机械设计要点篇1
关键词：机电一体化；机械系统；性能设计
我国信息技术的发展与进步，使机电一体化应用相关电子技术获得了广大的发展前景，有效提高了机械系统的设计水平。机电一体化的应用突破了传统机电行业的工作方式，加强改革与创新，通过对各部件的协调，强化了机电系统的运行状态。当前机电一体化机械系统中，仍存在灵活性、柔性不足等问题，为了提升机电系统的自动化能力，应明确机电一体化机械系统设计的要点和发展前景。
1机电一体化机械系统设计原则
（1）精度高。机电一体化可发挥机电一体化系统优势，提高产品精度，严格控制设计过程。例如：一旦机械系统精度未满足相关标准，出现产品不合格现象，便难以保证生产质量与生产效率，而通过机电一体化对精度标准进行判定，可提高零部件的尺寸标准率与产品合格率[1]。（2）智能化。智能化是机械系统的主要特征之一，在进行产品设计中，可及时发现并处理机电突况，缩短反应周期。因机电一体化在工作时，机械系统的各部件处于独立运行状态，当设计出现变动与更改时，不会因为一个部件而影响整体系统。智能化系统可及时发现故障，快速地向机械系统传达智能，执行相关操作，保证机电一体化可以正常运行或及时停止，避免故障增加。（3）稳定性。机电一体化机械系统的稳定性较高，不仅可以延长机械元件的寿命，还可提升工作效率，提升机电产品性能。在设计中，应严格控制机电一体化系统性能，单个机械系统涉及较多子系统，严格控制机械振动频率与摩擦系数，从而满足系统稳定性[2]。
2机电一体化机械系统的设计要点
2.1性能设计
提高精度是机电产品设计的基本原则，只有精度达到标准要求，才能加强产品应用优势，为机电产品的生产带来保障[3]。然而，在机电产品的设计中，往往会出现机电一体化机械系统设计不够准确的问题，导致产品不合格，生产出的零件尺寸不合理，零件精度不够，无法满足客户要求。加强其智能化机电设计和快速响应，是机电一体化系统的主要功能，通过智能化的运用，可以处理在生产过程中发生的突发事件，还可减少生产时间，临时修改设计内容。在系统收到计算机的指令后，智能系统便可快速与机器中的各种元件进行工作，传达信息内容，进而提升机械系统稳定性，从而提高各元件的寿命与效率[4]。因此，作为一个庞大、元件众多的机械系统，为了保证其稳定性，应减少机械振动的频率与零件与器械之间的摩擦次数，应确认零件尺寸的选择，向小型化与轻量化的方向发展。
2.2部件设计
机械系统的性能分析包括动态与静态特征分析，需要应用数学模型与公式表达，进而反映出机械系统的相关性能[5]。设计系统中，因各部件的运动参数、关系与结构确定了零件的精度与材料等特点，而选择其他部件等工作都由机械系统来决定，这些性能决定了机械产品的功能质量参数，功能质量参数优，则表示机械产品的性能较好，使用寿命长，灵敏度高，零件较为耐磨，可以长期运作。传统机械系统中，动力元件是重要的组成部分，机械系统的机电元件由计算机信息网络进行控制，为传动部件提供源源不断的动力。随着计算机技术的不断发展，机电一体化的机械系统零件逐渐智能、自动化，减少了人力投入，为企业带来更高的效益。其中，机电系统中的导体为驱动元件，驱动元件将计算机传达的指令转化为机电一体化的运用语言，进而引导机电一体化的工作，驱动元件主要由变速器转矩与速度转化器组成，具有精度高、体积小、重量低、效率高等特点，是一种稳定、高效的传输元件。
2.3传动设计
传动设计可使机械系统应用动力机的机械能，主要集中在伺服机械系统方面，在进行实际的设计过程中，要根据机电结合的具体内容将控制电机引入系统中，在引入的同时，保证控制电机具有无级调速功能并将速度调为较大范围，减少其他零件的应用数量，进而降低磨损，避免在制造过程中出现误差，减少传动设计流程，使机电一体化的运行更为简单[6]。此外，控制电机应用过程中，传动方式要以并联为主，由执行、传动、控制等多种机构构成系统，控制机械系统的运行环节，发挥计算机的作用。在传动设计中，要应用现行或无间隙传动方式，加强机械系统的稳定性。
3机电一体化机械系统的发展趋势
3.1强化机电一体化的安全性
随着时代的发展，国外先进的机械生产技术逐渐在我国得到应用，其中在电子与机械方面，加强了自动化工作，减少了人员投入与生产成本，实现了经济效益。未来设计人才与设计理念将进一步加强机电一体化的设计与应用，增加科研与后期维修的支出，实现效益最大化。机电一体化机械系统不仅显著节省了人力、成本投入，还提升了制作成品的精密度，提高了成品的质量。微电子技术与电力电子技术是机电一体化技术发展的核心，应加强探究与应用，其中微型计算机与微型处理器最为重要，机电产品监控特点体现在操作、控制方面，可进行及时反馈，增加了机电一体化的安全性，保证了日常的维护工作，进而延长了机电一体化的使用寿命[7]。可见，机电产品监控加强了机电一体化的灵活性与自主性。
3.2应用柔性制造系统
未来，智能化、集成化的传感系统将得到更广泛的应用，机电一体化将以高性能、高处理速度与计算模式为智能控制方案创造有利条件，进一步推动机电产品的智能化发展。其中柔性制造系统具有一定的代表性，柔性制造系统指将各种设备由一个传输系统联系起来，由传输装置将工件送到各加工设备，使工件进行准确、迅速加工。柔性制造系统使机电一体化具有自动化能力，使其工作效率得到显著提升[8]。
4机电一体化系统的发展策略
4.1促进科技创新
首先要摒弃传统的思想观念，并在传统观念基础上加强创新，企业领导人要加强对机电一体化技术的重视，发展机电一体化技术，转变原有的“投资成本过高”等不正确的思想观念，要对机电一体化技术的发展进行创新，融入现代先进技术，保证机电一体化技术满足时代需要，符合社会需求。同时，要加强机电一体化技术在人们生活中的应用，提升用户对机电一体化的重视程度，发挥机电一体化的作用，进而促进我国经济发展。
4.2将现代技术与机电一体化结合
机电一体化技术并不单一存在，需要将其与现代技术结合。在未来发展中，将机电一体化与信息技术、高新技术结合，进而优化机电一体化系统，增加企业的经济效益；同时，对机电一体化进行现代管理，通过高新技术加强机电一体化的创新。应用这两种技术，可以找出机电一体化在工作中的不足，进而对机电一体化进行改进，发挥其最大作用。
4.3融入节能环保理念
机电一体化系统具有广阔的设计与发展前景，在未来发展中，要提升其制作成品的质量，加强机电一体化的性能，因此在进行设计中，要严格进行质量控制，采用正确的设计方式；同时对系统配置、设备接口和结构进行优化创新，将节能环保理念应用到机电一体化机械系统设计中。在对机电一体化的设计与使用过程中，要进行环保考量，保证其对生态环境的污染破坏较小，再通过正确的使用方式，优化设计流程，实现机电一体化的环保作用，进而使企业稳定发展，符合社会的发展规律。
5结束语
随着机电一体化技术的发展，将推动机械系统的新一步完善，而机械自动化在行业发展中具有较大优势，提高机电一体化的智能性将成为行业发展的最终选择，因此设计人员要结合机电产品的设计要求，在机械系统的设计过程中，要严格控制设计质量，从结构、动力元件、传动元件等多种方面提升机械制造技术水平，发展广阔的市场空间，实现机电一体化机械系统的设计目标。
参考文献：
[1]吕石磊,曹其新,李想,等.机电一体化机器人关节及其驱控系统硬件设计[J].重庆邮电大学学报(自然科学版),2021,33(1):111-117.
[2]王刚,贺乃宝,高倩,等.基于自适应模糊递归控制的机器手臂位置跟踪研究[J].制造业自动化,2020,42(8):47-50.
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[4]李劲林,王佳斌,何闻.非接触式定位隔振平台机电联合仿真分析[J].浙江大学学报(工学版),2019,53(1):146-157.
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[6]周锦添,张卿,苏桂文.对高职师徒共同开展科研项目前期研究实践的探讨:以课程改革后学生能力提升的机电类科研项目前期研究为例[J].工程技术研究,2021,6(12):226-228.
[7]祁明胜,张冬梅.机电一体化技术在机械工程中的应用及发展趋势[J].造纸装备及材料,2020,49(5):33-34+37.
机械设计要点篇2
关键词：机械设计；刚度；铸造结构
安全事故无论是对个人而言，还是对国家而言，都意味着巨大的损失。这就要求机械制造企业必须全力提升产品的安全性能，最大程度地减少安全事故的出现。机械设计制造企业必须以生产高质量的产品为主要任务，这就需要企业结合产品的功能来设计产品，力求设计出最优的结构设计体系，这样才能使整个机械制造业实现真正的发展。
1机械设计制造的原则
1.1技术性原则
技术性能包含有关产品功能、运行以及维护等在内的全部性能，它可概括为动态性能和静态性能两种。举例来说，产品的运行功率、使用寿命、耐磨度、稳定性及强度、刚度等都属于技术性能的范畴。当产品振动时会出现变应力和动载荷，尤其是产品的振动频率接近机械系统本身的频率时，就会出现共振效应，由于振幅急速增大，机械系统会受到一定的伤害，因此必须将技术性原则考虑到机械设计制造过程中。
1.2标准化原则
机械产品设计制造过程中一般会涉及如下标准：①概念标准化，指的是在产品的设计制造过程中必须保证计量单位、专业术语、符号表达等概念符合相应的标准；②实物状态标准化，指的是零部件、设备外形以及性能、原材料特点等都应该符合国家统一规定；③解决方法标准化，指的是包括计算、试验等在内的各种操作都应该符合规范化标准。标准化原则要求设计过程中的各种相关因素、操作以及程序都应该达到统一的标准。国家当前针对机械零部件设计制造所颁布实施的标准共包括三个等级，分别为国家标准、行业标准和企业标准。
1.3安全可靠性原则
机器的安全性涉及两层涵义：环境安全性和工作安全性。前者指的是保护机器周围的环境，后者指的是保护工作人员的人身安全和健康安全等。机器安全性既包括整机安全性，也包括零部件的安全性，前者指的是机器能够正常运行，能按照要求完成工作任务；后者指的是在规定的条件下零部件不出现过度磨损、变形、破裂等状况。可靠性原则指的是零部件以及产品能够在规定的条件下完成一定的功能，达到相关要求。
2机械设计制造的注意要点
2.1结构设计中掌握强度与刚度的平衡
设计机械产品时，一定要注意把握受力点与支撑点的位置，保证二者之间的距离适当，同时还要尽力缩短悬长臂的长度；另外还要控制工作状态下的震动，减少零件与载荷之间的摩擦力。零部件之间必须维持平衡状态，不但要将传力方式综合在一起，而且还要注意运行中的零部件是否出现变形，受力状况是否均衡等。此外，设计机械零部件时还要注意，当拉伸应力作用于铸铁件时，弯曲应力不能作用于细杆。对于承受冲击力的零件来说，必须控制该零部件的刚度，不能使刚度超出一定的范围，同时，受应力零部件的表面不能粗糙，要使其保持光滑的状态。
2.2机械设计制造过程中的具体问题
机械设计制造过程中也存在很多难以解决的问题，如腐蚀、摩擦、噪音等，因此必须在设计制造过程中注重这些问题，将可能会出现的损耗降到最低。首先必须对工作的重要性形成正确的认识，准确了解当前设计过程中存在的问题以及可能会产生的不利影响，努力提升设计效益，尽力扩展企业的利润空间。从机械设计制造行业整体来看，噪音问题和腐蚀问题是设计制造过程中最常见的问题。腐蚀问题如果得不到有效解决，内部管道的使用寿命就会缩短，而且会造成后期维护成本的增加，加大企业经济支出。同时也会使企业管理工作的难度加大。因此，必须高度重视腐蚀问题，不仅要进行平衡测试试验，还要设法使零部件的阻尼性更强。受冲击零部件的质量不能有丝毫马虎，可以通过控制运动部件的距离运动来减少噪音问题；还要尽量控制碰撞和摩擦现象，避免管道热交换器出现振动，只有减少振动和摩擦，才会将零件的磨损降到最低；要及时更换不同钢管的连接处，要注意观察是否连接处遭受腐蚀，是否因为机械振动而造成连接处的磨损；及时清理容器内部液体，不能有液体留存。注意保持管道连接处螺栓的紧密性，不能出现任何的缝隙，同时还要观察机械零部件是否出现变形，并及时更换零部件。
2.3铸造结构设计过程中的具体问题
机械零部件在设计过程中要尽量做到简洁化，铸件表面不能出现内凹现象，而且要设法使凸台分布在外形较大的铸件上，同时还要使铸件表面有一点突出，起模结构也要改善，面积大的水平面并不是最合适的选择。要控制铸件壁的厚度，既不能过厚，也不能过薄，要厚度均匀，外壁厚度要大于内壁厚度。对一些较厚的铸件来说，铸件壁的厚度应该逐渐加大，两臂夹角要适度，可以将造芯应用于铸件的内腔，有利于提升铸件质量。此外，加强肋的布置要合理，保证铸件的收缩性，使缺陷肋的受力降到最低，必须将结构的稳定性与肋的受力结合在一起，减小圆角，保证铸件传力合理。
2.4机械结构设计结合绿色理念
在机械结构设计制造中引入绿色设计理念，不仅要关注成本、质量以及性能之间的内在联系，而且要准确了解机械设计制造可能对环境产生的影响。要注意生产原料是否具有可回收性，是否可以重复利用，不能将生产过程中的废弃物随意排放到环境中，避免环境污染。在机械结构设计制造过程中引入绿色理念，有利于实现机械设计制造行业的可持续发展，也正是因为如此，必须在设计制造机械产品的过程中注意环境污染、产品回收以及产品替代等问题。此外，还要考虑设计过程中的模块化，即将机械产品的功能划分为不同的模式，各模块之间采用不同的模式组合在一起。这不仅能提高零部件的利用效率，而且也有利于产品的升级换代。
3结束语
综合以上论述，机械设计制造领域不仅与人们的日常生活密切相关，而且与多个领域的安全生产存在极为密切的联系，这要求机械制造从业人员在设计机械产品时必须保证产品的质量。对于机械设计制造企业来说，也要树立社会责任意识，以推动我国机械制造业的发展。
参考文献：
[1]朱坤鹏.工程机械变速箱再制造的研究与应用[D].广西科技大学,2015.
[2]张月雷.机械系统可监测性设计理论及在船舶机械中的应用研究[D].武汉理工大学,2011.
机械设计要点篇3
1.1结构的强度与刚度
机械结构具有一定强度，这也是机械设计制造必须满足的最基本要求。为了提高机械零件的强度，在设计制造时可以采用以下措施：采用强度高的材料；使零件具有足够的截面尺寸；合理地设计零件的截面形状，以增大截面的惯性矩；采用热处理和化学热处理方法，以提高材料的力学性能；提高零件的制造精度，以降低工作时动载荷；合理配置机器中各零件的相互位置，以降低作用于零件上的载荷等。铸铁件不能受大的拉伸应力、避免细杆有弯曲应力等。结构设计时除了考虑强度，还要做刚度计算。零件的刚度分为整体变形刚度和表面接触刚度。前者是指零件整体在作用下发生的伸长、缩短、挠曲、扭转等弹性变形的程度；后者是指因两零件接触表面上的微观凸峰，在外载荷作用下发生变形所导致的两零件相对位置变化的程度。为了提高零件整体变形刚度，可采取增大零件截面尺寸或增大截面的惯性矩；缩短支承跨距或采用多点结构，以减小挠曲变形。为了提高接触刚度，可采取增大贴合面以降低压力，采用精加工以降低表面不平度等。受冲击载荷作用的零件刚度不能过大、在变应力作用下的零件有适宜的表面粗糙度等。
1.2结构的精度
结构的精度设计方案，应尽可能使加工误差和磨损量不叠加。作用在导轨上力施加在所受摩擦力的正压力的中心上，使得摩擦力在两条导轨上达到力矩平衡。精度要求的高的导轨，则使用大量的滚珠支承。
1.3人机结构分析
所设计的方案要便于操作人员的使用，能以舒服的姿势操作进行长时间工作。机器上的操作手柄，仪表显示装置应装设在合理的位置。操作杆所需力矩不宜过大，工作台的高度应和人体尺寸比例相协调。按钮大小适当，布局合理。显示装置的亮度可调，仪表盘的读数清晰可见易读。机器上设计合理的照明装置，机器工作期间尽可能降低噪音。合理设计座椅，方便操作人员休息。
2机械设计制造的要点分析
2.1寿命分析
影响零件的寿命主要因素有：材料的疲劳、腐蚀以及相对运动零件接触表面的磨损等。大部分机械零件均在变应力条件下工作，因而疲劳破坏是引起零件失效的主要原因。对零件进行精确的强度计算时，要考虑材料的疲劳问题。影响零件材料疲劳强度的主要因素是：应力集中、零件尺寸大小、零件表面品质及环境状况。在设计制造时，应尽可能避免应力集中，根据强度计算设计合理的尺寸，确保零件表面具有一定的表面粗糙度。
2.2铸造结构分析
铸造在机械设计制造中的应用广泛，确定机械设计制造的铸造结构十分重要。浇注位置的选择应满足以下原则：1）铸件重要加工面或主要工作面应朝下或位于侧面，这是由于铸件下部的缺陷比上部少，组织比上部致密；2）铸件的宽大平面应朝下，以防止产生夹砂气孔等缺陷；3）铸件上的壁薄面大的平面应朝下或垂直、倾斜，这将有利于金属液的充型，以防止产生冷隔或浇不足等缺陷；4）易形成缩孔的铸件应将截面较厚的部分放在分型附件的上部或侧面，以便于在厚壁处直接放置冒口，形成自上而下的顺序凝固，有利于补缩；5）尽可能减少型芯的数量，从而有利于型芯的固定、排气和检验。
2.3热处理的分析
零件的结构形状，对热处理质量影响较大。在进行零件的结构设计时，应注意以下几点：1）避免截面厚薄相差悬殊，合理安排孔洞和键槽；2）避免尖角和棱角；3）尽量采用封闭、对称结构；4）采用组合结构。确定热处理工序位置时，应注意：1）预备热处理包括退火、正火、调质等。其工序位置一般安排在毛坯生产之后，切削加工之前；或粗加工之后，精加工之前；2）最终热处理包括各种淬火回火及化学热处理，一般安排在半精加工之后、磨削加工或精加工之前。在生产过程中，应根据毛坯的选用和工艺过程，灵活增减热处理工序，合理安排热处理的工序位置。
2.4散热、腐蚀和降低噪音等问题
在机械设计制造过程中，应采用高效率的机械结构，选用合理的方法，如：滴油、油环、飞溅、压力循环等。避免在阳光下暴晒高压容器、管道等零部件，防止热变形。在设计时，应考虑温度对较长机械零部件的尺寸影响。使用淬硬材料设计制造的零部件，其工作温度必须设定在一定范围内。使用螺栓联接管道时，考虑因光照产生的弯曲，以及管道内的腐蚀性介质对螺栓联接结构的腐蚀。排净容器内的液体，减少键与轮毂接触面之间的磨损。在不同材料的管材连接处，可以安置一段管子以定期更换被腐蚀的结构。设计合理的机械结构，降低振动，以减小噪声。
3设计制造的标准化
在进行机械零件的设计，尽量采用标注化。1）方便以最先进的方法在专门化工厂中对用途广的零件进行大量的、集中的制造，以提高质量，降低成本；2）方便统一材料和零件的性能指标，使其能够进行比较，并提高零件性能的可靠性；3）采用标注结构及零、部件，可以简化设计工作，缩短设计周期，提高设计质量，同时简化机器的维修工作。
4结语
机械设计要点篇4
关键词：机械工程；可靠性；结构优化设计
中图分类号：n945文献标识码：a
在机械工程产品的设计过程中，可靠性一直是不可忽视的一个问题。在确保机械工程可靠性的基础上对机械工程产品进行功能化扩展是现今乃至未来一段时间机械工程产业发展的重要趋势。在机械工程设计的过程中对于机械工程产品的可靠性应当在不断引入新技术的同时做好τ诨械工程产品结构和理论的优化设计，将机械工程产品的可靠性放在机械工程设计的优先位置.以确保机械工程产品的可靠性满足相应的需求。
1.机械工程产品可靠性优化设计所存在的问题分析
我国的机械工程设计制造与国外具有一定的差距，尤其是在机械工程产品可靠性优化设计方面，我国由于缺乏相应的技术积累和沉淀使得我国在机械工程产品可靠性优化设计方面仍存在着一些不足。新时期，我国加大了对于机械工程产品可靠性优化设计的理论研究和应用，但是在机械工程产品的生产实践中对于机械工程产品可靠性优化设计理论的应用仍然较少，为提高机械工程产品可靠性优化设计的可靠性需要加大对于机械工程产品设计可靠性的理论研究和机械工程产品可靠性优化设计的应用，最大限度地提高机械工程产品设计的可靠性。
2.做好可靠性优化设计在机械工程产品中的应用
在机械工程产品的全周期中所涉及的各个环节都与机械工程产品可靠性优化设计有着密切的联系。尤其是在机械工程产品的设计、产品机械制造和产品的使用维修等环节中都需要做好对于机械工程产品可靠性优化设计，以提高机械工程产品的可靠性。
2.1加强对于机械工程产品设计环节的可靠性优化设计
在机械工程产品设计的过程中所涉及的机械工程产品整体装配和零件组装会对机械工程产品的可靠性提出较高的要求。在对设计环节进行机械工程产品可靠性优化设计的过程中，将机械工程产品的零部件设计和零部件组装视为一个有机的整体，从而提高机械工程产品设计的可靠性。在这一过程中主要有以下两种设计方法：
（1）首先在对机械工程产品的完整系统进行系统性的了解，而后对机械工程产品中的各组成的零部件的可靠性进行相应的分析，并由各零部件的可靠性来对机械工程产品整体的可靠性进行推断。在这一设计方法中，对于机械工程产品整体的可靠性主要是通过对机械工程产品整体可靠性进行预测的分析以判定机械工程产品的设计指标是否满足预测的结果。
（2）第二种方式是进行指标分配，在机械工程产品设计过程中，根据机械工程产品的可靠性要求对相应的设计指标进行指标分配，从而确保各零部件指标能够满足可靠性要求。在机械工程产品可靠性分配中主要采用的是：再分配、等分配、比例分配以及综合评分的机械工程产品可靠性设计方式。在对机械工程产品中单个零件进行设计的过程中要确保其能够与国家所规定的常规零件相匹配。此外在机械工程产品可靠性优化设计过程中应当根据零部件的不同而有所差异。新型产品或一些关键环节的零部件在设计前首先要对机械零部件做好可靠性试验，以确保各机械零部件的可靠性满足相应的设计要求。在机械工程产品设计过程中需要对机械工程产品设计的可靠性进行大量、反复的验证和修改以确保机械工程产品可靠性满足相应的设计标准。
2.2做好机械工程产品制造过程中的可靠性优化设计
完成机械工程产品设计环节的可靠性设计后，机械工程产品的加工制造是影响机械工程产品可靠性的一个极为重要的环节。在这一环节中，做好机械工程产品可靠性的控制关键是要做好各机械零部件的质量控制。在这一环节中需要加强对于可靠性优化设计的控制，从机械零部件的材质、加工精度等各环节入手，共同做好机械工程产品可靠性的优化控制。在机械工程产品零部件加工工艺及其流程进行选择的过程中，要最大限度地确保机械工程各零部件能够最优化的制造。在机械工程产品的制造过程中，产品制造工艺流程是一个有机结合体。在对机械工程产品可靠性优化设计的过程中，还需要综合考虑机械工程产品加工所使用的工艺设备、加工材料等，从而在对机械工程产品可靠性优化设计时通过综合考虑设计出符合设计要求的机械工程产品生产指标。此外，在对机械工程产品可靠性优化设计时对于各子系统的指标都需要进行综合性的分析，而且要采用合理的方法来对机械工程产品可靠性及其优化指标进行综合性的分析。
2.3做好机械工程产品使用与维修时的可靠性优化设计
机械工程产品的维修是确保机械工程产品能够正常使用的重要一环。通过做好对于机械工程产品的维修能够使得机械工程产品的使用寿命和使用的可靠性得到极大的延伸。因此，做好对于机械工程产品的维修是机械工程产品可靠性优化设计的重要方向之一。各机械工程产品生产厂家都需要对产品的售后维修引起足够的重视。通过采用逻辑分析方法对机械工程产品制定出科学、合理的机械工程产品维修内容和维修方式，用以规划好机械工程产品的合理使用寿命。机械工程产品所具有的维修性和可靠性两者互有涉及。而机械工程产品的可维修性在机械工程产品可靠性占据着较大的比重。在对机械工程产品可靠性优化设计的过程中需要对机械工程产品的可维修性指标引起足够的关注，以便为机械工程产品的后期保养和维护提供良好的便利性。此外，在对机械工程产品可靠性优化设计的过程中还需要对机械工程产品的维修费用引起足够的重视。机械工程产品设计人员应当在设计的过程中争取采用最少的费用而使得机械工程产品能够获得最佳的机械工程产品可靠性，以最大限度地减少机械工程产品发生故障的时间。在机械工程产品可靠性优化设计的过程中需要对机械工程产品的维修设计引起足够的重视。新时期，对于机械工程产品可靠性优化设计已经进入了一个崭新的阶段，对于机械工程产品可靠性优化设计不仅仅是对现有专业的简单合并，而是在做好对于机械工程产品可靠性优化理论分析的基础上所进行的多专业知识的综合，通过将机械工程产品全周期中的各个环节进行有机的综合，构建起完善、协调的机械工程产品可靠性优化综合体系，通过多层次、多专业的学科构建用以最大限度地提升机械工程产品可靠性优化设计效果。
结语
机械工程产品可靠性优化设计对于提升机械工程产品的可靠性有着极为重要的作用。在以往的机械工程产品设计过程中，对于机械工程产品可靠性指标参考较少，从而导致机械工程产品的可靠性无法真实地反应出来。在机械工程产品可靠性优化设计方法中，应当对机械工程产品的体积、重量、成本等进行综合的考虑，避免在机械工程产品设计过程中单一的对机械工程产品可靠性设计进行考虑而导致机械工程产品可靠性的设计效果出现较大的偏差，影响机械工程产品可靠性设计效果。在机械工程产品可靠性优化设计中需要对可靠性和优化设计进行综合的考虑，确保设计效果。
参考文献
[1]李超，王金诺.小子样机械产品可靠性试验研究[J].中国机械工程，2004，5（21）：1898-1902.
机械设计要点篇5
一般情况下，创新设计先后经过抽象思维、逻辑思维、全面分析和最后决策四个环节。抽象思维主要是是通过设计人员充分发挥创新思维和智慧，提出新颖的有可能实施的想法，是创新设计必备过程。有了抽象思维过后再将想法具体化，考察其逻辑性和可行性，结合有关的科学理论知识、原理进行进一步的新颖的、可行的、具体化的机械设计。而全面分析则包含了创新设计过程中所涉及的所有可能性，综合考虑技术的可行性、成本与性价比，最后设计出新的可以满足人们生活和生产需要的机器或者其他产品。
1.1我国机械创新设计过程
机械创新设计的目的在于改善机械本身的功能、性能或者以更低的经济成本制造满足生产生活需求的机械。目前，我国技术专家认可的机械创新设计过程一般可分为四个部分，一是根据具体需求确定机械设计的基本原理，二是机械结构的优化和改进，三是机械尺寸设计和参数优化，四是机械运动性能及动力参数优化。机械创新设计与普通的机械设计并没有实质性的差异，主要的区别在于机械创新性设计注重发挥人的主观能动性和创新能力的突破，在充分的调动人的积极性的同时创造出更加符合使用者需求的机械工具。
1.2我国机械创新设计的特点
机械创新设计主要包括四个特点：一是多学科知识交叉运用，互相融合，互相渗透；二是机械创新设计中，数字并非主要思考因素，而是应该充分结合过往经验和相关的理论知识，合理判断和提出可行的新的设计方案；三是机械创新设计不仅需要理论知识和经验，同时也十分注重灵感、想象力、创造力的作用，因此应该最大程度发挥四者的作用；四是凡是设计创造类等实践活动都需要不断重复、尝试，从中吸取经验，多级选择最佳方案。在机械创新设计过程中，只有完全领略和充分展现以上四个特点，才能做出优秀的创新设计。
2.我国机械创新设计思维
机械创新设计思维对于机械创新设计来说意义重大，只有通过不断的改革创新和开拓进取，勇于突破现有的固定模式和局限，采取新的方法、体制、设计才能使自身在飞速发展的时代中保持领先，走在时代的前沿。
2.1机械创新设计思维的涵义
创新设计思维就是指在原有的科学理论知识、原理以及过往的设计和经验中设想出新颖的、更能满足审美或者实用需求的设计方案。而对于机械设计人员来说，创新无疑是自身最核心的竞争力，通过提高产品的性能、降低产品的成本以及缩短生产时间来提高机械设计的性价比。在机械创新设计过程中，首先应该有创造性思维，在前人的基础上提出更加优化的观念，并将这些优化的观念付诸实践，从而创造出新的不一样的机械设计。创造性思维具有多维多向性的特点，强调联想、灵感和感觉，并不是依靠固定的逻辑思维推理出来的，而是激发于机械创新设计人员的大脑。
2.2机械创造性思维的三大特征
2.2.1自由性
机械创造性思维最大的特征在于自由，创新是自由的，思想是自由的。机械创新设计人员可以在结合有关客观科学理论的基础上完全自由凭借自己的想象、灵感、直觉设计出新的机械，而不必有太多的思想束缚。在当今变化赶不上计划的经济时代，思维的自由符合现代社会发展的需要。而在机械设计工作中，要不断地有新的进步的成果，就必须突破原有的事物，消除固定思维的束缚，自由地翱翔在创新设计的天空中，只有不断突破和创新才能设计出更令人满意的成果。
2.2.2多向性
每个人的思维方式都不一样，具有多向性的特点。而在机械创造性思维中，同样具有多向性的特点，设计人员可以从不同角度去观察和判断问题，并且设想出完全不同视角的方案。设计的美妙恰巧在于它的多样性和多向性，没有固定的设想方向，任意一个方向都可以是设计者们延伸的目标。多向性思维与创造力是相辅相成、密不可分的，一个机械产品的设计过程中一定有过多向性的设想，从中择优进行实践得出最后产品。因此，多向性思维是机械设计中十分重要的一点。
2.2.3独创性
独创性即设计出跟别人不一样的产品，提出不一样的理念，突破原有的固定模式，创造出新颖的进步的成果。独创性是机械创新设计的目标，创新的目的在于独创，拥有别人没有的想法和成果。因此，在机械创新设计过程中，要学会从新的切入点思考问题，掌握不同的设计方法，敢于向原有的观点提出新的看法，从而设计出具有独创性、新颖的机械产品，更好满足生活和生产的需求。
机械设计要点篇6
关键词：机械使用创新新趋势
1现代机械设计方式在包装机械设计中的使用
目前我国在现代机械设计方式在包装机械设计中的使用状况，主要可以分为以下几个部分：
首先就是针对包装机械设计的理念上，主要是借鉴西方先进国家的经验，把用户的需求当作设计的首要目标，并且结合现代柔性设计以及模块化设计的理念，一机多用或者通过更换少量零部件来完成不同功能的使用需求。
针对现代包装机械的设计与现代机械设计其过程是基本一样的，但是在设计的具体阶段会有不同的侧重点，例如说在总体设计的阶段，需要全面的考虑包装机械系统中的布局以及运动协调性、运输和造型设计等。在对包装设计过程中，模块化设计也是一种较为先进的方式，其核心理念就是根据不同功能来分成是若干个模块，通过不同模块的各种形式组合来实现包装机械的多功能以及系列化。这种设计理念的优点有以下几点：
第一就是让包装机械的更新速度加快，在之前包装机械的替代往往都是进行局部的更新换代，但是将这种新技术引进到包装机械设计中就可以更为容易的实现局部改进；其次就是有效的缩短设计周期，如果当机械用户提出新要求之后只需要更换模块或者是制造新模块就可以得到新的包装机械机型来满足用户需求；第三就是可以便于维修，降低成本，同时使用性能更为稳定可靠。
除此之外，在针对包装机械设计中的绿色设计理念，这种设计理念是将包装机械设计的质量设计和制作设计、维修设计等综合起来的设计理念，因为我国目前在发展水平上依然落后于西方先进国家，同时经济增长方式较为粗放，这就要求我国针对包装机械的设计需要考虑到安全性以及环保性等多方面的因素。
随着科学技术进步和市场竞争越来越激烈，包装机械的使用客户提出的要求也越来越高。这种需求主要体现在以下几个方面：第一就是提高机械生产效率来满货期和降低成本的需求；第二就是当包装机械设备出现故障可以进行远程诊断，第三就是有利于保护环境，降低噪声和粉尘；第四就是机械成本降低。
现代包装机械的设计主要包括了市场调研、对用户需求进行分析、确定包装机械功能、论证包装机械可行性、制定机械设计方案，然后再到分析用户效益和论证方案可行性、设计原理图和结构，制定样机，随后进行技术验证和制定售后服务方案，最后进行改进设计和系列化设计等。在这些具体环节中，市场调研是针对所有包装机械基础工作，只有通过市场调研才可以了解政策导向以及包装机械行业的供求信息等。在确定原理方案设计过程中首先需要了解一些经典样式的产品信息，了解机械中元件性能来简化包装机械的传动性能，或者是使用躲电机拖动来缩短传动链，对于包装机械的传统系统来说应该尽量使用现代化手段进行系统建模和动态优化。
2包装机械设计的创新
针对包装设计需要由新颖性，也就是要求包装机械的新型号等其结构特点与已出现的同等型号等有明显区别；其次就是设计需要由先进性，新产品在性能上优于其他产品；第三就是要求设计的实用性，需要让包装机械新产品可以有更广阔的使用范围和市场前景。
针对包装机械的创新设计不可以仅仅依靠测绘或者仿绘国外产品的方式，一定要在设计理念上进行改进或者提高。针对包装机械的创新设计，首先需要大量参阅国外资料以及先进机械。针对一些选定的机型要全面分析其性能中的优劣，更重要的是要吸取其设计理念中的内涵。针对任何机械设备的设计，都需要从工艺以及关键环节和部位入手。针对包装机械的创新设计更是需要如此，首先从工艺和关键部位入手做细致的设计分析来找到创新点。
目前随着虚拟概念的提出，计算机辅助设计以及三维设计等新技术等都融入到了包装机械设计的过程中。虚拟设计以及虚拟制作技术就是指将包装机械的各种机器元素等都存入到计算机中，然后将图纸进行数字化后输入到计算机中，既可以得到三维模型，然后再将包装机械进行生产时的数据和指标都输入到计算机中来演示实际生产中的能力、产生废品的数量等。
3包装机械设计新趋势分析
机械设计要点篇7
关键词：pLC控制；工业机械手；设计研究
前言
工业生产领域中，很多工业操作靠人工是无法完成的，并且，一些操作具有较大的危害性，因此，要想实现工业生产目标，保证工人施工安全，工业机械手得到了较为广泛的应用。工业机械手可以进行一些高温、有毒环境下的工业生产，极大程度上保证了工人安全，同时也在很大程度上减缓了工人的劳动强度。基于pLC的气动抓取式工业机械手设计，将注重相关程序的具体应用，注重把握机械手设计的灵活性和自动性特征，通过一系列编程控制，更好地实现机械手的实际效用。pLC气动抓取式机械手，具有较高的可靠性，并且编程简单、功能强大，延伸和扩大了人的手足和大脑功能，更加广泛地应用于工业生产中。
1气动抓取式工业机械手的构成分析
基于pLC的气动抓取式工业机械手设计，需要具有较高的灵活性和自动化发展特征，能够根据相应的程序设计，满足实际生产需要。因此，在进行设计过程中，气动抓取式工业机械手应包含以下几部分：执行机构：执行机构是气动抓取式工业机械手的重要组成部分，包括了手部、手腕、手臂和立柱等部件，是机械手完成生产目的的关键部分；气动驱动系统：气动驱动系统是指挥机械手完成工业生产的重要部分，利用气体压力进行驱动，使机械手完成任务；控制系统：控制系统相当于机械手的大脑，对机械手执行任务进行指令下达。一般来说，气动抓取式工业机械手的控制系统，主要以pLC自动化工业控制系统为主；相关检测装置：检测装置是进行位置调节的装置，通过检测装置可以更好地确定抓取目标，为实现抓取目的提供依据。机械手的构成，以pLC控制系统进行指令下达，之后由气动驱动系统进行机械能传输，使执行机构能够进行实际行动，并且根据位置检测装置，进行目标操作[1]。
2基于pLC的气动抓取式工业机械手设计研究
2.1设计要点
基于pLC的气动抓取式工业机械手在设计过程中，要注重机械手的抓取性能，在实际工作中，能够实现快、准、狠的工作效果。机械手设计过程中，手臂的运行方式有所不同，在进行手臂设计时，需要考虑到生产的实际情况，使机械手设计能够与生产实际状况符合。关于pLC气动抓取式工业机械手设计，要把握以下几点：第一，机械手臂设计时，坐标可分为直角坐标式、球坐标式、关节式等方式。第二，手臂的升降、收缩和回转运动要保证灵活性，能够较好地适应生产和抓取情况。第三，手臂的上下升降、左右旋转、上下摆动动作要具有较好的灵活性。第四，手臂要保证五个自由度，符合抓取需要。
2.2设计方案
文章对基于pLC的气动抓取式工业机械手的设计研究，将从手指、手腕、手臂、三个方面进行。
手指设计分析：机械手在设计过程中，要具有较好的通用性能，能够进行有效的更换，以实现设计的效率性和多用性。手指在设计过程中，主要以气动抓取方式为主。气动机械手是用压缩空气为动力源的机械手。其特点是方便、输出力小、气动迅速。但是由于空气的可压缩性使其运送过程不稳定，抓取力控制在三十公斤以下。手指设计时，要有足够的握力并且手指间具有对应的开闭角，能够对工件进行准确定位。
手腕设计分析：手腕设计时，同样要以生产实际需要为主，手腕要具有较好的灵活性，更好地满足生产需要。设计时，若是抓取的物件是水平放置，则可以设置成为上下摆动的形式即可，若是抓取物件存在一定的复杂性，就需要将手腕设计成“球坐标式”，能够进行有效地活动，从而完成抓取工作[2]。
手臂设计分析：机械手臂在设计过程中，要保证其具有较大的灵活性。手臂是进行抓取工作的重要设计点，其速度关系到了机械手手指的抓取速度，文章对机械手臂的设计参数为最大移动速度为1.0m/s，回转速度为90°/s，移动速度为0.8m/s。手臂设计要具有速度性，它是实现抓取效率的关键部位。
2.3控制设计
控制设计是基于pLC的气动抓取式机械手设计的难点，具有较大的复杂性，同时，控制设计也关系到了机械手能否发挥真正的作用。在控制设计过程中，需要考虑到机械手的通用性，并且采用点位控制方式，实现精确控制。控制设计时，要注重pLC工业自动化控制系统的应用。关于利用pLC自动化控制系统进行机械手控制的问题，如图1所示[3]。
pLC在实现这一目标时，需要通过程序编制，并且对程序进行执行处理，才能实现。pLC应用于气动抓取式机械手设计时，主要涉及到了以下设备装置：中央处理器、系统存储器、用户存储器、电源、编程器五大部分。这五个部分当中，中央处理器是pLC系统的核心，对气动抓取式机械手进行控制，电源、线路是实现pLC系统进行相关程序操作的关键。同时，编程器、系统存储器、用户存储器之间，需要通过i/o信号输入，才能实现效果。
pLC控制作用发挥时，需要事先有pLC系统进行命令，并且通过总机的数据处理系统，将指令进行传达，实现信号输送。关于pLC的气动抓取式机械手的工作情况，主要如下：机械手位于初始位置，受到控制系统控制，执行系统将推动机械手进行运动。同时，机械手各个主要部位受到执行系统控制，执行系统通过完成主系统下达的任务，进行机械手控制，完成机械手操作任务。基于pLC的气动抓取式工业机械手设计，将更加广泛的应用于自动化生产线。国外很多国家已将其成功的应用于成套的自动化生产设备中。机械手未来的发展，将朝着自动化、智能化、网络化的发展方向迈进，将更好的代替人从事高危险、高危害的工作环境，实现生产管理的智能化和自动化。
3结束语
综上所述，文章主要分析了基于pLC的气动抓取式机械手的设计原理、设计方案、控制设计三个部分内容，并就气动抓取式机械手的特点进行了分析，实现了气动抓取式机械手的设计。气动抓取式机械手在工业生产过程中起到了重要的辅助作用，在实际设计过程中，必须注重这一点，使机械手设计能够更好地促进工业生产的发展和进步，满足我国现代工业更加自动化、智能化的发展需要。
参考文献
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机械设计要点篇8
关键词：机械结构设计；创新设计应用；变元法；优化设计
引言
作为我国当前的重点产业，机械设计与生产对于机械制造行业来讲非常重要。机械结构设计不仅关系着机械产品的最终可靠性与实用性，更关系着我国机械制造水平的高低和机械制造行业的未来发展。包括机械构件的材料、形状、尺寸等方面的内容，都是机械结构设计需要考虑到的问题。而一些创新的设计不仅能够优化传统机械结构设计的弊端，更是促进机械制造可持续发展的重要手段。
1.机械结构设计的基本要求
1.1功能设计要点
众所周知，机械制造的主要目的就是满足人们对于机械的功能需求对原材料进行加工并形成成品的一个过程。作为机械制造的初始阶段，机械的功能设计不仅要满足客户的实际需求，更要展现出创新性，要求设计的产品必须满足相关的机械工作原理，还要保证产品的稳定性、工艺力学以及材料力学和装配性能等相关因素的要求。
1.2质量控制要点
机械在铸造的过程中不仅要考虑到功能的实现，更多的还要考虑到产品的最终质量。包括产品的精度、刚度以及结构力学等标准是否符合，针对会影响机械产品制造质量的因素进行分析。一方面，通过控制这些质量影响因素来控制机械产品的质量和性价比，有效保障其质量和经济性。另一方面，还要充分考虑到机械的操作便捷性、外观以及安全特性和节能环保等方面的内容。因产品的质量不仅是由施工工艺和材料来决定的，所以要做到全面的考虑。
1.3优化与创新设计
随着机械制造业的不断发展，机械制造市场的竞争也愈发激烈。因此，机械产品结构的创新设计方式已经成为机械制造企业的有力竞争，在产品中引入创造性的思维和其他的学科技术，进一步应用于机械制造的优化设计和创新设计，有效的提高机械技术产品的竞争力。结构优化设计的前提是有大量的可能性方案，和优化空间，包括对机械产品的生产工艺、材料以及连接方式、尺寸形状等方面的优化和创新设计。
2.机械结构设计的创新方法
2.1材料、数量变元法
在机械设计的过程中，材料的选择有很多种，针对不同的材料会沿用不同的加工工艺和结构类型设计以及零件尺寸确立。机械结构的创新设计可以通过调整材料比的方式，制定出不同的结构方案。另外，机械产品的结构元素也较多，包括加工面和工作面、轮廓面以及轮廓线甚至零件本身等很多元素。机械结构的优化和创新设计可以通过对结构中的元素数量进行调整和改变，以实现改变机械结构的目的，达到创新的机械结构设计。
2.2位置、尺寸、形状变元法
前面提到，机械产品的位置、尺寸以及形状设计是影响最终机械产品质量的最主要因素。针对产品结构设计中的各个元素的位置进行适当地调整和改变，以获得更加优化的设计。例如，机械产品的零件非常多，在安排零件的焊缝位置时，应对应中性轴或者靠近中性轴等位置，避免增大收缩力或者导致变形弯曲。另外，通过对机械设计的零件尺寸变元，对其角度、长度以及距离等因素进行调整，或者对机械构建和零件进行改变，以实现整个结构优化，最终设计出最佳的方案。此外，还可以通过改变机械的结构零件表面和整体形状、轮廓以及零件的规格、类型等内容来实现机械结构的整体创新优化效果，也是创新机械结构设计的途径之一。
3.机械结构优化设计创新方法的运用需要注意的事项
3.1保障结构的社会效益与系统可行性
就当前的情况来看，对于机械结构的创新设计采用的是变元法的方式，通过改变和调整机械结构设计的相关因素，来获得创新的机械结构设计方法。但事实上，在利用变元法的结构设计时还必须基于市场应用的实际需求，在性能、经济上进行充分考虑。变元法研究的内容包括机械结构设计的数量、形状、材料位置以及装配连接变元等，主要通过对这些元素进行变元来设计出更多的优化和创新设计方案。但作为企业来讲，机械生产的目的就是要满足市场需求，创新结构设计的目的就是保障企业的经济效益，从而实现提高企业竞争力的目标。所以，在对机械结构创新设计的工作中，应充分考虑用户的实际需求和企业的实际发展情况，保障结构设计的社会效益与系统可行性。
3.2综合分析成本需求和制造工艺内容
其实，机械结构设计的创新设计不仅包括对结构、空间构造以及材料的调整和改变，还包括制造工艺、功能等方面的设计创新。机械结构的创新性评估作为机械制造行业的重点工作，逐渐开始受到行业内的关注。随着计算机技术的发展和机械制图、建模等技术的发展，机械创新工作越来越得到重视，很多企业都加大了对其的成本投入，导致其成本不断增加。因此，控制好机械结构设计的成本需求，再针对性的进行创新结构设计成为了当前发展的趋向。
4.结语
综上所述，创新设计是当前机械结构设计的主要发展方向，通过变元法的方式对机械结构中的各因素进行调整和改变，以实现更加优化的结构设计，以此创造出更多更优秀的机械成品。
参考文献：
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[4]冯力.支持机械创新设计CaD方法的探索[D].西安电子科技大学，1999.
机械设计要点篇9
【关键词】机械设计;高职教育;教学资源;教学法
【中图分类号】G40-057【文献标识码】B【论文编号】1009―8097(2010)10―0076―03
引言
高等职业教育是高等教育的重要组成部分,是以培养具有一定理论知识和较强实践能力,面向基层、生产、服务和管理第一线岗位的实用型、技能型人才为目的的教育[1]。机械设计基础是高职教育机械系列课程中的一门主干课程,对于培养学生机械设计和解决工程实际问题的能力发挥着重要的作用[2]。同时,它也是一门综合性很强的课程,涉及到力学、机械原理和机械设计等多门课程的知识,是这些基础知识的综合体现和运用。目前,机械设计教学方法的研究已经得到了广泛的关注,见参考文献[3-9]。传统的教学方法是将工程力学、机械原理和机械设计等课程分开来讲,忽视了彼此之间的联系,学生学完后难以将所学知识融合起来应用于机械设计。高职机械设计基础课程的特点是重视应用性教学,强调知识的运用,降低理论的深度,对于公式、公理等推导、证明的理解、认知不重要。教学内容以“必须够用”为原则,在不影响知识理解连贯性的前提下可以减略,以便学生集中精力掌握实用的结论,以解决实际设计问题[10]。针对传统教学存在的问题,结合高职教育的特点,提出了基于知识融合的机械设计教学法。以应用为目的,本着优化、适用、适度的原则,将工程力学、常用机构、通用机械等教学内容有机的融合,并开发了相应的教学资源,运用后取得了良好的效果。
一教学目标
从高等职业教育培养应用型、技术型人才的总目标出发,遵循“以应用为目的”,“以必需、够用为度”,“以掌握概念、强化应用、培养技能为教学重点”的原则,提出了基于知识融合的机械设计教学法。传统的教学目标只是针对某一课程基础知识的掌握,忽视了课程之间的交叉与联系。不同的老师担任不同的课程,学生可能在学习某一门课程时掌握得很好,但是在机械设计真正的应用时,会感觉很迷茫,不知从哪里入手,所学的知识不能得以应用。原因在于学生没有从整体上把握机械设计的过程,所学的知识没有融合在一块,各自是孤立的。
机械产品的设计一般要经过产品的规划、方案设计、技术设计、施工设计等环节。通过学习,学生不仅应掌握一般机械产品设计所需的基本理论知识,还应对机械系统有一个整体的认识,并应掌握机械产品设计的基本过程。基于知识融合的机械设计教学法打破传统的工程力学、机械原理和机械设计基础等课程的界限。将理论力学、材料力学、常用机构和通用机械的知识相互融合,使力学的内容渗透到常用机构和通用机械以及与之相关的内容中,理论与实践紧密结合。不但使学生掌握机械设计所必需的基础知识,包括常用机构的结构、运动特性和工程力学方面的基本理论。更为重要的是使学生将所学的知识融汇贯通,对机械设计形成一个整体的认识。超越各门课程之间界限,随时能够灵活熟练地运用所学的知识进行机械产品的设计,具备一般通用机械的设计能力。培养学生建立初步的工程概念,对机械产品具有整体的概念和正确的设计思想,为解决实际问题打好基础。
二基于知识融合的机械设计教学法
在有限的学时内,合理取舍课堂教学内容,是关系到能否真正实现课程目标的关键。高职院校的机械设计课程应遵循以下的原则:精选重点和难点的内容进行详解与指点,避免烦琐公式的推导和易于自学的内容占用过多的学时;拓宽学生的知识面,注重工程应用,启发学生举一反三;注重机械学科发展,将机械学科的科研成果融入教学,让学生了解机械学科的新技术、新方法[3]。
以机械系统分析和综合设计能力的培养为主线,突出工程意识和创新精神的培养,并将这一思想贯穿课程始终。从整体设计思想出发,精简烦琐的公式推导及过时的工程方法,删减各门课程重复交叉的内容,实现教学内容的整体优化。多年来机械原理和机械设计两门课程的教学内容基本变化不大,课程内容自成体系,相互之间缺少衔接,存在内容交叉和重复的问题。如齿轮传动设计,历来是机械原理和机械设计课程的重点内容,由两门课程分别讲授,不但部分内容重复,且从设计的思维过程来看,有些内容本来是紧密联系的,却被两门课程所分割。基于知识融合的机械设计教学法打破传统的工程力学、机械原理和机械设计基础等课程的界限,将这些课程有机地融为一体,如图1所示。
常用机构及其传动设计一般包括工作原理、运动设计、承载能力设计和结构设计四个方面的内容,将这些内容所涉及的基本理论进行融合。首先学习工程实际中常用机构和机械的有关力学方面的必要知识。包括力学模型的概念,对力学模型的受力分析方法,力、力矩、力偶的概念及其基本性质,平面一般力系平衡问题的解法。四种基本变形的内力和应力分析、强度计算,减速器轴的弯扭组合变形分析及强度计算等。在讲授力学方面的知识时,将一些机械设计中的常用的机构融汇进来,对后面的机构学习可以起到抛砖引玉的作用。同时,也让学生学会了如何将力学知识应用到机械设计中。再接着学习机械中常用机构及通用零部件的类型、特点、工作原理、运动特性、工作能力设计、结构设计、组合设计以及标准零部件的选用等。在讲授具体机构及零部件设计计算时,针对具体机械的工况与技术要求,进行力学性能的强度校核。又可以回顾以前所学的力学知识,真正做到知识的前后呼应,融会贯通。与目前的基于项目的教学法有异曲同工之妙。而原来的工程力学、机械原理和机械设计的课程是分开的,工程力学以受力分析为主,机械原理是以机构的分析为主,机械设计是以零件的强度分析和绘制图纸为主。各自独立的课程配置使学生学习起来难以真正体会它们之间的联系,相互之间的应用就更无从谈起。而机械产品的设计正是融合了多学科的知识,相互之间应用起来更是融为一体,难以分割。
三教学资源的开发
根据基于知识融合的机械设计教学法,编写了机械设计基础教材,制作了相应的教学资源,如图2所示。教材包括物体受力分析基础、常用机构、联接、传动件及传动装置、支承零部件五部分。物体受力分析基础对物体所受力进行了分析,介绍了平面力系和空间力系;常用机构介绍了机构运动简图和自由度、平面连杆机构、凸轮机构和其他常见机构;联接主要介绍了联接件的变形、螺纹连接、轴毂联接、轴间连接和弹性联接;传动件及传动装置对齿轮传动、蜗杆传动、轮系、带传动和链传动等传动装置的结构、特点、应用范围及设计计算进行阐述;支承零部件介绍了常用的支承零部件轴和轴承。
多媒体教学因其具有直观性、动态性、可重复性、针对性、图文并茂等优点,为课堂教学打开了一幅别开生面的画卷,日益受到广大教师和学生的青睐。机械设计基础课程要求学生对机械传动有较强的感官认识,懂得各种机构运动的原理和动作的顺序,而这些单凭黑板上讲解是掌握不了的,必须通过实物演示或实验操作才能获得。以螺栓联接的结构和受力分析为例。如图3所示为螺栓联接的结构和受力分析,包含了预紧前、预紧和受载三个状态。上面有正常加载、超常加载、加载和卸载四个按钮,当点击其中的任一按钮时,在右边力的坐标系中可以显示力的变化情况,同时受载状态结构图中也可模拟结构实际的变化情况。如图4所示,即为点击超常加载按钮的模拟情况,不但在力的坐标系中显示了此时力的大小,而且可以在螺栓联接的结构中呈现出结构的实际变化情况。其图文声像并茂等优势能将教学中抽象、陌生的知识直观化、形象化,创建出生动的表象,增大课堂信息量,活跃气氛,有效激发学生学习的兴趣,调动其学习的积极性,获得较好的教学效果。
四结论
机械设计课程有着其他课程不能替代的作用,这是由课程的性质、任务、地位和内容决定的。针对传统教学存在的问题,结合高等职业技术教育的特点,提出了基于知识融合的机械设计教学法,以应用为目的,本着优化、适用、适度的原则,将多科目基础课程内容融合。完善整个机械设计过程所必要的基本知识和基本理论,增加基本设计方法和实践性内容。着力体现了高等职业教育的特色,有利于提高学生认识问题和解决问题的能力。编写了机械设计基础教材,制作了相应的多媒体教学资源,在教学中进行了实际应用,取得了良好的效果,具有重要的实际应用和广阔的推广价值。
参考文献
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[8]于士军.《机械设计》教学改革的探索与实践[J].中国市场,2009,(26):83-84.
机械设计要点篇10
针对包装设计需要由新颖性，也就是要求包装机械的新型号等其结构特点与已出现的同等型号等有明显区别；其次就是设计需要由先进性，新产品在性能上优于其他产品；第三就是要求设计的实用性，需要让包装机械新产品可以有更广阔的使用范围和市场前景。针对包装机械的创新设计不可以仅仅依靠测绘或者仿绘国外产品的方式，一定要在设计理念上进行改进或者提高。针对包装机械的创新设计，首先需要大量参阅国外资料以及先进机械。针对一些选定的机型要全面分析其性能中的优劣，更重要的是要吸取其设计理念中的内涵。针对任何机械设备的设计，都需要从工艺以及关键环节和部位入手。针对包装机械的创新设计更是需要如此，首先从工艺和关键部位入手做细致的设计分析来找到创新点。目前随着虚拟概念的提出，计算机辅助设计以及三维设计等新技术等都融入到了包装机械设计的过程中。虚拟设计以及虚拟制作技术就是指将包装机械的各种机器元素等都存入到计算机中，然后将图纸进行数字化后输入到计算机中，既可以得到三维模型，然后再将包装机械进行生产时的数据和指标都输入到计算机中来演示实际生产中的能力、产生废品的数量等。
包装机械设计新趋势分析
目前全世界在包装机械的设计上处于领先地位的是美国和日本、德国等国，其设计理念和制作技术等都处于领先地位。例如说德国针对包装机械设计，其优点就是根据详细的市场调研工作以及市场分析结果来针对客户或者大型企业进行服务。根据笔者调研总结，将新趋势总结为以下几个方面：第一就是工艺流程的自动化程度越来越高，其目的就是有效提高生产效率和设备柔性，采用机械手来完成一些较为复杂的动作。在操作包装机械设备时，用电脑摄像机记录下这些信息，由机械手按照电脑指令来完成规定动作确保包装机械质量。第二就是提高包装机械的生产率来降低生产成本来最大限度满足生产需求。例如说德国企业的包装机械就以食品包装盒啤酒包装等见长，特点就是速度较快并且自动化程度高，针对小袋包装器速度可以达到每分钟900袋，针对灌装饮料包装速度高达12万瓶。第三就是包装机械和产品机械一体化的趋势，很多产品在生产指挥会进行直接包装操作来提高生产效率，例如美国某巧克力品牌的生产以及包装就是由一个系统来完成的，产品机械以及包装机械的一体化，其最关键的就是需要解决生产能力上互相匹配的问题。第四就是具有良好的柔性和灵活性。现在因为市场竞争激烈，产品更新换代周期缩短，比如说日本化妆品的生产周期已经降到随季度变化，因此要求包装机械的柔性和灵活性较高来包装机械寿命长于产品寿命。尤其是目前我国很多企业都是代工企业，这就更加需要根据欧美企业和日韩企业的产品变化来改进自身产品包装机械设计。第五就是普遍使用仿真设计技术来大大缩短包装机械的开发设计周期。针对包装机械设计不仅需要重视其生产效率和使用性能，还需要注重经济性，经济性不完全指机械设备本身成本，同时还包括了运转成本。因为在包装机械中折旧费用只占不到成本的一成，其余的就是运转成本。