机械系论文精品(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机械系论文范文，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 非线性；机械系统；PID控制；渐进稳定性

中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）64-0099-02

虽然当前控制理论与技术实现了持续的发展和进步，同时人们也提出了不同的非线性比例的积分和微分方程，有效改善了传统线性PID品质，但大多数的实际机械控制系统依旧采用传统的线性PID进行控制。而PID控制的非线性机械系统的稳定性分析一直是研究中的难点。

Arimoto提出了不确定的非线性机械系统PID局部控制趋向稳定性，而Kelly则提出根据饱和函数在实践中的引入明确了非线性不确定机械系统控制的全局渐进稳定性。相应的专家还了解到自适应饱和P加D控制过程中所呈现的机械系统全局稳定性特点。根据近期的文献研究了解到，专业的研究者所提出的新型的饱和函数，有效证明了P加D饱和同步误差的非线性控制机器人系统的全局渐进稳定特点。

1 机械系统动力学模型与特性

n自由度的自由度旋转关节非线性机械系统动力学模型描述如下：

上述公式中，q为关节位置， 为速度矢量， 为加速度矢量，M（q）为对称正定惯性矩阵，而B0为关节线性阻尼摩擦力矩阵，C(q，)为哥氏力以及离心力矩阵，而g（q）是重力向量，U(q)是由于重力而形成的势能，而则是力矩控制矢量。

非线性机械系统一般具有一下所示的结构特性：

1）当B0，实际上也是线性阻尼矩阵为对角正定矩阵，惯性矩阵保持对称正定且并非无限，是有界的，其范围满足如下关系式：

其中的λm（M）以及λm(M)表示的是在M（q）矩阵中的最小特征值和最大特征值。

2）对于特定的qd以及任意的q以及α>0，有一个恒定的对角正定矩阵保证下列关系式成立：

在实际的分析过程中，也就是公式中，对于任意的qd，也就的任意给定的期望位置，设计出线性PID控制器，通过综合的考量能与任何的模型信息适用，同时实现了非线性机械系统渐进稳定性位置的控制，从而致使非线性机械系统从初始的位置渐进稳定达到目标状态。

2 非线性机械系统PID控制渐进稳定性分析

2.1 传统线性控制半全局渐近稳定性

传统PID线性控制:

公式中的Kp+Ki为恒定对角正比例，而Kd为微分增益矩阵；Ki为积分增益矩阵。

将上述两个公式带入非线性机械系统的动力学模型后，可得出闭环系统的方程如下：

其中B=B0+Kd，通过上述公式，可得知ΔqT TzT为相应系统中唯一静态平衡点。

根据对传统线性PID控制的非线性机械系统的分析，可得出相应的定理：

根据非线性机械系统模型定义，传统线性PID控制系统的应用过程中，通过传统控制器的比例与微分增益参数适宜的不等式方程的设定和完善，那么系统的位置误差处于半全局的渐进收敛状态。也就的存在稳定的吸引域保证。

由于公式所表示的Lyapunov函数V保持正定的。并且函数V的值将顺着闭环系统实现了时间倒数在平衡点附近内部吸引域的半负定。同时实际上值为零实际上也是Δq的值为零以及的值为零。根据LaSalle的不变性原理可了解到，吸引域D的值使处于其吸引域内部的初始值都将渐进稳定实现平衡位置的收敛。这似乎达到了局部渐进稳定的结果，然而实际上影响吸引域大小的常数值没有出现在非机械系统的控制器中，这个影响的正常数值大小可随意自定。同时也是吸引域的大小为整体的状态空间体系，由此，根据相关学者的相似讨论可推算出闭环系统的半全局渐进的稳定性特点。

2.2 改进后的非线性PID控制的全局渐近稳定性

根据相应的仿真模拟实验可知，改善完成之后的NPI-D控制器当中，控制系统中的等价比例的控制参数小于或者等于线性PID的控制参数，非线性机械系统控制器的位置和误差可根据仿真试验的结果看出，在通过了初始控制值的误差暂时状态过渡完成后，机器人系统位置控制误差逐渐接近零。同时实现改善后的非线性机械控制系统，也就是NPI-D系统，与传统的PID控制系统相比具有更快的反应速度。根据推算的理论体系和结论明确到，本论文提出的非线性机械系统NPI-D控制器的改进措施引入了较新的且将小误差放大的饱和函数，从而明确了在较小的控制增益状况下依旧能实现较快的过渡过程。为了保证非线性机械系统全局区域稳定性而采取的，通常所用的双曲余切函数无法放大误差，为了实现满意的系统过渡，机械系统中的比例以及积分的增益都相对大一些。

首先通过相类似的势能函数，实现对相应系统稳定性特点的推导：

针对近似的势能函数求导可得出非线性的饱和函数如下所示：

其中唯一的静态平衡点为

对于公式中所控制的闭环系统，可推出如下定理：

对近似势能函数所表示的非线性机械系统，通过改进的非线性机械NPI-D控制系统，控制器比例以及微分增益都要满足相应的不等式，那么系统位置位差呈现全局渐进收敛，也就是。

3 结论

通过对相应线性控制的非线性机械系统渐进稳定的分析，清晰明确地回答了这一开放性问题。虽然并没有对线性控制全局的渐进稳定性进行阐述，但实际证明了实际机械系统中的半全局的渐进稳定性，同时在传统的线性PID控制半全局渐进稳定性的分析基础之上，提出了改进的NPI-D控制体系，通过相应专业理论的应用证明了闭环系统呈现全局渐进稳定性，通过实际的实例进一步表明了理论分析结果的正确和有效。

参考文献

[1]苏玉鑫，郑春红，Peter C.Müller.非线性机械系统PID控制渐近稳定性分析[J].自动化学报，2008(12).

[2]苏玉鑫，段宝岩.一种新型非线性PID控制器[J].控制与决策，2003(1).

[3]赵国生，魏志纲.基于非线性PID控制的三相有源滤波器[J].郑州大学学报(工学版)，2005(2).

[4]尚宏，陈志敏，任永平.一种新型非线性PID控制器及其参数设计[J].控制理论与应用，2009(4) .

篇(2)

根据国家机械设计制造及其自动化专业毕业培养标准中对毕业能力要求之4“具有设计机械系统、部件的能力”要求，整合现有教学内容，形成了基础知识递增和设计能力递进的机械设计类课程教学环节结构。其中先修课程包括数学类、工程力学、机械制图、公差与技术测量等基础课和专业基础课。为达到“具有设计机械系统、部件的能力”的毕业要求，设计了课程教学及课内实验、基础设计能力培养、创新设计能力培养三个能力递进培养环节。

2机械设计类课程教学及课内实验

课程教学及课内实验教学环节分为机械原理和机械设计两个部分，每部分。含课内实验，课程内容及培养目标如下：机械原理课程是一门培养学生机械机构运动设计与分析的技术基础课，主要研究机构的结构分析、运动分析和动力分析，常用机构设计的基本理论和方法，机械系统传动方案的规划与设计，其主要任务是培养学生：第一，理论联系实际的学风，设计实践能力和创新精神。第二，掌握机构运动方案设计的能力。第三，具有机械系统运动简图的绘制，计算机辅助机构分析和设计的能力。机械原理实验教学是机械原理课程教学中的实践环节。在实验中通过安排部分课程基本理论的验证性实验，使学生进一步加深对课堂教学内容的理解。通过增设一些综合性、设计性实验，培养学生基本知识、基础理论与实际项目需求的理论知识应用能力，同时培养学生创新意识和能力。通过设立较多的选修实验，促进学生的个性发展。机械设计课程是一门培养学生机械设计能力的技术基础课，在教学内容方面着重掌握机械设计的基本知识、基本理论、基本方法和创新思维，通过对本课程的学习，使学生掌握常用机构和机器中各种通用零件的基本理论和基本知识，初步具有机械结构方面的分析、设计能力，同时注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。机械设计实验教学通过设立部分验证性实验，使学生进一步加深理解课堂教学的内容；通过设立一些综合性、设计性实验，培养学生理论联系实际的能力及机械结构设计的创新意识和创新能力；通过强调学生参与实验的全过程，培养学生的动手操作能力；通过设立较多的选做实验，满足学生的求知欲，促进学生的个性发展。

3基础设计能力培养

机械设计课程设计是机械设计基础类课程的重要实践性环节，通过对机械传动装置和简单机械的设计，使学生综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识，熟悉机械设计的一般规律，掌握机械通用零部件及简单机械的设计理论及设计方法。培养学生理论联系实际的正确设计思想，树立工程意识，培养独立分析和解决工程实际问题的能力，为毕业设计和以后从事工程设计工作打下良好的基础。课程的教学目的：第一，学习机械设计的一般方法、步骤，掌握机械设计的一般规律。第二，学会从机器的功能要求出发，合理选择传动机构的类型，制定传动设计方案，正确计算零件的工作能力，确定它的结构、形状、尺寸及材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题，培养机械设计能力。第三，进行机械设计基本技能训练，例如计算、绘图，运用标准、规范、手册、图册和设计资料，以及使用经验数据和处理数据等。第四，通过编写设计说明书，提高学生文字表达能力，掌握撰写技术文件的有关要求；培养学生运用计算机撰写论文的能力。第五，训练学生用CAD绘图的能力。机械综合课程设计是形成机械装备设计能力的重要实践性教学环节。内容以车床或铣床的主传动系统设计为主线，以所学过的机械制造装备的基础知识为支撑，完成主传动系统设计、操纵装置布置、工程分析计算等环节的训练。其目的是在相关先修课程学习后，进行机械结构设计综合训练，使学生掌握机械系统分析和设计的基本步骤和方法，培养和锻炼学生综合运用所学知识解决实际工程问题的能力。

4创新设计能力培养

学生创新设计能力培养包括机械产品创新设计与仿真和机械创新设计与制作两个环节：机械产品创新设计与仿真是学生以项目组的形式自主开展的为期一年的研发与制作项目，在学院的统一命题下完成一项任务。提高学生自主学习、问题求解、团队协作、项目管理、综合创新等方面的能力和素质。机械创新设计与制作是结合学生已有的知识储备，充分发挥学生的创新设计思维，通过机构综合模拟现实自然界生物的动作行为，并辅以相应的控制系统达到机构的协调运动。在教师的启发和指导下，学生以组为单位自主地进行相关内容科技文献检索、方案设计、虚拟仿真、绘制加工图纸、撰写设计说明书并进行答辩，通过工程实践培养学生灵活运用所学机械设计知识的能力。

5结论

篇(3)

关键词：专业学位；培养模式；实践环节；工程特色

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）31-0131-02

一、引言

专业学位工程硕士从培养方式上分为非全日制在职工程硕士和全日制工程硕士两种，在职工程硕士通常有实际工作经验，而全日制工程硕士与工学硕士相似，其学生大多数为应届本科毕业生，缺乏实际的工作经验。全日制工程硕士虽然在招生对象上与工学硕士相似，但由于二者的培养目标不同，其培养模式、培养方法、教学体系、论文标准均有较大的区别。以往的非全日制工程硕士和工学硕士的培养模式、评估标准和保障体系已不能完全适用，必须构建出适合全日制工程硕士培养目标的各种体系和机制，以适应专业学位研究生教育的发展。

我校机械工程学科作为最具综合性和工程实践特征的学科之一，从1999年开始，在培养管理工作中积极探索、改革创新，通过学科建设、人才队伍建设、实践基地建设等有效措施，保持工程硕士教育的健康发展，取得较大进展。

二、全日制专业学位研究生培养存在的问题

（一）培养模式与定位不能全面体现工程特色

目前，许多机械类的研究生教育仍沿用学术型研究生的培养方式，无法突出专业学位研究生的工程特色和应用背景，达不到学术型研究生在理论与创新方面的要求。

（二）课程体系不能全面突出实践性和应用性

大多数院校目前没有专门用于培养专业学位研究生的课程教学体系，在必修课和选修课方面沿袭学术型研究生的课程体系，忽略对专业学位研究生工程实践能力的培养。

（三）教学内容和教学方法与工程需求存在差距

专业学位研究生大多是应届本科毕业生，目前教学内容存在“重理论、轻实践、多灌输、少研讨”的现象，达不到丰富学生实践经验、提高工程实践能力的要求，不符合企业需求。

（四）研究课题单一，不能全面体现工程实际

部分专业学位研究生在校期间从未参与过工程实际项目，学位论文几乎是理论分析与公式推导，既不符合专业学位研究生的培养目标，也背离了国家设立专业学位研究生的初衷。

因此，在全日制专业学位研究生的培养过程中，探索出理论和实践相结合的培养机制，研究出具有机械类行业特点、产学研结合的培养模式，制订切实可行的培养方案、教学体系和教学方法，使机械类专业学位研究生具有综合的专业知识和良好的实践能力，具备较强的可持续发展能力，注重全面综合发展，这无疑是一个重大的课题，对以大机械人才观，培养更具特色与竞争力的高素质、实用复合型人才具有重要的意义。

三、改革思路

（一）创新培养模式

工程硕士的培养必须改革传统的“重学术、轻实践”的培养模式，明确培养工程实践能力强、具有解决工程实践问题和创新能力的应用型、复合型高层次工程技术和工程管理人才的培养目标，制订符合现代化建设要求的专业学位研究生教学计划、教学内容，坚持“强基础、重实践，求创新”的指导思想，以综合素质培养为基础，以能力培养为主线，对知识、能力、素质等方面进行合理安排，力求整体优化，培养具有工程背景的高素质工程技术人才。

（二）注重课程设置

制订专业型工程硕士的培养计划是保证人才培养的重要基础。培养计划中的课程设置应充分体现“厚理论基础、重实际应用、拓前沿知识、强工程实践”的特点，采用学分制和模块化，将模块分为必修模块和选修模块。减少公共必修课学时，增加能代表学科前沿、富有实用性的案例课和高水平选修课，增加实践环节。针对专业学位研究生的工程实践背景，在实践环节方面要求学生深入企业，时间为0.5～1年，两个学分，撰写出实践环节总结报告，由企业导师签字认定，而且，其学位论文也可以此为背景展开，充分体现专业学位工程硕士的培养特色。

在教学过程中，要求教师采用主题式的教学模式，按工程项目、工程案例和工程问题组织教学内容，针对不同内容提出设计主题，注重课程内容的衔接，不断激发学生的创新欲望，营造创新环境，培养创新意识、思维、方法和技能。通过淡化分析，加强综合，强化学生对机械系统的综合训练。同时，要求教师针对课程内容，以企业实践、实验研究、参加科研、协助导师指导本科生实践等方式强化实践环节，为论文写作奠定基础。

（三）突出实践环节

校内实践环节。在选修课中，应规定每门课程必须有实践操作，同时构建高水平的校内实践基地，承担与理论课程配套开设的实验教学任务，并为研究生完成学位论文工作提供必要的工作场地和实验设备。

企业实践环节。企业实践环节是机械工程专业学位研究生培养过程中的重要环节，充分的、高质量的企业实践是专业学位研究生培养质量的重要保证。通过该环节，应达到基本熟悉本行业工作流程和相关职业及技术规范，培养实践研究和技术创新能力，并结合实践完成论文选题工作。

全日制专业学位研究生的实践环节内容由校内外导师共同协商决定，认真组织开展相应的企业实践活动，并进行必要的总结和考核评估，获得相应的学分。

（四）体现工程特色

强化工程实践的总体思路是：面向工程，建设基地，提升工程实践能力；依托课程，融合课外，协调开展创新教育。在与相关企业建立研究生培养基地与社会实践基地的同时，不断丰富学位论文的选题来源，使其有明确的职业背景和应用价值。在指导方式上，以校内导师指导、校外导师参与为主，合理运用理论知识和技术解决实际问题。

培养过程采取课程学习、企业实践和学位论文相结合的方式。注重对工程应用和创新能力的培养，增长工作经验，缩短就业适应期。在研究生入学后，导师要从学生的实际和社会需求出发，为其制订培养计划。课程设置要以实际应用为导向，以职业需求为目标，以综合素养和应用知识与能力的提高为核心。

对于企业实践环节，可采取集中实践与分段实践相结合的方式。通过建立校企培养基地，共同培养专业学位研究生，改革创新实践教学模式，积极探索人才培养机制。

四、实施效果

（一）建立具有科学性、实用性的培养模式及课程体系

机械工程专业学位硕士的课程内容要根据企业需求和近几年毕业生的就业情况来设置。机械工程专业学位研究生开设《机械工程领域工程实践问题案例分析》、《机械制造技术应用与实践》、《机械工程实验与分析》及《实践环节》等工程实践与案例课程；同时还开设了相关的选修课，充分体现培养特色。

（二）确立科学、系统、前后呼应的教学内容

机械工程专业将《现代制造技术》、《现代控制理论及应用（机械）》、《现代设计理论与方法》集设计、制造、控制于一体，与选修课《复杂表面制造技术》、《数控设备设计与分析》等制造、设计、测试、分析相呼应，形成完整的课程体系。同时，将教师的典型科研项目加入课堂教学，按工程项目、工程案例和工程问题组织教学内容，提高学生的学习兴趣和综合实践能力。

（三）建立实践教学基地，提高学生的工程实践能力

注重吸纳使用社会资源，加强合作办学，建立联合培养基地，充分发挥我校机械工程专业学位人才培养的优势。从2000年开始，以机械工程领域为依托，先后与沈阳多家大型装备制造业企业建立研究生联合培养基地，并保持长期合作关系，邀请该领域实践经验丰富的专家参与专业学位研究生培养，参加学位论文评审、答辩等环节。2010年5月，由沈阳市政府牵头，我校与沈阳六家企业共同组建“沈阳铁西装备制造业聚集区公共研发促进中心”，为机械专业型工程硕士的培养提供更大的平台。

（四）稳步实施“双导师”制，建设一只具有工程实践背景的师资队伍

建设一支专兼结合，既有较高学术水平又有丰富教学经验，具有工程实践背景的师资队伍，是做好工程硕士培养工作的关键。为体现工程硕士的培养特点，积极探索校内外“双导师”制，即以校内导师为主，企业导师为辅，共同指导实践环节、项目研究与学位论文等多个培养环节，共同承担专业学位研究生教育的培养工作。

通过聘任更多有着较高理论水平和丰富实践经验的企业单位专业人才做兼职导师，同时不断提高校内师资队伍的专业化水平，鼓励教师参与横向课题，加强内部培训，参加专业技能培训等方式，丰富教师的实践经验，不断提高专业课教师的专业实践能力，提升整个专业学位研究生教育师资队伍的专业化水平。自开始招收机械工程工程硕士始，即要求其导师由学术造诣深、工程实践能力强，且有企业横向科研课题背景的教授担任，保证工程硕士的培养质量。几年来，有20余位校内教师及每年吸纳10余名不同学科领域的专家、学者和实践经验丰富的人员做校外导师，参与实践课程、项目研究与学位论文等多个培养环节，共同承担专业学位研究生的培养工作，增加学生的实际工作经验，缩短就业适应期，取得良好效果。

（五）强化结合工程实践背景的学位论文选题

论文选题应源于生产实际，或具有明确工程背景与应用价值，或具有一定的技术难度，体现所学知识的综合运用，或有足够工作量。论文研究应体现作者的知识更新及在具体工程应用中的新意，研究结果能对行业特别是所在单位的技术进步起到促进作用。

篇(4)

关键词：虚拟制造技术；现代机械工程设计；机械制造；机械产品；机械设计

文献标识码：A中图分类号：TH166文章编号：1009-2374（2016）05-0073-02

作者简介：伊纪斌（1994-），男，山东淄博人，山东理工大学国防教育学院学生，研究方向：机械设计

随着知识经济和工业制造的快速发展，现代化的市场要求产品生产厂商要以最快的速度、最优的品质、最短的研发时间、最低的成本消耗和最佳的服务来满足顾客的需求。传统设计一般是在图纸结合产品的特性和设计的具体要求进行的，在机械设计的过程中需要提前对设计中的设备装配的干扰因素的不确定进行考虑，但是产品在装配中的缺陷只有在产品开发的后期才能暴露出来或者在产品的试制阶段和装配中显现出来。如果设计的零件已经开始投入生产了，那么损失就更加严重了。产品的质量在传统的设计和制造方式上不能得到很好的保证，并且传统设计的工艺比较粗糙、开发的效率低、花费时间比较长、耗费的资金比较大。在变化速度快、持续性发展和不可预测性市场中难以适应。因此，企业的生产活动需要具备高度的柔性和快速的反应，与此同时信息技术的飞速发展保证了机械制造的先进性，信息化的使用对于现代机械工程设计十分重要。

1虚拟机械制造技术

以往传统的机械设计技术的设备条件比较差，设计技术性不强，传统的设计观念比较保守，设计的手段主要依靠的是粗略的计算和估算，主要是在较多的简化和静止化假设中完成机械工程的设计，传统设计具有较大的随意性，并且设计的关键过程还对设计者的经验和设计习惯具有很大的依赖性。设计的过程很难实现合理、高效和准确。但是在现代化虚拟设计的相关技术可以很好地实现设计经验依赖性强、设计过程静态性和设计理念随意性向现代化设计精确性、以数据知识工程和专家系统为保证的设计方式的发展，虚拟计算机技术需要对必要的信息进行检索、分析和收集。最终找出最优的设计方案和数值运算的方式，当然也会对CAD技术和人工智能技术、数据库技术等进行大量的应用。虚拟机械制造技术主要是在虚拟环境下对计算机的模型进行虚拟分析的一种计算机设计技术。该技术集成并综合应用了综合性的机械制造环境，主要包括了各种仿真、分析、应用等工具以及信息模型和控制工具等。虚拟制造需要经历的主要阶段有装配产品的概念设计、动态仿真、回收利用。依靠虚拟制造技术，机械设计人员不需要将所有的零件设备生产制造出来，可以通过对零件模型的建立，随后对零件进行虚拟装配，并对各零件部位之间的装配间隙进行干涉、对装配的状态实现检查，对零件设计中的错误及时发现，如果零件不符合设计要求，可以依靠计算机技术方便及时更改模型，最后形成新的零部件设计图和装配图，达到设计、装配和制造检验的协调。

2虚拟制造技术的关键

虚拟制造技术包含了许多方面，主要有设计技术的提出、产品制造过程的抽取、原模型的建立、集成基础结构、建模仿真等。下面就对虚拟制造技术中的关键技术进行详细的介绍：

2.1虚拟技术中的建模技术

虚拟指的是在系统中将现实制造系统映射到虚拟环境下，主要涉及了RMS的模型化、形式化、计算机化的抽象描述和表示。VMS建模的主要内容有生产模型建立、产品模型建立、工艺模型建立的信息化体系结构的建立。生产模型中有静态描述和动态描述两种。静态描述主要是关于对系统生产能力和生产特性。动态描述是在已经被得知的系统状态和需求的性质上对产品的整个过程进行全面的预测。在制造过程中我们将种种实体对象总的称之为产品模型。在产品的模型建立中需要对产品的明细、形状特征等方面进行描述。对于VMS而言，要实现产品实施过程的全部继承必须具备完整的产品模型。因此在虚拟制造中的产品模型不再是单一和静止的，它可以运用抽象的技术实现各种模型面貌的提取。工艺模型主要指的是在制造过程中对产品的工艺参数和关于产品功能的各种因素进行联系，最终实现对产品模型和生产模型之间相互作用的反映。

2.2虚拟制造技术中的仿真技术

仿真指的是通过计算机实现复杂现实系统的抽象化和简洁化最终形成的系统模型，并且在仿真的基础上对模型进行应用，最终得到相应的系统性性能分析。仿真主要以系统模型为主体的研究方法，它对实际的生产系统没有直接的干扰作用，并且仿真系统可以对计算机的计算能力进行应用，实现在短时间内完成在实际工作中需要很长时间的工作，有效缩短了生产决策的时间，最大化地避免了对人力、物力和资金的投入以及浪费。计算机技术还有很好的仿真修复功能，最大化地保证了方案的最优。仿真技术过程的主要步骤有系统研究、数据收集、系统模型建立、仿真算法的确定、仿真模型的计算、仿真模型的运行、结果的输出和分析。仿真在产品的制造过程主要被分为制造的仿真和加工的仿真。在系统产品的开发中主要涉及的是产品建模、设计交互行为仿真等。方便对设计结果的评价，及时进行反馈，降低产品设计中的错误。加工过程的仿真主要有切削、装配、检验及焊接、压力加工和铸造等。以上两种仿真过程是相对独立的，两者不能实现集成，而VM中应建立全面过程的统一仿真。

2.3虚拟制造中的虚拟现实技术

虚拟现实技术的目的是改善计算机的交互方式，提高计算机的可操作性，它是在对计算机图形系统和多种显示以及控制等接口设备的基础上，以交互的三维环境为人提供沉浸体验的技术。虚拟现实技术主要由图形系统和多种接口设备组成，使人在虚拟环境中感受到真实的沉浸感觉，交互性计算机系统是虚拟现实系统的基础。虚拟现实系统中有操作者、机器和人机接口。它帮助提升人和计算机间的和谐度，同时也是最有力的仿真工具。在VRS的作用下实现对真实世界的模拟。在用户交互输入以及输出修改虚拟环境的条件下，使人达到身临其境的沉浸感觉。VM的关键技术之一就是虚拟现实技术。

3机械虚拟样机技术介绍

虚拟样机技术在机械工程设计中被称作机械系统动态仿真技术，它是20世纪80年代在计算机技术的快速发展中发展起来的一种计算机辅助技术。在计算机建立样机模型后，对模型的多种动态性能进行具体的分析，最后对样机方案实现改进。用数字化模型代替物理性的样机。通过虚拟样机技术的作用，简化了机械产品的设计开发过程，有效缩短产品开发的时间，最大程度降低产品的开发成本和费用，实现产品质量和系统性能的提升，使设计产品实现最优化和最具创新性。综合以上优势，该技术一经出现就受到了众多工业发达和高等院校及设计和生产企业的重视，许多著名的产品开发设计者都对该技术进行了引入并运用在自身产品的开发中，并且取得了极好的经济和生产效益。在机械工程设计

中应用仿真技术对零件进行设计、生产工序等方面的选用以及工艺参数、加工工艺、装配工艺等构件的运动性等均可以实现建模仿真。

4虚拟制造技术在机械工程中发挥的优势

4.1强大的通用性和分析处理复杂问题的能力

虚拟样机技术建立和发展的基础是分析力学和多体运动力学，该技术的关键是对复杂机械系统进行自动建模。因此，大多数的虚拟样机技术软件主要运用的是带约束乘子的微分代数混合方程。令每个构件都有六个自由度是它的核心，还要要求其对多余的自由度进行限制，实现其具有良好的通用性，达到适用性强的目的。与此同时，虚拟样机技术还对机械系统的详细环节进行考虑，具体指弹性、接触和摩擦等因素。

4.2为机械系统建模带来便利

传统的机械系统建模中要先建立运动分析，随后在运动分析的基础上进行动力分析，这中间需要许多的图形分析和公式推导。但是图形的分析和公式的推导过程往往比较复杂，并且错误率高。同样的建模过程中设计人员只需要将机械的构成方式和连接方法以及相应的物理参数实施输入，其后的建模和求解只需要计算来完成就可以了，极大地帮助设计人员承担了许多的设计难度。

4.3强大的后期处理能力

在传统的分析方法上通常得出的是大量的数据，数据的理解还要依靠丰富的经验和理论。但是运用虚拟样机计算软件为复杂性的数据提供了可视化技术，使得设计人员直观地看到机械设计的性能和运动效果。

5结语

虚拟制造技术实现了现代工程机械工程设计领域中的设计、试制等一系列过程的直观性。实现了在产品真正制造出来前，可以在虚拟的制造环境中生成产品的原型，更好地替代现实中的硬件产品，更方便地对设计产品的性能和可生产性进行评估，极大地缩短了产品的设计和生产周期，最大化地节约了产品开发的成本，保证产品的开发和设计可以适应市场的灵活性的变化。虚拟制造技术是现实技术和计算机仿真技术在机械制造中的综合应用。在现代化计算机虚拟设计技术的帮助下实现对众多产品的开发和设计，不仅不会造成实际物质的浪费，并且还能更直观地了解产品生产的具体情况，打开了机械制造和设计的全新局面。

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]刘玲娣．浅谈虚拟制造技术在农机设计制造中的应用[J]．河北农机，2013，（2）．

[3]孙福臻，阎勤劳，单忠德，等．机械虚拟现实技术的应用与发展[J]．机械设计与制造，2010，（5）．

[4]郝虎．虚拟样机技术在采煤机械设计中的应用[J]．城市建设理论研究（电子版），2011，（25）．

[5]陶表达，姚桂玲．虚拟技术在现代机械产品研发中的应用[J]．湖北第二师范学院学报，2010，（2）．

篇(5)

关键词 机电一体化系统设计 工程应用 创新能力 实践能力

中图分类号：G420 文献标识码：A

Curriculum Reform of "Mechatronics System Design" in Universities

ZENG Yudan, DU Liuqing, ZHANG Mingde, YANG Xiangyu, WANG Yali

(Chongqing Automobile Institute, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054)

Abstract "Mechatronics System Design" as a core curriculum in group of mechanical engineering curriculum, has strong comprehensive and practical features. In this paper, our undergraduate institutions in the curriculum development and teaching reform emerged as the major issue, the demand for the industry, for engineering applications, emphasizing awareness and sense of innovation and engineering training, a typical mechatronic systems - NC special main design feature for teaching, student-centered, self-study students for the purpose of awareness and self-learning ability, the students involved in the actual design process was focused on teaching content, teaching reform, to build and improve enhance undergraduate project quality, to develop students' practical ability and creative ability of the curriculum and teaching model are discussed.

Key words Mechatronics System Design; engineering applications; innovation ability; practical ability

0 引言

机电一体化系统设计涉及机械、电子、计算机、自动控制及信息处理技术、系统工程、检测传感技术、伺服传动技术等多学科领域，是机械工程专业学科课程群中的核心课程。本课程技术含量高，内容更新快，要求学生能综合运用机械、电子、控制与信息处理等多学科的知识，完成对系统的分析、设计、优化等一系列过程，具有很强的综合性和工程实践性，相比其它专业课程而言，课程建设和教学改革面临更多问题，具有更大难度。

目前课程建设中存在的主要问题有：①教学内容过分侧重于工程科学理论知识的灌输，缺少工程分析设计的实践过程，远远不能满足工程应用要求；②教学模式基本还是传统的以教师传授知识为主，学生被动学习的模式，“以教师为中心，以课堂为中心，以书本为中心” 的单向灌输式教学模式方法仍然占据主导地位，学生动手解决实际工程问题的机会很少。以上问题使得学生理论知识与工程实践相脱离，实践能力和创新能力薄弱，不能适应现代化经济建设和工程技术发展的要求。

1 课程教学改革研究

我校自1999年开设机电一体化专业方向以来，一直对《机电一体化系统设计》课程建设和教学改革进行了不断的探索，现将教学内容和教学模式改革的过程小结如下：

1.1 教学内容改革

高档数控机床和基础制造装备是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》16个重大专项之一，也是国家振兴计划的重要组成部分，因此在教学内容设置上，紧跟这一重大决策，响应国家战略需求，将典型的机电一体化系统――数控专机系统设计专题作为主要内容，在前续课程所讲授的理论知识和工程应用实例基础上，教师指导学生结合工程实例，对机电一体化系统，特别是数控专机系统的设计过程进行较系统完整的学习，并循序渐进地进入实际设计过程，并最终完成数控专机的方案设计和优化、各元部件选型、软件流程图、电气原理图等所有理论设计和功能模块细部设计过程。教学所用的工程设计案例大部分来自学校教师所承担的实际科研项目，如数控电焊专机设计、锥齿轮传动质量智能检测分析系统设计、数控弯管机控制系统设计等，避免了空泛地照搬教材进行照本宣科，而是由教师指导学生在设计过程中自主查阅、了解相关知识，进一步掌握相关技能，并将所学所得结合实际设计过程进行巩固，在此过程中，教师将自己的设计思路、方法和经验毫无保留地对学生进行传授和讨论，从而实现对学生自学能力、创新能力、实践动手能力等机电复合型工程技术能力的培养。这对于在校学生来说是非常难得的学习和实践的机会，也真正体现出课程面向社会需求、面向工程应用的实质。

1.2 教学模式和教学方法改革

本课程是一门面向工程应用，分析解决实际工程问题，对“系统”进行“设计”和“整合优化”的专业核心课程。因此在教学中指导学生始终要以系统工程的角度出发，以整体全局性的高度，对所设计的数控专机进行化整为零、化繁为简的分析，将一个大系统的设计任务分解为各个子系统乃至各个单独的功能模块和功能部件的设计和选型，再经过接口设计，将各功能模块有机地融合在一起，组成一个整体性能高于各部件之和的完整系统。

在教学过程中，始终坚持面向工程应用，以学生为主体的模式，课堂时间主要用于重要理论和技能、关键问题和练习作业的学习和讨论，其余所需知识技能交由学生课后通过图书馆、网络等查阅设计案例、论文、产品技术手册等相关资料和自学完成，同时学习运用一些常用设计工具，并通过作业和小组讨论等方式进行巩固，有疑难问题可提出并在全班进行讨论，最后在教师指点下得出正确结论。这种以具体工程设计任务为教学主线的方式让学生明确意识到课内外所学知识技能在实践生产中大有用武之地，认识到教师布置的作业均是完成设计任务必需环节，从而大大提高了学生的学习积极性，使其在课堂上的注意力非常集中，课后能根据任务所需而主动自发地进行学习和讨论以完成任务，而不再像以往那样由于不明白所学知识具体有何用处而造成理论和实际脱节，甚至产生忽视和厌学心理。在此过程中学生逐渐认识到自己理论知识上的薄弱点和缺少的实践经验，有针对性地学习参考相关理论知识和前人的方法经验，弥补以往知识技能系统的缺失环节，并能及时将所遇到的问题及心得体会在课内课外与教师和同组同学进行交流讨论，最终较系统完整地完成对各相关知识和技能进行总结，并在工程项目中综合应用的过程。

本课程是涉及到机械、电子、控制、信息等多学科知识和技术的一门交叉课程，在课堂教学环节，普遍出现的情况是将本课程作为前续课程中“机”、“电” 、“控制”等学科知识的简单组合和回顾，导致本课程应具有的系统性、综合性、实践性不能体现，与其余专业课程间也无法形成科学合理的承接脉络。改革教学模式和方法后，以整个工程设计过程为主线，将所涉及到的各学科关键理论知识，进行系统性逻辑性的梳理，形成清晰的脉络和层次，并指导学生在完成设计任务的过程中，有意识地综合运用所学知识、工具和技能，达到学以致用的目的。

例如，在讲授“机械子系统设计”章节时，把握住“各子系统有机融合”这一本质，让学生不仅掌握书本上陈述的对机械系统的性能要求等知识点，更要明白这些要求的提出不是孤立地从机械系统本身稳定性、快速性、准确性等性能指标出发，而更要从控制系统、伺服驱动系统与机械系统有机结合的角度来看待。通过运用经典控制理论中的时域分析和频率分析两种方法，了解机械系统参数中系统阻尼比和无阻尼固有频率这两个最基本的参数，对机械系统参数变化引起的控制性能变化的过程、原理进行分析推导，同时通过课堂上采用MATLAB对系统进行设计与仿真的实例演示，使学生了解这一控制设计领域的经典工具，经过教师指导和课后自学，掌握该软件的基本使用方法并在设计中加以运用，从而将控制工程领域的相关知识、技能与机电一体化系统设计任务紧密联系起来。

又如，在进行“伺服驱动系统设计”章节的教学时，通过课堂讨论和课后作业，让学生将伺服驱动器、变频器等驱动系统，以及交直流伺服电机、步进电机、力矩电机等常用伺服电机的性能、特点、应用场合、性价比等主要指标逐一进行分析和比较，针对数控专机任务要求设计合适的驱动方案，并查阅技术资料，完成电机选型计算以及电机与驱动器的接口设计，从而将前续课程所学的机电控制知识通过设计任务进行系统完整地运用。

再如，在“控制系统设计”环节，教师通过简要讲解和演示PLC梯形图编制、单片机编程和仿真、VB/VC++或LABVIEW等高级语言编程驱动运动控制卡等控制实例，使学生了解各控制系统的软、硬件组成及其设计过程和设计方法，课后自行查阅资料，对各种控制系统的优缺点、最新应用现状和发展趋势进行分析总结，设计出合适的控制方案，并在课堂演示实例基础上，学习运用相关工具，进行初步的控制系统软、硬件设计。

运用以上教学模式和方法，使学生在系统性地了解基础理论和技术的基础上，迅速地掌握关键理论知识和必要技能，并有效地在工程设计项目中加以应用，在培养学生自学能力、创新能力和理论联系实践的能力方面颇有成效，为其今后的工程应用和技术研究工作打下了良好的基础。

2 结论

我国政府在2006年初已将建设创新型国家确立为一项重要的战略目标，高质量的工程科技人才正是建设创新型国家的重要力量。我国高校机电一体化专业必须积极面向社会的迫切需求，以培养能满足产业需求、具有较强创新能力和综合能力的机电一体化科研技术人才作为最重要的工作目标。本文对机电一体化专业的核心课程――机电一体化系统设计的课程内容建设和教学模式方法改革进行了探讨，提出了面向产业需求、面向工程应用、以典型机电一体化系统――数控专机设计过程为教学主线，以学生为主体，以学生参与实际设计的过程为教学重点等改革措施，以期逐步构建科学合理的课程内容体系和教学模式，实现培养学生的工程素质、提高学生实践能力和创新能力的目标。

基金资助：重庆市重大教改项目“以培养学生工程设计能力为目标的机械工程系列核心课程教学改革研究与实践（09-1-005）”

重庆理工大学高等教育研究立项项目 “《机电一体化系统设计》课程教学改革研究（2010009）”

参考文献

[1] 崔军,汪霞.反思目标 回归本质――本科工程教育问题分析与改革对策[J].江苏高教,2009(4).

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论文关键词：建筑机械施工安全管理设备调配

论文摘要：建筑企业的机械设备，是完成施工任务的物资基础。建筑机械施工的安全管理工作在建筑企业运作中占有重要位置.现代建筑机械对设备调配管理工作也提出了更高的要求。笔者根据自己多年的从业经验，分析了施工机械设备安全管理问题的原因及安全管理改革的对策，接着也对施工机械的调配进行了研究。

随着我国建设行业的迅速发展,特别是城市住宅区的不断增加,使机械化施工在工程建设中发挥越来越重要的作用。但伴随着工程施工的发展,抢速度、保质量、要效益,三者之间的矛盾也日益突出,这就对工程施工提出了新的要求。也就是要解决快速、高效、高质量地对工程进行施工的问题。传统的人力,简单机械的施工方式已不适应工程施工的要求,对于现代化建筑的施工只有采用机械化作业。因此,对施工机械的安全管理以及选型和配置都显得十分重要,也十分迫切。

1.施工机械设备安全管理问题原因分析及对策

建筑机械施工安全是一门科学，它主要研究在一定的条件下，建筑机械在工作或在装拆、调试、运输等状况下，对操作者所产生的伤害及其保护措施。建筑机械安全关系到施工人员的人身安全、企业的财产安全，是可持续发展的重要组成部分。我国建筑机械安全事故发生率虽然近几年总体呈下降趋势，但形势依然严峻，存在问题还较多。因此，如何科学实行并加强建筑施工机械的安全管理，是我们目前面临的一个问题。

1.1施工机械设备安全管理问题原因分析

随着建筑业的发展，各类建筑机械使用日益增多，安全问题也越来越突出，这些安全问题主要是由以下原因造成：

(1)安全管理法律体系不健全。

(2)不能严格执行国家和行业规范性文件。

(3)安全监督存在多头管理。

(4)建筑机械操作人员管理不善。

(5)建筑机械技术档案不完善。

(6)机械设备施工现场管理不善。

(7)机械设备施工环境恶劣。

1.2建筑机械安全管理改革对策

1.2.1健全安全规制法律体系

健全安全法律、法规及规章。结合我国安全律体系现状和存在问题，做好以下几个方面：1）加快安全管理立法。2）制定配套规章。3）实行机械强制报废制度。

1.2.2安全监督部门权限依法严格划分

依法严格划分部门权限，强化行业监管职责；及时制定执法所需的法律法规，认真清理部门间交叉打架的法律法规条文。国家设置各部门，都有明确的职责分工，各部门只有各司其职，才能保证社会的健康运行。各级建设行政主管部门承担着对安全生产日常性监督检查的工作职责，在建筑工程安全监管工作中属于核心地位，发挥着极其重要的作用。部门规章交叉必然导致执法行为的混乱，有关部门应充分认识到这个问题的危害性，对现行的法律法规也要组织人员尽快清理，确保法律、法规的尊严和权威性。

1.2.3严格执行规范、建立现场规章制度

施工现场使用的机械设备必须严格执行现行有关标准和规范。并在现场机械管理中应制定有效的现场管理制度：1）施工现场各方主体应配备专职(兼职)机械设备管理人员，负责施工现场机械设备使用安全管理工作。2)施工现场应建立相应的机械设备安全管理的规章制度（安全管理职责、安全技术交底、交接班、维护保养、检查、资料管理等）。3）主要机械设备实行定机、定人、定岗位责任的三定制度。4）机械设备、电气设备和施工机具不得带病运转。5）施工现场机械设备应做到正确使用和安全运行，严禁拼设备和超负荷使用。21写作秘书网

1.2.4完善技术档案

根据建设工程施工进度对不断进退场的各种类建筑机械进行动态跟踪、收集整理发生在整个施工过程中的安全管理技术资料，能及时建立起有关建筑机械的安全管理技术档案。安全管理技术档案可以清晰地反映建筑机械在工程施工中的状态，便于各种安全生产检查，落实安全生产责任。是具体贯彻执行《中华人民共和国安全生产法》一项有效措施；既满足了建设工程竣工验收中施工生产安全管理档案资料的要求，又符合建立技术档案的原则。

2.施工机械调配的研究

机械化施工是一个具有联系的机械系统的综合作业过程和管理体系,其目标是实现整个系统过程和体系最佳经济和技术效果。要做到建筑的机械化施工,就必须根据各类工程的特点,按照建筑施工内容和要求解决施工机械的合理调配问题。满足施工工程对施工任务、质量、工期的最基本要求,保证工程的各项强度指标。提高施工机群的协调性。目的是提高机械的利用和施工任务的质量和效率,同时提高工程效益,降低机械成本。提高机械的系统性。使机械的性能、生产能力适应建筑施工的特殊要求,尽量降低设备的投资额。

2.1建筑施工机械设备的调配原则

1)机械设备的调配必须与建筑施工组织相一致;2)机械设备的调配必须有利于施工,有利于机械利用率和完好率的提高,有利于提高机械化施工水平,有利于提高经济效益;3)机械设备的配制必须适应建筑工程项目多变的特点,具有一定的应变能力;4)机械设备的调配要符合集中、分散相结合的原则。

2.2机械配套必须满足的简便条件

1)各机械的技术规格必须满足既定工程的技术标准;2)在工艺允许的条件下,尽可能采用重型机械并保证为其安排足够的工作量;3)机械必须具有良好的性能;4)机械必须具有良好的可靠性。

2.3施工机械的调配方法

施上机械的调配过程大体是:分析问题，确定目标，拟定及分析方案，方案选择，方案实施。在进行方案选择时，通过对影响施上机械调配方案因素的分析，应从以下四方而考虑:机械的施上质量指标;调配方案对施上任务的适应性;调配方案的经济性与施上机械间的协调性。这此综合指标中既有定量因素又有定性因素，即使是定量因素，在不同的管理水平和使用条件下，也有较大差异，需要根据具体情况来确定。另一方而，各个因素往往相互影响，其相关程度准确判定，也可以认为是模糊的。因此，采用模糊综合评判法解决施上机械的调配问题既适合施上机械实际情况，又具有可操作性。

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关键词：卓越教育；机械原理；机械设计；精品课程；课程改革

作者简介：张洪双（1976-），男，吉林梅河口人，河海大学机电工程学院，讲师；楼力律（1973-），男，浙江湖州人，河海大学机电工程学院，副教授。（江苏 常州 213022）

基金项目：本文系2013年江苏省高等教育教改研究立项课题（课题编号：2013JSJG121）、面向“卓越计划“的机械设计课程教学改革研究和实践（项目编号：XZX/13A001-25）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）05-0067-03

我国提出的“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。河海大学是首批卓越计划的试点高校，同批的高校包括清华、北航、浙大、南大等重点高校，目前国内各高校在机械原理和设计课程上主要从课程的教学体系、课程内容、教学方法、课程的配套教材、课程的师资队伍建设、教学管理等方面进行努力和尝试，提高学生的创新意识和能力，提高学生的工程实践能力。[1]国外和国内“卓越计划”相近的工程教育模式为CDIO：[2]构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate）。该工程教育模式由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学自2000年起，经过四年的探索研究后提出的，是近年来国际工程教育改革的最新成果。

机械原理及机械设计是以高等数学、机械制图、理论力学、普通物理、材料力学和工程材料等先修课程为基础的，并为学习有关机械类专业课程奠定必要基础的一门课程。通过课程的学习，学生需要掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能；初步具有拟定机械系统方案、分析和设计机构的能力；掌握通用机械零、部件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具有设计通用机械零件和简单的机械装置的能力；具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力等。因此本课程具有从理论性课程过渡到结合工程实际的设计性课程，从基础课程过渡到专业课程的承先启后的桥梁作用。机械原理及设计课程理论性较强和实践结合紧密，且各章节相对较独立，内容多，因此在其教学过程中应注重贯彻少而精原则，不强调面面俱到，知识点要突出，适当增加宽广度，注重机械发展的新概念和新方向。

国家提倡的精品课程建设是以一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等为特点的示范性课程。面向卓越工程师的机械原理及设计精品课程建设的目的是针对卓越教育的特点，从教学队伍建设、教学内容和课程体系改革、先进的教学方法和手段、教材建设、理论与实践结合、课程建设全面规划等方面进行努力和发展，使卓越教育的机械原理课程教育教学在各方面符合国家示范性课程的要求。[3]

一、课程建设方法

根据精品课程建设的要求，并结合河海大学（以下简称“我校”）自身的发展和基础条件，从以下几个角度进行了相关工作：

1.面向工程应用的课程设置

机械原理及设计是机械类专业的一门重要的专业基础课，在整个专业培养和课程体系中具有十分突出的地位，是从基础课过渡到专业课、从理论性分析为主过渡到工程实践为主的一门课程。该课程是学生接触工程化的第一个实践环节，因此如何深化工程化的概念对于机械原理的教学十分重要。

随着各高校的扩招，年轻教师的数量越来越多，而且具有博、硕士学位的比例越来越高。目前各校新引入的年轻教师主要是从学校到学校，缺少工程经验；企业导师具有丰富的工程实践经验，但在理论高度和课程教育上又有所欠缺，所以工程化教育的师资队伍建设成为时展的需求。结合国家级“河海大学—宝菱重工卓越工程实践中心”的建设，为增加年轻教师的工程实践经历，在学生进驻企业的同时，各专业指导教师需要全程陪同，参与到企业的实践项目建设中。建立企业内实践的各学习模块，为各模块配备校内教师和企业导师，采用双导师制，企业导师负责实践教育，校内教师负责理论教育，相互学习，既提高了校内教师的实践能力，也为企业带来了较新的理论分析方法。而为了提高课堂教学时课程中工程应用的比例，进一步借鉴了蚌埠学院的相关做法：[4]优先引进同时具有高学历和工程实践背景的师资人才，聘请企业内高级技术人员做校外兼职导师；集合学院乃至校区的力量，积极参与常州市及周边地区的建设，增强校企联合；鼓励专利、产学研结合和技术服务，而不仅仅是理论研究和科技论文。

2.课程实施条件

在课程建设的具体实施过程中，主要从教师队伍建设、教材规划、教学条件保障等方面入手。

（1）主讲教师：从机械原理及设计的教学人员构成来看，任课教师中有1名教授、1名副教授、3名讲师，学历均在硕士以上，年龄从35岁到50岁，结构合理、年富力强，形成了一个教师梯队。课程的主讲教师在本科教育教学、教改研究等方面具有十分丰富的经验。为了提高教育教学效果，全体任课教师定期召开教学例会、集中备课、针对教学过程中出现的问题及时处理和分析，不断总结经验。

（2）教材规划：理论课教学选用了由东南大学出版、吴克坚编著的《机械设计》教材。该书是教育部“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”的研究成果，是面向21世纪课程和普通高等教育“十五”国家级规划教材。该教材以机械系统设计为主线，将机械原理和机械设计内容进行有效的整合。精品课程建设中，教材规划参考天水师范学院的立体化教材建设方法。[5]立体化教材包括主教材、教师参考书、学习指导书、电子教案、CAI课件、网络课程、试题库等。该教材的建设与机械原理和机械设计的课程内容、改革体系相结合，电子教案和课件能够及时反映教学改革的要求，网络课程建设促进教学改革的尝试，逐步提高机械原理及机械设计的教学水平。

（3）教学保障：卓越机械原理及机械设计的教育依托于本科教学平台，能够充分保障课程教学的教学要求。20多年来，学校不断加大投资力度，完善建设，学院的教学设备先进、设施齐全。学院设有本科教学的机械基础省级实验教学示范中心、河海大学常州校区工程训练中心、机械基础省级实验教学示范中心，其中省级实验教学中心在2007年立项建设，2010年顺利通过江苏省验收；专用与通用仪器和设备价值达2000余万元；学院实验室占地4000余平方米，拥有实验设备仪器1200余台套。目前实验室开设的实验课程主要包括：机构运动简图测绘、齿轮参数测量和范成、机构运动参数、螺栓连接、轴系零件组合、减速器拆装和自行车拆装等基础实验，以及机构运动拼接和机构组合实验等多个创新型实验环节。通过基础实验环节，学生能够加深对课程内容的理解和把握；通过创新型实验环节可以进一步提供学生的创新实践能力。除了校内的实验环节，还依托“河海大学—宝菱重工卓越工程实践中心”，对企业内部的设备、设计、工艺和检验等环节进行跟踪学习，让学生深入到车间生产一线，切身体会和了解企业内生产流程，为更好地适应企业环境打下良好的基础。

（4）网络化教学：为了提供一个自主的学习平台，提高教师对学生的教学管理能力，增强学生全方位的素质，完善了网络化教学模式。[6]我校机械原理及机械设计的精品课程网站内容（图1）主要包括课程简介、教学管理、教师队伍介绍、教学资源等。其中教学资源主要包括助学式课件、思考题、练习题、习题答案、课程重点及难点解析等。网站中设有留言信箱，方便同学对于课程的疑问和问题能够及时与老师沟通、联系。

3.课程评价体系

课程评价围绕课程培养目标，不仅要评价学生掌握的知识与技能，而且还要评价学生课堂的表现、出勤率和学习过程。评价时以课程考试为主要的评价方式，并辅助以课堂表现和出勤率等，力求评价方式的多样化。[6]单纯的期末考试不能完全反映学生对课程的掌握程度，目前各高校大多都采用多种方式，如课后作业、报告、实验、小测验、考试等进行考核，表1所示为根据我校卓越教育的特点采用的评分标准和比例。多样化的考核方式使学生必须注重平时的学习积累，不能通过突击的方式完成课程考试，学生有了积极学习的压力和动力，更能均衡地反映学生学习的实际水平和学习效果，符合正态分布。

表1 多样化的考核方法

考核项目

作业 实验 随堂测验 企业实践 期末测试

20% 15% 20% 15% 30%

4.课程改革与创新

机械原理及设计课程具有较强的实践性和可动性的特点。即课程研究的所有问题都来源于生产和生活中实际的机构与机器。因此学习方法要注意课程的特点，在学习过程中尤其应注意理论知识与实践应用的相结合、机构运动简图与具体实物的结合、机构的静态分析与动态分析相结合、形象思维与逻辑思维相结合，将理论分析内容和工程软件的应用相结合。

机械原理及设计的课堂教学、教学方法与手段等方面力求创新改革，探索适合卓越计划学生学习的课程体系和教学方式，培养学生的学习兴趣、创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。

（1）教学内容的创新：针对卓越计划教育中学生的理论学习时间压缩而需要提高实际应用能力的学习特点和需求，在机械原理及机械设计课堂教学中的主要内容为：机械运动方案选型设计、机构运动分析与尺寸综合、机械动力学分析和设计、常用零部件的选择、常用机构选择及设计、机械系统设计等。此外还要重视介绍学科发展的新动态、新方向、新内容，注重激励学生的学习欲望，调动学生的积极性，让学生了解更多更新的理论、技术与方法。实践教学方面主要包括小项目和专题、实验教学、课程设计、课外创新等。[7]近年来国家以及江苏省组织了大学生创新训练计划、机械创新大赛等，在创新竞赛的过程中提高了学生的创新意识，使学生得到了实践锻炼的机会，开阔了眼界。

（2）教学方法的创新：机械原理及设计教学方法配合教学内容的改革，加强与学生的互动，将以教师为主的‘灌输式’教学向以启发式、问题式、讨论式教学为主的新的教学方法转变，让学生从被动学习转变为主动学习，真正成为教学活动的主体。

鼓励学生应用成熟的工程软件进行相关课程内容的学习中。例如在原理部分章节中涉及到的图形法采用AutoCAD软件来分析和设计，既可以得到比手工绘图精确得多的解，又可以锻炼利用AutoCAD软件绘图的能力。在解析法中可以结合matlab软件教学，既可以直接利用matlab编程的方法，具有丰富的库函数、编程简单、可视化功能强，又可以采用simulink和simMechanics进行机构的运动学和动力学分析。[8]如图2所示，某曲柄摇杆机构中，各杆件长度分别为l1=120mm，l2=40mm，l3=70mm，l4=100mm，在曲柄运动角速度250rad/s，利用simulink分析得到杆件BC和CD的角速度曲线。零件的强度分析是机械设计中的一个重要内容，应用有限元软件可以得到非常直观的应力及位移图形。[9]如图3所示为应用ANSYS 13.0对某齿轮进行强度分析的应力和位移图，其中齿轮模数mn为2mm，齿数z为24，螺旋角β为10°，材料45钢，在轮齿上受到20Mpa的力。对于这类专业软件有时学习起来比较困难，耗时间，可以采用一些其他三维造型软件自带的一些插件进行近似的分析，如Solidworks Simulation等，虽然结果上有一定的差异，但对于受力的整体变形趋势的分析仍然有很大的参考价值。

（3）教学手段的创新：在教学手段上，着重培养学生对机械系统的整体认识，突出课程重点，有效分析课程难点，课堂教学过程能够吸引学生的注意力，注重学生的参与，启发学生的思考和联想，加深学生对课程基础理论的理解。培养学生主动应用课程所学内容，锻炼其独立解决工程实际问题的能力。教学方法得当，充分利用多媒体教学，激发学生学习兴趣，提高教学效果。[10]多媒体课件中除了课程的文字性内容外，还要包括自制的动画课件和机械相关的视频信息，如企业内各种设备、工具和零部件及加工录像等。此外，在机械原理及设计课程中有关结构分析、运动分析、常用零部件选型、强度分析和计算等方面的教学还应该注意多媒体和板书的综合利用。

二、总结归纳

机械原理及设计课程在“卓越计划”教育的课程体系中处于承上启下的地位，因此加强卓越班级机械原理及设计的精品课程建设具有非常重要的意义和作用。在课程建设过程中，从面向工程化、保证课程实施、课程评价体系以及课程改革和创新等方面采取不同的措施和方法，可进一步提高卓越计划的教育教学质量，提高学生的学习兴趣和自主性，提高学生的实践能力和创新能力，使学生能够牢固掌握机械原理及设计中的相关基础知识和内容，为机械类后续课程的学习打下良好基础。

参考文献：

[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J].高等工程教育研究，2010，（4）：21-29.

[2]王刚.CDIO 工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究，

2009，5（1）：86-87.

[3]Zhang H S，Liao H，Liu B，Zhou J.Discussion on Education of Innovation and Practice Talents [J].Education and Education Management 2012，（3）：349-353.

[4]李大胜，张辉，吕明，等.“工程化”背景下《机械原理》实践教学体系改革的探索[J].赤峰学院学报（自然科学版），2013，（29）：222-225.

[5]罗海玉，李琴兰，郑丽.机械原理课程的立体化教材建设研究[J].天水师范学院学报，2007，（27）：75-77.

[6]董惠敏，钱峰，高媛，等.基于网络的机械原理自主学习模式[J].实验技术与管理，2011，（28）：133-136.

[7]赵世田，周海，刘道标.“机械原理”双语教学实践与探索[J].中国电力教育，2012，（31）：31.

[8]王俊峰，田丽萍.Matlab运动仿真在机械原理课程设计中的应用[J].机电产品开发与创新，2009，（4）：187-188.