機械設計論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇機械設計論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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1.1教學內容過于防范

目前，機械設計這門課程包含的內容較多，有機械原理和機械設計。機械設計包括材料、力學、熱處理、機械原理、公差與配合、機械零件、機械CAD等內容，所涉及的知識層面較廣，教學內容較散，且與其他課程有著很多重復，如機械設計學科中有一項螺紋連接的相關教學內容。可見，教學范圍與機械設計這門學科的學習原則不相符合。又如，減速器的類型、樣式和設計參數要求，和機械制圖中的減速器設計相關知識存在較高重復率，不僅在學科的學習層次上造成混亂，還浪費了學生的學習精力。

1.2與時俱進能力不強

機械設計這門學科的實用性較強，同時其教學內容隨著科技的不斷發展而不斷變化。所以，傳統的教學內容如果不進行更新，很難滿足現代社會的需求。現代機械設計教學應當滿足工程性和技術性需求，同時也應當具備系統性。因此，現代機械設計學科緊隨時代的變化而改變，將傳統的設計技術進行時代元素的融入。如今，很多相關院校對機械設計教學中的設備結構、設備強度和運動學等技術的教學比較注重，教學力度也較大，使能源問題、環境問題的教學很少涉及。尤其是安全、人機關系、美學等社會因素和價值工程、周期費用分析等經濟因素，導致機械設計教學無法滿足現代人們的生產需求。

1.3教學方式落后

很多相關院校對機械設計的教學仍然采用講學通用的原則，對于教學中的重點知識，讓學生采取理論知識記憶的灌輸性傳統學習方法，而對這門學科的實際應用教學涉及較少，僅僅加深了學生的相關知識或原理的理解。同時，缺乏案例式教學、現場教學以及討論啟發式教學，在學生的學習過程中沒有充足的時間進行自主探索，嚴重阻礙學生對知識的理解與掌握，同時一定程度上阻礙了學生運用所學知識解決實際工程問題能力的發展。因此，應當對機械設計教學體系進行創新。

2創新機械設計教學體系措施

2.1調整教學內容

機械設計的學科教學內容應從實際出發，注重教學的整體性、實踐性以及創新性。如今，很多學生對于機械設計的基礎知識掌握不明確。所以，機械設計教學中應當遵循適度夠用的理論知識學習原則，可采取重點學習、部分理解等方式。首先，教學內容要清晰精簡，要精簡機械設計這門課程的教學內容，避免學生在相關知識的學習中產生知識重復。同時，在學生的實際應用教學中，如實驗、實習、課程設計、社會調查、畢業論文以及課外科技活動等注重實踐運用的教學環節，不但要適度融入相關基礎知識，還要增加其課程。其次，要注重知識的整合。在機械設計的實際教學中，將其中關聯性與聯系性較大的知識急性整合學習。最后，在機械設計的教學過程中應當注重知識點的增設。不僅要注重知識的重點性，還要考慮知識的完整性，可以增設以電、液為動力的機構組合，結合實際的典型機械等新內容，使學生全面認識現代機械，以適當前生產實際需要，方便計算機輔助設計的應用和推廣。

2.2加強學生能力培養

機械設計是一門極具實踐性的課程，過程中應當注重學生設計技能和創新能力的培養，以培養學生技術應用能力為主要教學目的，同時注重學生工程意識、工程實踐能力、創新意識以及社會實踐能力的培養。實際教學過程中，教師應當徹底摒棄傳統的灌輸式教學模式，在講解相關理論知識或原理時，注重培養學生總結結論的能力。同時，在相關知識或原理的講解時，融入其在實踐中的應用，堅持產、學、研相結合，體現機械設計教學的基礎性、系統性、實踐性以及現代性。

2.3創新教學方法

目前，相關院校的招生多是面向全國，導致各種學生的機械設計學習基礎不一。因此，要不斷創新如今的機械設計教學。教學過程中，應當加強直觀教學，在學生學習相關理論知識或原理的同時，讓學生接觸各類種機械、機構、零件、部件、圖紙，提高學生相關知識或原理的實踐性。同時，教師也可以利用多媒體、電子教案、CAI課件以及錄像等現代教學技術，借助計算機和互聯網，利用虛擬現實技術和仿真軟件系統，開展機械設計的現代化、立體式教學。此外，教師在機械設計的實際教學中，應當盡量減少相關知識或原理的理論推導，運用例證講清思路，加深學生對相關理論知識或原理理解，提高課堂教學效率。

2.4增加教學實踐

機械設計是一門較注重實踐運用的學科，教學時教師不能僅僅注重學生的知識學習，要更加重視學生的知識運用，如繪制機構運動簡圖。圖2為機構簡圖的繪制步驟。以四桿機構為例，結合日常見到的篩東西、磨豆腐等，布置設計任務。在四桿機構的講解過程中，不斷提醒雙曲柄機構、曲柄搖桿、雙搖桿機構分別有什么運動特性，能轉化為什么樣的運動形式，現實生活中有哪些物品用到了這些機構，不斷啟發引導學生思考設計任務。一個機器少不了動力，因此課程中增加電動機的選用環節。學生設定自己運動機構的各種參數后，按部就班選用電動機，由此掌握效率等概念，并對整體的機器建立一個大概的認識。電動機選好后，考慮減速的問題。這時，可以引進齒輪機構（包括蝸輪蝸桿）、帶傳動、鏈傳動。齒輪機構重點講傳動比的分配、計算及選用，對于漸開線的形成等和現場應用聯系不密切的內容可忽略不講。帶傳動、鏈傳動重點講傳動特點和應用。此外，學習過程中要加入查手冊選材料環節，把時間用到應用實踐上。

3結語

目前，我國機械設計教學體系仍然存在教學內容過于龐雜、無法適應時代的快速發展以及教學方式過于陳舊和落后等問題。因此，在機械設計實際教學過程中，應當調整教學內容，加強學生能力培養，同時不斷創新教學方法，以期為國家培養更多機械設計創新性人才。

作者:李愛軍 徐紅芹 王紅梅 單位:山東理工大學機械學院

參考文獻

[1]金京，羅聲.基于創新能力培養的機械設計類課程教學改革與實踐[J].紡織服裝教育，2012，27（6）：534-536，539.

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對于機械設計而言，其初期計劃設計是非常重要的，并且會在很大程度上直接影響機械設計的成果和性能。為此，應對機械設計初期計劃設計進行分析。從內容上來分析，機械設計的初期計劃設計，比較類似于計算機軟件設計分析的內容，具體工作主要分為以下幾個方面：第一，機械設計在開始工作之前必須對大量的數據和信息進行搜集，并且在整理后開展深入分析，選擇有價值的數據和信息，為機械設計工作提供必要的參考。機械設計在精度上的要求很高，不能草率的決定如何設計，需要根據實際的需求以及技術方面的標準來開展設計工作。第二，設計人員必須充分掌握好設計的器具所具備的功能與性質。現階段的發展已經進入到了高度的自動化階段，機械設計工作基本上都是通過不同的器具來完成的。因此，器具的功能和性質直接決定了機械設計的成果和應用方向，該項工作在未來的發展中必須得到充分的重視。

1.2機械設計的設計方案

相對而言，機械設計在具體的工作當中都是按照相應的方案來進行的。目前，機械設計方案被認為是設計工作中的核心部分，能夠在客觀上和主觀上對機械設計的質量和水平產生極大的影響。方案設計的工作必須保證貼合實際，過于理論化只會導致非常嚴重的后果。本文認為，機械設計的設計方案應從以下幾個方面出發：第一，機械設計方案必須滿足機器本身的性能和功能要求。機械設計從細小的零部件一直到較大的操作設備都要按照設計方案來執行。但是，方案在設計的過程中應保證其符合機器本身的功能和性能，要具有較高的匹配度，否則無法完成較多的工作。第二，機械設計方案在實際的設計當中必須充分考慮到檢驗者本身的因素。以目前的情況來看，檢驗者屬于主觀上的因素，其是否掌握機器的開發、是否能夠創新、是否具有較高的認知，都將影響機械設計方案的有效性，從而間接的影響后續的工作。

1.3機械設計的主要技術設計

隨著機械設計的重視程度不斷提升，很多地區都在機械設計的主要技術方面投入了大量的時間和精力，力求能夠在客觀上研究出更高的技術成果。但是，機械設計的限制性條件較多，理論化的成果多數情況僅適用于學術研究，未來的設計技術還是應該在實踐工作中進行較大的努力。從現有的工作來看，機械設計的主要技術設計過程中，對于主要技術層面這一要素具有非常高的要求。本文認為，在機械設計的主要技術設計階段，應達到以下兩方面的要求：第一，設計人員必須對設計圖紙信息進行反復的核對，尤其是一些重要的信息和數據，應認真對待圖紙的各種數據計算，從多方面來完成總圖與部分圖的對比分析，將最終的數據進行有效的整理。機械設計的主要設計技術，從客觀的角度來分析就是對各種數據和信息不斷加深的過程，提高精度的同時保證機械設計的質量和性能不受到影響。第二，機械設計主要技術的每一個環節都要進行審慎的比對和分析，保證階段性的工作成果。社會雖然對機械設計的需求較大，但在要求方面絲毫沒有減弱。設計人員在執行技術的時候應保證不出現任何類型的疏漏，必要時應進行反復的校對。由此可見，機械設計主要技術在目前的發展中還有很大的提升空間，且值得研究的部分較多。

2我國機械制造的技術

2.1我國先進機械制造技術的特點

近年來，我國科學技術快速發展，先進的機械制造技術在機械制造中得到廣泛應用，技術與設備都要進行不斷更新，在原有優秀技術的基礎上，運用先進技術作為發展的基礎，滿足當今市場競爭的要求，增強市場競爭力。另一方面，先進的機械制造技術能夠有效提升機械產品的性能與功能。由此可見，我國先進機械制造技術的特點還是比較突出的，且在經濟效益和社會效益上獲得了較大的提升。結合以往的工作經驗和當下的工作標準，我國先進機械制造技術的特點主要集中在以下幾個方面：第一，技術的精度不斷提升。目前的零部件機械制造獲得了廣泛的重視，零部件的精度和性能都有所提升，促使我國的機械制造技術更上一層樓。第二，面對社會的強大需求，我國先進機械制造技術的體系不斷健全，在很多方面都獲得了突出的成就，告別冗雜操作的同時，還實現了工作量的降低、工作效率的提升，這是值得肯定的。

2.2我國機械制造技術的發展方向

機械制造技術的發展是一個不斷深化的過程，單純在精度上或者是質量上要求提升，并不是最終的訴求。應用機械制造技術的目的在于為社會提供所需要的產品，促進生產生活的快速發展，減少各種問題的出現。因此，明確機械制造技術的發展方向是非常重要的。根據發展方向，結合當下的工作成果，努力地朝著目標努力，才是今后需要做的事情。本文認為，我國機械制造技術的發展方向應在以下幾個方面來展開：第一，機械制造的管理。健全規范的計算機管理制度是我國的機械制造技術發展方向之一，因此，我國機械制造業應該加強對機械制造技術的計算機管理。第二，機械制造的設計。現代的機械產品的設計要求更加傾向于智能化，如CAD設計軟件以及虛擬的設計技術對需要設計的機械產品進行模擬設計，并能夠通過多媒體等對產品的性能、結構等進行模擬演示。

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1.2現代機械設計的未來發展與前景分析機械產品在性能方面要更加的優良，因此，在進行機械設計過程中要以提高產品的性能為目標，其中機械產品的優良性主要體現在可靠性技術以及控制技術方面。機械設計要更加適合市場發展，在激烈的市場競爭中能夠獲得發展空間，產品在形成以后要能夠在市場中進行拓展。同時，在經濟環境不斷變化的情況下，要不斷開發新技術，這樣能夠在機械設計方面應用新技術。新技術要具備一定的競爭優勢，主要體現在技術方面的創新，成本方面的降低，智能化設計等。應用新技術來提高機械設計的市場競爭能力，對企業未來的發展更加有利。在機械設計方面，節能環保理念也要進行體現，近年來，人們對環境保護越來越重視，在機械設計過程中，綠色設計成為了主要發展方向。機械設計產品以智能化和綠色化為基礎，在對能源進行利用時，能夠利用先進的機械設計技術實現能源的利用最大化，對實現資源的循環利用更加有幫助。

2機械制造的技術分析

2.1先進機械制造技術的特點分析先進的機械制造技術要符合當代技術發展要求，在機械設計方面要更加具備當代的特點。傳統的機械設計在應用過程中出現了越來越不能滿足現代機械產品需求的情況，雖然其在制造技術方面在不斷的更新，同時，使用的設備也在不斷的更換，但是，在原有基礎上要不斷的更新技術，對先進的技術進行利用，作為其發展的基礎。市場經濟不斷發展過程中，機械制造技術要做到能夠適應經濟的發展。工業發展過程中對各方面都提出了新的要求，近年來，工業發展速度非常快，而且在不斷的融入新的技術體系。工業生產過程中對計算機技術以及信息技術進行了很好的融合，為了更好的提高生產效率，應該對機械制造技術進行革新。提高生產效率滿足客戶的需要，能夠提高市場占有率。先進的機械制造技術在技術范圍上要進行擴大，同時，在生產加工方面要不斷的發展。

2.2我國機械制造技術的現狀以及發展方向分析機械制造的管理。計算機管理制度對于機械制造業而言，是一種未來發展的方向。組織體制與生產模式的更新發展，營造出最新的JIT、AM、LP以及CE等管理理念。在我國，這種管理機制還是比較匱乏的，只有很少的機械制造企業進行這樣的管理。因此，我國應該加強機械制造的管理機制。機械制造的設計。工業發達國家都會采用先進的設計方法，并且不斷更新設計數據。尤其是計算機輔助軟件的應用-CAD技術的應用，讓更多企業開始了無圖紙的機械制造。然而，在我國，則缺乏這種先進的計算機軟件技術，或者是這樣的技術應用并不廣泛。因此，在這一技術層面上，我國需要努力與發展。機械制造的工藝分析。機械制造以高精度、高精細加工作為其發展的趨勢。最新的技術，如微型加工、納米加工技術、激光加工技術、電磁加工技術等等。這些技術都屬于高端的加工技術，在工業發達的國家，這些技術應用較為廣泛。

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二、課程教學改革的思路和方法

1．主導思想與目標任務

(1)主導思想。以行業和地方經濟發展對工程技術人才的需求為導向，以服務行業為主旨，依托行業優勢，結合專業定位和應用型人才培養目標，充分運用現代化教學手段和技術，加強校企聯合，改革人才培養模式，優化課程體系和教學內容，加強實踐教學環節，培養卓越工程師后備人才。

(2)圍繞一個目標，培養三種能力。以著力提高學生的工程素質為目標，培養學生的工程實踐能力、工程設計能力及工程創新能力。

(3)搭建一個平臺，依據統一標準。以CAXC項目為平臺，依據統一的全國計算機輔助技術應用工程師認證標準進行課程教學。

(4)“課程置換”形式，完成認證考試。課程教學形式要進行置換，既要源于認證標準，又要高于認證標準，最后完成認證考試。

2．優化教學內容，細化過程控制

(1)優化教學內容。縱向強化，橫向拓展，提高和充實教學內容。應用“海天教學系統軟件”進行實訓和教學互動。2008年我校首次面向2006級機械工程及自動化專業6個班開設了32學時的“Solid-Works機械設計”課程。隨后依據學生就業信息的反饋，及時調整教學內容，2012年開始和應用工程師認證緊密相連，2013年課程更名為“計算機三維設計與分析”，并增加了8學時，完善充實了教學內容，面向4個專業共13個班授課，修訂出版了新教材。應用“海天教學系統軟件”進行實訓，很好地實現了教師與學生的教學互動，提高了學生對課程的學習熱情，加深了學生對教學內容的理解和掌握。經調查，有72%的學生對該實驗課學習很感興趣。

(2)采用多樣化教學組織形式。課內教學與課外訓練結合，由淺入深，以點帶面，一人一機，學練結合，整體把握，逐步推進。

(3)規范教學過程。交叉互學，教學研討，深入交流，總結完善。

(4)強化實驗教學環節。從易到難，系統地設置實驗內容，且多數內容來自企業。如并條機牽伸機構的結構設計圖紙來源于企業，圖紙規范，數據標注合理，技術工藝全面，使實驗更加貼近生產實際，學生受到“真刀真槍”的實戰訓練。課程教學內容分為5章，每章配有2個單元4學時的實驗，實驗指導書的內容涉及草圖以及零件、裝配體、鈑金及工程圖。每個實驗都有明確的設計意圖，學生很容易上手。

3．評估工程技術素養和基本能力并及時修正提高

(1)重心前移，提前介入。通過實習、參加企業活動，了解企業對CAE及CAM應用和對學生能力的培養要求。通過最優化機械設計實驗，建立機構最優化數學模型并上機求解，使學生較好地運用計算機解決機械工程設計中的一般問題。通過三維機械設計實驗，運用SolidWorks計算機繪圖軟件，對并條機牽伸機構進行結構設計，使學生較熟練地掌握三維設計基本方法。

(2)探索人才培養新機制。實現課程之間、理論教學與實踐教學之間、企業學習與學校培養之間緊密銜接及共同培養人才的新機制。

(3)注重學生綜合能力的強化過程。組織學生參加各類大賽等創新活動，將理論和實踐的有機結合提升到新高度。

4．加強質量監控和信息反饋分析

(1)建設并完善教學水平和教學質量保障體系。嚴格的過程管理與考核，將計算機認證考試成績、理論考試成績和日常階段性實物設計作業成績分別按一定比例計算，形成最終成績。

(2)克服同質化傾向，實現特色化培養，提升整體質量。圍繞行業發展和產品升級換代，瞄準企業對人才素質的綜合要求，進行立項研究。

三、取得的主要成果

1．教學管理

2010年，教育部教育管理信息中心批準在我校建立全國計算機輔助技術認證(CAXC)項目考試點，成為陜西省第一家高校CAXC項目考試點單位，向校內外開放。由于機械類專業在2011—2012年度“全國計算機輔助技術認證”工作中的突出成績，我校被教育部教育管理信息中心評為優秀考試點，項目組負責人在全國大會上作專題發言，項目組成員、機電學院王貫超教授被評為優秀教師。

2．教學改革

(1)發表《培養學生綜合能力的探索與實踐》等論文4篇。

(2)編著的《SolidWorks機械設計教程》2012年9月被中國紡織服裝教育學會列入高等院校紡織服裝類“十二五”部委級規劃教材，獲得學校優秀教材獎。

(3)編寫了《SolidWorks機械設計實訓習題集》、“計算機三維設計建模與分析”課程教學大綱、“計算機三維設計建模與分析”多媒體教材(光盤)、“計算機三維設計教學平臺”實驗作業報告單(無紙化)、“計算機三維設計建模與分析”視頻教材(光盤)。

(4)建立了具有紡織機械設計和面向陜西省裝備制造業發展需要的多行業特色和需求的考試內容和課外實訓習題庫。

3．應用工程師認證

2012年，我校首次組織學生參加Solid-Works應用工程師項目考試認證，225人獲全國計算機輔助技術應用工程師證書。至今，連續三屆學生參加了該項認證，共有587人獲得證書。

4．工程設計實踐創新能力的實訓

連續四年在“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽中獲得好成績，獲第五屆全國大學生機械創新設計大賽省級一等獎、全國一等獎，團隊省級二等獎。調查結果表明，96%的學生認為，該課程的學習對提高機械設計能力很明顯。第五屆全國大學生機械創新設計大賽兩項作品獎得主劉暉同學感言，“其中的圖紙、三維模型及運動模擬都是應用SolidWorks軟件來設計完成的，這款軟件的功能的確很強大，也易學、實用”。

5．主要解決的教學問題

(1)依托CAXC項目平臺，依據認證標準，以“課程置換”形式，完成標準化考試和認證工作。

(2)解決了理論與實踐相脫節，人才培養與行業企業對學生知識、能力、素質的要求相脫節，學校教學與服務社會、促進行業企業產品轉型升級換代相脫節的矛盾。

(3)解決了教學質量保障和教學標準衡量存在不一致的問題。

(4)找到了工程類專業大學生工程設計、實踐創新能力培養的有效途徑和方法。

四、創新點

1．開辟了標準化教學管理新途徑

建立了陜西省第一個CAXC項目平臺，為校內外人才培養提供了訓練場所。規范了應用工程師認證標準，豐富了教學內容。采用現代化教學手段，強化教學管理，整合教學內容，優化教學方法，細化實訓環節，完善課程質量和教學效果的評價體系，激發了學生的學習熱情。

2．實現作業無紙化

從最初的單純課程教學到理論教學+實踐操作+認證訓練等多個環節，面向機械類專業全部學生，提高了教學效果。學生上機建模，作業以電子版形式提交，圖文并茂地說明作業過程，實現作業無紙化。

3．綜合考核學習效果

從教學、實驗及能力訓練三方面著手，在計算分析、設計制圖及性能測試等方面全方位培養學生，將認證考試、理論考試和日常作業成績按比例進行綜合考核，保證了項目質量和水平。

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1.1生產和工藝過程

機械制造工藝中的生產過程具體是指制造機械時，將原材料或者半成品制作成產品的過程，主要包含生產技術的前期準備，原材料與半成品的運輸、保管，零部件與產品的裝配、調試和檢驗等。工藝過程隸屬于生產過程，它是指改變零部件與產品尺寸大小、外形、性質、相對位置關系的生產操作過程，例如，毛坯制造、機械加工等。其中，工藝過程涵蓋了機械加工工藝過程，它具體是指采用機械加工方法改變毛坯的外形、尺寸大小以及表面質量，將其變成產品零部件的過程，此過程通常由一個或者多個加工工序構成，主要包含安裝、工位、公步和走刀這四道工序。

1.2零件裝夾

正式生產零件之前，應將其安放在基床或者夾具等位置，此步工序為固定位置，為進一步保障位置的準確性，應對其進行穩固，此步工序為夾緊，固定位置和夾緊統稱為裝夾。機械生產技術中零件裝夾的科學性嚴重影響著零件的生產品質，同時直接影響著產品的生產速度、生產成本和安全性。通常包含直線、劃線找正式和用夾具裝夾式這三種零件裝夾模式。

1.3定位

為切實保證零件的精確度，應做好零件的定位作業。定位時，首先嚴格依照加工工件的具體情況合理選擇定位基準，本文中的基準是指點、線、面，且能夠在明確工件和加工工具之間具置關系中發揮作用，依照所發揮作用和應用場所的不同，將基準劃分成設計基準和工藝基準，其中工藝基準依照不同的分類標準，又將其細分為工序基準、定位基準、檢測基準和裝配基準。

1.4加工精確度

加工精確度是機械制造工藝中的關鍵，其直接決定著產品的使用性能，依照不同的要求，可將其劃分成尺寸大小精確度、外形精確度、位置精確度和表面質量精確度。在具體的機械加工過程中，為獲得準確的尺寸大小精度，主要采用試切法、調整法；為獲得準確的外形精確度可以采用軌跡法、成形法。

2合理化的機械設計措施

2.1提升加工精確度的措施

在機械設計過程中不可避免地存在誤差，只有深入分析研究產生不同誤差的具體原因，采取有效的預防措施，方能減少誤差的出現，進而提升工件的加工精確度。若想提升零件的加工精確度可以改進所用夾具，也可以改造測量工具；若想有效控制誤差，則應全面認真分析加工誤差，找到產生誤差的具體原因，通常系統應力、受熱變形、刀具磨損等都會引發誤差，依照具體的原因采取針對性的解決對策。

2.2提高設計標準化的措施

標準化是機械設計的主要發展方向，借助統一的標準，保證機械零件尺寸大小、規格型號、性能和結構的統一，這有助于產品質量的提高，還能夠顯著降低生產成本。因此，在進行機械設計時應注重產品零件標準化水平的提高，進而提升產品的設計水平，強化機械產品的競爭實力。

2.3改善零件加工表面質量的措施

零件加工表面質量是指機械加工后零件表面的微觀不平度，其質量直接影響著產品零件的使用性能、可靠性和使用壽命。為改善零件加工表面的質量，可以采用以下措施：首先，合理選擇刀具，盡量依據加工件的屬性選取刀尖圓弧半徑相對較大、副偏角度較小或者適當的修光刃，進而縮減加工零件表面的不平度；其次，科學選擇切削條件。若想獲得理想的加工零件表面質量，應嚴格依據不同的材料選擇恰當的切削速度，另外，還可以使用高效切削液；最后，降低表面層的形變程度，可以同時采用多種方法。3.4強化綠色制造的措施綠色制造理念的引入能夠有效增加機械設計的成功幾率，因此，引入了綠色制造理念的機械制造工藝與原有的制造工藝相比存在一定的差距，它強調對環境的保護，同時在此基礎上實現經濟效益的最大化。為強化綠色制造，應全面考慮產品的綠色開發，減小其生產使用過程中對環境的污染程度，首先應保證機械建模過程中的綠色設計，借助系統化的設計方法，選取綠色環保型原材料，還應考慮產品的回收和循環利用情況。

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工業設計的一個重要的目標就是通過設計能夠為人們提供一個更為舒適的生活方式，提升人們的生活質量，使得我們的生活更加的自然、環保以及和諧，因此工業設計這項工作還具有很強的實踐性，需要有較強的應用性。

1.2時代感強

應該注意的是，在不同的時代背景之下，工業設計應該有不同的需求。在當前新的形勢之下，工業設計的基本需求就是綠色、節能，由此可見，工業設計還具有較強的時代感。

2工業設計的發展現狀

在工業革命之后，工業設計行業迅速發展起來，但是從總體上來看，我國的工業設計歷史較短，發展的速度相對比較緩慢。近幾年來，隨著我國社會主義市場經濟的發展，我國很多企業面臨經濟方面的糾紛也越來越多，這就使得一些企業開始意識到工業設計的重要意義，將更多的注意力轉移到了工業設計當中。并且這些企業在工業設計中也確實投入了大量的財力和人力資源，他們希望能夠通過優化工業設計來提升企業自身的核心競爭力。

3機械設計制造技術的發展情況

機械設計制造技術包括了很多的步驟和環節，例如：產品的設計以及產品的制造等，此外還涉及到了產品的售后服務等環節。我國的機械設計制造基礎相對比較薄弱，同西方發達國家相比較還存在較大的差距，主要表現為當前我國主要依靠引進國外的先進技術來實現發展，自主創新能力不高，這也限制了我國機械設計制造技術的發展與進步。此外，雖然我國的勞動力資源豐富，但是在投入的資金方面還不夠充足，這也在一定的程度上造成了機械設計制造行業發展緩慢。我國工業產品的質量雖然在最近幾年得到了一定的提升，但是在工業產品的使用性能方面還存在一定的不足，在產品外觀的設計上還有所欠缺。

4工業設計以及機械設計制造技術的應用

工業設計同機械設計制造技術有各自不同的特征，如果能夠將這二者有機的結合在一起，那么就可以極大的提高企業的競爭力，提高企業的經濟效益。但是從當前的實際情況來看，我國很多的小型企業在生產的技術以及生產的資金投入等方面還受到了一定的限制，這樣就使得他們在機械的設計和制造技術上難以取得突破，技術水平相對比較落后，為企業的工業設計帶來了難度。所以在機械設計制造技術的應用過程中，政府的相關部門需要充分的發揮好宏觀調控的作用，對市場經濟進行合理的、適當的調節，從而更好的引導工業企業朝著節能以及環保的方向發展。此外還可以對中小企業給予一定財政方面的支持，鼓勵他們轉變傳統的設計理念。

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二、綠色設計內容

機械設計與制造過程中，要想更好地使用綠色設計法，就應該對設計內容進行研究，只有這樣才能在設計制造過程中保護資源環境，主要表現為以下幾點。

（一）材料選擇

所謂的綠色設計，也就是在設計過程中使用綠色材料，綠色材料即可回收、可再生，且對環境污染較小、低能耗的材料，特別要注意避免輻射性能較強的材料，這種才能從源頭與“綠色設計”的理念保持一致，從而實使機械制造業在資源利用率方面得以提升。同時，在機械設計與制造中，還應當盡量減少所選用材料的種類，從而降低產品在廢棄后的回收成本。例如：模具材料的綠色程度對最終產品的綠色性能有著重要的影響，可通過舍棄過往對材料表面進行化學處理的方法，而改用物理方法實現防腐與脫模；選用對環境危害較小的鎳磷鍍代替電鍍鉻；用不銹鋼材料來加工防腐模具來代替電鍍的方式等等。

（二）設計方法

1）拆卸設計。

傳統的機械設計方法中多數只是考慮到產品的可裝配性，而較少考慮到產品的可拆卸性。而本文所涉及的綠色設計中則著重要求將拆卸性作為機械設計與制造中，產品結構設計評價的一個重要準則，從而使產品在報廢以后，能夠對其零部件實現高效且不加破壞的拆卸，以便有利于材料和零部件的重新利用與循環再生，進而達到保護環境和節省資源的目的。在拆卸過程中應該遵守這樣幾個原則：首先，所用材料應該具有多功能性，這樣可以有效降低拆卸數量；其次，設計制造過程中，針對某些有著相互影響的材料避免將其組合，以便間接的導致零件的損壞；再次，拆卸過程中減少零件的多樣化，這樣可以減少設計制作過程中時間差。

2）可回收設計。

所謂的可回收也就是在設計過程中，對零件的重復利用充分考慮，同時，還應對相應的回收處理方法和回收費用等問題進行考慮等。可回收性設計一般是零部件的再利用和原材料的再循環，當前由于材料再循環仍存在技術困難，而且再循環成本較高，因此較為合理的可回收性設計應將重點放在零部件的再利用上。使用該方法進行設計時，應該采用這樣的措施：在設計制造過程中，應該盡量使用那些可以重復利用的材料，并且，還應該確保所使用的材料具有較小的污染力，對于已經報廢的零件，可以采取相應的措施進行再加工等。例如可再生材料、易回收材料以及無毒無害材料等；對于已使用過的零部件進行再加工和翻新等措施。

（三）設計成本

在對綠色設計的成本進行相應的分析時，與傳統成本分析法大有不同，綠色設計過程中，還應該對產品的回收和利用進行考慮。因此，在整個產品設計制造成本分析過程中，必須在一定程度上對產品的環境成本、回收成本等進行考慮，只有這樣才能確保使用最小成本，獲得最大的經濟效益。從另一方面來說，在對產品進行包裝時，也應該著重突出這樣幾個原則：材料應該盡可能的降低到最小程度的使用量，也就是在滿足相應包裝條件的前提下，將包裝材料降到最低。同時，還應該選擇那些具有較小危害的包裝材料進行產品的包裝，這樣可以適度的減少環境污染。與此同時，所選用的包裝材料最好能夠回收利用，這種可以重復利用的材料，可以有效降低包裝過程中所產生的廢棄物數量。

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21世紀科學技術的發展突飛猛進，對專業技術人員綜合素質水平的要求越來越高。為更好地適應經濟快速發展對專業技術的需求，在高等教育領域，我國已普遍掀起了與學科專業結構調整相適應的課程體系改革。教學中不僅應該加強人文教育、理想信念教育，也應該更加注重學生的學習能力、職業技能實踐能力和創新能力的培養。因此，不斷將新的科學教育研究成果吸收到專業建設中來，立足院校辦學特色，對傳統的課程設置合理地進行群組優化，探索、選擇滿足現代社會發展需求的復合型綜合人才培養的教學方法，有著極其重要的現實意義。我院對傳統的機械設計課程教學進行了改革與實踐，對高等工科院校機械類專業建設進行了有益的探索。

機械類（對口）專業機械設計課程群組的構成及現狀

教學型本科院校中承辦的高職類生源的本科教育以“高級應用型技術人才”為培養目標，緊密地依靠市場需求設置專業，面向生產、管理和服務的第一線，突出實踐能力的職業本色。在傳統的機械類專業課程設置中，機械設計課程群組由金屬工藝學、畫法幾何與機械制圖、機械原理、機械設計、公差與配合等課程組成，各部分內容追求學科體系的完整性，相互獨立，不可避免地出現了內容交叉、知識點銜接不緊密等問題。鑒于課程知識需求，教師對知識點滯后部分的處理，大多采取蜻蜓點水式的介紹，致使高職類生源學生感覺內容繁冗、思路不連貫、理解不透徹，學習效果較差。在機械類專業主干學科機械原理、機械設計課程教學過程中，普遍存在著“重局部、輕綜合，重理論、輕實踐”的現象。機械設計課程作為機械零件結構設計和強度、剛度設計的綜合學科，緊密地與機械制圖、公差與配合等課程相聯系。由于課程傳統框架的制約和授課學時的限制，課程的改革只能是局部的，往往造成機械設計實訓環節內容單一，涉及諸多交叉課程綜合知識的運用問題暴露無遺，尤其突出的是與精度設計內容有關的知識運用，學生只是一味地照抄照搬，缺乏獨立思考、綜合分析問題和解決問題的能力，在機械設計課程設計作品中幾乎看不到機器整體協調性較強的精度設計思想和工程設計創新意識，達不到設計目的，更沒有余力充分利用計算機軟、硬件來提高設計能力和效率，使機械設計教學處于進退兩難的境地。

在強調個性發揮、提高職業技能的人才目標發展趨勢下，在課時不斷壓縮的現實條件下，要保證良好的教學效果，選擇先進的教學方法和手段，對傳統課程體系和教學內容進行整合，不斷探索、研究新的教學改革思想與對策已勢在必行。

課程群組優化改革的探討

（一）課程改革優化的原則

本課程群組的改革，適應國家的教育政策，符合我院教學型大學的定位與發展規劃，適應機械設計制造及其自動化（對口）專業面向環渤海及京津唐地區工業經濟快速發展的需求，滿足本專業培養目標要求。

本專業機械設計課程群組優化側重《機械設計》及《公差與配合》課程整合研究，使理論與實踐相互滲透，突破人為的基礎課、技術基礎課和專業課設置模式，更加強調知識點的內在銜接與聯系，在保證教學大綱實施的可行性與科學性的同時，達到促進學生知識、能力、素質協調發展的目的，真正培養出本科層次的專業對口的應用型人才。

以學生為主體，注重教學法研究，激發學生創新意識與競爭意識，不斷豐富教學改革成果，提高學生解決實際問題的能力。

（二）課程群組優化思想

機械設計課程群組優化,即以機械設計制造及其自動化（對口）專業指導性教學計劃中有關機械設計的核心內容為線索，以機器中典型零部件為載體，從零部件功能要求出發，著重研究《機械設計》及《公差與配合》課程的教學大綱，打破課程內容界線，重新精煉課程群組交叉內容，、確定各章節的教學時數與順序，采用著名的“綱要信號網絡法”，把典型零部件的運動設計、結構設計、強度設計、剛度設計及精度設計作為綱要，具體設計方法為信號，將《機械設計》課程的圖表、系數、符號、公式及《公差與配合》課程的幾何量（尺寸、形狀、位置、表面粗糙度等參數）公差與檢測內容按圖索驥，建立機械設計信息圖庫，充分發揮多媒體聲像并茂的立體演示環境，及時與學生進行信息交流，在保證教學內容連貫的同時，加強了教學重點，彰顯了機械設計知識的綜合性與整體性。在我院，該課程體系的教學以“一級直齒圓柱齒輪減速器”的設計為例，在編寫電子教案的基礎上，進一步優化了該課程群組的實驗環節，采用了三坐標測量機等先進實驗教學設備和手段，增加了開放式、設計式實驗學時，精選課程群組綜合習題作為訓練，使“作業”成為減速器設計的一個環節，作業內容深入且前后連貫、呼應。通過教學改革，課堂上完成機器設計中技術設計階段的全部學習任務。在進入《機械設計》課程設計中，即可進入現場調研環節，搜集資料，確定小型機器設計題目及技改項目，又可結合人機工程、綠色環保設計等理念，采用優化設計方法，運用AutoCAD及Pro/E等繪圖軟件進行復雜機器設計和創新設計，使傳統設計方法不是創新設計的瓶頸而成為階梯，為該專業《數控技術》、《制造技術基礎》等后續課程的工程實踐環節及畢業設計打下堅實基礎，充實學生的職業技術能力。

（三）實現優化改革的方法與手段

教學是在教師指導下學生主動掌握知識、技能，發展思維的實踐活動。教學方法是教法與學法的統一。但實際工作中，教學改革更多地注重教法研究和應用，在學生如何學習，如何引導學生學習方面探討較少，甚至存在沒有必要對大學生進行學習方法教育的傾向。前蘇聯教育家贊柯夫說：“教學法一旦觸及學生的情緒和意志領域，觸及學生的精神需要，這種方法就能發揮高度有效的作用。”由此可見，教學法同樣是教改成敗的關鍵。在我院機械類（對口）專業機械設計課程群組教學中，針對高職生源理論基礎薄弱，學習主動性、積極性較差的實際情況，教師采用了啟發、引導式教學方法，精心設計，更多地給學生提供機械設計知識的“綱要信號網絡”，充分運用多媒體設備和優秀的課件，向學生提供聲像并茂的活躍課堂，增大信息量和專業技術前沿知識，激發學生的學習興趣和渴求知識的熱情。同時，采取將學生帶到實習基地現場講解、學生親自動手進行拆裝實驗、結合實驗加以理論指導等方式，引導、幫助學生主動迎合市場經濟對職業技能的高標準要求。超級秘書網

課程改革實踐效果

課程群組優化以培養學生具有“應用型高級人才”的職業技能為目標，牢牢地把握了工程設計的主線，通過此次整合、優化，徹底打破了兩課程間的界線，使機械設計內容體系銜接得更加緊湊、順暢。學生開始接觸專業就了解了科學、嚴謹的設計思想。教師在授課過程中充實了與精度有關的加工方法、加工工藝等“一體化”的內容，在設計過程中，學生基于對精度設計作用的較高認識，對每一個精度指標的理解與選擇，必然會達到“學有所用”的要求。在學生掌握了堅實的設計知識基礎上，教師可采用更加先進的設計方法和手段，幫助學生全面提高動手能力。本課程群組的優化改革在我院03機制（對口）本科專業教學實踐中，取得了明顯的教學效果。教改前，在機械設計任務方面，各設計小組設計題目大方向基本是相同，一般只是設計參數不同；課程優化改革后，有關機械設計的技術設計知識使學生在課堂教學中就接受了全面的訓練，因此，各設計小組的設計任務結合了學生的興趣點和學生的專業特長，實現了更加靈活、多樣的個性化設計方案。有的設計題目結合現場實例，充分運用了計算機技術和軟件技術的優勢，彰顯了現代優化設計方法與理論在機械設計中的重要作用。在學生成績方面，與往屆學生的機械設計成績對比后發現：優化改革前學生學習《公差與配合》課程的成績與《機械設計》課程設計成績不掛鉤，在進行機械設計課程設計時，大部分學生不愿意再深究公差與配合知識在設計運用中的深層次問題，造成了機械設計實踐環節“重過程，輕成果”的現象，學生設計成績徘徊在“中”和“及格”者居多，而03機制（對口）本科學生成績整體在“良好”水平。另一方面，隨著素質教育在大學教育中的倡導與實施，學生的機械設計作品可以參加有關部門組織的競賽活動，取得本科人才培養目標中要求的“素質學分”的同時，其實踐能力得到了極大的鍛煉與培養，增強了學生的職業競爭力。此外，對機械類其他專業的課程建設起到了積極的推動作用。

參考文獻：

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二、因需施教，優化教學內容

技工教育需要傳授理論性知識，更重要的是要教會學生職業技能以及提高學生的動手實踐能力。技工教育中的理論教學應以夠用和必需為前提，將更多時間留給學生校內與校外實習。為此，機械設計基礎課程應該根據學生的認知水平選擇教學內容，對于理論性強以及實踐中較少利用的內容，如靜平衡、變位齒輪等知識刪去不講；對于以前學過的內容少講；對于實踐常用的知識，如帶傳動設計、螺紋鏈接、齒輪設計、軸的結構設計、軸承拆裝等內容應該多講與精講。總之，技工教學中要以應用為目標，夠用為度，以概念與應用為重點組織教學。

三、區別對待，分層教學

新學期開始，學生對新學年的激情比較高，上課比較認真。但由于學生基礎知識以及接受能力的不同，在開學后3周左右學習的層次性就會表現出來，這時還用“一刀切”的教學法，就會出現有些學生吃不飽、有些學生吃不好的情況。為此，在機械設計基礎課程教學中應該使用“分合相接”法：“合”指的是集中講授與歸納，“分”指的是分類指導與練習。其中，集體講授面向全班同學，分類指導面向學習有困難的學生或者學習一般的學生，集中歸納起著點睛作用，使學習有困難以及成績一般的學生加強理解，分類練習指的是根據學生學習不同層次安排識記、理解、簡單應用與綜合應用四個層次的課外練習，讓不同層次的學生都能有適合自己難易程度的練習可做，這些練習可盡量選擇實踐性強的題目，以培養學生解決實際問題的能力，通過練習真正使學生學以致用。

四、采用多種教學方法，加深學生的理解

采用多種教學方法，提高教學效果。機械設計基礎課程中設備種類比較多、結構比較復雜，比如四桿機構以及齒輪等，僅僅依靠老師口述，學生很難理解教學內容，采用多媒體課件，特別是三維動畫，能輕松地解決這個問題，從而提高學生學習的積極性，提高教學效果。

五、理論和實踐相結合，提高感性認識

機械設計基礎課程與機械工業生產實踐密切相關，因此在教學中應該注重理論與實踐相結合，以提高感性認識。學院學生除了在機電機械專業實驗室內進行動手實踐操作外，還可到學院內的實習工廠進行實習，從而使學生真正領悟到“學中做”和“做中學”的真正內涵。比如，為了完成“曲柄搖桿機構”和“急回特性”原理的教學，可以組織學生到實習工廠內觀看牛頭刨床機構的運行情況，從而加深對“曲柄搖桿機構”運行原理的認識，在觀看牛頭刨床機構的運動過程中，可以看到加工過程中存在進刀慢、退刀快的情況，就能很容易理解“急回特性”原理。

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根據目前的具體情況看，調質技術是最常用的一種熱處理技術。對大多數零部件進行處理時均可以通過調質技術進行操作，且該技術的效果能夠使所選的材料綜合性能得到提升，即利用調質技術能夠對材料強度進行拉伸，使機械設計材料的屈服度及拉伸強度得以不斷提升，進而增強材料的塑性及強度。通過提升材料的沖擊度、強度，能夠使設計過程中零部件的使用截面減小，進而降低整個機械的重量及降低部件的消耗及所占空間。在運用調質技術的過程中，必須注意下面的三點要求：一是一定要將調質標注清楚，若只是將熱處理標注出來，大部分廠家很可能會運用其他處理技術來進行操作，如利用正回火使材料的硬度達到相關標準，但正回火技術降低材料強度大大降低，致使其在具體工作中出現斷裂情況；二是必須將調質硬度范圍注明，進而才可以為工廠生產提供便利，如果硬度的范圍較窄就不能達到具體的生產需求；三是材料硬度與所要求的實際強度必須相適應。

1.2分析表面硬化技術與選材

對機械進行設計時，應利用硬化技術對各種金屬材料的表面進行相應的處理，且對其進行處理主要是為增強材料的耐蝕性、耐磨性，而氮化技術、滲碳技術則是比較常用的硬化技術。滲碳技術通常是指，在滲碳爐對鋼材表面碳含量進行增加，使其達到被允許范圍時再淬火，進而讓鋼材的表面硬度能夠達到相應的技術標準，再通過低溫回火技術將其應力消除，使其組織結構更加穩定。能夠利用滲碳技術進行處理的材料通常是滲碳鋼，進行機械設計的過程中，可參照實際要求對其進行運用。如可以根據心部強度、零部件主要的尺寸大小對材料進行選擇，需要重視的一點是材料的使用不能過度，否則會導致生產成本不斷增加。通常情況下，如果截面的有效面積低于50mm，可選擇20Cr。但是，如果有效截面面積大小在50～150mm之間，而且其重量低于50kg，就可選擇20CrMnTi。滲碳層度深度應參照實際的需求才能進行確定，若增加其層深就說明必須使滲碳時間延長。

1.3分析氮化技術及相關材料的選擇

不管是何種鋼材通常都可以利用氮化技術對其進行相應的處理，但比較常用的一種鋼材主要是45型號的氮化鋼。使用氮化技術時往往是利用氮化爐對其進行操作，因而其優勢主要是變形較小，進行氮化后就不必再加工。同時，氮化硬度應參照材料質量才能確定，進行設計的過程中必須注意一定要使用整體的氮化技術，由于氮化層并不會帶來不好的影響，所以不必再次進行處理。必要時可運用局部的氮化技術對局部進行相應的保護，進行氮化后再把保護層全部去掉。該技術最大的一個特點就是熱處理的過程中變形較小、硬化層也相對較小，尤其是適合與調質技術共同使用，進而可以使材料耐磨性、技術強度大大提升。

2機械設計中最常用的四種材料

2.1高分子材料

在機械設計，對于高分子材料而言，其主要包括合成纖維及塑料。此類材料在相應的工業生產中存在許多優點，且材料來源非常豐富。能夠從天然氣中進行提取，該材料所消耗的能源較少，且其密度也比較小，其延展性同樣非常好。

2.2金屬材料

各種工程的材料使用中，其使用范圍最廣泛的主要是金屬材料。據統計資料顯示，金屬材料在機械類產品中占了90%以上的比例。尤其是鋼鐵材料在機械設計中的使用最為普遍，由于鋼鐵的韌性、強度較好，且其價格相對較便宜，也可以達到各種性能標準，所以使用較多。金屬類材料中的合金，其性能非常優良，比較適合用來制作各種機械產品中的零部件。

2.3復合材料

機械設計中所使用的復合材料主要由不同的、兩種以上的材料所構成，且通過化學與物理方法有機組合而成的新型材料，此類材料的性能均可以達到各種工業生產的需求。其中，復合材料通常包含非金屬材料和金屬材料，而金屬材料有合金、鎂、鋁；非金屬材料則包括陶瓷、橡膠、樹脂等。金屬絲、碳化纖維及玻璃纖維則屬于增強型的材料。

2.4陶瓷材料

對陶瓷材料來說，其主要成分是碳化硅、氮化硅，且此類材料的特點主要有密度較低、硬度較高、具有較強的抗壓強度及耐腐蝕性強，其缺點是價格非常貴、比較容易發生斷裂、比較脆。目前，陶瓷材料大多使用在密封零件的制作中。

3機械設計中材料的選擇及使用須注意的事項

3.1對材料進行選擇時必須重視其適用性及經濟性

機械設計的具體工作人員應根據不同的機械設計工藝，比如鍛造工藝、鑄造工藝、焊接工藝根據各種需求選擇適合的材料，進而才可以使材料發揮出最大的效用。如鑄造工藝中所使用的材料一定要具備較好的偏折性、吸氣性、收縮性；焊接工藝中的材料應有良好的敏感性及使用性；而鍛造工藝使用的材料則應具有相應的鍛后冷墩性、沖壓性、冷卻性、可鍛性。只有將各種工藝制作中需要的材料性質把握好，進而才可以選擇出真正合適的機械設計材料。另外，對材料進行選擇、使用的過程中還要重視材料的經濟性，所選材料應在滿足設計需求的同時盡量保證價格為最實惠、最便宜，這樣就才能夠使機械設計成本得以降低。

3.2材料選擇過程中一定要重視其環保性及節能性

近幾年，隨著科學技術、社會經濟的持續發展，自然破壞現象也越來越嚴重，自然環境問題早已成為社會中的熱點話題之一。環境與人類的生活、生存有密不可分的關系，對自然環境進行保護也是各個社會成員共同的責任及義務，想要促進社會發展，就必須對環境進行有效的保護，過度的開采往往只會產生適得其反的后果。因此，對機械設計中的材料選擇一定要重視節能性及環保性；設計人員一定要堅持可持續發展觀，使用污染較小、能耗較少的材料，對那些不可再生、有效的資源必須盡量節約，進而能夠在完成機械設計任務的基礎上，使自然環境得到相應的保護。