机械工程论文范文，机械设计论文范文
随着全球化进程的加快及新型工业化道路的发展,我国劳动力市场对机械工程人才的就业能力提出了更高的要求。下面是小编为大家整理的机械工程论文范文，供大家参考。
机械工程论文范文篇一
《 机械工程材料教学实践 》
【摘要】机械工程材料是机械类专业重要的专业基础课。对这门课的特点和教学现状进行了分析。根据“卓越工程师教育培养计划”的培养目标和要求，对教学内容、教学方法和实训环节进行了探索和改进，取得了一定成绩。
【关键词】机械工程材料 教学改进 实践教学
《机械工程材料》是机械工程类专业学生必修的专业基础课，是为后续学习机械设计基础、机械制造技术、机械加工工艺等课程做铺垫，是进行各种机械产品的设计和加工制造，必要考虑的部分。可见，这门课十分重要。根据“卓越工程师教育培养计划”，要求课程内容、教学方法方式体现培养学生“能力”，即不仅培养学生能熟练掌握理论知识能力，还要培养学生工程能力和创新能力。如何利用现有资源开展这门课理论和实践教学，以达到“卓越工程师”培养计划的基本要求，是值得探索的问题。
1机械工程材料特点和教学现状
这门课安排在第三学期上，是学生开始接触到专业课阶段。它涉及到机械、设计、材料和加工四方面。主要包括材料种类和性能，材料的微观结构、凝固与变形，铁碳合金相图及应用，热处理，金属材料和非金属材料特性及选材。其知识面广，内容多，专业术语多，概念抽象，理论性强，但逻辑联系不强。学生们感觉内容头绪太多、记忆多。由于专业学时调整，课时现削减为32学时，其中理论教学仅为24学时，需要在短时间内掌握大量信息，学生接受难度大。加之，由于此门可前期没有认知实习，而金工实习通常又在此课之后，学生没有实践经验，缺乏感性认识，很难把它与实际工程联系起来。实验教学多为普通验证性实验，设备老旧数量少，5—6人用一台，教学效果不好。因此，学生感觉学习空洞、乏味，兴趣低，考试就死记硬背。没有达到牢固掌握理论知识目的，也没有达到培养学生分析问题能力和解决工程问题能力。
2机械工程材料的改革措施与实践
2.1优化教学内容，提升教学效果
机械工程材料，本科生培养目标是保证掌握材料科学基础理论，运用它进行工程选材和帮助设计工艺流程等。因而教学内容设计，应与机械工程类紧密相连。对金属学部分，基础为材料的性能和结构，重点为材料成形的组织变化和性能，如铁碳合金相图。对热处理部分，重点为热处理的原理和工艺过程，改善材料的性能。对金属材料部分，重点为常用的机械材料的牌号、性能、热处理方式，及选材。而对于非金属材料部分，可不作为重点，但要了解，可精选些前言的新材料、新技术、新工艺讲解，如高分子复合材料、陶瓷材料等，开阔学生的眼界。压缩材料组成和微观结构，如晶体内部结构等内容。
2.2采用多种灵活的教学方法，联系工程实际，提高学生学习兴趣
兴趣是学习的动力之源，仅是枯燥的理论，学生们很难有兴趣。为了激发学习兴趣，可采用多种生动的形式，如启发式、讨论式等方法，把枯燥的理论与工程实际联系起来，明白理论与生活密切相关，把抽象概念立体化、生动化，运用它可解决很多实际中难题。如在讲解它碳素钢时，含碳量对钢性能的影响，可以启发学生们思考：家中用的传统菜刀和砍刀，为何菜刀不能砍骨头，砍刀不能来切菜，原因是什么?若都用碳素钢，具体成分有何不同?通过层层剖析，让学生明白，含碳量大小影响材料的强度、硬度，从而影响用途。理论与实际联系起来，抽象概念具体化，易理解。再者，也可以设立一题目组织学生讨论，通过讨论发现问题，解决问题。如：自行车外壳和车轴选材，哪些材料可以满足要求?材料加工工艺路线是什么?学生们提出了20多种方案，令人打开眼界。然后，由老师指导，理清思路，同大家一起对方案讨论，优劣对比，得出最佳方案。大大的调动了学生学习的积极性，课堂教学效果好。
2.3改进实践环节
实训环节是培养学生工程实践能力和创新能力的重要教学环节。近两年，我系更换了一批老旧设备，增添了许多新的实验设备和仪器，如高清晰的金相显微镜、维氏硬度计和金相试样抛光机等，实验硬件能力大大提升。可以开设一些新实验，还可以把某些理论课放到实验室进行。如讲解铁碳合金平衡组织，可让每位学生自行动手实验，观察组织，总结材料性能，得出结论，老师仅从旁辅助。把原课堂难理解的知识放到实验室讲解，教学效果大大提高。同时，还增加了综合实验项目。加强对学生的动手能力和探索精神的培养，能学以致用。由指导老师设定题目，题目通常涉及到的零件是学生们看得见、摸得着的，如锉刀、锯条、自行车链轮等。给出机械零件的工作条件和失效形式。接着，由学生自己查阅相关资料，制定工艺流程方案;指导老师审阅、修改。然后，学生独立自个动手完成实物操作，得出硬度分析和金相图，完成实验报告。最后，参加口试答辩，做为这课成绩考核的重要部分。在整个过程中，学生需要能熟练操作硬度计、金相显微镜、电阻炉和金相试样抛光机等仪器设备。像金相试样制备难度较大，可能需要失败多次，才能做出合格的试样。若对设备和操作掌握不牢固，就需要花更过的时间，反复做实验。而实验教学一共才8学时，显然不够。可允许学生利用课余时间，到实验室完成实验。实验室实行“开放式”管理，学生可根据自我情况安排实验，避免因时间紧就应付了事。给失败的同学再做机会，给有兴趣的同学敢于尝试创新的机会。实践证明，综合实验项目，极大地锻炼了学生的动手能力、观察能力、分析问题和解决问题能力。另外，根据我系机械工程学生培养方案，机械工程材料和“金工实习”在同一学期，可让两者同时进行，而不是同期的一前一后。让学生们在金工实习中，了解材料和加工工艺，增加感性认识，帮助材料理论知识掌握。如在车工实习中，实习指导教师可引入使用的各类刀具的材料，高速钢和硬质合金区别;加工工艺中，零件的调质处理方式，就是热处理的淬火和回火。实践表明，学生提前有了感性认识，进行理论教学效时，易于接受和掌握知识。
3结论
通过对机械工程材料的教学不断改进，学生的学习积极性大大提高，知识掌握更牢固、全面，动手能力加强，分析问题和解决问题能力得到锻炼，创新能力得到激发。在今后的教学中，还要不断的探索和改进教学方式方法，夯实理论知识，能“举一反三”，提高学生工程能力和创新能力。
参考文献：
[1]张有强,罗树丽,周岭.机械工程材料课程教学探讨[J].中国现代教育装备,2013,2:56-58.
[2]崔国明，李兴霞.机械工程材料课程的实践教学探索[J].中国冶金教育,2011,5:72-73,77.
[3]杨大春,汪通悦.机械创新设计综合能力培养模式的研究[J].装备制造技术,2011,3:183-185.
机械工程论文范文篇二
《 机械工程设计中的虚拟样机技术探析 》
摘要：文章简单介绍了虚拟样机技术的概念及其特点，对机械工程设计中虚拟样机技术的应用，尤其是在农业机械设计中的应用做了深入分析和探讨，以期为技术研发提供方向性的参考。
关键词：机械工程;设计;虚拟样机;技术分析
随着经济和科技的迅猛发展，企业在激烈的市场竞争中要想谋求长期稳定的发展，就要不断研发适应市场需求的新产品，并缩短研发周期、优化设计性能、提高产品质量、降低开发成本。虚拟样机技术相较于传统的物理样机技术而言，以其卓越的性能受到企业和研发者的青睐。以虚拟样机取代物理样机进行新产品开发中的前期设计和测试评估，可有效缩短开发周期和降低开发成本，同时能优化产品的设计效果，尤其在机械工程设计中发挥着举足轻重的作用。
1虚拟样机技术的概念及其特点
虚拟样机技术相对传统物理样机而言的显著特点是;虚拟，即通过计算机借助特定的软件程序帮助工程师建立三维模型，依靠先进的仿真模拟系统实施仿真模拟实验，对机械在实际运行中的情况加以分析和评估，帮助工程师及时找出设计不足和缺陷，并采取针对性的措施加以改进，提高机械设计的效率和质量[1]。简单地讲，该技术是在计算机基础上，运用CAD等设计制图模型，借助仿真模拟技术进行机械设计的一种新技术。该技术的特点是：在机械设计整个过程中借助高科技的设计和管理技术实施开发、分析和设计，极大地缩短了研发设计周期，提高了机械设计的质量和效率，同时也降低了设计成本，有助于提高企业的市场竞争力。
2机械工程设计中虚拟样机技术的应用
2.1模型建立
2.1.1三维模型的建立建立三维的实体模型是运用虚拟样机技术的基础和前提，后续的仿真实验都要在这个基础上进行[2]。建立数字化的三维模型过程极其繁杂，除了对诸如齿轮、扇叶等外形复杂的零部件进行详细的细部设计，还要对各种机械内部的每种部件间的相关驱动联系予以充分考虑，以此为基础再借助CAD等软件程序搭建完整的机械系统的虚拟样机。早期的CAD以二维为主，这种方式的设计过程复杂且不容易操控，在生产中不具有优势，科技发展使得当前的三维CAD得到了普遍推广，机械产品内部的每个部件的转动惯量、质心位置和搭接的细节都能得到详尽的设计和明确表述，设计深度和效率都得到了显著提高，软件应用更加便捷人性化。
2.1.2添加约束建成数字三维模型后，为了规范和限制物体之间的相对运动，在对各个部件进行连接时要添加适当的约束。添加约束时，要从实际情况出发注意所添加约束条件的合理性。当前，国内使用的三维CAD设计软件多配有相关的动力学插件，通过这些插件对约束关系和装配关系加以映射，可实现对虚拟装配和添加约束的过程相统一。另一种方式是，借助三维CAD软件进行预装配，继而在ADAMS运动分析软件中导入已经完成的数据模型，通过ADAMS实现对产品运动情况的如实分析[3]。
2.1.3对模型施加驱动通过设置合理的约束在模型的各零部件之间实现连接，在确定各种机械运用的情况后，对模型施加驱动力及驱动转矩，以使模型能够按照预先设计好的运动情况进行运动。
2.1.4虚拟样机仿真驱动施加完成后，模型已基本建成，已经具备仿真模拟的实验条件。进一步，对产品模型实施模拟仿真的实验操作，分析计算各项物理指标，如速度和加速度、作用力和反作用力以及位移等，为后续有限元的分析做准备。
2.2有限元分析
有限元的分析方法能对机械内部各构件的强度和运动特性指标等进行全面、精准的分析，其显著特点是通用性强[4]。另外，有限元的分析方法还能实现对诸如边界条件和结构形状等力学问题的专业解答，目前在机械设计中得到了比较广泛的应用。有限元的分析方法运算速度和可靠性都比较高，在虚拟样机技术中是不可或缺的设计工具。
2.3优化设计
为提高机械使用的工作效率，在对机械模型进行必要的校验后，还要对其设计进一步优化。目前，国内在对机械模型进行优化时主要方法包括：在满足各项机械设计的条件、变量的变化区间也适宜的基础上，通过自动选择系统来选择机械模型设计中涉及的变量;在求解目标函数的最大值时可以通过分析函数进行计算;通过计算机计算系统改变设计参数的变量范围并加以求解，并可进行多次仿真[5]。特别是在每一次的仿真模拟完成后，要对模型的参数变量进行多次更改，通过反复的模拟实验，求得待求物理量的最优解。
2.4控制、机械系统联合仿真
在机械开发的传统模式中，机械系统和控制系统不管是在设计还是测试上都是相互独立的，二者之间并没有有效的互动，从而导致机械设计的实际效果并不理想。虚拟样机技术可将机械系统和控制系统实现一体化控制，将二者进行有效融合和统一，切实解决了传统的机械开发中控制效能低下等问题。虚拟样机技术中机械和控制系统的联合仿真思路具体如下：借助仿真软件分析三维模型的力学及动力学特性，再利用矩阵实验室等控制软件加以控制计算。这种设计思路中，控制软件将控制命令作用于运动学的仿真软件，后者将作用结果的反馈信息发送到虚拟的位置传感器，从而实现对控制系统的有效控制。两者综合，机械系统和控制系统的联合就能顺利实现。
3例证分析
目前，虚拟样机技术应用的范围和领域非常广，例如船舶加工、武器制造和包装机械设计及农业机械设计等。下面以其在农业机械设计中的应用为例加以分析。一方面是仿真技术和多柔体的系统建模相结合。由于多柔体系统中的动力学重在研究刚体运动和弹性变形之间的耦合性，所包含的运动形式复杂多样，动力学方面的计算难度大，借助虚拟样机进行仿真研究是当下的一个重点。比如在联合收割机的改良实验中，比较成熟的是对收割机的内部各种零件等刚体的建模和仿真技术，而针对小麦、水稻和玉米等柔体作物进行完整模型的建立以及柔体模型与收割机内部各部件的综合仿真模拟则是研发的重点和难点。另一方面是协同仿真技术，即将各个学科的模拟仿真工具加以结合，进而构建复杂多样的模拟仿真系统，在充分发挥各模拟仿真系统的单独作用时，协调不同领域的开发人员进行高效配合，实现产品研发的多元化和复合化。现代化农业机械越来越注重减轻农民的操作难度，也越来越注重多种作用的综合和集中，农业机械设计中所涉及的学科及领域也越来越多、越来越广，比如，如何把农用拖拉机的控制系统和机械系统加以高效综合的系统模拟仿真一直是技术研发的重点。
4结束语
综上，虚拟样机技术在长期的研发和应用过程中以其设计周期短、效率高和产品性能稳定等优势在机械工程设计领域得到了普遍推广和普及，但仍需进一步完善和改进，从而更好地为机械工程设计及其他学科和领域提供更大的便捷和更优质的服务。
参考文献
[1]卢建湘.虚拟样机技术在机械设计过程中的应用[J].赤峰学院学报(自然科学版)，2015，31(9)：45-47.
[2]张鸣，任建平，等.基于虚拟样机的机械设计方法[J].机械设计，2006，19(11)：49-51.
[3]彭广林.机械设计中虚拟样机技术的有效运用[J].科技导向，2011，28(11)：119-120.
[4]李杰，闫楚良，等.农业机械设计中虚拟样机技术的应用与展望[J].中国农业机械协会，2013，13(3)：820-821.
[5]王刚，杨莺，刘少军.虚拟样机技术在工程机械领域的应用[J].工程机械，2003(8)：11-13.
机械工程论文范文篇三
《 机械工程测试技术课程教学改革 》
一、概述
机械工程测试技术是机械类专业的一门重要的专业基础课，该课程综合了许多新技术、新知识，内容抽象，理论性和实践性很强。长期以来，课程教学内容分散、杂乱，新内容新知识不能被及时扩充，总的教学学时不断被缩减，教学方式单一，实验和实践教学环节非常薄弱，学生普遍反映该课程较难掌握。然而，面对测试技术在机械工程领域中的广泛应用，为使学生能够更好学好该门课程，适应高等教育培养创新型高素质工程应用人才的教学目标，进行《机械工程测试技术》课程的教学改革尤为必要。
二、存在问题
国外各高校非常重视《机械工程测试技术》课程教学，课堂教学与实验教学同等重要，实验环境比较开放，研究性和综合性实验比例较大，很好地培养了学生的动手能力。目前，我国的《机械工程测试技术》以课堂教学为主，实验教学为辅，而且在教学内容、方式和实验方面存在着一系列的问题。教学内容方面，教材老化，新知识和新技术难以及时扩充到教学中，使教学内容不能得到及时更新;目前课堂教学时间课时偏少，体现最新科技的章节内容部分没有多余的课时进行讲解。教学方式以多媒体、口述和板书为主，课堂上以教师为中心，学生被动的学习知识，很难培养出学生的创造思维和创新能力;考核方式单一，学生的考核以期末考试成绩为主，基于非知识性因素平时成绩为辅，学生的创新思维和动手能力得不到有效考核和体现。实验教学方面，实验设备陈旧，实验手段落后，实验内容偏少，多以原理验证性实验为主，研究性和综合设计性实验较少，不能很好地锻炼学生的实践能力和创新思维;考评方面，一直沿着讲解、指导、批改实验报告的模式，轻动手能力和创新思维的培养。面对机械工程测试技术快速发展，传统的教学内容和教学模式很难适应时代发展的潮流。因此，以特色名校建设为契机，有必要对我校机械工程测试技术课程在教学内容、方式和实验方面加大教学改革力度，进一步提高我校人才培养质量，强化特色名校工程内涵建设。
三、课程教学改革
本文针对该课程教学中存在的上述问题，拟在教学内容、教学方式和实验教学三个方面开展如下改革。
(一)机械工程测试技术教学内容的优化与完善
本课程教学内容比较分散，学习中不利于掌握整个知识体系，需要在教学中应尽量淡化各知识点的分界，注重教学内容的层次性和系统性。因此，以基本理论和方法为基础，以信号流程为主线，以测试系统框图为骨架，将各个模块课程内容贯穿起来，使学生建立起完整的测试系统概念。教学过程中正确处理理论知识与实践技术的关系，对教学内容进行优化与完善，课堂教学重点放在课程的基本概念、原理和方法上，同时通过穿插讲解工程应用案例，并适当介绍本学科领域的新成果和新应用，既可以使学生打下坚实的基础又可以开阔眼界，将会大大提高学生的学习兴趣和积极性。
(二)机械工程测试技术教学方法改革
目前机械工程测试技术教学方法上以“教师”为主体，学生则被动吸收知识，该模式不利于培养学生的创造性思维和创新能力，已经不能完全适应新形势下课程教学任务。为此，需要改变灌输式的传统教学模式，建立以“教师”为主导和以“学生”为主体的新型教学模式，充分发挥了教师的引导作用和学生的主观能动性。在新型教学模式指导下，采用多元化教学手段，将多媒体教学、板书、演示和实物结合起来，应用文字、图形、声音、动画等多种媒体素材使抽象和枯燥的理论形象化和生动化。针对不同的内容可以采用启发式、参与式、基于问题、工程案例剖析与课堂讨论相结合的方法，在教师的引导下，注重以生活实例和工程案例设疑式地启发学生，教师创设问题情境，提出问题，以学生为主体对实例中所涉及到的基本原理和方法展开积极课堂讨论，以此调动学生的学习积极性和主动性，培养学生理论联系实际、分析和解决实际问题的能力，激发学生独立思考和创造性思维能力。有条件的情况下，也可以结合虚拟仪器教学平台，在课堂上综合运用多媒体教学系统，建立一个理论与实践一体的网络化教学环境，加强教师与学生的互动，提高学生的学习兴趣。此外，为了使学生能够在课后可以及时温习和回顾课堂知识，做到融会贯通和综合应用，在每节理论课后，为学生留出适当的作业，在规定时间内完成学习报告，教师在课堂上对学习成果进行答辩，对出现的问题及时解答，使学生对学习内容进一步的深化和提高。在理论考核方面通过出勤、作业、课堂讨论和期末考试进行综合考评，改变传统一考定结论的弊端。
(三)机械工程测试技术实验教学改革与创新实践能力培养
由于机械工程测试技术课程理论性强，应用过程抽象，实验教学是深化本课程学习的必有途径。目前国外将机械工程测试技术定位为实验课，实验教学尤为重要，主要通过实验环节提高学生的综合素质，国内实验教学方便有所欠缺。为培养学生的实践动手能力，应建立以学生为中心的多层次、应用型实验模式，将开设实验分为基础性实验、验证性、研究性和综合性四个不同的层次，增加研究性实验和综合性实验的比例，满足学生对该课程各阶段学习的不同要求，以此提高学生的综合素质、工程实践能力和创新精神。有条件的情况下可以组织成立研究型学习小组，在课题组教师指导和帮助下，积极参与研究项目中的一些工作，完成项目研究报告，教师对项目成果给予评定。充分利用现代计算机技术和多媒体技术，开发网上虚拟实验系统，为学生提供开放性实验环境，在教师指导下由学生独立完成自主实验。基于该自主开放式研究性实验平台，可以扩展课堂教学内容，开阔学生的视野，全面提升学生的动手能力和创新精神。为学生构建基于虚拟仪器的创新设计平台，开展虚拟仪器案例教学，将虚拟实验与理论教学有机融合在一起，激发学生的学习积极性和主动性，培养学生动手能力和解决实际问题的能力。
四、结束语
本文分析了机械工程测试技术课程特点和在教学过程中出现的问题，有针对性的提出本课程在教学内容、教学方式和实验手段方面的改革和实施方案。不断优化与完善教学内容、创新教学方法和实验手段，建立以学生为中心的机械工程测试技术课程教学内容体系，创新以培养学生动手能力和创新能力的教学手段，加强研究性和综合性实验教学。教学过程中形成师生良性互动，以此提高学生学习的兴趣和主动性，对进一步提高人才培养质量，加强特色名校工程建设具有重要研究意义和推广价值。
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