機械概論論文范文

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第1篇

可變功能機械系統由不同的分功能組成，且功能間會發生耦合。筆者基于FBS概念設計模型對可變功能機械系統進行研究，先將各分功能獨立，分別建立自頂向下的設計模型，即先對功能進行分解，由功能-行為映射求解得到相應的行為層級結構，分析相應的行為模型，得出映射層結構方案。可變功能機械的FBS模型詳解如圖1所示。在研究可變功能機械系統時，本研究將分功能到行為和行為到結構的映射并行研究，功能總和代表了各分功能不同模型的集合，系統實現其中一個功能時，另一個分功能處于待用模式，為加以區分，用功能符號“F”+“i”（數字）代表分功能序號，用“or”（或者）連接各分功能。之后本研究建立分功能的層級結構及相應的功能分解模型、行為過程層級結構及其行為過程模型，最后進行映射求解。這種并列的設計過程存在交集，即這些分功能間具有耦合性，系統的功能分解有部分相似，例如當農用拖車的連接器連接不同的耕作設備可以完成不同的生產功能，施肥機可以進行移動施肥，灑水機完成澆灌工作等，系統的動力功能和傳動功能并未發生改變，改變的僅是執行端的功能。本研究將相似的功能結構和行為結構以及方案層的具體實施構件組合用虛線連接，代表它們之間存在的特殊聯系。為具體表達該設計過程中的模型聯系，基于經典相似理論中對序結構的定義，本研究將系統要素按一定組成規律、一定順序出現的序列結構稱為序結構，序結構與系統有著緊密的聯系。根據可變功能機械系統概念設計層次，筆者對序結構進行特征分析，分為功能序結構、行為序結構以及方案序結構。由于篇幅原因，本研究僅對功能分解和行為結構的序結構表達進行描述，并構建相似模型。

2相似模型構建

2.1功能序結構和行為序結構模型相似包括功能相似以及行為相似，功能具有相同的效果不代表行為也具有相似性。研究系統相似度時需要衡量功能相似度和行為相似度不同的權重值，建立相似模型，從系統的角度將不同的功能及其行為映射用序結構表達出來，用系統要素的方式進行模型構建。功能是表達系統特性最抽象的方式，功能的表達需滿足：（1）能根據給定要求表示設計者的意圖；（2）能準確描述滿足設計要求的設計對象；（3）能被定性或者定量地評價，并可以測定設計意圖的滿意度。功能的系統要素為能量、物質和信息，每個功能要素都有其輸入和輸出，因此可以運用“輸入流-輸出流”的方法進行功能描述。功能要素在時間和空間上有一定的順序，即功能序。本研究將功能序的關系進行分類，分別有組成關系、時序關系和因果關系如圖2、圖3所示。時序關系又有順序關系，并存關系。功能序是功能序結構的基礎組成。在概念設計模型中，功能是一個模糊而粗糙的概念，而行為相對而言更為具體，能激發設計者的靈感，引導設計者保證三大流（即物質、能量、信息）的有序流動，不違背自然規律。行為的系統要素包括運動學要素、力學要素和能量要素。結合目前行為結構的表達方法，本研究統一用“輸入流-輸出流”的方式表達行為序結構。行為可以分為基本行為和組合行為。基本行為對應基本結構，較為簡單；組合行為由基本行為構成，包括運動轉換行為、執行行為、檢測行為、控制行為等，這些基本行為通過一定的順序連接起來形成組合行為。行為序就是指這些基本行為和組合行為間的連接，行為序結構則表達了行為序間的連接關系。行為序結構分類如圖4所示。行為序的關系有以下幾種：①串聯順序關系；②并聯同時關系；③選擇發生關系。

2.2基于序結構的相似模型構建由相似第一定律即序結構定律可知，不同類型、不同層次系統存在一定的序結構，當系統序結構存在共同性時，系統之間出現相似特性，相似性大小隨序結構的共同性程度增大而上升，反之則下降。上節已將可變功能機械系統概念設計中的功能層和行為層用序結構進行表達來探索功能和行為的相似性，本節在此基礎之上運用數學建模對相似度進行計算。可變功能機械系統具有一定的相似性，即相似度大于零，某些功能或行為能通過改變一些系統組成就能形成新的功能系統，若是沒有相似性即相似度為零，那么整個分功能系統就轉變成了多功能的單個系統的集合，不在本研究的研究范圍之內。本研究將系統或者系統的一部分進行序結構構建和分析之后，為每個序進行編碼，用eik表示序要素的集合，要素包含屬性和特征值，屬性由所屬功能或者行為的輸入輸出流決定，i是分功能編號，k是序的編號。相似序的概念是將分功能序結構的要素和特征聯系形成兩兩組合的有序偶，用(e1k,e2k)表示。相似度由相似序的個數和相似序對相似的影響權重所決定，相似度以q表示，相似序個數決定的相似度為q1，影響權重決定的相似度。權重的分配也是相似度量的重要環節之一，主要包括主觀權重分配方法和客觀權重分配方法。相似序模型分析之后根據經典相似理論進行數學建模，系統的總相似度由功能、行為和結構的相似度綜合得出。本研究根據所建立的序結構進行系統知識表達，計算可變功能間的相似性，設機械系統共有兩個可變分功能，特征參數取自輸入輸出流的類型和數值，如功能的能量類型和所代表的數值等，對整個系統進行相似模型構建，并計算相應的相似度數值。相似求解模型如圖5所示。建模的一般步驟可表述如下：（1）分別對分功能系統進行層次劃分，建立基于功能或者行為結構的模型。可用輸入流輸出流的方式按2.1節所述分別建立分功能的具體模型，對應的序結構統計如表1所示。

3實例分析

筆者選取典型的可變功能機械系統進行研究，選取如圖6所示的機床作為研究對象，通過更換不同的刀具執行機構可以獲得鉆孔，擴孔和鉸孔3個不同的功能。可以看出，這是一種通過改變系統執行機構達到改變功能的情況。本研究按上文所述的步驟進行分析，首先由系統的可變功能得到功能的序結構模型，所建立的模型如圖7所示。表3所示機床的可變功能由更換執行機構來實現，在系統層面上達到了改變功能的要求。本研究按上文所述，根據所建立的序結構模型，通過分析相似要素應用公式（1~3）得到系統功能級的相似度數值。

4結束語

第2篇

這種從理論到實訓實踐的傳統教學方法的最大弊端是課程理論性太強。由于學生專業基礎，工程基礎和知識基礎都不扎實，再加上現在高職學生的學習積極性普遍不高，造成學習起來很吃力。即使聽懂了也不知道怎樣才能應用到工程實踐上，怎樣去解決實際問題。為了提高學生的學習積極性，讓學生更能夠聽懂，達到更好的教學效果，很多人都在《機械設計基礎》課程原體系的基礎之上進行了教學改革研究。其課程改革綜合起來包括：整合課程內容，拓寬知識面，增加信息量的改革1；采用精講多練、加強自學、分析討論三環節相結合，以啟發式教育為主的教學方法改革2；利用現代教學手段，增強教學的直觀性的改革3；重視實驗教學，使學生學有所用的改革4；搞好課程設計，培養學生的綜合技能的改革等等5。通過這些教學改革，教學效果得到了較大的提高。但并沒有擺脫從理論到實踐的框框，理論性太強，應用理論解決問題太少，學生學起來還是很吃力。

2.本教學改革的教學模式

本教學改革的基本要求是將從理論到實踐的傳統的《機械設計基礎》課程教學模式，轉變成以學生的設計項目做引導，整個教學過程都圍繞著學生要解決設計項目的實際問題來進行教學。其教學過程，就是一個學生要完成自己的設計項目，老師要通過教學，指導學生完成其設計項目的過程。而學生的設計項目的內容就包含《機械設計基礎》教學目標的內容。老師根據設計項目理論性的問題進行講解，對方法性的問題進行指導。學生通過自己的努力，去完成自己的設計項目，以這種方式最大程度地去完成《機械設計基礎》的教學任務和目標。具體來說學生的設計項目要包含有《機械設計基礎》課程中大多數的內容。包括各種簡單運動機構，如平面連桿機構、凸輪機構、間歇運動機構等機構的結構、種類、工作原理、設計計算方法及設計過程；包括各種傳動機構，如帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動等傳動機構的結構、種類、工作原理、設計計算方法和設計過程；包括機械中的軸、軸承、聯軸器、離合器、彈簧、連接件等常見通用零件的結構、種類、工作原理、設計計算方法和設計過程；包括有機械系統總體設計的設計原理和方法，如傳動方案的確定、原動機的選擇、總傳動比及各級傳動比的確定、傳動裝置的運動和動力參數的計算。雖然這個項目不可能把所有的機構和零件都包括進去，但可通過老師的介紹，掌握大多數的設計原理和方法后，學生可根據自己的設計項目去選擇具體設計內容。這種項目引導化的教學模式具體以以下步驟來完成：

3.教學模式的實施

（1）學生的設計項目我們給學生的設計項目就是設計一個簡單的將產品從一個地方轉到另一個地方的產品運送機。其結構簡圖如圖二所示。圖二設計項目簡圖這個設計項目幾乎包括了《機械設計基礎》課程中的大多數內容，包括機械系統總體設計、帶傳動設計、齒輪設計、離合器設計、軸設計、工作機的機構設計、連接的鍵設計、軸承選擇設計、螺釘選擇設計等。學生把這個項目設計出來后，《機械設計基礎》中要掌握的內容都掌握了。我們不主張分組進行設計，而是每個學生都給這樣的機器產品項目設計，但每個學生工作機的運動參數，如功率、轉速、工作機工作的方式不一樣。這樣每個學生都要去完成自己的設計項目，都學到了機械設計的原理和方法，避免了吃大鍋飯的現象。（2）學生的知識儲備學生拿到設計項目后，開初由于沒有知識儲備是不能完成設計項目的，需要老師進行教學，使學生有足夠的知識儲備后才能進行相關的設計。如學生獲得的設計項目，都含有工作機的機構設計，傳動設計中的帶傳動設計、齒輪設計，輸入和輸出軸的設計，軸輪連接的鍵設計，離合器設計等等設計。老師在進行教學時，先進行各種類型設計的知識介紹，讓學生先進行知識的鋪墊，理解和掌握了這些知識后，才進行后續相關設計。比如，在完成工作機的設計時，老師先圍繞學生要完成的工作機的機構設計，介紹各種機構的組成、材料、分類、工作原理、設計原理、設計方法和設計過程，讓學生了解和掌握了這方面的知識后，以進行自己的機構設計。再比如，在完成帶傳動和齒輪傳動的設計時，老師也先圍繞學生要完成的帶傳動和齒輪傳動，介紹各種帶傳動和齒輪傳動的組成、材料、分類、工作原理、設計原理、設計方法和設計過程，讓學生了解和掌握了這方面的知識后，學生也才能進行自己的傳動設計。其他的設計內容的知識儲備也按照這種方法來完成。這樣學生就可以知道自己的設計內容用什么原理和方法去完成，學的知識究竟用來干啥，用來怎樣解決具體問題。（3）學生設計內容的選擇學生通過老師對項目中的每個內容進行講解后，就掌握了這方面的知識，就可以選擇這方面的知識去解決自己的問題。比如老師講解了機械系統總體設計的設計原理和方法后，學生就可以進行總的傳動方案的設計、原動機的選擇設計、總傳動比及各級傳動比的確定、傳動裝置的運動和動力參數的計算，確定出該項目機器的各基本參數。又比如老師講解了帶傳動的工作原理、設計原理和設計方法后，學生根據自己項目的要求選擇自己所需要的帶傳動的種類，進而進行具體的帶傳動設計。再比如，老師講解完了機構的種類、工作原理和設計原理后，學生就可以根據自己的設計項目的工作方式和特點，選擇符合自己工作機要求的運動機構，進而進行相應的運動機構的設計。（4）學生完成自己的設計項目學生選擇出了符合自己項目工作特點的設計原理和方法后，就可以進行自己的具體設計。包括系統總體設計、帶傳動設計，齒輪設計、各軸設計、連接鍵設計、軸承選擇設計、離合器設計等等的設計。主要是要完成其設計過程，計算出各零件相應的尺寸參數，進行各尺寸的校核，畫出相應的設計零件的零件圖，最后寫出一部完整的、符合要求的設計說明書。學生在完成設計過程中，可以按照老師介紹的方法和過程來完成，也可以通過查閱資料，用不同的方法來完成，也可以相互討論來完成，但最終要獨立完成自己的設計說明書。（5）學生對自己的設計進行闡述、答辯學生的設計說明書完成后，可以通過主動申請或老師指定同學來進行闡述、答辯。闡述是說明自己的設計是采用什么設計思路完成的，整體和每個具體機構和零件是怎樣進行設計的，采用的設計原理和設計方法是什么，最后達到了什么效果，還有哪些不足需要改進的地方等等。答辯是學生對自己的設計進行闡述后，學生和老師都可以根據他的設計過程、原理和方法提出各種問題，讓他進行解答。這樣，通過學生的闡述和答辯后，更加鞏固了所學的理論和設計方面的知識，了解了自己哪方面需要進行改進，還需要增加哪些方面的知識，怎樣改進可以達到更好的設計效果。雖然不可能每個同學都進行答辯，但參加的同學越多越好。（6）老師的點評與打分同學完成闡述和答辯后，老師都要對同學的設計、闡述和答辯進行點評，指出哪些方面是搞得好的，哪些方面需要進行改進，采用哪種方案可以獲得更好的效果等等。最后根據每個同學的設計的情況和效果進行評價，評價結果作為期末成績的主要依據。

4.效果分析

(1)改變了傳統教學的弊端本教學的項目化引導的教學改革模式，實施的是一種從學生獲得設計項目，到老師指導學生完成項目，再到學生具體完成設計項目，最后到學生描述自己的設計項目的過程。整個教學過程就是圍繞著學生要解決設計項目的實際問題來進行的過程，就是學生要完成自己設計項目的知識準備的過程，就是一個老師要指導，學生要具體完成自己的設計項目的設計過程，就是一個有目標的有的放矢的過程。這就很大程度地改變了傳統《機械設計基礎》課程的空洞的理論教學模式，學生學起來就沒有這樣枯燥，會更感興趣，就會有更好的效果。(2)改變了傳統的學習弊端本教學改革模式改變了以老師講解為主，學生在課堂上聽老師講解為輔的這種傳統的學生被動的學習方式，而是以學生的設計項目來引導，具體的設計實踐來帶動學生的學習方式。這樣學生的整個學習過程就是要具體去完成自己的設計的過程，就是一個有的放矢的過程。這樣的學習就容易達到比較好的效果。(3)學生的作業達到了更好的效果本教改模式改變了傳統的老師課后布置作業的為作業而作業的作業方式，而是將完成老師布置的設計項目作為每個學生的作業。項目完成的過程，就是作業完成的過程。在完成自己設計項目的過程中，涉及到的知識問題和方法問題，學生可以去查資料，去相互討論，去問老師。這種邊設計邊掌握相關知識，邊設計邊進行知識積累，邊設計邊完成自己的“作業”的作業形式，更能達到知識的鞏固的作用，更能達到作業效果。（4）達到了更好的實訓實踐效果本教改模式改變了傳統的理論課上完后，單獨進行課程設計的實訓實踐體系，將課程設計的內容，融合到了教學過程中。這種上課開始就將設計的實訓實踐項目交給學生，讓實訓實踐過程在整個教學過程中完成，將實訓實踐和理論教學有機的結合起來的教學過程，更能體現在實踐中完成理論的學習，更能實現理論和實踐的統一，更能達到更好的實訓效果和教學效果。

5結束語

第3篇

1．1機械制造系列課程體系改革

在以往的教學改革中，普遍存在偏重于一門或者幾門學科的現象，這往往導致教學效果的不理想。而機械制造是一門系統性極強的課程，在教學內容設計、教學方式的選定等方面都存在可塑造性。所以首先應該對教學計劃有個宏觀上的把握，不斷優化教學設計，擴展和更新知識內容，培養學生的動手能力。

1．2機械制造系列課程內容改革

在機械制造系列課程改革的準備工作中，機械制造系列課程的體系改革是其中極為重要的一個環節，因為體系建設關系到實踐工作中每個環節的完整銜接，同時也影響到各個因素在發揮作用的過程中的有效性。因此，做好機械制造系列課程體系改革應該被上升到一定的理論和實踐高度。首先應該對機械制造工藝中的重要的加工方法有個初步的認識，在機械的裝配和機械精度的概念上有一個宏觀的把握。其次是通過機械制造系列的學習之后，能夠從理論上加深對機械制造知識的認識和理解，對機械制造的工藝系統、工藝方法、工藝過程以及工藝質量都有充分的認識。［2］

2．實習基地建設

2．1實習基地建設的必要性

實習基地建設有利于學員更好地把握對制造實踐認知的客觀規律的把握，實習基地建設同時也是模塊結構在分層次教學中的一項有力教學方法，它能夠使實習內容由傳統的單一型向綜合性轉變，真正實現實習方法由示范型和驗證型向設計性和開發型的有效轉變。實踐教學是提高應用型人才綜合素質的有效手段，也是保證機械制造系列課程得以有序進行的重要保證。近年來，世界各大企業越來越注重復合型人才的培養與選拔，這在一定程度上也反映出教學實習基地建設的重要性，因為這一環節能夠加強學員的實踐能力、應用能力以及創新能力等綜合素質的培養。

2．2實習基地建設方法

目前我國的機械制造系列課程在體系建設上已初具規模，但是在實習基地的建設方面還存在諸多問題，在探索實習基地建設的道路上應該加大力度。在分析了我國實習基地建設上存在的不足之后，針對這些問題，有以下解決措施，在實際工作中應從以下幾點指導措施入手，以便更好地健全和完善管理體系［3］。首先是在政策導向與政府部門的推動機制方面，應該鼓勵企業為學院建立穩定的實習基地，在政策和輿論上予以積極的引導。其次是在合作形式方面，學校應該與相關企業建立機構健全、管理層次清晰、分工明確、組織成員具有權威性和代表性的合作組織機構。最后是在誠信機制的建設上，應該發揮情感聯絡的巨大潛在作用，督促企業做好員工的思想工作，兼顧教學與生產的平衡性。

3．結語