机械原理与机械设计
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机械原理与机械设计范文第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
[1]方永锋，陈建军，曹鸿钧.多次随机作用下可修复的k/n表决系统动态可靠性分析[J].西安电子科技大学学报，2014（5）.
[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）.
机械原理与机械设计范文第2篇
从18世纪以来，机器逐步代替人力劳动，用于做功或转换能量。做功的机器不仅大大提高了劳动生产率，而且很好地保证和提高了产品的质量。由于机器实现的能量转换，人们发明了多种多样的工作机械，提高了人类的生产水平，改善了自己的生活条件。机器的设计是由具体的机构物化为实体的产品，以提供用户所要求的使用功能。因此，机械的结构设计是产品设计的重要一环，在机械设计课程中，机械结构设计也是非常重要的教学内容。在机械结构的设计中，应“勤于学习、善于思考、勇于探索、敏于创新”，以伟大的接纳之胸怀学习前人成果，并以开拓的精神实现伟大的创造。机械结构的设计不是具体案例的机械堆砌，而是有其内在的知识基础、设计的方法和物理原理。本文拟从机械结构的设计方法和设计原理两个方面，讨论机械结构设计的内在知识和结构创新的基本途径，但本文不讨论机械制造工艺性对机械结构的要求。
二、机械结构设计的方法
1.经验设计。从现代科学诞生以来，机械科学与技术已有300年的历史。机械的连接结构、传动结构和支撑结构等已经积淀有汗牛充栋的实践案例，但如何掌握这些案例的基本原理和设计方法，而不是记忆这些案例的具体结构设计，这是经验设计中的关键。具体的产品设计，例如车床，其结构设计可以参考前人的设计图纸，这对于提高设计效率，汲取前人经验、避免犯前人的错误具有实际意义。通过借鉴前人的经验，可以吸收他人的结构创新方法，同时也拓宽了自己的设计思路。随着机械结构数据库的出现和搜索方式的更新，对他人的相关结构设计的学习将更加方便。经验知识是结构设计的宝贵财富，也是公司的知识资产。通过对国内外同类型专利知识的学习，也是一条提升自己结构设计能力的途径。另一方面，要注意避免侵犯他人的知识产权。“古人传下来的学问，就是装在船里的货物。现在的新潮流、新趋势，就是行船的风。”在学习他人的结构设计创新点的基础上，设计者应有自己的革新与发明、自己的创造。
2.理论设计。机械结构设计的理论方法，讨论的是机械结构设计的理性方法，具体的有：模块化和组合化设计、复合化设计、分级结构设计、载荷均布性设计和变结构设计。随着结构优化、结构可靠性和概率设计等方面的发展和具体应用，机械结构的理性设计方法也在不断的推陈出新。模块化和组合化设计。一台机器总体是由提供不同功能的结构单元有机的组合而成，因此模块化的以及模块之间的组合化就是早期的方法之一。在复杂的机电系统和设备中，模块化和组合化的设计理念是有效的结构设计方法，同时也是机械制造的方法之一。例如，组合航空母舰的设计概念；我国的组合化机床的设计在上世纪70年代就已经取得了很大的成功。模块化和组合化，一般是按功能单元、结构单元来划分模块，然后组合起来成为一台机器。复合化设计。复合化的基本特点就是将两个或两个以上的功能零件组合成一个部件或构件来设计，其功能可以是运动功能、承载功能等。例如，组合凸轮结构的设计就是将两个凸轮设计成一个零件；一根连杆在组合结构中同时作为两个或两个以上机构的结构件。复合化方法可以降低机械的制造成本、减轻机器的重量、缩小机器的尺寸和降低产品的成本。分级结构设计（层次化设计）。复杂的制造设备是由分级的机械结构组成，大功能层次的结构是由若干个分功能结构组成。层次化不仅是功能树结构的要求，而且也是制造工艺对结构设计的要求。例如，床头箱由多个轮系组成，而每个轮系又由次一层次的系统组成。复杂机电产品的设计，例如组合挖掘机的设计，集推土机和挖掘机的功能在一起，而共用一个动力系统，在执行系统处分开。层次化结构设计方法在构想分级结构阶段，能够帮助设计者厘清思路，从而找出结构设计的关键点，集中解决结构设计中的难点问题。载荷均布性设计。由于机械结构设计的特点，希望载荷分布均匀，充分发挥材料的机械力学性能或者取得降低最大载荷的目的。例如，修形齿轮的设计、对数滚子的设计，为了取得接触应力的均布，从而修形零件，实现结构的优化设计。行星齿轮减速器的设计也体现了载荷均布性的设计理念，从机构运动学来看只需一只行星齿轮；然而从受力平衡、承载能力和提高齿面的抗磨损来说，三只行星齿轮的结构设计更好。变结构设计。机械结构的创新常常采用变结构的方法，变结构可以改变机械结构的功能，例如，非圆连接形式的成形连接、曲柄滑块结构设计变为转动导杆结构设计。变结构可以改变实现功能的形式，例如径向柱塞泵和轴向柱塞泵的设计。变结构也可以降低机器的设计成本，例如利用死点的桌面支承设计。
3.模型试验设计。相似模型试验设计。基于机器物理模型的相似，运用相似科学理论，对于大型的机器设备进行模型试验设计。通过模型结构设计和试验分析，获取机械结构的可靠性、并预测机器的工作性能。模型相似的设计方法已在工程领域有广泛的运用，例如大型水轮机组的结构设计。通过制造大型水轮机组的模型，测试试验模型的工作性能以及其可靠性等指标，优化水轮机组的结构设计和工作能力。机械结构的设计方法不是一成不变的，而是随着人们的发明和新的科学原理的发现，在日新月异地发展，不断出现新的机械结构设计方法，同时对前人的机械结构设计进行革新。
三、机械结构设计的原理
机械结构的设计必然要依据技术科学的原理，例如：理论力学原理、材料力学原理、弹性力学原理、疲劳力学原理、流体力学原理、热力学原理、摩擦学原理、声学原理、智能原理和一切可能的新物理原理。这里讨论以上各种原理在机械结构设计中的应用，以期总结机械结构设计的常用原理，讨论机械结构设计的原理在今后结构创新设计中的可能性。理论力学原理。理论力学是机构设计的基础理论，对于机器的运动学和动力学分析，得到的结构必然反映到机械结构的设计中来。例如，轴承转子系统动力学的设计，其动力学及其稳定性的设计，要求修改轴承的设计和轴的刚度设计。材料力学原理。机械零件的强度和刚度设计是基于材料力学理论的，强度或刚度不足时，就需要修改零件的结构设计。例如，齿轮轮齿接触强度和齿根弯曲疲劳强度的设计，当齿面接触强度不足时就要求增大小齿轮的分度圆直径；当齿根弯曲强度不够时就要求增大齿轮的模数。弹性力学原理。弹性力学分析是零件应力应变计算的基础，例如滚动轴承中滚子修形的设计，基于弹性力学的接触分析，确定滚子的修形曲线和修形量。在机械零件的结构优化设计中，常常用到弹性力学理论。疲劳力学原理。机械零件上的机械载荷在工作过程中常常是变动的，例如汽车中的轴、轴承和齿轮上的载荷都是变化的，这种变化的载荷具有一定的统计特征。变载荷下轴和滚动轴承的疲劳寿命设计等工程内容，已经发展成机械零件的概率设计。
为了更精确地设计机械零部件，疲劳力学在机械结构设计中会得到越来越多的应用。流体力学原理。流体传动和动静压轴承等的设计是依据流体力学原理的，流体力学也是机械结构创新的基本原理之一。例如静压导轨的设计、动压滑动轴承的设计，要依据流体的质量守恒定律、平衡原理等，优化设计的结果要求修改导轨或轴承的结构型式和尺寸参数。热学原理。热力学和传热学在机械零部件的设计中有很广泛的应用，导轨的热精度设计、齿轮和滚动轴承的胶合分析、隔热结构设计等等。摩擦学原理。耐磨或加快磨损是摩擦学设计的核心，例如圆锥销的设计、组合螺母的设计，就是为了补偿零件的磨损，使得零件在磨损后仍能实现其设计的功能。磨削和抛光制造工艺是利用零件磨损的加工方法。声学原理。在机械系统的噪声分析和研究中，依据物理声学的原理及其分析方法，得到噪声的频谱和功率谱等分析结果，以指导机械结构的设计，例如低噪声滚动轴承的设计。今后，可以考虑利用机械噪声来进行产品设计，例如声爆弹的设计、信号中噪声信息干扰的设计等。智能原理。机械结构设计的原理将向智能化、生物化的方向发展。随着智能技术的应用，机械结构具有灵敏的智能功能。测试技术、控制理论和信息论是机械结构智能设计的基础。
机械原理与机械设计范文第3篇
关键词：机械原理；精品课程；课程建设
作者简介：李光煜（1965-），女，内蒙古呼和浩特人，黑龙江科技大学机械工程学院，教授；刘秀莲（1979-），女，辽宁葫芦岛人，黑龙江科技大学机械工程学院，讲师。（黑龙江 哈尔滨 150027）
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）34-0126-02
精品课建设是教育部为实施高等学校教学质量和教学改革工程不断提高教学质量而推出的一项重大举措。在精品课建设中，应围绕如何提高教学质量进行研究和实践，其主旨在于充分体现精品课的先进性、科学性和示范性，实现理论知识传授与应用创新能力培养并重的教育目标。在这一过程中，通过整合教学内容，构建新的教学体系，改革教学模式，深化实践环节，造就一支优秀的结构合理的师资队伍，吸收和培养年轻教师，优化教材，实现课程建设的可持续发展。[1，2]
一、进行教学内容的整合，形成新的教学体系
近年来，随着高等教育教学改革的深入和创新应用型人才培养规划的调整，学生某些科目的教学时数有所减少，“机械原理”课程的教学时数也由原来的76学时减少到56学时。在教学时数减少了20学时的情况下要保质保量地完成“机械原理”课程的教学，就要求授课教师对教材内容要融会贯通，对理论知识的讲解能够深入浅出，做到举一反三。通过课程组讨论和教学实践，对理论知识体系进行了重新整合，把课程内容体系归纳为“四大模块”，即机构的组成与运动分析模块、机械系统动力学模块、基本机构及其设计模块和机构组合系统及其设计模块。其中，机构的组成与运动分析模块（10学时）内容包括平面机构的组成原理及其结构分析和平面机构的常用运动分析方法研究。机械系统动力学模块（16学时），包括平面机构的惯性力确定和动态静力分析方法、机械的效率确定及自锁条件分析、机械的平衡条件及其计算、机械的运动方程的建立及其速度波动的调节方法等内容。基本机构及其设计模块（22学时），包括平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和其他常用机构的类型、应用及各自设计方法。最后是机构组合系统及其设计模块（8学时），包括齿轮系的类型、传动比的计算及轮系的应用和机械系统的方案设计。[3]经过整合课程体系，使课程内容变得更加连贯，学生在学习机械原理这一学科时能够按照认知规律来掌握知识要点，从而使学习变得更加容易。即首先学习并掌握机构的组成原理和结构分析、机构具有确定相对运动的条件和平面机构常用的运动分析方法之后，了解和学习工程中常用机构的类型、组成、应用特点及其设计方法，最后学习和理解机械系统的机构组成及其总体方案设计，从而使各执行构件间达到协调配合。通过形成和利用“机械原理”课程新体系，充分体现出了精品课建设的先进性、科学性和示范性。
二、建立科学合理的教学环节，提高学生掌握知识、运用知识及动手创新的能力
学生对基本概念、基本原理及基本技能掌握程度的关键在于是否建立了科学合理的教学环节，同时学生理论联系实际的能力、亲自动手实践能力和工程应用能力的形成与提高也依赖于科学合理的教学环节。多年来，“机械原理”课程组建立并应用了“三位一体”的教学环节，即把理论教学作为第一环节，第二环节为实验教学，课外综合实践是第三个教学环节。通过“三位一体”的教学环节全面提高了学生掌握理论知识的能力、动手实践创新能力和工程应用能力。[4]
1.改进教学方法与手段，使理论知识变得生动形象，便于学生掌握
在“机械原理”课程教学中没有统一的教学模式，而是根据章、节及课程内容的不同采用灵活多样的教学方法。“机械原理”课程组教师常采用的教学方法有传统的课堂讲授法、启发式教学法，也有新颖灵活的分析讨论式教学法及现场研究式教学法、案例教学法等。例如，在进行轮系这一部分内容的教学时，结合动画和模型等应用实例，利用分析讨论法和学生一起讨论定轴轮系与周转轮系的结构形式的不同、运动特性的不同及它们之间的联系，从而推导出两种轮系的传动比计算方法，通过这样的教学，可以开发学生智力，培养学生科学思维能力，使学生对这一知识点更容易理解和掌握，达到记忆深刻的教学效果。而在学习轮系中“使用惰轮的必要性”这一内容时，采用了案例教学的方式，把采煤机摇臂使用惰轮的录像作为案例让学生观看和了解，从而得出惰轮可以增大传动距离和改变传动方向这两个结论。在齿轮机构和蜗杆机构的教学中，组织学生到机构陈列室及常用机床车间进行现场教学。在去现场之前要给学生布置思考题，让学生带着问题去现场观察，把教材中的理论知识与工程实际结合起来，使学生领会齿轮机构（蜗杆机构）在机器中的应用及其在应用中体现出的不同特性，达到了使学生把理论知识与生产实际结合起来的教学目标。
处于理论学习阶段的学生还没有接触生产实践，教师不可能每节课都能带学生到现场教学。鉴于此，在“机械原理”教学中，要充分利用机械的实物模型直观教学或利用教学录像片、CAI教学课件、多媒体flas等比较形象的教学工具和手段帮助学生理解和掌握较抽象的理论知识。例如，锥齿轮的当量齿轮和当量齿数这一概念就非常抽象，学生较难理解，但在利用一段录像片展开背锥并结合CAI课件讲授之后，这一教学难点也就迎刃而解了。另外，在精品课建设中还充分利用网络教学资源和环境，建立了机械原理精品课程网站，网站中包含了本课程的教学资料，包括自制的CAI教学课件、多年收集的教学案例以及多套课程教学重点和难点知识的录像片等，还包括机械学科的前沿成果、机械创新园地及课程习题及答案等，为学生的自学和机械创新能力的形成提供便利的条件。
2.完善实验教学设备，改进实验教学方法，提高学生动手实践能力
针对“机械原理”课程对实验教学的要求以及实验项目与内容的改革与整合，学院在实验设备的种类和台套数、实验场地等方面的投入力度逐年增大，使实验室在实验装备和实验技术方面具有较先进的水平，为本课程的实验教学创造了良好的环境。在实验室的管理方面上实行课余时间开放制，学生实验时间自定并提前预约。在实验教学方面，以前的机械原理实验教学多是验证性的，很多学生都只在旁边观摩，起不到对学生锻炼动手能力的培养目的。通过完善实验设备，目前实验室引进了具有研究性、综合性及创新性内容的实验，开设了机电系统创意组合实验和机构创新结构设计实验，学生利用课堂所学的基本概念、基本原理和基本技能，独立思考，亲自动手设计、组装新机构，并对所组装机构的传动系统方案进行评价，通过这样的实验教学方式培养了学生的创造、创新能力和动手实践能力。
3.开展课外综合实践，提高学生对理论知识的应用能力
培养学生解决机械工程应用及其创新发展的能力是“机械原理”课程教学的总目标。要实现这一目标，单凭理论教学和实验教学还远远不够，还要加强对学生课外综合实践的引导和指导。因此课程组创建了面向全校学生的“机械创新训练实验室”、“慧鱼创新组合制作室”，并由专人管理设备。教研室及实验室全体教师均可进行指导，为学生的创新活动提供宽广的平台和指导，为学生个性化创新教育创造广阔的空间。每年定期举办校级机械创新设计大赛和“慧鱼”模型创意组合竞赛，课程组对在大赛及竞赛中出现的优秀作品进行评价，帮助学生对所学基本概念、基本理论知识与工作实际应用做到融会贯通，利用机械原理知识发现问题并解决问题能力；并对其中能够完成实物或模型的作品提供一定的资助，对其中明显具有实用性和创新性的作品给予奖励，在此基础上鼓励和组织学生参加省级或国家级机械创新竞赛及全国大学生科技创新大赛等活动。这样，在培养学生的动手能力和创新能力的同时，也培养了学生的组织协作能力和沟通能力，实现工科大学生由理论知识的掌握和积累向机械创新发展及工程应用能力生成的转变。
4.建立科学的考核方法，综合考评学生成绩
近年来，课程组对“机械原理”课程建立了多元化考核模式，真正发挥期末考核在课程教学中的鉴定、督促和激励作用。具体做法是：首先在考核的内容上，不仅考核学生基本概念、基本理论和基本技能的掌握程度，还要考核学生综合性、创造性地应用基本概念、基本理论和基本技能解决实际问题的能力。其次在考核的形式上，加大了平时学习表现和实践能力考核的力度。不再是由一套试卷和几道试题决定学生对本课程的学习效果，而是综合考量学生的平时作业、讨论课及启发式教学中的表现、实验课教学中动手能力的表现及校级、省级和国家级创新大赛的参加及获奖情况等多个方面进行测评，使期末成绩的构成多元化。利用考核形式的改革，使每一个教学环节都得到学生的足够重视，激发了学生的学习积极性，使学生更加了解“机械原理”课程在今后从事机械工程应用及其创新发展中的重要性，通过建立科学的考核方法，改善了教学秩序，提高了教学质量。
三、加大师资队伍建设力度，提高师资队伍的学历水平和教学能力
师资队伍的建设和师资水平的提升是精品课程建设的关键。“机械原理”课程组教师共9人，其中教授3人，副教授1人，高工2人，讲师3人，高级职称人数占67%。课程组全体教师不断进取，抓住各种机会努力提高自身的学历水平和教育教学能力。[5]目前博士学位1人，在读博士后1人，在读博士3人，硕士学位2人，学士学位2人。对青年教师实行导师制培养计划，对每一位新进教师均配一名骨干教师进行指导，并制订明确具体的培养计划，帮助他们提高教学能力，过好教学关、育人关、实践关。要求新进教师必须经过听课、辅导答疑、批改作业、指导实验、指导课程设计、试讲、点评等阶段后，才能上讲台讲课。鼓励青年教师积极开展教学与科学研究，提高学术水平和工程实践能力，并促进教学水平的提高。几年来，共有5人次参加校级、院级教学大赛，分别获得一、二、三等奖，课程组的教学质量受到学校师生的一致好评。
四、引进国内优秀教材， 完成自编规划教材和自制课件的配套体系
课堂教学的主要载体是教材，教师通过教材把知识传递给学生，教材也是学生课前和课后自学的主要工具，所以精品课程教学效果的改善和教学质量的提高都与教材的选择和建设息息相关。课程组教师长期重视教材的选用与建设，选用的教材均为高教出版社推荐使用的国家优秀获奖教材，并购买了与教材配套的CAI电子教案。同时以“21世纪规划教材”为依托，抓住北京大学出版社“全国高等院校机械类创新型人才培养规划教材”的契机，课题组共同努力出版了与课程建设配套的机械原理教材，并在教学实践中得到应用，师生反映良好。为提高教学效果，增加课堂的信息量，黑龙江科技大学的教师们还自己制作了CAI课件，实现教材立体化，效果很好。
参考文献：
[1]曲向荣.精品课建设的实践与思考[J].沈阳工业大学学报：社会科学版，2008，（2）.
[2]侯治富， 金祥雷，谷树严，等.精品课程建设目标及实现途径的研究与实践[J].中国大学教学，2006，（1）：22.
[3]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].第八版.北京：高等教育出版社，2007.
机械原理与机械设计范文第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。
机械原理与机械设计范文第5篇
关键词：园林设计；施工；协调管理模式
近年来，在社会经济不断进步的背景下，人们的生活质量有所提升，对日常生活及工作环境的绿化程度要求越来越高，园林设计与施工的重要性日益凸显。
1 园林设计与施工中不协调性产生的原因
1.1 设计意图往往忽略实际施工的可行性和实用性
首先，设计绿化工程时，独具匠心的设计理念很容易忽略施工现场的可实施性，只看到表面的施工环境。园林设计师为了能够创造良好的景观，应追求物种的多样性，力求通过对灌木、乔木等植物的合理搭配和精心设计，提升园林景观的整体效果。然而在此基础上设计，不能深入探究地质情况，设计图纸中的物种不符合施工现场地质状况等现象，往往导致施工人员很多时候无法完全按图施工，造成园林设计与施工的不协调。其次，一味地追求绿化实时效果，一些本应该重修剪的苗木没能适当地修剪，以致于在追求景观和绿化效果的过程中，苗木成活率不高。总而言之，这种忽略实际施工的可行性和实用性的设计意图，不仅导致园林设计与施工的不协调性，还导致工程施工成本大大增加。
1.2 设计师过度重视效果图而忽视工程效果
园林设计过程中，在没有对施工现场进行充分考察的基础上设计的效果图，尽管拥有迷人的图片效果，但在实际施工过程中，由于难度过大、不符合实际，因此，工程效果不够理想[1]。例如，在改造道路绿化的过程中，要求设计师在现有道路绿化状况的基础上，丰富植物层次，因此，实际是将中层灌木和2排乔木应用于现有道路绿化中，实现了色叶物种和常绿搭配，这种设计虽拥有迷人的图片效果，然而在实际的施工过程中，例如，种植灌木，必须大规模破坏原有的模纹，导致连续性在现有模纹当中遭到破坏，无法实现园林设计的预期效果。
2 园林设计与施工协调管理模式
2.1 在施工可行性和经济性基础上进行园林设计
园林景观建设是一项复杂的工程，需要经历多个环节，包括招投标、设计以及施工等，每一个环节对工程整体质量以及园林绿化的效果都具有直接的影响，而各个环节也处于相互影响的关系之中。针对设计和施工来讲，现阶段，要想提升园林工程质量，设计人员在设计阶段必须增加对该工程实际施工的可行性以及经济性的考虑[2]。因此，设计师应做好充分的现场勘查工作，全面考虑当地植物市场状况、植物生长环境、地形等因素。同时，同施工专业人员进行充分沟通，在充分了解园林工程实际施工的基础上开展设计工作，能够有效提升设计的可行性。因此，设计人员在开展工作前，应当首先进行现场调研，单纯依靠建设单位提供的图片以及现场资料是远远不够的，只有在充分了解施工现场实际状况的基础上，才能够提升设计方案的实用性。
2.2 应用设计指导施工
园林施工过程中，施工人员必须首先深刻掌握设计图纸以及设计理念，同设计师充分沟通，正确理解设计师的意图，并在实际施工过程中，有针对性地采取有效措施，提升工程质量。在实际施工过程中，由于施工人员拥有不同的理解能力、审美水平等，同样的设计图纸会创造出完全不同的园林景观。在实际施工过程中，会对不同的植物树种、色彩以及大小等进行搭配，从而造成施工同设计目标之间的差异。因此，现阶段，要想提升园林设计与施工的协调性，应积极应用督导制协调管理模式，设计师定期深入施工现场，充分了解施工进程和某一阶段的施工质量以及创造效果，并根据设计图纸对施工人员的技术以及施工途径进行指导，促使园林施工同设计理念保持高度的一致性。
设计师在深入施工现场的过程中，可以及时给予施工人员相关建议，同施工人员沟通，并及时纠正施工中的错误行为。值得注意的是，应用督导制模式的过程中，设计师同施工人员最主要的任务就是提升园林工程的艺术性，为构建出具有意境美的园林工程做出贡献。设计师同施工人员只有同时身临施工现场，才能够从整体上有效地控制工程质量以及所营造出来的艺术效果。
3 结论
在社会经济不断进步的背景下，人们的生活质量明显提升，对于日常生活及工作环境的绿化程度要求越来越高，园林绿化工程的重要性日益凸显。然而，园林工程要想实现绿化以及美化环境的效果，必须能够在设计和施工过程中实现高度的协调性。施工专业人员参与设计，促使设计师充分掌握工程实际限制性因素，从而提升园林设计的可行性。设计人员也应适当参与施工，保证实际施工能够真正体现出设计意图。
参考文献
