机械设计与原理
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机械设计与原理范文第1篇
随着时代的发展，生态问题与能源危机日益严峻，极大影响了人们生活与生产，在这种时代背景下，节约能源、保护环境已成为全球共识。机械生产作为社会发展中不可或缺的产业，节能环保问题不容忽视。机械设计作为机械工程领域的第一工序，其在产品设计中除了考虑产品性能、质量外，更要注重设备的节能型，尽可能的节省资源浪费，避免因为设备不具备节能性能而造成大量材料的浪费。文章从机械设计节能的原理入手，从实际出发通过能量分析提出了机械设计的节能方法。
1机械设计节能的重要性
我国工业产业与西方国家相比，有着起步晚、起点低的特征，但伴随改革开放以来国内经济的迅速发展，机械生产行业也得到了前所未有的发展，在国家经济中占有重要地位。机械设计作为机械工程领域的重要组成部分，其对机械工程有着很大影响，近几年来，受到国家节能减排、保护环境政策的影响，机械设计节能工作的开展已成为不可逆的趋势，在这种时代背景下，要求机械设计人员充分考虑各种因素，除了保证机械产品的最初性能外，更要做好节能环保及经济性要求，我们首先要对这些内容分析和整理，正确认识这些环节的工作要求。因此，在机械设计的时候，我们要对设备的配合及应用更加注意，力求机械设计在保持正常运转的时候，尽可能的降低能量损耗，从而让机械设计达到当前可持续发展战略的要求。
2机械设计的节能原理
在机械设计工作中，需要遵守的原则很多，但是在不同时代、不同环境下，机械设计原则也需要随之变化。近些年来，随着国家可持续发展战略的实施和节能环保理念的提出，机械设计中加入节能要求已刻不容缓。在机械设计工作中，节能策略不仅要从机械消耗功率入手，更是要对机械设计的各个环节分析。在机械设计中，其原理包含了机械系统的动能、势能、输出作用力以及机械系统所消耗的功率等。我们首先要对这些内容分析和整理，正确认识这些环节的工作要求。
2.1机械设计在动能方面的节能
在以前的机械设计工作中，工作人员通常都将工作重点只放在机械动能的变化以及输入输出功率的控制上，通过调节机械波动、提高机械周期以及机械工作精度等方式来保证机械产品的设计质量，很少主动的去分析动能变化对机械产品造成的影响，以致机械产品设计质量往往得不到有效的保证。另外，在传统的机械设计中，动能一直没有得到有效的发挥，究其原因是机械在工作中动能并没有得到有效的转换，机械设计中基本工作原理还沿用传统模式，只要机械系统中的动能能够保持在很小的范围，那么机械设计的目的已经达到了。
2.1.1机械设计在其他输出力方面的节能
不同的机械设备在工作过程中所表现的输出力是不一样的，而且相同的一款机械设备在不同的工作过程中其输出力也不尽相同，所以机械的输出力在不同的工作阶段形式也是不一样的。在机械工作过程中造成输出力消耗过高的主要原因是在比较短的时间内输出力变化较大，如果把周期函数形式的输出力消耗保持在比较小的范围内变化就能达节能到节能的目的。
2.1.2在机械设计时要尽量降低无用功的损耗
任何机器在运转过程中，由于阻力、摩擦、形变等原因一定会产生无用功的损耗，这与机械在设计中考虑到的精度、程度等都有莫大的关系，无用功的损耗大大地降低了机械设备的使用效率，所以在机械设计时我们要以节能的基本原理为基础，尽量减少无用功，以期提高机械的节能性。
2.1.3对机械设计节能原理的基本归纳和整理
本文主要是在动能的机械设计节能、减少无用功功率方面以及减少其他输出力功率方面对机械设计节能基本原理进行了简单的介绍，工程师们在进行机械设计时，只要考虑到将机械系统里面的一些参数常量等保持在很小的变化范围内，就能极大地增加机械节能性，但是想要做到这一点，其实还是有一定的难度的，这就需要我们广大的机械工程师们更加努力的进行设计了。
2.2机械设计节能基本原理的应用范围
机械设计节能基本原理在工程设计方面的应用：
2.2.1机械节能原理在升降机械设计中的应用
升降机械在工作中消耗的功率是比较大的，为此我们需要对其进行节能设计改善，那么我们要从哪方面开始着手呢，首先我们要分析主要消耗功率的原因，其主要消耗功率的是机械在提升或下降货物的过程中消耗功率比较大，经过试验我们得出按照电梯标准进行设计的机械要比传统的机械消耗功率要小的多。要想在升降机械上进行节能设计就要参考电梯的设计方案。把机械设计原理应用在升降机的节能上。我们主要应用的公式即为：Q(t)r1=Pr2其中：r1表示货物卷筒半径，r2表示配重卷筒半径，P表示衡量的配重，Q（t）表示可以提升的物体的质量。
2.2.2机械节能原理在加工设备设计中的应用
机械设计节能基本原理在加工设备中的应用可以说最为广泛，加工设备在我们日常生活中是必备的产品，可见其节能性对我们是多么重要。以下我们就针对生产加工中的设备牛头刨床进行应用。牛头刨床其机械内有一个惯性很大的主轴，它能够保证机械的正常稳定运转，但是为了考虑其输入功率的降低等因素，我们要根据机械原理在原来设备的基础上再加设一组牛头刨床装置，使新牛头刨床功率是原来的二倍，这就达了提高功率的目的。
2.2.3机械节能原理在大型冲击压路机设计中的应用
大型冲击压路机其冲击轮表面特征并不是以周期函数进行体现的，它的变化幅度是比较大的，因此这就给我们的节能设计带来一定的难度，所以要想达到我们预期的目的，我们必须得要把冲击轮系统的势能在重心最低时其势能能够在最大范围内进行变化，只要能够达到以上要求，就能够达到节能目的。
机械设计节能是可持续发展观念下对机械领域提出的新要求，更是符合我国社会主义特色社会建设的发展理念，只有在工作中将节能理念深入到底，落实到每一个工作人员的心中，强化设计人员自身专业技术，提高设计人员素质，才能够真正的做到节能设计。
作者:张宇 单位:中车长春轨道客车股份有限公司
参考文献
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[2]开依沙尔热合曼买买提明艾尼.基于骨骼重建机理的连续体结构仿生拓扑优化方法[J].农业机械学报，2014（5）.
机械设计与原理范文第2篇
关键词：机械；创新能力；培养
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）41-0225-02
机械原理及设计是高等院校机械类专业重要的专业技术基础课，是对学生进行设计能力、创新能力、工程意识训练的主要课程，对学生学习专业课程起承上启下的重要作用。近年来，随着课程体系的改革和深化，课程内容在不断更新和增加，课时却在不断减少，学时与内容之间的矛盾较突出。机械原理及设计又是我校省级精品课程，根据国家教育部提出的高等工程教育应适应21世纪人才需要的培养目标，本课程体系、教学内容、教学手段及实践教学等改革势在必行。作者经多年《机械原理及设计》、《机械设计基础》课程的教学实践，对如何在有限的学时内向学生讲授更多、更新的本学科知识和信息，更好地培养学生分析解决问题的能力，培养工程意识和创新能力，进行了一些探索和尝试。
一、国内外的机械创新设计能力培养概况
国外高校很重视学生创新能力的培养。课程体系上，设置相关创新设计课程和实践环节，建立创新实验室；在教学方法上，采取项目研究式的教学模式，其特点是：（1）强调通才教育，专业基础宽。（2）注重实践教学，学生须参加科研创新活动，并获得科研学分，培养了学生的工作能力、创新能力与组织能力。我国高校创新设计能力培养同西方发达国家相比，还有差距。目前，教育领域存在着一些不科学的教育观念与教育方法。以考试为手段，以分数为考量的应试教育，使教师和学生陷入十分苦恼的境地。它严重制约着教育、教学质量的提高，只能培养出高分低能的不合格品。教师在课堂上只重灌输，不重思考，在教学实践中不去揭示假说，只是验证假说，使得学科知识与科学实践脱节。学生被动接受大量知识，教学效率不高，加上学生学习目标不明确，被动学习，使学生对学习渐渐缺乏兴趣，甚至产生抵触情绪。尽管我们也意识到了当前教育的弊端，也开展了如大学生机械创新设计大赛等科研活动，但教学方法、手段的限制，如实验条件、设施的陈旧，综合性实验少，学生动手机会少，教学手段单一，高校仍存在重视理论知识传授，忽略创新能力与实践能力培养的现象。
二、树立正确的教育观念是创新能力培养的前提
只有具有创新精神的教师进行创造性教学，才能培养出创造型的人才。培养学生的创新意识和创新精神，关键在于教师。教师自身的素质已成为高等教育发展的重要因素。作为教师，必须做到与时俱进，及时了解和掌握本学科最新科技动态，积极开展专业研究，并钻研教材，改革教学内容，掌握各种教学方法，不断丰富和提高自身的教书育人水平。教师要自觉把学生创新能力的培养和提高与教学活动相结合，在教学中善于激发学生好奇心、创造欲、求知欲，使其在掌握理论的过程中，发展自学能力、思维能力和实践能力，敢于求新、求异。
三、努力提升教学质量
机械原理及设计具有一定的系统性，更偏重实践。课程重点是常用机构、通用零件的类型、特点、工作原理、失效形式及设计准则。但难点是与工程实践相结合，需要一定的理论基础，还涉及许多实践性问题，就要求灵活采用多种教学方法。
1.重视课堂教学方法和手段。教学实践中，多媒体技术已普遍应用。本课程具有信息量大、图片动画多等特点，采用多媒体教学生动直观，教师把教学内容制成课件，除课堂讲授外，还可挂在网上利于学生自学。教学中常展示机械原理图、三维立体图，有助于学生加深理解，利用多媒体既节约了时间又取得了很好的教学效果，起到事半功倍的作用。例如机构中周转轮系的运动、轴系设计与减速器装拆，由于有运动与三维演示，学生很容易理解其工作原理，并记忆深刻。还可以根据课堂反应情况，重现一些视频，让学生了解某些参数的改变对过程、结果的影响。课程讲授与课件制作过程中，注意引入适应机电一体化产品设计要求的、反映本学科最新科技成果的相关概念与知识。增加新机构、新传动和机器人设计的内容，加强机构系统设计中机构创新设计理论及方法的内容，以利于培养学生的工程实践能力和创新设计能力。灵活采用多种教学方式，充分采用互动式教学、启发式教学和课堂讨论教学等多种方法相结合，调动学生的学习积极性，以取得较好的教学效果。
2.加强实验教学环节。学生将学过的知识通过思考付诸于实践环节是培养学生创新能力的根本。可分步进行认识、分析和创新设计训练。首先让学生参观机械实物和创新实例，了解并认识机械。其次对学生进行综合训练专题教学和“机械分析”实践教学，要求学生对机械案例提出有新意的改进方案。最后完成从原理方案到参数、结构设计的机械设计训练，以提高其综合能力和创新能力。贯穿课程教学，我们开设“机械创新设计实验”、“机器人创新设计”、“实用机构设计”、“机械传动方案设计”等多个综合实验，结果学生创新能力大大提高了，也提高了整体教学效果。
3.加强课外科技创新指导。鼓励学生参加各种大学生科研活动，作者指导了数位学生的科技创新实践，如6足爬行机器人的成功设计。通过科研实践，调动了学生的科研积极性，通过创新设计把知识综合应用，学习目的也明确了，会主动去学习课内、课外的相关知识，开拓了知识面，也加深了对专业的理解。指导学生创新时应掌握一些技巧和方法，如类比法，培养学生从事物间相似处的类比中得到创新，如从手搓数钞票类比中，设计出点钞机；如移植法，把某产品的先进技术应用到另一种产品中，如将静电技术移植到耐磨喷剂上，可以提高耐磨剂的吸附性能等。
4.加强课程设计实践。机械原理和机械设计课程的体系和内容，前者主要以机构分析与设计为主线，后者则以零部件工作能力设计计算为主线。这两门课程存在着部分的交叉和重复，但又几乎不涉及机械系统总体方案设计和创新设计，这样的体系显然已不能适应新世纪科技发展和人才培养的要求。应以培养学生设计能力和创新能力为目标，在介绍机构运动设计、通用零件工作能力设计的基础上，突出现代机械系统方案设计。如设计园艺机器人，功能上为行走与园艺操作，柴油机提供动力，有多个工作头，引导学生进行机构方案设计和零件设计。在设计中结合常用传动装置，筛选出四种较为典型的方案：带——直齿圆柱齿轮传动、带——斜齿圆柱齿轮传动、链——圆锥齿轮传动和带——蜗杆传动。引导学生进行方案优选，提醒他们要考虑技术性能、经济性，要尺寸紧凑、维修方便等。再利用UG、Solidworks等进行产品的虚拟设计。
通过教学中进行创新能力的培养，学生对本课程表现出较高的兴趣，充分调动了学生的积极性。很多学生的创造性设计非常有研究和应用价值。不仅培养了学生的设计能力，也激发了学生的创新意识，起到了考试考核成绩起不到的作用。总之，教师应适应高等教育发展的需要，培养出更多的一线实用人才。
参考文献：
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机械设计与原理范文第3篇
[关键词]特色专业 机械原理 双语课程 教学改革
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）10-0077-03
近年来，随着我国高等教育由精英教育向大众化教育的发展，人才培养质量与经济社会发展不相适应的矛盾引起全社会的高度关注。以提高教学质量为核心的教学改革工程正全面展开，高等教育已逐步从数量满足型向质量提高型转变，专业人才培养也由原来的“趋同”向“特色”转变。高等学校特色专业建设是优化专业结构，提高人才培养质量，办出专业水平和特色的重要措施。[1]国内许多高校都在把特色专业建设作为求生存、求发展、提升竞争力的一项重要教学改革内容。[2]作为机械类专业的重要技术基础课程之一，机械原理课程对本专业人才的培养具有重要的意义，国内部分高校已逐步开展机械原理双语教学，并就教材建设、教学方法等做了有益的探讨。[3-6]由于我国相当一部分高等院校的机械类专业具有特定的行业背景，所建设的机械类特色专业也具有鲜明的行业特色，在此背景下开设的机械原理双语课程如何适应特色专业建设的要求是值得探讨的课题。
长江大学机械设计制造及其自动化专业2010年获批教育部高等学校特色专业建设点，并于2012年入选卓越工程师教育培养计划。该专业的前身是江汉石油学院石油矿场机械专业，具有浓厚的石油行业背景。近年来，石油工业国际化合作越来越深入，为了促进学科发展， 办出专业特色，本专业就机械原理双语课程的教学进行了积极有效的改革。
一、教材及教学内容选取
从学习英文专业术语和表达方法的角度出发，机械原理双语课程最好选用国外原版教材，目前较好的原版教材有《Design of Machinery》（Fifth Edition）、《Mechanism and Machine Theory》、《Mechanical Engineering Design》等。但上述教材的覆盖面太宽，知识体系庞杂，不但囊括了国内机械原理教材的所有知识点，而且包含人机工程学、引擎动力学等内容，大大超过了国内普通高校对机械原理的教学要求，不符合国内机械原理的教学实际。因此在本专业开设机械原理双语课程时，根据专业定位和人才培养目标，选用了福州大学叶仲和等编写的《Mechanism and Machine Theory》作为教材，该教材主要教学内容与国内普遍使用的《机械原理》（西北工业大学）相近，部分章节顺序作了适当调整。该教材难易适中，学生在预习、复习时困难不大，同时其结构体系与西工大的机械原理接近，便于教师从汉语教学向双语教学过渡。
在教学过程中，我们发现该教材在机构的组成原理、运动分析及机构综合方面的内容基本满足教学需要，但对机器动力学及机构现代分析和综合方法讲解不够深入，难以有效指导学生利用计算机技术解决工程问题；同时由于该教材面向通用机械专业，书中实例偏少且缺乏针对性，对学生创新能力的培养和将来面向石油行业就业的作用不大。为解决上述矛盾，我们在教学内容上做了适当调整，增加了国外原版教材《Design of Machinery》中第11章“Dynamic Force Analysis”的部分内容，并将该书中“Oil field pump”等与石油机械相关的实例引入课堂教学。此外我们还将教学与科研实际相结合，如以新研制的钻机用多级行星变速器为例说明行星传动的组成及设计要点，既做到理论联系实际，又丰富了教学内容，还突出了本课程的石油机械特色。
二、教学方法改革
教学方法是教师和学生为了实现共同的教学目标，完成共同的教学任务，在教学过程中运用的方式与手段的总称。我校机械原理双语课程的教学目的是，使学生掌握机构学和机器动力学的基本理论，学会常用机构的分析和综合方法，具有进行机构系统运动方案设计的初步能力，同时通过读、听、写、说等方式，培养利用英语学习新知识和进行学术交流的基本能力。
为达到上述教学目的，在教学方法上应做到以下几点：首先，应注重培养学生的主观能动性。在教学中将以“教”为主转变成“教”与“学”并重，在发挥教师主导作用的同时又充分体现学生的认知主体作用。在课堂上，我们注重给学生安排适当时间，让学生提问题、进行小组讨论、完成课堂作业等，使每个学生都参与到听说读写环节，巩固课堂教学成果。其次，注重将传统的板书教学与现代化多媒体教学手段相结合。我们充分利用本特色专业的校外实习基地资源，通过拍摄照片、视频和制作动画等方式，积累了大量机构原理和应用方面的多媒体素材，并适当配以英文说明，将静态的、抽象的机构模型转变为形象的、动态的机构实例，不但能够充分发扬多媒体教学形象直观的优点，而且为将来到上述企业就业的同学预先提供了熟悉相关产品和设备的机会。同时，在授课过程中，将重要知识点和结论书写在黑板上，可弥补多媒体教学呈现较快、不利于学生思考、记笔记和听课不能同步的缺点。最后，在双语教学中遵循循序渐进的原则。我校开设双语课程的要求之一是课堂上英文比例不少于50%，但执行过程中我们发现，如果从第一节课起就严格执行此标准，不少学生会因不适应双语教学环境、英语听力不足等原因产生抵触情绪。因此，我们采用由双语交叉渗透教学到完全渗透教学的方式，前15-20个学时课程中，英语比例逐步由30%上升到50%，易于理解的部分用英文讲解，重难点部分用汉语讲解，允许学生提问和回答问题时兼用英语和汉语，逐步培养学生主动适应英语授课的意识。在后50-55个学时的课程中，则进一步增大英语的比重，力争达到授课、讨论、练习和考试的全英语化，只对少数难以理解的内容适当用汉语引导。
三、考核手段改进
在机械原理课程双语教学中，科学合理的考核方式对检验教学质量起着重要作用。传统考核方式主要依据考试成绩和平时成绩进行，其中考试成绩占80%，平时成绩（包括作业、考勤、课堂提问等）占20%，这种考核方式在一定程度上反映了学生对重要知识点的理解和掌握，但存在以下缺点：（1）考试题目以基本概念和公式为主，题型呆板，不能体现特色专业建设中对学生解决实际问题能力的培养要求。（2）考试成绩所占比重太大，存在严重的“一卷定乾坤”现象。（3）考试内容单一，短时间内死记硬背也可应付，助长了部分学生的投机心理。因此，传统的以考试为主的考核手段，难以全面反映机械原理双语课程的教学效果，不利于双语教学的发展。
鉴于此，对机械原理双语课程的考核方法作了如下改进：（1）增加平时成绩在考核结果中的比重，相应降低考试成绩的比重，有效激发了学生的学习热情，强化了持续学习的动力，提高了课堂互动效果，消除了期末突击复习的种种弊端。（2）实行半开卷考试，增加应用型题目的比重。在半开卷考试中，学生可携带一页书写有与本课程相关内容的A4纸张进入考场。这样可减少大量机械背诵的负担，但一页纸所记载的信息量是有限的。学生要想取得好成绩，就必须认真理解课本内容，用心领会教师在课堂上加入的新知识，将重要知识点进行筛选、综合和整理，浓缩于一张A4纸上。整个过程有利于提高学生的独立思考能力和对知识进行分析、归纳、综合的能力。增加应用型题目的比重则进一步侧重于考核学生运用机构分析和综合的理论知识解决实际工程问题的能力，有利于学生在平时的学习中认真观察、思考，做到学以致用。（3）将机械原理实验成绩列入考核范围。在以往机械原理教学中，实验作为教学环节的一部分，但未纳入考核范围，致使少数学生敷衍应对。为此，我们将实验成绩以10%的权重纳入考核范畴，使学生产生一定的压力和动力，有利于培养学生的动手能力和创新能力。
四、课程设计改革
机械原理双语理论课结束以后，学生将接受为期两周的机械原理课程设计训练。机械原理课程设计是使学生较全面系统地掌握和深化本课程的基本理论的方法，是培养学生初步具有机械运动方案设计和分析能力的重要教学环节，也是培养学生工程设计，特别是机构创新设计能力的重要实践环节。在我校机械设计制造及其自动化特色专业建设中，提高学生的综合设计与创新能力是基本建设任务之一。为此提出如下改革方法：（1）课程设计题目围绕石油机械主线，彰显石油特色。我们拟定了“游梁式抽油机连杆机构的分析与综合”及“往复泵动力端传动机构设计和分析”这两大类题目，并根据实际设备给定不同的已知参数，做到了同班学生之间不重题，既有利于学生之间互相讨论学习，又有效避免了抄袭现象。（2）鼓励学生自报题目，培养创新氛围。对于平时学习表现良好、有明确意愿参加机械创新设计大赛且已确定题目的学生，鼓励其以创新设计大赛题目进行课程设计。（3）鼓励学生采用英文撰写课程设计报告，巩固双语教学效果。由于机械原理课程设计报告中大篇幅的文字论述较少，以公式推导和结论性叙述较多，所以对学生而言，难度并不大，在2周的时间内能够完成。对于采用英文撰写报告的学生，适当拔高其报告成绩。这样可有效激发学生进一步学习和巩固机械原理课程中相关英文专业术语和表达方法的热情。
五、教学效果
近年来我校机械原理双语课程的教学改革收到了良好的效果。从历年对学生发放的调查问卷来看，77.8%的学生表示完全接受全英文课件，92.6%的学生认可机械原理双语课程的教学安排，93.5%的学生认为本课程紧密联系实际，体现了石油特色。本课程的主讲教师在学生的评教中得分均在90分（优秀）以上，说明绝大部分学生对机械原理双语课程的改革持肯定态度。从近5年来我校学生课外科技活动成果来看，“后置三角摆架式长冲程抽油机”获得“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖，“基于反馈原理的高楼缓降器”获全国大学生机械创新设计大赛二等奖，“含油污水分离器”等20余项作品在省级竞赛中获奖，在此基础上产生了“一种双驴头前置式异相曲柄长冲程节能抽油机”等11项国家专利，30余篇，不但其中大部分成果涉及石油装备及设备，而且是学生在学习机械原理双语课程之后创作产生的，充分体现了机械原理双语课程在我校机械设计制造及其自动化特色专业中所起的重要作用。
六、结束语
通过机械原理双语课程的教学改革，我校总体上摸索出了一套适应机械设计制造及其自动化特色专业建设要求、培养既懂专业又通英语、在石油机械方面具有明显优势的机械类高级工程技术人才的教改方案。由于目前双语课程本身在国内存在的时间并不长，在理论和实践方面尚存在一定争议，所以给特色专业建设环境下的机械原理双语课程提出三点建议：（1）大力培养具有良好专业素质和外语素质的教师，尤其要加强青年骨干教师的培养力度。（2）在教学中应始终将传授专业知识放在第一位，外语知识放在第二位，不可本末倒置。（3）无论何时都不应忽视对学生创新能力的培养。
[ 参 考 文 献 ]
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机械设计与原理范文第4篇
关键词：机械设备；机械可靠性；可靠性设计
中图分类号： TU85文献标识码：A
一、我国机械设备的可靠性现状
我国机械工业底子薄，上世纪七八十年代不少大型成套设备和精密自动化设备不能自行设计制造。产品可靠性差、能耗高，有效寿命多数只相当先进国家相应产品的1/3~1/2。万元产值的能耗及钢材消耗大大高于发达国家。我国1988年机电产品出口额仅占世界机电产品出口总额的0.5%。
改革开放以来，特别是我国加入WTO之后，极大地促进了我国机械工业的进步。机械产品的设计和制造水平不断提高，出口额不断增大。但困扰我国机械产品参与国内外竞争的主要因素仍然是产品的可靠性差。主要表现：目前国民经济和产业化所需装备近2/3依赖进口；机械制造业典型产品的技术来源57％依靠国外；仪表、气液元件、低压电器等的平均无故障工作时间低于国外同类产品一至两个数量级；拖拉机和工程机械的平均无故障工作时间是国外的1/2~1/3，甚至1/10；国产越野车的无故障里程在380~800km，而进口车却为28 000km；国产仪表和日本仪表在同样工作条件下，故障率是9:1。诸多类似的事例导致用户提出“宁愿牺牲先进性，也要保证可靠性”的要求，许多用户抱怨国产机电产品是买得起，修不起。由于可靠性问题，加剧了机电产品出口出不去，进口挡不住的局面。可靠性严重制约了我国机械工业的快速发展，影响到我国机械工业的声誉。
二、可靠性设计理论的基本任务
可靠性设计理论的基本任务，是在可靠性物理研究的基础上结合可靠性试验及可靠性数据的统计与分析，提出可供实际设计计算用的物理数学模型和方法，以便在产品设计阶段就能规定其可靠性指标，或估计、预测机器及其主要零、部件在规定的工作条件下的工作能力状态或寿命，保证所设计的产品具有所需要的可靠度。机械零件的可靠性设计是以应力-强度分布干涉理论为基础的。
三、机械可靠性设计的原理分析
可靠性是一门学科，它涉及的范围广泛，是一门综合了系统工程、管理工程、价值工程、人机工程、电子计算机技术、产品检测技术以及概率、统计、运筹、物理等多种学科成果的应用科学。可靠度也叫可靠性，指的是产品在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力，它包括结构的安全性，适用性和耐久性，当以概率来度量时，称可靠度。
根据国家标准的规定，产品的可靠度是指：产品在规定条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。
对产品而言，可靠度越高就越好。可靠度高的产品，可以长时间工作；从专业术语上来说，就是产品的可靠度高，产品就可以无障碍工作的时间就越长。
机械结构的可靠性仿真算法经过几十年的发展已经比较成熟，大致分为两类：解析方法和抽样方法。解析方法通过寻找和优化设计验算点计算功能函数的可靠指标，进一步计算机构的失效概率。解析方法主要包括：一次二阶矩法、二次二阶矩法、响应面法等；抽样方法通过随机变量的抽样计算结构的失效概率，抽样方法主要包括：直接蒙特卡洛法、半径重要度抽样、自适应重要度抽样等。
在确定功能函数的基础上，多次调整不同的变量分布类型、变量的统计特征，选择不同的可靠度计算方法，可以是零件的可靠度得到提高，从而提高整个组件级、系统级的可靠度。对于同一系统进行不同情况的可靠度分析，可以得到系统可靠性的提升，满足设计的要求。
可靠度函数可用关于时间t的函数表示，可表示为R(t)=p(T>t),其中，t为规定的时间，T表示产品的寿命。由可靠度的定义可知，R(t)描述了产品在（0，t）时间内安好的概率，且R(0)=1，R（+∞）=0。下面是一些可靠性常用的分布：
指数分布：浴盒曲线对应的指数分布为F（t）=1-e- t；如何得到这一分布？
设产品在t时间内总的失效率F（t），则：
在t时刻产品的存活率R（t）=1-F（t）；
在t时刻的失效为t时间的是效率的导数、即f（t）/F’(t)；
在t时刻的失效率为t时刻的失效比t时刻的存活率，即f（t）/R（t）。
根据浴盆曲线，当产品在稳定失效阶段时任意时刻的失效率为λ。
综上，即得到等式：λ=f（t）/R（t）/（1-F（t））；
解此微分方程得到一个特解：F(t)=1-e-t;
所以R（t）e-t，这就是指数分布：
威布尔分布：与指数分布相比，只是变量λ不一样。威布尔分布的F（t）=e^（-t/a）^b;当b=1时，F（t）=e^（-t/a）^b,这也就是指数分布；从威布尔分布来看看其他参数；
R（t）=1-F（t）=e^（-t/a）^b；
F(t)=F(t)=（b/t）*（t/a）^b*e^(-t/a)^b;
失效率=f（t）=F（t）/R(t)=（b/t）*（t/a）^b;
对数正态分布：顾名思义，说明产品在t时间内的失效率与t服从对数正态分布，也就是说F（t）与ln（t）成正态分布。标准表达式为：F（t）=Φ（（lnt-ln（T50））/δ）；
根据各种分布，都可以方便地求出产品MTBF。
要求出的MTBF就必须找到样品的失效时间，这样我们必须取出一定的样品做特定的测试、记录样品的失效时间，然后计算产品的MTBF。
有时候，我们常基于概念进行可靠性设计与分析。于是就涉及到了随机变量。
随机变量分布类型选择
机械产品可靠性定量分析理论根据产品基本变量存在随机分散特性，应用概率论和数理统计的方法，分析计算机械产品在使用期内满足规定功能的概率。一般情况下，影响产品可靠性因素有所承受的外载荷、结构的几何形状和尺寸，材料的物理特性、工艺方法和使用环境等。
随机变量统计特性参数选择
一般来讲，各类型统计变量的统计特性参数选择都应来源于试验数据，但是存在一些共性;泊松比的离散程度较小，其变异系数仅为0.01~0.03左右，机械零部件寿命的变异系数均是小于1的数值，使用指数分布描述机械零部件的寿命会带来较大的误差；对于产品整机寿命，在第一次大修前的变异系数较小，而经过大修后的整机，其寿命的变异系数加大；原来材料的机械强度是接卸设计的基础，一般原材料机械强度的变异系数屈指都比较小。
故障树分析法（FTA）能形象的显示出产生系统故障的外在与内在原因以及他们之间的逻辑关系。这样，为设计、管理、维护人员提供了一个形象的的基础资料。这对提高产品的可靠度与改进产品设计都是很有帮助的。对于简单故障树，可以用直观的方法，即按照故障树结构及逻辑的性质求最小割集。但对于复杂故障树就要利用系统的方法求最小割集。
故障树中各基本事件对顶上事件影响程度不同。从故障树结构分析，个基本事件的重要度或嘉定个基本事件发生概率相等，分析个基本事件的发生对顶上事件发生的影响程度，叫结构重要度。结构重要度分析是分析基本事件对顶上事件的影响程度，为改进系统安排全性提供信息的重要手段。
四、结语
本文在回顾机械产品可靠性定性分析和定量设计分析方法后，探讨了一些简单的机械产品可靠性设计分析的方法，明确了设计分析方法流程，并提出了基于可靠性产品的参数设计方法，为机械零件的可靠性设计提供了系统的解决方案。对零件进行可靠性设计分析，并且对零件的具体参数实施基于可靠性的参数设计，为可靠性提供了方向。
参考文献：
1、《ANSYS10.0有限元分析自学手册》 邓凡平.人民有点出版社。
机械设计与原理范文第5篇
1.1设计———建造（DB）模式
DB模式是指在项目实施的起始阶段，建设单位邀请多个有资格的承包商进行议标，每个承包商可以根据自己的实际情况对该工程提出初步设计和成本预算，在对其进行综合比对之后选取合适的承包商，该承包商将负责项目的设计与施工。
1.2设计———招标———建造（DBB）模式
这种管理模式是国际上较为通用的一种，也是最早得以应用的工程项目管理模式之一。该模式是指由业主委托建筑师或咨询师进行前期的可行性研究，在项目评估立项之后再开始进行设计工作；在设计过程中编制施工的招标文件，再通过招标的形式筛选承包商；确定承包商之后，由承包商与分包商、供应商签订合同，最后按自己的实际情况组织实施相关的工程项目。
1.3项目管理承包商（PMC）模式
该模式是指项目管理承包商需要代表业主对整个项目负责。管理承包商所管理的内容包括项目整体规划、工程招标、EPC承包商的选择等。这种模式的优点在于在保证项目工程质量的同时，可以有效降低投资成本；缺点在于业主参与度低、变更权利有限、协调难度大等。
2园林设计与施工协调管理的督导制模式
2.1督导制概述
设计督导的主要职责是按照对项目施工设计的理解，结合施工现场的实际情况及资深的施工经验，对施工中出现的各项问题进行指导。在督导人员的设定上可能存在以下3种情况：第一，由设计人员担当。第二，由建设方内部的业务专家进行担当。第三，通过聘请职业设计督导来担当。职业设计督导对项目施工的整体过程进行把控，可以很好地对设计与施工进行协调。
2.2督导制模式的作用
（1）提升质量。对于园林工程来说，需要设置一个设计督导的职位进而保证项目设计的整体水平。设计督导在介入园林项目的过程中，既可以有效传达设计的意图，又可以亲临现场指导施工，使施工技艺能够更好地融合到项目的设计中，通过对现场地形的塑造、植物的搭配等进行指导，使整个工程的景观效果和景观质量均有所提升。
（2）控制成本。在督导制模式中，督导员在项目的设计和施工中起到调节的作用，在具体的施工过程中，将原定方案中存在的一些华而不实的设计进行改良，并与设计团队进行沟通与交流，在保证施工设计整体效果的同时，可以有效控制成本，避免不必要的浪费。
（3）加快进度。在整个项目施工的过程中，设计督导一直身处现场，可以更加及时地发现问题并解决问题，节省了传统模式下需要多次报告的时间，可以有效地控制工期的进度，提升施工的效率。
3督导制模式下园林设计与施工的协调管理
（1）参与设计阶段的方案评审。在园林工程进行方案设计的过程中，需要设计督导的参与，这是因为大多督导员都具有设计与施工经验，可以对方案的精巧度与合理性提出意见，并根据自己的实际经验对方案提出建议和调整，为建设方提出参考意见。
（2）准确地将设计意图传达到位。在设计方案确定之后，设计督导需要将设计方案的讨论结果及设计意图等有效传达到施工现场，向施工方详细交代，以便施工方可以正确领会设计意图，保证施工的效果。
（3）指导地形的营造。园林工程的设计还涉及到一定的景观设计，园林的地形主要指承载园林景观的地面情况。在对园林地形进行优化的过程中，设计督导需要结合当地实际的自然地形，构建更多的层次和空间，从而加强园林艺术性，并进一步改善生态环境。
（4）对绿化种植进行控制。绿化种植对于园林设计来说非常重要，设计督导在园林绿化设计的过程中需要选定质量上乘、景观效果好的树种。土壤的选择也要把好质量关，为树苗营造良好的生长环境，以此来完善园林绿化的设计与施工效果。
（5）做好施工细节的把控。园林工程的整体规划与设计离不开对各个细节的把握，由于设计图纸通常是三维图像，但是实际观察到的景象却是四维的，这种情况下很容易忽略一些细节的设计，督导员就需要根据自己的实际经验对细节进行详细验证，从而保证园林工程的整体效果。
4结语
