廖郡芝

【摘 要】機械設(shè)計（machine design）通常是指，按照客戶使用的需求對機械的潤滑方法、能量傳遞、工作原理、零件尺寸材料以及運動方式等進行分析和計算，作為以此制作的參考依據(jù)的工作流程。機械設(shè)計是機械工程的重要組成部分，是機械生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，因此需要格外的重視。本文針對機械設(shè)計綜合性創(chuàng)新實驗研究展開分析和探討。

【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計；創(chuàng)新實驗；機械性能

0.引言

隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會人才的需求也開始發(fā)生變化。根據(jù)這個特點，各大高校都需要對教育內(nèi)容以及教學(xué)結(jié)構(gòu)進行調(diào)整。如今，我國各大工科院校都對課程進行了改革，開始注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在傳統(tǒng)的教學(xué)實驗中，開發(fā)了新的創(chuàng)新實驗體系，幫助學(xué)生更好的理解教學(xué)內(nèi)容，且更好的應(yīng)對社會需求。

1.機械課程設(shè)立創(chuàng)新綜合性創(chuàng)新實驗的目的

如今我國對于高等工科院校的教育進行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，參照研究型大學(xué)以及建設(shè)工程型的需求以及當(dāng)代社會對于高級人才的需求，學(xué)生在大學(xué)中學(xué)習(xí)的理論知識已經(jīng)不能夠用滿足當(dāng)代復(fù)合型人才的需求，因此，需要對學(xué)生的綜合能力進行培養(yǎng)。學(xué)生在掌握設(shè)計方法理論的基礎(chǔ)上，進行綜合性創(chuàng)新實驗教學(xué)的磨練，能夠使學(xué)生更好的掌握機械的產(chǎn)品性能，更好的解決問題[1]。機械系統(tǒng)屬于較為復(fù)雜的系統(tǒng)，主要分為連接部分、驅(qū)動部分、執(zhí)行部分以及傳動部分構(gòu)成。目前我國的機械工業(yè)發(fā)展迅速，大多數(shù)的產(chǎn)品以及模塊化，液壓缸（hydraulic cylinder）、電動機（Motors）以及氣缸（cylinder）都已經(jīng)模塊化。目前我國的機械系統(tǒng)以及構(gòu)成機器大部分都已經(jīng)模塊化，機械設(shè)計的目標(biāo)就是按照用戶的要求，通過這些模塊化的有機組合，構(gòu)成完整的系統(tǒng)。各項機械模塊以及系統(tǒng)的設(shè)計為綜合性創(chuàng)新實驗研究提供了可靠的依據(jù)。

2.機械設(shè)計綜合性創(chuàng)新實驗主要內(nèi)容

機械設(shè)計綜合實驗應(yīng)當(dāng)由機械系統(tǒng)的軸系組合創(chuàng)新性實驗、傳動系統(tǒng)系能測試實驗、運動方案設(shè)計實驗、機械構(gòu)成創(chuàng)新性實驗以及摩擦磨損性實驗等系統(tǒng)的實驗構(gòu)成。上述這些實驗?zāi)軌蛲暾膶C械設(shè)計課程的內(nèi)容以及機械原理進行反映，且每個實驗都屬于獨立的整體，都具有自己創(chuàng)新點，更容易使學(xué)生掌握機械設(shè)計的知識。

2.1機械運動方案的綜合性創(chuàng)新實驗

機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計實驗是整個機械設(shè)計綜合性創(chuàng)新實驗的重點。主要包括了計算機控制模塊、機械的傳動模塊以及電氣驅(qū)動模塊等。機械模塊有能夠分為螺旋機、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、桿機構(gòu)等組件連接。綜合性創(chuàng)新實驗?zāi)軌蚪o學(xué)生充分的空間，由學(xué)生自己設(shè)計運動方案，可利用實驗室的條件（如各項機械的模塊）選擇合適的氣缸以及電機等，以此實現(xiàn)運動的輸入，對控制電路的方法進行選擇，在編寫控制程序的通過調(diào)試后，在進行分析和測試。在這個過程中，學(xué)生不僅僅學(xué)會了能量與運動之間的轉(zhuǎn)換，學(xué)生的綜合應(yīng)用能力也得到了提高。

2.2機器磨損方面的綜合性創(chuàng)新實驗

機器中的磨損、摩擦以及潤滑是機械維護、設(shè)計以及制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但是這些層面上理論知識在機械設(shè)計教學(xué)內(nèi)容中相對薄弱。材料的摩擦，磨損性的相關(guān)實驗?zāi)軌蚴箤W(xué)生更好的理解摩擦對于機械工作性能的影響，主要應(yīng)該從以下幾個方面進行：潤滑劑對于摩擦性能的影響：粘著和磨損性能、實驗金屬材料、聚合物的摩擦、非金屬材料；摩擦性能與材料的關(guān)系；摩擦系數(shù)與速度關(guān)系實驗等方面[2]。在進行綜合實驗時，學(xué)生能夠根據(jù)不同狀態(tài)的材料，自己對材料的滑速以及載荷進行調(diào)節(jié)，對潤滑的狀態(tài)進行改善，測試材料的摩擦學(xué)參數(shù)，使學(xué)生對摩擦的理論知識了解更透徹，再設(shè)計時更加注重于摩擦學(xué)設(shè)計。

2.3機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計方面的綜合性創(chuàng)新實驗

機構(gòu)創(chuàng)新的創(chuàng)新實驗屬于復(fù)雜機械設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。機構(gòu)設(shè)計和選型都需要通過換圖和精確的計算來確定。因此，普通的機構(gòu)復(fù)雜，需要制定多個方案。除此之外，機構(gòu)設(shè)計通常需要經(jīng)過多次改進，改進后才能夠獲得最準(zhǔn)確的參數(shù)以及方案。機構(gòu)創(chuàng)新實驗?zāi)軌虿捎么罱釉囼炁_或者搭接任意的平面機構(gòu)，通過調(diào)整尺寸等，確定最終的設(shè)計方案。機構(gòu)創(chuàng)新的創(chuàng)新實驗?zāi)軌驅(qū)W(xué)生的理論知識進行鞏固，提高學(xué)生的動手能力。

2.4磁懸浮軸承方面的綜合性創(chuàng)新實驗

磁懸浮軸承通常是指通過磁場力將軸承以及轉(zhuǎn)子進行區(qū)分，最終實現(xiàn)機電一體化。磁懸浮軸承的研究通常包括電磁耦合、機械動力學(xué)以及強度理論等。在實驗的過程中學(xué)生能夠?qū)⒋艖腋≥S承的用以及原理進行深入的了解，在以后的設(shè)計中，將這一理論應(yīng)用到其他相應(yīng)的磁懸浮設(shè)備中[3]。自主的去了解控制磁懸浮的方法，在實驗中認清控制參數(shù)以載荷大小的關(guān)系。使學(xué)生更好的了解到設(shè)備的支撐力不僅僅是直接接觸產(chǎn)生的影響，也能夠采用非接觸的磁力來進行支撐。

2.5機械轉(zhuǎn)動系統(tǒng)方面的綜合性創(chuàng)新實驗

機械轉(zhuǎn)動系統(tǒng)性能方面的測試實驗主要是為了讓學(xué)生更好的掌握性能測試的原理、機械轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的構(gòu)成部分等，更好的了解常用測量儀器以及相關(guān)的測量方法，使學(xué)生更加熟悉傳動性，在以后的設(shè)計過程中，合理的利用傳動設(shè)備的運行，提高學(xué)生在傳動系統(tǒng)的性能測試、設(shè)計以及應(yīng)用方面的掌握能力。

3.機械設(shè)計綜合性創(chuàng)新實驗的開發(fā)

實驗臺的組合通常分為以下幾個部分：執(zhí)行部分、聯(lián)接以及過渡裝置、傳動系統(tǒng)以及動機部分。

執(zhí)行部分：實驗平臺通常包括高速成型機、振動螺旋推進機以及物料成型加工機等。

聯(lián)結(jié)以及過渡裝置：實驗室需提供常用的離合器組建模塊以及聯(lián)軸器等，這些這作為預(yù)選的聯(lián)結(jié)以及過渡裝置[4]。除此之外，根據(jù)原動機以及傳統(tǒng)系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)以及之間的過度關(guān)系以及功能，使學(xué)生自主的進行設(shè)計。對于聯(lián)結(jié)以及過渡裝置、新的性能以及優(yōu)良傳動方面進行新的設(shè)計。

傳動系統(tǒng)：轉(zhuǎn)動裝置通常包括空間機構(gòu)以及平面機構(gòu)兩部分。實驗室需要預(yù)先設(shè)置多種類型的增速模塊以及減速器等，主要內(nèi)容為螺旋轉(zhuǎn)動、帶傳動、圓錐齒輪減速器、鏈傳動以及圓柱齒輪減速器等。在進行試驗時，學(xué)生能夠通過傳動系統(tǒng)的最優(yōu)組合，以此實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)以及原動機的運動傳遞。學(xué)生可根據(jù)功能的需求對機械傳動的模塊以及裝置進行新的設(shè)計。

動機部分：實驗室需要提供步進電機、交流以及直流電動機等，除此之外，還需準(zhǔn)備各種型號或者規(guī)格的電動機。

機械傳動以及機構(gòu)已經(jīng)進行進入了傳統(tǒng)的模塊化階段，通過模塊化傳動組件（主要包括機構(gòu)、減速器、各種聯(lián)軸器、鏈傳動等組件），綜合考慮速度要求、環(huán)境約束、工作條件以及功率大小等問題，實現(xiàn)條件的約束以及限制。通過執(zhí)行裝置、機械傳動以及過渡連接等，設(shè)計出新的機械傳動模式。

4.結(jié)語

機械設(shè)計綜合創(chuàng)新性實驗室發(fā)貨的作用主要取決于項目的設(shè)立以及實驗項目的管理，實驗的內(nèi)容需要在學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進行，更好的培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

【參考文獻】

[1]林蓉，丑正汶，吳耀武，孫海順.《電氣工程實驗》課程建設(shè)[A].第四屆全國高等學(xué)校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)改革研討會論文集（上冊）[C].2009（10）.

[2]李文斌，成建平，劉混舉，馮曉寧.機械類本科生創(chuàng)新性實驗教學(xué)體系的研究與實踐[J].太原理工大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2009（03）.

[3]Daisy，周晨，Amanda，潘曉銘，林禮區(qū).構(gòu)建機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系 培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力[J].實驗室研究與探索，2009（11）.

[4]嚴(yán)繼東，牟吉平，Anastasia，李偉雄.“機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)綜合性、創(chuàng)新性、開放性實驗”模式的實踐與探討[J].高等理科教育，2007（01）.