机械原理力分析篇1
一、机械工程基础课程特点及内容
机械工程基础是普及机械和机械工程的基本知识、基本概念和基本内容的课程。对文科类、管理类、计算机类、艺术设计类等专业具有开拓学生的视野、增加知识面、拓宽专业、提高学生的工程能力的作用;其任务是培养学生认识机械和机械工程的能力,是工科类非机械类专业具有工程特色,适应高新科学技术社会发展的需要。机械工程基础的内容选择是根据机械工程的基本内容确定的。主要讲授机械发展与人类社会进步的关系及机械工程发展的趋势,介绍工程力学、工程材料、工程制图的基本知识,简述机械的组成原理与工作原理、常用机械零件强度、刚度的概念、机械产品的制造技术、液压传动和气动技术的概念、现代设计方法等等内容。学生通过对各部分内容的学习,了解机械及其产品从设计、制造到使用过程中需要哪些知识及其在机械产品中的地位和作用。
二、机械工程基础实验内容分析
机械工程基础实验按照实验课教学体系分为设计与制造工艺、检测与分析、材料与性能三个部分。机械工程基础实验是一门独立的实验课程,所有实验都在机械基础课实验教学示范中心进行。本实验课与工程力学、工程制图、机械原理、机械设计、工程材料及成型技术基础、互换性与技术测量基础等课程的理论教学相衔接。
1.实验理论
(1)韧、脆性材料在受拉、受压和扭转时力学性能测试的原理和方法;电测法基本原理,单向、平面应力状态的静态应变测量与应力计算的原理和方法;冲击动荷系数测定的原理和方法;现代光弹测量的基本概念。(2)组合体模型的测量和组合体视图及剖视图的绘制方法和尺寸标注方法,机械零件功能和结构分析方法以及机械零件测绘方法和步骤,部件功能和结构分析方法以及部件测绘方法和步骤。(3)机构运动简图测绘与结构分析,机械运动分析方法,渐开线齿轮范成加工原理,刚性转子的动平衡原理,机械动力学,典型机械零件状态测试,滑动轴承性能测试与分析的原理和方法,减速器结构分析方法和步骤,各种典型机构及典型机械的综合分析方法。(4)金相显微分析的原理和方法;试样制备方法,Fe-C状态图、C-曲线;表面强化原理和方法;焊接接头显微组织分析的原理和方法;力学性能(布氏硬度、洛氏硬度、显微硬度、摩擦性能)测试的原理和方法。(5)机械加工完成后零件的尺寸误差、形位误差、表面粗糙度、螺纹几何参数误差的基本原理和方法;零件互换性所进行的必要的精密技术测量的原理和方法;测量数据的处理技术的原理和方法。
2.实验教学
着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证;如何组织实验、处理数据和分析实验现象;介绍常用设备和仪器的原理、构造和使用维护方法以及综合实验内容的思路和方案设计等。
3.对学生能力培养的要求
(1)培养学生运用实验原理和方法进行科学实验的能力,即如何从实验目的出发,根据什么原理,选择何种实验方案,配套哪些仪器设备,确定实验程序从而获得准确的数据并得出正确的结论。(2)通过实验熟悉常用仪器、设备的基本原理、结构、性能;学会调试仪器和排除故障。同时,要培养学生分析问题和解决问题的能力,使学生的实验技能进一步得到训练和提高。(3)通过本课程的学习,加深对相关理论课程教学内容的理解,加固理论知识。(4)通过实验过程以及完成实验报告,培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和一丝不苟的工作作风。
三、实验项目的设置
1.机构运动参数测定与分析实验
基本教学要求:初步了解电测机构运动参数的基本原理,利用计算机对平面机构动态参数进行采集、处理、实测、仿真比较优化设计,分析机构参数对机构动态参数的影响。
2.机构运动简图测绘与分析实验
基本教学要求:掌握根据机械实物模型绘制机构运动简图的技能;计算自由度、验证机构运动确定性;了解正确选择长度比例尺方法。
3.轴系结构设计实验
基本教学要求:熟悉和掌握轴的结构与设计,轴上零件的常用定位与固定的技术方法,轴系结构设计的要求与常用轴系结构,为后续机械设计打下良好的基础。
4.金相显微分析法实验(铁碳合金平衡组织显微分析)
机械原理力分析篇2
[关键词]机械原理卓越工程师计划教学内容与课程体系CDio教学方法改革
[中图分类号]G642.0[文献标识码]a[文章编号]2095-3437（2015）01-0132-03
机械原理是机械类和近机类专业十分重要的主干技术基础课程，是理论课程向工程实践课程转换的过渡性环节，具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用，在机械类高级工程技术人才培养的基础系列课程中是不可替代的。[1]但是，传统机械原理教学存在目标单一、内容陈旧、方法死板、考核简单片面等不足，与理论力学、机械设计等相关课程间存在教学内容重复或脱节、整体协调性不足等问题[2][3]，导致教师讲课费力，学生听课乏力，教与学的效果不理想，甚至造成对立的师生关系。
学校针对机械设计制造及其自动化专业部级“卓越工程师教育培养计划”项目的实施需要，进行了基于项目的CDio教学模式、基于网络资源和创意兴趣的自主学习模式等教学方法改革探索与实践。本文从机械原理的课程体系、教学方法等角度进行全面介绍。
一、面向卓越工程师教育培养计划的教学内容体系构建
处理好机械原理与理论力学、机械设计等专业基础课间分工和衔接，不同于机械制图与建模、刚体运动与力分析、零部件强度计算与校核、材料成型与加工等专一知识和能力的培养[4]，机械原理以培养学生面向机械系统的机构设计与分析能力为主，在机构学、机器动力学和常用机构等基本知识学习基础上，更加注重机械系统的设计和综合创新能力培养。[5]处理好机械原理课程内部各章节间内在关系，机械原理教学内容可划分为机械系统、基本原理和常用机构三大模块，构建各教学模块间有机联系，课程体系与教学模块关系如图1所示。
机械系统模块是培养学生系统观念的重要途径，利用完整的机械系统实例把课程知识点串联，贯穿绪论、机器人机构及其设计、机械系统方案设计等章节的教学全过程，形成闭环。
基本原理模块包括结构分析、运动分析、力分析、效率与自锁、机械平衡、机械运转速度波动调节等章节，重点讲授：1.机构结构分析中机构组成、自由度计算、组成原理和型综合等知识点;2.机构运动分析中解析法;3.平面机构力分析中运动副总反力和机构受力分析;4.机械自锁和速度波动调节。而与理论力学等前期基础课联系紧密的运动分析图解法采用实例化教学，在学生自学、练习、讨论基础上，点明速度影像和加速度影像等知识点;实践性较强的机构运动简图、机械平衡以实验教学为主线。
常用机构模块包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系和其他常用机构等章节，重点讲授：1.连杆机构中平面四杆机构设计的图解法和解析法;2.凸轮机构中轮廓曲线设计解析法;3.齿轮机构中渐开线直齿圆柱齿轮啮合定律、啮合传动、变位齿轮和斜齿圆柱齿轮;4.齿轮系的传动比和效率计算。而常见多杆机构、凸轮基本尺寸确定、渐开线特性、其他常用机构等知识点以自学、调研等自主学习方式为主。
二、基于认知规律的“以生为本”教学方法改革与实践
国内众多高校长期开展机械原理精品课程建设，使教学理论、课程体系、教学内容、教学方法与手段等研究工作不断深入，在教材、电子教案、电子教具、教辅参考资料、教学视频和网络平台等教学资源建设方面进展显著，为机械原理课程教学方法改革奠定基础。
（一）基于慧鱼组合模型的机械系统概念强化与贯穿
课程学习前，利用工程训练中心慧鱼创意组合模型，让学生按照已有拼装路线亲手搭建典型的机械系统模型，如各种类型机器人，使课程教学从“积木游戏”场景中开始，逐步了解机械原理所学的连杆、凸轮、齿轮及齿轮系等机构;课程教学结束前，要求学生根据学习内容，自主搭建一个新型的综合型机械系统。学生能够全程深度参与课程教学，实现寓教于乐，激发学生学习兴趣和热情。
以学生自主搭建典型机械系统模型为课程学习对象，贯穿机构结构分析、运动分析和连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系等教学全过程。引导学生发现并解决其隐藏的科学问题，包括概念理解、问题分析、问题求解等主要的学习环节，教师承担定义阐述、提出问题、思路引导、方法总结和疑难解答等辅工作，激发学生主观能动性，真正实现学生自主学习、教师辅助指导的教学模式。
（二）基于网络教学资源的自主学习模式实践
随着互联网技术的发展，大学校园内学生上网便捷快速，机械原理课程的网络教学资源十分丰富，如国家精品课程资源网[6]、江苏科技大学课程建设与辅助教学平台[7]、第一视频教程网[8]等，为机械原理课程的自主学习模式探索奠定基础。同时，在学校课程建设与辅助教学平台上开设相应的同步网络教学班级，实现课上课下同步进行。随着基于网络教学资源的自主学习模式推广，学生对机械原理课程的学习主动性和积极性逐步得到加强。
由于网络资源自主学习的时间、地点具有很大程度的自由，且学生对自主学习的效率存在差异，教师需做好前期引导和后期考核工作：每次课结束前，应明确下次课教学内容和对应的网络资源材料;每次课开始时，需通过提问、课堂练习等方法检查学生课后自主学习效果，对共同存在的疑难问题要及时解释，强化理解。基于网络教学资源的自主学习模式，不但调动了学生的主动性和积极性，而且自主学习环节实际上是一次学习阶段，课堂提问与检测环节则是二次学习阶段，课后作业、答疑等环节则是三次学习阶段，三者具有一定的时间差，对课程知识点的理论和吸收具有良好效果，尤其是课程教学。
（三）基于计算机和编程技术的项目式教学模式改革
项目式教学分为科技论文写作与课外大作业两类。在机械原理学科发展方向调研和文献查阅基础上，每位学生选择一个自己感兴趣的方向，如机械发展史、医疗机器人、生物机械、仿生机构、微小机械等，严格按照国家科技论文写作要求和规范撰写报告，包含题目、中英文摘要、中英文关键词、引言、正文、结论和参考文献等部分。
课外大作业是项目式教学的重点，引入计算机技术和matlab软件进行机械原理课程课外大作业的解析法分析。课外大作业包括运动分析、力分析、连杆机构设计、凸轮轮廓曲线设计、齿轮轮廓曲线设计和速度波动调节这六种类型，要求全体学生自行分成3-4人一组，从六类大作业题目中分别选择三项，共同完成分析建模、编程求解、报告撰写、演示答辩等环节，各团队成员必须有明确的分工与协作，禁止以逸待劳现象。完成后要求提交大作业实践报告、matlab程序源文件及分析建模的关键草稿纸等材料，实践报告应达到内容完整全面、字迹图标工整清晰、格式符合国家科技论文规范等要求，matlab程序源文件应达到运行流畅、注释合理充分、格式整齐美观等要求。
项目式教学实施过程中，以学生为主体，教师起引导答疑作用，实现科研基本思路和规范的训练，培养学生运用计算机和编程技术进行学习、研究的能力，为学生后继其他课程的学习、课程设计、毕业设计以至毕业后科研创新打下良好的基础，培养学生进行科学研究或工程设计的良好习惯。
三、课程综合改革实践效果与注意事项
通过机械原理课程教学改革与实践，在掌握课程基本理论、基本知识和基本技能基础上，学生的机构设计、综合、创新等专业能力和系统性工程意识、基本的科研素养得到显著提高，在后续的专业课程、第二课堂（如课外科技制作、机械创新设计大赛等）、毕业设计等学习环节中充分发挥作用，尤其是第二课堂，机械类专业学生兴趣浓厚，积极主动，上手快，创意多，动手实践能力强。
由于机械原理课程教学改革涉及内容体系、课堂教学、课内实验、课外大作业和期末考试以及相应的考核方法，存在面广、点多、工作量大等问题。为保证课程教学与考核方法综合改革实践的效果，应注意以下几个事项：
（一）学生的兴趣与投入。课程学时不断压缩，课堂教学时间越来越短，但教学内容与要求反而提高，而课余活动（尤其是网络普及带来的网络活动）不断丰富，导致学习时间减少。针对现状，必须全面激发学生的学习兴趣，自主投入一定的课外时间用于课外学习，包括项目驱动式课外大作业、课外科技创新与制作等内容。
（二）教师的钻研与投入。目前高校普遍存在“重科研、轻教学”的问题，使职称评审、考核奖励等活动的科研成果要求不断提高，导致教师对教学的专研精神和精力投入不足，需从学校制度上做适当引导，如我校职称评审中的教学绿色通道和重金奖励的教学模范奖，将教学成绩、学生评价作为考核指标。
（三）课外学习资源的建设与应用。课外学习的硬件资源包括场地（如开放教室、实验室、机房等）和慧鱼组合模型、常用工具、常规机床等设备设施;软件资源包括课外大作业的项目和本科生创新计划、机械设计创新大赛等活动。
四、结束语
为从知识、能力和素质三个层次上提高机械原理课程教学质量，进行了课程体系梳理、教学方法改革与实践，构建有机统一的课程教学模块，实践基于慧鱼组合模型、网络教学资源、计算机和编程技术的新型教学方法，有效提高了学生知识水平、专业能力、工程意识和科研素养。
[注释]
[1]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理（第八版）[m].北京：高等教育出版社，2013.
[2]于晓红，王小群，邱丽芳.机械原理与机械设计课程体系的优化整合[J].中国大学教学，2008（7）：34-36.
[3]赵京，赖德华，门淑贵.以认知学习理论指导机械原理和机械设计课程的教学改革[J].大学教育科学，2004（2）：50-52.
[4]陈文华，陈秀宁.“机械原理”课程改革的实践与探索[J].机械工业高教研究，2001（1）：71-74.
[5]于晓红，韩建友，邱丽芳，等.深化机械原理课程教学改革[J].中国大学教学，2005（4）：25-26.
[6]http：///details？uuid=8a833996-18ac928d-0118-ac9291e8-0636/2014-02-20.
机械原理力分析篇3
关键词:高速公路;项目施工;机械成本;因素分析法
中图分类号:tU728文献标识码:a
文章编号:1009-2374 (2010)19-0167-03
1概论
随着社会的进步和经济的发展,高速公路建设已经成为各级政府加强基础设施建设的重要工作之一。因此如何在降低成本成,消减其中不必要、不合理的成本的基础上保证工程优质、高效地完成成了人们一直讨论的问题。
首先从高速公路施工成本的构成来了解机械成本的比重,如图1所示:
在高速公路实际工程施工中原材料的成本占到总成本的55%～60%,但是施工中我们对与原料的成本进行控制的空间不大;机械设备的使用费约占总成本的25%～35%,其中成型路基所用的成本比例约占使用费的60%,成型路面所用的成本比例约占使用费的28%,机械使用费的可变性也是最大,是成本控制的主要对象;施工人员的工费、管理费及税费等约占总成本的5%～10%,这些费用在成本控制中所占比重较少。
控制好工程施工成本重在控制机械设备使用费的投入。机械使用费是指为了完成工程项目任务所投入的机械设备在使用中发生的各种费用,主要包括折旧费、大修费、经常修理费、机上和其他操作人工费、燃料动力费、安装拆除及进出场费、养路保险费、税费等。随着我国基础建设市场的持续发展,各施工企业对机械设备的依赖程度越来越高,施工中所用机械的品牌、种类和数量越来越多,机械使用费在工程总投资中所占的比重越来越大。因此,施工企业应加强机械设备使用成本的管理和成本分析,努力控制机械使用费,降低工程成本,从而提高经济效益。
2高速公路施工成本的控制
2.1成本控制的原则
一般,项目成本控制应遵循以下原则:全员控制原则、全过程控制原则、动态控制原则、最低成本控制原则、全面成本控制原则、科学控制的成本控制原则等。在工程施工过程中要使成本控制工作得到有效的实施,保证工程项目最大限度的产生合理的经济效益,应当在对项目成本进行全员控制、全过程控制和动态控制的前提下,确定成本控制的具体措施,同时严格监控成本。控制措施在工程项目施工中的具体执行情况以保证预期成本目标的实现。
2.2机械设备成本控制
机械设备的成本控制就是指在机械设备使用成本形成过程中进行指导、监督、调节和限制,及时纠正将要发生和已经发生的偏差,把机械设备使用费控制在成本计划的范围之内,以保证成本目标的实现。
机械使用费的控制,首先应强调动态控制原则,将成本控制的重心放在极械设备的使用过程中,不能只关注使用前和使用后,这样做可以及时纠正己经发生的像差。
在高速公路施工中的机械设备费用主要体现在3个方面:一是机械设备的租赁费F1,设备使用时间t、投入设备数量m、设备规模系数k1是决定F1的主要参数,即F1(t,m,k1);二是机械设备的能耗费F2,它是为维持机械设备工作所消耗的燃油、燃煤、电能等的能源费,能耗时间t、能耗价格系数k2是决定F2的主要参数,即F2(t,k2);三是维修保养费,加强保养管理是降低机械使用费的最佳途径。因此,要降低机械设备费用F(t,m,k1,k2),主要措施就是缩短施工时间t,合理减少设备投入设备的数量m,尽可能的降低能耗价格,在确保安全、质量的前提下降低设备规模。
在高速公路施工中,对设备投入进行控制,可根据地域气候推算出有效工作日,根据工程量和工期按照有效工作日确定设备投入数量。如:在路基施工中,分作业面安排压路机、平地机、推土机、挖掘机,按运距确定自卸汽车数量;在路面施工中,按有利于原材料和成品料的运输进行原料拌和场的布置,按质量和进度要求来安排设备的规模和数量,因为路面材料拌和场的设施是成本投入很大的设备,所以,只有进度上去了成本才能降下来,这时,路面施工设备的规模投入是必要的。
2.3机械成本的控制模式
在机械成本控制中为了降低成本,将机械使用成本与机上操作人员的经济利益挂钩,具体可以参照以下几种模式:
模式一:机上人员以机械责任成本为依据,实行工、料、机综合承包,将机械人工费、可控的机械物耗费用分解到工程数量中,确定内部单位工程数量结算单价。可控的机械物耗费一般包括燃料动力费、经常维修费(含配件费)、替换设备和工具损耗费、脂和擦拭材料费等。
机上人员可分配工费=完成产量×单位产量结算单价-可控的机械物耗费用
模式二:不能直接计算完成产量和机械物耗的机械岗位,则可以与附属辅助班组的分配方法结合执行,但必须在公开、公正、民主的基础上,分别按岗位职责、劳动强度、技术水平、个人业绩等制定考核标准和分配方法,防止人为性和随意性。
模式三:对不具备工、料、机结合承包的机械作业,可按照机械台班产量定额对机械使用中的可控物耗费实行定额管理和控制,根据节约奖励、超支惩罚的比例进行分配。
机械工人可分配工费=实际完成产量(台班)×单位产量(台班)工费单价+(-)节(超)物耗数量×相应物耗单价×物耗奖惩系数
机械台班产量定额和物耗定额可参考相关“机械台班费用定额”中的有关数据。
3机械成本分析
在高速公路施工项目中对机械设备的成本分析,就是根据统计核算、业务核算和会计核算提供的资料,对机械设备成本形成过程和影响成本降低的几因素进行分析,以寻求进一步降低成本的途径。通过成本分析,可从帐薄、报表反映的成本现象看清成本的实质,从而增强机械设备的透明度和可控性,为加强成本控制、实现成本目标创造条件。由于影响机械设备成本的因素较多,而且灵活多变;又具有自身的独特性,因此,机械设备的成本分析,应随着机械施工的进展,动态地、多形式地展开。
3.1影响机械设备成本的因素
在工程项目施工生产活动中,企业的工程机械施工成本包括范围很广,但总体上主要由机械不变成本和机械可变成本两大要素组成:
第一,施工机械的不变成本主要包括固定资产占用费、基本折旧费及大修理费。
第二,施工机械的可变成本主要包括动力燃料费、材料费、经常性修理费、人工费、机械设备转入(出)费、机械设备安装调试费及小型机械设备购置费和租赁费等。
在机械成本状况分析中,为了准确地反映出实际情况,需要对机械成本进行宏观和微观的分析,包括对全部机械成本分析、单机机械成本分析及各个生产要素的消耗分析。
3.2单机机械成本分析
对整个工程项目机械成本、单机机械成本和各个机械成本要素的比较分析均可采用因素分析法,它们能比较直观地反映出偏差的情况,这样机械施工管理者能把握每一个费用项目、每一台机械设备以及全项目机械设备成本状况。总利润状况及每一要素、每一台机械设备对项目利润的贡献。
如图2所示,所有单机的分项成本之和应等于对应整个项目施工机械相应成本,如单机动力燃料费之和应等于整个项目施工机械总的动力燃料费,单机成本偏差与机械总成本偏差关系亦是如此。
在机械成本分析中,单机成本分析是其中的关键。由于单机成本中包含了各个机械成本要素,而所有的单机成本又构成项目总机械成本,所以,只要将项目的单机成本分析清楚,总机械成本以及各个机械成本要素也就自然而然地分析出来了。
3.3基于因素分析法的单机成本超节支原因分析
对于单机成本超节支的原因分析,因素分析法是很有效的,它不仅可以确定实际和预算的差异,而且可以确定差异影响因素以及它们各自的影响份额,有利于找出问题的真正原因。以下运用上述建立的基于因素分析法的成本差异分析模型对单机成本进行分析:
(1)对报告期内的机械总费用进行分析。将机械的实际成本与预算成本进行比较,找出差异。
∑机械费差额=∑预算成本-∑实际成本
根据总差异分析情况找出影响总费用超支或节约的机械单独进行分析。
(2)确定影响机械成本的主要因素。工程变更;单位工程台斑消耗量的变动;台班单价的变动。
(3)正确排列各因素顺序,列出因素分解式。
机械成本=工程量×单位工程台班耗用量×合班单价
(4)对报告期内机械使用费中超支或节约的机械单独进行分析。
若机械使用费用n来表示,工程量用a表示,单位工程台班耗用量用b表示,台班单价用c表示。则有:
n=abc(1)
则单台机械的成本差异为:
(2)
式中各因素变量的上标1和0分别表示该因素取值水平为报告期和预算期。
上式计算出的结果表示这台机械受各因素共同作用而发生的差异,那么这一差异究竟是由哪个或哪几个因素引起的以及它们各自对总差异的影响值及其影响程度等等,仅从上式的计算根本无法知道,那么产生差异的真正原因就更是无法知晓了。所以,为了找出差异的具体原因,可以应用以上建立的因素分析法模型作进一步的详细分析,分析各个因素对总差异的影响值。在上述总差异分析的基础上来进一步展开:
工程量变动对总差异的影响值:
(3)
单位工程台班耗用量变动对总差异的影响值:
(4)
台班单价变动对总差异的影响值:
(5)
进一步分析各因素对总差异的影响程度,应用以上建立的因素分析法模型进行分析。分析如下:
综合指数:
综合指数指标反映了报告期内机械成本偏离预算成本的程度。
工程量变动对机械成本总差异的影响程度:
工程量指数:
单位工程台班耗用量变动对机械成本总差异的影响程度
单位工程台班耗用量指数:
台班单价变动对机械成本总差异的影响程度
台班单价指数:
经过上述的分析计算,问题的真正原因就显而易见了。
机械成本趋向预测实际是一个动态控制的过程,一般运用网络方法来进行,顾及到对机械配备方案、工作质量、工作量、工作次序等的修改,工期变化和潜在风险等因素,用项目机械成本模型对后期的机械成本趋向预测是非常有效的方法。
4降低机械成本的措施
首先要认真执行设备人机固定的原则,实行机械使用、保养责任到人。在培养选拔管理人员时要选择作风严谨、责任心强、业务精通的人员组成一支优秀的机务管理队伍,提高机械管理水平。对于操作人员必须搞好职业培训工作,操作人员必须经过培训、考试合格后发给上岗许可证,持证上岗,大力开展技术练兵活动和技术“传、帮、带”活动,努力提高操作人员及保养维修人员的技术水平。最后要贯彻落实机械设备的保养制度和设备磨合期保养规定;加强设备维修,杜绝设备带病作业现象,提高设备的完好率。
5结语
在现代化的今天工程中机械设备的使用越来越多,机械费用的支出成本也会随之上升。对于如何控制和降低机械设备成本显得尤为重要,本为主要对高速公路施工成本中的机械费用进行了分析,并结合分析介绍了几点降低机械设备使用成本的措施,只要我们踏踏实实地做好机械设备成本管理工作中各环节的工作,在项目施工过程中一定有助于降低机械成本,能够为企业创造更大的经济效益。
参考文献
[1]陈瑜,.关于工程项目成本管理的思考[J].国外建材科技,2006,(27).
[2]杨青梅.加强工程项目成本预控管理的思考[J].科技情报开发与经济,2005,(13).
[3]张望秋.浅谈加强铁路工程项目成本管理的方法和途径[J].经营管理,2006,(10).
[4]李素勤.浅谈公路施工企业成本控制方法[J].山西建筑,2008,(10).
机械原理力分析篇4
关键词：机械原理；课程设计；教学研究；课外科技活动
中图分类号：G642.3文献标志码：a文章编号：1674-9324（2017）05-0217-02
一、引言
机械原理是机械类各专业必修的一门重要技术基础课，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。其课程设计是教学过程中的一个重要实践环节，通过课程设计实践，使学生更好地理解和掌握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、解决工程实际问题的能力。就我校而言，机械原理课程设计是我校机械类学生在本科学习阶段的第一门工程设计类课程设计，在培养学生的实践能力方面具有特殊的地位和作用。[1]
二、现状分析
（一）机械原理课程设计教学现状分析
1.我校机械原理课程设计的内容是对牛头刨床、插床等传统加工设备的传动机构进行运动分析和动态静力分析，并在此基础上计算其机械动力学问题。课程设计模式缺乏整体性思维，设计题目陈旧且与工程实际结合不紧密，缺少机械系统的方案设计和机构的选型设计等。
2.题目相同，设计的机构一致，只是原动件的位置不一样。故对学生而言，缺乏创新能力的训练。
3.课程设计的设计方案与内容相同，学生缺乏查找资料、方案陈述与讨论、团队协作与沟通交流等环节的训练，与当前企业的需求脱节。
（二）学生课外科技活动开展情况分析
目前，我校十分重视学生科技活动的开展，学生科技活动的种类繁多，面向机械类专业学生的科技活动有机械创新设计大赛、大学生科技创新计划项目、大学生“挑战杯”课外科技作品竞赛、机械制造综合实践创新能力-数控加工大赛、三维数字化创新设计大赛、机器人应用技术大赛、汽车节能竞技大赛、大学生方程式汽大赛等等，对提高机械类专业学生的创新和实践能力起着重要的作用。然而在实践过程中遇到一些问题，如积极参加各种课外科技活动的学生人数有限、部分学生不知道如何开展课外科技活动、缺乏主动性等等，这些问题都是亟待解决的。
课外科技活动参与的学生人数有限，单纯地为了竞赛而组织的实践活动，由于受时间和名额等因素限制，难以在学生中广泛地组织开展，从而使受益学生的数量受到了限制。
三、教学研究思路
参与各种课外科技活动的学生有兴趣和热情，但人数有限；参与课程设计的学生人数多，但积极性不高，过程不认真，往往抄一份报告敷衍了事。因此，如何利用学校目前课外科技活动开展良好的氛围，将科技活动融入课程设计教学中，使科技活动与课程设计相结合，是主要的研究内容。
四、教学研究内容
结合学校的实际情况，以培养学生工程实践能力和创新能力为目标，课题从以下三个方面进行了研究。
（一）课程设计题目研究
为达到课程设计的目的，全面培养学生的综合能力，课程设计的题目可借鉴课外科技活动的主题，或参考具有生产实践背景的工程实际项目，并在此基础上结合机械原理课程课题讲授内容设计课程设计的题目，使课程设计的内容更贴近生活，从而提高学生对课程设计的兴趣。
譬如，借鉴第六届全国大学生机械创新设计大赛的主题“教室用设备和教具的设计与制作”，提炼出“多功能黑板的设计”、“便携式可调折叠桌椅的设计”、“自动黑板擦的设计”等设计题目；借鉴第七届全国大学生机械创新设计大赛的主题“钱币的分类、清点、整理机械装置；不同材质、形状和尺寸商品的包装机械装置；商品载运及助力机械装置”，提炼出“硬币分拣器的设计”、“硬币包装机的设计”、“纸币分类与计数装置的设计”等设计题目。
（二）课程设计内容研究
课程设计内容着重于机械方案的设计与选择、机构运动的分析与设计、机械动力学的分析与设计等三个方面，注重培养学生的设计能力，引导学生应用aDamS等软件进行机构设计与分析，完成机器总体方案设计。由于将科技活动融入课程设计教学，设计题目多样化、生活化，[2]体现以学生为主的理念，扩大学生的视野，使设计内容改为与科技活动相关的产品综合设计，保证设计的完整性、系统性和综合性。
此外，课程设计增加查找文献资料、设计方案陈述与讨论等环节，旨在锻炼学生资料文献综述能力，提高学生表达能力，加强团队协作交流，使学生熟悉产品设计流程和报告书写格式。以往笔者在指导学生科技活动过程中发现：学生开展科技活动的第一项任务往往是调研，即通过查找相关文献资料，分析现有产品的现状与技术特点，归纳出开展科技活动的技术线路、研究方法等等，这时学生往往不知所措，究其原因是目前教学模式往往忽略这一项内容。
为了保证课程设计的质量，笔者对课程设计过程进行了监控，在相应时间节点安排了必要的教学活动以及详细的设计任务，如表1所示。
（三）课程设计方法研究
近几年指导学生科技活动过程中发现，几乎每项科技活动都需要应用到计算机辅助设计技术。以往课程设计结果往往停留在几份图纸和书面报告，学生对自己设计的机构或机器是否可行不得而知，所以积极性不是很高。随着计算机应用技术的发展，运用计算机进行机构运动仿真已轻而易举，学生学习计算机软件的积极性普遍很高，且企业对应聘者也有这方面的要求。因此，可在机械原理课程设计中引入计算机辅助设计方法。如引导学生应用aDamS软件对机构设计方案进行设计和运动学仿真，[3，4]使学生的创新积极性得到提高。
五、结论
将机械原理课程设计与学生科技活动相结合，既丰富课程设计的内容，增加课程设计的实用性和针对性，还可以激发学生参与课程设计的兴趣，吸引更多的学生积极投身于科技活动，切实提高学生的创新设计能力、工程实践能力和沟通交际能力、以及团队协作意识等。
经过教学研究与实践，机械原理课程设计教学效果得到改善，使学生能学以致用。近三年，学院学生积极参加各种课外科技活动，取得了优异成绩。
参考文献：
[1]黄小龙，刘相权.机械原理课程设计改革的研究与实践[J].中国科技信息，2011，（24）：182.
[2]孙志宏，单洪波，庄幼敏，等.提高学生创新能力改革机械原理课程设计[J].实验室研究与探索，2007，26（11）：98-99.
机械原理力分析篇5
关键词：机械设计；教学方法；自考通过率
前言
《机械设计基础》是高职高专数控、汽车、模具等机电类专业的一门主要的专业基础课，也是一门能直接用于生产的设计性和应用性课程。本课程的教学目标不仅在于传授常用机构和通用零件的基本知识、基本理论和基本设计方法，更重要的是培养学生的机械设计能力、创新能力和工程意识。高等职业教育以应用性人才为培养目标，所以更应注重于本课程的设计性、实用性。即学生实际机械设计能力的培养。
1.教学内容以“够用”为原则，将相关教学内容进行整合
高等职业教育《机械设计基础》教学内容，要贯彻“够用”的原则。当然对自考生，首先满足自学考试教学大纲的要求，并为学生学习后续专业课程和将来的工作实践奠定坚实基础，在此基础上要突出机械设计主题，培养学生从事实际设计的能力和意识。为此，应从以下几个方面人手对教学内容进行改革。
1.1 删减过深的、不必要的理论推导和证明，以及重复、过时内容
高等职业教育培养目标强调的是应用性，其毕业生所从业的岗位，决定了他们没有必要对计算公式、定理、方法等的采龙去脉像高等学历教育培养研究型人才那样搞得清清楚楚，而应注重于如何运用这些公式、定理、方法等来解决实际设计问题。因此，对一些过深的、不必要的理论推导、证明都应予以删除，以便学生集中精力掌握这些公式，定理、方法的实际应用，解决实际设计问题。
1.2完善机械设计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，机械设计所需的基本知识和基本理论，紧密结合工程实际且多样化的设计方法，是培养机械设计能力的根本保证，也是实施终身教育、发展和创造的基础。
1.3结合专业培养目标整合教学内容由于各个专业的培养目标不同，所安排的课程和教学要求也不同，因此《机械设计基础》应根据本专业专业课的学习要求，本专业毕业生从业岗位的要求和本专业学生终身教育的要求整合教学内容，可将与其相关的工程力学，金属材料与热处理等教学内容与本课程进行整合。
2.教学方法以通过自考及有利于培养学生的实际机械设计能力和应用能力为原刚
自考生有自考通过率的问题，但高等职业教育的培养目标和本课程的性质都决定了《机械设计基础》教学应以培养学生的实际机械设计能力和应用能力为总出发点和总归宿。
2.1讲清基本知识、基本理论和基本方法常用机构和通用零件的类型、结构、特点、工作原理、材料、标准、载荷分析、应力状态分析、失效形式分析、计算准则分析、参数选择原则等，不但是形成实际机械设计技能必不可少的基本知识和基本理论，其中也包含了分析和解决工程实际问题的思路和方法，对培养学生的自学能力、分析和推理能力、观察和想象能力、理解和记忆能力至关重要，同时也是学生发展和创新知识的基础，甚至终身受用。所以，在教学中要遵循由简到难，由表及里的方法，讲解清楚，力求切实掌握。为使效果更佳，应充分利用教具、实物、挂图、多媒体课件等讲解分析。
2.2加强技能训练，培养机械设计能力教学中可以通过以下几个方面的技能训练，达到掌握机械设计方法的目的。
(1)综合运用工程力学、机械制图、金属材料及热处理、公差配合与测量技术等相关课程所学的基础理论和技术知识，联系生产实际和机械的具体工作条件，解决机械设计问题。
(2)根据实际机械的工作条件进行工作原理分析、设计、载荷的性质及大小分析计算，应力状态和性质分析、失效形式分析、计算准则分析、材料及热处理选择分析。
(3)正确理解公式、系数的使用条件和应用范围
运用各种经验数据、经验公式、半经验公式和理论计算公式进行设计计算。
(4)教会学生使用各种标准、规范、图表和手册。
2.3注意培养学生的创造能力
(1)教学内容处理可将每次讲课内容分为精讲、一般介绍和自学内容。
(2)教学方法的运用采取灵活多样的教学方法。充分调动学生的积极性。启发学生的积极思维，培养自学能力和创造能力。如：①讲授、启发，自学法，②设题、自学、启示法；③串联、分析比较、归纳法等。
(3)改革教学思想、鼓励多向思维不要把学生的思想方法限定在教材的狭窄范围内，也不要用教师的思想方法统一学生。
3.培养双师型教师并提高教师的工程素质
专业课程教学关键是双师型教师的培养。有些教师没有机会参加真正的机械工程设计，所得到的机械设计知识也是从书本到书本，因此，实践经验相对不足，工程意识相对单薄，不能理论联系实际做到举一反三，课堂教学显得死板而不活跃，难以激发学生的学习积极性。针对这些问题，学校应加强工程实训中心和机械设计实验室的建设，青年教师要充分利用实训中心和实验室的人才和资源，并利用假期深入企业或参加培训以提高其自身的实践能力和职业技能，在实际工作中不断积累实践经验，不断地提高自身的工程素质。
4.充分利用多种手段大力加强实训教学
随着教学改革的深入和课程体系的调整，《机械设计基础》课程的教学时数越来越少，但随着科技的进步和机械设计学科的发展，需要向学生讲授的内容却越来越多。如何在有限的教学时数内完成规定的教学内容，同时取得比较好的教学效果，我们认为教师要精选教学内容，讲授时突出重点、难点，尽量缩短教师课堂讲授与板书的时间，充分利用有利于改善教学效果的多种教学手段，大力加强实训教学改革。在教学实践中，我们充分利用实物和模型在课堂上给学生演示，增加了学生的感性认识，从教育心理学来讲，在课堂上学生的注意力集中时间是有限的，如果能不失时机地利用现代教育媒体的表现力，给学生一种具有新意的刺激，可以使学生从原来的抑制状态转化为兴奋状态，从而提高学生的学习积极性。例如讲间歇运动机构，学生对其工作原理较难理解，我们利用模型演示，讲到轴系零件时，适时地给学生在大屏幕上展示轴，键和轴上零件(比如齿轮)配合的动画，利用现代教育煤体的强大表现力，吸引学生的注意，激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性。通过播放录像使学生对各种机构和零件的结构、工作原理和在各种机械中的实际应用有深入的了解，提高了学生的工程意识，激发了学生的学习兴趣。通过引入多媒体教学，特别是电脑动画可使学生更形象地理解课堂上不易讲清楚的机构工作原理等，使课堂教学更生动、直观。并且节省了教师的板书时间，通过使用挂图、投影胶片等可省去绝大部分黑板上画图的时间。不但可以改变传统的教学方式，还可以向学生传达更多的相关知识和信息，教学效果与质量都得到了提高。
参考文献：
机械原理力分析篇6
1、知识功的原理
二、能力教学点
1、观察、分析、总结、归纳的能力
2、动手实验能力
3、应用知识解决实际问题的能力
三、德育渗透点
对学生进行物理学史的教育，培养学生热爱科学，为科学勤奋学习的情感
四、重点及解决办法
功的原理。通过学生分组实验，创设物理情景，学生讨论等方法突出重点
五、难点及解决办法
对功的原理的理解，动力对机械所做的功，机械克服阻力所做的功的理解。解决方法：采取演示实验和学生实验相结合的方法，用启发、讨论、交谈法突破难点
六、教具准备
投影片铁制大滑轮一个塑料小滑轮28个杠杆一根钩码28套定滑轮一只细线若干弹簧秤28个
七、教学过程
一、新课引入
1、前面我们已经学过了功和功率，今天我们学习一个与机械做功有关的原理------功的原理。(出示学习目标)
片一：
我们的目标：
1、知道功的原理，能用功的原理分析日常生活中比较简单的实际问题。
2、进一步训练我们观察、分析、概括、推理能力和运用所学知识分析解决实际问题的能力
2、出示一个重物，问：在生活中，要把这个物体运到高处，你有哪些方法？(讨论)
讨论后得出：
(1)可以直接用手把物体拉上去（片二）
(2)可以用杠杆把物体提上去（片三）
(3)可以用动滑轮，定滑轮或滑轮组把物体提升（片四）
3、请大家思考：
用手把物体拉上去，拉力对物体做功了吗？
用杠杆，动滑轮等简单机械提升物体时，动力对机械要做功吗？如何计算？（w1=FS）机械要对重物做功吗？如何计算？（w2=Gh）机械对工作对象做功，我们就说机械克服阻力做了功。在实际生活中，大家为什么要选择简单机械呢？讨论思考，小结（见投影片五）
片二：片三
可以省力（但费距离所以不省功）
可以省距离（但费力所以不省功）
使用简单机械
可以改变施力方向（既不省力，也不省距离，同样不省功）
片四片五（做成覆盖片）
二、新授
1、那么，动力对机械所做的功，与机械克服阻力所做的功相比，两者大小是否一样？或者说，使用简单机械能不能省功？下面我们用动滑轮提升重物的实验研究这个问题（引导学生预习实验方法，原理，实验步骤及实验注意事项）
2、学生实验，完全下列表格：（投影六）
实验次序
钩码重（牛）
弹簧秤示数（n）
钩码提升高度（m）
绳子自由端移动距离（m）
动力对机械做的功w1（J）
机械克服阻力做的功w2（J）
1、用塑料轻质小滑轮
1．96
1．0
0．1
0．2
0．20
0．196
2、用塑料滑轮
1．96
1．1
0．1
0．2
0．22
0．196
3、用铁制重滑轮
1．96
2．7
0．1
0．2
0．54
0．196
(全班分成两人一组，分组进行实验，分别做实验1与实验2，事先安排其中一组同学做实验3，数据最后公布)
3、引导学生分析数据得到结论：
（1）力对滑轮做的功________滑轮对钩码做的功
（2）用动滑轮_____（选填“能”或“不能”），且使用较重的动滑轮比使用较轻的动滑轮，动力所做的功要_________。
（3）思考：从（3）~（1），动滑轮对钩码做的功都相等，但动力所做的功逐渐减少，为什么？能不能更少一点呢？能小到小于w2吗？
4、投影用动滑轮提升重物
片七：
设重物重力为G，重物匀速提升h时
手的拉力（动力）F＝＿＿＿G
手移动的距离S＝＿＿＿＿＿h
拉力做的功w1＝FS＝＿＿＿＿
动滑轮做的功w2＝＿＿＿＿
结论：
w1＿＿＿＿＿＿w2（不计动滑轮自身的重及摩擦）
5、阅读p.96实际上“……”
阅读“功的原理”，结合所做的实验，理解其中包含哪几种功？“所有阻力的含义”
三、总结：(板书设计)（投影八）
（1）功的原理的内容：利用任何机械做功时，动力对机械所做的功等于机械克服所有阻力所做的功，也就是说，利用任何机械均不省功
（2）原理图
动力F
w1
机械G，
w2
重物G
（3）公式（理想情形）w1＝w2（不计机械自重及摩擦）
（实际情形）w1＝w2＋w3（w3为克服自身重力G和自身摩擦f做功）
（w3＝G，h,＋w自摩）
（4）适用范围：所有机械共同遵守的“黄金定律”适用于从简单到复杂的一切机械，所以设计任何省功的机械均是徒劳的。
四、课堂练习（投影九）
1、功的原理内容是什么？
2、既然任何机械都不做功，人们为什么还要使用机械呢？
3、判断对错：
a、使用定滑轮不省力，也不省功（）
B、使用动滑轮省一半力，所以省一半功（）
C、使用机械不能省功，但一定省功（）
D、省距离的机械一定费力（）
e、使用任何机械都不能省功，因此使用机械是无益的（）
F、功的原理只适用于自重和摩擦不计的理想机械（）
G、要把20n的物体举高1米，不论使用何种机械都不省功，动力做功至少20焦。
完全投影片五，加深对功的原理的理解，加深使用任何机械均不省功的理解。
4、一人用一根轻质杠杆将重为500牛的物体举高时，做了250焦的功，求物体被提升的高度。
五、布置作业
机械原理力分析篇7
关键词：工程项目；施工机械成本；统计分析；控制措施
在工程的总成本中，工程的机械成本就占了很重要的一部分，所以一个工程项目要想获得最大的经济利益，就必须控制好工程项目的成本。那么应该怎么更好的控制项目的成本呢？在核算的时候，我认为应该秉承会计核算的基本原则,工程项目核算工作应该由项目财务部门来担任，由财务部门来将成本费用分配和归集。工程施工的成本是由多个部门的成本组成的，在上报成本的时候一般都会出现一些状况,这些上报状况会使实际的成本出现一些偏差。要想使核算更加的准确，就应该对机械成本进行系统的管理。
1.施工机械成本的归集范围
若想要更好对机械成本进行核算以及分析，我认为第一部要做的就是确定哪些需要核算，这可以通过机械用途以及工程的性质。分包出碴运输、施工用设备以及租赁设备都在机械成本的范围内。但是有一些是不能计入机械成本的，比如工具车以及指挥车，它们的费用应该计入间接成本，作业台架以及衬砌模板台车的成本应该计入周转性材料，因为它们是非标设备。当本工程完成后将处理费用进行冲减材料成本处理，且不计入机械成本。砂石料的生产机械费用应该计入材料费用，因为它是施工建筑原材料所用机械，所以计入材料费用而不计入机械成本。机械成本组成部分非常的多，主要有小型设备分摊费用、其他机械人工费用、分包出碴运输费用、设备消耗费用、冲减机械设备费用、租赁设备费用、以及其他机械费用这几种。设备消耗费用主要是由人工费和动力燃料费、大修理费、冲减机械设备费用包括折旧费、安装拆卸及辅助设施费以及经常修理费这几种组成。安装拆卸及辅助设施费主要是由现场的机械安装和拆卸费用、安装辅助机械费用、机械费以及试运转费等费用组成的。设备人工费主要是由操作人员工资组成的。折旧费主要是由机械设备逐渐收回的设备原值费用组成的。大修理费主要是由机械隔台班的修理费组成的。经常修理费主要是由除去大修理之外和检查临时故障用到费用的修理费用组成的。
2.施工机械成本的统计
在对机械成本进行统计核算工作之前，第一步要做的就是对机械成本的核算对象进行确认，简单的来说就是确定分配与归集机械成本费用的承担者。以机械在施工中调配交叉使用的特征为主要依据，但是要注意的是核算对象不要过分细化，如果这样做会使工作量增加，还会使最终的结构算的极其不准确。但是也不可以分的太粗，这样做会使实际的机械成本难以表现出来，同时也会影响到对成本的升降状况进行合理的分析与考核。在对成本进行统计核算的时候，我认为应该以基础统计工作为出发点，做好统计核算的每一个步骤并将其化简。
2.1施工机械设备总台账的确定
工程项目施工机械费用管理与控制王卫兴陕西化建工程有限责任公司陕西咸阳712100任何工程的配置设备都不会少，所以在配置的时候一般都会采取多种方法，比如分包、调拔、租赁以及新购。如果想要更好的了解这些配置设备的使用状况、参数、分布以及机况，我认为可以将动态台帐设计成电子表格，这样做可以起到非常好的效果。
2.2施工机械成本
把机械成本以明细帐的方式表现出来，可以使机械成本核算范围、开累合计、核算对象以及月累合计看起来更清楚,并且通过这个方法能够帮助单机成本的统计更好的完成，还能够为接下来的机械成本分析做铺垫。
2.3施工机械成本费用统计
怎样把机械成本的统计工作做好。机械的成本费用的涉及面非常的广，它会涉及到很多部门，这点我们能从明细账中看出来，以下是部门涉及的费用：项目物资部门主要涉及的油料和其他材料费用。项目人事部门主要涉及的是机械工作人员的工费。项目验工计价管理部门主要涉及的是出碴运输费用。项目财务部门主要涉及的是小型设备分摊费用与折旧费。所以在进行机械成本的统计的时候一定要结合各部门的费用数据来确定。
3.施工机械成本分析
那么机械成本分析具体是什么呢？其实它是成本管理的内容之一以及重要步骤，成本分析的主要是为了找到减少机械成本的方法，从而更好地实现机械成本的控制。要想实现成本分析其实有非常多的办法，比如比率法、比较分析法、差额法以及因素分析法。若想从多角度以及多侧面来分析成本，一般情况下可以利用多个分析法来分析。最真实的一种方法是立即成本分析法，一般此方法是通过表格的形式来变现分析结果。
4.施工机械成本控制
企业根据机械成本真实的盈亏状况，应该积极的将机械成本控制好，这个工作主要是由项目设备管理部门来做，降低亏损增加企业盈利，认真分析机械成本盈亏的原因，力求做到早预防，合理的对其进行控制，最后做好考核工作。以下是我总结的几点方法：一是一定要保障机械成本费用的真实。二是将施工要用到的机械设备分配合理了，在分配的时候可以以实际的施工状况为准。但是要注意的是在施工之前不要将所有的机械设备都带入施工地，避免产生过量的机械费用。应该尽快将闲置下来的设备带出施工地。三是应该将机械的设备的利用和完好率逐渐提升。做好设备的日常管理工作，提高使用率。四是做好单车和单机的经济核算的开展工作，将出现异常的费用检查清楚，以保障单机费用的合理。五是加强对监控租赁设备的管理。保障用油的合理性。六是聘用有较高专业能力的人，增强本公司工作人员的专业技术能力。
5.结束语
由以上内容我们可以知道，若想要更好的顺应施工企业市场经济，施工企业必须不断提高自己的经济效益以及减少自己的施工成本。我认为只有这么做施工企业才能更好的提高自己的管理水平，使自己的企业发展的越来越好，形成更好的企业凝聚力。因此企业应该逐渐的去提高自己的施工成本管理力度和控制力度，只有做好这一点，才能使企业获得更好的经济效益。
作者:王卫兴单位:陕西化建工程有限责任公司
参考文献
[1]廖兵.“东方天地”工程项目施工费用管理研究[D].电子科技大学,2014.
[2]徐红卫.建筑工程施工项目成本管理与控制[D].天津大学,2014.
[3]张扬.试论水电工程项目施工成本管理与控制[J].水利水电施工,2014,06:96-98.
[4]易涛.基于费用控制的业主对承包商激励机制设计与模型构建[D].华北电力大学,2014.
[5]刘海波.施工机械的安全管理以及选型和配置[J].山东工业技术.2017(04).
机械原理力分析篇8
【关键词】mCai设计制造教学改革
【中图分类号】H191【文献标识码】a【文章编号】1009-9646(2008)08(b)-0025-02
StudyonthemechanicalCoursesteachingReformBasedonCaXtechnology
ZHanGShi-ping
(engineeringtrainingCenter,Huaihaiinstituteoftechnology,Liangyungang,222005)
abstractBsaedonCaX,weintegratscomprehensivelymachinerycoursescontentandsystemconstructedbythetraditionaltwodimensionthoughtsintoanew,three-dimensionalvisualizationofthemultimedia.onabovebasis,wecombinemCaiproductionwiththeCaXtodevelopthecorrespondingmultimediaeducationalsoftware,itistotheperfectapplicationofcomputer-assistedtechnology.
KeywordsmCai,Design,manufacture,teachingreform
CaX技术是计算机辅助技术的统称,一般包括:CaD--计算机辅助设计、Cae―计算机辅助分析、Capp--计算机辅助工艺过程管理、Cam--计算机辅助制造、Cai―计算机辅助创新、CaQ--计算机辅助质量管理。已覆盖了各个行业,如机械、建筑、电子等。mCai―多媒体计算机辅助教学也可归于CaX技术的范畴。CaX技术能够被广泛使用得益于其两大功能:数字建模和仿真模拟。数字建模是指把人的设计思想在计算机中以可视化的形式表达出来;仿真模拟则是指能把数字建模对象的属性和功能表现出来。把真实世界的物体转变为数字化模型,以统一的数字化产品模型驱动产品生命全过程[1,2]。文中提出了以CaX技术为平台,对传统的机械类课程教学与科研平台进行全面而系统的建设和改革,构建基于三维CaX技术的机械类系列课程体系并贯穿于教学全过程[3,4],是提高教学质量的最佳途径,并可实现与企业应用CaX技术上的无缝接口。对培养具有创新素质的机械类人才,促进机械制造业CaX技术的发展和应用,有着十分重要的现实意义。
1机械类课程教学体系和内容的改革
1.1机械类课程教学改革的基本思路
1)建立以三维实体设计为主线、机械创新设计能力为目标的课程体系;
2)将有限元分析、机械动力学分析、虚拟样机制造技术引入到工程力学、机械原理、机械设计中;
3)将可靠性设计、人机工程、优化设计、并行工程、反求工程、概率设计等现代设计方法引入到机械设计课程中来。
1.2在整机设计理念下,以CaX技术为平台,全面整合和改进传统机械类课程教学内容和体系
传统机械类课程体系以二维设计理念为基础,主要对机器机械的零部件、运动机构进行常规的理想工况下静力学、运动学分析计算,而对整体机械所受到的冲击、振动、摩擦等动力学分析主要采用修正系数的方法,精度较低,由此所设计出的机械产品其动力学性能如何,只有通过物理样机试验才能获得,研发周期长、制造成本大,特别是需要进行破坏性试验的产品,许多企业即使有好的研究项目也不敢轻易开发;另一方面,传统的课程体系各门课程注重理论的完整性,自成一体,课程间的联系较少。因此,采用三维可视化CaX技术来全面整合和改进传统机械类课程教学体系对解决以上问题有着非常重要的现实意义。
机械类课程体系分为机械设计和机械制造两大方向。互相融合和牵制,整合重组与整体优化为:(1)机器原理、设计及计算分析;(2)材料及其成形控制与制造技术;(3)机器控制技术与仿真;(4)工程实践等四大部分。
机器原理、设计及计算分析是机械类课程体系的基础,将传统的工程图学、互换性与技术测量、机械原理和机械零件、工程力学、机械设计学、液压系统、和现代设计方法等课程以三维CaD/Cae软件来进行整合构建成新的课程体系。加强学生运用计算机进行工程设计的能力,重在培养学生的空间思维能力与设计思想的表达能力,强调对机械整体的把握和综合设计能力,由局部设计拓展为系统设计与工程管理;在内容上由注重学科系统性向注重工程综合性转化,改变以往机械原理课程教学偏重理论分析推证,机械零件课程教学偏重强度校核计算的模式,同时在传统的机械原理部分的内容上增加电磁-光-机-电-液转换等原理性和应用内容成为机器原理。
计算分析部分主要是工程力学,改变以往偏重理论分析推证的教学模式,将有限元分析、动力学分析引入工程力学中,使工程力学的课程教学由传统的理论型转变为工程应用型,学生初步掌握使用有限元、动力学分析软件计算与校核零件强度、应力、应变、机构结构分析、运动过程模拟的过程与方法[5]。
材料及其成形控制与制造技术将传统的工程材料、机械制造基础、制造工艺学、机床与刀具、工艺装备、现代加工技术等课程以Cam软件来进行全面整合构建体系。工程材料除讲解金属材料外,增加介绍新型材料如高分子材料、复合材料等内容,使学生了解与掌握新型材料的基本性能及选用原则,并在工程设计中加以运用。机械制造基础增加现代制造加工技术、特种加工技术,加强学生新型工程材料与现代制造技术知识,为正确设计和选材打下坚实基础。
机器控制技术与仿真主要将控制理论及计算机技术、电气控制技术如pLC(可编程控制器)、光机电液一体化系统设计、模拟与仿真数学建模软件如matlab等课程从系统的观点进行全面整合,以模拟与仿真数学建模软件、CaD软件共同构建,实现机-电-液(气)-光等一体化系统的设计及控制。
工程实践主要由工程训练实习、课程设计和毕业设计构成。取消或削减传统实习项目,增加复杂机器及装备的拆装、现代制造技术等实习内容。在课程设计、毕业设计中充分运用CaX技术,突出设计创新,提高设计效率,培养学生运用现代化手段解决工程实际问题的能力。
在整个教学过程中始终注意培养学生的创新意识和创新能力,将产品概念设计、工业设计、详细设计、工程分析、产品数据管理、项目管理、企业资源管理等融于一体,开展校企结合,引导学生深入学习和运用CaX技术,实现创新设计及管理。
1.3改革教材编写模式,形成立体化、可视化教材
传统的教材受到纸张表现形式的限制,以二维的思想理念展开。在新的课程体系和内容下,改革教材编写方式和表现形式,将纸质教材、课件、CaX技能训练及应用三位一体形成立体化、可视化教材,三者之间优势互补,各有侧重。结合网络媒介,还可以缩小高校间的教师资源的差别,真正做到教学相长。课程内容甚至可以经常更新或进行选择,实时跟踪和补充设计及制造相关的最新研究成果。
2教学方法和手段的改革
2.1充分利用计算机多媒体技术将mCai与CaX完美地结合
文献[5]中,姚兴军,沈文君从CaX技术的功能特点及其可视性、灵活性和交互性、可靠性和真实性、多效性和经济性等方面作了CaX技术应用到mCai课件制作中可行性的分析,并进行了实践应用,取得了较好的教学效果。基于CaX技术的仿真还可以解决实物模型解决不了的演示:(1)冲击、碰撞等破坏性试验的演示;(2)虚拟仪器对物理量进行测量及结果分析;(3)机械实物内部的运动或变化(例高温、液体气体的流动等)规律。
mCai技术可以进行各种动画、声音、视频的链接和播放,其功能越来越强大,界面越来越友好,可以制作出具有强大视觉、听觉冲击力的机械类课程新颖课件。
2.2充分利用计算机网络技术获取微教学单元和素材库,丰富学习资源,实现开放教学、交互教学
在国内外网站上有着丰富的CaX技术的资料以及各CaX技术制作的产品素材库,各种CaX软件的学习资源以及教师和学校开发建立的课程学习网站,学生可在任意时间上网学习。促使教学手段更新,把原来的封闭式教学系统变成开放式教学系统,自主学习,提高学习效率;教师和学生在网络上还可以建立交互式教学平台,实时交流。
3机械类常用CaX软件及其配置方案
3.1机械类常用CaX软件
低端CaD:autoCaD、KmCaD、CaXa电子图板等;
中端CaD/Cam:masterCam、Cimatron、powermill、SurfCam等;
中端三维CaD:Solidedge、Solidworks、autodesk.mechanicalDesktop等;
流动分析Cae:moldflow、C-mold等;
有限元分析软件:anSYS、naStRan等;
CaD/Cae/Cam集成化系统:proengineer、Unigraphics、Catia、i_DeaS等模块化集成;
机械动力学分析软件:aDamS、DaDS等。
3.2CaX软件配置方案
各种CaX技术软件具有其特点和侧重点。一般以高端集成化的CaX软件pRo/e、UGii、i―DeaS等配置,这些软件都具有较好的兼容低端CaX产品性能,并能与主流的机械动力学软件aDamS、DaDS等直接交换数据、实体模型,甚至是无缝接口,如pro/e与aDamS。
4结语
基于CaX技术的机械类课程教学改革有利于学生学习和掌握机械类课程内容,更有利于创新能力的培养;有利于促进CaX技术在企业中的进一步深化应用和发展,提升机械设计制造业产品的设计、制造、研发能力和创新水平,提高产品在国际国内市场上的竞争能力,由制造大国向制造强国转化。
参考文献
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[3]徐达.基于三维技术的机械类课程教学改革研究与实践[J].装甲兵工程学院学报,2003,17(4):12-14.
机械原理力分析篇9
关键词：修井机械；设备故障；维护；设备管理
中图分类号：te92文献标识码；a
1修井机械维修的重要性
石油修井机械设备受作业条件、地址条件及使用过程中许多不确定因素的影响，造成在使用过程中修井机械设备的过早损害及报废，给油田生产造成一定的损失。因此修井机械维修是极其重要的。修井机械维修是对修井机械维护和修理的简称。维护是为了保持延长或改善提高修井机械性能而实施的技术活动；修理则是为了恢复或改善提高修井机械性能而实施的技术活动。维修的作用可以概括为“增加利润、节省原材料、优化投资回报、延长设备的使用寿命、减少生产费用、避免事故和技术性灾难”。维修为修井机械在施工中有条不紊地高效工作做出了重要的前期保障，可以说，随着高科技产品的不断出现，先进的维修可以确保设备无故障运行，而且能使设备经常保持良好的状态。
就维修性质来讲，维修是为将来投资。维修不只是排除故障，更是保证了企业生存、发展，取得企业经济效益的一种长期连续的投资。唯有做好了这项工作，才能保证企业正常生产，增加产量，改善产品质量，提高劳动生产率，降低成本和改善其它各项技术、经济指标都有着重要的意义。当前，修井机械维修中还存在许多问题，应认真总结经验教训，深入研究搞好修井机械维修的措施。维修已不仅是恢复修井机械原有性能的手段，而是要改善提高修井机械性能，从而提高修井速度和质量。维修也是一种投资，它是与固定资产同样重要的投资，没有维修投资，固定资产就难以保证回报，难以扩大。维修已不再是一种辅助手段和应急措施，而是生产力的组成部分，是关系到经济发展的一项重要任务。
2修井机械使用中的出现故障的种类和后果
2.1修井机械常见故障有以下6种：（1）损坏型故障：如断裂、开裂、点蚀、烧蚀、变形、拉伤、龟裂、压痕等；（2）退化型故障：如老化、变质、剥落、异常磨损等；（3）松脱型故障：如松动、脱落等；（4）失调型故障：如压力过高或过低、行程失调、间隙过大或过小、干涉等；（5）堵塞与渗漏型故障：如堵塞、漏水、漏气、渗油等；（6）性能衰退或功能失效型故障模式：如功能失效、性能衰退、过热等。
2.2造成的故障后果有下列4类：
2.2.1隐蔽性故障后果
隐蔽性故障没有直接的影响，但它有可能导致严重的、经常是灾难性的多重故障后果。
2.2.2安全性和环境性后果
如果故障会造成人员伤亡，就具有安全性后果；如果由于故障导致企业违反了行业、地方、国家或国际的环境标准，则故障具有环境性后果。
2.2.3使用性后果
如果故障影响生产（产量、产品质量、售后服务或除直接维修费用以外的运行费用），就认为具有使用性后果。
2.2.4非使用性后果
划分到这一类里的是明显功能故障，它们既不影响安全也不影响生产，它只涉及直接维修费用。
3故障原因分析及其步骤
在分析故障时，一般是从故障的现象入手，通过故障现象找出原因和故障机理。故障原因分析是一门综合性学科，涉及系统分析、结构分析、测试分析，以及有关疲劳、断裂、磨损、腐蚀等各种学科的知识。对故障分析主要包括以下步骤：
（1）现场调查。主要包括收集发生故障的时间、环境、顺序等背景数据和使用条件；故障现场摄像或照相；收集和整理故障件的主要历史资料如设计图样、操作规范、验收报告、故障情况记录和维修报告等；对故障件进行初步检查、鉴别、保存和清洗等。
（2）分析并确定故障原因和故障机理。主要包括对故障件的无损检验、性能试验、断口的宏观与微观检查等检查与分析；必要的理论分析和计算如强度、疲劳、断裂力学分析及计算等；初步确定故障原因和机理。
（3）分析结论。当每一件故障分析工作做到一定阶段或试验工作结束时，都要对所获得的全部资料、调查记录、证词和测试数据，按设计、材料、制造、使用四个方面是否有问题来进行集中归纳、综合分析和判断处理，提出一个结论明确、建议中肯的报告。一方面是为了改进工作、积累资料、交流经验：另一方面也是为索赔和法律仲裁提供依据。
4做好石油修井机械设备维修和保养的有效途径
4.1加强设备管理力度，完善设备维修制度，规范设备维修工作
为了使设备维护工作规范有效，必须加强设备管理力度，在人员力量上要加强，必须树立全员管理思想，把所有的设备当私家财产来对待。选拔责任心强，有一定设备管理经验的专业人员从事设备管理工作。建立健全相应的设备维修机构，健全完善设备的档案资料和各种记录资料。定人定岗，制定各种检查制度。
4.2切实落实设备保养制度，保证设备使用性能，保证机械的合理
众所周知，机械设备的保养、维修、使用三者互相关联互为条件。任何设备在使用一段时间后都不可避免的要发生故障。设备保养的好坏直接影响设备故障的发生。修井机械的故障50%以上是由不良引起的。由于修井机械各零部件配合的精密性，良好的可以保持其正常的工作间隙和适宜的工作温度，防止灰尘等杂质进入机械内部，从而降低零件的磨损速度，减少机械故障。正确合理的是减少机械故障的有效措施之一。为此，一是要合理使用剂，根据机械结构的不同，选用不同的剂类别，按照环境和季节的不同，选择合适的剂牌号。不可任意替代，更不可使用伪劣产品；二是要经常检查剂的数量和质量，数量不足要补充，质量不佳要及时更换。
4.2细心合理的操作机械
加强操作人员的的责任心，在操作修井机械施工时，要注意不能在超过机械所能承受的最大负荷下工作，要均匀加减油门，保证机械处于较为平稳的负荷变动，防止发动机、工作装置的大起大落，降低机械的磨损，减少故障的产生。
结语
总结经验，我们深刻体会到石油修井机械设备管理和维护是一个系统工程，需要全员参加，积极配合。“增产节约，增收节支”是每一个企业的共同点，石油修井行业也不例外。为减少损失、提高经济效益，应该特别抓好现场管理，严格落实好设备维护保养这个中心工作。重视各级管理人员、操作人员、维修人员素质的全面提升。积极研究探索野外施工现场设备管理和维护的科学方法，逐步使设备管理和维护工作走上科学化、规范化、制度化的轨道。
参考文献
[1]申群凤.浅谈机械设备中的常见故障及维修[J].石河子科技，2006（2）.
机械原理力分析篇10
【关键词】石油化工行业；钻井机械；故障诊断技术
在我国社会主义市场经济迅猛发展的条件下，石油化工行业开始对能源提出越来越高的要求。目前，钻井机械已在自然资源勘探项目中得到广泛应用，但由于大部分钻井机械不具备较高的工作效率，所以无法实现自动化操作，加上人为因素与自然因素的双重影响，使得大部分钻井机械在实际运作过程中存在不同程度的故障问题，这对于钻井行业的健康、持久、稳定发展来说可起到一定的阻碍作用[1]。
1.钻井机械故障问题
常见的钻井机械故障：①因各种因素影响而导致钻井机械出现开裂、意外压痕等损坏性故障；②因外界运行环境影响而导致钻井机械故障，例如受干扰程度过大或运行受压程度过大等；③因介质渗漏等内部因素影响而导致钻井机械故障；④因自然因素影响而导致钻井机械出现不正常磨损、使用周期过长和质量变差等常规性故障；⑤因机械性能失调而导致钻井机械故障；⑥因机械零部件松动等自身因素而导致钻井机械故障。
2.钻井机械故障产生的原因
根据有关调查数据显示，零部件磨损、协调性不达标、操作不当等是导致钻井机械产生故障的主要原因。①零部件磨损。大多数机械操作人员对于零部件磨损问题均没有予以高度重视，所以要求所有人员在选用钻井机械零部件过程中，必须仔细检查原材料的品质，同时还要注重钻井机械的生产工艺与设计结构，以有效降低钻井机械的磨损程度。②协调性不达标。是保证钻井机械运行温度的关键，也是维持零部件良好间距的决定性因素，其不仅可以防止外界杂质渗入到钻井机械内部，还可以降低各零部件之间的磨损程度，达到减少故障产生率的目的。③操作不当。在负荷平稳的条件下，钻井机械可以保持流畅的运转，所以钻井机械的各操作人员必须保持认真负责的工作态度，只有全面了解和掌握钻井机械的工作原理，才能合理科学的操控各个机械，使钻井机械在实际运转过程中维持常温，防止因操作不当而引发机械故障。
3.钻井机械故障诊断技术及解决对策
无损检测、振动诊断、测量温度与油样分析是钻井机械故障常用的诊断技术，其中振动诊断技术牵涉到许多不同工作领域，而国内对于该诊断技术也投入了许多研究。现阶段，我国在分析和诊断振动信号方面有统计分析、模型分析和时频域分析三种方法，同时也可以利用机械的具体参数进行全方位诊断[2]。而随着钻井科技的不断进步，钻井机械故障诊断技术日益增多，例如以频率为核心的全息谱分析、细化分析、共振解调分析，以信号为基础的短时傅里叶变换诊断技术，以小波为主的变换诊断技术，以机械轴心运转轨迹为目标的诊断技术。
3.1模糊识别诊断技术与共振解调诊断技术
展开钻井作业时，往往会因环境恶劣、噪音过大、四周振源等因素而导致钻井机械发生故障。由于钻井泵轴故障具有较为繁复的特点，所以必须采用共振解调诊断技术将潜在的轴承故障问题挖掘出来，并在此基础上完成各项频谱分析工作。但是在实际操作过程中，机械轴承尺寸会存在一定差异，加上外界因素影响，使得频谱上显示的频率值和计算得出的故障特征频率值互不相同。为此，共振解调诊断技术必须与模糊识别诊断技术相互配合、相互协作，对各种故障特征频率进行有效识别，以明确钻井机械故障产生原因。诊断钻井机械故障时，往往会因外界环境或底层复杂性等多种因素的干扰而导致诊断工作无法顺利进行，所以必须全面了解和掌握机械故障特点与机械故障原因，只有明确钻井机械故障类型，才能采取有效性处理措施。
3.2以神经网络为主的旋转机械故障诊断技术
过去通常采用以多层感知器为主的诊断技术对钻井机械故障问题进行检查，但该技术已无法满足现代化诊断需求，因而以神经网络为主的旋转机械故障诊断技术应运而生。以神经网络、振动频率为主的旋转机械故障诊断技术是一种新型的诊断方法，其不仅可以准确辨别和诊断钻井机械发生故障原因，还可以明确神经网络数目和隐层[3]。基于旋转机械故障诊断技术，有关研究人员还建立了一套合理科学的智能故障诊断系统，其主要是根据知识子块理论模式实现了查询信息功能、网络资讯功能、管理数据库功能和故障诊断功能等，这对于大型风机的故障诊断来说具有至关重要的作用和意义。
为了有效降低钻井机械故障的产生率，各工作人员必须做好以下几点工作：①做好钻井机械设备的保养工作。pmS系统是预防钻井机械故障的强制保养系统，也是预防钻井机械故障的强制维修系统。展开钻井工作时，一定要提高机械设备的检修和维护水平，只有这样才能保证机械设备安全稳定运行。在实际工作过程中，运用pmS系统不仅可以协助操作人员处理潜在的机械性能故障问题，还可以维护和保养机械性能，使工作效率得到显著提高，最终取得最大化经济效益和社会效益。②培养一支高素质、高文化、高水平的钻井机械故障诊断队伍。无论是机械运行工作还是机械管理工作，各人员都必须做到对工作认真、负责。同时，企业还要组织所有工作人员开展专业化技术培训活动，让所有员工都能够了解和掌握钻井技术的重要知识和难点知识，以强化钻井机械设备的战斗力，推动企业不断向前发展。③高度重视配件质量，加强油品管理能力。在我国市场经济迅猛发展的条件下，与石油钻井机械设备相关的配件市场出现了极为严重的垄断情况。部分配件质量不达标，直接降低了其自身的耐用性，并给技术人员的日常维护检修工作带来许多困难[4]。针对这一情况，企业必须高度重视配件质量，加强油品管理能力，以降低钻井机械设备故障发产生率，提高机械工作效率。
4.结束语
自身质量、人为因素、外界因素、自然因素的影响均会导致钻井机械在运行过程中出现各种不同程度的故障问题。为此，技术人员必须全面了解和掌握钻井机械故障的产生原因，明确其故障类型，只有这样才能利用先进的钻井故障诊断技术对故障问题进行有效性处理。除此之外，还要组织所有工作人员开展专业化钻井技术培训活动，让各员工更加了解钻井技术知识，正确操作钻井机械，最终达到防止钻井机械产生故障的目的。
参考文献
[1]王常亮，佟宏远.分析钻井机械故障诊断数据挖掘系统结构[J].中国石油和化工标准与质量，2013，（06）：65.
[2]杨志国，姜云鹏，李莉.天然气水合物赋存地层钻井液技术研究[J].科技致富向导，2010，（29）：197-209.