机械系统基本理论范例

机械系统基本理论范文1

关键词 机械；可靠性设计；可靠性设计内涵；现代可靠性设计

中图分类号 TH122 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）102-0170-01

1 机械可靠性设计的内涵

机械可靠性的研究实际上源自于上世纪50年代对于电子产品的可靠性研究，其在各国率先开展的领域无一例外都是军工或航空航天领域。随着经济社会的不断发展，可靠性设计早已进入民用领域，并成为经济竞争的一大焦点。与常规的基于强度的机械设计相比，可靠性设计着重考虑了机械产品或零件的尺寸、材料以及其所承受的载荷的分散性和随机性，将原本基于强度理论的两个极端标准：载荷超出材料强度即不安全、载荷未超过材料强度即安全，转变为“安全的概率有多大”、“达到预期寿命的可能性有多大”，这种基于概率的可靠性设计思想和方法，是机械设计的一大进步。

所谓的机械可靠性，指的是或产品在规定的使用条件下、规定的时间内完成规定功能的能力，是衡量一种机电产品质量的重要指标。根据目前公认的定义，其内涵可以从4个层面进一步解释：机械系统或产品是可靠性设计的对象，其含义是广义的，既可以指整套的机械系统，也可以指单个设备、零件或是子系统；规定的时间是可靠性设计的核心，因为可靠性是产品的时间质量指标，是产品质量能够维系多长时间的标准，一般而言产品的可靠性会随着时间的增加而减小；规定的使用条件是可靠性设计的前提，不同的使用条件其可靠性设计就肯定不同，离开了规定的条件，谈论可靠性就毫无意义；规定功能是可靠性设计的实质，可靠性设计是在保证机械系统的使用功能的前提下，尽量延长其使用功能的存在时间。

2 机械可靠性设计的特点和

2.1 机械产品种类繁多，可靠性要求不一

机械产品根据用途的不同千差万别，其组成结构和运行原理也各不相同，有的机械产品还需要特殊的零件。对于不同的使用要求，不同的零件，不同的机械结构等，可靠性设计的要求肯定也不相同，其计算方法或适用的理论也不同。

2.2 使用条件复杂，基本载荷确定困难

机械产品在使用过程中各个系统、零件所承受的载荷类型和载荷大小在很多情况下会随着工况的变化而发生变化，其载荷谱的确定需要经过长期反复的实验来确定，而实际中不可能对每一个系统或零件进行长期的载荷变化实验，因此对于机械产品的载荷谱确定存在一定的困难，对进一步的可靠性设计造成障碍。

2.3 可靠性设计受外部因素影响大

机械产品的可靠性不仅受设计因素的影响，还受到使用环境因素、产品的制造过程、制造工艺水准或稳定性的影响，这些不确定因素的存在也给可靠性设计带来了困难，在进行最初的可靠性设计中需要将这些外部因素的影响考虑在内。

2.4 机械零件连接状态变化

机械产品一般都是由许多功能不同的零件组成的，这些零件通过螺栓、键、铆等连接形式相互连接起来。在机械可靠性设计中，这些连接形式都被当作是一个虚拟的零件，这个虚拟的零件对机械系统的可靠性影响很大，也是机械可靠性设计的重要内容之一。但是这些连接方式的连接状态是根据装配工艺水平、装配工人的熟练程度、装配方法等的不同而不断变化的，连接状态的变化会影响到连接质量的优劣，这也是机械可靠性设计需要特别注意的一点。

我们知道，机械可靠性的设计理论是机械产品可靠性的基础，是进行准确有效可靠性设计的关键及保证。针对不同的机械产品和使用功能，可以采用不同适用的可靠性设计理论与方法。机械可靠性设计中最基本的理论是应力-强度相干理论，这个理论确立了机械零件所受载荷与其可靠性之间的基本关系；为解决应力-强度相干理论在实际应用的困难，在其基础上陆续发展出了广义可靠性概率理论、矩方法和以矩方法为基础的可靠性理论、R-F理论等等，具体的可靠性设计方法包括响应面法、支持向量机法、最大熵方法、随机有限元法和非概率分析方法等，内容涉及静强度设计，疲劳强度设计，有限寿命设计等，对象关联结构系统、机构系统、振动系统等多方面的机械产品可靠性设计。

3 现代可靠性设计方法

随着现代科学技术的发展和进步，机械产品设计中使用到的新知识、新方法、新理论、新材料、新工艺等越来越多，机械产品的更新换代周期也越来越短，结合先进的数学理论和计算机辅助技术，近年来出现了许多现代机械可靠性设计方法，成为解决复杂的机械设计问题的一种有效工具。

3.1 基于灵敏度的可靠性设计方法

在现代的机械产品可靠性优化设计，灵敏度分析与重分析和再设计已成为一种实用的设计方法。所谓的灵敏度分析，指的是在进行复杂机械产品结构系统的设计时，由于牵扯到诸多不同的物理和几何参数，如果对设计方案进行了一次修改，那么设计人员总是会希望了解修改哪些参数对产品特性影响较大，即机械产品的特性对哪些参数的敏感程度较大，对于这种机械产品特性对设计参数敏感程度的分析，就是灵敏度分析。

通过进行灵敏度分析，若研究发现某因素对产品失效有较大的影响，则在设计制造过程中就要严格加以控制，使其变化较小以保证产品有足够的安全可靠性；反之，如果某因素的变异性对产品可靠性的影响不显著，则在进行可靠性设计时，就可以把它当作确定量值处理以降低分析的复杂程度。这种基于灵敏度的机械可靠性设计，能够明确产品随参数变化的改变量，然后再有针对性地进行设计，可以大大提高机械可靠性设计的效果和准确性，达到优化产品的性能特性，延长其使用寿命的目的。

3.2 基于稳健性的可靠性设计方法

在上述基于灵敏度的可靠性设计方法基础上，我们可以递进得到一种通过极小化灵敏度的基于稳健性的可靠性设计方法。这种设计方法的基本思路是：减少尽可能多的对产品使用特性灵敏度大的因素，尽量设计出允许更大容差的产品而同时具有较低的成本，即使所设计的产品具有对设计参数变化的强不敏感性，即稳健性。上述的基于稳健型的可靠性设计在最大程度上避免了以往改动设计方案就要重新投入人力、物力和财力进行测试试验分析的不必要损失，减少了可靠性设计中的盲目性。

参考文献

[1]潘爽.浅谈机械产品可靠性设计[J].电子机械工程，2006，1.

机械系统基本理论范文2

摘要：本文结合专业认证的需求，探讨为培养学生的创新能力和实践动手能力而开展的实践教学课程――《机械综合实践项目》课程，分别从课程教学设计、课程组织实施以及课程实施情况等几个方面进行论述，以期达到培养学生解决复杂工程问题的能力。

关键词：综合实验项目；课程教学设计；课程组织实施

中图分类号：G2.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）18-0151-03

根据工程教育认证标准，机械设计制造及其自动化专业的学生应该具备解决“复杂工程问题”的能力，标准中所提到的“复杂工程问题”必须具备下述特征（1），同时具备下述特征（2）―（7）的部分或全部：

（1）必须运用深入的工程原理，经过分析才可能得到解决。

（2）涉及多方面的技术、工程和其他因素，并可能相互有一定冲突。

（3）需要通过建立合适的抽象模型才能解决，在建模过程中需要体现出创造性。

（4）不是仅靠常用方法就可以完全解决的。

（5）问题中涉及的因素可能没有完全包含在专业工程实践的标准和规范中。

（6）问题相关各方利益不完全一致。

（7）具有较高的综合性，包含多个相互关联的子问题。

为了更好地培养学生解决复杂工程问题的能力，我校在原有实践课程的基础上又开设了《机械综合实践项目》课程。

一、《机械综合实践项目》课程的性质

《机械综合实践项目》是我校机械设计制造及其自动化专业全部学生必修的实习实践类课程，是培养学生解决复杂工程问题能力的综合性实践能力提升课程，采用“方案设计+技术设计+实物制作”的实践教学内容，以能力提升为主线，将基础课程内容与设计任务相结合，重在培养学生灵活运用理论知识解决实际问题的能力，培养大学生机械创新设计能力、制造工艺能力、实际动手操作能力、工程管理能力和团队合作能力。

设计题目结合机械创新设计大赛和大学生综合能力竞赛的主题，设计问题涉及机、电、控制、计算机等技术领域以及经济、社会多个层面，整个项目周期分为三个阶段，第一阶段为系统方案设计阶段，安排在第五学期，第一阶段结束后要求每组学生提交方案设计报告一份，并进行集中答辩；第二阶段为技术设计阶段，安排在第六学期，这一阶段结束后要求提交系统装配图或主要零件的二维工程图及设计计算说明书一份；第三阶段为实物制作阶段，安排在第七学期，要求完成实物制作，进行实物展示，并完成教师或学生对实物的问辩，最后提交书面总结报告一份。项目以团队形式开展，每组成员为3―6人，指导老师由一组教师和工训中心老师组成。

为加强培养学生解决“复杂工程问题”的能力，本专业编写了“机械综合实践项目”教学大纲，进行了针对性的教学设计、组织实施和达成情况评价。

二、课程教学设计

期望通过《机械综合实践项目》课程的理论教学和实践训练，使学生具备教学目标期望的几方面能力。

1.学生初步具有拟定机械传动系统方案的能力，掌握并使用各种技术、技能和现代化工程工具的能力，培养学生机械系统方案创新设计的思维方式和方法，及自主学习的能力，为解决复杂工程问题提供技术支持和指导。

2.使学生掌握机械系统运动、动力分析和设计的基本理论和基本方法，能够针对机械系统的运动、动力分析和设计问题建立数学模型，并对模型正确性进行严谨推理，给出解答。

3.具有文献检索、分析归纳的能力以及撰写分析报告的能力。

。

5.掌握三维模型到工程图生成和模型数据交换，会应用CAD/CAM软件完成三维零件到二维图的转换和输出，能完成简单零件的加工，培养学生的动手能力。

6.培养学生的责任感和职业道德，并使学生具备一定的组织管理能力、较强的表达能力和人际交往能力，以及在团队中发挥作用的能力，初步具备交流、争与合作能力。

以上述教学目标为基础，分析相应教学环节具体体现复杂工程问题的对应特征点及对毕业要求的支撑情况，对其教学过程进行设计（如图1所示）。

三、课程组织实施

1.系统方案设计。通过指导老师的辅导和相关文献的检索，学生以实现项目的功能要求为目标，以机械总体设计为出发点，采用系统分析的方法，拟定机械系统传动方案，完成各执行机构的创新设计。要求每组学生提出3种系统传动方案，从功能、技术、经济、环保等方面进行分析和比较，决策出最优方案，绘制出机构运动简图或者三维模型原理图，并对主执行机构进行尺度综合和运动分析。

2.技术设计。在教师的指导下，学生根据系统传动方案的功能参数要求，如传递的功率、速度、负载等，应用相关基础知识，提出传动方案，确定总传动比、分配各级传动比和电机型号，进行关键零部件的结构设计和工作能力计算，并考虑零件的结构工艺性和安装的合理性及安全性，对装置总体进行设计，最后对传动系统建立三维模型，并完成主要零件的二维工程图绘制。

3.实物制作。针对具体的方案进行工艺过程设计，进行优选方案后的成本分析及工程管理技能等的提高训练，对特定主题的实物加工制造并装配调试。

四、课程达成评价

本课程分三个阶段进行，最终考核的成绩分布比例是第一阶段“系统方案设计”占40%，第二阶段“技术设计”占30%，第三阶段“实物制作”占30%。在每阶段结束时，根据相应的考评环节评价该课程对毕业要求的达成情况。

系统方案设计阶段的考评环节有团队协作、系统方案、设计报告及答辩。

技术设计阶段的考评环节有团队协作、建模图纸及设计计算说明书。

实物制作阶段的考评环节有团队协作、实物作品及结题报告。

团队协作考核俗际恰澳芄磺闾他人意见，胜任团队中的角色，并完成相应的职责。”

设计报告考核内容有“总体方案的分析、比较，并给出最优方案；对执行机构进行尺度综合、运动分析。”

答辩环节要求“与同学、老师进行有效沟通和交流，表达清晰，有理有据回答相关提问。”

建模绘图要求“完成技术设计，并绘制图纸或三维建模。”

实物制作要求“制作实物并展示”。

结题报告要求写出结题报告及心得体会。

在最后达成评价时针对每一评分环节给出相应的评分标准（评分标准略）。

五、课程实施情况

我校机械设计制造及其自动化专业从2013级开始开设《机械综合实践项目》课程，给定的题目是以当年创新大赛和综合能力竞赛的主题（或学生自定的题目）为主要研究对象，要求从机器功能要求出发，拟定机械系统传动方案，完成各执行机构的结构设计和运动分析，在学期结束后，每组提交方案设计报告一份，并进行集中答辩。

从团队协作、系统方案、提交的方案设计报告及答辩表现等方面评价《机械综合实践项目》第一阶段课程教学目标的达成情况。从评价结果来看，大部分同学能够在团队中分担任务，并承担相应的责任；从系统方案设计和提交的设计报告来看，学生具有拟定机械系统方案的能力，能够针对机械系统的设计问题建立合理的数学模型，并能把自己的设计思想进行较完善的文字描述；从评价结果反映出同学们的答辩表现不佳（目标值是5分，但评价值只有3.87分），问题主要表现在两个方面，一方面是答辩PPT制作没有经验，背景混乱，主次不明显；另一方面是有些学生公开发言没有信心，不能有条不紊地讲述出自己的设计思想，也不能准确回答答辩老师提出的问题，导致答辩成绩不理想，这是后续教学环节需要加强改进的地方。

参考文献：

[1]中国工程教育专业认证协会.工程教育认证一点通[M].北京：教育科学出版社，北京，2015.

[2]中国工程教育专业认证协会秘书处.工程教育认证工作指南[Z].2015-3.

收稿日期：2016-11-30

机械系统基本理论范文3

《数控技术》课程的目标是：使学生对数控技术的基本理论，基本知识和基本编程方法有一定的认识，为以后从事数控机床加工技术工作及开拓新的技术领域打下必要的基础。该课程涉及的知识面广，需要信息量大，且实践性强。同时由于该课程在整个机械类课程体系中一般在最后一学期讲解,相应的学生的学习积极性不高，致使学生毕业后接触到数控加工时感觉很吃力。我校《数控技术》课程的教学采用先纯理论教学，后实训教学的方法。。例如在讲述机床的电气控制工作原理时，其复杂内部控制以及在工作状态下的控制关系是非常抽象的，单凭教师的口述，根本无法连贯地将元件及系统运动情况展现，而现有的数控电气实训设备也由于师资力量的薄弱而无法发挥应有的作用。学生对结构、工作原理的理解还是存在很大的问题，对于想象能力较差的学生根本无法提高其学习的兴趣，给教师的教学也带来了很大的压力。所以，如何提高《数控技术》课程的教学质量，已成为我校课程教学改革研究的一个重点。

2《数控技术》课程教学模式改革的几项措施

2.1合企业需求和职业学校学生特点，合理安排教学内容

。；同时学生基础较差，对高深理论知识的理解也很有限。我校数控专业学生大多数毕业后进入一些从事机械加工和电子产品生产的公司，而目前的《数控技术》教学数控技术理论部分的知识内容和实践知识部分分开在不同的学期进行教学，学生学完理论知识不能及时的付诸实践，等到另外一学期上实训时，理论的内容基本上都遗忘了，两者严重脱节。因此，结合生产实际，应将理论和实训操作部分放在同一学期内建议分前十周后十周的教学方式，增强学生学习的连贯性。

2.2过程中多媒体课件的广泛使用，提高课堂教学效果

多媒体以其全面生动的声、像、图、文等综合课程信息传统的干巴巴的文字教学，有利于提升学生学习的注意力。同时，丰富多彩的多媒体课件也能激发学生的学习兴趣，提高学生学习的主动性。因此教学中应制作大量易于学生学习和理解的电器和机械控制系统课程动画素材，运用多样的教学载体，从挂图、教具到实物、动画；从板书到多媒体课件；努力营造真实的教学环境以追求最好的教学效果。

2.3强实训教学，提高学生的创新能力

课程实训教学的目标是通过加强实训环节的教学,使学生掌握基本的实训方法和实训技能,能熟练地运用电器基本回路和机械系统组合满足实际需要的数控加工系统以及编制数控程序和进行加工操作。同时加强实训教学，能加深学生对一些基本理论的理解。在理论讲解过程中穿插实训教学环节，使学生更容易更直观地理解复杂、难懂的结构和原理，同时在理解的基础上可以引导进行改进设计，提高学生的创新能力。我校现有的机械加工设备和电气实训设备为我们的实训教学提供了有力保证。比如介绍机床的结构及工作原理时,由于内部具有复杂的结构，学生仅仅通过看图和教师的讲授往往不易看懂、弄明白，可以在课堂讲授过程中穿行机床结构拆装实训，变抽象为具体，使学生形象的了解各类零件工作的实质。同时数控技术应紧跟时代潮流，与时俱进，充分利用计算机设备及软件进行仿真加工，对复杂零件利用计算机仿真软件进行自动编程，通过相应的数据传送通道将其输入到数控机床内，进行自动加工。

2.4建立试题库，学习评价，考核标准多样化

通常在机械类专业及其它相关学科专业的班级开设《数控技术》课程，工作量由几位老师承担，考试一般是各任课教师各自出题，难免具有片面性，且题目保密性差，因此各班成绩也无可比性，教学效果不明显。考试的目的是通过教师的“教”与学生的“学”的双向互动过程，通过考试学生、教师以及教学管理人员可以及时发现教学中存在的问题，进而改进课程教学，提高教育质量。通常实行教考分离是比较有效的措施。因此建立试题库并使用试题库进行考试是非常必要的。建立试题库既能为课程教学改革服务，使的考试科学化、规范化，减轻教师的工作强度，又有利于监控教学质量，是加强教学管理工作的重要手段之一。在考教分离同时还必须注重平时学习成绩考核，利用理论成绩、课堂表现、课后作业和实训并重的学习评价考核方式。例如对学生平时课堂参与状况、回答问题情况、作业完成情况，特别是实践教学中的能力表现等情况进行全面考核，记入成绩。

3总结

机械系统基本理论范文4

关键词：教学改革与实践 机械原理 创新能力培养

1 概述

《机械原理》是机械类学生必修的一门重要专业技术基础课程，在培养学生的机械设计能力和创新能力所需的知识、能力和素质结构中，占有十分重要的地位[1]。近年来，随着机械原理课程体系的改革与深化，课程内容不断更新和增加，教学学时相对减少，教学目标不但没有降低，反而有所提高[2]。因此，如何紧扣学科发展脉搏，切实提高学生学习的自主性和能动性，使学生在较短时间内既能掌握主要内容，又有一定的基本技能训练，培养和提高学生的实践和创新设计能力，成了教学改革的重要课题[3]。

2 我校《机械原理》教改的实践措施

我校机械专业在办学伊始就参照教育部机械基础课程教学指导委员会颁布的最新《机械原理课程教学基本要求》[1]，密切跟踪国内先进的教学理念，进行了相应的改革和实践，取得了较好地教学效果。

2.1 构建合理的课程理论教学内容体系 。在此基础上，结合最新《基本要求》的指导原则修订编写原有教学大纲，围绕培养学生的机械系统综合设计能力这个中心构建合理实用的课程内容体系，将理论教学的内容分为五大专题：机构结构分析、机构运动分析和力分析、常用机构及其设计、机械系统运动方案设计、机械系统动力学。将某些应用理论力学知识就应该能解决的内容或某些难度较大的内容不再列入本课程的基本要求中，并且增加了一些适合于学科发展和人才培养的新内容，删除了一些过时陈旧的内容；另一方面，在要求的层次上对某些内容也进行了适当调整。

实践证明，这种教学内容体系使得本课程的知识结构层次上显得更为清晰和规范，更符合机构学及机器动力学自身的发展规律。

2.2 精选授课教材，编写配套讲义 目前市面比较有代表性的本课程参考教材有西北工业大学孙恒主编的《机械原理》、东南大学郑文伟主编的《机械原理》、清华大学申永胜主编的《机械原理教程》以及上海交通大学邹慧君主编的《机械原理》等。这些教材各有其特点，但都是按照《基本要求》的教学内容编写的。我校根据自身的特点以及教学的便利性选择了国家级规划教材—孙恒主编的《机械原理》[4]，并根据授课的基本内容并结合我校的近年教学实际情况，借鉴兄弟院校的经验，从培养生的工程创新思维能力的角度出发，从2006年下半年起开始陆续编写了《机械原理习题练习册》、《机械原理实验指导书》以及《机械原理课程设计指导书》等讲义，作为我校机械专业学生的教学辅导用书，使用效果良好。

2.3 优化教学方法，提高教学质量 。

2.4 加强实践教学环节，突出工程创新特色 通过实验教学和课程设计这些实践环节，使学生更好地理解和掌握本课程的基本理论和方法，进一步提高学生查阅技术资料、绘制工程图和应用计算机等能力，特别是加强培养学生创新意识和分析问题、解决问题的能力。

。

2.5 积极开展第二课堂，提高学生的创新实践能力 为激发学生学习《机械原理》和工程创新设计的兴趣，我们在课堂以外开设了众多的“第二课堂”，也即学习兴趣小组。每一小组有2~3位指导教师，机械专业的学生可以自由随意加入，定期开展知识讲座、学习探讨、技术交流、作品展示等。在这些“第二课堂”中我们给学生讲授了Matlab、Adams等虚拟仿真软件的基本用法及其在《机械原理》课程学习中的应用；我们结合三维设计软件、反求设备以及逆向造型软件的使用，向同学们进一步介绍了创新设计的基本原理及实现方法。

通过这些第二课堂的开设，加深了学生对《机械原理》课程学习内容的理解，极大地激发了他们的学习兴趣、提高了他们的工程创新能力。近年来，我校的机械专业的学生在全国各大赛事中屡屡获奖就是我们教学成果的最好证明：参加“全国第二、三、四、五届大学生机械创新设计大赛（安徽赛区）”竞赛共获一等奖4项、二等奖7项、三等奖、“全国三维数字化创新设计大赛”（安徽赛区）特等奖等。

2.6 建立多元化的考核评价模式 目前《机械原理》课程的考核评价方式一般为平时成绩加上实验成绩约占30％，闭卷考试的卷面成绩占70％。

2.6.1 增加与实践相结合的内容，重点考核实践操作技能、解决实际问题的能力以及综合创新能力，鼓励学生创造性地发现问题及解决问题。

2.6.2 摒弃传统的闭卷考试，采取开卷、闭卷、操作、口试、专题报告以及学习成果汇报等多种考核形式来展现学生学习的过程和结果，同时在可能的情况下引进企业评价作为考核参考。

2.6.3 在开课时就公开地告诉学生课程考核评价方案，让学生能够积极主动地参与评价，及时了解其在学习过程中取得的进展和成功，又能真实知晓其不足，以便找到进一步努力的方向，使考核评价成为一个继续学习的过程，充分体现学生在自主学习中的主体地位。

3 结束语

当今我国已纳入国际经济竞争与发展的大环境中，这就要求我国的工业界必须拥有一大批具有创造性的研究开发型工程师。作为培养机械工程师设计能力主要课程之一的《机械原理》也应该体现创新意识和创新设计能力的培养。本文主要介绍了我校在《机械原理》的教学实践中的一些有益的尝试，实践表明，这种基于工程创新理念的教学改革举措，大大激发了学生的学习兴趣，提高了学生的创新实践能力。然而，作为机械专业核心课程《机械原理》的执教教师，我们任重而道远，在接下来的教学工作中还要结合机械工程学科的发展需要及教学实践的总结，不断改进教学方法，力求与时俱进，进一步提高教学质量。

参考文献:

[1]教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员会.高等学校机械原理课程教学基本要求及其研制说明. 2009年12月：mechf.省略/show.asp?id=200.

[2]王，李积彬，费跃农.基于CDIO能力培养的机械原理课程项目实践[J].高教论坛，2009，（4）:25-28.

[3]王志伟，孟玲琴. 基于创新能力培养的《机械原理》教学[J]. 农机化研究，2004，（2）：270-271.

机械系统基本理论范文5

机械原理教学课件：

机械原理教案

第一章 绪论

基本要求:

1.明确机械原理课程的研究对象和内容，以及学习本课程的目的。

2.了解机械原理在培养机械类高级工程技术人才全局中的地位、任务和作用。

3.了解机械原理学科的发展趋势。

教学内容:

1.机械原理课程的研究对象

2.机械原理课程的研究内容

3.机械原理课程的地位及学习本课程的目的

4.机械原理课程的学习方法

重点难点:

本章的学习重点是机械原理课程的研究对象和内容，机器、机构和机械的概念，机器和机构的用途以及区别；了解机械原理课程的性质和特点。

1.1机械原理课程的研究对象

机械是人类用以转换能量和借以减轻人类劳动、提高生产率的主要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。机械工业是国民经济的支柱工业之一。当今社会高度的物质文明是以近代机械工业的飞速发展为基础建立起来的，人类生活的不断改善也与机械工业的发展紧密相连。机械原理（Theory of Machines and Mechanisms）是机器和机构理论的简称。它以机器和机构为研究对象，是一门研究机构和机器的运动设计和动力设计，以及机械运动方案设计的技术基础课。 机器的种类繁多，如内燃机、汽车、机床、缝纫机、机器人、包装机等，它们的组成、功用、性能和运动特点各不相同。机械原理是研究机器的共性理论，必须对机器进行概括和抽象 内燃机与机械手的构造、用途和性能虽不相同，但是从它们的组成、运动确定性及功能关系看，都具有一些共同特征：

（1）人为的实物（机件）的组合体。

（2）组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动。

（3）能完成有用机械功或转换机械能。

凡同时具备上述3个特征的实物组合体就称为机器

内燃机和送料机械手等机器结构较复杂，如何分析和设计这类复杂的机器呢？我们可以采取“化整为零”的思想，即首先将机器分成几个部分，对其局部进行分析。机构是传递运动和动力的实物组合体。最常见的机构有连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构、螺旋机构、开式链机构等。它们的共同特征是：

（1）人为的实物（机件）的组合体。

（2）组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动。

可以看出，机构具有机器的前两个特征。机器是由各种机构组成的，它可以完成能量的转换或做有用的机械功；而机构则仅仅起着运动传递和运动形式转换的作用。在开发设计新型机器时，我们采用“积零为整”的设计思想，根据机器要完成的工艺动作和工作性能，选择已有机构或创新设计新机构，构造新型机器。内燃机就是由曲柄滑块机构(由活塞、连杆、曲轴和机架组成)、凸轮机构(由凸轮、顶杆和机架组成)和齿轮机构等组成。

随着科学技术的发展，机械概念得到了进一步的扩展：

1．某些情况下，机件不再是刚体，气体、液体等也可参与实现预期的机械运动。我们将利用液、气、声、光、电、磁等工作原理的机构统称为广义机构。由于利用了一些新的工作介质和工作原理，较传统机构更能方便地实现运动和动力的转换，并能实现某些传统机构难以完成的复杂运动。

利用液体、气体作为工作介质，实现能量传递和运动转换的机构，分别称为液压机构和气动机构，它们广泛应用于矿山、冶金、建筑、交通运输和轻工等行业。利用光电、电磁物理效应，实现能量传递或运动转换或实现动作的一类机构，应用也十分广泛。例如，采用继电器机构实现电路的闭合与断开；。

2．机器内部包含了大量的控制系统和信息处理、传递系统。

3．机器不仅能代替人的体力劳动，还可代替人的脑力劳动。除了工业生产中广泛使用的工业机器人，还有应用在航空航天、水下作业、清洁、医疗以及家庭服务等领域的 "服务型"机器人。例如Sony公司新近推出的SDR-3X娱乐机器人。

1.2 研究内容

（1）机构的运动设计

主要研究机构的组成原理以及各种机构的类型、特点、功用和运动设计方法。通过机构类型综合，探索创新设计机构的途径。主要内容包括机构的组成和机构

分析、连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和间歇运动机构等一些常用的机构及组合方式，阐述满足预期运动和工作要求的各种机构的设计理论和方法。

（2）机械的动力设计

主要介绍机械运转过程中所出现的若干动力学问题，以及如何通过合理设计和实验改善机械动力性能的途径。主要包括求解在已知力作用下机械的真实运动规律的方法、减少机械速度波动的调节问题、机械运动过程中的平衡问题、以及机械效率和摩擦问题。

（3）机械系统方案设计

主要介绍机械系统方案设计的设计内容、设计过程、设计思路和设计方法。主要内容包括机械总体方案的设计和机械执行系统的方案设计等内容。

通过对机械原理课程的学习，应掌握对已有的机械进行结构、运动和动力分析的方法，以及根据运动和动力性能方面的设计要求设计新机械的途径和方法。

1.3 机械原理课程的地位和作用

机械原理是以高等数学、物理学及理论力学等基础课程为基础的，研究各种机械所具有的共性问题；它又为以后学习机械设计和有关机械工程专业课程以及掌握新的科学技术成就打好工程技术的理论基础。因此，机械原理是机械类各专业的一门非常重要的技术基础课，它是从基础理论课到专业课之间的桥梁，是机械类专业学生能力培养和素质教育的最基本的课程。在教学中起着承上启下的作用，占有非常重要的地位。

1.掌握机构运动学和机械动力学的基本理论和基本技能，并具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力，为学习机械设计和机械类有关专业课及掌握新的科学技术打好工程技术的理论基础。

2.掌握机构和机器的设计方法和分析方法，为现有机械的合理使用和革新改造打基础。

3.掌握创新设计方法，培养创造性思维和技术创新能力，针对原理方案设计阶段，为机械产品的创新设计打下良好的基础。

1.4 机械原理课程的学习方法

1. 学习机械原理知识的同时,注重素质和能力的培养。

在学习本课程时，应把重点放在掌握研究问题的基本思路和方法上，着重于创新性思维的能力和创新意识的培养。

2．重视逻辑思维的同时,加强形象思维能力的培养。

从基础课到技术基础课，学习的内容变化了，学习的方法也应有所转变；要理解和掌握本课程的一些内容，要解决工程实际问题，要进行创造性设计，单靠逻辑思维是远远不够的，必须发展形象思维能力。

3．注意把理论力学的有关知识运用于本课程的学习中。

机械系统基本理论范文6

【关键词】数控技术；教学；实验；方法；考核

一、结合课程教学内容，明确实验教学目标

数控技术课程内容通常以数控机床为中心进行展开。数控机床作为典型的机电一体化产品，总体包含机械系统、电气控制系统两大部分，即分别为被控对象和控制系统两部分。按照控制理论的基本思想，数控机床控制系统又可以分为输入系统、控制系统、驱动系统、执行系统和检测系统等五大部分。数控技术课程内容按照程序编制、插补算法与CNC系统、驱动放大电路、伺服电机、检测装置等部分进行设置即采用了这一分类方法。从数控技术课程内容的规划中可以明确，数控技术实验教学目标应该包含对数控机床控制思想的总体认识、对数控机床操作的实践技能培养和对数控技术原理的基本认识，从而通过实践教学实现对课堂理论教学内容的深化理解。

二、根据实验条件，确定实验教学内容及教学方法

目前的数控技术实验教学中大多只注重数控编程部分的实践，而数控技术作为一门专业方向课程，可以供学生选择的方向除了数控加工技术外还应包含数字控制技术。因此，实验内容的选择不应只局限于编程，还应注重于机床的数字控制原理，该部分内容几乎涉及到除数控编程外的所有数控技术课堂教学内容。

数控实验室现有数控车床、数控铣床、立式加工中心、数控线切割、数控电火花、宇龙仿真软件及机电一体化实验台等设备，每个学校的设备虽然不同，但都属于典型的机电一体化产品，具有相同的控制思想。因此，在数控编程课堂教学内容开始前，进行的数控机床基本操作实验中，首先通过各个机床的加工演示和讲解，让学生对机床的结构组成、工作原理、控制思想、操作方法进行初步认识，加深对数控机床原理的理解。然后，以数控机床的基本操作为重点，通过对机床操作面板的使用，让学生熟悉机床的基本操作方法。最后，通过简单实例，从零件图、程序组成结构、程序输入、调用、材料装夹、对刀、模拟、加工，介绍数控编程加工的总体实现过程。在数控编程课程结束后进行的数控机床编程加工实验中，由教师给定题目或学生自拟的方式，根据零件图纸，学生通过仿真软件编制程序，最后经教师审核后在机床上加工。

在课堂教学后期进行的数控机床控制原理实验中，首先通过机电一体化实验台，演示对数控机床工作台的控制，介绍机床控制系统中的PLC、继电器、接触器、环形分配器、驱动器等关键部件，然后，通过结合机床操作面板、控制程序让学生观察电气控制柜和数控系统软件界面中的PLC输入输出信号的变化，让学生理解数控机床中信息的传递与驱动、反馈控制原理。

三、做好实验准备，提高实验效率

数控机床是一种高技术含量、高精度、高性能的设备，设备造价比较高，受客观因素的影响，实验设备少，学生人数多，要使学生在短时间的实验教学课时下尽可能多的理解和掌握数控机床编程及其技术原理的众多知识，实验前的准备工作极为重要。开学后，实验教师应与理论课教师充分沟通，协调一致，制定好理论教学与实验教学的教学计划；实验课程开始前，实验教师应充分了解学生的理论课程进展情况，从而根据学生实际情况，制定实验教学方案，并事先准备好刀具、材料、程序，并试运行，防止因疏忽造成实验过程中的时间浪费。数控技术涉及理论广泛，学生的疑问也较多，因此，实验教师要不断提高自身理论知识，充分理解实验中涉及到的理论原理，明确实验过程，从而使整个实验过程系统化，并能及时准确、简洁明了的解答学生的提问，从而提高实验效率。

四、注重知识应用，提升综合素质

单一的数控机床编程操作实验，简单的通过加工演示、简单实例，很难达到对学生综合实践能力的锻炼，因此，应有针对性地开发综合类的实验项目。如：利用加工中心，设置刀具长度补偿和半径补偿，采用多种刀具完成零件的钻孔、平面轮廓铣削加工、圆及圆弧等的加工；利用数控车床多刀加工，完成回转零件的内外圆柱面、端面、切槽、螺纹的加工；通过对操作面板的操作，观察数控系统PLC状态图的变化，结合电气控制柜中的继电器、接触器的动作，绘制机床的电气控制原理图；通过机电一体化实验台，编制PLC梯形图，实现对机床工作台的运动控制；采用自动编程软件，完成零件的自动编程。与此同时，鼓励学生在掌握基础知识的情况下，根据实验室条件，结合自身兴趣和方向、科研经验，自主设计实验内容，或在教师指导下参与共同设计新的实验，从而充分调动学生的积极性和主动性。

五、完善实验考核方式

数控技术课程作为一门专业方向课，相比于大多数课程，实践应用能力更为重要，因此，应加大实验内容所占比重。考核形式采用基本理论、软件仿真、基本操作、综合实践四个方面进行考核。其中基本理论涉及机床结构、控制原理、程序代码等；软件仿真涉及材料、刀具、工艺及程序等；基本操作包括图纸、编程、对刀、加工等实践操作；综合实践由教师拟定综合实例，由学生选题或自主选择工程科研实际问题，拟定加工工艺完成操作加工。

六、结语

实践是创新的源泉，学生通过动手实践，加深对理论的理解，从而更好的实现知识的应用，进而实现对知识的综合和创新思维的产生。数控技术课程实验是学生通过实践理解和深化认识数控技术理论的关键，同时也是对知识综合应用能力培养的关键。数控技术实验课程的特点，要求教师要在教学过程中不断总结和完善，丰富教学手段和教学方法，优化教学内容，提升自身理论与实践能力，从而确保教学效果。

参考文献：

[1]孙晓燕. 数控技术应用专业教学方法改革初探[J]. 吉林省教育学院学报（上旬），2014，02：100-101.

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[3]贾颖. 关于提高数控技术教学质量的几点建议[J]. 职业教育（中旬刊），2013，06：66-68.