機械原理與機械設計
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機械原理與機械設計范文第1篇
隨著時代的發展，生態問題與能源危機日益嚴峻，極大影響了人們生活與生產，在這種時代背景下，節約能源、保護環境已成為全球共識。機械生產作為社會發展中不可或缺的產業，節能環保問題不容忽視。機械設計作為機械工程領域的第一工序，其在產品設計中除了考慮產品性能、質量外，更要注重設備的節能型，盡可能的節省資源浪費，避免因為設備不具備節能性能而造成大量材料的浪費。文章從機械設計節能的原理入手，從實際出發通過能量分析提出了機械設計的節能方法。
1機械設計節能的重要性
我國工業產業與西方國家相比，有著起步晚、起點低的特征，但伴隨改革開放以來國內經濟的迅速發展，機械生產行業也得到了前所未有的發展，在國家經濟中占有重要地位。機械設計作為機械工程領域的重要組成部分，其對機械工程有著很大影響，近幾年來，受到國家節能減排、保護環境政策的影響，機械設計節能工作的開展已成為不可逆的趨勢，在這種時代背景下，要求機械設計人員充分考慮各種因素，除了保證機械產品的最初性能外，更要做好節能環保及經濟性要求，我們首先要對這些內容分析和整理，正確認識這些環節的工作要求。因此，在機械設計的時候，我們要對設備的配合及應用更加注意，力求機械設計在保持正常運轉的時候，盡可能的降低能量損耗，從而讓機械設計達到當前可持續發展戰略的要求。
2機械設計的節能原理
在機械設計工作中，需要遵守的原則很多，但是在不同時代、不同環境下，機械設計原則也需要隨之變化。近些年來，隨著國家可持續發展戰略的實施和節能環保理念的提出，機械設計中加入節能要求已刻不容緩。在機械設計工作中，節能策略不僅要從機械消耗功率入手，更是要對機械設計的各個環節分析。在機械設計中，其原理包含了機械系統的動能、勢能、輸出作用力以及機械系統所消耗的功率等。我們首先要對這些內容分析和整理，正確認識這些環節的工作要求。
2.1機械設計在動能方面的節能
在以前的機械設計工作中，工作人員通常都將工作重點只放在機械動能的變化以及輸入輸出功率的控制上，通過調節機械波動、提高機械周期以及機械工作精度等方式來保證機械產品的設計質量，很少主動的去分析動能變化對機械產品造成的影響，以致機械產品設計質量往往得不到有效的保證。另外，在傳統的機械設計中，動能一直沒有得到有效的發揮，究其原因是機械在工作中動能并沒有得到有效的轉換，機械設計中基本工作原理還沿用傳統模式，只要機械系統中的動能能夠保持在很小的范圍，那么機械設計的目的已經達到了。
2.1.1機械設計在其他輸出力方面的節能
不同的機械設備在工作過程中所表現的輸出力是不一樣的，而且相同的一款機械設備在不同的工作過程中其輸出力也不盡相同，所以機械的輸出力在不同的工作階段形式也是不一樣的。在機械工作過程中造成輸出力消耗過高的主要原因是在比較短的時間內輸出力變化較大，如果把周期函數形式的輸出力消耗保持在比較小的范圍內變化就能達節能到節能的目的。
2.1.2在機械設計時要盡量降低無用功的損耗
任何機器在運轉過程中，由于阻力、摩擦、形變等原因一定會產生無用功的損耗，這與機械在設計中考慮到的精度、程度等都有莫大的關系，無用功的損耗大大地降低了機械設備的使用效率，所以在機械設計時我們要以節能的基本原理為基礎，盡量減少無用功，以期提高機械的節能性。
2.1.3對機械設計節能原理的基本歸納和整理
本文主要是在動能的機械設計節能、減少無用功功率方面以及減少其他輸出力功率方面對機械設計節能基本原理進行了簡單的介紹，工程師們在進行機械設計時，只要考慮到將機械系統里面的一些參數常量等保持在很小的變化范圍內，就能極大地增加機械節能性，但是想要做到這一點，其實還是有一定的難度的，這就需要我們廣大的機械工程師們更加努力的進行設計了。
2.2機械設計節能基本原理的應用范圍
機械設計節能基本原理在工程設計方面的應用：
2.2.1機械節能原理在升降機械設計中的應用
升降機械在工作中消耗的功率是比較大的，為此我們需要對其進行節能設計改善，那么我們要從哪方面開始著手呢，首先我們要分析主要消耗功率的原因，其主要消耗功率的是機械在提升或下降貨物的過程中消耗功率比較大，經過試驗我們得出按照電梯標準進行設計的機械要比傳統的機械消耗功率要小的多。要想在升降機械上進行節能設計就要參考電梯的設計方案。把機械設計原理應用在升降機的節能上。我們主要應用的公式即為：Q(t)r1=Pr2其中：r1表示貨物卷筒半徑，r2表示配重卷筒半徑，P表示衡量的配重，Q（t）表示可以提升的物體的質量。
2.2.2機械節能原理在加工設備設計中的應用
機械設計節能基本原理在加工設備中的應用可以說最為廣泛，加工設備在我們日常生活中是必備的產品，可見其節能性對我們是多么重要。以下我們就針對生產加工中的設備牛頭刨床進行應用。牛頭刨床其機械內有一個慣性很大的主軸，它能夠保證機械的正常穩定運轉，但是為了考慮其輸入功率的降低等因素，我們要根據機械原理在原來設備的基礎上再加設一組牛頭刨床裝置，使新牛頭刨床功率是原來的二倍，這就達了提高功率的目的。
2.2.3機械節能原理在大型沖擊壓路機設計中的應用
大型沖擊壓路機其沖擊輪表面特征并不是以周期函數進行體現的，它的變化幅度是比較大的，因此這就給我們的節能設計帶來一定的難度，所以要想達到我們預期的目的，我們必須得要把沖擊輪系統的勢能在重心最低時其勢能能夠在最大范圍內進行變化，只要能夠達到以上要求，就能夠達到節能目的。
機械設計節能是可持續發展觀念下對機械領域提出的新要求，更是符合我國社會主義特色社會建設的發展理念，只有在工作中將節能理念深入到底，落實到每一個工作人員的心中，強化設計人員自身專業技術，提高設計人員素質，才能夠真正的做到節能設計。
作者:張宇 單位:中車長春軌道客車股份有限公司
參考文獻
[1]方永鋒，陳建軍，曹鴻鈞.多次隨機作用下可修復的k/n表決系統動態可靠性分析[J].西安電子科技大學學報，2014（5）.
[2]開依沙爾熱合曼買買提明艾尼.基于骨骼重建機理的連續體結構仿生拓撲優化方法[J].農業機械學報，2014（5）.
機械原理與機械設計范文第2篇
從18世紀以來，機器逐步代替人力勞動，用于做功或轉換能量。做功的機器不僅大大提高了勞動生產率，而且很好地保證和提高了產品的質量。由于機器實現的能量轉換，人們發明了多種多樣的工作機械，提高了人類的生產水平，改善了自己的生活條件。機器的設計是由具體的機構物化為實體的產品，以提供用戶所要求的使用功能。因此，機械的結構設計是產品設計的重要一環，在機械設計課程中，機械結構設計也是非常重要的教學內容。在機械結構的設計中，應“勤于學習、善于思考、勇于探索、敏于創新”，以偉大的接納之胸懷學習前人成果，并以開拓的精神實現偉大的創造。機械結構的設計不是具體案例的機械堆砌，而是有其內在的知識基礎、設計的方法和物理原理。本文擬從機械結構的設計方法和設計原理兩個方面，討論機械結構設計的內在知識和結構創新的基本途徑，但本文不討論機械制造工藝性對機械結構的要求。
二、機械結構設計的方法
1.經驗設計。從現代科學誕生以來，機械科學與技術已有300年的歷史。機械的連接結構、傳動結構和支撐結構等已經積淀有汗牛充棟的實踐案例，但如何掌握這些案例的基本原理和設計方法，而不是記憶這些案例的具體結構設計，這是經驗設計中的關鍵。具體的產品設計，例如車床，其結構設計可以參考前人的設計圖紙，這對于提高設計效率，汲取前人經驗、避免犯前人的錯誤具有實際意義。通過借鑒前人的經驗，可以吸收他人的結構創新方法，同時也拓寬了自己的設計思路。隨著機械結構數據庫的出現和搜索方式的更新，對他人的相關結構設計的學習將更加方便。經驗知識是結構設計的寶貴財富，也是公司的知識資產。通過對國內外同類型專利知識的學習，也是一條提升自己結構設計能力的途徑。另一方面，要注意避免侵犯他人的知識產權。“古人傳下來的學問，就是裝在船里的貨物。現在的新潮流、新趨勢，就是行船的風。”在學習他人的結構設計創新點的基礎上，設計者應有自己的革新與發明、自己的創造。
2.理論設計。機械結構設計的理論方法，討論的是機械結構設計的理性方法，具體的有：模塊化和組合化設計、復合化設計、分級結構設計、載荷均布性設計和變結構設計。隨著結構優化、結構可靠性和概率設計等方面的發展和具體應用，機械結構的理性設計方法也在不斷的推陳出新。模塊化和組合化設計。一臺機器總體是由提供不同功能的結構單元有機的組合而成，因此模塊化的以及模塊之間的組合化就是早期的方法之一。在復雜的機電系統和設備中，模塊化和組合化的設計理念是有效的結構設計方法，同時也是機械制造的方法之一。例如，組合航空母艦的設計概念；我國的組合化機床的設計在上世紀70年代就已經取得了很大的成功。模塊化和組合化，一般是按功能單元、結構單元來劃分模塊，然后組合起來成為一臺機器。復合化設計。復合化的基本特點就是將兩個或兩個以上的功能零件組合成一個部件或構件來設計，其功能可以是運動功能、承載功能等。例如，組合凸輪結構的設計就是將兩個凸輪設計成一個零件；一根連桿在組合結構中同時作為兩個或兩個以上機構的結構件。復合化方法可以降低機械的制造成本、減輕機器的重量、縮小機器的尺寸和降低產品的成本。分級結構設計（層次化設計）。復雜的制造設備是由分級的機械結構組成，大功能層次的結構是由若干個分功能結構組成。層次化不僅是功能樹結構的要求，而且也是制造工藝對結構設計的要求。例如，床頭箱由多個輪系組成，而每個輪系又由次一層次的系統組成。復雜機電產品的設計，例如組合挖掘機的設計，集推土機和挖掘機的功能在一起，而共用一個動力系統，在執行系統處分開。層次化結構設計方法在構想分級結構階段，能夠幫助設計者厘清思路，從而找出結構設計的關鍵點，集中解決結構設計中的難點問題。載荷均布性設計。由于機械結構設計的特點，希望載荷分布均勻，充分發揮材料的機械力學性能或者取得降低最大載荷的目的。例如，修形齒輪的設計、對數滾子的設計，為了取得接觸應力的均布，從而修形零件，實現結構的優化設計。行星齒輪減速器的設計也體現了載荷均布性的設計理念，從機構運動學來看只需一只行星齒輪；然而從受力平衡、承載能力和提高齒面的抗磨損來說，三只行星齒輪的結構設計更好。變結構設計。機械結構的創新常常采用變結構的方法，變結構可以改變機械結構的功能，例如，非圓連接形式的成形連接、曲柄滑塊結構設計變為轉動導桿結構設計。變結構可以改變實現功能的形式，例如徑向柱塞泵和軸向柱塞泵的設計。變結構也可以降低機器的設計成本，例如利用死點的桌面支承設計。
3.模型試驗設計。相似模型試驗設計。基于機器物理模型的相似，運用相似科學理論，對于大型的機器設備進行模型試驗設計。通過模型結構設計和試驗分析，獲取機械結構的可靠性、并預測機器的工作性能。模型相似的設計方法已在工程領域有廣泛的運用，例如大型水輪機組的結構設計。通過制造大型水輪機組的模型，測試試驗模型的工作性能以及其可靠性等指標，優化水輪機組的結構設計和工作能力。機械結構的設計方法不是一成不變的，而是隨著人們的發明和新的科學原理的發現，在日新月異地發展，不斷出現新的機械結構設計方法，同時對前人的機械結構設計進行革新。
三、機械結構設計的原理
機械結構的設計必然要依據技術科學的原理，例如：理論力學原理、材料力學原理、彈性力學原理、疲勞力學原理、流體力學原理、熱力學原理、摩擦學原理、聲學原理、智能原理和一切可能的新物理原理。這里討論以上各種原理在機械結構設計中的應用，以期總結機械結構設計的常用原理，討論機械結構設計的原理在今后結構創新設計中的可能性。理論力學原理。理論力學是機構設計的基礎理論，對于機器的運動學和動力學分析，得到的結構必然反映到機械結構的設計中來。例如，軸承轉子系統動力學的設計，其動力學及其穩定性的設計，要求修改軸承的設計和軸的剛度設計。材料力學原理。機械零件的強度和剛度設計是基于材料力學理論的，強度或剛度不足時，就需要修改零件的結構設計。例如，齒輪輪齒接觸強度和齒根彎曲疲勞強度的設計，當齒面接觸強度不足時就要求增大小齒輪的分度圓直徑；當齒根彎曲強度不夠時就要求增大齒輪的模數。彈性力學原理。彈性力學分析是零件應力應變計算的基礎，例如滾動軸承中滾子修形的設計，基于彈性力學的接觸分析，確定滾子的修形曲線和修形量。在機械零件的結構優化設計中，常常用到彈性力學理論。疲勞力學原理。機械零件上的機械載荷在工作過程中常常是變動的，例如汽車中的軸、軸承和齒輪上的載荷都是變化的，這種變化的載荷具有一定的統計特征。變載荷下軸和滾動軸承的疲勞壽命設計等工程內容，已經發展成機械零件的概率設計。
為了更精確地設計機械零部件，疲勞力學在機械結構設計中會得到越來越多的應用。流體力學原理。流體傳動和動靜壓軸承等的設計是依據流體力學原理的，流體力學也是機械結構創新的基本原理之一。例如靜壓導軌的設計、動壓滑動軸承的設計，要依據流體的質量守恒定律、平衡原理等，優化設計的結果要求修改導軌或軸承的結構型式和尺寸參數。熱學原理。熱力學和傳熱學在機械零部件的設計中有很廣泛的應用，導軌的熱精度設計、齒輪和滾動軸承的膠合分析、隔熱結構設計等等。摩擦學原理。耐磨或加快磨損是摩擦學設計的核心，例如圓錐銷的設計、組合螺母的設計，就是為了補償零件的磨損，使得零件在磨損后仍能實現其設計的功能。磨削和拋光制造工藝是利用零件磨損的加工方法。聲學原理。在機械系統的噪聲分析和研究中，依據物理聲學的原理及其分析方法，得到噪聲的頻譜和功率譜等分析結果，以指導機械結構的設計，例如低噪聲滾動軸承的設計。今后，可以考慮利用機械噪聲來進行產品設計，例如聲爆彈的設計、信號中噪聲信息干擾的設計等。智能原理。機械結構設計的原理將向智能化、生物化的方向發展。隨著智能技術的應用，機械結構具有靈敏的智能功能。測試技術、控制理論和信息論是機械結構智能設計的基礎。
機械原理與機械設計范文第3篇
關鍵詞：機械原理；精品課程；課程建設
作者簡介：李光煜（1965-），女，內蒙古呼和浩特人，黑龍江科技大學機械工程學院，教授；劉秀蓮（1979-），女，遼寧葫蘆島人，黑龍江科技大學機械工程學院，講師。（黑龍江 哈爾濱 150027）
中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）34-0126-02
精品課建設是教育部為實施高等學校教學質量和教學改革工程不斷提高教學質量而推出的一項重大舉措。在精品課建設中，應圍繞如何提高教學質量進行研究和實踐，其主旨在于充分體現精品課的先進性、科學性和示范性，實現理論知識傳授與應用創新能力培養并重的教育目標。在這一過程中，通過整合教學內容，構建新的教學體系，改革教學模式，深化實踐環節，造就一支優秀的結構合理的師資隊伍，吸收和培養年輕教師，優化教材，實現課程建設的可持續發展。[1，2]
一、進行教學內容的整合，形成新的教學體系
近年來，隨著高等教育教學改革的深入和創新應用型人才培養規劃的調整，學生某些科目的教學時數有所減少，“機械原理”課程的教學時數也由原來的76學時減少到56學時。在教學時數減少了20學時的情況下要保質保量地完成“機械原理”課程的教學，就要求授課教師對教材內容要融會貫通，對理論知識的講解能夠深入淺出，做到舉一反三。通過課程組討論和教學實踐，對理論知識體系進行了重新整合，把課程內容體系歸納為“四大模塊”，即機構的組成與運動分析模塊、機械系統動力學模塊、基本機構及其設計模塊和機構組合系統及其設計模塊。其中，機構的組成與運動分析模塊（10學時）內容包括平面機構的組成原理及其結構分析和平面機構的常用運動分析方法研究。機械系統動力學模塊（16學時），包括平面機構的慣性力確定和動態靜力分析方法、機械的效率確定及自鎖條件分析、機械的平衡條件及其計算、機械的運動方程的建立及其速度波動的調節方法等內容。基本機構及其設計模塊（22學時），包括平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構和其他常用機構的類型、應用及各自設計方法。最后是機構組合系統及其設計模塊（8學時），包括齒輪系的類型、傳動比的計算及輪系的應用和機械系統的方案設計。[3]經過整合課程體系，使課程內容變得更加連貫，學生在學習機械原理這一學科時能夠按照認知規律來掌握知識要點，從而使學習變得更加容易。即首先學習并掌握機構的組成原理和結構分析、機構具有確定相對運動的條件和平面機構常用的運動分析方法之后，了解和學習工程中常用機構的類型、組成、應用特點及其設計方法，最后學習和理解機械系統的機構組成及其總體方案設計，從而使各執行構件間達到協調配合。通過形成和利用“機械原理”課程新體系，充分體現出了精品課建設的先進性、科學性和示范性。
二、建立科學合理的教學環節，提高學生掌握知識、運用知識及動手創新的能力
學生對基本概念、基本原理及基本技能掌握程度的關鍵在于是否建立了科學合理的教學環節，同時學生理論聯系實際的能力、親自動手實踐能力和工程應用能力的形成與提高也依賴于科學合理的教學環節。多年來，“機械原理”課程組建立并應用了“三位一體”的教學環節，即把理論教學作為第一環節，第二環節為實驗教學，課外綜合實踐是第三個教學環節。通過“三位一體”的教學環節全面提高了學生掌握理論知識的能力、動手實踐創新能力和工程應用能力。[4]
1.改進教學方法與手段，使理論知識變得生動形象，便于學生掌握
在“機械原理”課程教學中沒有統一的教學模式，而是根據章、節及課程內容的不同采用靈活多樣的教學方法。“機械原理”課程組教師常采用的教學方法有傳統的課堂講授法、啟發式教學法，也有新穎靈活的分析討論式教學法及現場研究式教學法、案例教學法等。例如，在進行輪系這一部分內容的教學時，結合動畫和模型等應用實例，利用分析討論法和學生一起討論定軸輪系與周轉輪系的結構形式的不同、運動特性的不同及它們之間的聯系，從而推導出兩種輪系的傳動比計算方法，通過這樣的教學，可以開發學生智力，培養學生科學思維能力，使學生對這一知識點更容易理解和掌握，達到記憶深刻的教學效果。而在學習輪系中“使用惰輪的必要性”這一內容時，采用了案例教學的方式，把采煤機搖臂使用惰輪的錄像作為案例讓學生觀看和了解，從而得出惰輪可以增大傳動距離和改變傳動方向這兩個結論。在齒輪機構和蝸桿機構的教學中，組織學生到機構陳列室及常用機床車間進行現場教學。在去現場之前要給學生布置思考題，讓學生帶著問題去現場觀察，把教材中的理論知識與工程實際結合起來，使學生領會齒輪機構（蝸桿機構）在機器中的應用及其在應用中體現出的不同特性，達到了使學生把理論知識與生產實際結合起來的教學目標。
處于理論學習階段的學生還沒有接觸生產實踐，教師不可能每節課都能帶學生到現場教學。鑒于此，在“機械原理”教學中，要充分利用機械的實物模型直觀教學或利用教學錄像片、CAI教學課件、多媒體flas等比較形象的教學工具和手段幫助學生理解和掌握較抽象的理論知識。例如，錐齒輪的當量齒輪和當量齒數這一概念就非常抽象，學生較難理解，但在利用一段錄像片展開背錐并結合CAI課件講授之后，這一教學難點也就迎刃而解了。另外，在精品課建設中還充分利用網絡教學資源和環境，建立了機械原理精品課程網站，網站中包含了本課程的教學資料，包括自制的CAI教學課件、多年收集的教學案例以及多套課程教學重點和難點知識的錄像片等，還包括機械學科的前沿成果、機械創新園地及課程習題及答案等，為學生的自學和機械創新能力的形成提供便利的條件。
2.完善實驗教學設備，改進實驗教學方法，提高學生動手實踐能力
針對“機械原理”課程對實驗教學的要求以及實驗項目與內容的改革與整合，學院在實驗設備的種類和臺套數、實驗場地等方面的投入力度逐年增大，使實驗室在實驗裝備和實驗技術方面具有較先進的水平，為本課程的實驗教學創造了良好的環境。在實驗室的管理方面上實行課余時間開放制，學生實驗時間自定并提前預約。在實驗教學方面，以前的機械原理實驗教學多是驗證性的，很多學生都只在旁邊觀摩，起不到對學生鍛煉動手能力的培養目的。通過完善實驗設備，目前實驗室引進了具有研究性、綜合性及創新性內容的實驗，開設了機電系統創意組合實驗和機構創新結構設計實驗，學生利用課堂所學的基本概念、基本原理和基本技能，獨立思考，親自動手設計、組裝新機構，并對所組裝機構的傳動系統方案進行評價，通過這樣的實驗教學方式培養了學生的創造、創新能力和動手實踐能力。
3.開展課外綜合實踐，提高學生對理論知識的應用能力
培養學生解決機械工程應用及其創新發展的能力是“機械原理”課程教學的總目標。要實現這一目標，單憑理論教學和實驗教學還遠遠不夠，還要加強對學生課外綜合實踐的引導和指導。因此課程組創建了面向全校學生的“機械創新訓練實驗室”、“慧魚創新組合制作室”，并由專人管理設備。教研室及實驗室全體教師均可進行指導，為學生的創新活動提供寬廣的平臺和指導，為學生個性化創新教育創造廣闊的空間。每年定期舉辦校級機械創新設計大賽和“慧魚”模型創意組合競賽，課程組對在大賽及競賽中出現的優秀作品進行評價，幫助學生對所學基本概念、基本理論知識與工作實際應用做到融會貫通，利用機械原理知識發現問題并解決問題能力；并對其中能夠完成實物或模型的作品提供一定的資助，對其中明顯具有實用性和創新性的作品給予獎勵，在此基礎上鼓勵和組織學生參加省級或國家級機械創新競賽及全國大學生科技創新大賽等活動。這樣，在培養學生的動手能力和創新能力的同時，也培養了學生的組織協作能力和溝通能力，實現工科大學生由理論知識的掌握和積累向機械創新發展及工程應用能力生成的轉變。
4.建立科學的考核方法，綜合考評學生成績
近年來，課程組對“機械原理”課程建立了多元化考核模式，真正發揮期末考核在課程教學中的鑒定、督促和激勵作用。具體做法是：首先在考核的內容上，不僅考核學生基本概念、基本理論和基本技能的掌握程度，還要考核學生綜合性、創造性地應用基本概念、基本理論和基本技能解決實際問題的能力。其次在考核的形式上，加大了平時學習表現和實踐能力考核的力度。不再是由一套試卷和幾道試題決定學生對本課程的學習效果，而是綜合考量學生的平時作業、討論課及啟發式教學中的表現、實驗課教學中動手能力的表現及校級、省級和國家級創新大賽的參加及獲獎情況等多個方面進行測評，使期末成績的構成多元化。利用考核形式的改革，使每一個教學環節都得到學生的足夠重視，激發了學生的學習積極性，使學生更加了解“機械原理”課程在今后從事機械工程應用及其創新發展中的重要性，通過建立科學的考核方法，改善了教學秩序，提高了教學質量。
三、加大師資隊伍建設力度，提高師資隊伍的學歷水平和教學能力
師資隊伍的建設和師資水平的提升是精品課程建設的關鍵。“機械原理”課程組教師共9人，其中教授3人，副教授1人，高工2人，講師3人，高級職稱人數占67%。課程組全體教師不斷進取，抓住各種機會努力提高自身的學歷水平和教育教學能力。[5]目前博士學位1人，在讀博士后1人，在讀博士3人，碩士學位2人，學士學位2人。對青年教師實行導師制培養計劃，對每一位新進教師均配一名骨干教師進行指導，并制訂明確具體的培養計劃，幫助他們提高教學能力，過好教學關、育人關、實踐關。要求新進教師必須經過聽課、輔導答疑、批改作業、指導實驗、指導課程設計、試講、點評等階段后，才能上講臺講課。鼓勵青年教師積極開展教學與科學研究，提高學術水平和工程實踐能力，并促進教學水平的提高。幾年來，共有5人次參加校級、院級教學大賽，分別獲得一、二、三等獎，課程組的教學質量受到學校師生的一致好評。
四、引進國內優秀教材， 完成自編規劃教材和自制課件的配套體系
課堂教學的主要載體是教材，教師通過教材把知識傳遞給學生，教材也是學生課前和課后自學的主要工具，所以精品課程教學效果的改善和教學質量的提高都與教材的選擇和建設息息相關。課程組教師長期重視教材的選用與建設，選用的教材均為高教出版社推薦使用的國家優秀獲獎教材，并購買了與教材配套的CAI電子教案。同時以“21世紀規劃教材”為依托，抓住北京大學出版社“全國高等院校機械類創新型人才培養規劃教材”的契機，課題組共同努力出版了與課程建設配套的機械原理教材，并在教學實踐中得到應用，師生反映良好。為提高教學效果，增加課堂的信息量，黑龍江科技大學的教師們還自己制作了CAI課件，實現教材立體化，效果很好。
參考文獻：
[1]曲向榮.精品課建設的實踐與思考[J].沈陽工業大學學報：社會科學版，2008，（2）.
[2]侯治富， 金祥雷，谷樹嚴，等.精品課程建設目標及實現途徑的研究與實踐[J].中國大學教學，2006，（1）：22.
[3]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].第八版.北京：高等教育出版社，2007.
機械原理與機械設計范文第4篇
關鍵詞：機械設備；機械可靠性；可靠性設計
中圖分類號： TU85文獻標識碼：A
一、我國機械設備的可靠性現狀
我國機械工業底子薄，上世紀七八十年代不少大型成套設備和精密自動化設備不能自行設計制造。產品可靠性差、能耗高，有效壽命多數只相當先進國家相應產品的1/3~1/2。萬元產值的能耗及鋼材消耗大大高于發達國家。我國1988年機電產品出口額僅占世界機電產品出口總額的0.5%。
改革開放以來，特別是我國加入WTO之后，極大地促進了我國機械工業的進步。機械產品的設計和制造水平不斷提高，出口額不斷增大。但困擾我國機械產品參與國內外競爭的主要因素仍然是產品的可靠性差。主要表現：目前國民經濟和產業化所需裝備近2/3依賴進口；機械制造業典型產品的技術來源57％依靠國外；儀表、氣液元件、低壓電器等的平均無故障工作時間低于國外同類產品一至兩個數量級；拖拉機和工程機械的平均無故障工作時間是國外的1/2~1/3，甚至1/10；國產越野車的無故障里程在380~800km，而進口車卻為28 000km；國產儀表和日本儀表在同樣工作條件下，故障率是9:1。諸多類似的事例導致用戶提出“寧愿犧牲先進性，也要保證可靠性”的要求，許多用戶抱怨國產機電產品是買得起，修不起。由于可靠性問題，加劇了機電產品出口出不去，進口擋不住的局面。可靠性嚴重制約了我國機械工業的快速發展，影響到我國機械工業的聲譽。
二、可靠性設計理論的基本任務
可靠性設計理論的基本任務，是在可靠性物理研究的基礎上結合可靠性試驗及可靠性數據的統計與分析，提出可供實際設計計算用的物理數學模型和方法，以便在產品設計階段就能規定其可靠性指標，或估計、預測機器及其主要零、部件在規定的工作條件下的工作能力狀態或壽命，保證所設計的產品具有所需要的可靠度。機械零件的可靠性設計是以應力-強度分布干涉理論為基礎的。
三、機械可靠性設計的原理分析
可靠性是一門學科，它涉及的范圍廣泛，是一門綜合了系統工程、管理工程、價值工程、人機工程、電子計算機技術、產品檢測技術以及概率、統計、運籌、物理等多種學科成果的應用科學。可靠度也叫可靠性，指的是產品在規定的時間內，在規定的條件下，完成預定功能的能力，它包括結構的安全性，適用性和耐久性，當以概率來度量時，稱可靠度。
根據國家標準的規定，產品的可靠度是指：產品在規定條件下、在規定的時間內完成規定的功能的能力。
對產品而言，可靠度越高就越好。可靠度高的產品，可以長時間工作；從專業術語上來說，就是產品的可靠度高，產品就可以無障礙工作的時間就越長。
機械結構的可靠性仿真算法經過幾十年的發展已經比較成熟，大致分為兩類：解析方法和抽樣方法。解析方法通過尋找和優化設計驗算點計算功能函數的可靠指標，進一步計算機構的失效概率。解析方法主要包括：一次二階矩法、二次二階矩法、響應面法等；抽樣方法通過隨機變量的抽樣計算結構的失效概率，抽樣方法主要包括：直接蒙特卡洛法、半徑重要度抽樣、自適應重要度抽樣等。
在確定功能函數的基礎上，多次調整不同的變量分布類型、變量的統計特征，選擇不同的可靠度計算方法，可以是零件的可靠度得到提高，從而提高整個組件級、系統級的可靠度。對于同一系統進行不同情況的可靠度分析，可以得到系統可靠性的提升，滿足設計的要求。
可靠度函數可用關于時間t的函數表示，可表示為R(t)=p(T>t),其中，t為規定的時間，T表示產品的壽命。由可靠度的定義可知，R(t)描述了產品在（0，t）時間內安好的概率，且R(0)=1，R（+∞）=0。下面是一些可靠性常用的分布：
指數分布：浴盒曲線對應的指數分布為F（t）=1-e- t；如何得到這一分布？
設產品在t時間內總的失效率F（t），則：
在t時刻產品的存活率R（t）=1-F（t）；
在t時刻的失效為t時間的是效率的導數、即f（t）/F’(t)；
在t時刻的失效率為t時刻的失效比t時刻的存活率，即f（t）/R（t）。
根據浴盆曲線，當產品在穩定失效階段時任意時刻的失效率為λ。
綜上，即得到等式：λ=f（t）/R（t）/（1-F（t））；
解此微分方程得到一個特解：F(t)=1-e-t;
所以R（t）e-t，這就是指數分布：
威布爾分布：與指數分布相比，只是變量λ不一樣。威布爾分布的F（t）=e^（-t/a）^b;當b=1時，F（t）=e^（-t/a）^b,這也就是指數分布；從威布爾分布來看看其他參數；
R（t）=1-F（t）=e^（-t/a）^b；
F(t)=F(t)=（b/t）*（t/a）^b*e^(-t/a)^b;
失效率=f（t）=F（t）/R(t)=（b/t）*（t/a）^b;
對數正態分布：顧名思義，說明產品在t時間內的失效率與t服從對數正態分布，也就是說F（t）與ln（t）成正態分布。標準表達式為：F（t）=Φ（（lnt-ln（T50））/δ）；
根據各種分布，都可以方便地求出產品MTBF。
要求出的MTBF就必須找到樣品的失效時間，這樣我們必須取出一定的樣品做特定的測試、記錄樣品的失效時間，然后計算產品的MTBF。
有時候，我們常基于概念進行可靠性設計與分析。于是就涉及到了隨機變量。
隨機變量分布類型選擇
機械產品可靠性定量分析理論根據產品基本變量存在隨機分散特性，應用概率論和數理統計的方法，分析計算機械產品在使用期內滿足規定功能的概率。一般情況下，影響產品可靠性因素有所承受的外載荷、結構的幾何形狀和尺寸，材料的物理特性、工藝方法和使用環境等。
隨機變量統計特性參數選擇
一般來講，各類型統計變量的統計特性參數選擇都應來源于試驗數據，但是存在一些共性;泊松比的離散程度較小，其變異系數僅為0.01~0.03左右，機械零部件壽命的變異系數均是小于1的數值，使用指數分布描述機械零部件的壽命會帶來較大的誤差；對于產品整機壽命，在第一次大修前的變異系數較小，而經過大修后的整機，其壽命的變異系數加大；原來材料的機械強度是接卸設計的基礎，一般原材料機械強度的變異系數屈指都比較小。
故障樹分析法（FTA）能形象的顯示出產生系統故障的外在與內在原因以及他們之間的邏輯關系。這樣，為設計、管理、維護人員提供了一個形象的的基礎資料。這對提高產品的可靠度與改進產品設計都是很有幫助的。對于簡單故障樹，可以用直觀的方法，即按照故障樹結構及邏輯的性質求最小割集。但對于復雜故障樹就要利用系統的方法求最小割集。
故障樹中各基本事件對頂上事件影響程度不同。從故障樹結構分析，個基本事件的重要度或嘉定個基本事件發生概率相等，分析個基本事件的發生對頂上事件發生的影響程度，叫結構重要度。結構重要度分析是分析基本事件對頂上事件的影響程度，為改進系統安排全性提供信息的重要手段。
四、結語
本文在回顧機械產品可靠性定性分析和定量設計分析方法后，探討了一些簡單的機械產品可靠性設計分析的方法，明確了設計分析方法流程，并提出了基于可靠性產品的參數設計方法，為機械零件的可靠性設計提供了系統的解決方案。對零件進行可靠性設計分析，并且對零件的具體參數實施基于可靠性的參數設計，為可靠性提供了方向。
參考文獻：
1、《ANSYS10.0有限元分析自學手冊》 鄧凡平.人民有點出版社。
機械原理與機械設計范文第5篇
關鍵詞：園林設計；施工；協調管理模式
近年來，在社會經濟不斷進步的背景下，人們的生活質量有所提升，對日常生活及工作環境的綠化程度要求越來越高，園林設計與施工的重要性日益凸顯。
1 園林設計與施工中不協調性產生的原因
1.1 設計意圖往往忽略實際施工的可行性和實用性
首先，設計綠化工程時，獨具匠心的設計理念很容易忽略施工現場的可實施性，只看到表面的施工環境。園林設計師為了能夠創造良好的景觀，應追求物種的多樣性，力求通過對灌木、喬木等植物的合理搭配和精心設計，提升園林景觀的整體效果。然而在此基礎上設計，不能深入探究地質情況，設計圖紙中的物種不符合施工現場地質狀況等現象，往往導致施工人員很多時候無法完全按圖施工，造成園林設計與施工的不協調。其次，一味地追求綠化實時效果，一些本應該重修剪的苗木沒能適當地修剪，以致于在追求景觀和綠化效果的過程中，苗木成活率不高。總而言之，這種忽略實際施工的可行性和實用性的設計意圖，不僅導致園林設計與施工的不協調性，還導致工程施工成本大大增加。
1.2 設計師過度重視效果圖而忽視工程效果
園林設計過程中，在沒有對施工現場進行充分考察的基礎上設計的效果圖，盡管擁有迷人的圖片效果，但在實際施工過程中，由于難度過大、不符合實際，因此，工程效果不夠理想[1]。例如，在改造道路綠化的過程中，要求設計師在現有道路綠化狀況的基礎上，豐富植物層次，因此，實際是將中層灌木和2排喬木應用于現有道路綠化中，實現了色葉物種和常綠搭配，這種設計雖擁有迷人的圖片效果，然而在實際的施工過程中，例如，種植灌木，必須大規模破壞原有的模紋，導致連續性在現有模紋當中遭到破壞，無法實現園林設計的預期效果。
2 園林設計與施工協調管理模式
2.1 在施工可行性和經濟性基礎上進行園林設計
園林景觀建設是一項復雜的工程，需要經歷多個環節，包括招投標、設計以及施工等，每一個環節對工程整體質量以及園林綠化的效果都具有直接的影響，而各個環節也處于相互影響的關系之中。針對設計和施工來講，現階段，要想提升園林工程質量，設計人員在設計階段必須增加對該工程實際施工的可行性以及經濟性的考慮[2]。因此，設計師應做好充分的現場勘查工作，全面考慮當地植物市場狀況、植物生長環境、地形等因素。同時，同施工專業人員進行充分溝通，在充分了解園林工程實際施工的基礎上開展設計工作，能夠有效提升設計的可行性。因此，設計人員在開展工作前，應當首先進行現場調研，單純依靠建設單位提供的圖片以及現場資料是遠遠不夠的，只有在充分了解施工現場實際狀況的基礎上，才能夠提升設計方案的實用性。
2.2 應用設計指導施工
園林施工過程中，施工人員必須首先深刻掌握設計圖紙以及設計理念，同設計師充分溝通，正確理解設計師的意圖，并在實際施工過程中，有針對性地采取有效措施，提升工程質量。在實際施工過程中，由于施工人員擁有不同的理解能力、審美水平等，同樣的設計圖紙會創造出完全不同的園林景觀。在實際施工過程中，會對不同的植物樹種、色彩以及大小等進行搭配，從而造成施工同設計目標之間的差異。因此，現階段，要想提升園林設計與施工的協調性，應積極應用督導制協調管理模式，設計師定期深入施工現場，充分了解施工進程和某一階段的施工質量以及創造效果，并根據設計圖紙對施工人員的技術以及施工途徑進行指導，促使園林施工同設計理念保持高度的一致性。
設計師在深入施工現場的過程中，可以及時給予施工人員相關建議，同施工人員溝通，并及時糾正施工中的錯誤行為。值得注意的是，應用督導制模式的過程中，設計師同施工人員最主要的任務就是提升園林工程的藝術性，為構建出具有意境美的園林工程做出貢獻。設計師同施工人員只有同時身臨施工現場，才能夠從整體上有效地控制工程質量以及所營造出來的藝術效果。
3 結論
在社會經濟不斷進步的背景下，人們的生活質量明顯提升，對于日常生活及工作環境的綠化程度要求越來越高，園林綠化工程的重要性日益凸顯。然而，園林工程要想實現綠化以及美化環境的效果，必須能夠在設計和施工過程中實現高度的協調性。施工專業人員參與設計，促使設計師充分掌握工程實際限制性因素，從而提升園林設計的可行性。設計人員也應適當參與施工，保證實際施工能夠真正體現出設計意圖。
參考文獻
