时间：2023-09-18 17:32:45
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篇机械设计原理与方法，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。
关键词：机械；设计节能；基本原理；应用研究
随着当代科学技术的进步以及人们节能意识的提高，人们逐渐开始认识代产品节能的重要性。与此同时，机械设计节能也逐渐成为社会节能大背景中重要的组成部分，也对社会的发展进步做出了突出的贡献。
1机械设计节能基本原理
一般来说，在研究机械设计节能基本原理的过程中，一定要遵守能量守恒定律，以此为基础，来进行机械设计节能方法的研究与应用。
1.1基于势能的机械设计节能方法
利用机械设计的能量守恒定律来研究基于势能的机械设计节能方法。据此定律，我们可以知道系统势能会对有势力消耗的功率大小造成不同程度的影响。在此过程中会产生不同的变化，如下：当机械设备在工作过程中，其中的势能会由于受到设备运行的影响，从而使其势能受到不同程度的影响而发生变化。而当这种变化的势能停顿的时间过于短暂，就会使得这部分势能不能及时转化成可以进行利用的势能，从而导致大量的能源遭到消耗。由此我们也可以知道，这种现象是十分不利于资源能源的节约的。所以，为了避免此种现象的出现或者是将这种现象出现时的能源消耗降到最低，应该采取必要的措施来进行解决。即当机械设备在开始工作时，需要将势能变化的范围控制到最小，从而实现机械设计节能的目的。
1.2基于动能的机械设计节能方法
在机械设备的运作过程中，机械动能发挥了巨大的作用。具体来说就是机械设备通过消耗能源将其转化成必要的势能，从而机械利用势能来保证自身的运行与工作。虽然利用能量守恒定律基本原理，我们可以对动能进行必要的控制，但是由于机械本身结构十分地复杂难懂，所以操作起来十分的困难。而且影响动能能量变化因素是多种多样的，每一种因素都有可能对动能产生或较大的影响，从而影响机械设备的正常运行。基于以上问题的出现，为了降低资源能源的消耗力度，实现节能的要求，以促进社会的可持续发展进步。所以，当机械设备在工作过程中，要尽量减少机械在运行过程中零件之间产生的摩擦力，这样就可以最大程度地将资源能源转化成我们实际生活中所需要的有效动能。一般来说，工作人员以及技术人员可以采取的措施包括：（1）将零件之间的装配在进行核对与检验，进一步增强其精准度与精配度。（2）采用先进的机械装配材料，利用先进的材料的良好的性能，将消耗资源与能源的数量降到最低。（3）就是我们日常生活中比较常用的一种简便方法，即减少机械设备的启停程序以及次数即可。
1.3降低其他的消耗功率
在机械设备运行过程中，由于各种因素的影响，总会产生各种无用功的出现，所以说如果能采取必要的措施来减少这些无用功功率的出现，就可以最大程度地达到节能的目的。机械设备运行过程中产生两种无用功是我们日常生活着比较常见的现象。第一，是机械设备工作时，各种零部件与各种物体之间都会产生大量的热量，也就是设备所作出的无用功。第二，由于材料本身质量的原因或者机械本身做功的原因，都会使一些个别材料产生变形，从而造成了大量功率的损耗。所以，对于机械设计的节能需要充分考虑材料的性能、设备运行产生的热量以及功率损耗等问题，要积极地采取有效的进行解决，达到节能的目的。
2机械设计节能基本原理的应用
在我们日常生活中，我们经常可以看见机械设计节能基本原理的应用，但是当前社会机械设计节能基本原理应用最为广泛的还是在汽车上的应用。而每一种汽车之间由于性能等不同因素的影响，使不同汽车的能耗消耗大小也存在极大的差别。一般来说性能越优异的汽车它的能源消耗就越大。当然，机械设计节能的基本原理不仅被应用到汽车行业中，而且被广泛地应用到升降机等各种大型设备中，并且对人们现实的生活起到了重要的指导作用。与此同时，我们还应该知道的是，虽然机械设计节能基本原理被广泛应用到社会生活的实践中。可是我们获悉要想促进机械设计节能质量的提高，就要在技术发展上面下足功夫，若技术水平不能达到预期要求，那么任何的技术使用对其发展而言就将无存在意义，故此能会洗技术水平是促进其发展必不可少的关键因素。但是机械设计相关工作人员以及技术人员更不能被科学技术所束缚住，也就是不能被先进的技术捆绑住手脚。机械设计节能需要进行大胆的创新与尝试，既要引入先进的技术，还需要立足根本，以我为主，为我所用。
3结语
在社会资源能源紧缺的时代大背景下，节能已经成为促进社会经济可持续发展的重要课题。因此，机械设计的相关人员需要以机械设计节能基本原理为标准，设计过程中仅仅围绕能量守恒定律，从而利用科学的方法来达到节能的目的，进一步促进社会经济的发展进步。
参考文献：
[1]车胜创.机械设计节能基本原理的分析与应用[J].长安大学学报(自然科学版).2011(03):95-101.
[2]徐伟.机械设计节能基本原理的分析与应用[J].南方农机.2016(07):85+87.
[3]范敬伟.机械设计节能基本原理及其应用的相关研究[J].山东工业技术.2015(06):10.
关键词 机械原理 机械设计 课程优化
机械原理与机械设计课程开设历史悠久，两门课程始终作为全国各工科院校机械类专业主干技术基础课程。近年来，随着机械学科的飞速发展、我国高等学校机械类专业人才培养实施宽口径化、21 世纪人才综合能力培养的需求，再次审视两门课程的教学体系、课程内容和教学方法，认为依旧存在问题需要探究与改革。
一、存在的问题
（一）内容有交叉与重复现象。机械原理和机械设计两门课程的教学内容基本变化不大，课程内容自成体系，相互之间缺少衔接，存在内容交叉和重复的问题。
（二）缺少系统性。两门课程缺少对机械系统的介绍，学生学完了两门课程，仍对机械没有整体的认识，对机械的设计过程缺少了解，两门课程的总体效能未能充分显现。
（三）实践环节不足。两门课程的实践环节难以适应对学生工程意识和实践能力培养的需求，缺少主动性实践的环境。
二、理论教学体系的整合与优化
机械产品的设计一般要经过产品的规划、方案设计、技术设计等环节，通过机械原理和机械设计课程的学习，学生不仅应掌握一般机械产品设计所需的基本理论知识，还应对机械系统有一个整体的认识，并应了解机械产品设计的基本过程。为此笔者尝试突破“机械原理”和“机械设计”两课程的界线，将教学内容和教学环节进行了重组、融合及整体优化，合并为“机械设计课程。
（一）课程目标。通过本课程理论教学、实验及课程设计等环节，实现总体教学目标：培养学生的工程意识和创新精神；使学生对机械产品具有整体的概念和正确的设计思想；掌握机械系统设计的基础知识，初步具备一般机械方案设计和分析的能力；掌握常用机构及其传动的运动学设计和工作能力设计的基本知识，掌握通用零部件设计计算和选用的基本知识，初步具备一般通用机械的设计能力；培养学生查阅和运用机械设计相关标准、手册及网络息等技术资料的能力。
（二）理论教学体系。在有限的学时内，合理取舍课堂教学内容，是关系到能否真正实现课程目标的关键。经过多年的仔细斟酌、反复探究，提出精、宽、新的授课原则：精——精选重点和难点的内容进行详解与指点，避免烦琐公式的推导和易于自学的内容占用过多的学时；宽——拓宽学生的知识面，注重工程应用，启发学生举一反三；新——注重机械学科发展、将机械学科的科研成果融入教学，让学生了解机械学科的新技术、新方法。
三、实践教学体系的构建
实践教学体系由实验教学、机械实例分析与设计（大作业）、典型机械设计（课程设计）三部分组成。三个模块均以加强自学能力、研究能力、动手能力及工程意识与创新精神为培养目标。
（一）实验教学。在实验教学中将计算机技术和网络技术与现代实技术相结合，加强实验内容的综合性与设计性，如增开了典型机器与机构分析、机构系统创意组合、机械系统创意组合等综合性实验，对启迪学生的创新意识和培养学生的设计能力起到非常积极的作用。
（二）机械实例分析与设计。本课程传统的课外作业内容虽然对一些基本概念、定义的理解起到一定的作用，但是由于各章相对独立、就题论题、解题方法千人一面等问题，让学生感到枯燥无味，抄袭现象严重。为了解决此问题，将“书本习题”大大减少，增加数个综合性、实践性很强的机械实例分析大作业。
（三）课程设计。课程设计是很重要的一个教学环节，课程设计的性质决定了它在对学生进行素质教育，培养学生工程意识和设计能力等方面具有独特的优势。原来的机械原理和机械设计的课程设计是分开的，相互之间没有联系，机械原理的课程设计是以机构的分析为主，机械设计是以零件的强度分析和绘制图纸为主，教师不仅限定了设计题目和方案，还给学生提供了非常齐全的参考资料，学生的创新意识得不到发挥。将两门课程的课程设计进行了优化整合，从题目的选择到实施过程，更加符合现代机械的设计思路，即把过去仅进行机构和零部件的尺度综合、运动分析和动力分析，改变为进行机械系统的综合设计。使学生的创新潜能得到了发挥，提高了设计的能力、计算机运用能力、形象思维的能力。
四、教学方法与手段的改革
近年来，随着两门课程体系的改革和深化，课程内容不断更新和增加，但教学学时相对减少，学时与内容成了突出矛盾。如何激发学生兴趣、启迪学生的潜能, 提高学习的自主性和能动性,使学生在较短的时间内掌握机械设计的基本理论与方法；如何培养学生的工程意识、创新精神和设计能力，是教学方法和教学手段研究的重要课题。
（一）从培养兴趣入手。兴趣是成才的起点，是成就事业的沃土。学习兴趣能激励学生充分发挥学习潜能，提高学习效率和质量。
（二）开放式教学。开放式的教学方法，一是要打破传统的“一本书”，大力提倡课外阅读，让学生了解教科书之外相关领域的知识，更要让学生了解新理论、新方法和新技术。二是打破“一言堂”，给学生适当的“自由”，鼓励学生向老师提出问题，帮助学生树立“不唯书、不唯师、只唯实”的实事求是精神；三是教师不要把所有的知识点得“完美无缺”，要给学生的自学留有余地和空间。
（三）倡导主动实践。被动实践是指实践的对象、方法、程序等关键要素都是由老师制定的, 学生在老师规定的框架中, 沿着老师制定的路线去完成实践任务。
参考文献：
[1]濮良贵,纪明刚.机械设计（第八版）[M].高等教育出版社TH122.2006.5.
现代机械设计是根据机械产品的使用要求，通过对机械工作的各个方面、机械零件的材料和形状以及方法等诸多内容进行构思、分析和计算，并将分析的结果积极转化成具体的机械制造方法，作为机械制造的依据，从而生产出高质量创新产品的一项复杂的工作过程。现代机械设计与传统的机械设计相比，具有一些鲜明的特点。
（1）计算机化。随着高科技技术的不断发展，计算机技术能够有效地推动社会生产力的发展，并且逐渐不断介入与运用社会生产的各领域。现代机械设计中的优化设计、系统仿真等各个设计过程，都需要在计算机的帮助下才能完成。
（2）系统性。在现代机械产品设计中常常会遇到各种相关问题，就需要应用现代机械设计系统性观点来解决这类问题。把机械看成一个具有特定功能的有机整体，并且这个整体中的各部分相互作用、相互联系，这充分体现了现代机械设计具有系统性。
（3）动态性。现代机械设计不仅要考虑设计产品在静态状态下的功能作用，更注重产品在工作环境下的动态功能。机械设计产品的动态功能不仅体现在设计对象方面，也体现在合作协调设计组织这个层面。现代机械设计能够有效地连接各个设计系统，汇集不同的设计数据，进一步提高产品的整体性能。
（4）创造性。科学先进的设计理论和设计工具是现代机械设计的重要基础，机械设计者通过对设计过程、产品材料等方面进行科学分析，能够真正发挥出设计者的想象力和创造思维，并运用各种具有创造性的手段和方法，研究出更多具有创新性的机械产品。
2现代机械设计的创新原则
现代机械设计的创新是一项复杂、耗时的脑力活动。在创新过程中，机械设计者要遵循机械设计系统化方法之外，还必须遵守设计创新准则，严格约束现代机械的设计过程。其具体原则如下：
（1）经济效益最优化原则。现代机械设计的创新产品必须保证既能最大程度的满足客户要求,又能合理有效的控制生产成本，使生产成本最低廉。这就需要从机械的设计和制造两个方进行综合考虑，在设计方面，要保证采用合理的设计方案,选用正确的材料；在制造方面，要时刻关注机械的加工工艺和装配工艺，从而实现了经济最佳性。
（2）生态效益最好原则。现代机械设计的创新产品在制造和使用过程中都有极高的要求,要求产品本身无毒、无害，并且不能对周围环境产生污染，属于绿色环保产品。这就要求在现代机械设计过程中，对于材料的选择要有极高的要求，原则上尽量选择低污染或无污染的环保材料,避免采用有毒、有害和有辐射性对人体有害的材料。
（3）安全可靠原则。安全可靠性是机械设计产品质量的重要保障。因此在现代机械设计过程中，必须保证机械设备在强度、刚度、耐磨性、稳定性及热平衡性上能够满足设计要求，从而使设计出来的产品安全可靠性。
3现代机械设计的创新方法
社会经济和机械制造业的不断发展，推动了现代机械设计的不断改革与创新，使现代机械设计的创新方法日趋成熟。当前，在现代机械设计中常用的创新方法具有以下几种：
（1）仿生类比设计法。这种设计方法是利用仿生学的原理，通过充分对自然界的动植物进行分析与类比，从中受到启发而产生的一种创造性方法。由于自然系统中的生物具有许多无可比拟的结构和功能，这就给机械设计者提供了创作的灵感和思路。机械设计者把机械运转和生物运动两者放在一起进行全面的分析与对比，发现两者之间的差异性和相似性，激发了机械设计者的创作思维，产生了现代机械设计的创新灵感，从而完成了现代机械设计的创新方案。
（2）智力合成设计法。这种设计方法主要依靠发挥团体精神，注重集体智慧的力量。在现代机械设计过程中，要以小组为单位，每一位成员都要提出自己的设计构想，然后进行集体分析讨论，通过不同创新构想之间的碰撞和融合，抓住瞬间的灵感或潜意识的新想法，激活和发散创新设计的思维，进一步促进机械创新设计的全面性。
【关键词】机械设计；机械制造；理念创新
随着现代社会工业化进程的不断加快，工业生产的需要也在不断增大，机械工具作为工业生产的基础方式，其奠基作用是无可替代的，现代机械制造行业的发展也彰显了一国的综合国力和技术水平，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，在未来，机械制造行业的发展将有着更好的前景。机械设计就是按照具体的使用要求，分析、计算、构思机械的结构、原理、运动、能量和力的传递、零件的形状、大小、等不同的方面，并最终予以制作的全过程。机械设计是机械工业中最为关键的环节，能否做好现代机械设计是机械制造工业发展的关键因素，现代机械设计的理念与传统机械设计相比有着明显的突破，本文对于相关的一系列问题进行了探讨。
一、现代机械设计概述
（一）传统机械设计和现代机械设计的方法。传统的机械设计一般是按照目标和任务，制定一个方案，甚或制造出具体的样机，而后予以考核评定，在考核评定的基础之上，进行修改，形成第二方案，循环反复进行这一过程一直等到满意为止。具体的流程是： 市场需求调查； 归纳相关问题； 综合分析问题； 优化方案； 修改方案； 绘制图样。在传统机械设计中，由于受到设计观念、技术方法和设备条件的限制，设计要借助于大量的静止化和简化假设，这样就大大地影响了设计的精确度，设计中过度依靠主观灵感和经验，高效、准确和科学合理性受到了影响。
现代机械设计分为广义的和狭义的两种，广义的设计针对的是实体化对象的整个过程，狭义设计针对的是图样完成的设计。现代工业设计的基本特征是智能化、经济性、集成化、并行、精确、动态运行。现代机械设计一般有两种分类，比较成熟的设计方法有： CAD、机电一体化的设计方法、最优化的机械设计方法、有限元的机械设计方法等等。正在发展中的新颖设计包括：智能、生命周期、创新、并行、稳健、虚拟等不同的类型。
（二）现代机械设计的理念。设计过程要遵循一些理性的、科学的基本原则，一般来说包括逻辑关系的确定，物理关系的确定，结构关系的确定，总体层面设计的最终确定。现代机械设计的理念是把信息技术、计算机辅助技术、智能技术和机械工程技术相结合，通过建立数学模型进行优化，融合数学、物理学、电子信息学、化工学、人体心理学、测量学等学科知识，从形象思维开始，综合运行各种思维方式，经过逻辑推理和判断及相应的综合、分析与决策，产生设计创意，经过精确的数据分析和操作，反复操作循环，最终完成设计方案。设计过程要充分考虑到设计任务，清晰设计目标，充分收集资料和数据，要设计出新结构和新方案，还要和客户进行讨论，注重各专业知识的配合，力求方案的科学性，要以严谨的态度对待设计图，不断修改方案，直到最佳，最后，现代机械设计的一个重要理念就是要将设计的过程贯彻于机械制造的始终，即使是草图结束以后也要动态进行调整。现代机械设计的理念秉承创新精神，注重逻辑和思维方式，运用科学合理的设计方法，结合最先进的科学技术，并且还要综合考虑经济性、稳定性、精确性、智能性等相关因素，充分融合环保设计、人性化设计、高性能设计、低能耗设计等理念，并且借鉴国内外的相关理论，实现设计理念的创新和发展。
二、现代机械设计相关技术
（一） 节能环保设计技术。该技术充分考虑到了低耗能、高效益、环境保护等因素，主要包括以下几种。
1.节能机械设计技术。设计中要求将能源利用率提高到最大化，在设计阶段要充分考虑产品的结构布局、加工工艺以及重复使用性和材料选择，以满足节能要求。
2.环保机械设计技术。在产品的生命周期内，是否可以回收，对环境和人体健康有没有损害，要兼顾产品质量。
3.材料设计。要充分考虑到材料本身，实现材料利用率的最大化。
4.人性化设计技术。要考虑到人机统一，机械设计以人为本，从人出发，兼顾到科学技术，实现人机合一。
（二）优良性能设计技术。现代机械设计要充分考虑到产品的综合性能，主要包括。
1.实验技术和可靠性的设计。监测产品和系统是否出现故障，对故障进行检测分析，研究预防故障和处治故障的方法，保证性能的可靠性。
2.防断裂技术的设计。要充分考虑到机械设计的材料和结构能否在载荷、温度和电场等外力的作用下具有足够的抗破坏能力。
3.系统动态设计技术。为了保证能够全过程监测机械的运行，对频率、动态响应、运动和振动等结构动态特性进行分析、评价和设计进行研究，研究机械是否有磨损等情况，保证产品的正常运行。
4.防腐蚀设计技术。保证产品不被腐蚀，要在选择材料、防腐蚀结合和强度设计上着手。此外还包括状态检测补偿和控制技术。
（三）创建竞争优势设计技术。这是考虑到市场的需求，在市场中建立竞争优势的设计技术，主要包括以下几种。
1.创新技术。在结合产品实际功能和质量的基础上，充分发挥创造性思维，设计出客户满意度高，符合市场需求的产品。
2.低成本设计技术。设计时为保持竞争力，要充分降低成本，当然要兼顾现代机械设计投放市场的速度，缩短产品的设计周期。
3.智能设计技术。智能化是现代机械设计中的一个重要特征，由于传统的CAD自动化技术已经不能满足机械自动化的要求，就要求比如 ICAD这样的能够满足图形处理，数值计算，具备知识处理能力和能够为设计全过程提供智能化支持的技术。
正确认识机械设计的特点，掌握科学的理论，合理实践，不断突破机械设计创新的理论，可以根据已有的科学原理和技术进行创新，可以在原有原理和技术的基础上进行技术改革和创新，可以吸收其他领域的研究成果进行创新，可以引进国外先进技术进行创新。
关键词：多媒体；机械设计基础；课堂教学
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）06-0255-01
0 引言
随着信息社会的到来，应用多媒体技术已经成为教师改革教学方法、改进教学手段的重要途径。在《机械设计基础》课课堂教学中，如何利用多媒体技术进行教学，达到这门课在学生的知识架构中应起的作用，是一个值得研究探讨的课题。
1 多媒体技术引入《机械设计基础》课课堂教学的必要性
1.1 《机械设计基础》课课堂教学上存在的问题 经笔者大量调研发现，传统教学方法在《机械设计基础》课堂教学上存在以下问题：①教学方法陈旧，手段落后。②课程内容不能与当今科学技术的发展同步，造成理论与实践的脱节。③课堂教学必须有高效率。传统教学方式难以胜任高效率的要求。④传统的教学过程不能激发学生的学习兴趣，不能发挥学生的主观能动性，不利于开发学生的智力。⑤教学手段的单一化致使教学乏味，课堂气氛沉闷，教学与学习效果差。⑥在黑板上“开机器”，不能使学生对本课的有关概念、原理等有真正意义上的理解，没有使学生在潜移默化中“步入”机械的殿堂。
1.2 多媒体技术在《机械设计基础》课堂教学中的优势 我们在教学改革实践中，使用了自制课件、放映录像等多种多媒体教学手段。总结这些实践结果，反映多媒体教学有以下优势：
1.2.1 多媒体技术进入《机械设计基础》课堂，以其图文并茂、声像俱佳、动静皆宜的表现形式，针对该课的实践性强、与工程现场结合紧密的特点，展示课程内容中较复杂的机器结构，使学生能轻松认识一些常见机器的结构原理，以及一些学生初次接触感觉陌生难懂的名词术语。例如，利用多媒体课件，通过观看单缸内燃机的结构及其动作演示，可以使学生很容易就看懂单缸内燃机的结构原理、组成部分，认识机器特征，并进而理解由单缸内燃机引入的零件、构件、机构、机器、机械等概念。
1.2.2 多媒体技术的灵活即时演示功能，能明确诠释某些抽象的结论，增强学生的理解与记忆。例如，在判别铰链四杆机构类型时，用多媒体课件分别演示各种铰链四杆机构的形式及其动作，再以一个四边长度确定的铰链四杆机构为例，通过其机架分别为最短杆、最短杆的相邻杆、最短杆的对面杆时的动画演示，就能让学生很容易地理解并记住铰链四杆机构的类型及其判别方法。
1.2.3 多媒体课件可将授课中不易理解和难以看清的部分，多遍重复观察，彻底弄清机器的结构原理，动作过程等。
1.2.4 有利于开发智力因素，提高教学效果。学生通过对大量具体多媒体信息的观察、分析，活跃了学生的思维进程，在从感性上升到理性认识的过程中，不仅帮助学生理解了知识，也培养了抽象概括的能力，发展了智力。
1.2.5 多媒体教学手段引入课堂，使原本学生感觉沉闷、枯燥的《机械设计基础》课程显得生动起来，学生愿学、乐学，提高了授课效率。多媒体教学手段通过生动的声音、形象直观的画面、表现手法的灵活多样，激发学生的情感，引起学生的兴趣。
1.2.6 多媒体进入《机械设计基础》课的课堂，还可实现一般情况下很难开展的交互式教学。例如，在设计轴系时，我们可用轴系组装仿真软件，模仿真正的轴系安装过程：用鼠标点击拖动零件进行仿真安装，选择的零件及安装步骤正确时才能安装，并说明正确的理由；错误时不能安装，并给出错误的原因。
1.2.7 现代工业发展很快，课本内容经常不能及时反映一些最新的工业发展变化。我们可以通过电视、网络等各种媒体渠道，获得最新的信息，将其制作成多媒体素材，用在课件上或用投影等多媒体设施在课堂上做以介绍，使《机械设计基础》课的内容总有新意，学生所学知识与时代同步。
2 《机械设计基础》课课堂引入多媒体教学的方法
《机械设计基础》课的内容前后联系不是很大，这样，在将多媒体技术引入《机械设计基础》课的课堂教学的操作上就有很大的灵活性。可以根据各章节或者某个具体问题的需要来引入一段录像或用一个课件甚至几个图片都可以达到较好的效果。以下几种方式可以灵活使用。
2.1 录像教学方式 这种教学手段一般称之为电化教学，即用电视录像进行部分课程内容的教学。我们安排了绪论中的内容以这种方式进行。通过录像中对历史的浓缩，对当前机械业的展示及对机械业未来的发展展望，让学生对整个机械行业的历史及其发展有个生动形象的简单认识。
2.2 图片模型辅助教学模式 此模式主要是利用教学模型、图片、图表、幻灯片等手段进行辅助教学，其教学设施简单，如挂图、幻灯机、视频平台等。这种模式主要针对《机械设计基础》课中机构的组成、动作原理等内容的教学所采用的一种简捷方式。它可以根据教师教学安排，随时出现在课堂中需要的环节。这种方式虽有一定的直观性，但不够生动，难以表达动态过程。
2.3 多媒体投影教学模式 多媒体投影教学模式是我校主要采用的一种教学手段。其构成也并不复杂：一台多媒体投影仪，一台笔记本计算机，一台视频平台及扩音设备等，即构成一个理想的多媒体投影教室。这种教学模式下，教师可方便地随时应用多媒体技术来说明一个问题或整个章节，可将电视、图片、幻灯教学集中到以计算机技术为平台中心、课件为主要方式的教学中。
如上所述，多媒体技术为《机械设计基础》课教学提供了一种现代化的教学平台，显示了巨大的优势。教师应充分运用现代化教学手段，利用多媒体技术，改革课堂授课方式，提高学生对《机械设计基础》课的学习兴趣、学习主动性和创造性，提高课堂教学效率、效果和质量，让学生轻松步入机械知识的殿堂。
参考文献：
[1]陈立德.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2004.
[2]于兴芝.《机械设计基础》课的CAI教学[J].机械职业教育，2002，（2）
关键词：机械设计；现代设计；技术
引言
机械设计是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、分析和计算并将这转化为具体的描述以人为制造依据的工作过程。机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能最主要的因素。设计工作的质量水平，直接关系到机械产品的质量性能、研制周期和技术经济效益
1.现代机械设计与传统设计特点比较
1.1传统机械设计思维比较被动，现代机械设计具有较强的主动性
传统设计依靠灵感和经验，思维往往比较被动。而随着现代技术的迅速发展和市场竞争的日益激烈，人们必须不断的提出新的、大胆的开发目标和设想，并运用现有的最新科学技术创造出全新的产品。传统依靠经验的设计已经不能适应这一需求。现代设计在进行研究创造设计思维本身的规律时，运用灵感、方案、优化设计产生的内在逻辑，并由此产生了创造学、价值工程、设计方法学等理论。
1.2传统设计注重机械本身预定功能的实现
现代机械设计要求把对象置身于大系统中，并对系统作出设计，将预定的功能在人―机―环境之间进行合理分配。充分考虑到人的生理和心理因素，力求在人际之间做出最佳设计。此外，现代设计还考虑到机械从原料图区、加工装配、投入使用至报废回收等全部生命周期中各个阶段与环境的关系，以减少对自然环境的伤害并保证生态平衡。
1.3现代机械设计强化了传统机械设计对强度准则的要求
有限单元法和断裂力学等领域的研究成果在现代机械设计中的应用，强化了设计者强度设计的能力，现代设计的准则也因此拓宽到产品设计的更多领域。现代消费者对产品的需求从实用需求上升到物质与精神享受并重的层次，对现代机械设计提出了艺术和美学方面的要求。
1.4传统设计历时长、耗费大，现代机械设计周期短，耗费低
传统机械设计一般先根据目标和任务做出第一个方案并造出样机，然后对样机评定、考核，进行修改，形成第二套方案，如此反复，到满意为止，设计过程周期长、耗费高。现代设计根据各种给定的条件，运用优化设计的原理和方法，借助计算机求取最佳设计参数和设计方案。在现代设计中，优化意识还延伸到产品的总体方案论证，产品结构和工艺设计各个方面，并产生了遗传算法、模糊算法等许多新的理论方法。
1.5传统设计受思维进度的约束，现代机械设计利用计算机改变了这一缺陷
在传统的设计中，从概念设计、技术设计到编制工艺、计算工时成本，有许多部门用串行工作方法参与，需要一个漫长的过程，而现代的并行设计技术，使人们在作出一个方案的设计时，通过计算机网络同时获得后续过程相关信息，使设计者有可能及时修改方案，寻求一个全面、综合的优化方案。
2. 机械设计中现代设计技术的应用
2.1 MSD（机械优势设计）
机械优势设计（Mechanical Superiority Design，简称MSD）的关注焦点在于市场的需求，而不是以单纯的创新和个人的兴趣作为设计的出发点。以市场为导向的核心设计理念然让MSD（机械优势设计）具备了更好地适应市场经济环境的能力，主要表现为它能够通过分析和预测机械产品的技术方向，找准自己的市场定位，明确设计的技术方向，协调技术和市场之间的关系；同时，也能够更快的吸收相关的先进的设计技术，并将其应用到机械设计方案当中去。总体来看，MSD（机械优势设计）所采取的一切措施和策略均是为了增强机械设计产品的市场竞争能力。
2.2 MCD（机械创新设计）
机械创新设计（Mechanical Creative Design，简称MCD）的关注焦点在于充分发动设计人员的智慧和创新思维能力，进而设计出来新型的机械功能、机械结构或者机械产品。MCD（机械创新设计）非常强调设计人员在机械设计过程中的灵魂作用和主导作用。因此，在机械设计的过程中，设计人员要充分动用各种创新思维模式（例如，发散思维模式、头脑风暴等）。但是在机械设计中设计人员很难向艺术家构思艺术作品那样做到“天马行空”，因为机械结构选型的多解性和复杂性将创造性思维限制在一定的范围内。但是智能专家系统和各种计算机辅助设计系统在机械设计中的应用，让设计人员能够有更多的精力去运用创造性思维，把繁琐的计算和设计求解交给智能专家系统去完成。
2.3 MFD（机械模糊设计）
机械模糊设计（Mechanical Fuzzy Design，简称MFD）的关注焦点在于模糊数学知识在机械设计过程中的充分、灵活、深入地运用。复杂化是当前机械设计的重要趋势之一，复杂化的机械设计必然导致设计中各种变量关系的复杂化。但是过于复杂的机械设计方案，想要对其进行精确的描述则具有极大的困难或者需要花费极大的精力。但是如果将机械设计方案的精确描述改为“承载能力较强”或者“使用寿命较长”等类似的模糊描述，实质上出现了设计中的“模糊现象”。
2.4 MGD（机械绿色设计）
机械绿色设计（Mechanical Green Design，简称MGD）的关注焦点在于提高产品的“绿色程度”，即在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命和质量等[3]。绿色设计通常也称为生态设计、环境设计、环境意识设计等。在传统产品设计过程中，设计人员主要按照产品性能、质量和成本要求等指标进行设计，设计过程中对产品的维护性、拆卸性、回收性、淘汰废弃产品的处理及对生态环境的影响等考虑较少[4]。这样制造出来的产品，在其使用寿命结束后，由于缺乏必要的拆卸和回收性能，回收利用率低，其中的有害物质对生态环境造成了严重污染，影响生活质量和生态环境，造成资源的大量浪费。
3.结束语
在机械工程中，机械设计时非常关键和重要的部分，它直接决定了机械的真实性能水平；在进行机械设计的过程中，设计人员利用现代设计技术提供的新技术和新方法可以提升机械设计水平，增强研发能力。
参考文献：
[1]张海筹. 基于IT技术的现代机械设计方法[J].机械设计与制造，2005，（05）：147-148.
1.有限元法的概念以及应用原理
有限元法是一种高效能常用的计算方法。有限元法在早期是以变分原理为基础发展起来的，所以它广泛的应用于以拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各类物理场中。有限元法的应用最早出现在1969年，当时早就有学者利用加权法则得到了有限元法的应用方程，而且，将其广泛的应用在了各种物理场中，得到了很多重要的结论。说到其原理，有限元法的应用原理也十分简单易懂。主要可以理解为函数求导，举个例子，比如说给了一个比较复杂的未知场函数需要求解，这时可以将整个场函数离散成若干个可以求解的函数进行求解，另外也可以将这个未知场函数在已知空间里大致画出简图，并且利用函数的节点标注出来数值，例如比较有用的最大值，最小值等，这时就会把一个未知的场函数变成多个已知的离散形函数，这就是有限元法最简单的应用原理。
2.有限元法的基本应用步骤
有限元法的基本原理和概念已经了解，以后应该了解的就是有限元法的基本步骤，掌握了基本的步骤才能够更快速的掌握工作原理。首先进行剖分，顾名思义，就是对需要求解的未知数进行离解，将未知数离解成多个元素的集合，并且，每个元素都是每一处离解过方程的解，之后通过剖分的方法得到函数的最大值和最小值，这里可以叫其节点。第二个步骤是单元分析，单元分析听起来十分的简单，但是依然是要考虑细节的一个步骤。要进行分片插值，即将分割单元中任意点的未知函数用该分割单元中形状函数及离散网络点上的函数值展开，即建立一个线性插值函数。第三个步骤是对变分方程进行求解，在整个方程的求解过程中可以看出，有些方程的解并不是用简单的方法就可以计算出来，通常情况下要有很大的逻辑思维，要能够将多种方法在一起分析计算。用有限元法对已知的单元进行离散，然后将每一个数据和不同的问题进行结合求解，这是物理学上解决问题常用的方法。离散，顾名思义，就是指对待一个比较复杂的方程，要有能够将其分解计算的能力。有限元法把连续体离散成有限个单元。
3.有限元法在机械设计中的应用
有限元法在日常的生产生活中都有很广泛的应用。如今在机械设计中也有很广泛的应用。机械设计在机械制造过程中起到至关重要的作用，因为机械设计是整体工程的第一步。机械设计，顾名思义，首先要考虑的是设计，就是根据整体的零件大小，程度，应用高度和范围和整个工程的施工特点来制造最适合的方案和图纸，不错，机械设计对产品的尺寸大小，相对位置的计算等方面都有很大的要求，这时运用有限元法大大的加快了运算的速率，得到需要的数据。
4.有限元法的在机械设计中的具体应用
传统的机械设计方法为何会在如今的时代越来越被淘汰，究其原因可以发现，传统的机械设计方法比较笨重，耗费的人力物力较大，不能够快速的完成工程项目，所以造成的工作效率不会很高，进而大大的减少利润增大了成本的消耗，而且，在成本上也会有很大的消耗，如果设计质量不高，甚至会有赔本的可能。造成这种结果的原因是传统设计一般都是采用对比分析法，简单来说，就是在几个比较合理的方案中选择一个最优方案进行设计，这样看来设计具有很大的盲目性。同时选择的方案也没有一个十分精确的评价标准来衡量其优劣情况。如何通过比较来进行选择呢，这就需要不断地对比，修改，之后再重新确认设计方案，由此可见，传统的机械设计方法太过浪费时间，而且在设计方案上不能做到别具一格，引人入胜。而这时就要引入有限元法，在机械设计中将有限元法融汇贯通。这样的办法可以大大优化产品生产的效率，可以准确的得到数据，也可以在得到数据的同时通过整体的调控分析来确定设计的合理性。另外，因为在传统设计方案中往往忽略了机器设备自重性这个因素，所以对人力物力的损失很大。目前，在机械设计中有限元法应用在如下几个方面，首先是静力学分析，顾名思义，可以说是在静态下的应用。当整体的受力情况并不明显的时候，可以说物体处于静止或匀速运动的时候，内部存在的载荷不动或运动的浮动特别小的时候，此时就可以用有限元法进行静态分析。其次是模态分析。模态分析，其实就是指载荷有位移之后的分析。当物体处于运动状态时，而且内部两个接触物体会有一定的接触受力时，这时可以作用模态的动态分析和应用有限分析法，这样也可以准确的得到数据，进而完成机械设计。之后，在机械设计中还要在热应力方面上应用有限元法。主要考虑到在机械设计中温度的不同改变了内部的应力，所以需要有限元法进行分析调整。
5.结语
有限元法在机械设计中都有很大的发展空间，在机械制造过程中可以简化生产的过程，因为有限元法的应用简便性。所以才会有很多的技术人员认可了有限元法带来的强大生产力，有限元法的应用，必将得到更快速更广泛的普及，推动科技信息的进步与发展。
作者：仲丛华 单位：长春理工大学光电信息学院
关键词：机械零部件性能试验；工程实践能力；创新意识
Practice and exploration of mechanical components performance test experimental course
Gao Liangfeng
Zhejiang university of science and technology， Hangzhou， 310023， China
Abstract： According to the mechanical components performance test of experimental teaching and practice， make some experience and later improvement and tentative idea， to cultivate the students' mechanical design concepts and innovative design consciousness， so as to improve the students' practical application ability of teaching objective.
Key words： machinery parts and components performance test； engineering practice ability； innovation consciousness
机械原理和机械设计的实验教学是课程教学的一个重要环节，对实现课程教学的目标起着不可或缺的作用。它是学生学习机械原理和机械设计、进行工程实践的重要途径，是培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力以及启迪学生创新思维、开拓创新潜能的重要手段。然而随着科学技术的发展和社会的进步，传统实验教学模式已不再适应高等学校培养高素质人才的需要。针对传统实验教学多以验证性为主、实验学时设置不合理等弊端，我院针对机械原理、机械设计课程的内容、特点及要求单独设置了机械零部件性能试验实验课程，相比以前的课程实验增加了学时数，为48学时，实验内容也做了很大的调整。
1 编写机械零部件性能试验教学大纲，合理设置实验项目及内容
根据机械原理、机械设计课程内容及以往的实验设置情况，我们主要开设1个认知实验、3个大实验项目。每一大项中再设置验证性、综合性、设计性、创新性的实验内容，以达到巩固专业基础知识的目的，从而进一步培养学生综合设计及工程实践能力，同时也激发学生的创新意识。
1.1 机械认知
这个实验主要是让学生参观机械原理、机械设计、机械创新设计陈列柜，通过观察分析各类机构、零部件及创新方法等，使学生对所学课程有更进一步的感性认知，同时激发对所学专业的学习兴趣。
1.2 机构分析实验及创意设计
实验主要内容为：（1）机构运动简图的测绘与分析： 要求学生分析机构，画出机构运动简图并计算自由度。主要目的是使学生掌握正确绘制机构运动简图的方法及机构自由度的计算方法，理解机构自由度的概念。（2）机构创新设计及模拟：要求学生自行设计机构运动方案，并进行机构组装、调试、运行及改进，最终确定方案。目的在于通过实验使学生灵活运用机构组合、机构演化与变异，创造性地设计、拼接机构。同时也提高了学生的实际动手能力，通过对方案进行结构分析、运动分析、动力分析及实际测定，检验设计的方案是否满足工作要求，培养学生对各种常见机构的综合运用能力及创新设计能力。通过机构的方案设计、机构的组装调试及模拟运行等使学生实际动手能力、团结协调能力得到较好培养，同时也培养了学生的创新意识和创新能力，激发和调动了学生的学习积极性和自主性，以及参加各类机械创新设计大赛的热情。
1.3 机械传动性能测试分析及创新组合
实验主要内容为：（1）各种典型机械传动装置并测试参数曲线及分析比较：要求学生分别组装带传动、链传动、万向节传动、蜗杆传动、齿轮传动等测试装置，并测试在传递运动与动力过程中的参数曲线，分析比较运动特点及优缺点。目的是使学生通过组装各种典型机械传动装置，并测试在传递运动与动力过程中的参数曲线，进一步分析比较各类传动的运动特点、优缺点及使用场合。（2）优化创新设计组合传动系统：要求学生创新设计组合传动系统，进行组装调试并测试各类参数，分析比较各类组合的优缺点，最终确定最佳组合传动系统。主要目的在于通过优化创新设计组合传动系统，进一步加强学生对传动系统的合理布置及优化、传动效率的提高等的创新设计意识，巩固学生的机械设计能力与工程实践能力。
1.4 机械零部件性能试验
实验主要内容为：（1）减速器拆装及轴系结构分析：要求学生正确拆装各类减速器，画出轴系结构图；了解减速器整体结构以及零部件结构特点和作用；测定减速器主要参数，如中心距、齿轮齿数、传动比、传动方式、判定输入、输出轴；确定斜齿轮或蜗杆的旋向及轴向力；观察轴承代号及安装方式；等等。目的在于通过对减速器的拆装、结构分析和对轴系结构测绘的过程，全面细致地观察齿轮减速器的整体结构以及零部件的结构特点，并了解它们是如何综合考虑满足功能要求、强度刚度要求、加工工艺要求、装配调整定位要求、密封要求以及经济性要求的，以达到理论联系实际，加深关于结构方面的感性认识，为能设计出较为合理的减速器打下良好基础。（2）渐开线齿轮范成及齿轮参数测定：要求学生用范成法原理加工变位齿轮与标准齿轮；用游标卡尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数。通过实验使学生掌握用范成法制造渐开线齿轮的基本原理；了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法；巩固并熟悉齿轮的各部分尺寸与参数的关系和渐开线的性质。（3）刚性回转件的动平衡测试：要求对刚性转子进行动平衡测试。通过实验使学生巩固动平衡知识，熟悉刚性转子动平衡的方法。（4）滑动轴承性能测试与分析：要求学生测试动轴承的特性曲线、径向油膜压力分布曲线与承载量曲线等。目的在于使学生了解滑动轴承的动压油膜形成过程与现象；了解滚动轴承、滑动轴承的特性、使用场合及各自的优缺点。（5）轴系结构创新设计：要求学生设计一轴系结构并组装，分析轴系结构设计是否合理，若发现错误或是不合理之处，应修改轴系结构设计方案，并重新组装轴系结构；绘制轴系结构装配图。目的在于使学生熟悉和掌握轴的结构与其设计，弄懂轴及轴上零件的结构形状及功能、工艺要求和装配关系；掌握轴及轴上零件的定位与固定方法；掌握轴系结构设计的要求与常用轴系结构；了解轴承的类型、布置、安装及调整方法，以及和密封方式等。
2 充足的实验课时，促使学生能深入到每个实验中去
传统的课程实验都是依附于课程的，实验学时往往都很少。如机械原理、机械设计课程实验总学时为14学时，分两个学期完成。由于课时少，只能安排一些最基础的验证性、综合性的实验。在实验中多以教师讲解为主，学生按照教师的指导完成实验，给学生思考摸索的机会很少。现在的机械零部件性能试验课程有48学时，一学年内完成。在设置上增加了一些创新性、设计性的实验。学生对每个实验都能充分投入，对实验仪器、实验原理等都能充分地熟悉了解，实际动手能力得到提高。在设计性、创新性实验上也给予充分的思考时间，以激发学生的创新思维。
3 采取以学生为主体、教师启发指导的实验教学形式，并以多媒体辅助教学
实验教学方法采用以学生为主体、教师启发指导的实验教学形式。要求学生做好实验预习，对实验中一些零部件的作用以及较为复杂零部件搭接方法采用多媒体进行讲解演示，使学生快速了解零部件功能，同时增加了学生设计方案的时间。每个实验都要求学生自己设计实验方案，经教师检查认可后确定方案的可行性和安全性。在实验中教师给予学生最大的自由度，放开手脚，使学生成为实验的主人。当学生遇到困难时，教师给以帮助或提示，并引导学生主动查找相关资料，从多角度、多渠道去观察和思考问题，不断进行探索和创新。
4 教学实践效果
两年机械零部件性能试验实验课程教学，已取得了良好的效果：
4.1 充分提高学生学习的积极性和自主性，同时也深化对本专业的感情
传统实验以教师讲解为主，学生多是在教师的指导下完成实验，造成许多知识点学生未能完全理解。通过机械零部件性能试验实验课程，学生在实验室的时间大大增加，能充分将理论知识与实际相结合，理论知识得到了巩固，并促使学生进一步思考与探索。同时对所学专业有了更深的了解，提高了对本专业的学习兴趣。
4.2 提高学生综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力，同时也激发了学生的创新意识
实验的设置由简单到设计性、创新性的过渡，促使每个学生都能投入到实验中去。通过方案选择设计、传动系统优化设计、综合性能测试等，使学生将多门课程（机械原理、机械设计、控制理论、计算机语言等）的知识或多项单独开设的实验合成一项综合实验，所学理论知识得到全面系统的复习，同时提高了学生综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力。通过对所设计的方案进行创新优化，能较好激发学生的创新设计意识，充分调动学生的学习创造性。
4.3 大大提高了实验设备的利用率及实验室的使用率
实验学时和实验项目的增加，让以前闲置的实验设备都得到充分利用。同时实验室也为学生提供了良好的创新实践活动条件，促使学生积极报名参加各类工程技术创新大赛，并充分利用实验室的资源进行方案的模拟运行。
4.4 培养学生认真、严谨、科学的工作作风和团队协作精神
由于大部分实验的实验条件和方法都由学生自己拟订，实验过程中往往会出现理论上可行，但实际做起来困难的情况，有的学生会出现急躁、心灰意冷的状态，指导教师应给予正确的引导和鼓励，使其及时调整心态，正确对待挫折，并积极思考。同时也要求学生能分工明确、互相协作，达到事半功倍的效果。通过实验学生的综合素质得到提高。
5 结束语
机械零部件性能试验课程实验已取得了一定的效果，但也存在着一些问题和困难，如教师的工作量加大、实验设备的维护与保养等问题。今后我们将不断进行探索和改革，进一步完善实验学时设置及教学方法的改革。
参考文献
[1] 胡宏佳，王世刚.机械原理与机械设计实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索，2010，7（29）：233-234.
[2] 吕宏，刘大力，杨春梅.谈“机械设计基础”实践教学中学生创新能力的培养[J].森林工程，2012，1（28）：87-88.
[3] 郭淑芳，吴健，刘红俊，尹中伟，徐斌.机械原理及机械设计实验教学中心开放实验教学实践[J].中国现代教学装备，2009（13）：84-85.
关键词：工程机械设计；教学；方法；实践；创新
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）18-0089-02
随着我国铁路、公路等重大建设项目的不断展开，大型工程专用机械的市场需求急剧增加，亟须大量专业的设计人才。“工程机械设计”课程作为我校工程机械专业的核心课程之一，目的通过对工程机械系统的深入学习和研究，让学生理解并初步掌握常见工程机械的设计思路和方法，培养学生的设计能力。它的课程教学成功与否，从个体层次来讲涉及到学生个人设计能力和工程素质的培养，从社会层次来讲可能会影响工程机械设计人才后备力量。但是由于本课程复杂广泛的课程内容与有限的课时之间存在的矛盾，限制了学生掌握深层次的有关工程机械设计知识，再者传统的教学模式单一，缺乏必备的实践经验，因此对于这门理论性和实践性兼顾的课程，学生普遍认为学习这门课程感觉吃力，从而影响了学习效果和工程素质的培养质量。
本文针对“工程机械设计”教学中遇到的问题，并结合多年的“工程机械设计”课程教学经验，从教学内容、教学方法等方面进行了深入探讨与研究，以期培养具有工程意识、设计能力及创新精神的合格人才。
一、教学内容注重系统性、实践性、拓展性、创新性
在教学内容的选择上，突出表现在系统性、实践性、拓展性、创新性等几个方面，不仅内容选择合理，难度程度适中，重点突出基本理论和分析设计方法，密切联系实际应用，还注重对教学内容的取舍和更新，根据最新科研成果，补充一些教材中未包括的新技术。[1]
1.系统性。“工程机械设计”课程内容多而杂，各个章节相对独立，相互联系疏松，重点不突出。各个部件的知识和设计方法缺乏共性介绍和系统阐述，缺少工程应用实例和应用背景。为了解决这一问题，在组织教学活动中逐步归纳总结，在授课之初强调系统性，不仅是对课程内容进行优化组合，还要促使学生具备系统性思维以理解掌握工程机械设计知识。首先简要但系统地介绍其总体设计和计算原理，让学生仅需在头脑中建立一个工程机械设计的相对完整概念。可以这么认为，学生在这个阶段学习可“不求甚解”，但是肯定会促使学生产生“知识空白”，自然会激发学生将后期学到的各个章节的知识自动“填空”。这种改变，彻底颠覆了以往教学中首先介绍相关概念，然后讲述主要零部件的设计方法，最后才进行整机设计的教学内容，避免了在学生在听课过程中将学到的知识视为“无的之矢”，逐步就失去了继续学习的兴趣和愿望。近年来的教学实践表明，这种“本末倒置”的教学内容确实激发了学生的学习兴趣，促进了学生工程机械设计能力的提高。
2.实践性。实践教学是高等教育人才培养系统工程中不可缺少的组成部分，是非常重要的教学环节之一，是实现高等工程院校培养人才目标的重要途径和手段。由于课程的教学环节实践性较强，在教学内容安排上，要求在实践教学基础上完成理论教学，并以实践来验证理论。因为学生此前对于工程机械的作业特点、工作原理、施工工艺技术等并不十分了解，必须适当补充一些必要的背景知识。授课前组织学生通过对校内实训基地的铲土机、挖掘机等常规工程机械进行课前实习，使学生真实地了解工程机械的用途、结构组成、工作原理等，这样可保证学生在对各章节的设计理论学习中，能够将所学知识“对号入座”，便于知识的消化和吸收。并且在授课期间，该实训基地及其他相关实训室全程开放，学生可动手进行发动机、变速箱、离合器、泵、阀等主要部件的拆装，以此锻炼学生实践能力与创造能力，提高分析问题与解决实际工程问题能力，促进学生知识、能力、素质的协调发展。
3.拓展性。笔者在课程设计和毕业设计中发现，很多学生对于工程机械的整机和部件设计中有关强度和刚度的理解并不是很深入。为了弥补该缺陷，在授课意加入部分“钢结构”设计知识，尽管这部分知识没有纳入工程机械设计专业的教学计划，但是从学生整体把握和设计工程机械的角度来说显然是必要的。并且引导学生应用三维设计软件进行相关绘图和仿真计算，例如，学生们前期课程学过SolidWorks软件，在工程机械设计的相关课程设计和毕业设计中，鼓励学生应用该软件进行产品“样品设计”和“虚拟设计”，进行模拟装配和运动仿真，这将大大减少设计错误。并且应用专业软件对零件的三维模型进行有限元分析。此外，还向学生们讲授了MIDAS软件进行简单的钢结构计算。经多次课程设计和毕业设计实践表明，学生们对于此类扩展性的知识很感兴趣，收到很好的教学和应用效果。
4.创新性。从工程机械发展趋势来看，全球工程机械将向着环保、智能、大型化方向发展，谁掌握核心技术，谁就掌握工程机械的生命线。在“工程机械设计”授课中，引领学生坚持从实际出发，从生产需要出发，尊重前人的知识和经验，不“闭门造车”，创造性地学、创造性地用，在理论研究和创新取得良好成果的基础上争取技术研发和创新。课上以徐工集团设计制造的“钢铁蜘蛛侠”ET110步履式挖掘机为例，讲解其步履、轮式驱动结合的符合式结构，能全轮驱动、全轮转向、轮腿复合，以实现跋山涉水如履平地，灵活机动操控自如的目的，并强调自主创新是工程机械设计的生命力。
二、教学方法突出范例教学、实例讲解、案例实践
为了保障在“工程机械设计”课程的教学过程中，将教学内容的系统性、实践性、实用性、拓展性、创新性一一体现出来，并且能够让学生们轻松接受，需采用突破常规的教学方法，突出范例教学、实例讲解、案例实践这三种授课方法，它们并非相互独立，而是环环相扣构成一个完整的教学方法体系。
1.剔除冗杂臃肿，讲求范例教学。由于“工程机械设计”课程课时有限，而内容繁多冗杂，教学内容中着重提出了系统性的概念。采用范例教学的方法，对轮式工程机械和履带式工程机械各个系统设计的共性介绍和阐述，例如：对轮式工程机械的传动系计算传动比时，包括总传动比的计算，传动比的分配，以及变速箱档位数和中间传动比的确定，这些是经过精选的基本性的基础性的知识，以起到示范窗口作用，从这个窗口可以看到全室。通过范例教学，首先达到“个”的认识，进而达到“类”的认识，再者达到规律性的认识，最后还要达到通过自己的体验，提高对各个系统及整体结构的完整认识。
2.现场理论教学，实现实例讲解。“工程机械设计”这门课程本身内容具有很强的实践性特征，因此，很有必要带领学生到学校实验室、训练中心，或距离学校较近的工程施工现场，进行部分课时的现场理论教学，对典型工程机械的种类、特点、工作原理及运用进行集中合理的直观教学。例如，对铲土机、挖掘机等工程机械的类别、组成构造、现场布置、运用等内容，可以按照课程大纲要求，结合教学进度，合理安排施工现场理论教学，让学生更直观地学习工程机械的有关内容，能够对课堂教学中学生理解困难或吃力的内容起到弥补的作用。
此外，还提出引入科研成果以提高学生的学习兴趣。近十多年来，我校在大吨位架桥机、造桥机、全断面隧道硬岩掘进机、大断面隧道盾构机等设备的研制与施工领域承担了一批重大科研项目，取得了多项国际先进和国内领先的科研成果。我们通过筛选、整理，将这些最新的研究成果引入到教学中，不但丰富了课堂教学内容，使枯燥知识变得生动具体，而且同学们感到学习“工程机械设计”课程的实用性，增加了学习兴趣，调动了学习积极性。
3.改革实践环节，倡导案例实践。本课程理论性较强，实践性也较强，本科生学习的目的是：将所学的工程机械设计方法和理论应用到实际问题中去。在授课结束后安排为期一周的“工程机械课程设计”，使用案例法进行实践教学，突出“学生为主，教师为辅”的教学指导思想，以达到以下目的[2-3]：（1）通过设置工程需求，将学生置身于真实复杂的工作环境中；（2）让学生练习使用在课堂所学及其拓展的知识和技能来进行设计决策；（3）帮助学生获得解决工程机械领域内实际问题的能力，并培养学生创新意识。
根据我校专业特点，近几年开设的工程机械设计范畴的课程设计题目主要有：有轨平板运输车设计、起重机主结构设计、挖掘机工作装置设计等，课程设计内容既与课堂教学内容衔接，又有所扩充。
三、改革的效果
在“工程机械设计”课程的改革和实践中，为实现从“知识传授”转向“能力培养”的教育目的，对课程教学内容、教学方法进行一系列改革，深入探索提高学生学习积极性、培养学生创新能力的新型教学模式。
多年的教学实践表明，本次改革不仅有助于学生深入理解课堂所学的基本理论和方法，掌握工程机械设计中的关键技术，而且激发了学生的学习热情和积极性，明显提高了教学质量，是培养知识面宽、动手能力强、能很快适应社会需求的高素质学生的有效途径，近几届学生的专业知识及能力都有显著的提高，深受用人单位的欢迎。
参考文献：
[1]靳玉乐.理解教学[M].四川教育出版社，2006.
【关键词】机械设计；机械制造；设计理念
机械设计，是指根据产品的使用功能要求，对机械的工作原理、结构形式、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、精度、配合形式和技术要求，方法等进行构思、综合分析和计算并将其转化为具体的设计方案，以作为生产制造依据的指导文件之一。
1现代机械设计概述
1.1.现代机械设计的现状。机械产品设计开发中，机械设计是十分重要的一步，是机械生产的起始段，决定了机械的性能，质量和品质。机械设计对于人类社会的进步，起到了不可磨灭的作用，极大提高了社会生产力的发展和生产的进步。现代机械设计理论，总结了现代机械产品生产的经验和原理，是现代机械设计的指导方针和设计纲领。而现代机械设计方法，则确保了现代机械产品能够满足设计初衷和功能需要。现代机械设计理论是现代机械设计方法的根本和核心，是机械设计中必须面对的基础和要求。现代社会对与机械设计水平的要求越来越高，对现代机械设计的需求也越来越大，这就决定了现代机械设计必须要不断进步，与时俱进，同时社会生产力水平的提高，科技水平的进步，在客观上也推动了现代机械设计的进步，为机械设计理论和方法的发展提供了动力。
1.2.现代机械设计的特征。现代机械不仅应用于物质于能量方面，更多的进步体现在对信息的处理，不再只注重于单一功能而倾向于综合作用，换而言之，机械不再仅仅是一种工具，而进一步应用了智能技术使其具有了自主处理能力和信息接受交换能力。上述现代机械的进步与变化，也使现代机械设计与传统机械设计有了很大不同，相对于传统机械设计更多的靠以前的经验和设计师突发的灵感，现代机械设计则更多的运用新兴技术，综合各学科内容，以现代机械设计理论为基础和准则，展现出了机械设计在现代的新面貌。传统机械设计是在存在需求的情况下设计出方案进而做出样品进行实验并根据实验成果改进方案继续制作样品进行实验，如此循环不仅费时费力，制作出的产品性能，适用性等均不能达到最优化。现代机械设计则可以在计算机的使用下直接进行虚拟实验，在对实验现代机械设计方法的分类。从工程领域方面划分现代机械设计方法，可分为现评估后优化参数改进虚拟样机，在达到最有效果之后，再进行设计制作，不仅节约材料，降低成本，且方便快捷，设计效果较好。
1.2现代机械设计的理念。设计过程要遵循一些理性的、科学的基本原则，一般来说包括逻辑关系的确定，物理关系的确定，结构关系的确定，总体层面设计的最终确定。现代机械设计的理念是把信息技术、计算机辅助技术、智能技术和机械工程技术相结合，通过建立数学模型进行优化，融合数学、电子信息学、化工学、人体心理学等学科知识，从形象思维开始，综合运行各种思维方式，经过逻辑推理和判断及相应的综合、分析与决策，产生设计创意，经过精确的数据分析和操作，反复操作循环，最终完成设计方案。设计过程要充分考虑到设计任务，清晰设计目标，充分收集资料和数据，要设计出新结构和新方案，还要和客户进行讨论，注重各专业知识的配合，力求方案的科学性，要以严谨的态度对待设计图，不断修改方案，直到最佳，最后，现代机械设计的一个重要理念就是要将设计的过程贯彻于机械制造的始终，即使是草图结束以后也要动态进行调整。现代机械设计的理念秉承创新精神，注重逻辑和思维方式，运用科学合理的设计方法，结合最先进的科学技术，并且还要综合考虑经济性、稳定性、智能性等相关因素，充分融合环保设计、人性化设计、低能耗设计等理念，并且借鉴国内外的相关理论，实现设计理念的创新和发展。
2关于是机械设计其中的一个方面的探讨
设计一部机器，其产品性能如何，关键在于其设计的质量。机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。制造一部机器，在满足预期功能的前提下，要求性能好、效率高、成本低、造型美观，同时要满足人类工程的使用要求，在设计使用期限内要安全可靠、操作方便，维修简单。机械设计是一个创造性的工作，同时也是充分利用已有的成功经验的工作。因此，要很好的把继承与创新有机结合起来，才能设计出高质量的机器。设计程序有以下几个阶段：
2.1调研阶段。在调研阶段应对所需要设计的机器的技术和使用要求情况做充分的调查研究和分析，通过分析，能够进一步明确机器所应具有的功能，并为以后的决策提出由环境、经济、加工以及时限等方面所确定的约束条件。
2.2方案的初步设计阶段。方案的初步设计不单单是满足产品功能的需要和本产品行业的发展方向，更重要的是检验设计者对于产品的开发的认识，以及“四新”运用的能力。初步设计的主要步骤是：确定工作原理和基本结构型式、运动形式设计、设计主要零部件，绘制初步总装配图，初步设计审查。
2.3产品设计阶段。产品设计阶段分三步：首先，是设计总装配草图及部件装配草图。根据总装配草图和部件装配草图对产品进行整体设计。再者，在产品设计阶段要根据审查意见修改设计，设计全部零部件，绘制新的总图，技术设计总审。最后的设计阶段，要根据审查意见修改设计，绘制全部工作图和制定全部技术文件。对于大型设备，需要多名设计人员分工合作、密切配合，总设计师要密切关注结合部分的连接设计，做到连接科学、简单。而相对于批量或大量生产的产品，还要进行定型设计，考虑采取工装设计，提高产品生产效率、降低成本。
2.4技术文件编制阶段：其种类较多，常用的有产品的设计计算说明书、使用说明书、标准件、常用件、易损件的明细表等等。
计算机在机械设计中得到了日益广泛的使用，并出现了许多高效率的设计分析软件，如：（三维：PRE、UGNX、solidWorks等；二维：AutoCAD、CAXA电子图版等、CAM：Cimatron、SolidCAM等）。运用计算机软件设计，使设计变得更加快捷、标准化强，同时，利用此类软件可以在设计阶段进行多方案的对比，以及可以对不同的方案其结构强度，刚度和动力特性进行精确的分析。因此，计算机软件绘图在机械设计进程中替代了手工绘图。
在绘制零件图的同时还需要进行两项工作，其一、工艺性审核，要考虑本企业的设备加工能力和工人的技术水平，使零件便于加工并降低制造成本。其二、标准审核，使零件结构要素、尺寸、公差配合，热处理条件以及标准和通用零件等符合标准的规定。零件图完成后开始图纸核对，经过仔细校对的图纸，能保证加工后装配顺利和满足技术要求。最可靠的校对方法是根据已绘制好的零件图重绘出一张总装配图，所有的矛盾之处就会体现出来。
综上所述，现代机械设计是许多学科和领域的技术交融之后的捷径，这些技术在现实机械中实现了完美的结合，前提是相关的知识在设计者的头脑中首先实现完美的结合，构成一个有序的知识体系。现代机械设计不可能是个人行为，在设计群体中，所以偶成员都应掌握现代机械设计的有关知识，这样才能做到相互了解和配合，才能建立全局观念，最终实现现代机械的完美设计。
参考文献：
关键词：现代机械 设计 创新
一、现代机械设计的内涵及特点
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。
2.主要特点
2.1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。
2.2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。
2.3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。
2.4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。
二、现代机械设计模式创新的有效途径
1.优化设计
现代机械设计模式的创新应当朝着优化设计的方向发展，而所谓的优化设计则是指以数学规划为理论依据、以计算机为设计工具，并在充分考虑与设计有关的各种制约因素的基础上，寻求与预定目标相符的最优方案的设计过程。简单来讲，优化设计方法是现代机械设计创新中比较先进的一种，其建立在计算机技术和最优化的数学理论基础上，并借助计算机和数学函数得出效率最高、最优化的设计方案，这种设计理念完全符合时展对机械设计的要求。设计人员在利用该方法进行机械设计时，能够对各方面的影响因素进行综合考虑，这样可以更加系统和全面地对问题进行分析和解决，从而获得最为精确的设计数据，达到缩短设计周期的目的。优化设计是CAD设计中最为重要的组成部分之一，其充分体现出设计最优的原则，通过找寻最优的设计方案，极大程度地提高了机械设计质量。
2.系统化设计
现代机械设计模式的创新应当以突破传统设计仅重视产品实现预期功能这一目标，借此来使机械设计朝着智能化、自动化、柔性化、信息化和系统化的方向发展。通过系统化设计能够在原有机械设计的基础上使产品的各方面功能和整体性能提高到一个全新的水平线上，而且有极大可能使产品的结构发生变化，从而带来巨大的经济效益和社会效益。为此，系统化设计必然会成为现代机械设计未来的发展趋势。系统化设计通过层次划分、逐层实现的方式，将原本抽象的设计任务转变为具体化，使整个设计过程变得更加系统，有规律可循、有方法可依，更容易实现计算机辅助设计。
3.变型设计
所谓的变形设计实质上就是在原有的设计基础之上进行新的研发，借此来使机械上的零部件更加标准、通用化水平更高，由此生产出具有系列化的产品，满足更多用户的不同需求，变形设计其实就是一种创新，这种设计方法有三种形式：其一，纵系列变形设计，即在产品结构、原理以及功能都相同的条件下，改变尺寸和性能参数的设计；其二，横系列变形设计，即以基础型产品为基础对其各方面功能进行扩展的设计；其三，跨系列变型设计，即设计具有先进动力参数的不同类型产品。采用变型设计能够在确保产品原有功能以及原理不变的前提下，按照用户的使用需求对相关参数进行调整，以此来设计出更加完善且符合用户要求的产品。在机械设计中比较常用的变型设计是产品三维参数化变形设计，即以工程、拓扑及尺寸这三者的约束驱动为技术基础的一种设计方法，它能够实现各类相关信息的自动更新，如视图位置、尺寸、比例等，而且还能实现整个产品生命周期的参数化设计。
参考文献
[1]蔡郭生.王笃雄.基于现代机械设计理论方法特点与研究进展的探讨[J].赤峰学院学报：自然科学版.2012(6).
［关键词］机械设计现代设计方法优化设计
中图分类号：TD404 文献标识码：A 文章编号：
一、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。
二、机械设计面临的形势
1、设计对象由单机趋向系统,如机械行业中的普通机床发展成为机械加工中心。
2、设计所涉及的领域由单一领域向多领域发展,如系工程、人机工程、价值工程等许多学科正不断地应用到设计领域中来。
3、承担设计的技术人员由单人变为小组甚为大到群体,许多原本不属于设计领域的技术人员参与到重大课题的设计中来。
4、产品更新换代的速度加快,产品设计由自由发展变化为有计划有组织分阶段的展开。
5、计算机技术的应用和发展对工程设计提出了新的更高的要求。
三、传统机械设计方法
传统的机械设计过程:
1、市场(用户)对产品的需求调查；
2、工程设计问题的归纳定义;
3、工程设计问题的综合；
4、设计问题的分析和方案的优化;
5、已有设计方案的反复评价修改;
6、是绘制工程图样和撰写设计文件。
上述设计过程分别涉及以下各方面的工作和相关的技术人员:市场预测、科学思维方法学、相似理论和模型试验、价值工程、可靠性设计、测试与分析技术、类比设计和设计信息管理。传统的设计技术受低劣的设备条件和落后的技术方法所限,只能在保守的观念下,依据粗略的验算甚至估计,通过大量的简化和静止化假设完成机械工程设计,它必然使设计存在随意性，灵感和经验的成分占有很大的比例，思维带有很大的被动性。对个人的经验和习惯的依赖性极大,极难实现合理、准确和高效的设计。
传统的机械设计过程, 往往是根据任务和目标先做出第一方案,甚至造出样机,然后通过评定与考核进行修改形成第二方案;如此反复直到满意为止。这一设计过程历时长,耗费大。所谓满意,往往带有很大的主观性。
四、现代机械设计方法
进入21世纪以来“, 现代设计方法”已经发展成为一门新的学科或一个新的技术领域,相当时髦,应用广泛。
“现代设计方法是对应于传统设计方法”而提出与发展的,为一种大概念,有大的范畴,其下位可有现代机械设计方法、现代模具设计方法等。
《中国机械设计大典》第1 卷第1 篇总论的前言中指出,什么是“现代设计方法”，很难有一个明确的界限来划分“现代设计方法”和“传统设计方法”之间的区别。“这是因为传统的设计方法会不断发展,注入新的内容和活力;而新近涌现出来的设计方法,可能因为迅速和大面积的普及而被认为是很一般的设计方法”。
目前,最具权威的《中国机械设计大典》第1 卷“现代机械设计方法”选列了设计方法中的十个题目,然而它们是创新设计、生命周期设计、有限元设计、虚拟设计、优化设计、稳健设计、并行设计、智能设计、机电一体化设计和计算机辅助设计。该书中指出,以上这些选题分为两大类:一类是过去的设计手册中曾经出现的选题,另一类则是在以前的手册中未曾出现过的选题。
现代机械设计方法的分类基于上述认识，按照分类学的基本原理,应该选择一个划分标准来进行分类。从应用成熟度的角度,对现代设计方法进行分类,可以将它们分成相对应的两类:
①比较成熟,应用正普及类:有限元设计(有限元分析)、优化设计(最优化方法)、机电一体化设计(或光机电一体化设计)、计算机辅助设计(CAD)......
②比较新颖,内容正发展类:有创新设计、生命周期设计、虚拟设计、稳健设计、并行设计、智能设计……参见图1。
图1 现代设计方法一级分类
其次,从工程领域角度,现代设计方法可以分为:现代机械设计方法、现代模具设计方法、现代材料设计方法……[5]
计涵盖范围的角度可将现代设计方法划分为:广义设计类:设计内容针对其对象实体化的全过程。狭义设计类:设计内容仅为完成图样(包括计算机绘图)。
中义设计类:设计内容介于两者之间。比如,当今数字化时代着重于数学计算的现代工程分析设计方法,比较时兴的有:有限元分析、最优化方法、数值仿真、动态设计。其原理与特点参考图2。
图2 着重数字设计的设计方法
现代设计技术具有以下特点:
一是智能化。大型复杂机械的设计必须完成“分析—分解—综合”的过程。其中包含了大量创造性思维过程和智能活动。
二是经济性，市场的竞争、用户的选择使对产品的经济性要求越来越高。
三是并行性。必须超前考虑后续过程,实现DFM、DFA,以压缩废品、库存的消耗,确保上述经济性。
四是集成化。即树立人—机一体化、机—电一体化、硬件—软件一体化观念,综合多方面测试分析数据指导、评价设计,融多种现代科技成果和技术,特别是CAD技术于机械产品之中。
五是精确性。这是机械工程产品复杂度、综合性提高的必然结果,现代先进的计算技术、计算理论和计算分析工具的使用也使之得以迅速提高。
六是动态性。不仅分析设计对象要从动态的观点出发,设计组织的合作协调也具有动态性,后者要求设计数据集成、设计系统无缝连接。
现代机械设计的规律:
在进行新的设计或改进老的设计过程中,设计者应遵循一种理性化的规律,一步步地进行设计,这样才有利于对设计工作进行科学的管理。现代机械设计规律分四个步骤:①确定设计的逻辑关系;②确定设计的物理关系;③确定设计的结构关系;④确定总体设计。四个步骤中各含七个过程:①将机械基础特性化;②确定计算数据;③应用收集数据;④确定处理数据的原则;⑤确定应用的数学方法;⑥优化准则;⑦将计算结果具体化。
优化设计
选定设计目标(单个或多个),找出目标与设计变量的函数关系式,列出各项设计要求所对应的约束条件,对这个数学模型求它的最优解。如一个圆柱形容器,求容积一定的条件下,用料最省。其数学模型如下:
极小化满足于: 其中, 分别表示容器的半径和高度,为容积常数。计算后得出时,用料一定最省,但在设计中能满足的设计方案有无数个。
五、结束语
总之,只有掌握好现代科学知识,运用好现代的科学技术和工具,保持创新意识, 才能为工业企业的发展和竞争创造一个较宽松的技术环境。既然现代机械设计与传统的机械设计相比,已经发生了很大的变化,当然也就必须改革以往的传统教学模式, 才能培养出真正的高素质人才,以适应现代机械设计的需要。
参考文献
［1］邱宣怀等编著.机械设计［M］.北京：高等教育出版社，2007
［2］华同曙.浅谈现代机械设计的特点及其教育模式［J］.江苏石油化工学院学报，2002,3(3):53
［3］中国机械工程学会中国机械设计大典编委会.中国机械设计大典:第1 卷:现代机械设计方法［M］.南昌:江西科学技术出版社, 2002
［4］卢险峰.现代设计方法的定义及一级分类［J］. 南昌大学学报·工科版，2009， 31（1）
