时间：2023-03-17 17:58:10
导语：在机械系统设计论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
系统教学法是以具体机械设备（项目）为背景；以学生、项目和实际经验为中心，而不是传统的教师、教材和课程。把整个课程内容在一台具体机械设备上得到有机的整合，使机械设计各章节内容与课程体系衔接地更加紧凑、顺畅。学生开始接触课程就了解了科学、严谨的设计思想。教师在授课过程中根据相关章节的零部件在机械设备中的作用，通过结合具体实物讲述，使学生对相关内容零部件的作用产生较高认识，对每一个零部件的理解与选择，必然会达到“学有所用”的要求。系统教学法课堂理论教学以改变过去传统单独各章节的分散学习，知识体系杂乱无章，使学生出现“知其然不知其所以然”的现象。通过对这些基本内容的学习去掌握有关的设计规律和技术措施，从而使学生具有设计其他通用零部件和某些专有零部件的能力。系统教学法特点：①系统性。整个课程内容作为一个系统，每个章节内容作为要素。②典型性。具体机械设备包含大多数机械设计课程的知识。③目的性。学习通用机械零件的设计与选型。④科学性。根据学生理解具体情况，灵活掌握、实施教学。⑤直观性。设备结构和各个零部件的作用一目了然。⑥应用性。应用书本理论直接解决设备失效的问题。⑦关联性。充分体现各个零部件相互关联关系。
二、机械设计系统教学法实践
“系统教学法”的核心是一台具体机械设备，具体如何实施教学，可以根据具体情况灵活掌握。设备应具有形象化、具体化的特点，与传统教学中的举例有本质的区别，是把整个课程知识作为一个系统，而系统又是以一台具体设备而体现的，各章节的知识通过设备零部件的设计和选型来学习。设备零部件具有形象化、具体化的特点，以提升绞车作为一台具体设备实例教学。课程教学前，学生首先通过视频了解这台设备的用途，然后到实验室参观，让学生确实感受到设备的外形。教师上课根据视频首先介绍其工作原理以及各个部件的功能和作用，让学生清楚认识到学习这门课程的目的就是要学会这台机器的设计。在教学中要始终贯穿“使用场合—失效形式—受力分析—强度计算—结构设计”这一主线，本课程的学习分成三个单元进行，机械零件的疲劳强度设计和主要零部件，诸如齿轮传动的强度计算、轴的设计、滚动轴承的选择及组合设计、螺纹连接的强度计算及螺栓组连接的受力分析等内容列为重点内容作为减速器的重要组成部分，作为第一单元知识，在课堂上重点讲授；而把比较易于理解的某些章节，如机械零件常用材料和选择原则、过盈连接、摩擦轮传动等列为一般性内容，安排学生自学。第一单元———减速器。①减速器原理。强调是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，是一种相对精密的机械，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。设计减速器时，应根据工作机的选用条件、技术参数、动力机的性能、经济性等因素。②齿轮。通过视频和图片，让学生理解齿轮的失效形式，然后讲解制造齿轮需要材料和热处理、齿轮的受力和强度计算、齿轮的加工精度和效率、齿轮的和齿轮的设计、材料、加工热处理。③轴。根据减速器中轴具体结构进行教学，还要结合齿轮的结构和受力分析讲授轴的结构，对轴的设计、材料、加工工艺、热处理和精度公差要结合实际详细讲解，并对轴的失效形式和国内外最新维修方法进行介绍。④键连接。结合减速器的齿轮和轴进行教学，解释键的作用，重点学习平键和花键的选型计算和实效形式，其他类型的键作为扩展知识进行介绍。⑤轴承。结合减速器的轴系，解释轴承的作用，介绍轴承的种类，重点学习轴承的选型计算；结合减速器的工作特点学习轴承的和实效失效形式。⑥螺栓连接。以减速器箱体的各种螺栓为例，学习螺栓连接的种类、应用特点和使用场合、预紧力的作用、防松的措施、引伸学习螺栓的强度计算和提高强度的措施。第二单元———提升绞车其他部件。①联轴器。首先根据提升绞车介绍各个联轴器的作用，重点学习联轴器的选型设计，联轴器的种类以自学和课堂讨论为主。②刹车器。教师简单介绍提升绞车中刹车器的作用和类型。第三单元———机械其他知识。①带、链和蜗轮蜗杆传动。学习这部分知识时，要把这三章内容进行整合，改变过去按章节分别教学的方式。首先采用对比法进行教学，就是以齿轮传动为参照物，重点介绍三种传动的特点、应用场合，然后再分开单独学习。②摩擦、磨损及。学习时以减速器为例，讲解摩擦和磨损的危害以及的作用。重点学习剂的选用和方式。③机械零件强度。结合齿轮、轴和轴承的失效形式，学习材料的疲劳特性；结合齿轮、轴和轴承的工作中的受力形式，学习交变应力特性。要通过具体减速器齿轮、轴和轴承的失效案例，使学生掌握零件疲劳破坏的危害。
三、结语
论文摘要： 对于水电运行过程而言，辅助机械系统是十分重要的组成结构，其在设计过程中要把会对系统性能带来影响的方面积极考虑在内，这样才能维持水电站辅助水力机械系统设计方案发挥应有的作用。针对这一点，结合实际情况分析水电站辅助水力机械系统的相关问题。
如果将水电站辅助水力机械系统详细划分，其主要包括了油、气、水、量测等不同的结构形式组成，整个系统最大的功能则是向主体设备创新良好的运行服务，维持整个电力设备的正常运行，提高水电站的使用效率。从长时间的运行情况分析，水电站辅助水力机械系统在设计过程中，其方案形式、产品好坏、技术高低对于水电站的经济效益有很大的影响。
1 中水系统的设计
1.1 供水方式部分
我国国内当前的水泵使用性能常常达不到理想状况，其主要是因为制造加工工艺达不到标准，产品质量不合格，无法维持系统的稳定运行，且大部分的水泵在质量、强度上与标准明显不符。检查中则发现了大部分电站的技术供水泵因制造方法、技术落后等各类因素造成其运行出现异常，对于设备的正常性能发挥起到阻碍作用。鉴于我国的减压阀技术运用广泛，其成本消耗也大大降低，在电站净水头处于120-300m范围内时最好选择自流(减压)供水当成机组技术供水方式。遇到泥沙较多的电站时，需综合分析运用正、反向的双向供水方式，且做好定期切换实现反冲洗，避免出现堵塞。对于部分中小型的水电站在设计时可选择循环供水方式，此形式运用在封河的寒冷地区时则会出现异常，这是由于冷却器处于尾水渠时将会受到低温影响而出现损坏。
1.2 排水系统部分
开始设计水电站排水系统时需根据不同的情况针对处理，若遇到中小型电站或尾水位过高的电站时，则要设计直接的排水方式。通过这种设计，不仅降低了水淹厂房的可能性，还能给设计者的工作带来方便。这是由于集水井井盖若要求密封时，其设计将会遇到不同的困难。而渗漏集水井、检修集水井则需结合不同情况布置，这是现代设计理念中必须的标准。然而实际情况却是，大部分电站的业主都提出把两井之间进行打通处理，设计时则要求对连通管上添加常闭阀门进行调节，阀门安装时必须具备较强的稳固性，这样则能避免造成洪水冲垮厂房的危险。
1.3 管道阀门部分
考虑到全面增强电力系统的可靠性，避免系统运用中工作量过大，在设计方案时要对每个部位合理规划，以此来降低操作人员的工作量。对于技术供水选择自流供水的形式时，供水管中的第1道阀门的压力承载要更强一级。例：当调保升压值达0.9MPa则需要采取1.6MPa的阀门，若依旧选择1.0MPa的阀门则压力承载上达不到要求；当技术维修操作的难度较大时，最好可采取2道阀门，其材质最好选用不锈钢阀门。
1.4 蜗壳排水部分
设计时需要注意的包括：1）尺寸的选择，对于相关机械设备的尺寸大小要严格把握，特别是对于蜗壳排水及尾水管排水阀口径要严格参照标准，一般控制在压力钢管及蜗壳进口公称直径9%为最佳。2）阀门设置。国内很多的设计者对每套机组设置了1个尾水管排水阀，由于阀门在使用时极为关键，可以对每套机组添加2个水阀，从而大大增强设备的使用性能。
1.5 滤水器设置部分
设计自流供水形式时，要想维持减压阀的有效性能，在分布装置时则需要对滤水器进行合理设置，以使得技术供水系统在常规状态下运行，也可把滤水器放置在减压阀前来保证性能发挥。尽管滤水器压力的等级上升会加大投资成本，但其增加的范围最多在15%，水电站完全能够接受，此方案的运用范围甚广，且运用起来效果理想。
1.6 渗漏排水泵部分
选择渗漏排水泵需根据具体的情况而定，水电站尾水位变化较大时，选用的渗漏排水泵要符合扬程的要求，这些要依据水泵自身的性能而定。若水位达不到理想状态则会造成水泵长期无法正常工作，其必将导致水泵效率低、轴承温度过高，轴承容易烧坏掉。处理该故障时要结合水泵的扬程情况，根据具体水位的高低加以处理，或者运用变频的方式操作即可。
2 中气系统的设计
1）水电站气系统一般包括中压气系统和低压气系统，由于目前气体介质减压阀尚未达到成熟阶段，因此这2个系统在设计时不考虑合用，应尽可能分开设置。2）由于供气管路往往较长有一定的管路损失，使气体到达供气设备时压力达不到设备的额定操作压力，因此在选择空压机时其额定排气压力宜比设备的额定操作压力略高一些，相应的贮气罐设计压力也要提高。3）低压气系统中吹扫及检修供气单元与机组制动供气单元尽可能分开设置，并分别设置相应容积的贮气罐；另外，吹扫及检修供气单元可作为制动供气的备用气源，以保证制动供气的可靠性及供气质量；制动供气应尽可能干燥、清洁，而吹扫及检修供气干燥、清洁度可适当放宽。
3 中油系统的设计
3.1 透平油系统
1）中小水电站。对于管路系统结构调整，尽量简化系统内部组织，例：对用油部位周围、供排油总管适当添加活接头，需要时结合软管过渡等，尽可能采取少量的不锈钢管、埋管进行布置。2）梯级电站。其透平油的设计需根据水电站的组成判断，如：用油分析、化验设备等等。
3.2 绝缘油系统
水电站的主变压器基本上达到20～30年免维护要求，没有大型事故则基本不要修理，通常无需更换绝缘油。对中小型水电站的绝缘油系统时可把供排油管路去掉。而梯级电站只要找到合适的站点对绝缘油系统设置，则能把绝缘油系统去除。
4 中水力量测系统的设计
1）为了实现对集水井液位的实时监控，设计时要添加2种不同类型的液位控制器，可采取压力传感式及浮子式等以互相转换作用。2）对用于监测尾水管压力脉动的传感器，不得经过测压管后再设置传感器，以避免精度受到影响。3）对水位计部位采取防止水倒灌的装置。
5 结束语
水电站辅助水力机械系统在水电站中占有重要地位，其直接影响了水电站的正常运行。设计者必须结合具体的性能需要、维修要求、成本消耗等因素，采取正确的设计方法来保证辅助水利机械系统作用的发挥。
参考文献
摘 要
柔性机械臂作为柔性多体系统动力学分析与控制理论研究最直接的应用对象，由于其具有简明的物理模型以及易于计算机和实物模型试验实现的特点，已成为发展新1代机器人和航空航天技术的关键性课题。
本文主要讨论了旋转运动柔性梁实验平台机械系统和控制系统的设计。对于机械部分，组建了实验平台总体结构，进行了支架的设计，并将旋转轴和安装盘设计成1体。在控制部分，简略介绍了振动控制系统的硬件构成，详细介绍了运动控制系统的硬件和软件设计。在运动控制系统硬件部分，主控机采用PC机，选用交流伺服电机，并用DSP运动控制卡将其与计算机连接。运动控制卡采用PID控制原理、面向控制轴的命令并使柔性梁运行于T曲线模式。在运动控制系统软件部分采用Microsoft公司的Microsoft Visual C++ 6.0应用程序作为开发工具。并绘制了运动控制程序流程图，阐明了程序的原理。最后通过机械和控制系统集成，实现运动控制信号和振动控制信号的共享，完成柔性梁的精确定位和振动控制。
关键词：柔性多体动力学；柔性梁;运动控制;PID控制; DSP
The motion control system design of experiment platform
for the rotating flexible beam
Abstract：Flexible manipulator has been the most direct application for flexible multi-body system dynamics analysis and control theory.Because of it had simple physical model and easy to computer models and physical tests to achieve the characteristics, it has become a key subject of the development of the next generation robot, and aviation and aerospace technology.
This paper discusses the machinery and the control system design of the flexible beam experiment platform. In mechanical parts, formed a platform structure.The stent designed, rotation axis and installation disk designed into one. In Control part, briefly introduces the vibration control system hardware, introduces the movement of the control system hardware and software design carefully . In hardware part of the control system, using PC 、AC servo motor and DSP Motion Control Card to connect the two. Using PID control principles, the axis-oriented control orders enable flexible beam running on the T-curve model. In part of system software using Microsoft software companies Microsoft Visual C + + 6.0 application as development tool. And then painted the main computer control procedures frame, clarifying the principles of the program. At last, through machinery and control systems integration, the signal of motion control and vibration control shared each other. And then the flexible beam got precision position and vibration controlled in time.
Keywords: Flexible multi-body dynamics Flexible beam Motion control;
论文关键词：保护；木工机械；知识产权；技术转让；设计方法
1我国木工机械经常应用的设计方法
我国木工机械经常应用的设计方法有以下几种：①购机拆卸测绘法；②测绘移植法；③科学类比法；④反求工程设计法；⑤创新设计法。
这些方法构成一个现代设计体系，具有相当重要的应用价值。
2购机拆卸测绘法的优缺点
当前我国木工机械行业普遍采用的设计方法是购机拆卸测绘法，这种方法非常简单，买来需要测绘的机器，拆卸后测绘出图纸。在中国保护知识产权日益受到重视和普及的今天，这样公开剽窃别人产品的做法不应该继续下去。
2．1购机拆卸测绘法的缺点 购机拆卸测绘法的缺点有以下几点：①侵犯他人的知识产权；②测绘以后没有知识产权；③没有掌握机器的设计精髓，不了解内部的技术要点；④错过市场的暴利时期；⑤由于现代数控和电控技术相当复杂，对于高档次机器来说很难依靠这种方式完成测绘；⑥造就不出高层次的设计队伍；⑦不能提升企业的档次；⑧由于设计方法不当可能无法降低生产成本；⑨进入数控时代需要摒弃的设计方法；⑩永远不能创造出品牌；⑩如果测绘国内同行的设备可能遭到唾弃；⑥可能受到法律的制裁；⑩在国际市场上可能导致企业破产。
2．2购机拆卸测绘法的优点 购机拆卸测绘法也有很多优点，正是这些优点导致这种方法具有旺盛的生命力。归结起来有以下几条：①简单可行，我国95％的企业采用这种设计方法；②最省钱的设计方法，几乎没有设计成本，国内高水平的企业可购买国外的原装设备测绘，低水平的企业可购买国内优质产品测绘或者直接在图纸黑市购买其他企业的成熟图纸；③通常不需要高水平的设计人员；④不需要进行产品中试和推销试销期，产品可直接进入市场。
2．3我国木工机械产品设计存在的问题 我国木工机械存在的问题主要有以下几方面：①企业之间产品结构雷同，没有创新产品，技术开发走进误区，行业设计人员整体收人偏低；②产品知识产权模糊，企业产品没有知识产权，设备图纸黑市买卖猖獗；③技术人员没有上进心，不重视产学研结合；④没有真正达到国际水平的产品，没有符合国际标准的生产体系，没有国际销售网络；⑤从业人员没有在产品设计上赶超国际先进水平的决心和信心。
3购机拆卸测绘法的具体步骤
3．1样机选择与数控电控测绘步骤 购机测绘一定要选购合适的名牌测绘样机，在购机时不能让原生产厂家知道你的购买目的，因为测绘设计是非法的。
数控木工机床的测绘首先从软硬件开始，如果软硬件不能测绘成功就不要继续进行测绘。通用数控机床软件销量大且已经通用化，开发比较简单，一般由专业公司来完成，最好能外购。如果数控木工机械生产厂家更倾向专业化的数控木工机床，则必须自己开发软硬件。数控加工中心等大型通用数控设备的软件最难开发，因为这种软件具有不同的功能，所以必须由专业公司完成。因此，采用购机拆卸测绘法应尽量开发单功能的专用数控设备，选用的数控加工设备硬件基本是通用化的且必须在测绘之前完成，即数控工作全部完成后再购买样机。购买样机后，拆除包装和外钣金，包装和钣金都要进行再设计。如果不具备这些再设计能力的厂家不要选择购机拆卸测绘法进行设计。一般先测绘数控系统，但购机测绘法不适合测绘数控设备。测绘电控系统时首先对其进行拆卸，测绘和识别所有的电器元件型号，根据这些元件绘制电器原理图；同时测绘电控面板，并对面板形式进行再设计，一定不要完全照抄原机的电控面板。
完成上述工作后，测绘和绘制布线图；编写电控系统元件动作顺序表，然后测绘电控柜。一般都要重新设计电控柜，应使测绘机器的电控柜与原机不同。购买电器元件后，将自己测绘的电控系统进行原理联机测试，合格后制造电控柜，将所有电器元件安装在电控柜内进行元件联机测试。在原来样机机械系统的支撑下，可以确切地测试电控系统的功能，其全部合格后再进行下一步测绘。
3．2液压气动系统测绘步骤 在电器系统测绘成功后，开始测绘液压和气动系统，测绘时要根据元件的布置，首先绘出液压或气动原理图；然后登记和测绘出元件的型号规格，如果由于样机没有标号、型号和参数而无法得到确切的数据时，就要根据原理图猜出型号和规格参数，有了这些参数，就可以开始测绘和设计液压或气动元件安装板。没有液压原理图测绘其集成块是非常困难的，因为不可能用线切割机将集成块锯开，集成块的内部结构需要根据原理图、结构功能分析来确定。这些工作完成后，开始测绘油箱或选购泵站。油箱和泵站的形状不要与原样机相同，应该在造型上进行再设计。
泵站和油箱设计完成后，开始测绘和设计油路或气路布线图，设计液压或气动元件动作顺序表；采购标准件，连接元件进行原理测试。原理测试没有问题后，制造元件安装板、泵站等加工件和固定连接件。安装调试液压或气动系统，将已经制造好的电控系统与液压和气动系统进行联机调试，联机测试完全合格后，撰写液压或气动系统设计说明书和使用说明书。
3．3机械系统测绘步骤 在完成数控、电控、液压和气动系统测绘工作后进行机械系统测绘。首先确定机器的设计、装配、工艺和定位基准，明确机器各个部件的划分与总图中视图的个数，找出各个部件之间的连接关系，确定数控、电控、液压、气动与机械系统的连接环，绘制机体与地基、钣金、包装的连接关系草图。
确定机器的设计、装配、工艺及定位基准是设计成败的最关键因素，许多测绘机器不好使是因为测绘者没有领会这台机器的设计思想。机器的设计基准一般是主轴中心线、机器对称平面、台面的中心线和底座基线。在确定设计基准后建立机器的空间坐标系，每根坐标轴代表一根轴系部件或者一个部件的中心线。装配基准往往是机器实际装拆过程的结合面、定位销孔的中心距、主轴中心高、定位销孔直径、钣金连接孔直径和尺寸等关键部件的结构尺寸和连接尺寸。工艺基准是指机器为了保证所加工零件的最大和最小尺寸所需要保证的尺寸，包括加工零件的长、宽、高，转动的角度和方向等参数与设计基准的相关尺寸，与这些尺寸相关的可调整尺寸。定位基准是机器所有零件都具有的几个非常重要的尺寸之一，其是不直接测量的尺寸，也是测绘时最容易忽略的尺寸。在机械设计中，往往要求设计、装配、工艺、定位基准重合，最优秀的设计人员所设计的这四个尺寸应该是统一的，明确这些尺寸将为机器的测绘带来很大方便。
3．4明确机器各部件的划分与视图的个数 根据机器的复杂程度首先确定其总图应该由几个视图才能表达清楚，然后根据装配关系确定机器应该由几个部件组成。应根据企业自身的设备加工能力、习惯的装配方法合理地确定部件的数量，并为每个部件确定名称，列出各个部件的零件明细表、标准件表草稿和外购件明细表草稿，然后撰写机器设计任务书。
3．5测绘总图的绘制 根据设计、装配、工艺、定位基准设计出各个部件的总体尺寸，按部件在空问坐标系的位置标注装配尺寸、定位尺寸、主要结构的名义尺寸和安装尺寸。根据各主要零件的外形尺寸顺序和各部分尺寸绘制总图的各个部分，然后根据空间坐标分别绘制不同平面的部件。完成外形绘制后，对于有配合、又不能完全准确表达的内部结构要绘出各种不同的剖视图。一般不能将所有配合拆开测绘，往往根据零部件的连接性质猜测主要配合的公差，标注配合性质，确定连接面的精度。最后撰写技术要求、参数性能表及使用说明书。
3．6根据测绘总图设计部件图 我们通过部件草图可绘制出装配图，然后再通过装配图绘制部件图，但许多企业测绘时根本不绘制总图，这是极其错误的。在部件图中要标注部件的装配尺寸、连接尺寸、定位尺寸、连接件相关尺寸，复审和标全各处配合尺寸，明确相关工艺尺寸与部件的关系。对于不能全部拆开的零部件，由于其内部结构不清晰不能进行测绘时，可以进行有限的破坏性拆卸绘制。部件图绘制完成后，要核实所有标准件、外购件的技术参数，确实不详的部分可以进行必要的局部拆卸，以便完善这三个表格。猜想所有部件结构细节，细化立体部件装配图，然后撰写技术要求、参数性能表及拆装部件的爆炸图。
3．7根据测绘部件图自动生成立体零件图 采用立体部件图绘制的部件图很容易生成零件图，根据测绘部件图可以自动生成立体零件图，由立体零件图再形成平面图纸。根据工艺要求、部件的装配关系、连接相关件的结构要求、加工定位要求、相关尺寸加工过程的精度要求等等复审和标全各处尺寸，然后按照机械制图国家标准绘制零件图。对没有拆卸零件的看不见部位要进行工艺结构设计，对内部结构不详的部分要进行创新设计。最后撰写技术要求，形成合格的零件图。
3．8机械系统测绘的基本原则 机械系统测绘一定要保证样机完好如初，能不拆卸的零部件绝不拆卸。如果测绘以后样机销售不出去，测绘就失败了。
轴承、主轴、过渡以上配合的连接件、间隙调整组件、有弹簧压紧的组件、无定位销的平行导轨、配衍结合面等尽量不拆，数控、电控、液压、气动系统没有调试成功之前不要拆卸机械系统。有防拆漆涂饰的螺栓和螺母，有胶封的结合面在拆前必须谨慎，尽量不拆。采用三维绘制方法测绘整机是最好的方法，在空间坐标系内绘制立体图，然后由立体图形成平面图纸。一定要先画总图，再画部件图，最后画零件图，同一个部件尽量由一个人完成这些工作，再由另一个人来拆零件图，这样可以发现问题。
4测绘移植是企业设计的正确方向
按国际木工机械的设计模式，木工机械的测绘移植是最成功的设计方法。测绘移植仍然是测绘，还不能称其为木工机械的创新设计，但其区别于购机测绘，它是现代企业生存和赢利的基本设计方法。日本和中国台湾的木工机械设计都是采用测绘移植出效益的典范。企业的知识产权可以通过测绘移植获得，凭先进的情报和市场信息决定开发计划。具备10人以上研究队伍的企业在简单测绘样机的基础上，找专家决策移植部位就可以创造出知识产权。
移植是创新技术突破的基础，没有移植就难有创新。大企业可以移植产品，而且必须坚持在长线产品上进行移植创新，但要做到这一点也是非常困难的。企业移植产品所需的情报与信息是企业发展的保障。大企业移植产品是展示自己设计能力的主战场，我们要坚决杜绝盲目移植和夸大移植效果，客观地估计企业的移植与创新能力。
移植产品能否成功的关键是专利情报和市场信息，找到移植产品的主要弱点进行改进，找到对方没有专利保护的结构是移植成功的关键，在移植测绘过程中获得知识产权。我国龙头企业的技术开发部门必须掌握新产品开发的测绘移植设计方法，新产品的测绘移植可降低企业的产品开发成本，如果对测绘样机没有造成损害，将测绘样机销售出去，还可以双重获利。企业的主产品测绘移植要进行精准设计和精益移植，一定要把测绘移植产品样机做好、做精。要重新深度考察测绘样机生产企业产品的国外专利，计划移植国产产品的中国木工机械生产企业要搜集现有批量最大的木工机械产品进行测绘，搜集原来生产国厂家的全部专利。要详细考察国外专利保护的内容，搞清他们专利的限制期限，如果在中国注册过期就没有问题。国外专利是否在中国注册是最重要的，如果我们的产品出口，要注意这些专利在那些国家是否注册，并划定没有注册的范围，从而提出我们进行哪些移植及移植后的产品可以出口地区的范围，以保证这些设备出口到技术所在国家没有问题。
5企业没有知识产权的危害与突破国际专利限制的策略
最近几年，外国木工机械生产企业逐步形成了对中国木工机械生产企业的专利“包围圈”。中国木工机械生产企业出口自己的产品到欧洲将受到知识产权的严重制约，规模以上的企业一旦被外国企业提出专利诉讼将给其带来毁灭性的灾难，因此企业要制订反欧洲木工机械生产企业垄断技术的具体策略，制定长期测绘移植规划。
要突破欧洲木工机械生产企业反垄断法和知识产权限制，在他们的专利夹缝中寻找突破点。要充分借鉴欧盟竞争法为限制知识产权所采取的一般禁止与豁免和单独豁免以及美国的评估分析方法及法律适用原则，熟知我国企业应对外国知识产权保护法从而维护自身利益的策略等。
要按国际标准标注和测绘移植的产品，欧洲木工机械的标准是非常严格的，我们测绘移植的产品只有达到国际认证的指标才有可能使产品走向国际市场。不能以国内的标准来移植设计国际高端产品，更不能把国内的假冒伪劣产品出口到国外，测绘移植的产品应满足CE认证的要求。
6科学类比法的基本概念与优点
科学类比法的基本思想是摒弃原产品的结构专利，从机构原理上杜绝抄袭原结构的专利，但新设计的机构和原机构实现的动作应完全一致。其也可能是几个机构的演绎和综合，但从法律角度上看应与原设计没有任何关系。科学类比法绝不是完全照抄，它是在类比参考设备机构原理的基础上提出的新的设计理念。科学类比法在零部件尺寸、工艺、装配关系、基准选择上与原来的机器完全一致，但专利保护机构在类型上有所区别。
科学类比法是初步的创新设计，它是借鉴他人成功的经验进行创新。科学类比法是日本人发明的，日本依靠科学类比法创造了20世纪赶超国际先进水平的世纪奇迹。日本的照相机、电视机、冰箱、汽车等的成功设计依赖的就是科学类比法。中国的木工机械也必须依赖科学类比法设计自己的新产品系列并赶超国际先进水平。
我国木工机械生产企业的自主知识产权产品是未来进行国际市场竞争的根本法宝，科学类比法是我们战胜竞争对手不可或缺的有利武器。科学类比法是在测绘移植的基础上找出测绘产品的不足之处，提出科学合理的改进方法，在类比测绘设备原理的基础上形成自己的产品系列并获得自主知识产权。
我国大型企业一般技术力量雄厚，完全能够搞科学类比设计，只有利用科学类比法形成自主知识产权的企业才能最后成为行业的龙头企业。
我国木工机械龙头企业首先要组织工程技术人员学习科学类比法，利用科学类比法形成技术垄断，利用自主知识产权垄断形成系列产品从而获得超额利润，并形成系列专利技术。
科学类比法与传统类比法的差别主要体现在传统类比法以仿制为目的，而科学类比法则以仿制为手段，照抄原设计的目的是全面了解原产品；传统类比法以引进设备资金为主，科学类比法往往以引进技术为主；传统类比法以学习一家为主，测绘完就不再深究，科学类比法以学习众家为主，综合各家长处进行产品创新。科学类比法是我国木工机械设计中的主要方法，是相似、模仿、仿真、类比的集合。
科学类比法的设计步骤是从仿制开始，以相似设计为原理，以引进技术为辅助，基本照抄原设计。在仿制的基础上移植，在仿制中发现问题，改进原设计，将仿制品移植成具有自己特色的新产品。经过移植以后再进行综合，在自己产品成型后综合各家长处，优化自己的产品。综合就是创新，从相似、类比中得到灵感，创新出自己的新发明及新产品。
7反求工程设计法的设计理念
采用反求工程设计法往往没有足够的参考资料，或者有样机但不能拆卸，需要完全凭借设计人员的灵感和水平完成设计。反求工程设计是创造性设计的一部分，往往凭一张照片即可设计出机器。反求工程是综合运用现代机械设计方法完成的特定条件下的样机设计。反求工程设计可从产品的媒体资料、公开的技术参数、运行过程中的观察等获得灵感，从而创造出自己的新发明及新产品。
创造力和创造性设计的过程需要丰富的知识和经验，用已有的知识开拓新的知识。搞创造性设计要有高度的创新精神，强烈的参与意识和动力，同时还要具备健康的心理品质，不怕困难，刻意求新，百折不挠。而掌握科学的研究方法和各种创造技法，采取严谨的管理措施是成功的保证。设计中要克服片面性，树立辨证的观点，摆脱传统观念，不盲目相信权威，发挥群体优势，注意综合别人成功的经验，抓住灵感和意念，及时形成概念报告。要对产品的可行性模型进行简易论证，在样品原型设计出来后进行小批量生产。
创造性不是直觉，不是灵感，而是突变论的本质反映。突变论是辨证法量变到质变的丰富和具体化，事物达到极限后再继续发展就会创新。掌握现代设计方法自觉进行突变创造，就能够设计出具有创新性的产品，只有掌握反求工程设计的人才才能称其为师。
8我国木工机械产品与发达国家在技术上的差距
我国木工机械产品与国外的设计水平差距主要在理念、精度、造型和可靠性设计上。我国的设备水平和国际大公司的主要区别是知识产权、品牌、市场经销潜能，在国际上所树立的中国特色产品应该是高质量和高精度的。我们竞争的资本是低成本，而不能总是低档次。发达国家对我们的真正威胁是他们在中国建厂。
我们按国外市场设计他们需求的中国木工机械市场究竟能做多大的关键是技术水平的突破。加大科技研发力度的关键是人才，开发木工机械新产品是木工机械设备制造企业产品结构调整的关键。引进技术必须注意引进他们的生产工艺，我们现阶段必须以自主开发的木工设备作为首要目标，必须有自己开发且有知识产权的木工机械产品。现在，高校开发的产品企业不要，而企业又开发不出创新型产品。应该加快高校与企业共同研究的步伐，让引进技术和创新性开发成为企业和高校合作的新起点。
中国木工机械的国际地位与日俱增，我国木工机械的GDP已经超过意大利，再有3年可能会超过德国，我国木工机械生产企业要培育中国的豪迈和SCM。现在，我国木工机械没有技术型企业，谁重视产品开发，谁联合行业相类似的企业形成集团，使集团设计能力超出自己的制造能力，集团依靠技术收购没有开发产品能力的企业，这样的集团就会逐步把自己打造成技术型企业。
从长远的目标看，行业龙头企业必须成为技术型企业，企业进行技术开发必须有长远规划，塑造好自己的出口品牌，选好自己冲击国际市场的产品。现在国内木工机械市场价格已经走到谷底，没有品牌和质量的产品生产厂家在出现行业危机的情况下将只能破产。
关键词：本科教育；毕业设计；指导策略；机械专业
中图分类号：G642.477 文献标志码：A文章编号：1673-291X（2011）18-0319-02
对于高等教育工科专业而言，毕业设计（论文）是培养学生实践能力和科研能力的重要环节[1]。它需要学生将专业理论知识和工程实践紧密结合起来，分析、解决实际问题。这既是学生加深对所学知识的理解、综合运用知识解决实际问题的过程，也是学生进行知识创新、增强创新精神和创新能力的主要途径[2~5]。从这种意义上说，毕业设计的质量是衡量高校工科专业教学水平最为重要的指标之一。特别在当前的高等教育大众化的形势下，高校应该认真分析毕业生的学习心态，把提高毕业设计质量作为提高整个学校教育教学水平的重要方面常抓不懈[6]。
要提高毕业设计的质量，关键在于增强导师指导的科学性和针对性。一般而言，毕业设计的指导主要集中在以下几个方面：帮助学生选择课题、指导知识的综合运用、指导科研方法、教给科研中的交流技巧、教给科技论文写作规范。
一、帮助学生选择合适的毕业设计课题
毕业设计的质量，首先取决于课题选择的好坏。在这方面，指导教师一定要把好关。
1.课题的选择要尽量兼顾学生的专业兴趣和教师的科研方向。一方面，毕业设计的主体是学生。确定的课题学生感不感兴趣，将在很大程度上决定学生投入的程度和最终成果的质量。另一方面，如果确定的课题与指导教师自己的科研方向有较高的重合度，教师不但指导得深入、有效，而且指导的积极性高，指导投入的时间和精力相对更加充分，甚而至于达到教学相长的理想境界。在实践中，选题时不能兼顾上述两个方面――要么忽视学生的兴趣，脱离学生的专业发展方向；要么忽视教师的研究方向，使指导毕业设计成为教师的一种额外的负担或包袱，都会严重影响学生毕业设计的质量。
2.课题应该具有综合性，难易程度适中。机械专业的毕业生很多都是从事机电一体化产品的设计的，因而他们做的毕业设计的课题应当具有一定的综合性――涉及机械、控制、传感检测和信息处理等多个领域。学生通过完成这种课题，可以开阔眼界，学会综合运用这些领域的知识解决问题。这对他们将来独立开展设计工作或者从事机械专业的科研工作，无疑是非常有益的。相反，如果给学生选是非综合性的课题，例如一般的工艺或设备的设计题目，难度小，学生只要掌握机械领域的知识就可以完成。但是，这种设计工作既不能提供足够的科研方面的训练，也不能提供分析、解决实际问题的机会。这样，学生在以后的工作中遇到技术难题，很可能不知道如何解决。不会应用新技术、新知识进行产品的整体设计和开发。
不过，要注意的是，综合性课题的难度一般较大，要求学生综合运用各领域的知识才能完成。而毕业设计的时间有限，学生较难圆满完成课题。针对这个矛盾，教师可以通过降低单个领域的设计难度来加以克服。比如，在机电一体化系统设计中，机械部分的设计可以采用常用机构，以降低机械设计的难度。
二、指导学生综合运用各学科的专业知识
现代的机械产品，很多都是机电一体化产品。在设计过程中，除了要用到机械专业的知识外，还需要其他控制、检测传感等专业的知识。在本科阶段的课程学习中，各个领域的专业知识都是分别单独学习的，包括课程设计也是各个课程单独进行的，同学们只能学习各个课程的知识，还不能把各个领域的专业知识综合应用实际的产品设计中。在学生毕业设计过程中，指导教师应该根据毕业设计的题目，指导学生综合应用各个领域的专业知识进行产品设计。学生在综合使用各个领域专业知识的同时，一方面巩固了各领域的专业知识，另一方面加深了各领域专业知识的融合。这样，在具体的产品设计过程，才能融会贯通，熟练应用。
三、指导科研的方法
学生在本科阶段的学习，只是储备、积累了一些专业知识，科研能力的训练很少，科研能力非常薄弱，学生远没有掌握科研的方法。学生毕业后，不管是走上工作岗位，还是继续读研深造，都需要掌握一般的科研方法。对于机械专业的学生来说，一般的科研过程包括：检索资料、确定设计方案、建立模型、仿真与实验、系统集成。在毕业设计的过程中，老师应该指导学生掌握科研过程中常用的科研方法。
在检索资料阶段，指导教师应该指导学生通过图书馆的图书、期刊、数据库、网上论坛等多种渠道检索到需要的资料。同时，对这些资料进行整理、分析，了解现有产品的技术现状，进而对现有的技术方案进行优化，确定最终的技术方案。
在建立模型阶段，指导教师应该指导学生根据实际情况，建立系统的数学模型、物理模型、有限元模型等几种模型，或其中的某一种模型。学生经过训练，能够掌握其中一种或几种模型的建模方法、建模工具，主要是相应的计算机软件工具。当然，由于是在本科阶段，学生所建的应该是简化模型，建模步骤比较简单，所建模型也应该易于检验。
在仿真与实验阶段，教师要指导学生根据所建的模型，进行数值仿真、有限元仿真、半物理仿真，要教给学生适合的仿真工具和软件；教师还要指导学生掌握一般机电系统实验的搭建方法，常用仪器仪表的使用方法，实验数据的简单处理、分析方法等等。
在最后的系统集成阶段，教师要指导学生根据仿真与实验结果，修改所建模型，把机械系统、检测传感系统和控制系统集成到一起，成为一个实际的机电一体化产品。
总之，在毕业设计的每一个阶段，指导教师都应该明确地指导学生该阶段所要达成的目标，实现目标的方法、途径、所需的工具等等，从而使学生的设计工作有的放矢，有法可循。
四、教给科研中的交流技巧
学生在课程学习阶段，和老师、同学也有过学业上的交流，但都限于校园中。在毕设过程中，学生首先要与指导老师充分交流、沟通。遇到技术难题，还需要向学校里的其他老师以及企业里的专业技术人员请教。有时候，还要利用网络平台向更广泛的人群请教。这些都需要学生拥有一定的与人沟通交流的能力和技巧，尤其是与他人交流技术问题的能力。
有鉴于此，教师需要教给学生相应的交流技巧。比如，指导学生在交流前要做好准备工作，查找相关资料，把遇到的技术难题的来龙去脉搞清楚，这样，在交流的时候，才能有的放矢。目标明确了，交流也就更顺畅、更有效了。再如，要提醒学生在交流过程中既要有自己的主见，又要保持开放谦虚的态度，从而能够博采众长，兼收并蓄，通过交流加深对问题的理解，形成更优的问题解决方案。当然，教师还要提醒学生注意交流的基本礼仪和要求，包括称呼要得体，说话要简单、明了，从而花最少的时间，用简洁的语言，把问题说清楚、说透彻。
五、教给科技论文的写作规范
本科毕业后，学生不管是参加工作，还是继续深造，都需要撰写各种科技文献，包括科技论文。在毕业设计论文的撰写过程中，学生要学习如何撰写科技论文，包括论文的总体结构、开头结尾、具体内容、语法结构等，为以后的论文写作培养能力。总的说来，论文应该格式正确、内容全面、层次分明、数据可靠、文字简练、说明透彻、推理严谨、立论正确，避免使用文学性质的带感彩的非学术性词语。
指导教师在学生毕业论文的写作过程中，应该根据学生的写作情况，多次指导学生修改，直到达到学校的要求为止。
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【关键词】远程；故障诊断；监控
1.引言
在工业化时代，大规模机械电气设备的使用让社会生产效率大幅度的增加，但与此同时，机械设备故障也频繁发生，延误生产时机。所谓故障，是指机械系统偏离正常功能，造成设备基本功能不能保证。最初故障诊断是依赖人员的个人经验及简单检测仪器，随着电工电子、传感器、信号分析、计算机等技术的发展，对发生的故障，除要求设备管理人员具备掌握一定的机械专业技术、还要有电气、计算机等专业知识。这对于依赖于个人知识储备在故障面前显得杯水车薪，特别是高技术含量进口机械设备故障如民航发动机故障，我们有时候却无能无力而不得不依赖外国专家指导。这样在计算机网络的发展下，基于WEB的远程故障诊断分析由此而产生。
远程故障诊断可提高复杂机械电气设备的维护和诊断，实现对分设备和关键部件进行分散集中式监视、诊断和管理。不仅提高了设备的管理效率，降低了维护费用，还提高了故障诊断的水平和快速性，也有利于资源共享。
2.监控诊断系统
监测与诊断主要是根据快变信号、缓变信号以及开关量信号的变化，运用通频和分频振幅值等多种方法来判断机组是否正常运行。
系统需有多种采集卡，包括振动信号采集卡、转速采集卡、温度压力流量采集卡以及报警信号采集卡。还需要有相应的信号变换和调理电路。各种参量的获取是通过振动、温度、压力、转速等测量传感器实时获取机组工作状态信息。然后将各种信号通过信号分析处理方法通过PC总线和计算机显示出来，实现各种工况的实时显示。再到更高层次就是利用智能诊断系统对监测的数据进行分析和模态识别，利用逻辑推理和数值分析方法相结合的方式，利用专家知识和固有原始数据进行分析和比较，得出诊断结论，以上过程可用下图结构表示。
图1 监控诊断系统组成框图
3.远程故障诊断地应用
远程故障诊断是一门实用性强的技术，它在工业、医疗、石油、航空等各个方面都有广泛地推广和使用。
利用INTERNET技术，FANUC的数控机床采用了C/S的架构设计，这其中包括了服务器和客户端。运用SQLSERVER 2008可以创建数据库，利用TCP/IP协议可以建立通讯链路，利用柔性制造系统可以对机床故障诊断分类，利用电脑分发出诊断号、参数号，进行PMC接口诊断。也有的专家独辟蹊径，将远程故障诊断在数控装置的应用划分成了四个模块，即信息检索模块、智能诊断模块、网络会诊模块、远程检测模块。信息检索模块主要是利用专家系统人工或者机器进行检索，智能诊断模块主要应用对检测信号进行分析，再利用与此类似的远程数控设备监控诊断系统是由CNC、现场监控工况机，数据存储服务器、WEB服务器及远程监控与诊断系统中心等组成。杨贤等介绍了一种监控软件，HOMS监控软件是以状态监测为基础，最优检修决策为目的的。它的体系架构为状态监测系统，厂级诊断中心，企业级决策中心。
在汽车行业，常用的维修检测设备是从电喷车解码器、手持式故障诊断仪慢慢发展到行业中比较流行的离线PC式汽车故障诊断仪。现在又有新的趋势了，颜伏伍、曹恺等研究了基于智能手机的汽车远程故障诊断。他们发现一些手持式诊断设备存在携带不方便、缺乏维修指导并且诊断效率低下等情况，利用ARM公司推出的开发复杂应用程序的RVDS（Realview Development Suite）开发工具设计实现了读清故障码、读冻结帧、读数据流等，另外还具有远程交互能力和方便专家进行远程辅助诊断等功能。
在石油与矿山机械领域，王峰、路小琪研究了基于物联网的矿井提升机感知系统设计。所谓物联网就是通过二维码识别设备、射频识别装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。在这种技术环境下，提升机控制系统通过传感器、检测设备以及安装在系统中的无线传感器等关于该设备的运行状态经过以太网传递至调度室。在长输油气管道中，实现输油泵在online状态下监测最好是使用在线故障诊断软件，可是几乎所有的都是通过安装在设备商的各种监测仪表，然后通过网络上传到SCADA系统上进行数据分析处理、多线程进行管理。可以达到实时监控状态，准确地找到故障报警。在钻机的在线检测中，从万生、张鹏飞、林智敏、于辉等人在石油机械杂志上研究了利用国际上最先进的remote数据与图像监测处理技术，采用移动通信卫星实现了远程数据及视频传输的功能，利用这些专有技术实现了数据的网间共享以及信息捕捉等功能。在压缩机的故障诊断与监控上，吴文莉采用了嵌入式CPU和无线通讯GPRS发送模块如远程数据传输单元DTU组成。在对铁路设备的诊断系统设计中，李桂林发表在《自动化与仪器仪表》上论述了采用计算机网络、数据库技术和故障诊断技术，一定程度上提高了列车的运行效率和保障了行车安全。
另外，Deb.S，Domagala.C，Gho-shal，Alena.R在《The international society for optical Engineering》利用美国Qualtech的软件开发了一种基于上述系统判断的远程诊断服务器，建立了远程检测空间服务站的模型。我国叶文君等利用基于模型和信号处理的方法对空调系统的故障诊断和检测进行了分析和总结。在机器人焊接方面，由星云焊接公司研制的Nebula型焊机，它可以通过互联网实现远程故障诊断、远程检测，还可以将数字电视技术应用在它上面。
4.结语
文章简要介绍了故障诊断系统的组成和基本原理，肯定了基于WEB故障诊断系统的作用，并且介绍了监控检测系统的组成以及远程故障诊断在各行各业的应用。基于WEB的故障诊断技术发展已有多年了，相关技术已经日趋成熟，对于远程故障诊断的前景可能会在对故障位置精确性确定、故障时间准确性预测、检测故障地点的精密化等方向发展。
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关键词：地方高校；机械工程；产学研合作教育；实践教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：B 文章编号：1674-9324（2013）09-0049-03
对方高校如何准确定位人才培养目标，科学合理地构建实践教学体系，实现教学与科研、生产有机结合，培养高水平应用型创新人才，是当前和今后一段时期内，地方高校产学研合作教育需要重点解决的问题[1，2]。不同的高校采用不同的实际教学模式，实践教学结果也就存在着较大的差异[3，4]。本文以山东建筑大学机械工程专业为例，主要研究地方高校机械工程专业实践教学体系的建设，实践教学环节的构建，以及实践教学改革措施，为培养具有机械产品研究、开发、设计、制造、生产组织管理及经营能力的创新人才奠定了坚实的基础[5]。
一、人才培养目标
通过对国内众多开设机械工程专业高校的调查研究后发现，我国在当前和未来相当长的一段时期内，机械工程专业的大多数本科毕业生将直接进入生产一线，从事机械产品设计、制造、生产组织管理等实际工作。因此，地方高校机械工程专业的人才培养目标是具有较扎实的自然科学、人文社会科学基础的，较系统地掌握机械工程专业宽广的技术基础知识，具有较强的创新意识和机械工程专业应用能力，能从事机械产品研发、设计、制造，以及组织管理和市场经营工作的应用型创新人才。
二、实践教学体系
根据机械工程专业的教学特点，围绕着专业人才培养目标，在现代教育理论、教育思想的指导下，采用系统科学的理论和方法，提出了“四层七模块”的实践教学体系。“四层”是指基础知识培养层、专业知识培养层、创新能力培养层和工程能力培养层，“七模块”是指基础实践模块、专业实践模块、创新训练模块、科研训练模块、工程认知实践模块、工程项目实践模块和工程岗位实践模块，7个实践教学模块下设有25个不同的实践教学环节。“四层七模块”的实践教学体系如图1所示。在学生必修的154学分中，7个实践教学模块共计61学分，其中，科研创新训练是8学分，实践教学环节占必修学分的40%。
“四层七模块”的实践教学体系是以学生为主体，在产学研合作教育的平台上，引入现代教学技术和教学手段，改革教学理念、教学方法和教学内容，改善校内实验室、工程训练中心，依托行业、企业建立校外实训和实习基地，教学现场由校内向校外或生产现场延伸，推行产学研合作教育实践教学模式，全面提高学生的学习兴趣，提升学生的学习能力、创新能力和工程实践能力。4个层次的实践培养模式、7个不同实践教学模块、25个实践教学环节都是建立在产学研合作教育平台的基础上的。
三、实践教学内容
根据机械行业对本科人才知识和能力的要求，结合山东建筑大学机械工程专业办学特色及人才培养目标，不断完善实践教学体系，进行实践教学改革，建立包括从基础知识实践到专业实践、从创新训练到科研训练、从工程认知实践到工程岗位实践循序渐进的实践教学环节。实践教学包括校内实践教学和校外实践教学，具体内容如下。
1.校内实践教学。校内实践教学包括基础实践、专业实践、创新训练和科研训练四个模块。各模块内容包括课程实验、课程设计、技能训练、创新训练，以及参加各类科技项目和竞赛等。基础实践模块下设物理实验、电工电子实验、力学实验等认知实验、演示性实验和设计性实验。专业实践模块包括机械原理零件实验、机械工程控制基础实验、单片机实验、PLC实验、计算机辅助绘图实验、互换性与精密测量技术实验、金属切削原理实验、材料成型实验、测试技术实验等认知实验、演示性实验和设计性实验，以及各专业课程的综合型实验、设计型实验和综合实验周等。创新训练模块包括机构组合创新实验、机械系统创新实验、机电系统创新设计实验、PLC控制系统设计实验、单片机控制系统设计实验。科研训练模块包括学生申报的SRP创新项目，以及学生参加的产学研合作项目创新训练等。校内实践教学将在不断完善基础性实验的基础上，逐步提高设计性、综合性、创新性实验的比例，同时，进一步开放实验室，引导学生参与教师的科研活动，创造条件培养学生的动手能力，提高学生实践和利用综合知识解决问题的能力。
2.校外实践教学。校外实践教学包括工程认知实习、工程实践课程实验、企业讲座、工程实践课程设计、暑期实践、工程实训、毕业设计、认证实训、工程创新实践、生产实习等10个实践教学环节。下面主要介绍了6个实践教学环节的建设内容。（1）工程认知实习。了解企业文化、管理、工作流程等，目的是建立大机械的整体概念，了解机械制造企业的构成要素、各部门之间的关系、各部门生产特点和运行特点，同时，进一步了解专业特点，增加专业认可度。重点了解企业的设施、设备、组织结构、工作流程、管理规范、运营管理内容、先进制造技术以及机械工程发展趋势等。（2）工程实践课程实验。通过深入企业了解工程实际问题及技术数据，然后在实验室建立实验系统，运用所学的理论和知识，提出解决问题的方案，达到既加深对所学课程理论知识的理解，又提高了实践动手能力的目的。（3）工程实践课程设计。由校企双方人员担任指导教师，安排学生深入企业开展工程实践问题的调查与分析，根据每门课程实践教学要求，结合课程实践教学内容，综合提炼出课程设计题目，并把课程设计题目与企业的工程实际紧密相结合，采用实际工程数据，提出设计方案或者是解决问题的方案。（4）工程实训。在企业导师指导下，学生以项目组成员的身份参加企业承担的实际工程项目的研究，根据企业的具体要求承担部分项目的设计，了解和掌握工程项目的立项目的、申报途径、研发思路、运行机制与管理办法。引导学生自主学习，培养学生独立获取知识的能力。（5）毕业设计。以企业的实际课题为依托，采取校内导师与企业导师共同指导的双导师制。结合企业产品设计、生产技术改造、产品开发等相关内容，由学校和企业双方共同选定毕业设计题目。学生针对具体毕业设计题目在企业进行设计，最后提交设计报告。通过毕业设计使学生系统了解所在企业产品的生产流程、关键技术、工艺装备、产品质量控制体系，以及企业文化和企业精神。（6）生产实习。深入到企业的产、供、销等部门，跟班进行生产实习。详细了解企业岗位操作规程及相关管理规程等，目的是使学生熟悉工厂生产设备、运行管理、环境保护等相关法规，初步培养学生的观察能力，以及发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生的创新精神和团队协作意识，由此获得对企业管理的深刻认识。
以上校内实践教学与校外实践教学环节相互穿插、相互衔接地进行，通过这种循序渐进的教学过程，提高学生的工程实践创新能力。
四、实践教学改革措施
为了有效地实施“四层七模块”的实践教学体系，充分体现产学研合作教育平台的作用，需要进行如下实践教学改革。
1.调整实践教学计划，更新与优化现有实践教学内容。改变实践教学从属于理论教学的现状，制定独立的实践教学计划和实践教学大纲，增加实验、实习、实训教学学时数，增加跨学科、综合型、设计型实验项目，使综合性、设计性实验比例占总实验的80%以上，将课程群内的实验整合为更加系统合理的实验课程，提高实践教学效率。
2.结合实践教学内容的改革和实验室、实习基地的具体情况，编写具有特色的系列实践指导材料。实践指导材料是实践教学改革的主要载体和保障，在现有实验教学资料的基础上编写与实践教学配套的系列教材。
3.结合教师科研项目、企业产品开发、技术革新、工艺改造等实际课题开展实践教学方法改革。引入现代教学技术和教学手段，开展项目教学法、现场实训法、课题研究法、情景教学法、案例教学法、工程实例教学法等，将本领域的前沿知识和新技术引入实践教学课堂上，提高学生的创新实践能力。
4.进一步开放实验室，提高实验设备的利用率。在满足多层次实验教学的基础上，进一步加大实验室开放力度。各实验室保证每天开放时间不少于12个小时，除了负责正常课程的基本实验外，还对学生提供一定数量的课外实验选题，同时为学生自带课题及课外科技创新活动提供技术支持。
5.加强与企业的联系，建立产学研合作平台。产学研合作教育的最大优势就是为提高学生实践创新能力的培养提供了真实的、广阔的校内外实习和实践基地。因此，与企业建立联合实验室、研发中心或者工程研究中心，校企合作共建校内外实践基地是产学研合作教育要解决的一个硬件条件。
6.与企业联合指导毕业设计。通过毕业设计，学生能够将本专业课程体系内所有相关知识融会贯通，用于解决工程实际问题。通过产学研合作教育，实施学校与企业的双导师制，选派一批优秀毕业班学生到企业、科研院所进行毕业设计，直接参与实际课题或工程项目，由企业导师进行指导。企业导师不仅帮助指导毕业设计，还着重向学生介绍企业迅速发展的形势和需求，以及企业对学生知识、能力和素质的综合要求。在毕业设计过程中，学生不是简单的学习，而是结合企业工程实际进行综合知识的学习与实践。
7.设置自主个性化科研创新学分。通过在教学计划中设置自主个性化科研创新学分，使学生自觉参加各种社会实践及素质拓展活动，同时，学校或学院也可举办各种课外科技活动和机械创新设计大赛，题目来源可由教师命题或学生自行选题，启发学生发现自己身边或生产过程中存在的机械方面的问题，提出创新题目，对学生进行创新构思和设计方法培训，使学生从发现问题、分析问题、解决问题到产品制作过程进行了全过程的综合知识训练，从而提高了学生的创新能力和社会实践能力，开拓学生的知识面，培养学生的创新精神和团队合作意识。
8.针对实践教学环节制定相应的考核办法和评价指标。实施学校、企业、科研院所多方联合办学，建立多方参与的专业建设理事会，共同制订人才培养目标和培养方案，根据社会需要不断优化实践教学体系；完善课程验收制度，对两年验收期内的所有课程进行公开考核评价；建立健全毕业设计动态监控制度，对毕业设计过程中的题目认定、师生双选、中期检查、毕业答辩、资料验收等各个环节进行动态管理与监控。并将这些动态教学管理制度拓展至整个实践教学过程。
五、结论
根据学校自身学科特色和优势以及人才培养目标，结合地方经济社会发展状况，在产学研合作教育背景下进行实践教学改革，提出了“四层七模块”的实践教学体系，建立与产学研合作教育相匹配的实践教学环节，推进人才培养与企业相结合的模式，利用企业高技能人才和专家参与实践教学，从而培养出高质量能适应地方经济发展需求的机械工程专业应用型创新人才。
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关键词：P LC；卷烟级；自动控制；改造
Abstract: the industry automatic control realization of meaning. This paper Super9 (super 9) JuanYanJi as controlled object, in a brief overview PLC technology, and on the basis of detailed introduces the JuanYanJi 9 electrical control system reform, the purpose of the latest control technology and network communication technology applied to the reform process, improve the stability of the system and the machining accuracy.
Keywords: P LC; Cigarette level; Automatic control; transformation
中图分类号： TS452 文献标识码：A文章编号：
当前，随着烟草制造业重组的日益深化，烟草行业正面临着空前的压力和挑战，为了适应不断变化的市场形势，很多烟草设备急需改造，以期改造后的设备控制系统速度更快、精度更高、性能更稳定。卷烟机械是机械行业中比较特殊的一种成套设备，其由滤嘴、卷接、包装、装盘、大流量输出等设备组合而成，涉及机、电、气、液、光、核等专业领域，结构复杂，系统环节多，要求协调性比较强，而目前国内多数烟草企业所采用的卷烟机械投入生产已有十几年，机组电气控制系统缺陷日益凸显，机组控制方式落后，在一定程度上严重影响了卷烟厂的生产效率和产品品质。PLC作为一种新型的工业控制器，以其设计、安装、接线、调试工作量小，研制周期短，抗干扰能力强，可靠性高，故障率低，可维护强等优点，成为目前国内外自动生产线控制系统的首选控制方案，并在卷烟行业中得到大力推广。下面，笔者以Super9（超9）卷烟机为例，就如何利用PLC技术实现超9卷烟机生产线的智能化改造进行探讨，以期将最新的控制技术和网络通信等技术应用到改造过程中，提高机组系统的稳定性和加工精度。
1PLC控制概述
所谓PLC，是可编程逻辑控制器(Programmab leLogic Controller)的简称，其采用的是计算机的设计思想，起初只能进行逻辑运算，主要用于顺序控制，随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，以及工业自动化控制愈来愈高的需求，PLC在速度、功能、智能化模块及联网通信等方面有了很大提高。现在的PLC已不只是开关量控制，并同时具备了模拟量控制、过程控制以及远程通信等功能。当然，PLC也有自身其局限性，如无法向操作者显示动态的设备状态参数，无法进行大批量数据的存贮与转化，尤其是当系统工艺改变时，无法方便、快速地改变相关参数、配方。因此，在稍复杂一些的控制系统中，PLC常与工业控制计算机配合使用，实现完整的控制功能。
2 超9卷烟机改造指导思想
据资料现实，当前很卷烟机的有效作业率不足65%，以超9卷烟机为例， 因历史的局限性，该机主要存诸多问题，如，控制方法落后，使用元件多，电路系统复杂，故障率高等、维修工作量大、停机时间长等，此外，还有人机界面简单、参数设定不方便、统计不完善等，以上问题严重妨碍了设备有效作业率的提高，因此对超9生产线进行改造极为必要。综合当前控制领域的水平与发展及卷烟级运行的实践分析，确定超9卷烟机组改造的指导思想主要如下：机电分离，集中控制，实时监控。其目的主要是为了实现电气控制系统与机械系统结构的上相分离，以利于机电系统的维护及修理。将分离式硬件逻辑控制系统改为模块化集中控制，以提高包装机控制水平，增强系统的可靠性；运用智能化技术对包装机运行进行实时监控，给操作工以指导。
3控制系统改造设计
3.1 总体结构
系统采用上、下位机控制结构。由于原超9卷接机组的电控系统由于8085微处理器及继电器控制组成。因8085 微处理器功能的局限性, 整条生产线采用了多块辅助电路板多CPU。新的电控系统包含逻辑控制部分及生产统计数据采集部分两大功能，前者能较好地连接原系统的输入输出点, 除继承原功能外, 还必须注意设计的通用性、可靠性及可维护性，拟由 P LC实现。PLC如可执行顺序控制、逻辑判断、定时、计数及运算等功能, 并可通过数字和模拟的 I/O 组件对各种机械运动进行控制，且具备数据采集和生产统计功能，功能强大。但因PLC较难实现人机交互界面, 因此拟由其作为下位机，上位机采用工控机，其功能为显示统计结果及采集的数据。采用此设置，具有设置参数方便、人机交互界面画面美观的优点，且能为企业局域网提供接口。
3.2 系统组成
3.2.1 硬件方面。上位机为工控机，下位机为西门子 S7-300PLC，变频器选用德国LENZE 8210系列，其系统整体结构框图详见图1。其中，西门子 S7-300主要由如下模块构成，即CPU 模块（CPU314，为P LC核心模块）、信号模块、接口模块、功能模块、通信模块、电源模块及编程设备等。P LC的输入信号是来自开关、故障信号及经过逻辑电路处理后的传感器信号，输出信号主要控制电磁阀、电机等。
3.2.2 软件方面。主要由上位机人机界面软件及下位机 P LC控制软件构成。上位机编程软件可采用VB开发设计出操作灵活、功能强大的人机界面，其功能为显示当前机器运行状态、运行速度及故障状态等。下位机编程软件可采用STEP7V512 , 其功能主要为完成系统的编程及组态。其中，上位机系统软件设计整体结构如图2所示，主要包含系统运行、系统参数设置、生产统计、故障监控、故障统计及电磁阀调试几大部分。下位机系统设计整体结构如图3所示，其功能主要为用来完成生产工艺的全部任务，主要包含OB 块、FC块。OB 块包括程序循环块 OB1、暖启动块OB100及中断服务块 OB40；FC块包括初始化子程序、安全连锁子程序、通信模块子程序、高速计数子程序、料斗振板控制子程序、 S9故障状态子程序、部分机器故障状态子程序、换盘纸子程序、水松纸控制子程序、电机及切刀滤棒控制子程序、状态显示子程序、 机器运行状态子程序、清理搓板子程序，等。
3.3 改造后情况
经上述改造后的超9卷烟机，由P LC模块取代了原先由10多块分离元件构成的电路板，系统硬件构成大大简化, 更便于维护，且各分系统的控制更智能化，采用工控机组态软件使得各分系统功能一目了然，操作界面美观友好。同时，料斗电机、盘纸、提升等由直流调速驱动改为三相交流变频调速，在节能、维护方面有了很大提成，卷烟机及接嘴机融为一体，管理更容易, 并增加了烟支检测系统, 确保了烟支的质量。该设备在投入运行后，控制精确，各方面反应良好。
总之，卷烟工业是我国国民经济的支柱产业之一，地位举足轻重，卷烟业自动控制的实现对促进国民经济的发展意义深远。对于烟草设备，因烟厂的生产任务紧、生产工艺复杂、工作环境差且产品质量要求高，这就使得其设备长期工作在高速运行的情况下，同时也就要求其设备先进、性能稳定可靠。可编程控制器(PLC)是一种数字预算与操作的控制装置，它是作为传统继电器的替代品而发展起来的，大大推进了机电一体化进程，将PLC控制系统应用于烟草设备，能有效提高烟草设备整机的可靠性，减少故障率，提高作业率，同时降低次品率，确保产品质量。因此，卷烟机PLC控制系统具有较好的推广价值，对于其他的工业控制系统也有一定的参考价值。
参考文献：
【1】李庆连.浅谈卷烟机 P L C电气控制系统【J】.民营科技，2011（3）：11..
【2】潘晓斌. P L C在高速卷烟机中的应用【J】.电工技术，2008（8）：33-35.
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