机械设计论文

机械设计论文1

　　摘要：“机械设计”课程是机械类专业一门重要的专业技术基础课程。山东理工大学作为教育部首批“卓越工程师教育培养计划”的试点院校，该课程以“卓越工程师教育培养计划”培养要求为指导思想。本文分析了影响该课程教学质量的主要问题，并从六个方面对提高“机械设计”课程教学质量进行了探索与实践。

　　关键词：“机械设计”；教学质量；创新能力

　　“机械设计”课程是高等学校工科机械类专业学生的一门重要的专业技术基础课程，是学习专业课程和从事机械产品设计的必备基础，也是培养学生创新能力的核心课程，提高该课程的教学质量是各个高校一直探索和实践的课题。

　　一、影响“机械设计”课程教学质量的主要问题

　　“机械设计”课程的教学内容除了使学生掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用及设计计算方法外，更重要的是对培养学生解决实际问题的正确思路、方法和能力有着重要的作用。但目前仍存在“机械设计”课程教学观念落后，缺乏对知识应用、实践能力及创新能力的培养；教学内容与工程实际脱节；“满堂灌”的单向灌输式教学，使学生学习参与度低；过程性考核方式尚未形成等。

　　二、提高“机械设计”课程教学质量的改革措施

　　1.转变课程教学观念，引入创新理念，培养学生工程意识。围绕“学生创新能力培养”这一主线，树立工程教育观念，依据行业、企业人才的需求来培养学生。在教学中让学生明确，不仅仅要学会“机械设计”的课本知识，更重要的是要具有应用所学知识去分析和解决实际工程问题的能力，在学习与应用中善于思考，培养自己的创新能力，设计要具有创新意识。创新能力、创新设计的课程教学理念贯穿课程教学始终。课程开始即引入创新设计，告之学生设计包括”创新“两字，设计即要进行创新性设计。学习“机械设计”这门课，既要理解和掌握基础知识，又要重视个人创新能力的培养，提高个人的综合素质。引导学生要有信心、毅力，做一个努力学习、具有创新精神的人。在教学的整个过程中，不断纳入创新设计，加强对其创新能力的培养。强调在机械设计过程中，常采用简化复杂问题的方式来进行处理，利用前人经验进行预先假设设计，以及设计数据的选取及设计数据重要性的判断，造成设计数据的近似性，因此，设计结果不存在标准答案，设计结果不存在唯一性，使学生在解决实际问题时，要善于思考，要有工程意识。在教学中，不但要培养学生的创新意识，而且还要培养学生对自己设计作品的社会责任感，从而为祖国由“中国制造”向“中国创造”的过程中，树立做出自己贡献的意识与决心。

　　2.问题探究式教学，激发学生学习的积极性、互动性。以问题为载体，培养学生思维能力为核心，从问题探究式教学模式中激发学生对问题的求解能力。通过问题探究式方法提高学生的求知欲及课堂中的参与能力，从而也提高课堂中学生的积极性和活跃性。变被动为主动，提高学生分析问题与解决问题的能力。如，在讲“链传动”时，联系学生骑自行车现象提出问题：掉过链子吗？为什么会掉链呢？从哪个链轮掉链等问题。学生从回忆开始，回答，进而分析问题，思考问题，激发学生学习的积极性。经教师引导巧妙地将课程中的问题和学生一起进行了解决，这种学习方式不仅提高了学生的自信心，同时也培养了学生的学习能力。如在讲“轴的结构设计”时，可利用探究式教学方法，引导学生运用发散性思维分析多种零件布置方案，比较各种方案的优劣，从而找到最佳的方案，最重要的是要强调学生的主动参与。在机构运动简图、具有确定运动的条件、自由度计算以及减速器箱体的结构设计的讲授时，可采用情境学习教学方法，将课堂设置在摆好实物的实验室，通过让学生亲自动手装拆不同形式的实物和模型，激发学生的学习热情，增加学生学习的成就感，这样一来学生的学习效果将会起到事半功倍的作用。

　　3.充分利用信息技术，通过多种教学手段，提高学生对知识的理解与记忆。机械设计教学内容繁杂，联系生产实际的内容较多，理论知识比较枯燥，而且难以理解。为了解决这个难题，教师充分利用信息技术，采用动画、立体的方式进行教学是有效的解决方案。这主要是因为采用生产实际的视频能够解决学生没有见过和接触过实际情况的难题。利用flash软件制作动画来展示机械运动的原理和内容。利用solidworks三维软件制作了形象生动的三维模型，使课程内容立体直观地摆在学生面前，提高了学生对于某些知识点的理解性。到企业拍摄与购买的方式获得了大量的视频，将视频图像应用于教学，使枯燥的内容转变为具体、形象的画面，使得在机械设计课程的教学中枯燥难以理解的理论知识，容易讲，容易听，容易理解，容易记忆了，提高机械设计课程的课堂质量和效率。利用网络教学手段进行课外辅导答疑与讨论，学生可以通过网络课件和网络习题随时在网上论坛切磋，网络教学极大地提高了学生学习的实时性。

　　4.创新设计大作业，鼓励学生参加各类创新设计比赛，培养学生创新精神。为了培养学生的创新能力、团结协作精神、理论联系实际解决实际问题的能力，在“机械设计”课程的教学中，增加了机械创新设计大作业。通常以宿舍为单位3—5人为一组进行创新设计作业。创新作业通常分为以下六个模块：（1）每组讨论，发现或寻找问题；（2）组内初拟设计题目，课堂5分钟的演讲，相互讨论，最终组内确定题目；（3）创新作业的设计、计算、校核、绘制三维图；（4）阶段设计的演讲以及最终设计成果的演讲；（5）打印设计说明书；（6）鼓励学生参加实践锻炼，参加比赛。创新设计大作业提交时间确定在学期末，占课程成绩的20%，通过机械创新设计大作业，提高学生专业知识的同时，培养和锻炼学生的创新、沟通和团结协作能力。

　　5.充分利用机械设计课程设计教学环节，培养学生综合设计能力。机械设计课程设计是一次综合实践性教学环节。教学中要着力培养学生独立分析问题和解决问题的能力，引导学生在掌握了基本方法的基础上进行有效的思考，避免被自己固有的思维定式所束缚。通过课程设计使学生得到系统性设计训练，锻炼学生的创新思维和创新能力。此外，教师也可以鼓励学生通过调研相关实际工程需要，自主确定设计题目。在设计过程中鼓励并创造条件让学生拆装相关机械产品，实地进行考察，提高其感性认识。学生通过网络等途径查阅相应资料，培养学生查阅资料的能力，组织学生分组进行相互学习与讨论，提高学生的学习兴趣。通过课程设计，不但提高了学生对知识的综合应用能力与自学能力，而且还提高了学生的创新设计能力。

　　6.加强过程性考核方式，全力提高学生学习能力，提升学习效果。课程考核是测试学生的知识与能力的基本手段，它具有导向功能、反馈功能、评价功能等多种功能，是教学过程中的重要一环。恰当的考核方式能够引导学生选择正确而科学的学习与学习方法。“机械设计”课程考核过程中增加过程性考核方式，加强学生平时学习成绩，学生期末总评成绩包括课堂成绩、实验成绩、大设计作业成绩以及期末考试成等4大部分组成。教学过程中，注重学生平时的学习，全面关注学生平时学习，避免“突击式”准备考试现象的发生，保证学生的学习效果，让教师和学校可以更好地掌握学生的学习情况。通过增加过程性考核方式，增大实践及平时学习部分的内容，注重学生过程性考核，培养学生功夫用在平时，促进了学生学习能力的提高，尤其是提高了学生把理论知识应用于实践的能力，对卓越工程师的培养也起到了良好的激励作用。机械设计课程是机类大学生一门承上启下的课程，掌握好机械设计课程对于学生巩固以前学过的知识和学好以后的专业课具有重要的作用。以培养学生“创新能力”为主线，教师通过不断提高自身素质，改革教学模式，转变学生的学习方式，不断提高机械设计课程的教学质量，不仅满足了“卓越计划”人才培养方案提出的要求，而且对于培养适应新型工业化要求的卓越工程技术人才也有着十分重要的意义。

　　参考文献：

　　[1]江连会.提高机械设计课程教学效果的探索与实践[J].教育教学论坛,20xx,(5).

　　[2]魏超,刘辉.研究生车辆动力学课程教学改革探讨[J].课程教育研究,20xx,(33).

　　[3]吕宏,王慧,刘大力.高校机械设计课程有效教学的探讨[J].教育探索,20xx,(8).

　　[4]薛铜龙,王小林,巩琦.基于卓越工程师培养的“机械设计”课程教学改革[J].中国大学教学,20xx,(3).-154-

机械设计论文2

　　1 、机电一体化的发展和计算机的应用

　　1.1 机电一体化的发展

　　工业革命推动了人类社会的进步和发展，1971 年， 提出了“机电一体化”的概念，其目的就是将人力劳动从生产中解放出来，实现更高的生产效率和效益。1984 年，对机电一体化提出了初步的定义，其中“计算机信息网络协调与控制”成为机电一体化的核心内容，计算机技术在工业生产制造中的应用优势得到了广泛的认可。 机械设计及其自动化与计算机应用结合，使其有了更大的发展空间。 一方面，机械设计制造是个极复杂、极繁琐的过程，计算机的应用，使人力得到了解放，同时其强大的数据存储、数据处理功能及反复的抹写功能使机械的设计更加精确、可靠、方便。 另一方面，计算机技术的应用是生产过程达到了可视化、智能化，机器可以在无人操作的情况下运行，例如物流过程中的智能码垛机，可以根据物品上的标记将物品进行分类存储、运输等，大大的提高了工作效率，优化了机械系统的工作效率，促进了现代工业的发展。

　　1.2 机械设计制造及自动化中计算机技术应用的概况

　　计算机自诞生以来，其发展是难以预想的，在机械设计制造及自动化中，其最常用的是计算机的可视技术、虚拟现实技术和仿真技术。 计算机可视技术是指可通过计算机将相关的机械信息转化为可视的、直观的数据信息，人通过对这些数据的观察、监测可以预测所设计机械的特点性能等、可以了解机械自动化中的工作运行情况，以及时掌握其动态，并对其进行改进、优化。 总之，计算机的可视化技术是机械设计、运行监测的相关信息转化为可视的信息资源，为人的行为提供参考。 一方面， 这一技术的应用为机械设计制造提供了辅助设计等功能，提高了机械设计的可靠性、精确性；另一方面，计算机可视化技术的应用，提高了机械系统运行的安全性、可靠性，提高了自动化生产的效率。 计算机虚拟现实技术是依靠计算机创建和模拟体验现实世界的计算机技术， 实现了人机交流的较高境界，使人的理念与现代科技相结合，推进了人的思想实践，使机械的设计制造及自动化过程更加协调、完美。 计算机仿真技术是以媒体形态描述模型信息，将系统行为、系统形态、数学模型、物理模型等等更直观的表现出来，给人提供可靠、准确的设计、操作参考，并利用计算机的输入、输出信息等功能，实现机械制造的自动化，使其设计手段、自动化运行方式更加高明、高效。

　　2 、机械设计制造及自动化中计算机技术的具体应用

　　2.1 机械设计制造中的计算机辅助功能分析

　　机械设计制造及自动化是一个复杂、繁琐的过程，计算机在这一过程中的应用是科技发展的必然结果，也是机械设计制造及自动化自身发展的需求。 计算机辅助设计是计算机的常用功能，在报刊、服装、机械等方面都有广泛的应用，机械设计中，利用计算机设计辅助功能可有效的提高产品设计的可靠性和精度，为机械生产制造带来更高的效益。 第一，机械设计的目的是机器生产性能够优越的体现出来，在这一过程中绘制复杂的机械图非常关键，利用计算机的 CAD、CAM 等软件，对机械设计进行科学的信息处理，使这一复杂过程变得清晰、明确，且减少了人为失误、出错等，提高了机械设计的效率和科学性。 第二，机械设计中要对机械的工作原理、结构、形状、尺寸等进行分析利用计算机辅助技术对设计的机械产品形成具体的描述，使设计人员能够更加直观的看出设计的问题和不足，有利于提高设计速度和设计有效性。 第三，计算机辅助功能的应用方便了图纸的编辑、修改，在图纸分析中不用做反复、重复的工作，一切图形绘制、数据计算及处理等问题计算机都能搞定。 第四，在相应软件的支持下，机械产品零部件的测试也更加方便。 在机械设计过程中利用计算机的虚拟样机构建，结合图纸“制造”一个虚拟的样机模型，利用计算机技术对其进行工作性能、受力情况等测试，以便及时的修改原设计，使原设计变得更加完美。

　　2.2 机械设计制造中的计算机仿真技术应用分析

　　计算机仿真技术是在可视技术和虚拟技术的基础上发展起来的，这一技术通过计算机系统对研究对象建立模型（这种模型被称为“数学模型”），利用模型真实的显示研究对象的实质，其数学模型便于计算机处理，使机械设计的修改更加方便、简洁。 同时，仿真软件的应用实现了现实与虚拟的结合，在模型仿真实验，为确保机械产品的质量提供了科学依据。 例如，在汽车制造中，机械设计具有难度大、成本高、修改难等特点，如一个多缸发动机的设计就需要经过许多繁琐的工作，对产品的排气过程要经过反复的研究， 利用仿真模型就可以简化这一过程，实现对机械运动过程中各种状态的可视，确保了机械设计的实践功能。

　　2.3 机械自动化中计算机技术的应用

　　机械的自动化是工业革命的伟大产物，极大的提高了机械生产的效率，当前机械生产制造的自动化在各行各业有广泛的应用，在解放人力劳动的同时实现了生产的自动化、智能化，提高了生产的效率和精度。 在机械制造中，利用与计算机相关的传感技术、电磁波技术、遥控技术等，识别和操控机械产品的生产，对提高机械生产效率有很大的意义。 一方面，计算机的参与使机械生产过程中一些复杂的环节无需人直接参与便可得到解决，促进了机械生产的安全性、可靠性。 另一方面，计算机技术的应用确保了机械生产系统的最佳状态，不但确保了生产安全、提高了生产效率，还节省了生产成本等。 例如对机械零部件产品的包装，利用计算机控制的自动包装机，无需人员参与，就可对产品进行包装，大大提高了生产的速度和效率。

　　3、 结语

　　机械设计制造及其自动化中计算机的应用已非常普遍，早已融入其中，成为机械设计、制造、自动化生产的一部分。 当前，我国的机械设计制造及自动化生产与国际先进技术还有一定距离，水平不高是一个客观存在的现实，针对这一现状，重视计算机硬件、软件的开发，使其更好的应用到机械的设计制造及自动化生产当中，是推进我国机械制造水平发展的有效途径。

机械设计论文3

　　摘要：

　　通过在发电厂的在役超声波检测的经验积累，并根据对比试验，总结出一些非全焊透小口径管座角焊缝超声波检测的方法。

　　关键词：

　　小口径;焊缝;超声波检测;试块;集箱

　　1.小径管座角焊缝超声波检测的技术要求

　　在焊缝产生的各种缺陷中，面积型缺陷的应力集中程度要远大于体积型缺陷。因此要首先将裂纹、未焊透、未熔合等危险性的面积型缺陷检出并及时消除。这些面积型缺陷利用超声波探伤时灵敏度比较高。角焊缝超声波探伤技术的要求是所采用的工艺能使超声波主声束扫查到整个管座角焊缝截面，并能明显区分缺陷波与结构波，同时要求操作简便，易于现场使用。

　　2.小径接管座角焊缝超声波检测探头的选用分析

　　单纯采用小径管斜探头从接管座一侧对角焊缝进行检测， 存在部分漏检区;单纯采用普通斜探头从集箱一侧对角焊缝进行检测也无法实现。在本次试验中，选用小角度纵波探头和小径管横波斜探头对小径接管座角焊缝进行综合检测。

　　由于受到集箱结构影响，超声波检测只能在管座侧以接管为检验面进行单侧扫查，依据DL/T 820—20xx 《管道焊接接头超声波检验技术规程》规定，管壁厚度为 8～14 mm， 推荐折 射 角 为 63°～70°(对应的K值分别为2和2.7)， 选取实测 K 值为 2.7， 晶片尺寸准 6 mm，频率5 MHz， 探头前沿为 5 mm 的斜探头进行检测。 仪器选择以色列生产的 ISONIC 20xx，由于该仪器具有 B 扫描功能，对于显示缺陷能够进行 B 扫描成像分析，便于缺陷记录和分析，选用甘油为耦合剂，在小直径管焊接接头超声波检验专用试块DL-1上制作准1 mm孔 的DAC 曲线。

　　3.对比试块的设计制作

　　3.1小角度纵波对比试块的制作要求和设计指标

　　分别选取一定曲面、壁厚的材料模拟集箱管材，并在轴向及周向管座开孔部位制作 1 mm 和 2 mm深的切割槽模拟缺陷， 在对比试块中间不同深度做!1 mm×6 mm 横孔进行灵敏度比较试验。

　　3.2小径管与横波斜探头对比试块制作要求和设计指标

　　用对比试块的切割槽模拟不同深度的未焊透缺陷。该试块分别切有 1 mm、1.6 mm、2 mm、3 mm、4mm、6 mm、8mm 深的水平线切割槽， 用以模拟管座。

　　侧未焊透缺陷; 在 1.6 mm 线切割槽后集箱侧焊缝熔合线位置分别切有 1 mm、2 mm、3 mm、4 mm、6 mm深的切割槽， 模拟不同深度集箱侧坡口未熔合缺陷。

　　4.检测验证

　　某电厂燃煤锅炉，机组累计运行时间 10 万小时以上。为了解锅炉集箱管座角焊缝运行情况，检修期间，对水冷壁、低温再热器、省煤器、末级再热器的集箱管座角焊缝进行超声波检测，以Φ51×7 的小径管座角焊缝检测为例：小口径管座角焊缝规格：小口径管规格为Φ51×7mm，管座角焊缝宽度为 11mm，焊缝高度为8mm，集箱坡口深度为7mm。

　　4.1仪器、探头

　　选用数字式 A 型脉冲反射式超声探伤仪，探头频率为5MHz，探头前沿长度为5mm，晶片尺寸为6mm×6mm，折射角度选为56.3°的K1.5的横波斜探头。根据公式：

　　计算出最小折射角度为55°，所选探头折射角度满足检测条件。

　　4.2 DAC曲线的制作

　　利用DL-1小口径管专用超声波检测试块上深度为8mm、15mm、20mm、25mm的Φ1mm的长横孔来制作DAC曲线。由于非全焊透小口径管座角焊缝的结构特殊，小口径管有一部分插入集箱本体，定量和判废灵敏度的要求可适当降低。

　　4.3反射信号的分析

　　检测工作中，必须区分出焊缝的根部反射信号和缺陷反射信号。根据焊缝的结构尺寸、探头的位置、示波屏上探头入射点到反射信号的水平距离、反射信号的深度，综合判定该信号是否为焊缝根部反射信号或缺陷反射信号。根部反射信号的判定：先使探头靠近焊缝，再向后拖动探头，示波屏上如果出现反射信号显示，先根据反射信号的水平距离显示，依据焊缝的尺寸，在工件上通过实际测量，判断是否在根部位置;然后根据反射信号的深度，依据工件的厚度，判断是否在根部位置，如果反射信号的水平距离、深度显示都在焊缝根部位置，则可判定该信号为根部反射信号显示。

　　缺陷反射信号的判定：继续向后拖动探头，示波屏上根部反射信号的幅值降低。在根部反射信号以外如果出现反射信号显示，则可初步判定为缺陷信号显示。如果该反射信号的深度显示大于或等于两倍工件壁厚，且在焊缝范围内，水平距离显示经实际测量也在焊缝范围内，则可判定该反射信号为缺陷信号显示。

　　4.4检测结果

　　对缺陷管座经过解剖检查内部均发现未熔合、夹渣、裂纹等缺陷，解剖结果与超声检验结果全符合，有效保证了锅炉的焊接质量及机组的安全运行。

　　4.5结论

　　4.5.1角焊缝根部无余高只可见集箱壳体端角反射波，反射能量高，波形尖锐，根部有余高可见余高反射波与集箱壳体端角反射波，能量低于端角反射波。

　　4.5.2根部未完全焊透的反射波形明显低于余高反射波形，集箱壳体端角反射波能量基本不变。

　　4.5.3对于根部完全未焊透结构，集箱壳体端角反射波能量明显降低，完全未焊透反射能量高于集箱壳体端角反射波能量。

　　5.结语

　　综上，对非全焊透小口径管座角焊缝的超声波检测，采用小晶片、短前沿、小折射角度的超声波横波斜探头进行检测，可以有效的检测出管座角焊缝内部缺陷，达到检测的目的，为目前非全焊透小口径管座角焊缝内部缺陷检测的有效方法。