机械工程分析

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机械工程分析范文第1篇

【关键词】机械工程设计；虚拟制造技术；机械设计；探究

1前言

近年来，虚拟技术在机械工程设计当中取得了广泛的应用和发展，这是由于知识经济时代对产品提出了低成本、快速度、高品质等一系列要求。相关数据指出，虚拟制造技术在帮助企业提升机械产品质量的同时，还可以在很大程度上降低企业的生产成本，从而获取最大化的经济效益。虚拟技术的应用和发展受到了很多人的关注并有着广阔的发展前景。

2虚拟制造技术简介

虚拟制造技术(VirtualManufacturing)指的是通过计算机来对模型进行模拟和虚拟分析的一种方式和手段。区别于传统的机械设计技术，现代化的虚拟制造技术在很大程度上避免了传统保守的设计观念和手段。虚拟制造技术实质上是机械制造对计算机的一种反射。在虚拟制造技术的支持下可以在计算机上实现对机械产品的模型设计、性能分析、产品加工等诸多功能。因此，在实际的生产过程当中就不需要再将所有的零部件产品都加工出来，帮助企业对机械产品的经营进行有计划地管理与控制。

3虚拟制造技术的核心所在

3．1虚拟制造中的建模技术

虚拟技术的虚拟指的是通过计算机语言将现实生产当中的机械制造流程映射出来，其中涉及到很多流程和步骤，主要有模型化、形式化以及计算机化等。建模环节涉及三种模型的建立。第一，生产模型。生产模型可以宏观的划分为动态和静态两种描述。动态描述需要基于系统状态以及需求性质均已知，然后进行全方位的预测和判断。静态描述主要考察的是系统生产的能力和特性。第二，产品模型。该环节的主要工作是对产品的外观特征以及各参数进行具体的描述。第三，工艺模型。这个环节需要在产品的生产过程当中充分联系各工艺参数，从而将现实制造系统映射出来。

3．2虚拟制造中的仿真技术

所谓仿真技术是指通过计算机语言将复杂的机械生产系统进行模型化处理，对其进行模型化和简洁化从而获得最终的系统模型。对于仿真得到的系统模型进行应用分析，便可以实现在虚拟状态下对产品的性能参数进行分析。仿真和实际的生产系统是两个互相独立的系统，他们之间不会产生相互干扰作用，与此同时，仿真系统可以充分地利用计算机的计算能力，从而大大缩短生产过程当中所耗用的时间成本，可以帮助我们最大化地减少人力、物力以及财力的浪费。仿真技术涉及到的环节比较复杂，其中，制造的仿真和加工的仿真是两个互相独立的过程。

3．3虚拟制造中的虚拟现实技术

虚拟制造中的虚拟现实技术是基于计算机图像系统、计算机显示系统以及计算机控制等接口设备，为人类展现出一种沉浸体验的计算机技术。虚拟现实技术主要是为了改善以往使用的传统的计算机交互方式，从而更好地提升计算机的操作性能。此外，虚拟现实技术中的操作者、机器以及人机接口是目前为止最有力的一种仿真形式，极大地便利了人们对虚拟环境的体验，给人以身临其境的感觉。

4虚拟制造技术在现代机械工程中的应用

4．1具有强大的通用性和功能性

虚拟样机技术的建立和发展离不开分析力学和多刚体动力学，这两门学科是该技术得以快速发展的必要基础条件，虚拟样机技术的核心所在是解决复杂状况下的机械系统建模问题。实际上，虚拟样机软件在对机械系统的运动进行分析计算的时候绝大多数采取的都是带有约束乘子的微分方程。建立该微分方程的基础是假设系统当中构建的自由度是六，对于多余的自由度分别进行限制，从而保证其通用性和适用性。

4．2极大的简化了建模过程

传统意义上的建模是在对机械系统的运动状况进行分析的基础上作出相应的动力分析和计算，因此，该过程当中不可避免的是对图形的分析处理以及相关公式的大量计算。考虑到系统运动的复杂性，所以，图形及其公式处理都是相当繁琐的，这就导致在对图形分析和公式计算的时候很容易出现各种各样的错误。与之相对应的虚拟制造技术当中的建模不需要做这些大量的前期工作，而仅仅需要工作人员将构建的连接方式、基本的物理参数进行输入，然后借助强大的计算机来完成后期的分析和求解，不仅大大减少了工作量还有效提升了设计的精准度。

4．3具备高效的数据处理能力

数据处理一直以来都是一个比较繁琐的过程，出来对数据理性的归纳分析以外还必须要求工作人员具备极高的工作素养。虚拟制造技术不仅帮助我们直观的看到运动的整个过程，还可以对机械的性能进行全方位的掌握。

5结语

目前，虚拟制造技术在现代机械工程设计当中得到了广泛的应用，充分实现了机械工程设计的可视化，有效提升了机械行业的生产效率和水平。虚拟制造技术作为一种全新的技术理念，为今后机械制造业的发展提供了新的思路和方向。此外，虚拟制造技术对现代机械工程设计的强大作用使得其拥有了广阔的发展前景，必将对社会生产生活产生更深远的影响。

参考文献:

［1］李锐．虚拟制造技术在现代机械工程设计领域中的应用［J］．河南科技，2013(13)．

［2］强军，等．CAD在现代工程设计及虚拟制造中的应用［J］．重庆文理学院学报，2008(4):58～61．

［3］吴雄光，等．数字化虚拟制造在制造业的应用［J］．采矿技术，2005(5):29～30．

机械工程分析范文第2篇

机械优化设计工作的基本任务是一方面保证各方面的技术指标能够达到优良的要求，另一方面还需要满足各种安全性、可靠性、工艺性的指标要求，保证机械设计成本和消耗达到最低的状态，同时又能设计出最优的产品。机械产品在设计的过程中，需要从需求分析、方案设计、市场调查、分析计算、结构设计、工程绘图、技术编制等方面采取积极有效的措施，从而能够保证各种技术方案形成一系列工作过程，保证机械产品的设计方案更加优化。机械工程优化设计已经成为当前机械理论和方法发展的重要方向，已经得到机械设计与技术人员的高度关注，通过机械优化设计可以提升机械工作效率，创造更多的社会效益和经济效益。

机械产品设计过程中需要以传统方法为基础，在其调查分析的基础上通过经验类比、估算分析、试验比较形成初步设计方案，通过对各种产品进行对比分析，保证产品的设计参数更加稳定，通过对各种刚度、强度进行性能测算分析，检查各种设备是否满足系统功能性能要求，提升整个产品的设计水平。

2.机械产品设计优化改进策略

通过对产品设计的具体分析，可以把各种功能和性能指标要求结合在一起，具体设计过程中需要在一定的约束条件下进行，通过对设计变量的改变与分析，可以对产品的性能和指标进行优化，保证其处于最优的状态，这将是机械设计过程中的最优方法。优化需要运用数学理论知识，同时还需要把其与机械功能结合在一起，从而能够设计出各种解析函数，通过相关计算可以得到相应的数值。

机械产品优化设计过程中需要对各种参数进行建模，从而能够通过软件对其模型进行修正，最终能够按照结构化的要求对数学模型进行加载和求解，最后能够对各种状态变量和目标函数进行优化，从而能够形成最优的参数评价。机械产品优化设计过程中需要对参数进行评价，根据优化处理器对循环提出的设计变量、优化参数、目标函数、状态变量进行分析，最终能够实现各种参数的最优循环。机械设计过程中需要把理论和实践结合在一起，对传统设计方法进行全面的分析和研究，从感性、经验、类比等角度进行传统设计方法进行分析，把传统设计方法转变成理性、科学的现代计算和设计方法，保证机械产品设计模式逐步向智能化、集成化、自动化方向转变。

机械产品设计过程中需要对各种指标进行量化分析，如果在满足的条件下，需要对参数指标进行修改和优化，具体实施过程中可以根据直观判断和经验设计参数，并且能够对其进行修改，保证整个设计过程中能够把经验和理论结合在一起，改变以往人工拼凑设计的模式，通过对各种参数指标进行定性和定量分析。通过传统设计方案进行分析，可以看出传统的设计方案还存在比较大的提高余地和改进空间，传统设计过程中一些最优的方案没有得到很好的应用，机械设计人员需要根据具体方案情况选择一套最优的方案，按照一定的指标要求对其进行全面分析和评价，从而能够选择出一套最优方案。

机械工程分析范文第3篇

【关键词】：力学；械工程

【引言】：力学是力与运动的科学，它既是一门基础科学， 又是一门应用众多且广泛的科学。力学虽然属于机械工程学，但是力学中所涉及的内容之广，是一门独立的基础学科，在很长一段时间的学习和研究中，已经被人们应用到各行各业，其中在力学这门学科中，有一项工程力学所涉及的范围实用性最大，工程力学具有现代多重工程建设以及理论相结合的特点，所涉及到的知识面和实践范围都非常广，也更加具有灵活性，对现代社会经济科技的发展和进步有着重大意义。因此，本文将立足于机械工程中的力学分支，简要论述力学的概念和发展历程，并对力学在机械中的应用进行探讨与分析。

1、力学概念以及力学在机械工程专业中的发展过程

1.1力学的概念：力学是一门非常基础的学科，很多的专业和学科中都有力学的存在，都需要通过学习和研究力学的基础概念和技能进行实际的操作，力学是有关力、运动和介质（固w、液体、气体和等离子体），宏、细、微观力学性质的学科，研究以机械运动为主，及其同物理、化学、生物运动耦合的现象。虽然力学在根本上是一门非常基础的学科，在很多专业和技术上都有非常大的作用，很多学科也都用得上力学，但是力学所被应用最广泛的专业还是机械工程专业，根据机械工程的特点，力学发挥了其最大的作用。与此同时，力学也是一门技术学科，力学所涉及和所要研究的范围非常广，在力学所涉及的众多力学学科领域中，工程力学相对来说是最为实用的一种，实用性非常强，这类基础性很强的实用学科，被广泛的应用于社会各行各业，是解决工程实际问题的重要基础。下文也会对工程力学的重要作用作出简单论述。

1.2力学的发展。力学的发展历史非常悠久，力学的起源最早是人们对自然现象的观察，人们通过观察和研究生产劳动中的各种自然现象，最早在建筑以及农耕方面使用，比如杠杆、汲水器等。最初在古希腊时期，力学附属于自然哲学，后来成为物理学的一个大分支。开始人们只能根据力的特性进行简单的应用，力与运动的结合实在欧洲的文艺复兴以后，人们才正式开始了对力学的研究。十七世纪后期，牛顿三大定律的提出标志着力学作为一门独立的学科开始形成。此后，资本主义从诞生到发展，在18世纪末，以动力学和运动学为主要特征的经典力学日益完善。19世纪，力学通过大机器的生产促进其在工程技术和应用方面的发展，推动了结构力学、弹性固体力学和流体力学等主要分支的建立。19世纪末，力学已是一门相当发展并自成体系的独立学科。

2、不同种类力学在机械工程中的应用

因为力在机械工程中有着非常基础的作用，是机械工程专业发展的基础。力学是力与运动的科学，其中力学也有较多分支，不同作用和特性的力学在机械工程中的应用范围也各不相同，主要有以下几种：

2.1机械工程专业中弹性力学的重要应用。

众所周知，弹性力学也就是弹性理论，主要通过研究弹性体在非内力或者温度变化等不稳定的外界因素下所产生的压力和物理移动。学习机械工程专业的专业人员知道，在机械运动当中，较多的机械在运行和运转过程中，速度相对较快，且承载的压力等都非常大，机械的弹性变化更是变化莫测，不可预知，如果不能从根本上掌握机械的运行状态，就会导致机械的运行出现失误从而变形，因此在机械的系统运行状态之前都必须将机械系统进行细致的设计和分析。由此可见，弹性力学在机械设计中应用广泛。

2.2力学分支中断裂力学在机械工程中的应用。

断裂力学，顾名思义，主要研究含裂纹构件的强度与寿命，是结构损伤容限设计的理论基础，也是固体力学的一门新分支。断裂力学虽然属于力学分支，但是断裂力学下面也有更精细的分支：线弹性断裂力学与弹塑性断裂力学两大类，（1）线弹性断裂力学适用于机械在裂纹尖端附近小范围屈服的情况；（2）弹塑性断裂力学适用于裂纹尖端附近大范围屈服的情况。断裂力学相对于其他的力学分支在机械工程中的应用更为细致，能够更好的应用到机械工程中细小的零部件中，可以有效提高机械的性能与功效，更能防止工程设备发生灾难性的断裂事故，以确保机械、设备的安全可靠与良好运行。

2.3工程力学在机械工程专业中修理系列的实际应用。

这类力学可以说是最为实用并且在我们的日常生活和工作中应用范围最广泛的一项，它能够很好的处理机械工程行业中所出现的大量实际故障及相关机械部件的破损问题。我们的生活中离不开各种各样的机械，机械的使用极大的方便了我们的工作和生活，在机械出现故障时，只要是物理方面的故障，大都需要根据力学方面的知识作出判断和分析，才能更好的明确机械产生故障的缘由。

总结

综上所述，能够清楚的发现，力学尽管是力与运动的科学，但是它的研究对象除物质的宏观机械运动之外，更包括微观方面机械专业工程中的电气、控制技术等。力学既是一门机械工程专业中的基础科学，更是一门在实际的经济科技中应用众多且广泛的科学。此外，力学与天文学和微积分学几乎同时诞生，不仅在机械专业有着举足轻重的作用，在经典物理的发展中也起着非常关键的作用，极大的推动了社会经济科技的发展和进步。

【参考文献】：

[1]王殿君，王伟，张宝生，申爱明，朱加雷. CDIO人才培养模式在机械电子工程专业综合训练中的应用[J]. 安徽师范大学学报（自然科学版），2011，03：241-243.

[2]张燕，张喜瑞，王高平. MATLAB在机械工程专业试验教学中的应用[J]. 农业装备与车辆工程，2011，09：64-66.

机械工程分析范文第4篇

机械工程测试技术是高等院校工科类教学中不可缺少的一门课程。该课程涉及机械、电子信息、自动化、仪器仪表等多个领域，是一门专业性较强，涉及知识面很广，应用价值很高的专业基础课[1]。课程主要介绍了与机械工程相关的测试技术的基本概念、基本理论和应用技术，包括常用传感器的原理与应用、测试信号调理电路、信号分析与处理、计算机测试系统、测试系统的特性、测试系统的干扰及抑制以及机械工程中常见的测试等内容[2]。由于该课程理论性较强，知识点较多，思维跨度较大且比较抽象，因此需要设置与之相匹配的教学实验才能达到较好的教学效果。

1 教学实验内容的设计

教学实验是高等学校教学环节中重要的一环，是培养学生创新能力、实践能力和工程应用的重要部分[3]。在教学过程中发现，学生在认知过程中的一个普遍现象是见小不见大，不能把握测试系统的整体结构，而关注点总是放在较小的一个知识点或是问题中。为了强化学生对测试系统的概念，了解测试技术重要的方法，在教学实验中设计了自顶向下的实验思想：首先通过系统认知使学生建立起机械工程测试系统的整体概念，了解组成测试系统的各个部分，明白相关知识点的适用范围，从而做到有的放矢的学习。而后制定相对应的实验项目，学生能够理解各知识点的内容，明白系统各部分的关联关系。最后再通过综合性实验对所学知识进行串联和巩固[4]。

为此，在机械工程测试技术的教学实验中制定了基础性实验和综合性实验。

基础性实验主要是针对信号处理方面，其内容有：传感器的选取、信号的基本性质、信号的采集、A/D转换、数据处理。基础性实验共5部分，内容见表1。

综合性实验针对学生已学过的知识，建立起典型的测试系统，通过实际的测试实验使学生了解传感器的性能，测试电路的构成，测试软件的应用以及数据的处理与分析。综合性实验的内容见表2。

2 实验仪器

为了高质量地完成教学实验任务，课题组选择了较为先进的仪器来搭建实验系统。

（1）单点式激光测振仪：Polytec高性能的单点式激光测振仪由控制器、数字式速度解码器、自动聚焦式光学头组成。能够实现最小速度分辨率0.02微米/秒，最大速度+/-10米/秒的速度信号测量；最大输出信号为+/-10 V，输出带520 100 KHz低通滤波和100 Hz高通滤波。

（2）加速度计：B&K压电式加速度计是振动的绝对测量的最佳传感器，可用于较为宽泛的频率范围；在很宽的动态范围内具有良好的线性，该种传感器不需要额外电源，具有较高的灵敏度质量比。设备参数：灵敏度10 pC/g；最大正弦振动6 000 g-peak；最大冲击极限+/-20 000 g-peak；频率范围0.1 Hz～12.6 KHz。

（3）双通道调理放大器：B&K双通道电荷放大器，能够实现放大增益0.1 mV/pC～3.16 V/pC；频响范围0.1 Hz～100 KHz；具有低通、高通滤波器；能实现过载检测。

（4）A/D采集模块：课题组自主研发了基于USB2.0的数据采集模块。该模块具有8个模拟量输入通道，能够实现16-bit分辨率A/D转换器，采样速率高达200 kS/s。该模块采用总线供电，拥有设备状态LED指示灯。

（5）信号分析软件：课题组采用自主研发的信号分析软件，该软件采用Windows视窗风格，界面友好，使用方便，能够实现在线检测分析和离线数据分析。能够实现频谱分析、传递函数分析、互谱分析、互相关函数分析、包络/倒频谱分析等信号分析功能。软件具有画面设置、显示设置、采样参数设置、单位设置、跟踪设置、放大器设置、预处理设置、滤波器设置、计算设置等模块，方便使用者根据需要进行快速组合。该软件已经在工程应用中验证了其可靠性。

此外，课题组还搭建了振动测试平台和动平衡测试平台供实验使用，这些仪器、软件的应用能够开拓学生的视野，提高学生的学习兴趣，更重要的是实验系统能够使学生更好地理解系统的概念，提高对知识的认知程度。

3 实验案例

综合性实验是针对学生已经学过的信号处理、测试技术和测试系统等内容，通过实验室使学生了解典型的机械工程测试系统的构成以及各个环节所完成的工作。基于工程应用的指导思想，该部分实验设置了挠性接管自由振动测试和微小转子不平衡量检测。

3.1 挠性接管自由振动测试

自由振动测试是机械工程测试的基础，该部分实验能让学生了解激励信号的产生、信号的采集、自由振动以及动态性能参数的计算。实验装置主要由激振器、加速度信号采集装置、数据采集系统、计算机等组成（如图1所示）。

实验中，利用波形发生器产生振动谱信号，经功率放大器，由激振器产生振动信号。加速度传感器采集响应信号，经电荷放大器和数据采集系统进入计算机，系统结构如图2所示。图3是通过信号分析软件采集的自由振动信号。

通过挠性接管的自由振动测试实验可以让学生了解典型测试系统的结构、组成部分。通过实验理解测试系统的设备、安装、调试；了解信号接口的类型与连接方法；了解激励信号的产生方法。

3.2 微小转子不平衡量检测

转子的不平衡是旋转机械故障的主要诱因，为了提高旋转机械的品质就需要进行转子的不平衡量检测。该项实验通过学生自己动手调试来完成对转子的不平衡检测，能够激发学生的学习热情，培养动手能力。图4为微小转子不平衡检测实验台。

微小转子不平衡检测系统的实验装置由不平衡量检测实验台、激光测振仪、光电式开关传感器、采集系统和信号分析软件构成。实验中，变频调速电机通过带动皮带轮带动转子旋转，利用激光测振仪测量振动的绝对速度信号，利用光电式开关传感器测量转子的转速，传感器信号通过数据采集装置获取。系统原理如图5所示。图6为不平衡量的计算界面。

通过该项实验，学生能够了解转子不平衡检测的系统结构，激光测振仪和光电式开关传感器的应用方法，多路信号采集的触发方法，不平衡量的计算。

4 结束语

机械工程测试的教学实验选择了当前较为新式的测试仪器，让学生了解不同测试仪器的特点和应用方法。同时，以工程导向的实验内容，激发了学生的学习兴趣，提高了动手能力。通过教学实验，更加有利于学生巩固所学知识，培养创新能力。

参考文献

[1] 刘春阳，郭 爱芳.测试技术教材建设与教学模式探讨[J].中国现代教育装备，2012（17）：54-56.

[2] 韩建海，马伟.机械工程测试技术[M].北京：清华大学出版社，2010.

机械工程分析范文第5篇

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)