1、 目的及意义(含国内外的研究现状分析)
本人毕业设计的课题是”钢坯喷号机行走部件及总体设计”,并和我的一个同学(他课题是“钢坯喷号机喷号部件设计”)一起努力共同完成钢坯喷号机的设计。我们的目的是设计一种价格相对便宜，工作性能可靠的钢坯喷号机来取代用人工方法在钢坯上写编号。
对钢坯喷号是钢铁制造业必然需要存在的一个环节，这是为了实现质量管理和质量追踪。我们把生产钢坯对应的连铸机号、炉座号、炉号、流序号以及表示钢坯生产时间的时间编号共同组成每块钢坯的唯一编号，适当的写在钢坯的表面。这样就在钢铁厂的后续检验或在客户使用过程中，如果发现钢坯的质量有问题，就可以根据这个编号来追踪到生产这个钢坯的连铸机、炉座、炉号、流序及时间等重要信息，及早的发现并解决生产设备中存在的问题。
目前，在国外像日本、美国等一些发达国家已经实现了对钢坯的自动编号，虽然其辅助设备较多，价格较贵，但大大提高生产的自动化进程和效率。并且钢坯喷号机具有设备利用率高、位置精度高、可控制性能好等优点。而在国内，除了少数的几家大型钢铁企业(宝钢、鞍钢等)引进了自动钢坯喷号机，大部分的钢铁企业仍然处在人工编号的阶段。
实现钢坯喷号的机械化和自动化是提高生产效率和降低生产成本的重要途径之一，钢坯喷号机无论在国内还是国外都会有很大的市场。一方面因为人工的工艺流程不但浪费了大量的能量，而且打断了生产的自动化进程，从而致使生产效率降低，生产成本增加。另一方面由于生产钢坯的车间温度很高，有强烈的热辐射，同时还有大量的水蒸气和粉尘，因此对其中进行人工编号的工人的劳动强度非常大，并且对身体是一种摧残，容易得职业病。所以无论从那个方面看都急需一种价格相对便宜，工作性能可靠的钢坯喷号机来代替人工编号。
作为一个大学生，毕业设计对我来说是展示我大学四年学习成果的一个机会，也是对我的综合能力的一个考验。我本人对“钢坯喷号机行走部件及总体设计”的课题也非常感兴趣，我一定会努力完成这次毕业设计的。总的来说，钢坯喷号机对于钢铁厂和这次毕业设计对于我都是具有现实意义的。
2、基本内容和技术方案
本课题是基于机械设计与电子控制结合的技术来设计钢坯喷号机。经连连轧的钢坯规格为160mm*200mm的方形钢坯，用切割机割成定长，由300mm宽的输出通道送出。
（1）基本内容
先拟定钢坯喷号机的总体方案，然后确定钢坯喷号机行走部件的传动方案及结构参数，最后画出钢坯喷号机行走部件的装配图以及零件图。
（2）系统技术方案
①工作过程：启动机器PLC控制步进电机带动钢坯喷号机到相应的位置，按下启动键发送控制信号传到控制部件(PLC)，控制部件发出控制命令给执行部件(主要是行走部件及喷号部件，行走部件带动喷头靠近钢坯表面，然后喷头进行喷号)，喷号完成后喷头上升并清洗号码牌。再次移动喷号到下一个钢坯处。
②要求实现的功能：行走部件功能(喷号机整体左右的移动，喷号部件的上下前后移动，喷头的左右移动)、喷号部件功能(喷头喷号，清洗号码牌，号码牌的更换)。其中号码为(0—9)十个数字，号码可以变化更换。每个号码大小为35mm*15mm，号码间距为5mm。
③实现方案：
行走功能的实现：由于在钢坯上喷号并不需要很精确的定位，所以采用人工控制步进电机的方式移动整体喷号机来粗调。采用液压缸提供动力来推动喷号部件，并采用行程开关控制电机来实现喷号部件上下移动，下行程开关可以控制喷号部件与钢坯表面之间的间距和发出信号使喷头开始喷涂料并向右移动。采用液压缸推动，滚轮在导架上滚动的方式实现喷好机构的前后移动，并采用行程开关控制电机来实现喷头的左右移动，右行程开关可以控制喷头停止喷涂料并回到初始位置和喷号部件向上移动。
喷号功能的具体实现方案由和我一组的同学确定。
3、进度安排
3-4周 认真阅读和学习有关资料和知识，并翻译英文文献
5-7周 钢坯喷号机行走部件的传动方案及总体设计
8-9周 确定钢坯喷号机行走部件结果参数
10-13周 完成钢坯喷号机行走部件装配图及零件工作图
14-15周 准备并进行毕业答辩
现代农业是以农业机械化为物质技术基础的农业。农业机械化水平的高低，是国家农业工业化和现代化水平的重要标志。农业机械化作为农业生物高新技术研究成果得以有效实施和推广的关键载体，对于提高粮食综合生产能力，保障国家粮食安全，促进农业产业结构调整，加快农业劳动力的转移，逐步发展农业规模经营，发展农村经济，增加农民收入，加快现代农业建设进程，提高农产品市场竞争力都具有重要的作用。
一、农业机械化与建设现代农业的关系
农业机械化大幅度提高农业劳动生产率，是现代农业的重要物质基础。农业机械是农业生产的重要工具，是农业生产力的重要要素。发展农业机械化实质上是一场生产手段的技术革命。农业机械装备突破了人畜力所不能承担的农业生产规模的限制，机械作业实施了人工所不能达到的现代科学农艺要求，改善了农业生产条件，提高了农业劳动生产率和生产力水平，为农场规模扩大，农产品品质提高，形成专业化、商品化生产提供了可能。
农业机械化过程将产生内生增长的良性循环效应，是现代农业建设的重要内容。从一定意义上说，农业现代化是农村工业化过程，其中包含农业机械化过程。从各国推进农业机械化的内容和实现农业现代化的形式看，尽管各国选择了不同的发展模式和途径，但共同点都要解决农业机械化问题。可以说，农业机械化是农业现代化的重要内容。
由于农业机械化是对传统农业改造的技术进步过程，农业机械化投入是农业生产方式除旧布新或推陈出新的新陈代谢过程。根据现代经济增长理论，农业机械化投资会引致知识的积累，农业机械投入与知识积累形成一种有形投入与内生增长相结合的复合资本品，又将加快技术进步的进程，技术进步又可以提高农业机械化投资的效益，使农业经济系统出现增长的良性循环，从而推进现代农业建设和农业现代化进程，促进长期经济增长，提高竞争能力。
农业机械化为农业和国民经济发展提供支撑和保障，是现代农业的重要标志。衡量农业现代化水平的主要指标是农业劳动生产率，而农业机械化是提高农业劳动生产率的主要手段。
二、我国农业机械化现状及存在的主要问题
思想观念不够解放。农民传统的耕种观念没有得到根本改变。目前，许多农民对科技含量高的农业新机具、新技术的接受处在犹豫观望状态，一些农民购买农业机械很大程度上是为了脸面，为了在人前抬起头，这种思想与市场经济的观念是格格不入的。2、农业机械装备结构不合理。大中型农机具较少，小型农机具居多，配套率过低，农机作业范围狭窄，致使其整体功能的发挥受到限制。在种植业和农产品粗加丁领域，机械化基本上取代了传统的役畜生产，但机械多以小型为主，对农业增产增效的促进作用明显减弱，从而影响了农业由粗放型生产向集约化生产的转变。3、农户经营规模小型化和大中型机械大规模作业的矛盾突出。土地属分散经营，大片作业受到限制。4、作业成本居高，农民热情降低。由于油料涨价、机车空行程多、机车老化耗油增大等诸多因素，使农民使用农业机械的积极性降低、在调查中发现，目前构成农机作业各项成本中，油料成本已变成主要成本。油料的价格变动对农机生产成本的影响最大，若成本过高，则农民对发展农业机械化的热情急剧降低。5、农机化服务体系尚未健全。农机社会化服务程度不高，服务体系不健全。县、乡、村二级农机服务网络缺乏服务手段，特别是在农机具作业过程小更显得无所作为，使服务水平与农机现代化水平不相适应，阻碍了农业机械化发展，严重不适应市场化、国际化需要。
三、促进农业机械化发展的政策措施
加快农业机械化政策法规建设步伐。《_农业机械化促进法》已正式实施。围绕该法，完善配套措施和保障手段，建立健全农业机械化行业宏观管理的政策法规体系，进一步加大政策法规对农业机械化的支持保护力度。
进一步加大农业机械购置和使用补贴力度。从2000年开始，我国总体上已进入工业反哺农业的转折期。我国已进入以工补农、以城带乡的发展阶段。随着国民经济的快速、健康发展，进入反哺期和转折期的省（市）和地区将继续增加。因此，中央财政补贴应加大农业机械的购置补贴力度，以增加农业机械在农业生产中的运用，促进农业机械化水平的提高。
除采取政府补贴、部分出资的政策扶持外，还可通过建立基金、提供优惠贷款等方式，积极引导农民和农机社会化服务组织发展农业机械化，发挥政策调控功能，以调整、优化我国农业机械装备结构，适应农业结构战略性调整的需要。
依法对农业机械作业继续执行免税政策，对标准化、规模化机械作业实行一定补贴政策，以充分发挥农业机械作业效率，降低作业成本，增强农机经营主体的竞争力。
加大财政对农业机械化科技的投入力度。科技进步和技术创新是提高农业机械化水平的决定性因素。国家应依法加大对有关科研机构和院校从事农业机械化科学技术研究的支持力度，应尽快建立农业机械科技开发专项基金，组织实施重大新型农业机械产品和配套机具的开发和生产。重点解决农业机械新技术、新机具科研开发总体滞后，不能满足结构调整需求等问题。对市场需求大的短缺产品进行重点开发。通过政策扶持、科研开发和示范推广，逐步建立以企业为主体，科研部门、推广部门参与的农业机械化科技创新体系。
加强农业机械化新技术试验、示范工作。结合农业机械化新技术的推广应用，选择有一定基础、区域经济明显的市（县），进行重点示范和扶持，提高农业机械装备和机械化水平。国家设立的基层农业机械技术推广机构应当以试验示范基地为依托，为农民和农业生产经营组织无偿提供公益性农业机械技术的推广、培训等服务。通过加强农业机械化示范基地建设，充分发挥项目示范作用。根据当地农业发展的需要，依照《_农业技术推广法》和《_农业机械化促进法》的规定，向农民和农业生产经营组织推广先进适用的农业机械产品。
进一步扩大对外交流与合作。继续实施农业机械化“走出去”战略，加强政府间的农业机械化合作与交流，一方面加强农业机械标准化、质量监督等领域的交流，借鉴国外经验，逐步建立完善的农业机械化标准体系和质量监督体系。另一方面扩大有竞争优势的农业机械化技术输出和农业机械产品出口。积极引导有条件的国内农业机械企业在境外投资办厂，扩大我国农业机械产品在国际市场上的份额。进一步扩大利用外资规模，鼓励国外先进农机企业到我国合资或独资办厂，促进农业机械化技术的应用和农业机械产品质量的提高，加速我国农业机械化的发展进程，全面提高我国农业竞争能力和农业国际竞争力。
综上所述，农业机械化在建设现代农业进程中具有重要的作用。农业机械化可大幅度提高农业劳动生产率，促进农业劳动者文化素质和农民收入提高，加快农村富余劳动力转移，使农业经济系统出现增长的良性循环，为农业和国民经济发展提供支撑和保障，加快现代农业建设进程。但我国农业机械化水平较低，严重滞后于国民经济和社会发展的需要，成为制约我国现代农业建设和农业现代化进程的主要症结，与党的_提出的建设现代农业的战略目标还有很大差距。因此，为更好贯彻《_农业机械化促进法》，国家必须进一步加大对农业机械化的财政投入力度，解决农业机械化发展中存在的问题，依法促进农业机械化快速、健康发展。
摘要：当前，科学技术迅速发展，在机械工程设计领域中，传统的设计方法已经无法满足时代的要求，取而代之的是CAD技术。主要对机械工程设计中CAD技术的应用进行了详细探讨，以期为机械工程设计提供有效借鉴与参考。
关键词：机械工程;设计;CAD技术;应用
随着时代的进步，CAD技术也取得了巨大的发展成效，该技术凭借自身智能化、集成化以及标准化的优点，被广泛的运用在机械工程设计行业当中，不但大大的提高了产品的技术含量以及质量，还促进了机械工程行业的稳步发展。为此，加大对CAD技术的研究力度，促其优化完善，才能使其为机械工程设计做出更大的贡献。
1.机械工程设计中CAD技术的发展
在不断更新的计算机技术推动下，CAD技术的各项功能得了显著地拓展以及增强，内容也得到了不断丰富。在机械工程设计领域内，CAD技术软件具备有数量相当可观的用户群体，这些用户群体对CAD技术的要求越来越高，决定了今后CAD技术势必向智能化、集成化以及标准化的方向发展才能符合时代的要求。
技术智能化
犹如编程方法取得的巨大进步，CAD技术智能化也促使机械工程设计取得了巨大的进步，使得其设计方法不再局限于传统的设计当中。为了帮助设计人员进一步培养发散性思维，在对产品模型进行设计采用特征造型方式以及参数设计的时候，不必对其内在的联系过于拘泥。在一部分的3D、CAD软件当中，用户群可以直接欣赏到自己设计的成品，这种方式不但有利于创造性思维的培养，还可以在第一时间及时发现设计成品中存在的问题。
技术标准化
现今，很多CAD技术软件受到了广大用户的青睐，其中主要包括有UG、solidworks、Catia等等。但在这些软件中存在一个弊端，很多数据模型无法与其它同类型的软件相互兼容，这给行业内部技术的发展造成了极大的阻碍。为此，必须要加强对CAD技术数据模型以及交换资源进行标准化，这也是机械工程行业得以顺利发展的重要前提。虽然现在的CAD技术标准化还需要进一步提高，但是经过行业内技术人员的不懈努力后，使用不同的软件进行交流很快可以实现。
技术集成化
随着数控加工技术以及现代设计方式的高速发展，传统的计算机辅助已经无法满足新时代信息化的`要求。从市场角度分析，迫切需要CAD技术能够在工程分析、工艺分析设计以及产品制造过程当中拥有一个良好的技术接口，也就是通常所说的CAM/CAD/CAE/CAPP四者的集成。当前，已经有少数的CAD软件具备了这些集成的功能。设计人员在设计的过程当中，可以直接导入运用该技术的设计模型来对结构力学的性能进行分析，同时与数控机床相结合，做出更深层次的分析和设计，最后进行制造与生产。CAD技术集成化借助计算机高速准确的运算功能，从过往繁琐的运算方法解脱出来，在很大程度上提高了工作效率，缩短了设计时间。
技术的网络化
近年，互联网技术的飞速发展，CAD技术的网络化变得尤为关键和重要。使用互联网的CAD的产品，其在对二维图纸进行传输的时候，更加简单便捷，更能符合企业的规定与要求。同时，不管在任何时候都能通过互联网对企业的动态三维模型进行交流。这种网络互相协作的模式，不但能够帮助企业节约成本，还能够进一步提高企业研发产品速率，并保证产品的最终质量。
技术的虚拟化
当前，CAD技术已经充分运用到了一种新型的技术，例如虚拟现实技术，并且该技术将会应用得越来越广泛。所谓的虚拟技术就是在一个虚拟的环境当中建筑设计人员创造新产品，同时通过模拟操作的方式，对产品的结构、舒适度以及质量等各方面进行检验。在开展机械工程项目之前，通过使用虚拟技术可以很好的解决各种存在的问题，防止各种不必要浪费现象的发生，进而达到减少工程建设成本费用的目的。正是凭借这种优势，虚拟化成为了未来CAD技术的主要发展趋势。
2.机械工程设计中CAD技术的具体应用
在机械工程中，应用CAD技术具有很大的优势，不但与设计人员的设计理想更加贴切，符合他们的设计意识，还能大大的缩短产品设计的周期，进一步提高产品的技术含量以及质量，从根本上来提高工作效率。一般来说，CAD技术在机械工程设计应用主要表现在以下几个方面：
计算机辅助建模
计算机辅助建模不单是CAD技术的重要内容，也是机械工程设计的核心设计部分。在创建模型的时候使用CAD软件，可以满足设计人员所需要的立体效果。更重要的是，为了促使效果更加逼真，所设计出来的模型与实体并没有太大差别，仅仅是在电脑上按照一定的比例呈现出来。使用特征造型以及参数设计的方法，设计人员可以在虚拟的环境下，对产品的模型进行更为直观的设计。在传统的设计方法中，由于抽象思维的局限，设计人员很难把产品的模型构建出来，导致设计结果与实际需要存在较大的误差，最终设计的质量和效率均不甚理想，导致不必要浪费。而现在的三维CAD软件的使用很好的弥补了以上存在的不足，设计人员仅仅需要把已经建立好的模型装配在一起，针对不合理之处加以改正就可以，大大的提高了产品设计的时效性以及质量。
计算机辅助绘图
对于计算机工程设计来说，绘图显得尤为关键和重要。CAD技术软件最初应用在机械工程设计的功能就是绘图功能。传统的方法主要是依靠手工来完成，这种方式不但导致工作效率低，绘图的质量也不甚理想，外形也不够美观。但使用CAD技术软件后，不但可以有效的提高工作效率，确保绘图质量，而且还可以打印出来进行保存，让人一目了然。
分析工程以及优化结构
产品要想得到优化设计，就必须要分析其力学性能以及优化结构。有限元分析以及动力性能分析等现代机械工程设计的发展，进一步推动了工程分析功能以及结构的进一步拓展。目前，很多CAD软件已经退出了与ANSYS有限元分析软件的接口。用户在使用的过程当中，可以把CAD技术软件建立的产品模型直接导入到有限元分析软件中，在负载的情况下，进一步对产品的模型进行工程分析，进而对产品的结构进行优化。在较为复杂的机械设计中，类似的分析方法存在很多优势，值得在接卸工程设计中广泛使用。
3.提高CAD设计人员的技术能力
对于设计人员来说，要想促使CAD技术能够得到广泛的应用，就必须要确保设计人员熟悉使用该技术。首先要充分了解该技术的具体操作，掌握其优势以及不足，在实际过程中，充分利用CAD技术软件的设计优势，进一步对产品结构进行优化以及升级，从根本上来提高产品的技术含量以及科技含量。CAD技术软件的发展与应用，给机械工程设计带来了巨大的转变，促使机械工程的设计方式从单调的设计方法中解脱出来，给机械工程设计注入了新鲜活力。同时设计周期的缩短以及与时俱进的创意，更是促使机械工程设计发展迈入了新台阶。随着计算机技术高速发展，CAD技术将会得到优化以及完善，在机械工程设计中也将会得到更深入的应用。但与外国相对应技术比较而言，我国CAD技术依然存在很多不足，需要加大对该技术的研究力度，进一步巩固我国机械工程发展的基础，促使我国机械工程行业未来发展之路更加长远以及稳定。
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机械设计理论教学研究
一、引言
机械类专业的教学不像其他专业教学一般，多以理论为主，机械类专业较为偏重的是实际操作，多上手才能得到更多的锻炼，才能对本专业有更好的认识。由于扩招政策的推行，导致了现今大学生的可以动手操作的机会显著减少，这对于学生以后的发展也有一些小小的影响。在以往的教学过程中，总是先进行机械设计的理论课教学，待理论课教学进行两到三周之后，再加入实践设计课程。这种教学课程安排虽有其可取之处，但也有其不足之处，例如会造成知识的断层，为解决这一问题，提出了理论教学与课程设计并行的教学模式。
二、对传统教学模式的分析
传统的机械设计教学模式是将理论教学与实操教学分开进行的，这是一种分离式的教学模式。在这种情况下，即使带教老师有着长达数年的教学经验，在课堂上可以让学生学到扎实的基础知识，但实际操作的欠缺仍旧是一大硬伤。这是现今人才培养过程中普遍存在的重学轻用现象。正因为这种分离式的教学模式，使得理论课程与实践课程看起来好像完全不同的，没有联系的样子。开展这两门课程的初衷是为了使他们相辅相成，使得学生通过实践课程可以更好的理论知识，所学到的理论知识也能很好的指导实践操作。但这一目的似乎并未达到，反而有所背离，致使学用脱节。学用脱节是导致学生尽管很好的学习了理论知识，但仍不能很好的应用理论知识指导实践操作的根本原因。当学生开始课程设计时，因为前面所提到的这些原因，他们并不能很好的.将自己所学到的知识应用到课程设计中去，也不知道该从那个点着手，不能深究问题，最后只能仓促了事，着实令人惋惜。这便是这种分离式教学所带来的不好之处，虽然就这种教学模式也有其存在的必要性，也有其可取之处，但笔者认为，瑕不掩瑜，只有进行完善与整改，才能使的教学模式变得更加的科学合理。
三、对并行教学模式的探索
任意选取一班学生，进行机械设计理论教学与课程设计并行模式的试点班级，以下为主要做法:
(一)同时进行理论教学与课程设计
以往传统教学模式理论教学与课程设计的开展是有时间差的，在本次探索实践中，打破了传统的桎梏，两项教学工作同时进行，即开课就开始布置课程设计，使得课程设计与理论教学结合的更为紧密。这将以往的课程设计进行了拆分重组，目的是为了更符合这种两者同时进行的新模式。
(二)以具体项目为主线进行教学工作
设计项目的选取要选取涉及面较广，最好可以综合机械设计的基础知识及其进阶。减速器设计极为符合这一要求，这一项目包括了教材中的诸多内容，比如教材中所提到的零件的传动，连接部分以及零件承受外界压力的程度等［1］。选取这一项目作为主线，能够使得学生对于基础知识的掌握更加深入，对一些通用常用的设计方法也可以有所了解，有所掌握。将减速器设计作为主线来进行教学是很可行的。除此之外，对于教学设计，笔者认为，应该整合课程与项目，确保项目设计中所涉及到的一些设计知识尽可能都的包括在教学内容当中，在进行教学安排时也应考虑项目的工作进展，争取“知”与“行”可以达到高度统一。此外，在教学的过程中也应该根据实际需要，进行讲解。
(三)以学习任务的形式促使学生产生兴趣
将全班进行分组，并将减速器设计的项目进行拆分，拆分所得的几个小项分别分配给各个小组，并保证小组内成员人人都可以参与到此项目的设计当中来，并在设计当中均能起到一定的作用。这种任务分配的方式，更能激发学生学习的动力，使得每个学生都参与到这项活动中来，这对于学习兴趣的培养也是极有益处的。此外，还可以增加答辩之类的项目，让每一位同学都能站到讲台上阐述自己的想法与设计，这对激发学生创新思维有很大的帮助。
四、模式变革的效果
通过模式变革的实验，所得结果多积极向上，改善较大多体现在以下几个方向:
(一)学生主导学习，学习兴趣明显提高
传统学习模式多由老师主导学习进度，进行模式变革，采用理论教学与课程设计并行教学的模式后，学习进度变为由学生主导，增强了灵活性，也大大提升了学生的学习兴趣，使得学生学习更为主动，之前所出现的一些不好的现象例如开小差，打瞌睡等小动作［2］也有所减少。
(二)师生之间交流增多，效果显著
理论教学与课程设计并行教学模式，极大程度的激发了学生深入探究的积极性，越深入，发现的问题便也越多，此时便会主动向老师请教，和老师进行交流，师生之间的思想碰撞也能给对方带来灵感的火花，无论是对于教师还是学生，都极有帮助。
(三)拥有足够设计时间，质量得到明显提升
传统教学模式留给学生进行课程设计的时间并不充裕，经过变革之后，课程设计的时间被大大拉长，也给了学生能够深入探究的机会，这对设计质量的提升起到了不可忽视的作用。
五、结论
虽然本次实验只是初步尝试且还有一些不足之处，但机械设计理论教学与课程设计并行教学模式所带来可以的好处是显而易见的，笔者认为可以将这一模式同样也应用到机械类专业的其他课程中去，唯有使知行合一，才能更好的应用所学到的知识，最不应该空怀宝藏却不知其应用之法。知理论，懂实践，才是上佳之道。
参考文献：
［1］迎春，王利华．机械设计理论教学与课程设计并行教学模式的探索［J］．时代教育，2015，12(21):14－16．
［2］庞兴华，解芳．CDIO教学模式在机械设计教学中的研究和实践［J］．教书育人:高教论坛，2015，22(33):134－138．
机械设计课程教学改革研究
为满足国家经济社会发展对高层次应用型人才的迫切需求，我国已经开始大力推进应用型本科高校建设。机械工程类专业作为典型的应用型专业，应该在应用型人才培养方面发挥排头兵和先锋的作用。以湖南城市学院机电工程学院为例，学院以能力培养为本位，坚持并发展为工程机械、汽车制造等行业服务为主的目标，按照“厚基础、宽口径、重实践”的教学指导方针，培养符合企业需要、社会认可的应用型高级专门人才。应用型人才的培养应该着重“厚基础+强素质+个性化”培养，也就是需要在培养学生扎实的基础知识的前提下，注重学生实践动手能力、创新能力、团队协作能力等方面的培养，同时注重因材施教，进行个性化培养。要实现应用型人才培养的目标，归根结底还是要落到课程教学这一实处上来。作为机械工程类本科专业的核心技术基础课，机械设计课程的教学需要在现有基础上大力推进全方位的改革，以满足机械类专业的应用型人才培养目标。
1课程教学现状
机械设计课程主要介绍通用零件的设计理论与方法，具有很强的理论性和实践性。课程内容涵盖零件及机器设计的基本原则与设计计算理论以及连接部分、传动部分、轴系部分等。该课程旨在为学生提供构思能力、工程分析能力以及解决实际工程问题的能力等方面的基本训练[1]。当前，机械设计课程教学过程中存在课程内容繁杂、过于重视理论计算而忽视实践、课程教学内容与工程联系不够紧密、教学内容与学科领域最新发展脱节、教学方法单一、学生学习效果一般等现象和问题，亟待改进。
课程覆盖面广、内容繁多。作为专业技术基础课，机械设计课程涵盖零件及机器设计的基本原则与设计计算理论以及连接部分、传动部分、轴系部分等。课程的具体内容从机械零件的设计方法、机械零件的强度计算、摩擦与磨损理论，到具体的螺纹连接、销连接、键连接、齿轮传动、蜗杆传动、挠性件传动、轴、联轴器、滚动轴承、滑动轴承等具体零部件的设计，内容繁多，且各部分内容自成一体，不具备系统性，给教师授课和学生学习带来较大的难度。
课程教学内容与工程实际联系不够紧密。机械设计课程不仅理论性强，而且很强调其在实际机械零部件设计中的应用，具有很强的实践性。机械设计课程的基本理论大多直接来源于机械设计实践活动中的经验总结，如果在理论教学过程只是照本宣科而不能结合实际阐述其计算原理与来龙去脉，使学生只知其然而不知其所以然，缺乏对知识点的深刻认识，在学习过程中也会觉得枯燥乏味，甚至影响其对知识的理解、掌握[2]。
教学方法单一，缺乏创新性。合理的教学方法对于教学效果的提高至关重要。受限于教学内容理论知识偏多，机械设计课程在教学方法方面往往创新性不足，主要以教师教授为主，学生在课堂上主要是被动接受知识，其积极性和主观能动性得不到充分发挥，这对于提高学生的学习兴趣，培养学生的创新思维都存在不利影响。
2教学内容改革研究
在机械类专业应用型人才培养目标的指导下，明确了本课程的教学目的是要切实提高学生理论联系实际的能力，以及分析和解决实际工程问题的能力。鉴于此，需要在此教学目标的基础上，进一步优化课程内容，确定教学内容的范围、广度与深度，使学生在掌握基本概念和基本理论的基础上，突出应用能力的提升。将一些繁琐复杂、难度较大的.公式推导等内容适当删除，为不致知识点脱节，代之以公式背景的介绍和运用的说明。适当压缩纯理论教学学时，特别是对于类似结构与零部件的设计，可以适当安排学生自学，培养学生举一反三、学以致用的能力。此外，还应增加设计实践、实验教学等环节教学内容的创新性，从而提高学生的学习积极性。在引导学生建立机械设计知识体系的基础上，结合应用型人才培养的需要，深入调查研究机械类专业学生毕业后从事的工作对于机械设计课程知识的需求，并立足于实际生产过程，根据机械行业的发展方向有针对性、有侧重点地对学生在实际工作中广泛应用的知识点进行深入讲解。例如，考虑到部分学生今后可能进入汽车生产企业工作，可以在教学内容中适当多以汽车零部件作为实例讲解，培养学生对汽车设计制造的兴趣，也可以使学生将来在工作岗位上尽快进入角色。
3教学方法改革研究
运用启发式、讨论式教学方式。传统的机械设计课程教学往往采用灌输式的教学方式，没有重视学生主动性的引导和发挥。采用启发式教学方法和讨论式教学方法，以问题为基础，组织学生参与课堂讨论，启发学生的思维。例如在讲授齿轮传动时，给出有齿轮元素的高校校徽图案，以论述齿轮传动的重要性，并引导学生思图案中的结构错误，从而加深学生对齿轮结构的理解，使教学效果得到明显改善。
计算机辅助教学课件和实验器材的使用。机械设计课程实践性强，涉及大量复杂零部件、结构的静态、动态过程分析，部分学生在由于工程实际认知匮乏，空间想象能力较差，学习时将存在一定的困难。利用计算机辅助教学课件特别是体线运动特征的动画，结合适当的教学器材进行演示，可将传统方法讲授时不易讲清楚、学生难以理解的内容直观形象地展示出来，从而提高教学效果。
实践教学改革。机械设计课程设计是机械设计课程重要的综合性与实践性教学环节。通过课程设计，将理论与工程实际结合起来，加强学生的技能训练，提高学生的综合应用能力。传统的机械设计课程设计往往都是二级减速器的设计，在设计题目中给出明确的设计数据和设计方案，内容几乎是千篇一律，制约了学生的思维。为培养学生独立分析、解决实际工程问题的应用能力，采用开放式的综合性设计实验，使学生初步掌握从明确设计任务到机构运动方案设计、机构运动参数设计、结构设计等机械产品的一般设计流程，形成良好的设计习惯。同时，以机械创新设计大赛和“慧鱼”模型组合大赛为契机，一方面借鉴大赛参赛项目的成功经验，学习设计思路和方法；另一方面，鼓励和指导学生参加比赛，使学生获得更多机械设计实践的机会。
4结论
本文从机械设计课程教学内容、方法、手段以及实践教学等方面着手进行课程改革研究，转变以知识传授为主的教育理念，更新教学内容，改进教学方法，逐步树立以能力为本的应用型人才培养思想，提高学生理论联系实际，分析和解决实际工程问题的能力。
参考文献:
[1]濮良贵，陈国定.机械设计[M].北京:高等教育出版社，2013，1-4.
[2]李延斌，高有华，田方等.面向培养卓越工程师的机械设计基础课程改革[J].实验技术与管理，2012，29(4):231-233.
摘要：利用三维实体建模软件Pro/E与机械系统动力学仿真分析软件ADAMS建立了挖掘机器人机械子系统、液压子系统模型，并在ADAMS环境中利用参数关联技术，将两个子系统模型集成，建立起挖掘机液压与机械一体化的虚拟样机模型；在此基础上进行了大量的运动学和动力学仿真。研究结果为预见设计方案的可行性及物理样机的试制提供了一定参考；可提高产品开发速度和精度，降低开发成本；具有重要的理论与工程意义。
关键词：挖掘机器人；液压机械复合系统；虚拟样机
挖掘机器人是机液一体化的机械装备，对挖掘机的开发涉及到机械和液压等学科领域的技术。传统的物理样机开发模式存在开发周期长、成本高、修改困难等多方面的问题。应用数字化虚拟样机技术能有效地克服传统物理样机开发模式的缺陷，加快产品开发速度，节约开发成本，为机）液复合系统设计、产品复合性能评价提供了一种有效的手段。借此技术，工程设计人员可在建造物理样机之前，在计算机上建立虚拟样机模型，伴之以三维可视化处理，模拟现实环境下系统的运动和动力特性，并根据仿真结果对各种设计方案进行快速优化对比，在设计早期就能确定关键的设计参数，预测产品系统性能，以减少产品开发阶段，物理样机的试制、试验次数，节省设计经费，缩短设计周期，提高产品质量及产品系统性能。
一、机械系统建模
利用三维实体建模软件Pro/E和机械系统动力学仿真分析软件ADAMS/View联合建立挖掘机机械系统模型。
环境建模与装配
机械系统模型的准确性是决定所设计的液压系统是否具有实用性的前提条件，所以，建立的机械系统模型应尽可能准确，但考虑到仿真实时性要求，模型在基本适合所要求工况的前提下还应尽可能简单。根据研究目的，建模时将挖掘机结构进行了合理的简化和抽象，按照是否存在相对运动（暂不考虑行走运动）将挖掘机器人划分为：转台1、动臂2、斗杆3、铲斗4、铲斗摇杆5、铲斗连杆6、动臂液压缸体7、动臂液压活塞杆8、斗杆液压缸体9、斗杆液压活塞杆10、铲斗液压缸体11、铲斗液压活塞杆12共十二个大运动部件.
挖掘机三维实体建模包括所有零件的三维实体模型建立及整机装配。利用Pro/E特征选项里的拉伸、旋转、剪切、混合扫描等操作命令建立各零部件；然后按照挖掘机工作装置的各零部件间装配与配合关系，对各零件的三维实体模型进行装配，得到挖掘机整机的三维实体装配模型。
机械系统模型从Pro/E传到ADAMS/View中
ADAMS提供了与Pro/E软件的数据交换接口Mechanism/Pro，Mechanism/Pro是MSC公司为ADAMS开发的与Pro/E软件的专用接口程序，作为一个菜单，挂接在Pro/E环境中。该模块是连接Pro/E与ADAMS之间的桥梁。二者采用无缝连接的方式，使用户不需要退出Pro/E应用环境，就可以将装配完毕的总成传送到ADAMS/View中。利用该接口模块解决了ADAMS环境中不易构建复杂模型的缺点，使用户可以在其熟悉的CAD中建立三维机械系统模型，通过一个按键操作，就可将数据传到ADAMS环境中，提高了工作效率。
三维实体模型进入ADAMS/View后，各零部件之间是毫无联系地独立存在于ADAMS/View环境中。这种状态下即使全部零部件都已导入，也不能构成一台具有现实意义的虚拟样机。只有在此基础上，借助ADAMS软件再添加适当的连接、载荷、运动约束和力等模型特性，才能建立仿真模型即虚拟样机。动臂下铰点铰接在转台上，利用动臂油缸的伸缩，使动臂绕动臂下铰点转动，依靠斗杆油缸使斗杆绕动臂的上铰点摆动。
二、液压系统建模
本文根据需要对液压油路进行了简化，并按功能划分为结构相似的动臂、斗杆、铲斗、回转、行走五个工作回路.挖掘机举升机构，即动臂的液压工作回路，其是简化的执行元件为液压缸的典型液压回路，其它几个回路与此类似。当换向阀4由中位移至左位（下）时，压力油经单向阀3进入液压缸底部，液压缸上腔里的液压油回到油箱，活塞向上运动；反之，当换向阀4由中位移至右位（上）时，液压油直接进入液压缸上腔，使活塞向下运动，从液压缸下腔流出的油通过阀6回到油箱，如达到一定压力，则向液压缸上腔补油。当换向阀处于中位时，阀5和阀6均关闭，活塞双向锁止，动臂处于某一固定位置。以下为基于流体传动理论，利用ADAMS提供的数值算法和函数，创建液压元件和液压系统模型的过程。
压力源（泵）及油箱
压力源是为整个液压系统提供动力的元件。根据液压系统的设计，压力源的初始压力设为。一般情况下，液压系统工作时压力源的压力变化不大，故认为该压力为定值，并将压力变化函数设置为与初始压力相同的数值，即设为定值；油箱被认为是一个很大容积的蓄能器，压力可维持不变，故油箱模型只需设置压力参数即可。
方向控制阀（三位四通阀）
方向控制阀为整个系统的控制中枢。由操作人员直接控制，实现液压缸的往复运动。所需设置的参数有阀芯的初始位置、阀开启及关闭所需的时间、阀的泄漏系数和因阀所造成的压力损失等。
止回阀（单向阀）
止回阀在液压系统中起到正向流通，反向截止的作用。对于止回阀来说，需要设置关闭时阀芯两端的压力差及流量，阀口心截面积变化率以及泄漏系数和响应时间等。
背压阀
背压阀在液压系统中主要起保压和稳压作用。在背压阀属性对话框中，需要设置阀口流通截面面积变化率、阀口初始位置、阀的泄漏系数和响应时间等参数。
三、结束语
从虚拟样机系统仿真建模的角度来看，整个系统可以分为机械系统、液压系统两个大部分。通过对挖掘机液压）机械系统分别建立虚拟样机模型，而后利用参数关联技术使机械系统和液压系统成为有机的整体，实现了整机机）液复合系统的联合动态仿真分析，打破了单纯机械设计的局限性，仿真结果基本符合技术上的要求，为物理样机的试制及其它型式机）液复合系统的设计和研究提供了很好的参考。可以用于研究液压系统、机械系统参数改变对整机系统性能的影响及挖掘机复合系统设计、系统优化和方案论证；加快挖掘机产品的开发速度，降低开发成木，提高市场竞争力。
浅谈自动化机械制造
摘 要：自动化制造系统（FMS）系指具有自动化程度高的制造系统。目前所谈及的FMS通常是指在批量切削加工中以先进的自动化和高水平的自动化为目标的制造系统。
关键词：制造规模;关键技术; 发展趋势
随着 社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速，并且由于微电子技术、 计算机技术、通信技术、 机械与控制设备的发展。
一、自动化机械制造规模
按规模大小FMS可分为如下4类
（一）自动化制造单元
FMC：的问世并在生产中使用约比FMS晚6～8年，它是由1～2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成，具有设置应加工多品种产品的灵活性。FMC可视为一个规模最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发展和一种产物，其特点是实{目单机自动化化及自动化，迄今已进入普及 应用阶段。
（二）自动化制造系统
通常包括4台或更多台全自动数控机床及人工中心与车削中心等），由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及 管理。
（三）自动化制造线
它是处于单一或少品种大批量非自动化自动线与中小批量多品种f：MS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床，亦可采用专用机床或NC专用机床，对物料搬运系统自动化的要求低于FMS，但生产率更高。
（四）自动化制造工厂
FMt是将多条FMS连接起来，配以自动化立体仓库，用计算机系统进行 联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使计算机集成制造系统（C1MS）投入实际，实现生产系统自动化化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平，反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统IMS）为代表，其特点是实现工厂自动化化及自动化。
二、自动化关键技术
（一）计算机辅助设计
未来CAD技术发展将会引入专家系统，使之具有智能化，可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术，该项新技术是直接利用CAD数据，通过计算机控制的激光扫描系统，将三维数字模型分成若干层二维片状图形，并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面进行光学扫描，被扫描到的液面则变成固化塑料，如此循环操作，逐层扫描成形，并自动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起，仅需确定数据，数小时内便可制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。
（二）模糊控制技术
模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自学习功能，可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整，使系统性能大为改善，其中尤其以基于人工神经 网络的自学方法更起人们极大的关注。
（三）工智能、专家系统及智能传感器技术
迄今，FMS中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理，求解各类问题（如解释、预测、诊断、查找故障、设计、 计划、监视、修复、命令及控制等）。由于专家系统能简便地将各种事实及 经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合，因而专家系统为FMS的诸方面 工作增强了自动化。展望未来，以知识密集为特征，以知识处理为手段的人工智能（包括专家系统）技术必将在FMS（尤其智能型）中关键性的作用。人工智能在未来FMS中将发挥日趋重要的作用。目前用于FMS中的各种技术，预计最有发展前途的仍是人工智能。预计到21世纪初，人工智能在FMS中的应用规模将要比目前大4倍。智能制造技术fIMT旨在将人工智能融入制造过程的各个环节，借助模拟专家的智能活动，取代或延伸制造 环境中人的部分脑力劳动。在制造过程，系统能自动监测其运行状态，在受到外界或内部激励时能自动调节其参数，以达到最佳工作状态，具备自 组织能力。
（四）人工神经网络技术
人工神经网络fANN）是模拟智能生物的神经网络对信息进行并行处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域，神经网络不久将并列于专家系统和模糊控制系统，成为现代自支化系统中的一个组成部分。
三、启动控制技术发展趋势
（一）FMC将成为发展和应用的热门技术
这是因为FMC的投资比FMS少得多而 经济效益相接近，更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将FMC列为发展之重。
（二）朝多功能方向发展
由单纯加工型FMS进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能FMS。FMS是实现未来工厂的新颖概念模式和新的发展趋势，是决定制造企业未来发展前途的具有战略意义的举措。日本从1991年开始实施的“智能制造系统”frms）国际性开发项目，属于第二代FMS：完善的第二代FMS正在不断实现。智能化机械与人之间相互融合、自动化地全面协调从接受订单货至生产、销售这一企业生产经营的全部活动。
进入新世纪，FMS获得迅猛发展，几乎成生产自动化之 热点。一方面是由于单项技术如NC加工中心、工业机器人、CAD/CAM、资源管理及高度技术等的发展，提供了可供集成一个整体系统的技术基础：另一方面，世界市场发生了重大变化，由过去传统、相对稳定的市场，发展为动态多变的市场，为了从市场中求生存、求发展，提高企业对市场需求的应变能力，人们开始探索新的生产方法和经营模式。
自动化技术的重要性和作用是不言而喻的。目前，我国的自动化技术已经被社会的各个行业广泛的应用。在社会生产中使用自动化技术是可以大幅度的提高生产效率和生产质量的。机械工程行业是对技术相当依赖的行业之一，因此机械工程行业应当需要大规模的使用自动化技術，从而提高机械工程行业的经济效益。目前我国的机械工程行业已经开始使用自动化技术了，但是在技术使用的过程中依旧存在着诸多的问题，这些问题导致自动化技术在机械工程中的应用现状并没有达到理想的状态。
1机械工程中自动化技术的应用现状分析
较低的发展水平
虽然我国目前的自动化技术的发展已经取得了长足的进步，但是依旧不能和国际上的发达国家相比。因此自动化技术在机械工程中的应用并没有非常的广泛，换而言之就是自动化技术的发展尚未满足机械工程行业对其的要求。目前，在机械工程中应用的自动化技术主要是刚性自动化技术，这种自动化技术并不能提高机械工程的生产能力。我国的柔性自动化技术的发展水平并不高，而且和国际上发达国家相比存在着一定的差距。
落后的管理模式
想要让自动化技术在机械工程中发挥出它应有的作用就一定要高水平的管理模式辅助。然而目前我国的机械工程行业在使用自动化技术的时候所采用的管理模式是比较的落后的，这就导致了自动化技术在机械工程行业难以发挥出它应用的作用。目前国际上一些发达的国家所采用的管理模式是信息化的管理模，这种管理模式是契合时代发展方向的，是能够充分的发挥出自动化技术在机械工程中的作用的，我国的机械工程行业应当加以借鉴。
缺乏专业的技术人才
专业的技术人才是保障自动化技术在机械工程行业中发挥出作用的重要因素之一，因此培养和引进专业的自动化技术人才是相当的重要的。然而目前我国的机械工程行业中是缺乏大量的专业的自动化技术人才的，这些人才包括拥有超强自动化技术设计好开发的技术人员，这是导致目前我国的自动化技术难以适应机械工程行业的因素之一。除此之外，我国还缺乏大量的理论和实践相互结合的自动化技术人才，这就导致了自动化技术在机械工程行业中的作用难以被充分的发挥。
2机械工程中自动化技术的应用方式分析
自动化技术是拥有着一定的应用广泛性的，因此自动化技术是能够适用于社会中的各个行业的，是能够促进我国的经济发展的。机械工程行业是促进我国经济发展的重要行业之一，近年来随着我国科技不断的进步，自动化技术在机械工程行业中的应用比例也逐步的提高。虽然我国目前的自动化技术还不能和国际上发达的国家相比，但是随着科学技术不断的发展，我国的自动化技术也会逐渐的成熟，下面列举自动化技术在机械工程行业中的应用方式。
柔性自动化技术在机械工程中的应用
柔性自动化技术是目前比较先进的新型技术之一，这种技术的诞生和发展是基于计算机技术发展成熟的前提下的'。柔性自动化技术在机械工程中应用不断能够实现传统的自动化技术的效果，也可以实现自动化操作的能力。目前我国的机械工程行业已经开始意识到了柔性自动化技术的重要性，也开始投入财力去购买能够帮助柔性自动化技术在机械工程中应用的计算机设备了。在未来，柔性自动化技术将会逐渐的发展成熟，将会幅度的提高机械工程的生产水平。
集成自动化技术在机械工程中的应用
集成自动化技术是一种新的自动化技术，其特点就是将繁杂和毫无关联的生产制造通过信息技术进行合理的改造，从而使他们成为一个相互依存的整体，使他们在生产制造的过程中变得更加的富有竞争力。集成自动化技术的生产目的是为了方便资源的控制和管理，是为了充分的提高资源的利用率，从而达到提高生产效率的目的。随着计算机技术不断的提高和进步，集成自动化技术已经逐渐的发展成熟。机械工程行业中已经开始大规模的运用集成自动化技术了。
3智能自动化技术在机械工程中的应用
智能自动化技术是一门综合型的技术，它充分的融合了集成自动化技术和柔性自动化技术的优点。所谓的智能自动化技术就是通过信息技术模仿人脑进行工作，从而使自动化技术的灵活性和可操作性变强。智能自动化技术的发展是契合时代发展需求的，智能自动化技术在机械工程中的应用是能够充分的提高机械工程的工作能力的。
4机械工程中自动化技术的应用前景分析
众所周知，自动化技术的发展是基于计算机技术发展成熟的前提下的。目前随着信息技术不断的发展，我国的自动化技术必也将会飞速的进步。在未来自动化技术必将会变得越来越复杂，自动化技术将会向高科技化、智能化方向发展，未来的自动化技术将会全面的替代人工，从而被充分的运用的社会的各个行业中去。机械工程行业作为促进我国经济发展的重要基础行业之一，必将会在未来大规模的使用自动化技术来提高自身的生产的能力。总而言之，自动化技术的发展前景和在机械工程中的使用前景是光明的。
5结语
综上所述，随着信息技术和科技水平不断的提高。现今的自动化技术逐渐的发展成熟，在机械工程中自动化技术也开始被充分的应用，从而大幅度的提高了机械工程行业的生产水平。虽然现今的自动化技术在机械工程中的应用存在着一定的问题，但是自动化技术依旧有着比较良好的发展前景。在未来逐渐发展成熟的自动化技术将会大幅度的提高机械工程的发展水平。
