时间：2023-03-20 16:13:56
导语：在机械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。
对于机械专业的本科生、研究生而言，所有机械设计类课程都具有相当重要的理论价值，可以提高学生的理论素养。但是这类课程在教学和学习过程中往往比较枯燥，且具有一定的难度，如果纯粹按照严谨的理论体系进行教学，学生容易失去学习的兴趣和动力，甚至觉得所学的知识一无所用。所以迫切需要教师在教学过程中，灌输教学内容的理论意义、价值与应用，要做到这一点，最好的也是最自然的方式就是将教师的课题引入到教学过程中来。机械专业教师所研究的课题，无论是纵向或横向课题，在其所用的研究理论、研究方法和研究手段上，必定都存在与机械设计类课程非常贴切的内容，需要应用机械设计系列课程的理论和方法去解决。例如在解决某型号转塔冲床在加工过程中的振动和噪声问题，就要了解机床的结构设计特点及工作原理，需要涉及机械设计与机械原理等课程的内容；要对机床的振动与噪声进行实际测量，需要掌握机械振动、机械测试与分析等课程有关的知识；为了对机床进行减振降噪，可以在有限元分析、优化设计等课程中提出解决这一问题的方法与思路。总体而言，任何一个课题的研究，尤其是横向课题，都有很多可以在教学过程中值得与学生分析与探讨的内容，可以让学生了解所学知识的重要性和工程应用价值。
二、在研究方案制定过程中培养学生的研发能力
目前针对工科专业的研究性教学而言，以“项目和课题研究为导向”的教学方式非常贴切现行教学改革的要求和趋势。该教学模式可以将学习、研究、实践有机地结合起来，充分发挥学生的主体作用，使学生能创造性地运用所学的知识和能力，通过自己的主动探索、主动思考、主动实践，自主地发现问题、研究问题和解决问题。首先，教师在讲课内容中要增加具体的工程实例，同时注重引导学生注意身边的工程问题，鼓励学生参与提炼工程主题，并将工程主题与教学重点内容结合起来。在进行项目研究方案的制订与讨论过程中，可以先介绍课题的来源、背景、研究需求和研究目标，让学生以分组的形式去查资料，阅读查文献，了解目前的研究现状及研究方法，制定课题的研究方案，引导学生展开课堂讨论，并根据所学的知识提出解决问题的方法，这样可以将抽象的理论与具体的工程背景结合，使抽象的工程问题变得丰满有趣，从而强化学生的工程概念与背景。然后，将学生带到企业，进入生产现场和使用现场，获得对所研究课题的感性认识，掌握和了解课题实际存在的问题，形成教学与实际结合起来的课外教学方式，通过学生亲身实践、工程技术人员的介绍以及教师的深入分析，使学生对研究的内容和课题有较为深刻的理解，便于制定更为具体和合理的研究计划。例如在对某型号的路灯灯杆进行强度与可靠性研究时，可以运用力学知识进行理论计算，再进行实际测量，最后进行优化设计，这一过程几乎会涉及到机械设计类的所有课程。
三、在项目实施过程中锻炼学生的实践能力
对于工科的本科生和研究生而言，我们现在的人才培养非常重视专业知识的学习，毕业后学生可以掌握本专业系统的理论知识和一定的实践能力。但很多毕业生在进入工作岗位后，往往还需要2～5年时间的重新学习与培训，才能具备较好的工程素养，也才能独立解决工程实际问题，从而造成企业人力与财力的浪费，使得企业在招聘人才时，首先考虑的不是学生的文凭和学习成绩，而是工作经历和工作经验。近几年本科教学大纲经历了至少两次修订，修订过程中已经注意到这个问题，并且正在进行较大幅度的改革，其主要做法是加大实践性教学环节的比重，实行企业与学校的联合培养模式，其目标就是在工程应用、生产实际中培养学生独立思考与解决问题的能力。如果能够让学生参与到教师与企业合作的课题中来，在项目研究与实施的过程中，让学生将学到的知识应用于解决具体的工程问题，就可以实现新大纲修订的宗旨，满足新大纲的要求。横向课题是企业在生产过程中或客户在使用过程中发现和提出来的技术难题，往往具有一定的难度，课题的研究也是一项系统工程，其研究成果可以直接提升产品质量，产生明显的社会和经济效益。所以首先需要对研究的对象进行全面的了解、分析、调研与查阅资料，包括设备的结构、功能、使用方法、产品质量的评估等，这方面的研究可以培养学生画图、识图、查阅文献的能力。确定了详细的研究方案之后，就要进行课题的研究，该研究过程往往历时几个月，甚至一年以上。在此研究过程中，学生需要参与大量的研究工作，可以在教师的指导下将学到的系统知识应用于理论计算，通过对理论知识的复习和应用，了解理论研究的价值，加深对理论知识的理解；学生还可以从事实验分析和实际测试，不但可以在实验室对试样进行试验，进一步熟悉实验室仪器与设备的使用方法和技巧，还可以到车间进行实际测量，掌握现代测试仪器的操作和使用，并在试验和测试完成后，进行数据的处理工作；在试验研究的基础上，培养学生利用先进的计算机仿真手段进行优化设计，通过学习先进的三维设计软件、有限元计算软件等进行结构的改进设计研究工作，并将计算结果与实验结果进行对比，及时了解优化设计的效果，从而达到研究的目的。让学生深度参与课题的研究过程，一方面可以使学生获得较为全面、系统的学习与训练。对机械专业学生而言，可以对实验应力分析、有限元分析、机械振动、机械结构的测试分析以及优化设计等现代设计类的重要课程和知识点有非常深刻的了解；另一方面还可以对企业的产品、要求、技术、研发甚至市场都有比较全面的接触。这样对毕业生就业而言，所提供的参与这些企业课题研发的经历，对企业来说无疑具有极大的吸引力。最为关键的是，这些学生一旦进入相关行业，马上可以发挥很大的作用，能够独当一面解决企业面临的具体工程问题。
四、在项目成果的总结中提高学生的综合能力
学生通过参与科研项目的研究过程，可以了解企业的技术改进与研发过程，可以应用到所学的很多知识，也可以掌握很多新的思想、理念、方法和研究手段，可以培养动手能力和创新意识，但更为重要的是还需要通过对项目的总结来进一步提升他们的综合能力和素质。项目研究过程还包括对研究结果的总结，尤其是需要对照预期的研究指标进行分析与汇总，形成一系列的研究成果。这一过程可以提供学生撰写总结报告、学术论文与专利的机会。相对于知识的学习和动手能力的培养，我们目前对这种能力的要求不是很高，甚至不作要求，一般总是认为本科生没有能力独立撰写和发表学术论文。但实际上对很多学生来说，只要阅读过一定数量的科技文献，再经过一定的指导和锻炼，加上教师的认真修改，本科生完全可以发表学术论文，甚至是质量较高的国际论文。相对于较为专业的学术论文而言，撰写专利，尤其是实用新型专利或外观设计专利，相对来说比较容易，只要鼓励学生善于观察、敢于思考、勇于创新，再加上一定的指导，应该可以完成专利的授权，这一点对将来学生在企业工作非常有利。目前所有大学都越来越重视大学生的第二课堂，对工科学校来说这是培养“卓越工程师”的主阵地，也是培养大学生创新意识和动手能力的主课堂，对拓展学生的综合素质起到非常重要的作用。学生可以从参与的课题中提炼新的内容，作为大学生课外科技活动项目，也可以将研究成果进行整理，参加各项科技竞赛活动，如“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、机械设计创新大赛等。通过竞赛调动学生的主动性、积极性、创造性，激发学生的潜能，展示学生的才能。
五、结语
传统的机械原理课程设计教学中多以机构的分析为主，这并不利于学生设计能力和创新能力的训练与提高。该课程设计一般使用两种类型的题目：一类题目是选用对典型机构进行运动分析和动力分析；一类题目是根据某些功能，要求对确定的机械运动系统进行方案设计，并对机械中某一机构进行设计，两类题目的侧重点不同，前者偏于分析，后者注重设计。设计内容包括导杆机构的设计；两个指定位置的图解法机构运动分析；图解法的让刀凸轮机构设计。这类课程的设计一般集中安排在两周内完成，时间比较短，设计过程中学生很难一次性圆满完成，一般需进行修改，甚至修改多次，所以手工书写、手工绘图图面质量都将难以保证。
二、课程设计内容的充实与合理编排
如何有机整合分析与设计内容是提高该实践教学质量的关键所在。它应以培养学生的创新设计能力为主，机构分析为辅而开展的一次实践性教学，如果以机构的分析为主，将会削弱学生在方案设计方面的训练。机械系统的方案设计是整个机械设计的第一步，也是最具创新性的一个环节，方案设计的好坏将直接影响到机械设计产品的性能优劣及其在市场上的竞争力。机械系统方案设计主要包括执行系统和传动系统的方案设计。其中执行系统的方案设计是机械系统方案设计的核心，其重点是执行系统的功能原理的设计，执行构件的运动规律设计以及执行系统的协调设计，根据设计结果可绘制出机械工作循环图。，图3a为某一金属片冲制机的工艺动作分解（分别为送料、冲制、退回等），它以主轴为定标件，冲头和送料以主轴的转动角度为基准绘制而成。为提高生产率，各执行构件的工作行程允许局部重叠。在课程设计教学中，为了使所有的学生都能基本完成设计任务，题目难度应具有一定的开放性和伸缩性。在内容上可以扩展，进一步延伸至后续教学的机械设计课程设计，凸显出教学的连续性，使学生得到更系统，更完整的实践训练。学生通过收集资料、方案设计和课堂讨论等方法，能够得到一次较为全面的创新设计的初步训练。如设计题目可以只给出机器需实现的功能要求，老师可以提供一种实现该功能的典型机构，让学生对此机构进行分析。在此基础上，要求每个（组）学生再提供一种新的方案，可以是执行系统的方案，也可以是传动系统的方案，以此激发学生，充分发挥其主观能动性，使其认真查阅资料，独立思考，积极创新。最后汇总方案，评选出几种较好的方案，通过讨论与比较方案的优与劣，达到提升学生分析与创新能力的目标。如在牛头刨床中实现刨头的慢进快退功能可采用连杆机构、凸轮机构。连杆机构中可采用各式各样的滑块机构，凸轮机构可以采用平面或空间凸轮机构，还可以采用组合机构。由此将衍生出很多传动机构，再从实现功能的难易、传动性能的好坏、结构的合理性以及经济性等方面给予评价。
三、合理利用计算机技术
在当前的教学中，课程设计环节一般要求手工书写计算说明书和手工绘图。但是，现代机械设计根本离不开计算机技术的应用，所以在课程设计中，应用计算机辅助分析与设计技术也是将计算机理论知识得以实际应用的一次实践活动。因此，要积极鼓励学生努力将计算机技术应用到课程学习当中，提高其学习兴趣，同时避免手工书写、绘图慢且不容易保证质量的弊端。在上述方案确定之后，机构的尺寸参数、机构的运动分析、工作循环图绘制、飞轮设计及绘图等应用计算机技术之后，可以得到精确的计算结果，分析或设计修改较为方便，可以较快地得到修改后的结果。如改变某一机构尺寸参数，此改变参数对机构运动性能和动力性能的影响可以通过计算机技术分析快速获得。同时，还可以进一步利用计算机仿真对整个机械系统的运动规律进行演示和研究。当然，做到这一步是需要较为扎实的计算机功底，所以应用计算机完成工作量的比例应给予认真考虑，因材施教，避免造成以计算机应用为主的实践性教学。
四、考核方法
一般理论考试每题每个步骤都有得分计算，但是课程设计没有，最终成绩也几乎都是五分制计，即优秀、良好、中等、及格和不及格等五个档。这就使成绩的评定容易带有一定的主观性和随意性，从而失去可信度，这将在学生中产生很不好的影响，一定程度上打击了认真学生的积极性，又助长了不主动学习学生的惰性。所以考核要有其合理性、科学性。考核分教学过程和课程设计成果两部分进行。教学过程是指从学生拿到设计题目开始，到整个设计过程结束，指导教师应掌握每个学生的具体进行情况，并作简略的记录，做到评定有据可查。课程设计成果是指学生最后上交的材料，可组织2～3名教师组成的答辩小组进行答辩，这样可以检验学生学习的扎实度，也可一定程度上检查出学生是否有抄袭行为，同时还可以作为学生毕业设计答辩的一次简单训练。
五、结束语
关键词：石油企业；机械设计；自动化
如今，作为一门全新的学科，机械设计制造自动化已逐渐成为社会主流学科之一。这是社会生产力发展的体现，同时也是社会进步的体现。随着近些年自动化技术的广泛应用，自动化机械制造业不断被各种新型的技术所填充。尤其是石油企业，由于石油企业的特殊需求，石油企业机械制造更需要朝着自动化、网络化方向发展。因此本文将对石油企业目前机械设计制造的发展现状进行动态分析，并结合市场需求，对其自动化发展前景进行观望，以期能够实现自动化系统的最优化机械设计。
1石油企业自动化机械设计制造现状分析
1.1机械设计发展现状分析。一般来说传统机械设计的图纸，所采用的手工绘制方式，会出现设计不够严谨，且细节经验往往与实际需求不符。并且在进行计算时，因为人体本身对于大量数据运算可能会出现一些失误，因此还会造成数据误差，严重干扰机械设计精确度。而对于设计中的误差，机械制造业一般采用加强安全系数的方式，确保误差能够得到降低[1]。最后则是以传统的设计方式进行机械设计，由于技术人员间的沟通或是信息传递等外在因素不够默契，将导致设计周期被无限延长。随着近些年科技的进步，越来越多先进的信息技术和网络技术被推广应用于石油企业机械设计中。通过网络终端实现资源共享，可以确保机械制造业生产优势，规避设计风险，缩短研发流程，提高设计精准度。1.2机械制造发展现状分析。机械制造技术如今在我国机械制造业中的地位很高。由于社会对石油的需求不断加大，石油机械设备设计得到了良好的发展机遇，因此才能够在社会中，不断改革技术，在社会各行业的涉及更加全面。可以说，从最早的采用天然工具制造，逐渐的发展到现代的机床制造，人们的制造技术在快速的发展和提高[2]。因而为了能够更加全面的提升石油机械制造业制造能力，必须缩减工艺研发流程，采取先进的制造理念，并借鉴发达国家的自动化生产经验，推陈出新弥补产品在质量上的不足。另外我国石油机械设计制造业现阶段的基础能力不断提高，带动了一系列制造领域的进步[3]。1.3自动化发展现状分析。随着近些年信息技术的应用，以及电子技术的推广和进步。石油企业机械制造领域如今正朝着自动化方向发展。尤其是部分石油企业对于机械制造系统中的数据人才需求，近些年更是不断增大。自动化机械设计系统涵盖两点，分别是：电子计算机硬件设备以及计算机软件系统。这二者共同组成了机械自动化设备系统。可以说系统软件是自动化发展的灵魂，包括了内部数据的处理和应用。而计算机硬件设备则是自动化的骨骼结构，负责支撑软件设备的处理和存储自动化系统数据。
2石油企业机械设计制造发展前景观望
2.1发展方向更加着眼于绿色化发展。我国为了追赶发达国家工业技术，曾有过一段历史较为悠久且持续时间较长的工业生产时期，导致环境受到严重污染。如今环境污染已成为困扰我国生态环境的主要难题。石油企业机械制造设计朝着更加环保，更加低碳的方向发展，已成为这个时代的生态环境以及国民生活水平提高的要求。从目前来看，大部分环境污染问题来源于工业生产，也就是机械制造业中的化学用品排放，以及大量的污染物质肆意排放。如若缺乏相应合理的解决措施，那么长期以往必然会加重环境的破坏。所以机械制造业应立足于当下，通过降低污染物的排放，以绿色环保的原材料和生产技艺为主，确保在生产过程中，能够有效减少污染。因此必须进一步加强绿色化机械设计的研究，通过加强自动化的研究力度，从而实现高度石油设备自动化设计统一。2.2制造管理更趋于数字化内容。目前网络技术和电子技术的应用，是实现机械制造业自动化的有效途径之一。并且数字化技术和信息化在石油企业机械制造设计领域中的应用也越来越广泛。这不但说明网络技术与电子技术的应用，是石油机械制造业的发展前提。更证实了数字化技术的运用，也因此得到石油企业的肯定。优化石油机械制造业的生产技术，以及生产模式，能够大幅提高企业生产效率。随着同期各项生产技术的进步，以及信息网络技术的发展，虚拟的操作技术如今逐渐成为机械制造业自动化发展的准则。因此未来数字化和信息化在制造业的全面发展，将会因为世界信息化进步的原因，得以成为石油企业机械制造设计以及自动化发展的主流方式之一[4]。2.3虚拟化进程发展。相比较传统的手绘以及脑力计算机械设计方式，现代的计算机虚拟系统在机械设计周期时间上要远小于传统设计模式。同时在成品设计成功几率上也要远高于传统的设计模式。通过运用计算机进行系统模拟，并于网络中实现机械制造业的虚拟和自动化优化，可以大幅缩减人力成本[5]。2.4微型化发展。每一次的工业革命，都将带来全新的技术进步。伴随着多次的工业革命，我国的自动化设计技术也得到了全新的革命性发展。比如计算机的研发与进化都在自动化领域发展过程中，提供过不小的帮助和作用。另外在机械制造业中，由于细节的精算要求越来越高，因此自动化设计趋于微型化也是机械制造业发展必经阶段。石油企业的机械设计具有更加轻便灵活的特点，因此在未来机械设计发展领域中，有着非常好的发展应用前景[6]。2.5生产制造一体化发展。一体化进程是机械制造领域中的一大优势，同时也是计算机技术发展过程中，机械制造业的必经阶段。由于目前机电一体化技术的广泛应用，人们愈发重视机电一体化的功能性作用。尤其是石油企业，将机电一体化技术应用在机械设计制造以及自动化发展中，在实践应用的过程中取得了良好的效果[7]。这充分说明了一体化是石油设计领域的发展方向，也是机械制造业发展的必然结果。通过对电子设备与机械设备功能性的重组，实现远程自动化的控制，可以大幅提高机械制造效率。2.6自动化发展。采用自动化技术，处理机械设计的繁琐步骤，能够进一步提升石油企业生产效率。并且在这一过程中，能够有效凸显石油企业在行业中的竞争优势，提高市场竞争能力，创造更为客观的经济效益。衡量石油企业的机械化水平要从石油企业的自动化能力入手。因而若想提高企业自身规模，必须降低生产成本。以自动化理论和技术为指导，从而实现石油企业机械制造业的自动化和智能化，为社会和石油企业创造更高的经济效益。
3结语
当前我国石油制造业有着全国最为先进的机械制造水平，因此从石油机械制造业技术制造水平，能够真实反映出我国当前科学技术能力。为了更好的铺设现代化发展道路，提高我国综合国力。我国的机械制造系统应充分发挥技术优势，加快自动化、虚拟网络化的转化进程。并且实现绿色环保的生态可持续发展策略，紧随世界机械制造业发展脚步，力争世界技术前沿，提高我国综合国力。最后通过技术人员的努力，缩小与发达国家的技术差距，从而为我国人民和国家带来更客观的利益，凸显出石油企业于国民经济中的价值意义。
作者:包秋民 单位:中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院机械研究所
参考文献：
[1]梁景中.刍议石油企业机械设计制造和其自动化的前景展望[J].科技展望，2015,(35):67.
[2]吴超.我国机械设计制造及其自动化发展前景[J].江西建材，2015,(15):299+19.
[3]韦佳.机械设计制造及其自动化的发展方向研究[J].科技资讯，2015,(08):224.
[4]张真，盛国亮，孙晓亮.机械设计制造及其自动化的发展前景之我见[J].硅谷，2015,(01):12+72.
[5]李豪.浅谈我国机械设计制造及其自动化发展前景[J].企业导报，2014,(08):134+136.
1.理论知识没有形成系统。主要有两个方面：一是先修课程的理论知识没有跟《机械设计基础》联系起来。《机械设计基础》的课程学习，要综合运用到《工程材料》、《工程制图》、《工程力学》、《互换性与技术测量》及《机械原理》等课程的知识，由于这些课程学习时是分开单独学习的，学生在独立进行设计计算时，往往无法运用这些知识，比如不能运用力学知识去校核齿轮、轴及轴承等零件的强度；不能运用互换性原理中的公差知识去设计轴孔配合公差；不能运用工程材料的知识选择零件材料等。二是本课程内各章节知识没有形成有机整体。由于各章节基本上是以机器中不同类型的机构来进行划分的，学生在碰到多机构组合的装置时，往往不知道如何进行设计，比如不知道轴承设计的输入参数应该从轴的设计结果中获取。
2.缺乏查阅资料解决问题的能力。查阅资料解决问题是进行机械设计必备的技能之一。在实际教学过程中，由于教材一般不会强调这方面的知识，学生在这方面的能力相对匮乏。比如在查阅机械设计资料时，遇到图表不能根据横纵坐标查到所需的参数，或者遇到表格不知道表头所指代的参数，遇到新的问题不知道从目录中找到参考资料的位置等。
3.缺乏思考、生搬硬套。学生在进行设计计算时，生搬硬套比较多，机械地套用公式，或者完全按照例题参数进行设计，不考虑自己的设计任务与现有方案的差异，缺乏独立的思考。比如在进行带传动设计时，未直接给出转速（需要用其他参数计算得出），有的学生直接将例题中的转速带入计算。甚至有些学生直接照抄别人的设计结果，数据计算和结构设计都相同。
4.对设计参数缺乏宏观把握。对设计参数缺乏宏观把握主要表现在课程设计的过程中。由于学生缺乏工程经验，对所设计的机构没有在大脑中形成一个宏观的概念，对其尺寸和参数也没有感性的认识，因此在设计出现明显不合理，甚至错误时，不能及时发现，直到设计后期，甚至绘图时才发现问题，已经没有足够的时间修改，影响设计成绩。比如在设计减速器时传动比分配不合理，导致制图时发现结构比例不协调等。
5.制图能力弱。制图能力弱同样是主要表现在课程设计的过程中，课程设计的最后都要求学生把自己设计的装置按照国家标准要求的工程制图样式表达出来，在这一过程中出现了很多问题。主要是因为学生对工程制图的标准掌握不够，比如标题栏格式、零件简化画法、螺纹的绘制、壳体相贯线的绘制等经常出现错误。综合上述问题分析可以看出，学生在创造能力及设计思维上相对较弱，实际上通过平时作业和操作实践，学生基本都能完全掌握单一零件的设计，比如设计带传动、设计齿轮机构、轴的结构设计等，但却在需要整合运用这些知识技能时出现了问题。这实际上就是因为心智技能的匮乏，因此，培养心智技能是提高学生机械设计能力的关键。
二、心智技能培养在《机械设计基础》教学中的应用
1.机械设计心智技能形成分析。根据冯忠良教授的研究，心智技能的形成是阶段性的，其过程分为原型定向、原型操作和原型内化三个阶段。原型定向阶段以理论知识传授为主，让主体掌握技能操作的原理；原型操作阶段通过实践让主体熟练掌握操作技能，为原型内化奠定基础；原型内化阶段在主体大脑中形成内化的思维模式，使主体能够灵活运用操作技能解决实际问题。根据上述理论，结合《机械设计基础》教学的实际情况，机械设计心智技能的形成阶段如图1所示。机械设计心智技能的形成分为三个阶段：掌握基本理论、熟悉常用设计和综合设计计算三个阶段。在整个学期的教学过程整体上按照三个阶段进行划分，同时每个章节的教学同样按照三个阶段进行，甚至具体到每次课都尽可能遵循心智技能形成的过程进行，如此不断反复强化，才能提高心智技能。在整个学期的教学过程中，掌握基本理论、熟悉常用设计和综合设计计算三个阶段的主要教学内容是：（1）讲授常用机构和通用零部件的工作原理、设计、应用等知识；（2）讲授常用机构和通用零部件的设计步骤，通过课内实训，大作业等方式加以巩固；（3）指导学生综合运用所学知识，独立进行机构设计，总结设计中出现的问题，形成经验反馈。而在具体某个机构或零件设计的教学过程中也应遵循三阶段原则，教师首先讲授机构或零件的工作原理。然后按照设计步骤让学生动手练习，在此过程中不断发现和改正出现的问题，再通过针对性布置大作业及课内实训进行巩固。最后提出一些设计案例，组织学生进行分组讨论，培养独立设计的能力。
2.教学内容及教学模式。在前述理论研究的基础上，《机械设计基础》的教学内容分为理论教学内容、实训教学内容和讨论教学内容。其中，理论教学内容针对机械制造专业学生必须具有通用零部件和常用机构的初步分析能力和设计能力而设置，对教材中的内容进行简化，重点讲授平面连杆机构、凸轮机构、带传动、齿轮传动、滚动轴承、轴、减速器等内容。实训教学内容与理论教学的重点相呼应，包括平面运动简图的测绘、机构的结构及特性分析、渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定、轴系结构设计、机械传动装置的拆除和结构分析、机械创新设计。讨论教学内容则针对常用机构和零件的设计中存在不确定性的部分，例如平面连杆机构、凸轮机构、带传动、齿轮传动、轴等，这些机构或零件的设计往往需要学生在一定范围内去选取参数，经常会让学生不知如何进行，因此进行讨论和总结是有必要的。
三、小结
机械制造作为我国基础产业，我国对其一直具有很高的重视程度，机械制造的发展状态不仅仅关乎我国工业的生产，经济的发展状态，同时对我国的综合国力也有着一定程度的影响。传统的机械设计制造，方案太过于落后，而且需要花费大量的材料，设备太过于笨重，同时生产速率低，常有机械事故发生，机械的维护和修理工作也太过于麻烦，严重的制约了我国工业的经济发展。自动化技术的诞生有效的改善了这一不良现状，使机械设计方案越来越科学，同时及多项功能与一身，不仅有效的节省了机械设备生产需要花费的材料，同时加快了机械设备工作的速率，减免了不必要人力的花费。我国机械设计制造领域已经由传统的笨重机械向着自动化机械、智能化机械转型。
2我国机械设计制造自动化技术发展的现状分析
机械设计制造以及实现工业生产的自动化需要做很多的准备工作，其中包括要拥有良好的产品设计模块、保证产品的加工具有系统性、对于产品的销售要具有规划和策略，同时对现有机械制造体系进行整体的改造和完善，保证行业能够具有一定的竞争力，在国际竞争市场中可以站稳脚步。机械设计制造以及自动化的实现离不开先进技术的支持，对于发达国家而言该技术已经较为成熟，但我国目前能处于发展阶段，相应的技术体系还需要进一步完善。针对我国目前机械制造及自动化工业发展的实际情况而言，我国一直都在加强对其的研究力度，具体的来说，CIMS技术在我国的应用越来越为广泛，我国目前建有很多关于该技术的实验室，并且通过一定的实际操作对该技术体系不断进行改良和完善，我国先后开展了很多关于CIMS技术的研究项目，对CIMS工程软件不断进行更新，优化。机械设计制造行业与IMS软件有着很大的联系，可以说二者相互影响，相互制约，因为会涉及到企业产品设计自动化的实现，工艺设计自动化的实现。加强对制造业质量技术的改善，建立良好的信息数据库，可以为我国机械制造行业经济的发展增加源源不断的动力。目前我国仍有许多机械制造企业的管理信息系统存在很多缺陷，导致先进的CAD技术不能与企业的机械制造相融合，最总导致企业的自动化生产水平不高，数控机床技术的广泛应用，制造行业的技术和设备也需要进行一场巨大的更新。二十一世纪是信息时代，也是机械制造领域需要大跨步的时代，一方面给我国国名经济的发展带来了巨大的机遇，另一方面也对我国机械制造行业的发展带来了巨大的冲击，因为我国机械制造领域的自动化水平与西方发达国家相比较仍有一定的差距，如果不能够改变成产技术落后，制备工艺落后的现状，则会对我国工业的国际市场竞争力带来极其不良的影响。可以说实现全球化、科学化、自动化等模式是我国机械设计制造领域发展的必然趋势。
3关于机械设计制造及其自动化技术应用环节的多元化分析
3.1机械设计制造及其自动化技术的应用趋势
为了保证我国机械制造企业的长期发展，落实好基础环节的自动化模块是非常必要的，从而进行机械加工体系的健全，进行可编程控制器、工业机器人的有效应用，立足于我国经济的发展情况，进行制造业基础工作体系的健全，实现其内部各个环节的协调，以应对机械设计及其制造的国际化潮流。在当今国际科技应用背景下，进行先进性的制造技术的应用是必要的，这涉及到机械制造自动化技术、信息技术、传感技术等的应用，保证现代系统管理体系的健全，积极做好相关的生产组织管理工作，进行高新技术的普及，让制造及其自动化技术真正实现其系统性、整体性，从而保证我国制造业国际竞争力的提升。这对于机械制造成本提出了更高的要求，其产品开发模块、工艺设计模块、加工制造模块等面临着巨大的挑战。如何做好机械制造体系的整体性应用工作，这是当下制造业发展所必须要解决的问题。机械制造业的市场竞争核心，就是生产率的提升，保证其市场全球化的拓展，进行劳动生产率提升，进行生产成本的控制，保证其制造成本、制造质量等的优化，这离不开对先进机械制造及其自动化技术的更新。
3.2关于机械设计制造及其自动化技术的多途径分析
1.建立机械设计课程内容体系的思维导图。
本文应用可视化技术建立机械设计课程的思维导图，实现课程知识结构图像化。例如，在讲授标准齿轮的几何尺寸计算内容时，出现大量齿轮几何参数名称及尺寸计算公式，学生往往感到参数繁多，公式难以掌握。按照多向思维，从径向和周向两个方向对齿轮参数和尺寸进行分类，可以使问题简化，并建立图1所示的齿轮机构几何参数和尺寸思维导图。对于一个标准渐开线外齿轮，齿轮上有4个圆，分别是齿顶圆、齿根圆、分度圆、基圆；有一个角，即压力角。以分度圆作为重要的基准圆，分别沿着径向和周向两个方向描述圆的几何参数，径向上有分度圆直径（和半径）、齿顶圆直径（和半径）、齿根圆直径（和半径）、基圆直径（和半径）以及齿顶高、齿根高等尺寸，周向上各圆有齿距（或周节）、齿厚、齿槽宽等尺寸。而对于一对标准渐开线外啮合齿轮，除了每个齿轮上的4个圆，多出一对相切节圆和一条啮合线。因此，沿径向方向多了节圆直径（和半径）、中心距，沿周向方向多了节圆的齿距（或周节）、齿厚、齿槽宽，此外，还有描述啮合线位置的啮合角。学生参考思维导图对比学习就很容易理解和记忆这些知识了。又如，机械设计课程整体体系的思维导图使得学生从宏观层面建立了机械设计课程比较系统的理论框架，了解了与其他课程内容的联系纽带，而各章节基本内容和重点知识的思维导图，便于学生进行知识梳理，从而提高了机械设计课程学习效率。比如学习“齿轮机构”这章内容时，由于概念多、公式多，齿轮啮合运动特性复杂，加之齿轮传动设计计算公式复杂，学生普遍感到知识容量大，掌握起来困难。对直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮、涡轮蜗杆机构和传动建立思维导图，学生对照思维导图采用类比思维来学习就容易多了。思维导图架构机械设计各知识群之间的枢纽，呈现知识点之间的内在联系，帮助学生更好地掌握知识脉络，提高教学效果。
2.基于思维导图的机械设计思维训练。
思维导图符合人脑的思维模式，有利于发散思维的展开，可以有效地引导设计者的思考顺利进行。在机械设计过程中，借助思维导图描述帮助创新思维的深入展开。例如，在减速箱的设计过程中，让学生把设计步骤、参数和结构按照工程逻辑用思维导图表示出来，一边设计思考一边做出图2所示的思维导图，可以辅助设计过程顺利完成。机械设计教学中，应用思维导图可以培养机械设计的工程逻辑思维和创造性思维。
3.总结
对信息进行处理的过程就是设计，它也是一个加工知识的过程。设计活动展现出人类特有的智能行为，机械设计也一样。千百年来，人们完成设计都是依靠智能的构思和手上操作，只是近期电子计算机技术的飞速发展促使人们在实施机械设计时更加广泛地运用计算机智能技术完成辅助设计。这也就是我们常说的CAD，主要是加快了机械设计中人们对于图形的处理速度及计算数值的效率。机械设计智能化需要将设计理论跟智能工程结合在一起，并以自动化智能工程为基础，进一步建立更能反映出人们智能水平及自动化程度的机械设计理论、技术，促使机械设计自动化能够更好地诠释设计活动，最终提升机械设计的自动化程度。在机械的设计理论和设计技术方面，我们应当重点研究设计过程中人的思维规律及信息流。因此，机械概念设计智能化的实现也是提升机械设计自动化程度要继续解决的热点问题和难点问题。
2培养自动化复合人才
要想发展并推广应用各种新的机械设计自动化技术，就需要持续引进一系列的新概念、新理论及新技术，不断将传统机械设计制造当中的某些设计观念及技术进行升级甚至是替换，这就需要我们培养出一大批兼具技术素质及研究理论的优秀复合型工作人才。机械设计朝着自动化方向发展的速度越来越快，机械制造业也将更加依赖科学技术及知识。这种全新的自动化设计模式对于工作人员的经验、技艺等的要求将越来越低，更多地是需要他们提高自身的自动化设计知识及技能。技术人员跟一线工作人员之间的界限将越来越模糊，直至消失，因而机械设计制造工人应当拥有高层次的管理能力及技术人员的知识结构。所以，机械设计及制造企业应当加快培养出更多的复合型人才，并充分发挥出人才资源的优势，大力推广应用自动化设计技术，最终达到提高机械设计自动化程度的目的。
3全面创新自动化技术
当前，我们正处于经济时代，不仅仅是经济在飞速发展，技术的发展也日新月异。从当下我国的国情来看，发展机械设计自动化技术是一个由简单到复杂、从低级到高级、逐渐完善的过程。然而这一过程所面临的不仅是时间问题，更重要的是技术创新问题［2］。机械设计制造在选择使用自动化技术后，其生产方才可以改变传统的机械化模式，逐渐过渡为机械控制自动化模式，最终实现计算机控制自动化。只有先以单个部门自动化的实现为基础，才能逐渐达到全行业的设计自动化，最终实现机械设计过程的全面自动化。从目前我国机械设计自动化的具体程度来看，中国机械设计自动化程度跟国外相比还存在很大的差距。所以，我们应当积极以国外先进的自动化技术发展进程为参考，不断追求创新，致力于我国机械设计自动化现状全面开发新技术，尽量少走发展的弯路，大大提升我国机械设计自动化程度，争取尽早与国际机械设计自动化接轨。
4结语
机械设计节能原理又称之为平衡节能原理，平衡理念是节能设计的主要指导思想。机械节能设计应当从改进动力源、减小摩擦、功率匹配节能这三个方面入手，充分考虑机械设备在实际应用中所存在的能耗问题，尽量在设计环节就加以改善，从源头上减少能源的浪费。
1.动力源动力源通常指的是机械设备的发动机，在节能设计的过程中要求尽量的减少发动机的输入功率，同时尽可能增大其输出功率，简单的说就是提高机械设备电能与动能、势能、热能等的转化率。在实际的应用中这一设计理念体现在机械设备的启动、减速停止这两个阶段中。例如，在停止设备的动力输入之后由于惯性的因素机械设备还会运行一小会儿，通过合理的设计将这一部分动能或者势能储存起来，在机械需要发动的时候提供一部分初始动力。
2.在设计过程中减小摩擦发动机所产生的动力必须通过齿轮、动力传送柱、动力传动带等传递给机械设备需要作用的部位，在这个过程中难以避免的会产生摩擦，损失一部分动能。因此，需要在设计的过程中尽量较小各个组件之间的摩擦。例如，在“机械手”的设计环节，对于其关节处都会采用光滑的圆柱、轴承和液压柱进行连接，同时在使用的过程中还会定期的用油进行。目的就是为了减少机械设备活动处的摩擦，减少动力的损失。
3.功率匹配节能，合理运用节能合理的分析不同应用环境下所需要的功率大小，有依据的设计机械设备的标准功率。例如，饮品加工传动带所需的功率就远远小于装卸工厂所用的传动带的功率。为了节约机械的购买费用还可以利用汽车发动机的原理，设置不同的档位，根据实际功率需求进行调节。
二、机械设计能源浪费的原因
1.缺乏节能设计理念传统的机械设计理念是尽可能的提高机械设备的生产能力，设计人员在设计的过程中首先考虑到的就是如何提高机械设备的载重量、运转速度等，其次便是机械设备的稳定性和可靠性，完全忽略了节能设计，甚至为了提高之前的两方面性能而使得设计能耗更高。
2.设计人员专业水平低机械设计工作都是由专门的设计人员完成的，部分设计人员的理论知识匮乏，固步自封、不愿意学习新的知识，导致与先进的新型设计方式脱节。同时，很多设计人员长期忙于设计工作，不愿意深入基层考察设备的使用情况，导致理论脱离实践，设计出的机械设备不具有可实现性。
3.技术水平无法满足设计需要受到现有技术水平的限制很多设计思想很难得到实现，即使勉强得以实现也会大大增加机械设备的制造成本。所以，处于经济效益的角度考虑，很多机械制造商并不愿意完全按照设计要求引入相应的节能技术。
三、如何做好机械设计节能
1.选用环保型材料和环保型发动机从设计环节入手，在满足设计要求时，优先选取环保型的材料，材料尽量能够做到可回收、易处理、无污染。发动机是机械设备的主要污染源之一，对减少污染物排放具有重要的意义，比如可以选用环保型水冷增压柴油机作为发动机，此发动机具有油耗低、排放低、使用寿命长等优势，条件允许的话，电控高性能长寿命节能型发动机也是不错的选择。
2.电子控制系统的精确化控制利用电子计算机和无线网组成的控制系统，实现对机械的精准控制是机械节能的又一项措施。智能化终端可以依据设定的程序对机械的运行情况实行实时监控，做出智能化判断，控制发动机的输出功率等，以达到减少消耗的最佳标准，同时，其自我检测还能及时发现、处理问题，延长机械的使用寿命。
3.做好液压系统的清洁和防渗漏工作液压系统的污浊物加快机械设备的磨损和腐蚀，液压系统渗漏直接浪费了宝贵的资源，因此，机械液压系统也是机械节能设计时要重点考虑的问题之一。比如，加装一个高效率、高精准度的过滤装置就可以过滤掉大部分掺杂物，降低杂物与机械的物理磨损。采用防渗透的新材料或改变零部件结构，如密封的销轴等防止渗漏。
4.引入新的技术机械设计节能的实现离不开技术的支持，在设计的过程中不能脱离实际的技术发展水平。但是，又不能完全禁锢设计思想，要大胆的进行创新与尝试，积极的将各种先进的新型技术应用到设计中去。例如，利用太阳能发电技术为机械设备提供动力，再外加传统的动力系统以备不时之需，特别是对于小型机械设备，具有很强的可操作性。
四、结语
质有利于学生形成良好的学习动机，有助于学生心智的健康成长。它是教师开展教学工作的感情基础，它有助于师生之间情感与认知方面的沟通，学生在融洽的师生关系中，处于最佳学习状态，更易于对所学知识产生兴趣并消化吸收。而青年学生思想活跃，易于模仿教师的行为，所以教师的品质包括教师的思想品德、为人处世方法，教师对待工作的热情、对待生活的执着等等，这些每时每刻都在影响着学生，并有利于学生形成积极的学习与生活态度。因此，高校教师的道德素质直接影响学校培养的学生素质。不断提高自身的专业素质。“要想给学生一杯水，教师要有一桶水。”如今，我们正处在信息化时代，人类知识系统发生了两个重要变化：一是知识更新的速度越来越快，数量越来越多；二是知识传播途径越来越多，传播速度越来越快。这个时代需要培育的是具有高度创造性和个性化的人，需要培育的是一种能够适应迅速变化、了解和适应未来的人。在这样恢宏的社会背景下，作为一名机械设计老师，要不断学习机械设计领域新知识、新理论、新方法、新应用，树立终身学习观念，不断“自我充电”，不断提高自己的知识层次和思维能力并将其运用到教学实践中，变原来的“一桶水”为“长流水”。
同时，通过系统地研究当代大学生的身心发展规律，不断提高对学生认知规律的认识水平，把这种“长流水”升华为适合学生需要的“甘甜水”。唯有这样，才能不误人子弟，才能始终与时俱进，做合格的教师。不断提高自身的语言素质。教育学家苏霍姆林斯基曾说过：“教师的语言素质在极大程度上决定着学生在课堂上的脑力劳动效率。”多年的教学实践证明，教师在教学中语言表达能力的水平直接制约着课堂教学质量的高低。机械设计教师只有不断地追求课堂教学的语言艺术，提高自身的语言修养和语言素质，才能把机械设计教得有声有色。要把语言的准确性和通俗性统一起来，机械设计课有很多概念，对概念的描述语言要准确，同时讲课主要用口语化的语言，要和书面语言区别开来，只有把语言的通俗性和准确性统一起来，讲课才能既严谨又生动。要把语言的精练性和内容的丰富性统一起来，机械设计教师要不断凝练语言，用精练的语言把机械设计的思想、方法、原理讲述清楚，同时又要把内容讲得有血有肉。要充分利用启发性的语言，启迪学生的思维。语言要有张有弛，充满激情，处处扣人心弦，这样学生才能更用心地听课。机械设计教师只有不断探索提高自身的语言素质，掌握语言艺术，才能不断提高机械设计的教学质量。不断提高自身的科研素质。中国科学院院士、教育家杨叔子指出：大学教师还得治学，治学术，做学问，搞研究；否则，就提不高，既不能在学问上、在研究上做出贡献，也不能提高教学水平，提高教学质量，从而严重妨碍育人，特别是严重危害培育拔尖创新人才。机械设计课作为一门基础课，设计的内容广泛，机械设计的方法、原理也在产生日新月异的发展变化，教师只有通过做科研，才能把握学科发展的最前沿。教师通过做科研，不断创新，才能对创新有更深刻的认识，讲的课才能更有深度。机械设计教师只有不断提高自身的科研素质，才能教出富有创新精神的新时代大学生。
二、教学模式、教学方法、教学手段与机械设计教学内容深度融合
根据机械设计课程各章节内容的特点，采用合适的教学模式、教学方法和教学手段，学生掌握课堂内容的同时，不断提高自学能力、想象能力、创新能力等能力，全面提高学生的素质。采用适合于教学内容的教学模式。对于学生比较熟悉的教学内容如“带传动、链传动”可以采用自学———辅导式的教学模式，培养学生的自学能力。“创新设计章节”可以多采用范例教学模式，特别是采用与大学生密切相关的一些范例，如“全国大学生机械创新设计大赛”获奖作品，采用这些范例可以拉近教学内容与学生的距离，引起学生的兴趣，调动学生的学习积极性。对于机械零件常见的失效形式采用现象分析模式，通过实际观察零件的失效形式，使学生产生直观的印象，更容易理解和把握所学知识。方法是十分重要的。机械设计教师要深入钻研适合机械设计教学内容的方法。根据机械设计课程的特点，在教学方法上多采用探究式、讨论式、启发式教学方法以及基于现场的情境学习教学方法，激发学生的学习兴趣。启发式教学方法的应用，比如机械，可以通过举出大家常见的汽车、自行车，启发学生理解机械的概念，进一步启发学生购买这些机械时的要求就是设计这些机械的要求，如何设计这些机械满足上述要求，就是机械设计讲的内容，通过启发，学生就可以知道“机械设计”这门课要讲什么内容，就掌握了这门课的主线。
探究式教学方法的应用，例如，在轴的结构设计中，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，强调学生的主动参与。情境学习教学方法的应用，如，在讲授机构运动简图、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时，可以将课堂设置在摆好实物的实验室“，百闻不如一见”，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，学生的学习效果会起到事半功倍的作用。充分利用多媒体教学、黑板教学、网络教学等多种教学手段。要将多媒体课件与黑板教学相结合。课堂教学要充分发挥多媒体教学和黑板教学各自的优点。对于关键的理论推导、重要例题，教师可以在黑板上进行重点讲解，而对于大量的图形，使用多媒体课件就可以节省很多时间，多媒体课件还可以通过图像的三维动画效果，以及大量的视听效果，冲击学生的思维兴奋点，激发学生的学习兴趣。同时，在教学中，教师应当充分利用实物、模型等多种直观教具，使学生从感性认识上更准确、深刻地掌握所学内容。充分利用现代化教学手段中的网络教学手段进行课外辅导答疑，学生可以通过网络课件和网络习题随时巩固课上学过的知识，也可以提前预习下节课要讲解的内容，不明白的问题学生可以在网上论坛切磋，网络教学极大地提高了学生学习的实时性。
三、通过实践环节提高机械设计课程教学效果
机械设计课程是一门与实践紧密相连的课程，因此，在课堂教学之外，还适当安排学生参观往年“全国大学生机械创新设计大赛”获奖作品、机械产品和工程现场等，对机电产品的传动系统、结构特点、设计方法等进行现场讲解，加深学生对教材内容应用的理解，扩大了知识面，提高了学生的工程意识。机械设计课程与实践紧密相连，机械设计实验对提高学生对本门课程的把握起到了重要的作用，特别是综合性、设计性、动手操作性的实验。为此，我们增加了机械传动系统创意组合综合性实验，学生自行设计传动方案，选择各种零部件、采用合适工具进行装配。这是一次非常逼真的工程实践训练，综合应用了机械设计课程中所学多种零部件，了解了各种传动方案的优缺点，体会了机械传动系统方案设计的重要性，体验了工程设计、装配中要注意的一些问题。增加了实验的开放性，学生可以根据自己的需要与实验室老师约定实验时间和实验内容。机械设计课程设计是机类学生学完机械制图、几何量公差、机械原理、机械设计等课程后一次综合实践性教学环节，对学生机械设计综合能力的提高起到了重要的作用。在设计题目的选择上，改变传统的以带式运输机的传动装置为题目的方式，鼓励学生调研相关工程需要，自主选择课程设计题目。目前学生采用的题目有机械原理课程设计题目、机械类创新项目的题目或者根据工程实际需要提炼的题目。通过自主选题，锻炼学生的创新思维和创新能力，使学生得到系统性设计训练。在设计过程中，鼓励并创造条件让学生实地考察、拆装相关机械产品，提高感性认识；通过网络等途径查阅相应资料，了解相关零部件价格，培养学生成本设计思想；鼓励学生通过查找资料、规范和标准解决课程设计中碰到的相应问题，提高学生的自学能力和使用标准、规范的能力。实践证明，这种选题的方式以及设计过程的要求，增强了学生课程设计的兴趣和积极性，巩固了学生机械设计理论知识，提高了学生学习能力、查阅资料的能力、动手能力以及工程实践能力，取得了良好的效果。
四、结语
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