工程机械设计基础精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇工程机械设计基础范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：协同设计；工程机械设计；应用

1我国工程机械设计的现状

传统的工程机械设计，对经验总结十分重视，在设计中应用经验公式、数学图表、理论等方法。我国工程机械发展时间较晚，与国外相比差异还很大，其以设计引进技术等为依据进行前期发展，设计人员主要负责改进工艺编排以及转化图纸等，没有做到深入的分析整机的深层设计机理。相较于国外，我国工程设计人员没有多元化的专业知识，并且其产品原理和设计思想等都在模仿国外。工程机械这一行业的特点，使得其远远落后于其他产业的技术发展和应用，因此在缺乏改进和创新的前提下，是无法对工程机械制造业进行振兴的，要想发展首先要做的就是对技术、知识进行创新。目前已经有许多工程机械企业开始行动，对更加先进的设计模式进行寻找。在计算机技术等的发展过程中，工程机械设计中应用了很多先进的建模方法、设计方式以及设计思想，进而逐渐将工程的协同设计实现。在部分企业中已经开始应用CSCW、CIMS系统等信息化工程。设计师开始对计算机辅助设计软件进行应用。在不断的发展中，目前设计师们通常都用SolidWorks、AutoCAD等三维设计等建模工具。三维设计能够更加形象直观的展示产品设计，预先演示产品最终的动作以及形态，进而对产品的产出风险进行大幅度降低。除此之外还能够通过计算机辅助以及建模软件对软件接口进行分析，进而对试验费用和产品研发费用进行有效的降低，对开发周期进行缩短，缩短产品市场竞争力提升。

2工程机械设计的CSCD体系

2.1工程机械CSCD体系结构的核心

在过去企业内部为开发工程机械产品的主力军，但随着时代的发展，许多大型企业在开发产品的过程中也要求合作商以及供应商加入其中，将一致的产品信息进行及时获取，并对这些信息进行应用，从而将实时的协同开发展开。其中包括设计思想的交流、远程评审的实现、运动仿真的模拟、检查干涉、模型装配以及产品零件的查阅等。在工程机械设计中对CSCD系统进行应用，其存在的主要问题如下。第一，可靠安全的异地通讯，能够将数据共享和信息交流在不同的工作平台实现，进而将实时协同实现。第二，不同CAE软件下的仿真分析以及不同CAD软件的虚拟装配和数字化建模。从目前我国工程机械设计的情况可以看出，目前主流的方式就是结合式的设计方式。第三，将核心设置为知识管理，对分析案例、修改设计的过程以及重视知识的应用进行强调，进而将专家数据库形成，能够对反复发生同样的修改错误进行预防。第四，将核心认定为过程管理，对人机交互无缝接口以及人与人之间和谐交互进行强调。第五，协同设计可视化。现阶段能够将可视浏览实现的方式包括以下两种，第一种浏览是建立在轻量化数据格式上，其在下载数据文件的时候不会保存到本地，而是直接转化存在于服务器中的数据文件，从而使得浏览的格式变为轻量化格式，从而对浏览的速度以及安全性进行提升，其具有较高的技术难度。

2.2工程机械CSCD中CAD环境中的实时协同

CSCD系统在工程机械设计中，对CAD环境下的实时协同进行支持为其应用价值最高的协同设计方式。目前现代设计人员已经将三维建模软件作为主要的应用工具。但通常情况下CAD平台无法将同步更新和传递消息等设计过程中的功能提供出来，在不同的CAD环境中不同设计者无法将真正的同步实现，必须在库中保存数据的基础上，才能够将其重新打开，随后才能够将更新实现，但是难以改变设计更改滞后的情况。在滞后的时期，会使得一些不曾想到的结果出现，无法预料到变更设计造成的影响。将产品设计在CSCD中进行，更改的信息在CAD环境的实时协同中能够进行及时获取，对设计来说这些信息的十分重要，其能够对整体设计由于滞后而失败的情况进行避免。如果对CSCD中CAD环境下的实施协同设计进行应用，在机架设计上零件工程师进行变更，装配工程师就能够对其反馈进行及时的获取，进而调整装配，防止有错误出现在之后的设计中。将实时协同在CSCD系统的CAD环境中实现，其主要是对协同感知技术进行应用，进而使得设计者对不同工作平台无缝接口技术、网络通讯技术以及图形空间的集成进行共享。在交流数据模型传输的时候，由于三维CAD设计具有非常复杂的数据，并且由于其受到网络带宽以及网络硬件的局限，应该对网络数据流量进行减少，进而将协同实时在设计中进行。在工程机械朝着智能化和系列化的方向进行发展，大型机和小型机也在分别朝着大功率化和多功能化的方向发展。在工程机械中，目前已经在其中应用了高速无线电通信、GPS微波定位以及机载计算等信息技术，成熟机型的设计在不断创新，结构也在不断改进。实时协同设计在CAD的环境中，能够将设计者关于零件结构的意见实现实时交流，进而对最优设计进行获取，从而对整机的性能和外形两个方面的结合进行满足。

3结语

本文就协同设计在工程机械设计中的应用进行了探讨，首先对我国工程机械设计的现状进行了介绍，随后对工程机械设计的CSCD体系进行了分析，并且分析了工程机械CSCD中CAD环境中的实时协同。协同设计在工程机械设计中的应用，能够使得工程机械设计具有更高的设计质量和效率，从而对工业发展起到促进作用。

参考文献

[1]聂勇军,廖启征.多学科优化设计在工程机械产品开发中的应用展望[J].起重运输机械,2011,08:8-11.

[2]詹学文,方立霞,郭自文,王林,孙辉.NX系统工程和协同设计在输送机改向滚筒设计中的应用研究[J].煤矿机械,2013,03:10-12.

[3]金雨,薛涛,冯林,张旭鹏.三维协同设计在荒沟抽水蓄能电站项目中的应用[J].工程建设与设计,2013,10:20-22.

[4]刘满军.计算机支持的协同设计在油田地面安全工程设计中的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2011,05:141.

篇(2)

关键词：应用型本科院校；产学研用；课程体系；师资队伍；实践教学

作者简介：李清伟（1970-），男，江苏丰县人，徐州工程学院机电工程学院，副教授。（江苏 徐州 221008）

基金项目：本文系徐州工程学院高等教育教学研究重点课题（课题编号：YGJ1317）的研究成果。

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0016-02

应用型本科院校大多是近年来从专科学校升格后形成的，对于本科教学而言，由于办学时间短，学生生源、师资队伍、科研条件和学科平台等方面与办学时间较长的本科院校无法相提并论。但是，这些学校在实践教学方面形成了一套完整的体系，学生的动手能力比较强，因此，这类院校大部分将自己的培养目标定位为应用型人才培养。机械类人才的培养本身对实践环节要求高，学生不仅要进行理论学习，还要进行认知实习、金工实习、生产实习、毕业设计，而且大多数的专业基础课及专业课均有课程设计等，实践教学所占的比重比较大，所以，应用型本科院校机械类人才的培养更适合采用产学研用培养模式。这样才能实现错位发展，培养出符合社会需要的创新性人才。

产学研用是培养创新人才的重要模式，产学研用是生产、学习、科学研究与实践运用的合作系统工程，是当前形势下培养能够满足社会需要的应用型人才的一种有效模式。从高校来讲，产学研用就是充分利用学校与企业、科研单位等多种不同教学环境和教学资源以及在人才培养方面的各自优势，把以课堂传授知识为主的学校教育与直接获取实际经验、实践能力为主的生产、科研实践有机结合的教育形式。

一、结合工程实际，以能力培养为中心，改革课程体系

应用型本科院校的毕业生大多数都是直接就业，而选择继续深造的学生比例很小，因此，应用型本科院校的人才培养应该以能力培养为重点，培养学生学以致用、理论联系实际以适应将来求职之需的能力和素质，使学生具有与其他类型高校毕业生进行就业竞争的职业能力，从而使学生顺利实现就业，在未来的工作中也会有很大的发展空间。

1.强化公共基础课与专业课的衔接，增强公共基础课的学习针对性

公共基础课程主要是为专业培养目标服务的，为专业课程的学习奠定基础。除了思想政治理论课由教育部统一规定必须开设外，其他公共基础课的开设完全可以由高校自主决定。因此，培养应用型人才可以将公共基础课与专业课结合起来，如将大学英语与机械设计、机械制造、液压传动等专业课结合起来设置。这样增强了公共基础课学习的针对性，使学生感觉公共基础课对专业学习很有用，从而激发学习公共基础课的兴趣。

另外，公共基础课程具体讲授内容也应结合机械类专业的具体需求和专业应用能力的培养需要来取舍。例如对于计算机这门公共基础课，其本身就是一个自成体系的学科，内容十分广泛，有限的教学课时不可能把该学科的所有知识都传授给学生，学生也没有能力去吸收所有的知识，必须结合机械类专业来有重点地取舍，结合计算机技术在机械行业中的应用，重点讲述计算机的操作和应用。

2.突出专业基础课的实用性，精简理论内容讲解

直接适应性是应用型人才的特征，也是与其他本科人才区别之处。尽量开设一些与职业、行业相关的实用型、应用型课程，精简理论性较强的课程及其内容，重点讲述“广、浅、新、用”的理论基础，以提高学生的专业应用能力。同时可以将一些课程合并讲解，以减少各自的理论内容，增加实用性内容。如机械原理和机械设计这两门课，每门课的内容比较多，理论性比较强，特别是机械原理中有些内容理论性很强，学生感到很难。机械原理主要是为机械设计提供知识支撑的，可以在讲述机械设计中各种机械结构工作原理和性能分析时讲述一些实用的机械原理内容，而对于那些纯理论的机械原理内容可不予讲授。

3.立足地方经济，开设具有地方特色的专业课

应用型本科院校大多属于地方政府管理，生源大部分来自本地区，其定位是服务地方经济社会发展需要，培养地方需要的应用型本科人才。因此，结合本地区行业特色，设置一些具有产业特色的专业课，对于提高学生的就业竞争力十分有利。以徐州工程学院为例，其地处中国工程机械之都，工程机械是徐州乃至江苏省的特色行业，是徐州四大千亿元支柱产业之一。据有关资料统计，仅徐州地区而言，工程机械整机生产企业将近上百家，如果包括与整机生产企业相配套进行工程机械零部件生产的企业，总数则达到上千家。其中徐州工程机械集团公司多年来一直是中国工程机械行业的排头兵，近年来跻身世界工程机械企业前五强，该公司每年吸纳的毕业生达到一两千人。作为徐州工程学院的机械类专业，紧密结合工程机械，开设一些工程机械方面的专业课，对学生将来的就业乃至整个学校的发展无疑具有重要意义。

目前，徐州工程学院结合地方产业特色，开设了“工程机械CAD/CAM”、“工程机械设计基础”等专业课，学生学习的积极性很高，整体效果很好。

二、充分应用产学研用合作培养模式下各种教育资源，加强师资队伍建设

应用型本科院校大都建校时间不长，师资队伍数量少，特别是新引进的高学历青年教师，大多缺少实践经验，所以很难满足应用型人才培养的需要。打造一支高素质的应用型师资队伍是应用型本科院校人才培养急需解决的问题，具体可以从校内、校外两个方面加以解决，充分利用企业和科研单位的人才优势，同时加强校内人才尤其是年轻教师的培养。

企业和科研单位有大量的具有工程实践经验的工程技术人才，他们不仅具有丰富的产品设计经验，而且具有大量的现场实践经验，在产学研用人才培养模式下要充分利用合作单位的人才资源以弥补校内师资队伍的不足。同时对于缺乏实践经验的年轻教师，可以利用假期到企业和科研单位进行锻炼和学习，深入到设计和生产现场，掌握大量的现场案例，将其应用到课堂教学中，充实丰富课堂内容，活跃课堂气氛，使抽象枯燥的内容更加鲜活、生动、具体，提高课堂教学效果，同时也提高自身的专业素质。

三、完善实践教学体系，提高实践教学效果

淡化理论、注重实践是应用型本科院校人才培养的特点，也是与学术型本科院校人才培养的区别。机械类专业本身具有很强的实践性，实践教学环节比重比较大，因此要进一步完善实践教学体系，使其更加贴近生产实际，提高学生解决现场实践问题的能力，从而培养出符合社会需求的应用型人才。

1.结合现场实际，选好实践教学内容

机械类人才培养中实践环节比较多，包括认知实习、金工实习、生产实习、毕业设计等，实践教学内容的选择直接影响到教学效果。随着我国高等教育由精英化向大众化方向发展，高校特别是应用型本科院校招生人数越来越多，尤其是机械类专业由于就业前景相对比其他专业好，机械类专业的在校生人数在一般应用型本科院校中都是比较多的，但是其师资数量少，出现一个教师指导很多学生的现象，严重影响了实践教学效果。特别是对于课程设计和毕业设计，需要学生在较短时间将所学的理论知识应用到实践中去，因此题目的选择既要覆盖课程的内容又不能涉及过多内容，每个题目由1～2名学生完成，不能出现多人完成一个题目的情况，那样会出现抄袭现象。因此需要的题目数量比较多，可以采用分解的方法，将每一台机械产品按照结构组成分解成多个子题目，也可按产品系列形成多个题目。例如，对于液压挖掘机这种产品，从总体上可分为履带式液压挖掘机和轮式液压挖掘机两种，每种产品按照其斗容量又可分为0.2立方、0.5立方、0.8立方、1.0立方等多种型号。另外，液压挖掘机为了实现土石方的挖掘工作，不仅要进行挖掘动作，还要进行变幅及回转等动作。因此通过分解可以得到充足的来源于现场生产实践的毕业设计或课程设计题目。

2.充分利用产学研用培养平台，做好实践教学指导工作

目前，大多数学校的实践教学指导工作都是由校内教师完成，一方面学校现场资源不足，另一方面一些教师实践经验缺乏难以完成实践教学指导工作。因此，应该充分发挥产学研用培养平台的作用，由现场工程师来指导学生课程设计，让学生深入到生产一线，以项目的完成为驱动力，这样才能使实践教学以学生为中心，以项目为中心，以现场为中心，增强学生对实践教学的兴趣和学习的主动性。

3.完善实践教学考核方式

目前，实践教学的考核主要是由指导老师根据学生上交的实习报告、设计说明书等，然后进行简单的答辩，给出成绩。而对于过程考核很少，同时对于设计的可行性没有进行验证。因此应改变实践教学的考核方式，强调过程考核，实习报告、设计说明书和设计图完全手工书写和绘制，防止个别学生直接复制。对于设计结果要进行验证分析，条件允许的情况下可以在生产现场进行验证分析，也可以在实验室内进行验证或通过计算机进行模拟仿真。

四、结束语

产学研用合作培养模式能有效地整合与利用学校、科研单位和企业的互补性资源，把课堂教学和生产实践有机地统一起来，充分利用校外资源，形成社会和学校共同办教育，缩短人才培养与社会需求之间的差距，从而培养出符合市场需求的创新性人才。

参考文献：

[1]尤祖明，迟强，潘明财，等.产学研用背景下人才培养模式的研究[J].南京理工大学学报（社会科学版），2012，25（4）：108-112.

[2]梁发周，江官星，谭险峰.应用型本科机械设计制造及其自动化专业课程体系设置探讨[J].现代制造技术与装备，2012，（2）：62-64.

[3]朱科蓉.地方应用型本科院校课程体系改革思路[J].中国电力教育，2010，（3）：104-106.

[4]宋华.汽车服务工程专业应用型本科师资队伍建设的研究[J].职业教育，2010，（24）：69.

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关键词：CBR技术；工程机械产品；快速设计；案例分析应用

中图分类号： TH122 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）06-159-2

1 概述

随着经济全球化的发展，各行各业的市场竞争越演越烈，特别是作为制造业基础的工程机械。为满足各行业的技术装备目前我国工程机械产品具有小批量、多品种特点，包含适应性设计、变形设计、创新性设计三大类。然而在世界经济的冲击下，当前我国工程机械行业产品设计开发中存在诸多问题，一是企业对于设计知识、设计经验等无形资产重用率低；二是企业在设计过程中主要还是依赖CAD，缺乏面向工程机械产品设计的专业化软件，软件应用层次低，缺乏快捷的设计工具；三是企业新产品贡献率低，自主创新能力不足；四是企业对市场的快速反应能力差，产品开发周期长；五是企业知识管理软件的智能化程度低，缺乏快捷获取信息的工具，企业管理协调存在问题。面对国际越来越严苛的市场要求，如何快速进行工程机械设计以及支持快速设计的软件是否在企业中有效实施，都是制造业未来思考的方向。本文以CBR（case based reasoning）技术作为支撑，探讨工程机械产品在CBR模式下的快速设计应用。

2 工程机械快速设计概念以及CBR原理和关键技术

2.1 工程机械快速设计概念

随着信息化技术的进步和互联网应用的普及，市场越来越要求时效性，对于制造业的工程机械产品而言其生命的周期也在逐渐缩短。自1996年美国autofact学术会议开始便提出“工程机械快速设计”的概念，即以缩短工程机械产品设计开发周期为目的的结合当代信息电子科技技术，不违背现代设计理论和方法的设计技术。

工程机械快速设计的内容主要有三方面，一是根据市场需求能够快速生成整体设计方案；二是能够对产品库进行设计和系列化结构规划；三是利用三维优化设计，对设计方案进行快速模拟仿真评估。

2.2 实现工程机械快速设计的主要手段

根据文献资料显示，对目前工程机械产品常用的设计方法和相应的优缺点、侧重点进行对比分析，结果如表1所示。

通过表1的分析，实现工程机械快速设计的主要手段在于有效地利用产品的设计经验和设计资源，因此，提出在解决问题过程中直接利用以往成功经验的实例推理技术，即CBR模式技术。

2.3 CBR原理及关键技术

作为人工智能化发展的其中一项技术，CBR技术的灵感来源就是通过生物上对人脑记忆的研究，其中作为CBR技术的四个基本处理环节包含了从检索、复用（问题求解）、修正和保存（更新），CBR技术的核心思想就是充分利用人类已有的成功经验作为同类问题的参考来解决当前问题，每一次问题的求解过程，即每进行一次CBR模拟，都是借鉴已有成功案例作为参考和设计思路的提供，同时更是案例的学习过程，也是系统更新知识的过程。其关键技术在于案例的组织表示、案例的检索和修正，以及系统知识的更新。

3 CBR模式下工程机械快速设计的案例分析

3.1 基于XML的机械产品复杂实例组织表示

XML即第二代互联网网络设计语言的标准，采用XML作为CBR系统处理的基础，可以实现分布式的实例检索与存储，解决不同CBR系统在相同设计领域内实例资源共享以及不同系统之间信息传递问题。首先构建机械产品复杂实例表示模型：CaseObjectModel=（OI，CI，R，A，M，C，S）（其中，OI为实例对象的唯一标识；CI为实例对象的索引段；R为关系集；A为属性集；M为方法集；C为约束集；S为解决方案）在设计过程中，按照继承关系对不同的实例进行组织管理，以此为基础建立实例库，再按照实例的功能关系和装配关系再进行组织分配，最后进行详细的系统表示。

3.2 多层次化动态实例库构建

首先在建立多层次化动态实例库之前需解决实例借用关系表达、实例的存储形式、信息模型的组织形式三大问题，采用面向对象的方法，对其进行多层次动态实例库构建模型结构。通过对每个子点进行详细的定义描述最后再通过XML实例描述方法进行组织表示，最后建立CBR实例库系统。

3.3 实例检索模型

建立实例检索模型主要将实例特征属性按照设计重要度和关注度高低进行分解，建立混合实例型检索模型，将关注度最高的若干属性作为一级特征属性，在更具最优特征权重分配的计算方法得到一级特征属性的权重值；接下来根据一级特征属性检索出的实例集，对该实例集进行重要度和关注度高低的分解确定权重值，最终确定二级特征属性；同理以此类推，在已筛选出的实例集中进行更细致的检索，直到检索出最佳匹配实例为止。

3.4 系统检索、复用、修正和保持、维护

以液压马达为例，根据上述方法建立CBR系统，现在对系统案例进行检索。首先建立液压马达设计流程图，首先选择一个案例类，然后描述推理目标即对需查询的液压马达相关参数进行描述，接着对液压马达设计的输入案例进行约束即对案例设定约束条件，最后确定案例，上述即为系统检索的步骤。针对检索后出现符合条件的案例进行分析，由此提供设计思路，同时在调取模型时可直接保存到指定文件中，即为案例的复用。若调取的模型数据不能满足当前设计需求，可人工对相应的几何案例进行适当的修改，或者在案例检索过程中对相似案例类矩阵进行修正。修正过程中系统会自动关联，在操作过程中需对修正的几何模型的案例进行保存，随着不断的修正、扩充、使用，系统中的案例煲揽苛扛傥护工具进行系统不断升级扩充过程中的维护。

4 总结

本文针对CBR技术发展的概况，以工程机械快速设计和应用作为此次讨论的对象，重点讨论了CBR的技术原理，以及分析了快速设计的背景和其现实意义，然后基于此探讨了在CBR模式下工程机械快速设计并将其应用领域进行举例说明其实现的过程，充分展现了CBR技术在工程快速设计方面的优点，体现了CBR在案例推理方面的准确性和灵活性，以及CBR技术在未来工程快速设计领域巨大的潜力。

参 考 文 献

[1] 王琪.支持快速设计的智能夹具CAD系统关键技术研究[D].南京航空航天大学，2003.

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1工程机械虚拟仿真实验教学平台的总体架构

本文设计的基于互联网和计算机虚拟仿真技术的实验教学平台，将理论分析与实验教学融合于一身，能够从理论和实践的双重视角分析工程机械运动的原理，利用虚拟仿真实验平台实现工程机械理论与实践的统一，为工程机械专业教学活动提供了一个动态化、智能化、交互性的教学与实验环境[8-9]。该虚拟仿真实验教学平台能够通过视频、图像等方式将机械设备的工作过程进行动态化展现，产生更加直观和生动的教学效果，使学生更容易掌握工程机械运动的原理。

依托于互联网和大数据的计算机仿真平台的突出特点是智能化，可以提供更多种类的教学模式和实验模式；在交互性的表现方面具有强大的AI性能[10-11]，易于教师与学生的互动和交流，学生在选择性学习方面有了更大的自主性。由于虚拟仿真实验教学平台的教学资源由网络和大数据平台提供，一方面可以保证所提供的工程机械模型的科学性、时效性和多样化，能够应对不同方向的教育教学任务；另一方面也提高了教学资源网络的共享性和开放性，节约了教育教学成本。

本文设计的基于网络与计算机虚拟仿真技术的工程机械实验教学平台，是在工程机械设计与机械运动原理的基础上，结合计算机仿真技术和多媒体技术，以更为直观和透彻的方式展现工程机械设备的工作原理。它改变传统实验教学平台中过于抽象和单一的表现方式，具有更好的交互性和实验教学效果。计算机虚拟仿真实验教学平台作为一种新型教育教学系统和媒介，为工程机械实验教学提供了一个高效、稳定和经济的教学方式。该虚拟仿真实验教学平台的最大特点是以虚拟3D的方式呈现，可以在虚拟与现实之间进行转换，是多媒体VR技术在教学中应用价值的体现[12]。学生和教师都可以以用户的身份登录该平台，基于输入/输出设备向虚拟实验平台传达指令并获取相关的结果，反馈的结果包括视频输出、图形输出和文字输出等不同的形式。平台还能够依据登录者的要求提供更加完整的实验数据、实验图形及工程机械各种参数变化曲线拟合等。

工程机械虚拟仿真实验教学平台总体框架主要由平台信息导入模块、实验教学虚拟交互系统和平台信息导出界面等3部分构成。工程机械虚拟仿真指令从输入界面导入，用户的指令需要转换为虚拟的计算机语言并进入虚拟仿真实验教学系统。虚拟交互系统是虚拟仿真实验教学平台的核心模块，按照用户的指令提供平台控制功能、场景虚拟功能、场景选择功能及各种指令操控功能。平台信息导出模块将实验教学虚拟交互系统模块计算和处理过的数据信息、仿真模型以图像或视频的模式显示出来，从理论和实践两个视角展现工程机械运动的过程和基本原理。

2虚拟仿真实验教学平台的基础硬件设计

工程机械虚拟仿真实验教学平台由硬件系统和软件系统两个部分构成，其中硬件部分是实现虚拟仿真系统基础功能的前提和保证，也是软件功能得以实施的实物载体。

用于工程机械虚拟仿真的实验教学平台核心硬件模块包括虚拟上位机、信号控制模块、信号驱动模块、仿真运动平台、信号感应模块和LED显示模块。当用户开始操作平台时，信号模块会将用户的要求和信息以控制信号的模式导入驱动模块，同时虚拟上位机系统参与协同控制，共同控制虚拟仿真平台的工作与运行。虚拟仿真实验教学平台除了具有必要的电机结构、联轴器结构、台体结构、电控装置及运动结构之外，还通过编码器、光栅尺、传感器等与上位机系统连接，以虚拟现实技术为依托，实现工程机械实验教学平台系统的更新与变革。工程机械虚拟平台系统依靠编码器、传感器等读取用户的指令信息，再利用信息控制模块及平台的电控装置，传导信号、输出指令和导出实验教学用的相关数据和虚拟模型。

3实现流程与关键技术

工程机械虚拟仿真实验教学平台的系统软件程序设计，与系统整体框架设计及硬件模块设计相匹配，平台的各软件模块都围绕着工程机械设计的基本理论展开。平台软件的实现流程包括系统用户时域信号的分析和系统频域特征的分析，最终通过对用户需求的分析和平台虚拟程序的运转，输出各类工程机械工作原理视频或图片，以达到提高教育、教学效果的最终目的。

平台启动后，用户按照自己的教学需求和平台使用规则载入原始数据，并开始进行数据转换，提取符合工程机械标准的性能指标值及相关数字信号的空间坐标值。系统的软件模块和软件实现流程能够以程序的方式写入平台系统，也可以按照用户的需求及工程机械的基本原理进行修正，以呈现出不同的信号频域特征和工程机械模型。

虚拟仿真实验教学平台信号的响应速度是衡量平台软件系统功能性的主要指标之一。平台系统在数据信号和系统本身固有特性共同作用下，可以将用户的实验目的及实验要求转化为最终的工程机械虚拟仿真实验结果，并在显示模块中显示出来。初始阶段由用户数据转换过来的信号为阶跃信号，阶跃信号可以直接调动系统平台的资源，但受到虚拟仿真实验教学平台硬件兼容性的限制。当信号无法调动系统平台资源时，就需要将阶跃信号转变为脉冲信号。平台的响应信号实质上由系统内部软件程序的微分方程及其全部的解构成，在系统平台开始进行仿真实验的过程中，基于对仿真信号的传递、识别和处理，能够得到实际的工程机械仿真模拟输出，但在绘制信号的仿真输出曲线时会出现一定程度的系统误差(t)，影响微分方程正确解的总体数量，因而需要对信号传输误差进行有效控制。系统信号输出误差的控制可以通过调整系统硬件参数设定或更新软件程序的方法实现。虚拟仿真实验教学平台的频率响应效率是影响平台信号谐波输入及系统稳态响应的一个重要因素，输出曲线的正弦波相位变化及幅值的变化，是显示虚拟仿真平台基础性能的重要指标之一。当进行虚拟仿真实验时，可以通过修改信号频率的模式，得到若干组数据信号输出值，使虚拟仿真实验教学平台的误差最小化，得到结果最为真实、准确。

在工程机械虚拟仿真实验教学平台的实际应用中，本文采用的UGNX虚拟技术，能够导入各种3D模型制作软件，具有更加良好的适配性和兼容性。在虚拟仿真实验教学中，软件程序的设计主要基于UGNX虚拟技术来实现，包括3D建模、3D渲染和仿真教学模型的优化。利用UGNX虚拟技术进行工程机械仿真实验教学，基于UGNX技术优化虚拟仿真实验教学平台的系统属性和软件实现流程，并按照用户的需求模拟真实的工程机械设备进行场景的选择与设定，添加各种属性和行为。

虚拟仿真软件程序在UGNX内创建并内嵌于虚拟仿真实验教学平台之中，实现工程机械的3D建模。创建仿真程序需要对原始的数据信号进行标准化处理及虚拟场景的交互，导入机械设备模型的三维数据，其中工程机械设备的格式是以系统插件的形式完成的，在数据信号格式的转换中，基于网络和校园内部浏览器向平台输出相关的实验教学数据，确定虚拟仿真实验教学的实施路径，并将最终的虚拟仿真结果以视频或图像的形式更为直观地展现出来。

在工程机械虚拟仿真实验教学中，为了提高三维展示的直观性，工程机械内部零件都具有一定的透明度，并可以利用UGNX技术将不同的零件辅以不同的颜色，在实验教学中有助于使用者更为细致地观察工程机械的运行原理，认识各个内部零件之间及与设备整体的逻辑关系。与传统的工程机械类实验平台相比，本文设计的仿真实验平台，在仿真的直观性、准确性、交互性及实验课堂教学效果方面都具有较大的优势。特别是在平台系统交互性能方面，利用UGNX技术平衡虚拟仿真平台总体的架构与节点安排，使工程机械设备结构的各种特性都能够全面地展示出来，显著提高教育教学的交互性与智能性。

4实证结果与分析

4.1虚拟平台的功能性验证

首先验证虚拟仿真实验平台的功能性。采用问卷调查的方式对使用了平台的师生进行问卷调查，对于文中提出平台设计的满意度问卷调查统计情况问卷调查结果显示，各专业教师和学生对于虚拟仿真平台的满意度均在95%以上，说明文中提出的虚拟仿真平台相对于传统平台具有良好的功能性和实用性，能够获得更好的实验教学效果。

4.2虚拟仿真平台的性能验证

教学实验平台的信号响应值是衡量系统平台性能的重要指标，信号响应值越小则证明实验平台的信号响应越快速、性能越强。本文以车辆工程专业教学中的底盘设计为例，分析传统实验教学平台和虚拟仿真实验平台的信号传输响应值分布情况。该基于互联网和大数据的工程机械虚拟仿真实验教学平台的信号响应值被控制在±1.0之内，最高值和最低值分别为0.65和–0.65。从实验结果可知：本文设计的虚拟仿真实验教学平台在系统响应时间上更有优势，尤其是在复杂三维建模中可以提高仿真教学的效率和效果。

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关键词：机械专业；课程体系；实践教学；中外对比

中图分类号：TU；G642文献标志码：A文章编号：10052909（2012）05001304课程体系是指诸多课程相互联系而构成的整体，包括根据培养目标设置哪些课程，如何设置课程，内容、形式、形态各异的课程如何结合才能达到整体优化的效果。课程体系直接反映人才的培养目标。机械专业课程体系的研究对特色专业建设和培养高素质应用型人才都具有重要的意义。

中澳教育存在很多差异，不少学者从不同角度进行了论述[1-5]。笔者通过对比新南威尔士大学（以下简称“UNSW”）与沈阳建筑大学（以下简称“SJZU”）机械专业本科生培养模式和培养方案，分析两所学校在课程体系建设（包括专业课程设置、课程群、实践教学环节等）方面的特色，对借鉴澳大利亚高等教育教学经验，培养应用型高级人才提出建议。

一、课程设置对比

课程设置是人才培养方案的核心内容。根据培养目标，要求学生在单一性的基础上实现多样性，即体现不同的个性发展，突出专业特色和个性。因此，课程设置要充分体现学科融合，突出专业特色；要着重加强综合性教学实践内容，强化综合能力。课程设置要有利于培养学生扎实的理论基础，使他们既有通才的素质，又有专才的技能。课程设置的设计属于课程体系范畴，它应以培养目标和培养规格为依据，在一定教学方案设计原则的指导下，选择课程内容和组织教学过程。

UNSW机械学院和SJZU机械学院都建立于1949年。目前两学院建设规模和招生人数都相似，都以培养机械工程类人才为目标，前者在澳大利亚工程院校排名前5位，后者于2008年获批国家级特色专业建设点。

UNSW各专业方向每学期开设4门课，4年共开设32门课程。每门课程均为6学分，总共192分；总学时根据不同专业方向略有不同，以机械设计方向为例，总学时为2 028。其中所有的实践环节，包括实习、课程设计、毕业设计等都穿插在课程中，不单独设置。SJZU机械专业分为理论课程和公共实践环节及专业方向实践环节，其中理论课共开设41门课程，其总学分为150，总学时为2 394，除此外所有实践环节有52学分，共53周。

课程设置按照通识教育平台、基础教育平台、专业基础教育平台和专业教育平台归类，从开课门数、所占学分和学时比例等几个方面进行对比，如表1所示。

从表1可以看出，在通识教育平台中，SJZU开设的课程数、所占学分和学时均比UNSW多，前者大约是后者的4倍；在基础课程中，SJZU开设的课程数比UNSW少2门，所占学分和学时少8%～10%；在专业基础课程中，SJZU开设的课程数是UNSW的2倍，所占学分比例比UNSW多12%；在专业教育平台中，SJZU开设的课程数比UNSW的少4门，所占学分和学时比例少24%。总体看，SJZU在专业基础平台中所设置的课程较多，重点培养学生的专业基础，有利于学生进一步深造；UNSW开设的基础课程和专业课程所占比重大，说明该校对基础教育和专业教育非常重视。重视基础课程，即“厚基础”可以提高学生的就业适应性；重视专业课程，即“强专业”有利于提高学生的工程适应性，这也是澳洲高校人才培养的普遍规律。

二、课程群对比

深入研究课程体系内部的关系，考虑人才培养知识结构需求，根据课程内容相关性等因素构建不同课程群。课程群就是把具有相关性或有一定目的的不同课程编排到一起，组成一个“群”，进行系统的学习和教授。在课程群内部，以核心主干课为主线，优化教学内容，通过各课程相关知识点的有机结合，研究各课程之间的关系，使之相互促进，相映成彰。通过对UNSW和SJZU机械专业课程群进行对比，分析各自特色（表2）。表2UNSW和SJZU机械专业课程群对比表课程类型课程群UNSW机械专业开设课程SJZU机械专业开设课程通识教育平台社科类通识教育1思想道德修养与法律基础、中国近现代史纲要、思想和中国特色社会主义理论体系概论、基本原理科普类通识教育2军事理论、健康教育、外语、体育基础教育平台计算机类计算机1计算机文化基础、C语言数学类高等数学1A、高等数学1B、工程数学2E、数值方法与统计高等数学1、线性代数1、概率与统计物理类物理1A、固体力学1、固体力学2、热力学、流体力学大学物理、物理实验专业基础平台创新类机械工程与创新建筑机械概论、综合素质训练制造类制造设计基础、工程材料与化学机械制造技术基础、机械精度设计与测量技术、机械工程材料力学类工程力学1理论力学2、材料力学2设计类工程设计2、机械设计1机械原理、机械设计电子与控制类电子与通讯工程、线性系统与控制电工技术1、电子技术1、控制工程基础、机电传动与控制、微机原理测试类工程试验测试技术方法与管理类工程管理现代设计方法制图类画法几何2、工程制图与CAD2液压类液压传动与控制专业教育平台力学类设计类专业类工程力学2结构力学机械设计2工程机械、钢结构高级热流体学内燃机与工机底盘计算机工程工程机械液压系统高级振动学机械振动实践实践类专业工程、毕业设计1、毕业设计2生产实习、认识实习、毕业设计选修专业选修1、专业选修2专业选修1、专业选修2通过对比和深入调研，课程群的构建和课程内容的深浅程度、涉及范围等都有所不同。

（一）基础教育课程群比较

学科基础教育平台主要由数学、物理和计算机这3个课程群组成。通过深入调研和对比发现，在数学课程群中，UNSW开设的高等数学是分在2个学期开设，尽管基本内容与SJZU大体相同，但是更有利于学生的吸收和消化；通过教学大纲了解到，UNSW开设的数值方法与统计，其内容宽泛但难度较低。在物理课程群中，UNSW除了普通物理外，还开设了热力学和流体力学，以后的专业课中还继续热传导等方面的学习。在计算机课程群中，UNSW开设的计算机主要学习C语言，以锻炼学生的编程能力为目标，其作业难度较大，学生要完成3个大的编程任务；SJZU开设的计算机课程则以掌握基础知识为主。

（二）专业基础课程群比较

在专业基础教育平台中，根据课程内容的相似性划分课程群，如力学类、设计类、制造类、电子与控制类、测试类、方法与管理类和创新类等类课程群，在专业教育平台中有力学类、设计类和专业类等课程群。

在力学类课程群中：UNSW只开设了工程力学1、2，却包含了理论力学、材料力学、机械原理、结构力学，以及疲劳断裂等力学知识，所涉内容广泛，但难度较低。UNSW力学类课程群重点在于将不同的知识点融合在一起，培养学生解决工程中的综合性问题的能力，避免对知识的割裂，并拉近与工程实践的距离。而SJZU分别开设了理论力学、材料力学和结构力学等3门力学类课程，内容难度较大，理论性较强，往往因用人单位的需求而设置。

在设计类课程群中，UNSW将机械零件的设计分在大二和大三的3门课程中，课程内容前后衔接合理，有利于学生循序渐进地学习，且涉及范围宽泛，普适性较强，但是比较零散，缺乏系统性。而SJZU开设的机械设计课程群学时虽不多，却具有较强的系统性和内容的完整性，有利于学生对这类知识模块的迅速掌握。

在电子与控制类、制造类、方法与管理类和测试类课程群中，UNSW都具有一个共同的特点，就是课程紧密结合实际工程，以课程任务为主线引导学生掌握知识和技能，培养学生动手动脑能力。如UNSW开设的工程试验就是以测试为主要内容的实践性课程，在实验室进行教学，要求学生完成对不同传感器的测试、安装及实际应用等任务，从而达到学以致用的目的。

在创新类课程群中，双方各有特色：如UNSW开设的机械工程与创新课，内容涵盖了机械制图、快速设计、工具使用、项目规划和作品制作等内容，综合性和实践性非常强，将机械工程基本素质培养集于一体，强化培养学生的创新意识和动手能力，也培养了学生的项目管理能力和团结协作能力。又如SJZU开设了综合素质训练实践环节，学生通过拆装机械产品增强感性认识，并通过机械创新方案的构思和制作增强动手能力和创新意识。

（三）专业教育课程群比较

比较两校专业课有以下特点：（1）UNSW注重培养学生解决实际问题的能力。如开设的专业工程课程，是一个类似毕业实习的一门实践课，要求学生到企业解决实际问题，如设计环保装置等，应用以前学过的理论知识提出解决方案，并为以后的毕业设计打下伏笔。（2）SJZU在专业课程设置上更重专业化，知识分门别类，系统性和专业性强，如机械设计专业方向开设了钢结构、工程机械和工程机械液压系统等特色课程，突出了面向建设行业特色的培养模式，紧密联系建筑机械装备，为培养学生建筑机械产品的设计制造与运行管理能力打下基础，有利于学生就业。

UNSW课程内容宽泛而难度较低，注重知识点衔接和综合应用，理论与实践环节相辅相成，注重实用性和工程应用，并着力培养学生的动手能力和创新意识；SJZU课程设置注重知识的系统性和完整性，重视理论知识学习，课程具有行业特色，为培养高级专业技术人才做准备。

三、实践环节对比

中澳高校在实践教学环节设置安排上差别很大。国内工科院校普遍都将课程设计、毕业设计、实习等环节单独设置，集中训练，用整周的时间完成某一环节；而UNSW的所有实践环节都穿插在不同的课程中，没有独立的课程设计或实习，课堂内容直接与实践结合，边学边练，在实践中发现问题并找到解决问题的方法。

其一，金工实习。国内高校一般安排2～3周在金工实习基地集中训练；而UNSW则作为一年级的工程设计与创新课程中的一个环节，带学生去车间培训，学习加工工具的使用和简单的实物制作。国内高校都有独立生产实习和毕业实习环节；而UNSW不统一安排，只是要求学生在假期找企业进行12周的实习，完成实习报告并带回企业反馈，并在专业工程课程上完成实习内容和结果的汇报和验收。

其二，对于机械原理、机械设计等课程的课程设计，国内采用集中训练的方式，便于学生集中思路完成设计；而UNSW以大作业的形式根据课程进度进行课程设计，并且大多数课程中都有多个设计类的大作业，以课程任务为主线引导学生学习，从而达到知识的活学活用。

其三，国内大部分高校安排在最后一个学期进行毕业设计，作为对几年理论学习的总结和对所学知识的应用。UNSW则作为两门课程分布在大四的两个学期，也就是用一年的时间完成毕业设计，同时还要学习其他的专业课程，边学边做。前一学期不写毕业论文，但要完成对课题的深入了解，提出问题并找到解决方法，并在专业工程课程中参加答辩；后一学期根据具体的研究项目撰写毕业论文，根据相关要求制作出实体，并进行最终的答辩。尽管毕业设计在组织形式等方面有所不同，但两校对毕业设计的要求同样严格。

四、结语

综合比较UNSW和SJZU的课程体系，从课程设置、课程群特点、实践环节等几方面进行了对比，找出各自特点，借鉴国外的经验，提出一些操作性强、易于实践的新想法，为深化教学改革、优化课程体系，完善课程体系建设以及特色专业建设提供依据。

其一，在课程设置上，UNSW重基础，更重专业教育。“厚基础”可以提高学生的就业适应性，“强专业”有利于提高学生的工程适应性；SJZU更重视专业基础教育，有利于学生进入更高层次的学习。借鉴国外的课程设置情况，取长补短，在兼顾通才与专才教育的前提下，要进一步完善修订培养方案，调整课程体系，探索适应SJZU特色专业的人才培养模式。

其二，在课程群建设上，既要保持知识的系统性和行业特色，又要注重知识点的融合以及理论和实践教学的融合，并侧重知识的宽泛性和工程实用性。在课程群建设中，删减重复课程，加强知识点之间的内在联系，注重课程内容的衔接，强化知识的综合应用。

其三，在实践环节中，实施课堂教学与实践教学的衔接，并逐步形成以“课程任务”为主线的教学思路。通过课堂中的“课程任务”，锻炼学生的动手能力，培养创新意识，使他们在完成各种课程任务过程中，将知识学以致用，不仅掌握知识，锻炼能力，而且也培养他们的学习兴趣，增强自信心，最终达到理解知识、运用知识的目的。

参考文献：

[1] 王春兰，陈仲常.中澳教学方式的差异及启示[J].社科纵横，2009，24（1）：126-128.

[2] 周宁之.中澳教师教育课程目标比较研究[J].湖南科技大学学报：社会科学版，2011，14（1）：139-140.

[3] 胡卫中，石瑛.澳大利亚应用型人才培养模式及启示[J].开放教育研究，2006，12（4）：92-95.

[4] 朱麟飞.澳大利亚基础教育见闻与思考[J].教育，2011（1）：63-64.

[5] 李力，张屹，赵春华.中外机械工程专业本科课程体系比较分析与启示——以澳大利亚JCU大学与三峡大学比较为例[J].中国电力教育，China Electric Power Education，2009（6）：178-179.

Comparative study of mechanical undergraduate curriculum system between

China and Australia

LUO Jiman1， ZHENG Xijian1， YUN Yanbin2， DUAN Chunzheng3

（1. Traffic and Mechanical Engineering College， Shenyang Jianzhu University， Shenyang 110168， Liaoning Province， P. R. China；

2. College of Environmental Science and Engineering， Beijing Forestry University， Beijing 100083， P. R. China；

3. School of Mechanical Engineering， Dalian University of Technology， Dalian 110624， Liaoning Province， P. R. China）

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关键词：工程机械；智能化；发展趋势

引言：信息技术的诞生和发展不仅为人们的日常生活带来便利，也为人们的生产活动提供方便。将信息技术使用到大型工业、农业、建筑机械制造领域，达到通过应用程序控制大型作业机械，是目前工程机械智能化的主要表现。在此基础上不断发展的是超越人们想象的信息科技，随之而来的也是工程机械智能化的不断更新和演变。

1.工程机械智能化概述

1.1 工程机械智能化的现状

大多数的工程机械是重型机械，由于施工环境复杂，工作任务繁重，需要机械操作人员手、脑、眼并用，因此操作起来较为困难。工程机械智能化是将可以编辑的应用程序作为基本的技术原理，实现在系统内部进行存储、运算、定时、控制等功能，通过运行操作系统，控制和操作工程机械的过程。工程机械智能化能够节省人工、规避人工操作的风险性、降低机械操纵难度，因此得以迅速发展。

1.2 工程机械智能化中存在的问题

工程机械智能化虽然解决了重型机械在操作上的很多困难，例如使用Plc技术实现远程数字控制机械，使用GPRS定位技术实现机械集团作业等。但目前的工程机械智能化不能达到建筑施工对细节的要求，例如，人工操作挖掘机能够及时避免挖掘过程中对地下管道和电缆、光缆等设备的破坏，而智能化的挖掘机不能判断施工环境，一旦开工就不会停止。

1.3 探讨工程机械智能化发展趋势的意义所在

探讨工程机械智能化发展的趋势首先能够为工程机械智能化的发展提供目标。因为此类探讨是基于目前智能化工程机械的使用状况和存在的问题进行的推测，发现的问题和预测的机械功能为智能化工程机械研发提供参考。探讨工程机械智能化发展的趋势还能够为使用此类机械的企业提供生产作业方面的建议，帮助企业进行技术、机械引进计划的制定和安排。

2.工程机械的智能化发展趋势展望

2.1 大规模作业的智能化机械的使用

工程机械一般是重型机械，包括起重机、挖掘机、压路机等，被广泛应用于城市建设和水利建设、电力建设和港口、国防等工程领域。随着国民经济水平的增长和城市化规模的进一步扩大，工程建设的设计内容和施工工作量对工程机械提出了新的挑战。目前智能化的工程机械通过虚拟现实技术和智能管理系统的使用做到了机械群组作业和工程的模拟施工，但无法应对更高的施工要求。因此，设计适用于更大规模城市建设的重型机械并实现智能操作成为工程机械智能化的发展趋势之一。这些大规模作业的智能化机械不仅能够应对更加艰苦的作业条件，并且能够达到最大范围的实现作业。如大型桥梁建设施工需要反复使用多种机械，大规模作业的智能化机械能够通过作业速度提升以及作业范围扩大，降低同种机械的使用频率，达到降低机械使用成本的目的。这方面的机械设计及制造不仅需要使用到已有的机械智能化技术，还需要进行智能化的可操作范围上的扩展。

2.2 智能化在大型桥梁施工机械中的应用更加广泛

与以往的桥梁建筑工程先比，现代大型桥梁建筑不仅在施工规模和施工难度上有区别，对机械能够实现的施工作业速度有着更严格的要求。由于机械设备使用的更加广泛，施工中对机械的投资更多，就机械本身而言，实现功能检查的自动化和故障排除自动化，成为桥梁机械智能化发展的主要方向。大型桥梁建筑中需要使用到混凝土加工机、钢筋加工机等重型机械，由于施工范围大、时间长、施工环境复杂，机械一旦投入使用，就很难再拉回来，因此，机械出现故障会造成整个施工的延误，更有甚者，会导致相关的质量问题的产生。在机械设计中写入电脑程序，实现机械功能的自检；在机械投入使用前通过对施工过程的模拟，实现机械功能故障的自我排查；通过远程调控、数位控制等手段，实现机械自检报告的远程接收；通过计算机编程控制，实现远程的机械数控方面的检修，使机械在不撤离工地的情况下在最短的时间内完成修理，重新投入使用，而不耽误整体的工程进度，是目前大型桥梁施工机械对智能化发展的首要需求。

2.3 人工智能的进一步成长

为了应对工程机械智能化中的短板――机械不能应对突发事件这个问题，人工智能的成长成为工程机械智能化发展的必然趋势。人工智能在工程机械中的应用能够使控制系统本身具备运算、判别、反应、执行的一系列智能化功能，这是模拟人脑处理问题的基本反应而进行的计算机程序语言编排上的开发，对于重型机械在无人操控或半自动操控时避免破坏性工程事件来说十分重要。另外一方面，人工智能的使用和开发也涵盖了重型机械在无人操控的状态下接受指令这一行为，例如，挖掘机在进行挖掘的过程中遇到地下管道，地面监工人员通过对讲机发出“停止”的指令，挖掘机能够立刻停住动作。这种人工智能的实现不仅需要无线控制技术和语言数据导入与导出技术的使用，同时也需要机械操作系统编程方面更加精细和严密的校对支持。总之，人工智能的进一步成长将实现工程机械智能化的仿人脑操作行为，机械工作的智能性和控制的灵活性都将得到大幅度的提升。

3.对企业面对工程机械智能化提出的建议

3.1 合理利用机械智能化进行工程作业

鉴于智能化的工程机械可能被设计的能够适应更大规模的工程建设，或者进行更加精细的工程建设活动，选择更大规模作业的机器或者更大程度的减少人工的使用成为使用工程机械的企业在购置机械的类型时必须考虑的问题。企业应该从日常施工的工作经验总结上出发，合理计划智能化工程机械的购置配比。

3.2 注意规避智能工程机械的弊端

工程机械智能化的程度越高，使用工程机械的操作步骤就越简洁，工程机械能够完成的任务也就更多，因此工程机械智能化发展是使用重型机械的企业喜闻乐见的事情。但值得一提的是，无论人工智能发展的多么接近人脑，对于“突发事件”始终缺乏组织能力和判断能力，在进行施工作业过程中可以使用无人驾驶的工程机械，但却不能出现无人监管的工地。加强机械使用监督是规避智能工程机械使用风险的唯一途径。

3.3 减少使用智能化工程机械的成本

智能化工程机械的使用一方面减少了人工施工的成本，另一方面却增加了机械操作员工和机械维修的成本。因此，为了更好的控制施工成本，使用智能化工程机械的企业应该重视机械操作技术人员的聘任和培养，同时做好机械的维护和保养，以减少智能化工程机械的使用成本。

4 结语

综上所述，随着信息技术的进一步发展，工程机械的智能化发展趋向于更加精细的操作和更加主动的智能化。使用工程机械的企业在生产行为过程中应该注意到工程机械智能化可能带来的利益与弊端，主动配合和处理由于机械智能化带来的生产问题，以更好的应对工程机械智能化的发展。

参考文献：

[1]欧阳学金，张华伟.移动模架造桥机在大型桥梁施工中的应用[J].水利水电施工，2007，（3）：110-112.

[2]朱剑英.机械工程智能化的发展趋势[J].航空制造技术，2005（5）：17-20.

篇(7)

Abstract: Mechanical Design basic course design is an important practice teaching link of Mechanical Design course system, and it is the first more comprehensive, more systematic, highly engineering design integrated training for mechanical engineering students in the engineering colleges. This paper basd on the teaching requirements of training applied undergraduate personnel, in the mechanical design basic curriculum design training, conducted the teaching reform and exploration on the teaching methods, teaching focus and the showing form of design results and other aspects, which laid the foundation to improve teaching quality and methods, of practice, training applied undergraduate personnel who are in accordance with the time development needs.

关键词: 机械设计基础课程设计;综合性设计;教学方法;教学改革

Key words: mechanical design basic course design;comprehensive design;teaching methods;teaching reform

中图分类号:G64文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)29-0201-02

0引言

机械设计基础课程设计是机械设计课程体系中的一个重要的实践教学环节,它是工科院校机械类专业学生进行的第一次较全面、较系统、工程设计性很强的综合性设计训练。通过该环节的实践训炼,不仅能使学生巩固加深扩展己学过的知识,并且能使其综合应用这些知识去解决实际问题。机械设计基础课程设计是理论和实践相结合的第一次初探,是一次真正意义上的工程应用能力的培养,是培养学生的工程创新设计思维方式在实践中的验证所迈出的真正意义上的第一步。

近几年,随着社会对人才需求类型的改变,进行教学改革改变人才的培养模式,培养应用型本科人才,作为我校培养人才方案的重点以成为必然,为实现这一人才培养目标的要求,相应的教学体系也在进行适应性调整。机械设计基础作为工科院校的一门重要的技术基础课,它将为这些专业的学生学习专业机械设备课程提供必要的理论基础,使其在了解各种机械的传动原理、设备的正确使用和维护及设备的故障分析等方面获得必要的基本知识,机械设计基础课程所占的教学比重在逐年增加。机械设计基础课程设计是机械设计基础课程最重要的综合性与实践性教学环节,其在实践教学中的意义越加显现出了其重要性。我们围绕着培养具有一定的实践能力和创新设计理念的应用型本科人才的目标,从教学内容、教学方法和手段、设计成果展现形式等方面进行了教学改革和探讨,指导学生从工程应用的角度,结合创新设计思维,应用先进的现代设计方法及设计手段去解决工程实际问题,考虑相关的工程技术要求,逐步树立正确的设计思想,增强设计创新意识和竞争意识。

1教学内容的改革

长期以来减速器作为机械设计基础课程的设计的经典设计题目,这是由于减速器自身的特点决定的。减速器作为机器中一个相对独立的部分,组成减速器的零部件覆盖了机械设计基础课程的绝大部分内容,便于学生在设计实践中应用检验所学的知识,实现理论和实践的结合。另外,不同类型的减速器和参数的设计参数要求,所设计出的减速器的结果是不同的,因此, 选择减速器作为机械设计基础课程设计的题目是可行的。然而, 减速器只是一个部件, 每届学生都重复同样的设计内容, 势必会影响教师的创新设计的积极性。另外, 我校制图课的测绘练习也选择减速器, 这就使得课程设计的题目过于重复,使学生缺乏新奇感,势必会影响学生的设计积极性,影响设计成果。因此,结合学生所学的相关专业和学生对本门课的掌握程度,适当地拓宽课程设计的选题势在必行。

鉴于我校的机械设计、材料成型、车辆工程、汽车服务、材料科学、机电一体化、工程机械、数控等专业的学生都要进行课程设计,其专业跨度大、学生人数多以及减速器涉及的设计问题的经典性,故减速器齿轮减速器设计题目仍予以保留,但根据不同的专业特点适当地增加了设计题目,例如,对于数控专业的学生可以设计普通机床的传动系统, 给出电动机的动力参数, 通过带传动,带动主轴箱的运动。在这样的传动设计中, 学生可以通过参观相关机床,这样既进行相关的带传动和减速器传动设计,也结合学生的自身专业知识,增加了学生的设计兴趣,使学生真正体会到什么叫学以致用。 对于汽车专业的学生,不再进行传统的一级圆柱齿轮减速器设计,而是结合其专业特点,设计汽车用变速器,这样,需要考虑的因素更多了,同时也符合专业培养的特色。实践证明, 适当拓宽课程设计的选题不仅能够让学生得到更多的工程设计训练, 而且能发挥学生的主观能动性, 对于培养创新设计思维和进行创造性设计, 可起到事半功倍的效果。

对于机械专业等为期三周的机械设计课程设计,要求学生在提交一份装配图、一到两张零件图和一份设计说明书外,还要提交箱座和箱盖的零件图。这样更能较全面地考查学生对《机械制图》、《互换性与技术测量基础》、《机械制造基础》、《机械设计基础》等几门课的掌握程度。

2教学方法和手段的改革

现代的教育要求“以人为本”,学生是教学的主体,教师则是教学过程中的主导者。课程设计作为教学中的重要部分,在设计过程中也要充分激发学生设计的主动性和创造性。要达到以上教学目的,首先应重视实践教学的环节,实践教学是学生获得感性知识的重要手段,课程设计也是如此,为了让学生在设计过程中能有一个整体的设计观念,我们在进行课程设计之前,让学生应用机械设计基础理论课上所学的知识,自行设计一个具有一定创新性的实验,来实现预定的运动规律。然后,让同学进行减速器的拆装实验,通过这次实验让大家对减速器的常见类型有一个直观的认识,使学生了解减速器内部零部件的类型、结构和装配关系, 对加工制造的工艺过程形成初步的认识。装拆的重点是轴系零部件的结构及装配关系, 再此基础上让学生应用已有零部件设计一个合理的轴系,使学生能在课程设计中结合实际的参数要求设计出合理的轴系结构和尺寸。

在课程设计过程中也要重视老师的指导作用,一次成功的课程设计与教师的悉心指导是分不开的。为此应改变以前过于集中的指导方式,变“集中式指导”为“集中与分段相结合式指导”,设计前通过集中式的讲解交待清楚所要完成的设计任务,针对具体的设计任务如何入手去做,通过教师已有的设计经验,引导学生解决设计初期的入手难得问题,对于设计中的主要注意事项应交待清楚避免在设计过程中学生走弯路,在设计过程中教师应经常到教室中去,发现共性问题要及时地集中讲解,对个别底子薄的同学应进行个别指导,及时解决存在的障碍性问题,便于设计的如期完成,在设计的后期主要是检查与纠正细节。在具体的指导过程中要求教师要以学生的设计思想为主线,在不改变学生原有总体设计方案的前提下,进行指导完善此设计,让学生能真正地进行应用所学的知识进行创造性设计,让学生能够真正成为设计的主体,在完成此设计的基础上,让学生能够真正地领会完成一次设计的总体设计思路和收获自己的设计成果的成就感。总而言之,课程涉及的改革方向应以培养学生的设计创新能力和解决实际问题的能力为出发点。

3设计成果的展现形式

采用现代先进的机械设计手段,改变传统的纯手工绘图的方式。要求学生提交的设计成果为手绘的设计草图,手写版的设计说明书,以及电子版的设计总体装配图和典型的轴类、齿轮类和箱体类零件图。随着科技的进步,计算机在设计、生产、试验各领域发挥越来越重要的作用。为了顺应社会对人才的需求,必须重视学生的应用和掌握计算机的能力,在我院的机械设计专业率先试点要求总体装配图利用CAD完成。对于基础较好的同学要求应用SolidWorks、CATIA等三维绘图软件完成齿轮、轴、箱体、端盖等所有机械零件的结构设计,完成整机的装配,然后进行机构的运动仿真和干涉检验。

设计成果的评定方式,改变原有的只看图纸的评定方式,采用答辩与平时的设计表现相结合的方式,以图纸、计算说明书和答辩成绩为主,兼顾设计态度、准备情况、出勤率、进度、协作、总结等表现。答辩过程中师生间的相互交流是教师评定设计质量高低最有效的手段,通过答辩老师能够发现总结设计过程中所存在的问题,同时也是学生自我检验的最有效的方式,通过答辩锻炼了学生的语言组织和表达能力,有利于培养学生的宏观地看待问题和总结能力,能够强有力地督促学生及时地解决设计过程所存在的细节问题,防止懒散和懈怠现象的发生。

4结束语

机械基础课程设计是机械类专业重要的实践教学环节之一,对培养学生分析和解决工程实际问题的能力起着十分重要的作用。经过全体机械设计基础教师的努力,在课程设计过程中所进行的相关改革和实践,在组织教学内容方面加强专业特色适当地改变教学内容,在设计手段上应用现代的设计方法,在成果的展现形式上突出了实时动态的考核方式,能够全方位提高机械设计基础课程设计的质量,提高学生的综合能力。随着应用型本科教育改革的进一步深入,如何再提高教学质量,保证应用性本科人才培养模式的实现是我们全体机械教师不断努力地探索和奋斗的目标。

参考文献:

[1]朱宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京: 高等教育出版社,2005,(11).