礦山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，我們為您推薦十篇礦山機械設計論文范例，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。

篇（1）

二、礦山機電專業的《機械設計基礎》課程安排

從該專業的特點來看，對于機械設計基礎的要求比較高，主要是識圖、讀圖、繪圖、選型計算及機械設備安裝與維護的能力要求比較多，掌握礦山機電及系統的設計，學會運用手冊、標準、規范等資料。因此，在理論授課時要突出這方面的特點。1.理論環節本校該專業機械設計基礎課程，理論教學為50學時，實驗為10學時，根據這個學時來安排，理論知識突出與礦山機電專業相吻合的知識點。理論授課主要講以下內容:①平面機構的結構分析，在這部分主要包括平面機構的運動簡圖以及平面機構的自由度分析及運動的確定;②凸輪機構。主要包括從動件的凸輪的幾種形式及運動規律;③軸轂連接，主要包括鍵連接、花鍵連接和銷連接的幾種形式以及運用的環境;④帶連接和鏈傳動是重點，因為涉及井下運輸。這部分包括帶的分類、帶傳動的工作情況分析、普通V帶的設計計算及V帶傳動的張緊、正確安裝與維護;鏈傳動主要有幾種形式及應用場合;⑤齒輪傳動。主要講減速器設計；齒輪失效的形成、形式及措施等。⑥蝸桿傳動，主要是蝸桿傳動的散熱計算;⑦齒輪輪系。主要是定軸輪系和周轉輪系的傳動比計算;⑧滾動軸承和滑動軸承。主要是分類和應用場合。2.實驗環節針對專業的特點以及理論課授課的分配，在實驗環節主要設計了下面幾個實驗:①金工工廠參觀實習。讓實習工廠的老師講解設備的種類以及每種設備可以加工的零件類型，典型零件的示范加工。讓學生對工廠內的設備大概了解，清楚有什么樣的設備及該設備可以加工什么零件。這有助于學生在學習理論知識時加深理解。②機構認識實驗。該實驗可以增強學生對機構與機器的感性認識。陳列室展示各種常用機構的模型，通過對模型動態展示，并以四連桿機構的變化情況，提出液壓支架中四連桿的作用的問題，讓學生思考，使學生對常用機結構及類型與相應的設備建立起關聯。③齒輪范成原理實驗。該實驗是了解用范成法加工漸開線齒輪的基本原理，要指導學生注意觀察齒廓漸開線部分及過渡曲線部分的形成過程，使其了解漸開線齒輪在制造過程中產生根切現象的原因，以及避免根切現象的方法，并會比較標準齒輪和變位齒輪各部分尺寸的異同點。實驗老師做演示實驗，學生參觀。另外在進行完該實驗后，還應進行減速器的拆裝。④帶傳動的滑動率和效率的測定。該實驗主要是觀察帶傳動的彈性滑動和打滑現象，并了解外載荷對傳動效率的影響，讓學生結合礦井運輸了解皮帶運輸的原理和結構。

篇（2）

[1]楊柳，姜海濤.淺談現代機械設計的特點及創新[J].機電信息，2013（03）：155+157.

[2]王科煒，樊百林.中國傳統哲學思維在現代機械工程設計中的應用[J].吉林省教育學院學報（下旬），2013（09）：143-144.

[3]賀春華，張湘偉，呂文閣.傳統優化算法與競選算法應用于機械優化設計的比較[J].廣東工業大學學報，2010（03）：46-50.

[4]宋昊妍.論現代設計方法在礦山機械設計中的應用[J].機電技術，2015.

[5]劉毅.現代設計理論和方法在煤礦機械設計中的應用[J].科技風，2013.

機械設計論文參考文獻：

[1]馬恒強，邱亮.淺析工業設計理念在現代礦山機械設計中的應用研究[J].山東煤炭科技，2013（01）：149-151.

[2]封麗琴.CAD技術在礦山機械設計中的應用[J].科技創新與應用，2014（28）：123.

[3]毛銀氚.淺談機械設計技術的現狀與趨勢[J].裝備制造技術.2012.

[4]周一鳴，索春英.淺談自動化技術在機械設計中的應用[J].價值工程，2011.

[5]丁繼斌，封士彩.機械系統設計及其控制技術[M].北京：化學工業出版社，2007

[6]魏玉新.現代機械設計的創新方法研究[J].裝備制造，2009

機械設計論文參考文獻：

[1]毛銀氚.淺談機械設計技術的現狀與趨勢[J].裝備制造技術.2012.

[2]周一鳴，索春英.淺談自動化技術在機械設計中的應用[J].價值工程，2011.

[3]劉志峰，劉光復.綠色產品設計與可持續發展[J].機械設計，1997，(01).

篇（3）

中圖分類號：TH212 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（a）-0119-01

礦山機械，如破碎站、斗輪挖掘機、堆取料機等，工作于礦山環境，設備巨大，自重可達千噸以上。這類設備連續開采，一旦因故障停機，將會造成巨大的經濟損失。

這類礦山重型機械大多采用大型履帶行走裝置、多履帶行走裝置，實現設備的移動。履帶行走裝置的工作可靠性嚴重影響著礦山的工作效率，間接影響著礦山經濟效益。因此，在設計階段必須保證大型履帶行走裝置的強度。履帶架為大型履帶行走裝置的核心零件，其強度決定著整個履帶行走裝置，以至于整個礦山機械的工作可靠性，因此，必須在設計階段保證履帶架的強度。

關于履帶架的強度計算方法，公開發表的論文較多，這些論文大多針對小型履帶架進行研究，而大型履帶行走裝置具有其自身獨特工作工況，因此，有必要針對大型履帶行走裝置的核心零件――履帶架進行研究，從而為履帶架設計提供保證。本文應用ANSYS軟件針對大型履帶架建立了多工況有限元模型，研究其在不同工況下的應力分布特點。

1 建模

1.1 幾何模型

本文所研究的承重1200 t大型履帶行走裝置履帶架及門架三維模型如圖1所示，應用三維建模軟件solidworks建模。

1.2 有限元模型

由于履帶架主要由板件焊接而成，應用板殼單元分析，計算效率和結果準確度均能保證。因此，將模型導入專業網格劃分軟件hypermesh中，抽取中面并進行網格劃分。將網格模型但邊界條件施加及提交計算，導入ansys軟件后的網格模型如圖2所示。該模型采用整體結構劃分網格而成，單元類型shell63，線彈性材料彈性模量E=2.3e5（米制單位）、密度7.8e-3kg/mm3，共50萬個單元。針對該模型進行個網格尺寸研究，最終確定50萬個單元能保證工程上計算精度要求。

2 工況及邊界條件

大型履帶行走裝置工況主要有直行工況、轉向工況、空載爬坡工況，本文針對這些典型工況，應用履帶架網格模型，施加不同的邊界條件，模擬實際工作過程，研究履帶架應力分布特點。

2.1 直行工況

直行工況履帶架所受載荷及約束施加如圖3所示，上部載荷通過節點力直接分布施加于履帶架與上部結構連接處。通過梁單元模擬承重輪，承重輪處施加豎直方向位移約束，驅動輪處施加前后方向的位移約束，并在導向輪處施加行進阻力，以及將承重輪內摩擦阻力施加于相應位置節點處。

2.2 轉向工況

轉向工況約束載荷如圖4所示，施加履帶與地面之間的摩擦阻力矩，約束一側的驅動輪處行進方向自由度及承重輪處豎直方向自由度。

2.3 空載爬坡工況

空載爬坡工況邊界條件如圖5所示，及將直行工況中物料質量去除（空載），并將整體迫性調整一爬坡角度。約束條件同直行工況。

3 結語

計算結果如圖6所示，本文對各工況最大應力進行統計，如表1。

從表中可以看出：不同工況最大應力出現的位置也不同，其中應力最大值出現在轉向工況下，因此在設計時，針對轉向工況的強度計算要注意。

參考文獻

篇（4）

Abstract In this paper， high-level application-oriented university in Shandong Province is taken as a case， and the major group of mechanical design and manufacture and automation in Shandong University of Science and Technology is taken as an example. From expects of current basic conditions， i.e. specialty and subject foundations， feasibility of implementation plan for specialty group of mechanical design， manufacture and automation is analyzed. Construction plan and management safeguards are put up with， in order to explore and study the implementation program of mechanical design， manufacture and automation for high - level application - oriented university.

Keywords High-level Application-oriented University； specialty group of Mechanical Design and Manufacture and Automation； Professional Certification

0 引言

2016年9月5日，山|省教育廳，山東省財政廳聯合下發了《推進高水平應用型大學建設實施方案》。方案從“建設目標、立項條件、推進措施、組織實施”等四個方面進行了精心設計，其中亮點和特色頗多：到2020年，建成60個左右高水平應用型重點專業，進入全國同類專業前10%；推動10所左右高校綜合實力排名進入全國應用型本科高校前10%；培育建設40個左右專業，逐步達到高水平應用型重點專業建設標準；對每個立項建設專業撥款經費400萬元，每個培育建設專業撥款經費150萬元；“十三五”期間，省財政將加大投入力度，加強資金統籌，多渠道籌集20億元，積極支持高水平應用型大學建設。①高水平應用型大學建設旨在促進高校轉型發展、特色發展，提高應用型人才培養質量，增強服務經濟社會發展能力。在此背景下，對加強機械設計制造及其自動化專業群建設來說既是一種挑戰也是一種契機。

1 機械設計制造及其自動化專業群建設基本條件

合理的專業結構、雄厚的專業基礎及較高的學科基礎是高水平應用型專業群建設的基本條件。山東科技大學機械設計制造及其自動化專業群是以機械設計制造及其自動化為核心專業，包括機械電子工程、材料成型及控制工程、金屬材料工程共4個專業的專業群。專業群中的4個專業均服務于先進裝備制造領域，具有相同的機械工程學科基礎，其中，機械設計制造及其自動化是先進裝備制造領域的重要核心專業，金屬材料工程專業、材料成型及控制工程專業為裝備產品的設計與制造提供材料知識及成型技術，機械電子工程專業為裝備產品的智能化制造提供機電控制技術。4個專業相輔相成，相互補充，為高水平應用型專業群建設打下了堅實了專業結構基礎。

1.1 專業基礎條件

教師隊伍結構優化，專業課程設置合理，是夯實專業基礎的先決條件，是保證高水平應用型專業群建設長足發展的主導因素。山科機械設計設計制造及其自動化專業群核心專業專任教師52名，教授19人，具有博士學位的45人，35歲以下教師5人?！半p師型”教師比例達到48.1%。教師隊伍中多人入選國家百千萬人才工程、國家及山東省有突出貢獻的中青年專家、“泰山學者”。另外，專業群充分發揮自身優勢和特色，全方位多層次地拓寬學生的創新創業渠道，積極尋找創業基地建設的新契機。截止2015年底專業群實踐基地總數已發展到74個，校區合作建設基地28個，年均可接納學生4000名。近年來，機械設計制造及其自動化專業獲得山東省特色專業、山東省特色名校建設工程專業，教育部綜合改革試點專業，2012年被列入教育部“卓越工程師教育培養計劃”，省級教學成果獎6項，省級教學名師1名，省級教學團隊2個等榮譽。

1.2 學科基礎條件

學科建設是專業發展的基礎，專業建設以學科發展為依托。應用型大學的學科基礎水平決定著專業建設水平，專業建設水平決定人才培養質量，因此，應用型學科建設是應用型大學建設的一項基本任務，有實力的學科基礎充分反應學校的綜合實力和核心競爭力。②

一流的學科要求有一流的研究平臺?！笆濉逼陂g山東科技大學機械制造及其自動化專業群積極響應國家號召，加速學科基地建設，成功申報山東省機械電子工程、材料加工程、材料學重點學科，山東省礦山機械工程、先進材料與表面改性省重點實驗室，山東省礦山輔助運輸、采掘機械、金屬材料與表面工程技術研究中心，“煤礦復雜條件開采成套裝備關鍵技術”團隊入選 “教育部創新團隊”，“先進制造技術與裝備”團隊入選山東省高?？蒲袆撔聢F隊，“煤礦機電技術系列課程”教學團隊為省級教學團隊，“機械基礎系列課程”教學團隊為省級教學團隊。這些支撐平臺的建立與建設，為學科發展提供了良好的實驗研究環境，為高水平應用型專業建設提供了得天獨厚的基礎條件。

高校與科技界、經濟界的縱橫向聯合開展的科學研究工作在學科建設與發展中同樣起著舉足輕重的作用?？茖W研究是學科建設的前提和堅強動力、學科建設是進行科學研究的基礎與重要平臺，兩者相輔相成，互為基礎，相互促進。③近年來，機械制造及其自動化專業群秉承“以服務求支持，以貢獻求發展”理念，形成了基礎前沿、應用研究和工程化研究一體化設計、全鏈條協調推進的科研創新模式。專業群教師承擔了國家“863”計劃、國家科技支撐計劃、國家自然科學基金等一大批高水平科研項目。近10年承擔國家級項目36項、省部級及重大橫向科研項100余項，實到科研經費約2.7億。2008年獲國家科技進步二等獎1項，2011年獲國家技術發明二等獎1項，2012年獲國家科技進步二等獎1項。近5年來，獲省部級科技獎勵35項，其中一等獎11項，獲國家發明專利109項，實用新型專利200余項，成果轉化造效益10.6億元，發表SCI收錄論文40余篇、EI/ISTP收錄論文200余篇。出版學術專著6部。

2 機械設計制造及其自動化專業群建設推進措施

通過專業群建設旨在以本專業群建設為著力點，突出強化各專業特色，促進應用型創新人才培養與制造產業優化升級、經濟轉型發展緊密對接，推動專業群各專業向高水平應用方向發展。

2.1 構建高素質應用型創新人才培養模式

探索校企深度協同育人機制，構建校企合作育人基地；優化課程體系，突出實踐教學；整合教學資源，開發專業特色課程和在線開放課程；實行學分制和彈性學制，加強創新創業教育。構建集校內專業知識積累教學、校外企業工程實踐能力提升教學、全時空網絡開放教學于一體的，立體化、網絡化的高素質應用型創新人才培養模式。

（1）基于社會需求和工程教育專業認證，探索、完善校企深度協同育人機制，積極推進校企、校地、校所、校校深度合作，建立產教融合、協同育人的人才培養模式，實現專業鏈與產業鏈、課程內容與職業標準和專業認證標準、教學與生產過程對接。優化調整專業群的培養方案及教學過程。優化課程體系，突出實踐教學，提高實踐課比重，各專業實踐教學學分比例占總學分比例不低于30%。

（2）建設校企合作育人基地，構建高水平實踐教學基地與平臺，提升學生工程實踐能力。改革專業群中各專業的實踐教學體系，使之與產教融合、協同育人的人才培養模式相適應，進一步加強實驗實踐環節，提高學生實踐動手能力，積極與廠礦企業合作，建設高水平合作育人基地。

（3）加強專業群課程和教材建設，著力開發專業特色課程和在線開放課程，滿足學生多樣化自主學習需求。充分利用互聯網技術，提高學生利用各種渠道進行自主學習的能力，本著開放性、共享性、可擴展性、先進性、經濟性和高可靠性原則，整合各專業優質教學資源，開發課程網絡教學平臺。

（4）改革教育模式，實行學分制，允許學生休學創業。加強創新創業教育，將創新創業教育融入人才培養全過程。為學生配置創新創業指導教師，探索大學生創新能力培養機制，鼓勵學生參加各類科技創新活動，培養高水平科技創新人才和團隊。

2.2 加強師資隊伍建設，構建具有高水平實踐教學能力的師資隊伍

培養與引進相結合，建設一支適應高素質應用型創新人才培養需要，以高水平專業帶頭人和優秀中青年骨干教師為主，師德高尚、教育理念新、教學科研水平高、創新能力、實踐能力強的師資隊伍。

（1）加強師資隊伍建設，提高“雙師型”教師比例和兼職教師比例。

（2）調整教師結構，積極聘請行業優秀人才充實教師隊伍。

（3）提高校內各專業教師實踐教學能力。

（4）建設高水平專業群整體師資隊伍。加強高水平人才引進和培養工作。

2.3 積極推動科技成果轉化，產出高水平應用技術成果

將專業群的發展與科研方向融入以企業為主體的行業技術創新體系，推動科研成果產業化，加強科研反哺教學，積極與企業聯合，申報省級以上高水平應用技術成果獎勵。

（1）依托專業群內各專業科研優勢和人才資源優勢，加強校企深度合作。積極將專業群內各專業的發展及研究方向融入以企業為主體的區域、行業技術創新體系，以解決戰略性新興制造產業關鍵技術、社會發展重大（重點）問題為導向。通過聯合、共建等多種方式，拓展專業群服務社會的領域和范圍，廣泛開展應用技術研究和科技服務，擴大成果轉化的力度和經濟社會效益，不斷完善政策，支持并鼓勵教師和企業聯合開發新產品、新技術。

（2）設立專門機構和專職崗位，結合學校科技成果轉化和知識產權運營機制，加快各專業知識產權成果的轉移、轉化，及時將科技研發成果轉化為經濟社會效益和專業課程教學資源。

（3）專業群內各建設專業積極與機械制造、礦山裝備、海洋工程裝備、鋼鐵等行業企業聯合，力爭獲得高水平科技成果。

3 機械設計制造及其自動化專業群建設管理保障措施

3.1 建立管理組織機構

加強組織領導，完善專業建設負責人管理制度。成立高水平應用型專業群建設領導小組，科學規劃，編報專業群建設方案，加強對專業群建設的領導和指導，加強專業管理隊伍建設，有效協調專業群建設中的相關問題，保證組織落實、政策落實、措施落實、經費落實。同時，成立專業群建設發展規劃委員會，制定專業群內各專業發展規劃的具體方案和措施，把發展規劃、行動計劃以及年度計劃緊密結合起來，遠近結合，形成合力，使發展規劃確定的目標、任務和各項措施切實得到貫徹落實。

3.2 創新管理機制

按照責權利相統一的原則，擴大學院在人、財、物等方面的自主管理權，建立體制機制、教學團隊、課程體系、教學平臺、應用技術研發和成果轉化一體化協同發展的應用型人才培養新機制。建立健全專業群建設崗位責任制度和競爭激勵機制，以制度促建設，對專業群建設實行制度化和規范化管理。探索實行合約管理模式，依據專業建設目標，細化建設任務指標。

3.3 實施過程監控與年度考核相結合

依據建設目標和建設任務建立考核體系，對專業群建設實施全過程的檢查、監督、調控機制，定期調度，保證專業群建設的質量和進度。定期在全校范圍內公布項目進展情況，每年依據建設任務進行階段性考核、中期考核和年度考核，建立完善的專業群建設項目管理考評機制，完善績效考核制度，提高教師投入綜合教學改革的積極性。通過過程監控與年度考核相結合，確保各項專業群建設指標的落實與完成。

3.4 認真執行建設經費?？顚Ｓ?/p>

制定《高水平應用型專業建設管理辦法》、《高水平應用型專業建設項目資金管理辦法》等相關文件和資金管理制度，嚴格建設資金管理，認真執行項目建設經費?？顚Ｓ谩W校將在人才政策、教育研究、科學研究、條件建設、資金配備、后勤保障等方面給予大力支持，并積極爭取國家有關部委、地方政府和相關企事業單位的投入和政策支持，多渠道籌措資金，確保各項建設目標順利實施。

4 結束語

高水平應用型大學建設對促進高校轉型發展、特色發展，推薦高等教育綜合改革，提高應用型人才培養質量，增強服務經濟社會發展能力起著重要推進作用。綜上所述，機械制造及其自動化專業群建設必須以重點專業為核心，以科研為支撐，以雙師型教師隊伍建設為中心，以實踐教學為平臺，走產學研發展之路，促進專業群建設，發揮學科群、專業群的綜合優勢，提升學校辦學競爭力。

注釋

篇（5）

關鍵詞：專業認證；卓越工程師計劃；煤礦機電專業；實踐教學體系

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）49-0146-02

一、引言

“工程教育專業認證”是指專業認證機構針對高等學校開設的工程類專業實施專門認證。我國早在2006年就啟動了工程教育認證工作，根據2015年編制的《工程教育認證工作指南》，我國已經在機械工程、安全工程、化學工程等15類專業領域開展了認證工作[1，2]。工程教育認證以質量保證和質量改進為基本指導思想，加強工程實踐教育，因此工程教育專業認證的環境對機械類應用型人才培養來說，是一種契機，更是一種導向。

實踐教學是高等教育的重要組成部分，尤其是對煤礦機電這個工程應用極強的專業來說，實踐教學更是舉足輕重。2010年，教育部啟動了“卓越工程師教育培養計劃”，此計劃旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展的高質量各類型工程技術人才[3]，截至目前，共有三批209所高校成為試點高校。我校2012年煤礦機電專業獲批實施“卓越工程師計劃”。該計劃的實施對高校實踐教學體系提出了新的挑戰，促使各高校進行實踐教學體系和教學模式的探索。

近年來，我院針對煤礦機電專業認證標準開展了細致的教學改革工作。在滿足專業認證標準的基礎上，突出工程實踐的特點，重修修訂了培養方案，在培養目標、培養要求、課程體系方面都突出了實踐環節的重要性。

二、機械設計制造及其自動化專業實踐教學體系的創新思路

“卓越工程師培養計劃”旨在整合企業和學校資源，根據現代工程技術發展需求和企業用人需求，培養具備較強的工程實踐能力和創新精神的工程技術人才[4]。我校煤礦機電專業是第二批獲批實施“卓越工程師培養計劃”的專業，在借鑒首批試點單位實施經驗的基礎上，確立了面向煤炭工業需求的培養目標，重點培養具有從事工程技術工作所需的扎實的基礎理論知識以及一定的人文和社會科學素養，掌握本專業系統的技術知識，具有將強的實踐動手能力和應用所學知識解決工程實踐問題能力的高級應用型創新人才。培養目標中突出了實踐教學環節的重要性，因此形成了構建實踐教學體系的總體思路是：按照“卓越培養計劃”的指導，遵循工程教育的思想，推行“敦實基礎、強化實踐、著重創新”的辦學理念，不斷改革課程體系，拓寬產學研基地，積極探索校企合作聯合培養模式，增加實踐教學環節比重，探索新的實踐教學模式，構建新的實踐教學體系。

三、多層面煤礦機電專業實踐教學體系的構建

我校煤礦機電專業自2009年開始招生，2012年獲批“卓越計劃”實施。在近7年的培養過程中，煤礦機電專業本著工程教育的理念，在借鑒其他高校先進培養理念的基礎上，實施方案不斷改進、調整、完善，形成了相對成熟的多層面實踐教學體系，如圖所示。

煤礦機電專業實踐教學體系根據工程應用型人才素質和能力培養要求，按照“卓越工程師計劃”的工程教育理念，抓住通識能力和專業技能兩要素的培養，針對基礎實踐能力、綜合實踐能力和工程實踐與創新能力三個不同培養層面，安排不同的課程理論學習及相應的實踐教學環節。

培養體系由三個模塊組成：基礎實踐能力模塊、綜合實踐能力模塊、工程實踐與創新能力三個模塊。

1.基礎實踐能力模塊：由通識教育基礎實驗、專業基礎實驗和基本技能實習等環節組成。包括大學物理實驗、電工電子技術、機電傳動控制、液壓傳動與控制、采掘機械、流體機械、礦井運輸與提升、礦山供電等專業基礎課及專業技術課的課程實驗，以及金工實習、專業認識實習等。該模塊主要是通過演示性、驗證性的專業實驗加深對課程專業課的理解，對學生的動手能力和工程實踐能力加以訓練，培養學生嚴謹的治學態度和細致的工作作風。

2.綜合實踐能力模塊：包括專業實訓、綜合課程設計、企業生產實習等環節。例如機械設計課程設計、礦山機械課程設計、數控加工實訓、畢業設計及相關企業生產實習等。綜合性課程設計是培養學生工程意識、工程素質和創新能力的有效途徑。從基本的工程制圖到畢業設計論文，綜合性設計旨在引導學生將所學專業知識，結合生產實際，做出符合實際需求的設計，強化學生的設計理念。生產實習目的在于讓學生通過運用學習成果，在實際企業生產中掌握基本操作技能和技術運用能力。

3.工程實踐與創新能力模塊：包括工程項目實訓、專業實習、創新設計大賽等環節。煤礦機電專業實踐環節中設置了工程實踐環節共12周，學生隨機分配到各家煤礦單位進行定崗專業實習，鞏固和深化專業知識，提升專業實踐技能，促進其職業養成，得到工程師的初步訓練。此外，學校動員學生積極參與教師的工程項目，在項目實訓中到企業單位見習與實習，將所學知識充分利用到工程項目建設中，逐步增加工程師基本素養的培育。

四、總結

工程教育專業認證對實踐教學提出了新的挑戰，隨著“卓越工程師計劃”的不斷推進，基于煤礦機電專業的實踐教學體系也在不斷進行完善和改進。本文在結合山東科技大學煤礦機電專業實踐教學情況的基礎上，構建了多層面的實踐教學體系和多元化的實踐教學模式，以滿足專業認證要求，改善實踐教學效果。值得一提的是，本研究還停留在培養體系的探索上，對于質量評價體系、監控體系和保障體系并未涉及到，需要在實踐中進一步研究和探索。

參考文獻：

[1]韓曉燕，張彥通，王偉.高等工程教育專業認證研究綜述[J].高等工程教育研究，2006，（6）：6-10.

篇（6）

Abstract: With the development of society, the application of computer technology in all walks of life, in the field of mechanical manufacturing, computer aided design has brought a new revolution for the machinery manufacturing industry, not only improve product design accuracy, shorten the product development cycle, to create efficient, safe products. In this paper, based on the development of computer aided design illustrates the importance of computer aided design; then to design application, the reverse engineering technology of CAD automobile cover mould as an example, discuss the application of computer aided design in mechanical design.

Keywords: computer aided design; application; mechanical design

中圖分類號：TH122

1計算機輔助設計的發展及重要性

機械設計是機械工程的重要組成部分，是機器生產的前提，同時也是決定機械性能的最主要因素，一部機器的質量及工作性能的好壞很大程度上取決于設計質量，狹義的機械設計僅指技術性的設計過程，廣義的機械設計是指設計者根據使用要求和現有的條件，對機械的工作原理、結構、剛度和強度、各個零部件的材料和形狀尺寸、以及方法、力和能量的傳遞方式等進行分析、構思和計算，并將其形成具體的描述以作為機械制造依據的工作過程。這不僅是一個創造性的工作，同時也是建立在豐富的成功經驗基礎上的工作，只有將兩者結合起來，才能設計出高質量的機器。

機械設計的所有步驟幾乎都需要計算機的幫助。圖形的編輯、修改，大量數據的計算和比較，對零部件動力、強度等方面的精確測試，都需要相應的計算機軟件的支持。除了這些繁瑣的工作可由計算機替代外，設計者還可以利用計算機進行虛擬樣機的構建，也就是根據圖紙，在計算機上制造一個模擬樣機，對它的工作性能、受力情況、熱度等各方面進行驗證，根據出現的狀況修改原設計，從而達到完善的程度。隨著計算機技術的發展，計算機正在越來越廣泛地應用于機械設計的各個方面以及各種各樣的機械設計中，它在提高機械設計的質量和轉化為實際制造的效率方面，發揮著重要作用。計算機輔助設計便是伴隨著計算機技術的發展而出現，并廣泛應用于多種學科的一種方法。計算機輔助設計又被稱作“CAD”，是由計算機幫助設計人員完成機械設計中的計算、制圖、模擬等工作，并在不斷修改和反復驗證的基礎上，輸出滿意的設計結果和最后的產品圖紙的一門技術。

20世紀 60 年代初，麻省理工學院的一名研究生發表了題為《人機對話圖形通信系統》的論文，首次提出了交互技術及計算機和圖形符號的存儲采用分層的思想，為 CAD 技術的確立提供了理論支撐。隨著這一理論的不斷完善，眾多行業的領軍人物開始認識到計算機輔助技術的重大作用，并投入重金研發。美國的 IBM公司開發了以大型機為基礎的CAD 系統，該系統具有繪圖、數控編制等功能，之后有關計算機輔助設計的研制與開發接踵而至，通用汽車公司研制出了用于汽車設計的DAC- 1 系統，洛克希飛機公司研發的 CADAM系統，適用于不同階段的飛機設計。這時的計算機輔助設計系統都是在大型機或超級小型機的基礎上開發的，購買這套系統通常需要上百萬美元，因而這一系統只在經濟實力比較雄厚、規模較大的航空、汽車、輪船、石油等行業應用。在 20 世紀 70 年代初出現了柔性制造系統FMS，“柔性”意為在使用計算機制造產品的過程中，制造系統會根據所編程序中指令的變換而改變加工過程，這種適應性以及加工的靈活性被稱為“柔性”。我國對 FMS 的定義為：柔性制造系統是由數控加工設備、物料儲運裝置和計算機控制系統等組成的自動化制造系統，包括多個柔性制造單元，能根據制造任務或生產環境的變化迅速調整，適用于多品種、中小批量的生產。隨著計算機技術、通訊技術等的發展，CAD 技術也日益走向完善，比如 80 年代出現的由超大規模集成電路制成的微處理器和存儲器件，使得 CAD 技術在中小企業逐漸普及，從飛機、汽車到服裝、建筑、出版等行業都開始采用 CAD 技術。如今，計算機輔助設計技術已在機械制造業得到廣泛應用，而且現在的 CAD 應用系統可以將機械設計中的繪圖、分析、數據處理、仿真、加工修改等一系列環節集于一身，大大縮短了設計時間，提高了設計效率和質量，降低了生產成本與制造周期。CAD 的常用軟件有很多，但由ParametricTechnology 公司推出的Pro/Engineer 產品，在目前三維造型軟件領域中占有重要地位，引領著CAD 技術的新潮流。

2逆向工程中CAD的應用

逆向工程是一種消化、吸收先進設計的重要手段。技術的自主研發固然重要，但研發成本卻是相當高昂的，而且研發過程還受到科技人員的素質、國家財政的投入、現有條件等各方面因素的影響，因而一項新技術的產生通常需要幾年甚至十幾年的時間，這對于技術條件及設備相對落后的發展中國家而言是不可想象的。因而，充分利用他國的科技成果，在消化、吸收的基礎上再進行創新不失為一種加快科技發展的重要手段。日本在二戰結束后的重新崛起，很大程度上是因為他大規模引進美國、英國等歐洲發達國家的先進技術，并做了很好地消化吸收，從而轉化為本國生產力的一部分。逆向工程就是在只有產品或實物模型的條件下，在了解產品原設計的基礎上，逆向重構產品零部件的 CAD 模型，已達到設計創新的目的。以前的“逆向工程”技術的研究和應用都集中在實物方面，即在拆解原有產品的過程中，重建產品實物模型，以實現新產品的制造。隨著現在機械制造技術的發展，可以通過坐標測量設備、通用的CAD軟件等方法，把實物樣件轉化為 CAD模型，綜合利用 CAM（計算機輔助制造）、CIMS（計算機集成制造系統） 等技術對其進行處理和再設計。Pro/Engi-neer軟件中 SCAN- TOOLS是一個專用的逆向設計模塊，可以通過數據點構造網格曲線，并對點云進行擬合，以得到光滑、連續的曲面，再對曲面進行交互修改，從而得到與實物一致的CAD 模型。SCAN- TOOLS與 Pro/SURFACE 配合使用，可以在曲面生成后，通過切割、裁剪、延伸等工作，將曲面轉換為實體，再利用Pro/Engineer軟件基于特征的參數化設計功能，完成模型的二次設計，實現 CAD模型的重建。

3 汽車覆蓋件模具設計中的 CAD 應用

汽車覆蓋件模具設計不僅影響到汽車車型，也是汽車個性化和更新換代的標志。然而在現實的汽車覆蓋件模具設計中，經常發生設計人員的設計與制造、工藝人員的工作相沖突的情況也就是設計者的設計不能很好地進入生產、制造環節，甚至還會進行返工、再設計，這不僅增加了設計成本，拖延了生產時間，還可能造成失去市場競爭力的嚴重后果。為避免這種情況的發生，應盡量在設計環節排除這些問題。

汽車覆蓋件模具的設計過程一般包括：根據市場需求進行模具概念設計；對模具的結構、熱度、工藝問題等進行分析并畫出圖紙；根據圖紙進行 CAD模具結構造型設計；將 CAD 造型鑄造為實物，如有矛盾或不當之處，再返回 CAD 設計。CAD 造型設計是整個設計的關鍵環節，此處出現問題將會影響后期的汽車生產，因而必須要做好 CAD 的造型設計。比如對某款汽車的車門做一些設計上的更新，首先需要獲得車門零件的幾何模型，然后運用三坐標測量機對零件的結構進行分析，再使用特定的測量方法采集數據，運用相關測量設備對數據進行處理，最后再利用 Pro/Engineer 軟件進行模型重建，通過Pro/Engineer 的模具設計及數控加工功能，迅速完成汽車車門的模具設計及零件的 NC加工。

4 結語

算機輔助設計技術在確保機械設計的精度、處理機械設計中的大量數據、繪制復雜圖形等方面發揮著重要作用，但這些計算機輔助設計的技術大都產自歐美等發達國家，我國自主研發的較少，加之對引進他國的技術沒有完全消化，致使我國的機械制造業水平同國外相比，還存在較大差距，僅以目前的礦山機械設備為例，我國的輸送機特性研究只有理論，還沒有成熟的安全設計方法。因而，應加強計算機輔助設計的自主研發能力，為我國的機械設計提供必要的技術支撐，從而提高我國的機械裝備水平。

參考文獻：

[1] 劉書君. CAD技術在機械設計中的應用[J]. 化學工程與裝備. 2008(11)

篇（7）

引言

一部現代機器，如果不是以行走為工作目的，它通常由機架、原動機、傳動裝置和工作機構四個主要部分構成，其中機架為載體，原動機的作用是進行能量形式的轉換，為機器提供適當形式的動力，傳動裝置的作用是進行動力的傳遞，工作機構即執行機構，其作用是消耗能量而做功。如果原動機將其他形式的能轉換成液壓能，執行元件消耗液壓能而做功，則稱為液壓機械（或液壓機）。液壓機械的執行元件即做功元件是液壓馬達和液壓缸。液壓馬達和液壓缸是通用化和標準化程度很高的液壓元件，用戶或設計者在研制一部新的液壓機械時，應盡量選擇標準化的液壓元件，以避免金錢的浪費和時間、精力的消耗。但由于使用要求的千差萬別，液壓元件的專用化設計是不可避免的，其中以液壓缸設計居多。這是由于液壓缸配置的靈活性、設計、制造比較容易、維護比較方便的特點決定的。因而，相對其他液壓元件而言，液壓缸的設計是極為常見的，這也是工程技術人員必須具有的一種基本技能。

1、液壓缸結構分析和優化的發展狀況

液壓缸能與各種傳動機構相配合，完成復雜的機械運動，所以應用范圍很廣。其中在工程機械、礦山機械上的用量最大，其次是金屬切削機床、鍛壓機床、注塑機，在船舶、飛機、農業機械、冶金設備及其他自動化設備和裝置中也大量應用。近年來，國內外發表了不少論文，研究了液壓缸的穩定性、可靠性、強度和局部應力、液壓缸的運動特性、緩沖理論和液壓缸的壽命等問題。本文將針對液壓機上用的液壓缸進行討論。

液壓缸是液壓機的主要部件，它的作用在于把液體壓力能轉換為機械功。高壓液體進入缸內后，作用于活塞(柱塞)上，經活動橫梁將力傳到工件上，使工件產生塑性變形。

液壓缸制造工藝復雜，對材料、表面質量、加工精度要求很高，同時價格昂貴，少則幾萬元，多則幾十萬、上百萬元，因此對液壓缸的設計要十分慎重。在生產應用中，液壓機的工作缸常由于以下幾個設計方面的原因，導致其過早損壞。

(1)由于結構尺寸設計不合理，法蘭高度太小或法蘭外徑過大，而使局部應力過高。某臺200000鍛造液壓缸，其法蘭高度僅為缸壁厚度的l.1倍，法蘭處計算應力超過250MPa，工作1-2年后，兩個缸先后破裂。更換新缸時,增大了法蘭高度，減小了法蘭外徑，使用多年未壞。

(2)從缸壁到法蘭的過渡區結構設計不合理，也會引起很大的應力集中。如一臺6300kN液壓機的工作缸，由于法蘭過渡圓弧半徑僅為4mm，使用不久就出現裂紋，裂紋擴展后，整圈法蘭斷裂脫落。為避免此種情況，可以對法蘭處的過渡形線進行優化設計，選擇能降低應力集中系數的形線。

(3)從缸底到缸壁的過渡區產生彎曲應力并有應力集中，此處圓弧半徑太小是缸底破裂的主要原因之一，一般不應小于液壓缸內直徑的1/8。有幾臺液壓缸的缸底圓弧半徑分別為液壓缸內直徑的1/12.7,1/10和1/9，結果液壓缸均曾在缸底破裂。因此，正確合理地設計液壓缸是至關重要的。在傳統設計中，液壓缸的分析計算采用材料力學和彈性力學方法，并對受力情況作若干假設，但傳統的彈性力學計算方法由于模型簡單，所作的假設不能精確地反映實際情況，并且應力計算沒考慮局部應力場的影響，所以誤差較大。因此，學者對此作了許多研究和改進，提出了一些新的彈性力學計算方法，其中，對經常破壞的法蘭和缸底過渡區研究最多。

新的液壓缸強度分析理論和方法己逐步趨于實際應力應變情況，但它只能對液壓缸的某個局部進行分析，工程應用中常常需要知道整個液壓缸的應力分布情況，因此，需要一種新的分析計算方法即有限元法。有限元法是一種迅速而準確地分析結構強度和剛度等問題的數值計算方法，適于各種復雜結構的力學計算。

2、液壓缸的參數化設計原理

將液壓缸的組件（如活塞桿、缸體、活塞、端蓋）按相似形原理歸類建構系列產品的基本參數模型，提出參數模型設計參數作為驅動變量，在圖形拓撲關系不變的情況下控制組件的幾何尺寸。

設計參數的提取原理是能夠反映產品的性能和用戶的要求，能夠控制組件的基本結構，如活塞設計主參數是活塞的外徑、孔徑和活塞寬度，缸筒的主參數是缸筒的外徑和缸筒的長度。但是組件的設計主參數之間有約束關系，如活塞的外徑與缸筒的內徑相等，活塞的孔徑與活塞桿徑有函數關系，缸筒的長度與缸的行程、活塞寬度、缸蓋和缸底的長度有關系，而活塞寬度又與密封結構、支撐結構以及與活塞桿的聯接方式有函數關系。與主參數對應或函數關系的結構尺寸定為參考變量，結構尺寸不隨主參數變化的定為常量尺寸。

在SolidWorks環境下，構造液壓缸的零件的二維草圖，對草圖的點線添加幾何約束和尺寸約束，通過旋轉，拉伸等操作形成三維模型，用SolidWorks中的宏錄制提取所需的編程代碼，通過改變其中的變量，給參數重新賦值，通過函數關系確定，再通過VB中的語句反饋到三維模型，模型的拓撲關系沒變，但尺寸變化了。

當液壓缸設計完成后，形成液壓缸的設計主參數匯總表，可在VB添加一個或者多個窗體，將所需的命令按鈕、文本框、標簽的設置好所需的參數，通過VB中的函數關系來確立將其需要改變的參數改成變量，然后通過輸入自己想要的數值給變量賦值，調試、運行后即可得到新的模型零件。

液壓缸參數化程序是運用VB語言程序所寫，SolidWorks包含VBA這一二次開發的軟件工具。VB與SolidWorks系統緊密集成，運用VB程序也可完成與SolidWorks各種交互動作。

3、活柱的參數化設計

運用SolidWorks宏編輯，建立活柱的參數化模型。具體建模過程如下：

1)根據液壓缸的結構和功能，分析二維圖，確定活柱的參數；

需要參數化的參數為：活柱小徑d1，活柱大徑d2，活柱長度l，活柱桿頭圓孔直徑d3。將這些參數設置為未知變量，根據用戶的要求可自行確定，其他的尺寸可根據以上參數列出方程和代數關系，有些標準件可以不用參數化，這給參數化過程變得簡潔了不少。

2)打開宏新建窗口，點擊工具欄的【插入】【用戶窗體】，建立一個窗體，再點擊工具箱里的控件，將其添加到窗體中，修改一些控件的屬性（圖1）。

3)繪制草圖1

圖1為活柱的建模草圖：

部分程序代碼如下：

Dim swApp As Object ‘定義Solidworks對象的變量

Dim part As Object ‘定義ModleDoc對象的變量

Sub main()

Set swApp = Application.SldWorks ‘激活SolidWorks

Set part = swApp.NewDocument("C:\ProgramData\SolidWorks\SolidWorks 2008\templates\零件.prtdot", 0, 0#, 0#)

Set part = swApp.ActivateDoc2("零件1", False, longstatus)

Set part = swApp.ActiveDoc ‘打開零件文件

boolstatus = part.Extension.SelectByID2("前視基準面", "PLANE", 0, 0, 0, False, 0, Nothing, 0)

part.SketchManager.InsertSketch True ‘選擇前視基準面

以上代碼在每個零件的編程過程中都會用到，為常用代碼。

在此草圖中，用的代碼主要是直線代碼：

Dim SkLine As Object

Set SkLine = Part.SketchManager.CreateLine(X1, Y1, Z1, X2, Y2, Z2)

(X1, Y1, Z1)為直線起點坐標，（Z1, X2, Y2, Z2)為直線終點坐標。

生成三維模型

退出草圖工作環境，在特征環境下，選擇【特征】【旋轉凸臺】，即可生成三維模型。代碼如下：

boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line4", "SKETCHSEGMENT", 0, 0, 0, False, 4, Nothing, 0)

‘選擇旋轉中心線

boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("草圖1", "SKETCH", 0, 0, 0, True, 0, Nothing, 0)

‘選擇旋轉的草圖

Part.InsertRevolvedRefSurface 6.28318530718, False, 3.14159265359, 0

‘選擇旋轉角度，6.28318530718即為360度

4)繪制草圖2

圖3為活柱內部結構草圖：

完成活柱的參數化建模過程

圖4為生成的活柱三維模型：

總結以上建模過程，基于SolidWorks宏編輯建立活柱的參數化模型過程如下：

1)根據液壓缸的結構和功能，分析二維圖，確定活柱的參數；

需要參數化的參數為：活柱小徑d1，活柱大徑d2，活柱長度l，活柱桿頭圓孔直徑d3。將這些參數設置為未知變量，根據用戶的要求可自行確定，其他的尺寸可根據以上參數列出方程和代數關系，有些標準件可以不用參數化，這給參數化過程變得簡潔了不少。

2)打開宏新建窗口，點擊工具欄的【插入】【用戶窗體】，建立一個窗體，再點擊工具箱里的控件，將其添加到窗體中，修改一些控件的屬性，建立窗體。

4、結論

目前，參數化設計已成為最熱門的應用技術之一，能否實現參數化設計也成為評價產品優劣的重要技術指標，這是因為它更符合和貼近現代概念設計以及并行設計思想，工程設計人員設計開始階段可快速草擬產品的零件圖，通過對產品形狀及大小的約束最后精確成圖。同一系列產品的第二次設計可直接通過修改第一次設計來實現，設計參數不但可以驅動設計結果，而且影響產品的整個開發周期，設計參數可來自于其他系統。但國內目前處于研究階段，本文就液壓缸的參數化設計為例，介紹了SolidWorks的二次開發工具和參數化思想。在設計過程中重點了解液壓缸的結構，這樣才能在參數化建模過程中知道要將那些參數設為變量。本此設計的的重點是基于VBA的SolidWorks的二次開發，VBA語言的應用是整個參數化的主體。在此過程中用的工具就是SolidWorks自帶的宏。通過宏的錄制、編輯、運行，掌握了API中一些函數的功能。從而實現液壓缸的各部件參數化，最終完成裝配體。

參考文獻