機械設計綜合性創(chuàng)新實驗研究與探索

廖郡芝

【摘 要】機械設計（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。本文針對機械設計綜合性創(chuàng)新實驗研究展開分析和探討。

【關鍵詞】機械設計；創(chuàng)新實驗；機械性能

0.引言

隨著我國科學技術的發(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容以及教學結構進行調整。如今，我國各大工科院校都對課程進行了改革，開始注重學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在傳統(tǒng)的教學實驗中，開發(fā)了新的創(chuàng)新實驗體系，幫助學生更好的理解教學內容，且更好的應對社會需求。

1.機械課程設立創(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?shù)恼{整，參照研究型大學以及建設工程型的需求以及當代社會對于高級人才的需求，學生在大學中學習的理論知識已經(jīng)不能夠用滿足當代復合型人才的需求，因此，需要對學生的綜合能力進行培養(yǎng)。學生在掌握設計方法理論的基礎上，進行綜合性創(chuàng)新實驗教學的磨練，能夠使學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)屬于較為復雜的系統(tǒng)，主要分為連接部分、驅動部分、執(zhí)行部分以及傳動部分構成。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)以及構成機器大部分都已經(jīng)模塊化，機械設計的目標就是按照用戶的要求，通過這些模塊化的有機組合，構成完整的系統(tǒng)。各項機械模塊以及系統(tǒng)的設計為綜合性創(chuàng)新實驗研究提供了可靠的依據(jù)。

2.機械設計綜合性創(chuàng)新實驗主要內容

機械設計綜合實驗應當由機械系統(tǒng)的軸系組合創(chuàng)新性實驗、傳動系統(tǒng)系能測試實驗、運動方案設計實驗、機械構成創(chuàng)新性實驗以及摩擦磨損性實驗等系統(tǒng)的實驗構成。上述這些實驗能夠完整的將機械設計課程的內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，更容易使學生掌握機械設計的知識。

2.1機械運動方案的綜合性創(chuàng)新實驗

機械系統(tǒng)運動方案設計實驗是整個機械設計綜合性創(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動模塊等。機械模塊有能夠分為螺旋機、凸輪機構、齒輪機構、桿機構等組件連接。綜合性創(chuàng)新實驗能夠給學生充分的空間，由學生自己設計運動方案，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試后，在進行分析和測試。在這個過程中，學生不僅僅學會了能量與運動之間的轉換，學生的綜合應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、設計以及制造的關鍵環(huán)節(jié)。但是這些層面上理論知識在機械設計教學內容中相對薄弱。材料的摩擦，磨損性的相關實驗能夠使學生更好的理解摩擦對于機械工作性能的影響，主要應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系；摩擦系數(shù)與速度關系實驗等方面[2]。在進行綜合實驗時，學生能夠根據(jù)不同狀態(tài)的材料，自己對材料的滑速以及載荷進行調節(jié)，對潤滑的狀態(tài)進行改善，測試材料的摩擦學參數(shù)，使學生對摩擦的理論知識了解更透徹，再設計時更加注重于摩擦學設計。

2.3機構創(chuàng)新設計方面的綜合性創(chuàng)新實驗

機構創(chuàng)新的創(chuàng)新實驗屬于復雜機械設計中的關鍵環(huán)節(jié)。機構設計和選型都需要通過換圖和精確的計算來確定。因此，普通的機構復雜，需要制定多個方案。除此之外，機構設計通常需要經(jīng)過多次改進，改進后才能夠獲得最準確的參數(shù)以及方案。機構創(chuàng)新實驗能夠采用搭接試驗臺或者搭接任意的平面機構，通過調整尺寸等，確定最終的設計方案。機構創(chuàng)新的創(chuàng)新實驗能夠對學生的理論知識進行鞏固，提高學生的動手能力。

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、機械動力學以及強度理論等。在實驗的過程中學生能夠將磁懸浮軸承的用以及原理進行深入的了解，在以后的設計中，將這一理論應用到其他相應的磁懸浮設備中[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)以載荷大小的關系。使學生更好的了解到設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機械轉動系統(tǒng)方面的綜合性創(chuàng)新實驗

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

3.機械設計綜合性創(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，這些這作為預選的聯(lián)結以及過渡裝置[4]。除此之外，根據(jù)原動機以及傳統(tǒng)系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)以及之間的過度關系以及功能，使學生自主的進行設計。對于聯(lián)結以及過渡裝置、新的性能以及優(yōu)良傳動方面進行新的設計。

傳動系統(tǒng)：轉動裝置通常包括空間機構以及平面機構兩部分。實驗室需要預先設置多種類型的增速模塊以及減速器等，主要內容為螺旋轉動、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)行機構以及原動機的運動傳遞。學生可根據(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，還需準備各種型號或者規(guī)格的電動機。

機械傳動以及機構已經(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、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，設計出新的機械傳動模式。

4.結語

機械設計綜合創(chuàng)新性實驗室發(fā)貨的作用主要取決于項目的設立以及實驗項目的管理，實驗的內容需要在學生學習的基礎上進行，更好的培養(yǎng)學生的綜合能力。

【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[A].第四屆全國高等學校電氣工程及其自動化專業(yè)教學改革研討會論文集（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)新性實驗教學體系的研究與實踐[J].太原理工大學學報（社會科學版），2009（03）.

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

[4]嚴繼東，牟吉平，Anastasia，李偉雄.“機械設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）.