻，同时提高学生的实验能力。大作业题目也可设计小型的机械，设计小型机械或结合专业实验室实验设备装置的改进与设计都可运用项目式教学法，利用师生创新项目等实践环节，强化学生动手能力，将有利于提高学生的工程实践能力，提高教学质量，形成地方高校教育特色[3]。如学生参与的机械创兴大赛，相应的设计就可融合到大作业中，学生很好的把实际与课堂理论联系在了一起，即可以鼓励学生多参与创新项目，又提高学生的学习能动性；同时指导学生参与教师科研项目，大作业题目与项目内容契合，通过科研项目逐步提高学生机械设计的能力，学生在学习的同时提高自己的科研能力。
2.4 引入三维设计方法
为补充课堂教学，并联系实际提高学生的设计能力，在大作业过程中，鼓励学生借助计算机设计，引入三维设计方法补充课堂教学。要求学生在完成参数选择、计算校核的基础上，根据计算机绘制出装配图和主要零件的零件图，同时要求学生应用Pro-E、UG等三维设计软件，进行三维实体建模，强化学生的三维设计能力，开拓学生就业渠道[3]。
3 结论
通过在《机械设计基础》教学过程中增加大作业的环节，使学生进一步加深对《机械设计基础》中的机构原理及设计、零部件设计方法等理论知识的理解，显著提高学生的设计水平，提高学生的学习积极性，学生的实践能力及其学生的科研能力，为学生增强就业竞争力打下基础[3]。
参考文献
[1]起雪梅，张健，张敬东. 机械设计基础课程考核方式改革与实践[J].牡丹江大学学报，2016，（8）：168-170
[关键词]机械产品；造型设计；要点；思路
中图分类号：TU602 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）19-0358-01
0 引言
过去，我国机械产品制造企业多将设计重心放在产品功能、耐久性、强度、安全性、可靠性等方面，这使得我国机械产品性能和整体质量得到了不断的提高、提升。但与此同时，我国机械产品也普遍存在造型上守旧不变、粗犷落后的情形，这在很大程度上制约了我国机械产品品质的全面提高和发展。现阶段，越来越多的发达国家将机械产品造型设计视为产品设计的重要内容，使得其机械产品的功能与外观实现了高度的统一，同时也彰显了机械产品的人性化理念。在此背景下，重视机械产品造型设计问题，并积极总结和实践机械产品造型设计思路和方法显得极为必要。
1 机械产品造型设计要点
1.1 造型设计与机械设计相结合
传统的机械产品设计思路为：先进行机械产品的内部机构设计、连接设计，通常会设计一个箱体来承载机械产品的装置、部件，完成箱体设计后再进行外观设计。由于这种设计思路对产品造型设计造成了较大的限制，因而难以使产品外观具备美感和特色。因此，要实现创新性的机械产品造型设计，就要首先实现造型设计与机械设计的结合，即在机械设计阶段就考虑造型因素。这一方面需要产品的机械设计、造型设计人员均具备良好的机械设计功底，又要具备一定的审美素养和艺术知识，另一方面也需要造型、机械设计人员之间的协调沟通，以保证成品造型与功能的协调性。
1.2 造型设计与新材料、新技术的应用相结合
近年来，我国在新材料研发方面取得了诸多成就，将新材料应用于机械产品造型设计，不但能提升产品造型的现代感、艺术感，更有助于改善产品性能。因此，结合机械产品性能要求与外观风格选出物理性能、加工性能、化学性能优越，且具备富有美感的肌理、色彩、光泽的新材料，并将其应用于机械产品造型设计，不失为提升产品造型水平的有效途径。
除此之外，各类新技术，包括计算机、大规模集成电路、数控、机电一体化技术，以及工程注塑、精密冲压、精密锻造、塑料电镀、粉末冶金、3D打印等的产生，也为机械产品的造型设计带来了许多新的可能。
1.3 强化情感因素的运用
将情感因素应用到机械产品造型设计中，对于优化用户体验和改善使用者的工作状态有着重要的意义。因此，应本着“以人为本”的原则，设身处地地考虑使用者所在的工作环境、生理构造、情绪和心理等等，并充分考虑到地域风俗、民族、信仰、乃至气候等因素对使用者的影响，进而最大限度地提升机械产品造型带给使用者的舒适度，满足其作业时的生理、心理、审美需求。
2 机械产品造型设计的基本思路
2.1 遵循形式美法则
随意搭配的形态、色彩、肌理给人带来凌乱感，为了保证机械产品造型的简洁、美观，在造型设计时应严格遵循形式美法则。并运用形式美法则处理好产品外观中统一与变化、对比与协调、对称与均衡的关系，进而使产品外观协调、优美。例如产品内分界面设计时，应遵循黄金分割、黄金螺旋、均方根比例等等，使产品的造型呈现出和谐而具备美感的比例关系。
2.2 增强造型时代感
时代变化影响着人们的审美需求，因此在机械产品造型设计过程中应关注时代审美特点，把握机械产品样式、色彩、肌理流行趋势，以迎合客户和使用者的审美取向。目前，机械产品的造型以简洁、大方、规整为主要风格，因此设计师应把握好这一设计风格，在此基础上结合客户需求灵活调整、合理创新，以保证机械产品造型的时代感。
2.3 合理搭配产品色彩
色彩是机械产品在人们视线中最直接的部分，它直接影响着使用者的心理感受，因此优化色彩设计无疑是提升机械产品造型水平的有效途径。机械产品外观色彩主要分为主色彩和辅色彩：主色彩是指产品的主体颜色，是机械产品色彩体系的基调，具有较大的着色面积，设计师应结合客户的要求和使用者所在环境选择主色彩，此外，应将色彩的冷暖感、轻重感考虑等因素考虑到主色彩设计中；辅助色是主体颜色的搭配色彩，它能够体现产品的造型特色和机械产品制造企业的个性，因此一般可将企业或品牌的代表色作为辅色彩。通常，主色彩与辅色彩的色彩种类不应超过3种，应根据产品的功能、外观特征合理搭配。
2.4 灵活运用金属材料表面处理技术
金属的表面处理工艺主要有金属表面着色工艺和金属表面肌理工艺两种。表面着色工艺是指采用电解、化学、机械、物理、热处理等方法，使金属表面形成各种色泽的镀层、膜层或涂层。金属表面肌理工艺是通过锻打、雕刻、打磨等工艺在金属表面制作出的肌理效果。机械产品的主要材料为金属材料，未经特殊处理的金属材料长期使用过程中会发生锈蚀，而采用表面处理技术对其进行处理，不但能改变其光泽、肌理，使其具备独特的外观，更能增强其抗腐蚀、耐酸碱、耐高温能力，因此可结合产品材料类型灵活运用金属材料表面处理技术，来增强产品造型的艺术感，并改善产品性能。
3 总结
随着机械制造工艺的不断进步和人们审美需求的不断提高，机械产品设计已经不能再满足于良好的功能和可靠性，而是应将艺术理念、情感要素等广泛应用到产品造型设计中，以拉近人机之间的距离，改善人机之间的关系，改变人们的工作环境。本文给出了机械产品造型设计的要点和一般思路，具体实践中，应结合机械产品的实际功能、使用场合、使用者特点等采取针对性的造型设计策略，以尽可能地实现机械产品功能与外观的协调性，实现机械产品造型的艺术化、人性化设计。
参考文献：
[1] 孙文涛.机械产品设计中的造型学研究[J].机械设计.2011，28（9）：6-9.
[2] 刘冰.浅谈工程机械产品的造型设计[J].机械与电子.2012（5）：186.
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关键词：机械制造 维修性 分析
前言：
经过我国这些年的迅速发展，我国工程机械行业己形成了较强生产能力和具有一定规模的完整体系。工程机械行业的规模及销售额在机械工业中次于电器、汽车、石化通用及农机，排第五位，工程机械作为重要的施工生产装备，在国民经济发展和国防建设中已具无法替代的作用。国产工程机械产量不断增加，国内市场不断增大的同时，工程机械与国外同类产品相比甚至国内其它行业产品相比，在性能水平，噪声控制，特别是产品可靠性方面，跟国外还有很大的差距。因此，对机械可靠性设计的研究具有十分重要的意义。
1. 维修发展现状与问题
可靠性优化设计方法一般是指在常规优化设计方法的基础上，建立一种全新的优化设计方法，将可靠性要求作为追求的目标或者约束条件，运用最优化方法得到在概率意义下的最佳设计的一种数值计算方法。从工程实用性角度来看，可靠性优化设计方法则是相对传统的优化设计方法更为合理的设计模式，其主要特点表现在明显的更高的设计质量和获得明显的经济效益，因此对机械可靠性的研究已成为目前国内外学者研究的热点之一。
a.领域的问题。在工程机械领域，国外一直在研究如何提高其可靠性，如卡特彼勒的大型工程机械安装有闭路监视系统以及超声波后障碍探测系统，为司机安全作业提供音频和视频信号。微机监控和自动报警的集中系统，大大简化了机器的维修程序，缩短了维修时间。但对于国内的机械产品，有不少用户都存在着“国产机一年不如一年”，“新产品还不如老产品可靠”这类的想法，这充分反映了国产工程机械产品的可靠性差的问题是较为严重的。
b.售后服务领域的问题。在售后服务方面，各机械制造商都建立了自己的营销网络，但是大多片面地追求形式，真正具备完善售后服务功能的网点较少：很多售后维修站徒有虚名，能发挥的作用极其有限。再者，销售和售后服务脱节也相当普遍，维修服务不到位，用户得不到专业设备的使用指导。当设备出现故障以后，不是通过检验程序判断故障所在，而是动辄就解体、更换部件：不按操作规程和程序操作，造成非正常损坏。用户得不到及时有效的服务，机械设备不能及时修护，以至于对工程的进度和用户的经济收入都造成了负面的影响。
2. 机械构件的主要失效原因分析
一般来说，对于机械产品其失效形式主要有结构完整性破坏，包括产品零部件强度降低、断裂破坏、疲劳破坏和磨擦损伤等，缩短了机械产品的使用寿命。对于工程机械常见失效有以下三种：(1)材料断裂。材料或结构中的缺陷，是不可避免的。由缺陷引起断裂所发生的机械、结构的失效，是工程中最重要、最常见的失效模式。(2)疲劳破坏。疲劳破坏是引起产品构件失效的另一重要原因。其主要特点是在交变的循环应力或循环应变作用下材料发生损伤破坏。是一个损伤累积过程。(3)零件磨损。磨损是机械零件失效的又一主要形式之一。有许多零件不能继续使用并不是由于零件的整体被破坏，而是由于零件工作表面的磨损逾限而促使零件加速失效。
3. 综合优化设计方法
可靠性设计的任务是设计出故障少，在规定的时问内不易丧失其功能的产品。它关心的是产品可能发生的故障，如何消除这些故障，以及消除那些可能引起故障的潜在因素。维修性设计的任务是，一旦设备发生故障，尽可能快地修理好，甚至在未出故障之前就已经采取措施来避免故障，从而提高设备的有效性。
a.故障预防设计。机械产品一般属于串联系统，因此要提高机械产品的可靠性，首先应从零部件的严格选择和控制做起。一般可以从以下几个方面入手：优先选用标准件和通用件：选用经过使用分析验证的可靠的零部件：严格按标准的选择及对外购件的控制：充分运用故障分析的成果，采用成熟的经验或经分析试验验证后的方案。
b.环境抗性设计。环境抗性设计是在设计时就考虑产品在整个寿命周期内可能遇到的各种环境影响，例如装配、运输时的冲击，振动影响，贮存时的温度、湿度、霉菌等影响，使用时的气候、沙尘振动等影响。因此，必须慎重选择设计方案，采取必要的保护措施，减少或消除有害环境的影响。具体地讲，在条件允许时，应在小范围内为所设计的零部件创造一个良好的工作环境条件，或人为地改变对产品可靠性不利的环境因素。在无法对所有环境条件进行人为控制时，在设计方案、材料选择、表面处理、涂层防护等方面采取措施，以提高机械零部件本身环境抗性的能力。
c.人机结合设计。人机结合设计的目的是为减少使用中人的差错，发挥人和机器各自的特点以提高机械产品的可靠性。当然，人为差错除了人自身的原因外，操纵台、控制及操纵环境等也与人的误操作有密切的关系。因此，人机工程设计是要保证系统向人传达的住处的可靠性。例如，指示系统不仅显示器靠，而且显示的方式、显示器的配置等都使人易于无误地接受；控制、操纵系统可靠，不仅仪器及机械有满意的精度，而且适于人的使用习惯，便于识别操作，不易出错。与安全有关的，更应有防误操作设计。
d.安全降额设计。降额设计是使零部件的使用应力低于其额定应力的一种设计方法。降额设计可以通过降低零件承受的应力或提高零件的强度的办法来实现。一般来说大多数机械零件在低于额定承载应力条件下工作时，其故障率较低，可靠性较高。为了找到最佳降额值，需做大量的试验研究。当机械零部件的载荷应力以及承受这些应力的具体零部件的强度在某一范围内呈不确定分布时，可以采用提高平均强度、降低平均应力，减少应力变化和减少强度变化等方法来提高可靠性。
关键词：机电自动化；工程机械；机械制造
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.120
0 引言
随着我国工业化的不断发展，对工程机械设备提出了更高的要求，在我国的传统的工程机械设备生产过程中，生产水平滞后，很多大型的机械设备依然需要从国外引进，制约着我国机械制造业的发展。机电自动化技术是科技发展的产物，将其应用到机械制造过程中，使我国的机械制造水平上升了一个层次。
1 机电自动化技术的类型
1.1 柔性自动化技术
柔性自动化技术的核心技术是数控技术，同时还融合了其他先进的技术。柔性自动化技术是一种新兴技术，在机械制造的过程中，将柔性自动化技术运用其中便可以实现机械制造过程的全自动化，自动化程度非常高。在机械制造的过程中，利用柔性自动化技术，机械制造的所有行为都可以用计算机来操作和控制，无论是材料的准备还是机械制造的过程，真正的实现了全自动化。此外，和传统的机械生产模式相比，利用柔性自动化技术，通过计算机操作，可以大大提高数据的精确性，所以机械设备在生产过程中都可以保持一致的尺寸，提高了机械生产的质量。最后，由于整个过程的自动化程度非常高，所以机械制造过程中投入的人力比较少，大大减少了人力成本，有效降低了机械制造的成本，提高了整个生产过程的秩序。
1.2 集成自动化技术
集成自动化技术是建立在信息技术不断发展的基础上发展起来的，在传统技术的模式下，机械制造技术的集成化发展是不可能的，而信息技术的发展，让集成自动化得以发展，在机械制造过程中，可以对各种技术功能和生产经营进行集成化的管理。在工程机械制造过程中，集成自动化技术是最常用的一类技术。随着市场竞争愈加激烈，机械制造业为了可以在激烈的市场竞争中立足，都不得不进行技术研发和发展，充分利用各种计算机技术，将数控技术和先进的管理理念运用在企业的生产活动中，从而使机械制造业也可以符合现代时代的发展，不断提高企业的生产能力。
1.3 智能自动化技术
智能自动化技术是在计算机基础上发展起来的，在传统的机械设计中，机械产品的设计和开发都是应该在市场需求的基础上进行的，并且要根据市场的需求进行反复的修改，在这个过程中，会导致产品的设计制造周期延长，并且产品较难回收，一些产品在报废之后甚至是无法回收的，不仅造成了能源的浪费，还大大提高了机械制造的成本。利用计算机智能系统模拟人类的行为去进行机械设备的生产和制造，比柔性自动化技术还更高级，大大提高了机械设备的制造能力，对生产的行为也具有一定的判断力，提升了机械设备制造的准确性，让机械制造生产过程始终处于一个较高的水平，操作人员根据自己的主观判断进行产品的制造和生产，缩短了制造周期，有效降低了制造成本[1]。
2 机电自动化技术在工程机械制造中的应用
2.1 机电自动化技术在设备诊断中的应用
机电自动化技术在工程机械制造中得到了广泛的应用，受到了广大消费者的喜爱和认可，这是因为机电自动化技术可以和机械的检测和识别等技术有效融合，从而实现对机械诊断的自动化。将机电自动化技术和机械诊断技术融合在一起，可以实时监控不同设备的运行状况和运行参数，仪器一旦发生故障或者运行出现问题，都可以马上检测出来，并以最快的速度分析设备故障产生的原因，预测设备后来的运行状态，从而有效控制了设备后期出现故障的问题。机械产品的计方案的确定是一项重要的工作，不仅仅要考虑机械产品的实用性，使之满足市场需求，同时还应该考虑设计方案的经济性和环保性，减少对环境的污染。在设计机械产品时，首先应该考虑的就是机械产品的成本，也就是机械产品的经济性。机械产品在制造的初期就要做出合理的设计，要充分考虑产品的回收和再利用，尤其是再利用的成本和污染物的处理等[2]。其次就是机械产品的再利用和可拆装性的设计分析。而将机电自动化技术运用到设备诊断中，就可以在不拆卸设备的基础上对设备的运行状况进行掌控，随时监测设备的运行参数，包括设备的性能、强度、承受到的外界压力以及故障发生的原因和途径，从而对设备的可靠性做出预测。当设备发生故障的时候，可以快速的评定故障发生的情况，并确定有效的修复方法。
2.2 机电自动化技术在水泵机械中的应用
在水泵机械中，水泵是水体传送的一种转动设备，水泵是依靠叶轮的转动产生离心力从而输送水的，叶轮在转动的同时将输送的水甩出。水泵的输送对象为液体，包括水、乳化剂、油和金属液体。从水泵的工作原理中可以看出，水泵将原动机中的机械能传输给水泵中的液体，通过对液体加压实现液体的传输[3]。水泵的运用非常广泛，在石油工业、化工以及冶金等产业中的运用非常多。水泵的用途广泛使其的工作环境变得更加复杂，所以各种故障也时有发生，水泵处在一个比较复杂的生产环境中，常常需要面对潮湿、粉尘以及高温等恶劣条件，所以特别容易发生故障，工作效率也有所下降。将机电自动化技术运用到水泵机械中，在机电自动化的运用下可以进一步提高水泵的输送效率，同时还起到了增加压强的效果[4]。在水泵机械制造中运用自动化技术，不仅可以提高水泵的工作效率，减少不必要的环节，还可以提高水泵的实用性，降低了水泵运作的成本。
2.3 机电自动化技术在自动操作中的应用
机电自动化机械控制技术是一种自动化程度很高的技术，具有先进性和科学性，是未来机械制造业发展的必然趋势。自动化技术的自动化和先进化是无可厚非的，通过自动化控制机械制造，大大减少了人力资源，解放了人们的双手，还提高了机械制造的精确性，将机械制造成本控制在一个较低的水平。将计算机和现场的网络进行有效的连接，就可以通过远程计算机对现场设备的运行情况以及
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存在的安全隐患进行控制，计算机是通过对设备产生的一系列的数据的自动处理并且进行分析对机械制造进行监控，自动化程度非常高，还可以减少由于人为因素造成的疏忽以及差错而影响对机械制造的控制。此外，在机电自动化的作用下，可以实现机械制造的一体化操作，只要精确的掌握了控制理论，对其进行科学的指导便可以实现一体化制造[5]。在机械制造的一体化操作中，无论是系统设计部分还是控制技术方面都可以同手进行操作，大大增强了机械制造中的自动化控制操作。但是值得注意的是，在实现工程机械制造自动化的同时，不能忽视了机械产品的质量，只有保障了企业产品的质量才能树立一个良好的企业形象，从而为企业带来更多的效益。
3 结语
机械制造行业在我国的工业发展中具有举足轻重的地位，随着时代的不断发展，机械制造行业也在不断发展，机电自动化技术在机械制造中的应用越来越广泛，大大提高了机械制造的生产质量和效率，减少了人力投入，避免了误差产生，有效的控制了机械制造成本，实现了机械制造的自动化，有效的促进了机械制造的发展。
参考文献：
[1]吴新声，丁志欣.自动化技术在新疆农业机械制造中的应用研究[J].湖南农机，2014，12（09）：23-26.
[2]郑媛.工程机械中机电一体化技术的应用研究[J].中国高新技术企业，2015，25（19）：54-55.
[3]杨永兵.自动化技术在机械制造控制中的应用研究[J].科技致富向导，2013，52（11）：76-77.
[4]邱富永.浅谈机电一体化技术在工程机械中的应用[J].科技致富向导，2014，36（56）：109-110.
关键词：工程机械;课程设计;关联矩阵;课程体系
随着我国高等教育的改革，课程设计是工程机械体系教学的关键。高校在课程设计时大多数是局限课本上的题，虽然书本上的题是经过严格的逻辑设计的，但是由于学生本身知识量的有限和对专业的认知等因素，出现“一叶障目，不见泰山”的现象,虽然学习很认真，但是不能将课程与整个体系联系起来，使学生不知道这些知识用来干什么，怎么用。为适应科学技术的飞速发展和社会对人才的需求，我们应当进一步完善课堂教学和课程设计，更好地适应世界发展的潮流。当前教学中出现的问题主要是：教学结构单一，教学方法“僵硬”不能激发学生的学习积极性，使学生不能发掘课堂上的知识点。针对学生在教学中对知识点的认识不清，不能将整个课程体系结合起来的问题。首先应当转变教学模式，将以前的照套课本式的教学方法转变为兴趣型的教学方式，在教学中更好地调动学生的兴趣，激发学生的学习积极性。其次就是在课程设计时主要依据学生的实践课程来设定相应的题目，既不脱离教学中的知识点也联系了实践理论，最后在培养目标上我们应当重视复合型人才的培养，在教学体系中对于一些关联性课程的知识点在课堂上应当做简单地阐述，以培养贯通社会科学，技术科学、人文科学的复合型人才为目标。
一、工程机械关联性课程体系现状
工程机械关联性课程体系的类型主要是以理论为主，其中也有的是理论加实践，如表1所示。当前大多数高等院校的工程机械关联性课程没有实践训练，只是依附于课本上的理论知识。对于有实践训练的课程，这些实践缺乏创新性，内容比较简单，甚至与理论知识缺少内在的联系。同时机械类的课程设计主要是以齿轮减速箱为设计的对象，虽然设计所涉及的面广，但是内容缺乏创新性，每年的课程设计大多都是相同的，所以设计的内容老化与社会实际联系较少，从教学效果的角度看，当前的教学与设计并不能构成一个具有逻辑性的体系。不能满足现代社会对人才质量的需求。
二、关联矩阵法建立关联课程模型
目前，为了更好地使关联性课程与教学相融合，在此利用关联矩阵法的原理，建立一种简单的评价体系，使教师能够更好地确定关联性课程的重要性，在设定关联性矩阵时每一门关联性课程对整体教学的影响程度是不同的，这种影响程度可以通过学生对兴趣来确定，这样不同的关联性课程就对应了不同的影响因子，这些影响因子就组成了一个体系，如果关联性课程体系为,那么对应的影响因子就为,通过关联性矩阵原理可知，影响因子体系应当满足：通过关联矩阵的逐项比较原理选出较好的方案。
三、工程机械教学体系与课程设计的建议
工程机械教学体系与课程设计必须要以现代工程教育的实际背景为前提，根据学科的特点在结合学校现有资源，在传统的教学内容的基础上进行创新，通过现有的实验室和企业实习的经验对教学体系进行整合。（1）提高学生学习积极性：所有的实践要根据学生的兴趣来设定，在实践过程中首先需要学生对整个实践的理论知识掌握，在自己动手去做去分析，并在做完后提出自己观点和建议，培养锻炼学生发现问题，解决问题的能力。（2）培养学生的创新能力：在学生进行实验室操作的过程中，需要教师继承并更新以往的设计题目，通过学生们自主提出问题来发掘新的思路，可以通过一个实践引出多个题目，分层次的进行。这样能有效的提高学生的创新能力，更好的适应21世纪对创新人才的需求。（3）开展仿真实验：目前对于计算机的运用已经无处不在，它具有进行大量数据的运算、三维物体的动态模拟等功能，能够高效的解决实际运算中的繁琐问题，在实践教学前先通过计算机对整个实践过程进行动态模拟，对于在计算过程中出现的问题提出较好的解决方案，避免在实践过程中出现相应的问题。（4）课程设计联系工程实际:为了增强学生解决实际工程问题的能力，在选择课程设计的题目时，我们可以从在工厂参观学习的车间中选出一些覆盖面广且具有一定创新性的零件作为设计的对象。为了使学生更好地对实际工程问题有叫清晰的认识，我们可以邀请工厂里的工程师走进教室，对学生的设计提出实际性的问题及触发学生的灵感。
四、总结
课程设计与教学体系的设定是高校工程机械体系教学中的一个重要环节中，教学体系的设定直接影响人才的培养。因此，以工程机械教学体系为前提，加强教学和课程设计与工程实际相结合，探索新的教学思路，激发学生学习积极性，确保学生的创新实践能力，提高毕业人才质量。
作者:张大斌 刘祖国 单位:贵州大学机械工程学院
参考文献：
[1]朱高峰.工程教育的几个问题探讨[J].中国高等教育,2010
关键词：机械设计；自动化；系统化；微机辅助
中图分类号：F470.4 文献标识码：A 文章编号：
引言
在现代科学技术不断提升的今天，机械产品的设计更加强调创造性，在注重整体功能的基础上用现代设计方法和计算机技术，提高产品设计的质量、效率和精度，满足对产品的适用性，经济性、可靠性、美观性的统一要求。同时，现代机械在进行设计时，不断地加强其自动化程度，对推动机械制造业发展的有利保证。
1、现代机械设计的内涵及特点
1.1 设计内涵
具体来讲，现代机械设计就是将微电子、机械、控制、信息等技术在系统工程的基础上有机地结合到一起，借此来实现机械系统最优化的目标。鉴于机械设计是为系统服务的，故此从系统的角度上看，可将现代机械设计看作是一个三维系统，这里的三维主要是指逻辑维、时间维以及方法维。逻辑维具体是指解决相关问题的逻辑程序或步骤，即分析、综合、评价、决策，这是解决现代机械设计中相关问题最为合理的四个步骤；时间维则是反映时间顺序的设计过程，大致可分为四个阶段，即产品规划、方案确定、技术以及加工设计；方法维指的是机械设计过程中所采用的各种思维方式和设计方法。
1.2 主要特点
(1)计算机化：在人类社会不断发展的过程中，计算机的出现极大程度地推动了生产力的提高。现如今随着计算机技术水平的进步，使其被广泛应用于各个领域当中，在机械设计的各个环节中都需要借助计算机来完成，如优化设计、系统仿真等等。(2)系统性：在应用现代机械设计解决产品设计中的各种相关问题时，其主要通过系统的观点将机械看成是一个具有特定功能以及各部分相互关联的有机整体，这充分体现出了现代机械设计的系统性。(3)动态性：现代机械设计不仅重视产品在静态下的性能，更加重视其在工作环境下的动态性能，这样的设计能够进一步提高产品的整体性能。(4)创新性：由于现代机械设计主要是以科学的设计理论以及先进的设计工具为基础，故此其能够真正发挥出设计者丰富的想象力和创造性思维，并运用各种具有创造性的手段和方法，研发出更多具有创新性的机械产品。
2、机械设计中自动化技术应用
在不断提高产品设计能力时关系到整个企业与国家发展的战略问题，在制定工程设计领域时，创新设计作为重点之一。创新设计关系到未来企业核心竞争能力增加就业机会的战略性问题，在一方面是对个性化发展趋势和快速多变的市场要求企业，能够准确地把握市场脉搏，有能力在最短时间内开发出能够满足市场供应的产品，从而赢得丰厚的利润。然而，产品开发的迅速创新能力能决定未来企业存亡的关键，然而创新能力和迅速性将是21世纪工程设计的重要发展前进方向。产品的概念设计阶段即是产品方案原理设计阶段，是决定产品创新能力的主要环节。为了得到具有创新性的设计，必须从不同的方面角度出发，得到同一个问题的解析。通过分析比较，选取那些创新性和新颖性突出的设计方案。只要与适应市场需求，具有竞争力的创新设计方案。才具有一定价值，才能成为特定市场供应和特定生产条件下最适有创新性的可行的设计方案。因此，产品的创新设计不单纯要求问题的一个解析，而要在于得到现有物质条件下的最实用创新性、新颖性、最具有市场竞争能力的产品。
概念设计产品以及到人慎重的创新能力问题，使思维形象与思维抽象适用的结果，受与人类专家方面与创新能力的有限性人类专家的创新能力方面随机性，但却保不了在特定的时间内创出具有新颖的创新能力的设计方案，然而，要在人类专家在其中最短时间迅速的交出能是市场满足需要的产品是艰难的和不真实的。然而基本与计算机自动化的产品。创新能力设计技术是现实产品迅速创新机械自动化的唯一可行的方法。从意义机构学角度来讲，任何机械含机，电，液，控制等的机电一体化系统，所以都可以视其为机、电、液，控制组成的意义上传动机构与广义机构转动载体两部分组成。系统机电一体化的创新方案，在于关键广义机构的创新能力，因此，提出了一种给予二维设计创新的复杂机械，创新设计系统与其系统自动化方法，重要解决两个问题关键的系统自动化设计和概念设计。
3、机械系统化设计
新时代机械设计已超过传统的机械设计只注重机械制造产品单纯能实现预期供应功能的需求，然而使机械设计方向自系统化，信息化，智能化发展方向。观点从系统出发，机械系统化设计与其技术控制使原有得机械产品的能力功力以及技术制造得到提高一个崭新的水平，甚至使原来有的机械产品制造结构发生变化，所带来的经济收益和社会效率是巨大的利润，所以机构产品的机械系统化设计与其技术控制是机械系统化工业发展的必然形势，也是用新科学技技术改造旧时代机械制造工业的有力措施使新科学技术发展的速度很迅速。使产品的属性进一步提高，纵而使用周期缩短，更换的效率越来越高，在产品的制造设计中，重要是要在机械设计工艺方面，设计者的思路要始而不断的开始赶上人民社会不断发展的新时代社会供应需求，计算机设计要计算与设计规范进一步深探究，而且要有一定的结果，而在制造产品初期开发的计算机设计辅助然而远远不足满足设计的需求，设计系统化方法将与任务设计有抽象到具其由设计的任务要求到实现该任务的方法与结构进行划分层次，制定出每阶段实现的目标和方法，由浅到深处由抽象到具体地将各阶段有机地联系在一起，设计过程使整个系统化，使设计有顺序可循，有方法可依靠，简于设计过程的辅助计算机实现系统化设计方法。
4、微机辅助机械设计
微机辅助设计信息技术的是一个重要组成部分，这一款新的方式方法利用了最先进的微机手段，能够迅速而高效的完成工程设计方案，使传统手动工作的低效率低标准率的弊病得到解决。微机的高运作能力相结合微机作为人类的能力的延伸，主要包括计算机能力强，精确度高，程序系统化，自动化强大，这与人的能力动性和创造新颖性相互配合，有利于在创新能力的基础上降低人的劳动力强度和时间，系统想要正常运行必须将硬件与软件结合起来，硬件系统承载着微机技术的基础部分，列属于辅助技术，但是必须不可少，然而软件是核心，它是人们想要得到利用的主要对象元素。软件可分为软件系统，支撑软件和应用软件系统，软件对于计算机资源进行自动控制与管理，在一点它处于整个软件的核心内层，主要包含有操作系统和数据通信系统等一系列；支撑软件是帮助人们高效率迅速开发软件工具系统，简称为软件开发工具；应用软件是用利于与计算机以及它所提供的各种软件系统与软件支撑，自制编制的用于解决各种实际问题的程序操作。
微机辅助设计过程包含建立数学模型：设计机械零件基本都有现成的数学模型，但对没有数学模具的则首先要建立正确的数学模具；设计程序构图：根据手工计算工程步骤来设计计算程序；程序调试：程序编好后，先仔细检查原程序，然后将其输入微机进行试算，然后程序适用范围的边界，转折点进行运算，需求与手算结果完全符合。高级语言编制程序：根据程序构图编程。
结束语
机械制造行业是一个国家综合国力以及技术水平的体现，在市场经济的飞速发展，科学技术的突飞猛进，和现代化建设的急切脚步都让工业机械的市场需求大大提高。同时，也对机械设计自动化程度的要求也在不断的提升，因此，加强机械设计自动化程度成为当前我国机械设计工作中的重要内容之一。
参考文献
[1]李静峰，刘书婷.机械自动化发展的探索[J].大众科技，2008，6.
关键词：矿山工程；机械的使用寿命；维护保养
1概述
在矿山企业迅速发展过程中，矿山工程机械设备成了企业发展最重要的基础设备。在矿山开采规模不断扩大的情况下，矿山开采的程度在不断加深，相对应的矿山机械设备使用量也在不断地增加。这些势必对机械设备的维护技术水平和保养技术水平的要求也要有所提升，所以在现代迅猛发展的新型经济技术条件下，提高矿山工程机械使用寿命的最有效方法便是在使用其的过程中注重加强对其的日常保养与维护。
2对影响矿山机械使用寿命因素的分析
2.1矿山工程机械设备的设计质量
对于机械而言，机械设计的质量问题是最重要的问题。因为机械设计质量会关系到机械设备的使用功能以及使用寿命等一系列问题，所以为了更好地增加矿山机械的使用寿命，在机械设计过程中要采取优化方式设计机械。所以，在矿山机械设计的过程中可以从如下几个方面进行讨论分析。第一，采取优化机械的方式设计方案。在我国，矿山企业大多数情况都是从国外的机械设备引入的，原因是与国外相比，我国在机械设备设计技术方面相比较要弱一些。例如美国机械公司采用“负荷分析方法”制造出来的机械设备就可以大大地提高机械的使用寿命，这种设计理念考虑到了矿山机械在使用过程中“受力部件的应力大小”，还需要在设计过程中设计减磨环节，尽可能地减少摩擦力，进而使得机械的传动速度增大，工作效率必然也得到大大地提高。同时也需要降低机械零件表面所承受的接触应力，选择“重迭系数”相对较大的齿轮，使齿轮的负荷力有所上升。而且，要尽量分散负荷承受点，以避免太大的负荷对机械造成的伤害，从而降低机械使用寿命。第二，维修与保养的设计。矿山机械并不单单只依靠提高优化设计方案来更好地延长机械使用寿命，在日常使用之后，后期的机械的机械维护和保养也是不可或缺的。所以说提高维修与保养的设计也是必不可少的。一般来说，如果矿山机械本身的维修性能较高，当遇到机械故障时，就可以采用高效率、低成本的维修方式来解决这些问题。这样不仅能在没有更换各种机械零部件的维修方式下就确保了机械自身的完整性，还可以不需要更换各种零部件就可以快速地使得矿山机械的使用状态往好的方向转换。这种设计方案不仅仅能够保持机械本身的完整性并且有效地增加矿山机械的使用寿命还能够提高企业的经济效益，降低其成本。最后，采用更有科技性的新型材料增加使用寿命。现在科学技术迅猛发展，人们走进了一个更好地技术创新时期。越来越多更高端更好更加新型的各种材料设备出现。对于矿山机械而言，就需要采用更加耐磨的新型材料，新材料需要具备“更好耐磨损以及抗压”的特征，只有拥有了这些特征才能够更好地增加机械使用寿命。目前我国在电子元件技术方面有了很大的进步，所以我们就能选择和优化机械制造材料以达到增加矿山机械使用寿命的要求，应用新型制造材料，从而从根本上提高机械零件的自身使用性能和机械的适用性，所以说，采用更好更优质的新型机械材料也能使机械使用寿命得以延长。
2.2提高制造过程的机械质量
保证机械质量也是矿山机械的制造过程的重要因素，要想确保生产质量，首先就要找到一个在生产机械质量方面有良好信誉的相关生产厂家，而且双方有必要建立一个好的质量保证体系，这样可以树立一个良好的质量意识，同时在生产机设备的过程中加大力度严格对各种不同的组成零件进行严格的筛选检查，要做到一丝不苟。尽量保证每一个组成零件质量符合相关要求，从而确保所制造的机械整体符合质量标准。除了保证主机的机械质量以外，同时还要规范与其相关的机械构成零部件生产厂家的产品质量的要求，从而就能够使得整个机械的质量得到很好地保证，也大大地减少整机出现故障的可能性，假设厂家不能保证机械配件的质量要求，维修次数就会增多，维修费用也会增加，增加企业生产成本，更严重的是影响企业的正常运作，降低企业生产效率甚至影响企业的生产名声，所以说，我们企业的生产部门需要对厂里生产出来的所有相关机械组成零部件进行严格的检测，一旦发现有任何质量问题的零部件要进行及时有效地处理。同时，对于即将出厂机械设备必须进行最终的检测，对于在机械设备性能上不太稳定的，在机械设备设计上不太成熟的产品，应该严厉禁止流转到市场中去运作。虽然目前我国在矿山机械生产技术上有了很大的进步，但是在实际应用效果方面，与西方国家所生产的机械相比较我国所生产的机械设备在性能运作方面仍旧比较弱，所以说我国还需要坚持不懈的努力发展创新和进步。
3优化矿山机械设备的使用和维修保养策略
机械设备的维修与保养工作在矿山机械使用中也是极其重要的，提高维修和保养的技术水平是增加机械的使用时间的最有效的方法。所以在维修和保养的过程中应注意如下几点内容。
3.1坚持遵守机械设备使用的基本原则
矿山机械设备使用的基本原则的内容有以下两点，其一，在使用机械的过程中一定要注意“每个机械有人维修保养，定时维修保养、定量维修保养”的维修保养过程。其二，机械使用人员要严格准守机械操作标准与流程，严格规范对矿山机械的使用并好好遵守故障责任制度。同时在挑选机械操作人员时，要严格要求机械操作人员，确保机械操作人员十分了解机械的基本构造、使用原理以及使用性能，而且也要培养机械设备操作者对机械维修与保养的制度自觉遵守和执行。
3.2注意机械设备的使用环境
矿山机械设备所处“温度、环境、气候”等各种因素都会影响其使用功能。因为机械的工作环境基本上都是露天的，会受到季节变化，温度变化，天气变化的影响，工作稳定性低。例如高阳或者下雨都会加速机械的老化腐蚀程度。所以在我们使用机械的过程中一定要要十分关注环境的变化。而且对于长期固定使用的机械设备，我们可以临时搭建一个比较简单实用的固定小棚，或者是采用塑料布之类的东西将机械遮盖住，这样就会避免机械长时间在太阳下暴晒、减少雨水的淋洗进而减少机械的锈蚀程度，所以在好的环境下，机械得到更好地维护保养，矿山机械的寿命自然而然会得到延长。
3.3对机械进行定期保养
随着时间的推移，机械使用一段时间后自然会有一定的磨擦和损耗，所以对机械进行定期保养也是一种保护，是非常重要的也是必须的。然而许多矿山企业却只是一味地提高开采速度重视生产效率而忽略对机械的保养。机械一直在不断地进行工作，却没有得到休息保养，长时间这样机械很容易爆发其在不断积累产生的一系列隐患，但如果我们定期对矿产机械保养工作，将其存在的隐患扼杀萌芽状态之下，那机器的使用寿命就能得到延长。所以说，对机械的保养也是必不可少的。
3.4对机械使用人员进行强化培训
对机械使用人员进行强化培训是基础的也是必须的。首先，机械使用人员需要对机械的操作流程了如指掌，十分熟练，尽量避免操作失误，同时使用人员需要很好地适应工作环境和工作强度。其次，使用人员要不断的自我学习自我提高，提高自身素养提高维修和保养水平，面对不同的机械，使用人员都能解决其存在的问题。所以说，加强对机械使用人员的培训不仅对保护机械本身性能有好处，同时还能增加机械的使用寿命。
4结束语
为贯彻落实党的十七大提出的走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等战略部署，贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》精神，深化教育教学改革、推进我国从工程教育大国迈向工程教育强国步伐，教育部率先启动了“卓越工程师教育培养计划”高等教育重大改革举措[1-2]。该计划旨在面向工业界、面向世界、面向未来，培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略奠定坚实的人力资源优势，进一步增强我国的核心竞争力和综合国力。
现代设计方法课程是我校机械设计制造及其自动化专业方向的专业课。课程目的是通过该课程的学习，使学生能系统地了解和掌握现代设计理论和方法及其计算机技术在现代设计领域中的应用情况，对现代设计和生产实际关系有具体的认识。课程任务是使学生能够初步进行产品功能原理方案设计、有限元分析、可靠性设计及优化设计等内容，提高学生对机械设计新理论、新技术、新方法的了解和掌握。开设的现代设计方法课程内容主要有：创造性设计方法、可靠性设计、有限元分析方法、优化设计方法等。它在卓越工程师人才培养的全局中，具有增强学生对机械技术工作的开发创造能力和工程适应能力的作用。
1 卓越工程师培养模式标准
我校机械设计制造及其自动化专业卓越工程师采用“3+1”校企联合培养模式，以面向“工业界”具有行业领军、国际认可的高端创新性工程技术人才为培养目标，以工程机械人才社会需求和学生事业发展为导向，以产学研结合教育为路径，以工程素养为主线，培养具备较强的社会责任感和良好的人文素养、工程职业道德，掌握扎实的数理、人文和机械设计与制造理论知识，具有较强的外语和计算机应用能力、工程实践能力、研究创新能力、组织管理能力、终身学习能力、交流合作能力，与国际接轨的机械设计制造及其自动化卓越工程师后备人才[3]。经过4年培养，毕业生需具备如下能力要求：
（1）掌握一般性和专门性的机械工程技术知识，初步具备相关技能，能够利用现有技术、工具或新兴技术发现、分析和解决工程实践问题；
（2）具有从事机械产品设计、制造及其自动化、进行设备控制的基本设计、绘图、计算等应用分析能力；
（3）具有综合运用所学学科理论从事机械设计、制造的基本技能，以及独立地分析和解决工程实际问题的创新能力；
（4）具有较强的自学能力和工程实践能力；
（5）具备较强的创新意识以及团队协作精神、较强的组织能力、跨文化交流、沟通的能力；
（6）具备良好的职业道德，体现对职业、社会、环境的责任。
2 培养卓越工程师的课程改革构想
机械设计制造及其自动化专业现代设计方法课程建设的突出问题主要有：（1）课程学时少与卓越工程师课程体系中部分课程内容重复问题；（2）当前教学模式不能满足卓越工程师工程实践能力培养要求问题；（3）考核评价方式体现不了卓越工程师创新能力培养需要问题。为适应我校机械设计制造及其自动化专业卓越工程师的培养模式与知识结构，在教学体系、教学方式、考评方式等方面提出了如下改革构想。
2.1 构建切合卓越工程师培养课程体系
为我校机械设计及其自动化专业卓越工程班开设的现代设计方法课程，需满足国家卓越工程师计划的培养要求，满足国家工程建设对工程机械人才不断增长的需求，因此，需合理选择教学内容，体现创新性与工程实践性。
现有培养体系的课程教学内容主要包括3大部分：一是，现代机械设计方法，二是，有限元方法，三是，虚拟现实与设计技术。针对国家卓越工程师培养计划合理地设置课程体系，有机地整合上述3门课程内容重复内容，从而解决上述3门课程现有的内容多、内容重复、课时少的问题。使得课程教学内容全面精炼，满足国家卓越工程师计划培养创新能力和工程实践能力强的高级工程技术人员的要求。上述现代设计方法课程体系的知识结构分类方法，更能让学生领会本课程的特点，符合我校卓越工程师培养模式要求。
2.2 科研和科技活动反哺教学
为解决当前教学模式与国家卓越工程师培养工程能力培养的矛盾，在“3+1”校企联合培养模式的大背景下，需以实际工程为背景，结合我校机械设计制造及其自动化专业的优势与特色，将科技活动、科研成果有机地融入课堂教育与教学中。坚持知识、能力、素质三位一体的全面教育和培养，融知识传授、能力培养、素质提高为一体，使学生全面、协调发展，进而改变传统“填鸭式”教学方法，需采取更加具有创造性、能够激发学生潜能和求知欲望的教学方式。
为此，课程教学拟新增任课教师、专家学者介绍科研项目的形式，将实践经验、学科发展的前沿知识和自己的科研成果融入到本课程教学中。既保证了教学内容的先进性，又保证了专业知识的实用性，使本专业学生与工程实践“零接触”，了解机械设计发展的最新前沿趋势和先进的科学技术，使卓越工程师班级学生获得现代设计方法的理论知识，有助于培养学生的创新意识和工程实践能力，符合国家卓越工程师计划培养高级工程技术人员的要求。
2.3 建立创新能力、工程能力培养与考评体系
为配合完成我校机械设计制造及其自动化专业“国家卓越工程师计划”，培养创新型高级工程技术人才的目标，通过本课程学习能够提高、体现学生的创新能力和工程能力，在培养与考评体系中提出着力构建创新和实践教育体系，主要体有两个方面构想：一是，从培养学生创新意识出发，在课程讲授过程中以案例形式设置科技活动产品介绍环节，以教师讲授或专家进课程的形式阐述与本课程相关的科研项目，以此来启发学生的创新思维，培养学生设计创新的欲望；二是，从科技活动、课程大作业、实践活动等环节入手，将课程教学与工程实践相结合、实验教学与课外科技创新活动相结合，在保证课程内容完整的前提下，增加工程实践类教学内容，提高学生的工程技术能力。
创新能力与工程技术能力的评价遵循“谁参与，谁受益”原则，拟将学生参加与课程内容相关的科技竞赛活动，以创新能力与工程能力分的形式参与到课程成绩中，提高本课程的学习兴趣。为确保创新能力、工程技术能力的培养与考评体系能够顺利开展，需通过改革教材、教学大纲、教学计划等基础性教学资料，建立对课程实施过程、实施效果有效地评价制度。
