導(dǎo)語：如何才能寫好一篇機(jī)械原理中機(jī)構(gòu)的定義，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1.1在教學(xué)中應(yīng)用的理論依據(jù)

虛擬仿真技術(shù)可將學(xué)習(xí)對(duì)象、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)情境和學(xué)習(xí)工具進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，將一些看得見表面但摸不著實(shí)際的學(xué)習(xí)對(duì)象，通過某些技術(shù)和工具，使學(xué)習(xí)者能看得清其實(shí)質(zhì)，還能感覺到其實(shí)際，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)情境，有效促進(jìn)了學(xué)習(xí)者的體驗(yàn)學(xué)習(xí)。關(guān)于體驗(yàn)學(xué)習(xí)，美國(guó)心理學(xué)家?guī)觳?DavidKolb)用4個(gè)元素建立起了4階段理論模型:具體的經(jīng)驗(yàn)、觀察與反思、形成抽象的概念和普遍的原理以及在新情境中檢驗(yàn)概念的意義。對(duì)學(xué)習(xí)者而言，其學(xué)習(xí)過程應(yīng)遵循“學(xué)習(xí)圈”(learningcycle)。學(xué)習(xí)的起點(diǎn)或知識(shí)的獲取首先是來自人們的經(jīng)驗(yàn)或者感性的認(rèn)知，有了“經(jīng)驗(yàn)”，學(xué)習(xí)者的下一步邏輯過程便是對(duì)已獲經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行“觀察”與“反思”(reflection)，把“有限的經(jīng)驗(yàn)”形成抽象的概念和普遍的原理。在教學(xué)過程中，特別是高等教育中的機(jī)械類課程，學(xué)習(xí)者即學(xué)生很難在有限的時(shí)間對(duì)其學(xué)習(xí)對(duì)象如一些機(jī)械裝備進(jìn)行感性認(rèn)識(shí)，虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用恰恰滿足了學(xué)生在學(xué)習(xí)中感性體驗(yàn)的需求，在情景中體驗(yàn)概念的意義，使得知識(shí)外延擴(kuò)大。

1.2在機(jī)械類課程中教學(xué)的效果

機(jī)械基礎(chǔ)類課程通常由《機(jī)械制圖》、《機(jī)械原理》和《數(shù)控機(jī)床》等課程組成。在這些課程的教學(xué)中，既需要演示大量的實(shí)物、機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程、加工、制造、檢驗(yàn)方法和過程等，又需要將工程實(shí)際中提出的理論問題用虛擬仿真手段演示。采用虛擬仿真技術(shù)的CAI課件可以為教學(xué)提供很好的資源。如《機(jī)械制圖》課程中，除了強(qiáng)調(diào)學(xué)生的識(shí)圖繪圖能力之外，空間想象與空間思考能力尤為重要。作為教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)，傳統(tǒng)的文字講解與配圖很難讓學(xué)生在腦中具體地構(gòu)造模型，而虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可以直接將三維立體圖展現(xiàn)在課堂之上，化抽象為具體。學(xué)生可從內(nèi)部、外部以及各角度觀察立體模型，再與平面繪圖相結(jié)合，利于學(xué)生的理解。在《機(jī)械原理》課程中，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的認(rèn)知與理解為教學(xué)的核心，如何將教材中靜止的機(jī)構(gòu)配圖的運(yùn)動(dòng)情景理解為真實(shí)的場(chǎng)景成為學(xué)習(xí)《機(jī)械原理》的關(guān)鍵。如在機(jī)構(gòu)自由度的分析和計(jì)算過程中，復(fù)合鉸鏈很難講解透徹，若用設(shè)計(jì)出復(fù)合鉸鏈實(shí)際的裝配，學(xué)生會(huì)一目了然看到在3個(gè)桿件的結(jié)合點(diǎn)有2個(gè)鉸鏈，而避免因平面圖形看上去只有1個(gè)鉸鏈的錯(cuò)誤感覺。采用虛擬仿真技術(shù)，將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)做成虛擬動(dòng)畫，即可達(dá)到更好的教學(xué)效果，還可節(jié)省成本，符合教學(xué)改革發(fā)展的趨勢(shì)。在《數(shù)控機(jī)床》課程中，機(jī)床加工過程用純文本加圖片的教學(xué)方式不易被學(xué)生理解，最佳的學(xué)習(xí)方式就是實(shí)際操作，但很多學(xué)校辦學(xué)規(guī)模有限，缺少相應(yīng)的實(shí)習(xí)基地，且實(shí)際操作具有一定風(fēng)險(xiǎn)。采用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)加工的模擬，既可以避免真實(shí)教學(xué)給人帶來的危險(xiǎn)，又可以減少相應(yīng)投資的成本，同時(shí)可以系統(tǒng)、完整地為學(xué)生呈現(xiàn)出整個(gè)工藝過程，極大地幫助學(xué)生的理解和記憶。

2棉花制缽機(jī)的仿真動(dòng)畫制作

教學(xué)過程中向?qū)W生展示農(nóng)業(yè)棉花制缽機(jī)，實(shí)物成本高，體積大，不適合作為課堂教具，虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，可以利用Pro?E軟件對(duì)棉花制缽機(jī)進(jìn)行實(shí)體建模，并以其機(jī)構(gòu)部件的實(shí)際連接為基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行裝配。在設(shè)置了機(jī)構(gòu)連接方式和運(yùn)動(dòng)方式的前提下，利用Pro?E的“機(jī)構(gòu)”模塊對(duì)制缽機(jī)工作過程進(jìn)行了仿真，進(jìn)而分析了制缽機(jī)構(gòu)工作過程中的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，使得學(xué)生更加直觀地了解其工作原理。

2.1制缽機(jī)主要結(jié)構(gòu)的三維建模

制缽機(jī)由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、填料機(jī)構(gòu)、壓料機(jī)構(gòu)和輸出機(jī)構(gòu)等部分組成。

(1)傳動(dòng)機(jī)構(gòu):制缽機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由單相異步電動(dòng)機(jī)、離合器、減速器和鏈條等機(jī)構(gòu)組成。實(shí)現(xiàn)了速度的調(diào)速以及運(yùn)動(dòng)的配合，使壓料機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)的動(dòng)作能夠匹配。

(2)填料機(jī)構(gòu):由進(jìn)料斗、間歇齒輪和缽模盤組成。

(3)壓料機(jī)構(gòu):由偏心輪頂壓結(jié)構(gòu)和曲柄滑塊結(jié)構(gòu)組成。偏心輪頂壓結(jié)構(gòu)和曲柄滑塊結(jié)構(gòu)的兩沖頭做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在?？字袑⑼寥罃D壓成型和沖出缽體。

(4)輸出結(jié)構(gòu):主要由鏈輪組成，將成形的營(yíng)養(yǎng)缽輸出。

2.2制缽機(jī)裝配模型的建立

裝配時(shí)，用應(yīng)用程序的“標(biāo)準(zhǔn)”界面操作。點(diǎn)擊“插入”中“元件”后的“裝配”，選擇保存路徑中元件，根據(jù)實(shí)際情況選擇連接方式。如減速箱內(nèi)軸與減速箱體，齒輪與軸之間連接類型為銷釘連接、制缽機(jī)機(jī)架與填料箱頂桿為剛性連接。制缽機(jī)的動(dòng)態(tài)虛擬仿真除標(biāo)準(zhǔn)裝配模式外，還需要采用Pro?E“應(yīng)用程序”中的“機(jī)構(gòu)”功能，可選擇齒輪間的連接以及添加伺服電機(jī)。制缽機(jī)裝配過程應(yīng)按如下順序進(jìn)行。

(1)插入機(jī)架，連接方式設(shè)置為缺省，即為完全約束。

(2)電機(jī)支架、輪胎桿，以及各個(gè)頂桿與機(jī)架間連接方式為剛性連接。

(3)輪胎與輪胎桿之間連接方式為銷釘連接，需設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸與連接平面。

(4)制動(dòng)桿與電機(jī)軸間為圓柱連接。

(5)減速箱內(nèi)軸與減速箱殼體為剛性連接，軸上齒輪與軸為銷釘連接，而相互嚙合的齒輪間為“機(jī)構(gòu)”功能中的“齒輪連接”。

(6)料斗與機(jī)架之間采用平面連接，制缽機(jī)構(gòu)通過連桿的滑動(dòng)桿連接與機(jī)架相連。

2.3制缽機(jī)虛擬仿真運(yùn)動(dòng)模型的建立

制缽機(jī)的工作原理:電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力輸出源，通過膠帶與減速箱相連。減速箱中裝有錐齒輪，動(dòng)力分水平與豎直兩方向輸出。水平方向通過鏈輪與沖壓裝置相連，構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，豎直方向通過不完全齒輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)料斗間歇運(yùn)動(dòng)。同時(shí)通過另一鏈輪與滾輪相連，帶動(dòng)輸出膠帶的傳動(dòng)。料斗中的營(yíng)養(yǎng)土在刮板帶動(dòng)下進(jìn)入缽體，壓料機(jī)構(gòu)桿向下運(yùn)動(dòng)壓實(shí)缽體中的營(yíng)養(yǎng)土，再轉(zhuǎn)一個(gè)角度，缽體下方設(shè)有托盤，接著另一個(gè)壓料機(jī)構(gòu)桿輕壓落入膠帶后被膠帶傳輸至儲(chǔ)存處。根據(jù)機(jī)構(gòu)裝配所建的仿真裝配文件，選擇“應(yīng)用程序”中的“機(jī)構(gòu)”進(jìn)入Pro?E的機(jī)構(gòu)模塊，仿真設(shè)置過程如下。

(1)檢測(cè)裝配模型，進(jìn)入系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)境，然后點(diǎn)擊“拖動(dòng)模型”工具，并拖動(dòng)各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)看是否按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)。

(2)添加伺服電動(dòng)機(jī)，在工具欄中選擇“定義伺服電機(jī)”，根據(jù)需要在電動(dòng)機(jī)類型中選擇“運(yùn)動(dòng)軸”或者“幾何”，再選擇“輪廓”中的參數(shù)，通過位置、速度和加速度3個(gè)參數(shù)與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系來定義電機(jī)。同時(shí)可根據(jù)設(shè)定“模”來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的電機(jī)控制。“圖形”功能可以直觀地顯示電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)模型。

(3)電機(jī)運(yùn)行，使用工具欄中的“機(jī)構(gòu)分析”功能，在分析定義中的“電動(dòng)機(jī)”中設(shè)置各電機(jī)的起始與終止時(shí)間，仿真過程中電機(jī)數(shù)量較多，需根據(jù)需要一一設(shè)定。

(4)創(chuàng)建動(dòng)畫。簡(jiǎn)單動(dòng)畫制作可使用機(jī)構(gòu)樹中的“回放”功能，可選擇“捕獲”按鈕將動(dòng)畫輸出。或根據(jù)“應(yīng)用程序”中的“動(dòng)畫”模塊進(jìn)行更為生動(dòng)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫。通過“定時(shí)視圖”與“定時(shí)透明”功能實(shí)現(xiàn)多角度、全方位的觀察視角的變化，從而更具體細(xì)致地觀察制缽機(jī)的工作過程。

3結(jié)束語

篇2

關(guān)鍵詞：機(jī)構(gòu)組合；機(jī)械原理；實(shí)驗(yàn)；機(jī)械系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）22-0175-02

隨著我國(guó)由“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”轉(zhuǎn)變的歷史性跨越，高校的實(shí)踐教學(xué)愈加受到廣泛的重視[1，2]。而對(duì)于培養(yǎng)目標(biāo)為“培養(yǎng)具有社會(huì)責(zé)任感、基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、富有創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的應(yīng)用型高級(jí)專門人才”和“以工為主，以軌道交通為特色”的大學(xué)來說，逐步將演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改變?yōu)榫C合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，以強(qiáng)化對(duì)學(xué)生的機(jī)械綜合設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力及工程意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，更是迫在眉睫。

一、問題的提出

《機(jī)械原理》課程是工科機(jī)械類各專業(yè)的一門承上啟下的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，在學(xué)生從理論學(xué)習(xí)到實(shí)際設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)化過程中起到重要的橋梁作用。該課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)器動(dòng)力學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，學(xué)會(huì)常用機(jī)構(gòu)的分析和綜合方法，并具有進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力。由此可見，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)機(jī)械原理課程的教學(xué)體系中，具有十分重要的地位，除了能使學(xué)生鞏固和加深對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)與理解外，更是理論結(jié)合實(shí)際、提高學(xué)生的動(dòng)手能力、啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維的必要手段。以往傳統(tǒng)的機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多為《機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)繪》、《漸開線齒廓范成原理》和《回轉(zhuǎn)件的動(dòng)平衡》等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過近幾年的努力，實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了《平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)》，為開創(chuàng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)探索了道路。為了進(jìn)一步深入開展綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、開發(fā)與實(shí)踐，課題組研發(fā)了此項(xiàng)機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì)與搭接實(shí)驗(yàn)。

二、實(shí)驗(yàn)的目的及任務(wù)

設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)――《機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)》的訓(xùn)練內(nèi)容涉及常用機(jī)構(gòu)、組合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析、機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)等，該實(shí)驗(yàn)的目的為：

1.培養(yǎng)學(xué)生機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的構(gòu)思與設(shè)計(jì)，提高其綜合利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力和動(dòng)手能力；

2.通過對(duì)實(shí)際工程問題的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及搭接，加深學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性、運(yùn)動(dòng)干涉等問題的理解，培養(yǎng)學(xué)生觀察問題、發(fā)現(xiàn)問題的能力；通過實(shí)驗(yàn)的多方案設(shè)計(jì)培養(yǎng)發(fā)散思維和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力；

3.培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作能力及團(tuán)隊(duì)精神。此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的任務(wù)可根據(jù)學(xué)生理論知識(shí)掌握程度，自選或指定以下機(jī)構(gòu)之一：內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)；精壓機(jī)機(jī)構(gòu)；牛頭刨床機(jī)構(gòu)；齒輪―曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；齒輪―曲柄擺塊機(jī)構(gòu)；雙滑塊機(jī)構(gòu)插床機(jī)構(gòu)；篩料機(jī)構(gòu)；凸輪―五桿機(jī)構(gòu)；間歇運(yùn)動(dòng)組合機(jī)構(gòu)等。

實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為主，構(gòu)思2～3個(gè)可行方案，比較各方案優(yōu)缺點(diǎn)；對(duì)優(yōu)選方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，進(jìn)行實(shí)物搭接和試運(yùn)轉(zhuǎn)；在老師引導(dǎo)下學(xué)生發(fā)現(xiàn)所搭接機(jī)構(gòu)的不足之處，并提出改進(jìn)措施。

三、實(shí)驗(yàn)原理、方法與步驟

1.實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)選用湖南長(zhǎng)慶機(jī)電科教有限公司生產(chǎn)制造的CQJP―D機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)臺(tái)為實(shí)驗(yàn)裝置：

①實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)架（如圖1所示）：

②實(shí)驗(yàn)臺(tái)組件：該試驗(yàn)臺(tái)組件涵蓋了機(jī)械原理課程中講到的各種機(jī)構(gòu)的典型構(gòu)件：連桿和滑塊、齒輪和齒條、凸輪、槽輪和撥盤等，如圖2所示。另外還提供了用于連接、固定和鎖緊等輔助功能的組件：復(fù)合鉸鏈、主/從動(dòng)軸、鉸鏈支座、壓緊螺栓、層面限位套、高副鎖緊彈簧、齒條護(hù)板等。

2.實(shí)驗(yàn)原理。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是其原動(dòng)件的數(shù)目等于其所具有的自由度的數(shù)目。因此，如將機(jī)構(gòu)的機(jī)架及與機(jī)架相連的原動(dòng)件從機(jī)構(gòu)中拆分開來，則由其余構(gòu)件構(gòu)成的構(gòu)件組必然為一個(gè)自由度為零的構(gòu)件組。而這個(gè)自由度為零的構(gòu)件組，有時(shí)還可以拆分成更簡(jiǎn)單的自由度為零的構(gòu)件組，將最后不能再拆的最簡(jiǎn)單的自由度為零的構(gòu)件組稱為基本桿組（或阿蘇爾桿組），簡(jiǎn)稱為桿組[3]。由桿組定義，組成平面機(jī)構(gòu)的基本桿組應(yīng)滿足條件：F=3n-2P1-Ph=0 式中：n為桿組中的構(gòu)件數(shù)；P1為桿組中的低副數(shù)；Ph為桿組中的高副數(shù)。由于構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)目均應(yīng)為整數(shù)，故當(dāng)n、P1、Ph取不同數(shù)值時(shí)，可得各類基本桿組。當(dāng)Ph=0時(shí)，桿組中的運(yùn)動(dòng)副全部為低副，稱為低副桿組。其F=3n-2P1=0，故n=2P1/3，故n應(yīng)當(dāng)是2的倍數(shù)，而P1應(yīng)當(dāng)是3的倍數(shù)，即n=2、4、6……，P1=3、6、9……。當(dāng)n=2，P1=3時(shí)，基本桿組稱為Ⅱ級(jí)組。Ⅱ級(jí)組是應(yīng)用最多的基本桿組，絕大多數(shù)的機(jī)構(gòu)均由Ⅱ級(jí)桿組組成。n=4，P1=6時(shí)的基本桿組稱為Ⅲ級(jí)桿組。由上述分析可知，機(jī)構(gòu)的組成原理為：任何平面機(jī)構(gòu)都是由若干個(gè)基本桿組（阿蘇爾桿組）依次聯(lián)接到原動(dòng)件和機(jī)架上而構(gòu)成。此原理即為機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì)與搭接實(shí)驗(yàn)的基本原理。

3.實(shí)驗(yàn)的方法與步驟。①掌握平面機(jī)構(gòu)組成原理；②熟悉實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，各零、部件功用和安裝、拆卸工具；③確定設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的類型，構(gòu)思2至3個(gè)可行方案，比較各方案優(yōu)缺點(diǎn)；④對(duì)優(yōu)選方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；⑤將優(yōu)選方案正確拆分成基本桿組；⑥正確拼接各基本桿組，將基本桿組按運(yùn)動(dòng)傳遞規(guī)律順序聯(lián)接到原動(dòng)件和機(jī)架上，進(jìn)行實(shí)物搭接和試運(yùn)轉(zhuǎn)；⑦按要求完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)從培養(yǎng)學(xué)生機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的構(gòu)思和動(dòng)手實(shí)踐能力出發(fā)，能夠使學(xué)生受到三個(gè)層次的訓(xùn)練：①掌握實(shí)驗(yàn)的基本技能，驗(yàn)證所學(xué)的理論，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解；②課程學(xué)習(xí)與工程實(shí)際結(jié)合，初步具有進(jìn)行新型機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力；③鼓勵(lì)學(xué)生自己結(jié)合有生產(chǎn)背景的實(shí)際課題提出設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)行原理方案設(shè)計(jì)，在鍛煉動(dòng)手實(shí)踐能力的同時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王汝貴，蔡敢為.兩自由度可控機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)裝置研制[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，31（12）：3-5，11.

[2]蔡書平，桂亮.機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用研究[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究，2012，（4）：47-49.

篇3

關(guān)鍵詞：機(jī)械產(chǎn)品；概念設(shè)計(jì)；方法研究

Abstract: the conceptual design is the most important part in product design, is also the main means to improve product quality, reduce costs and improve the competitiveness of enterprises. Based on the definition and contents of conceptual design, analyzed the design concept and method, to give theoretical and technical exchanges.

Keywords: mechanical product conceptual design; research method;

中圖分類號(hào)：F407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)涵及其特性

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)涵

在確定任務(wù)之后, 通過抽象化, 擬定功能結(jié)構(gòu), 尋求適當(dāng)?shù)淖饔迷砑捌浣M合等, 確定出基本求解途徑, 得出求解方案, 這一部分設(shè)計(jì)工作叫做概念設(shè)計(jì)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的根本目的就是要?jiǎng)?chuàng)新產(chǎn)品, 滿足市場(chǎng)需求和占領(lǐng)更大市場(chǎng)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)本身是創(chuàng)造性的勞動(dòng), 設(shè)計(jì)的本質(zhì)是創(chuàng)新。因此, 重視創(chuàng)新設(shè)計(jì)是增加機(jī)械產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的根本途徑。

1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的特性

概念設(shè)計(jì)具有如下特性:

( 1) 創(chuàng)新性：創(chuàng)新是概念設(shè)計(jì)的靈魂。只有創(chuàng)新才有可能得到結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)良、價(jià)格低廉的富有競(jìng)爭(zhēng)力的機(jī)械產(chǎn)品。這里的創(chuàng)新可以是多層次的, 如從結(jié)構(gòu)修改、結(jié)構(gòu)替換的低層次創(chuàng)新工作到工作原理更換、功能修改和增加等高層次的創(chuàng)新活動(dòng)都屬于概念設(shè)計(jì)的范疇。在眾多設(shè)計(jì)路徑所產(chǎn)生的設(shè)計(jì)結(jié)果中, 將產(chǎn)生一組可行的“新”方案。

( 2) 多樣性： 概念設(shè)計(jì)的多樣性主要體現(xiàn)在其設(shè)計(jì)路徑的多樣化和設(shè)計(jì)結(jié)果的多樣化。不同的功能定義、功能分解和工作原理等, 會(huì)產(chǎn)生完全不同的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法, 從而在功能載體的設(shè)計(jì)上產(chǎn)生完全不同的解決方案。從而產(chǎn)生了機(jī)械式手表和石英手表這兩種完全不同的設(shè)計(jì)結(jié)果。

( 3) 層次性： 概念設(shè)計(jì)的層次性體現(xiàn)在兩方面。一方面,概念設(shè)計(jì)分別作用于功能層和載體結(jié)構(gòu)層, 并完成由功能層向結(jié)構(gòu)層的映射。如功能定義、功能分解作用于功能層上, 而結(jié)構(gòu)修改、結(jié)構(gòu)變異則作用于結(jié)構(gòu)層, 由映射關(guān)系將兩層連接起來。另一方面, 在功能層和結(jié)構(gòu)層中也有自身的層次關(guān)系。例如功能分解就是將功能從一個(gè)層次向下一層次推進(jìn)。功能的層次性也就決定了結(jié)構(gòu)的層次性, 不同層次的功能對(duì)應(yīng)不同層次的結(jié)構(gòu)。

2.機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的主要步驟及基本內(nèi)容

對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的不同理解, 從本質(zhì)上說是由于對(duì)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵有不同的認(rèn)識(shí)和對(duì)設(shè)計(jì)的理論有不同的理解。機(jī)械設(shè)計(jì)分為明確任務(wù)、概念設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)等四個(gè)階段 。機(jī)械電子系統(tǒng)從本質(zhì)上說是電子化了的機(jī)械。它所實(shí)現(xiàn)的功能和工藝動(dòng)作過程與機(jī)械系統(tǒng)基本相同, 只是在實(shí)現(xiàn)方式和方法上電子化。它的概念設(shè)計(jì)步驟包括：功能分析與功能結(jié)構(gòu)構(gòu)圖設(shè)計(jì)工藝動(dòng)作基本構(gòu)成 執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其系統(tǒng)的控制方案構(gòu)思、設(shè)計(jì)。

機(jī)械電子系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)的基本構(gòu)成如圖1 所示。其基本內(nèi)容包括:①功能分析與功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；②執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的構(gòu)思與整個(gè)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)過程設(shè)計(jì)——集成:③傳感檢測(cè)系統(tǒng)與機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的融合；④信息出來及控制系統(tǒng)與機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)和傳感檢測(cè)系統(tǒng)的集成與融合?？傊? 產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中十分重視的步驟是功能設(shè)計(jì)、定性設(shè)計(jì)。

總的來說，機(jī)械產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容由以下三部分組成:

4. 1功能分析與功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

功能抽象化：把市場(chǎng)需求和用戶要求通過計(jì)算機(jī)分析, 進(jìn)行功能抽象, 突出任務(wù)核心和擺脫因循守舊, 有利于找出新穎的方案；功能分解：將功能進(jìn)行分解, 使其得到合適的的若干子功能, 分解過程也是創(chuàng)新過程；功能結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)：將各子功能的相互關(guān)系確定后, 進(jìn)行功能結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)思和設(shè)計(jì)。

4. 2工藝動(dòng)作的分解和構(gòu)思

實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的功能是靠工藝動(dòng)作來完成的, 即一系列工藝動(dòng)作的目的是完成需實(shí)現(xiàn)的功能。工藝動(dòng)作的分解往往對(duì)應(yīng)于功能的分解。例如縫紉機(jī)的縫紉功能分解為刺布、挑線、鉤線和送布四大功能, 它們所對(duì)應(yīng)的動(dòng)作為機(jī)針上下運(yùn)動(dòng)、挑線桿供線和收線、梭子鉤線和推送縫料四大動(dòng)作。又如灌裝功能分解為送瓶、灌裝、壓蓋、出瓶四大功能, 可用相應(yīng)的四個(gè)動(dòng)作來完成。同一功能可以由不同的工藝動(dòng)作實(shí)現(xiàn),因而工藝動(dòng)作的構(gòu)思也是相當(dāng)重要的。例如在制袋充填封口機(jī)中, 如直接模擬手工制袋動(dòng)作, 則機(jī)構(gòu)動(dòng)作非常復(fù)雜； 但如果利用相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理逆反思索方法, 制袋成形器不動(dòng), 而薄膜相對(duì)運(yùn)動(dòng), 就會(huì)使制袋機(jī)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。

4. 3執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案構(gòu)思與設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)功能的工藝動(dòng)作, 在機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)是靠若干個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成的。機(jī)構(gòu)產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)最終歸結(jié)為機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì), 也就是執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案的構(gòu)思與設(shè)計(jì)是概念設(shè)計(jì)中非常重要的內(nèi)容。它的設(shè)計(jì)內(nèi)容框架如圖1 所示。它分為三部分: 動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。傳動(dòng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)是方案設(shè)計(jì)的核心。目前,傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)越來越緊密地連接在一起, 而且許多機(jī)構(gòu)同時(shí)擔(dān)負(fù)傳動(dòng)和執(zhí)行的作用, 無法分割。因此在概念設(shè)計(jì)中將它們作為一個(gè)整體對(duì)待是合理的?？刂茩C(jī)構(gòu)一般采用各執(zhí)行機(jī)構(gòu)主動(dòng)曲柄相位差來實(shí)現(xiàn)。

3.產(chǎn)品智能化概念設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容和方法

為了提高機(jī)械產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的水平, 必須使概念設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)智能化, 采用智能計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)。智能化概念設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容和方法闡述如下:

3.1 智能化概念設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容

( 1) 建立各種類型機(jī)械產(chǎn)品功能庫和功能結(jié)構(gòu)表示庫: 概念設(shè)計(jì)的的關(guān)鍵是功能創(chuàng)新和表示、功能分解和功能結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)。因此根據(jù)各種類型機(jī)械產(chǎn)品的功能要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)建立功能庫和功能結(jié)構(gòu)表示庫, 將會(huì)大大有利于人們利用已有專業(yè)知識(shí)和設(shè)計(jì)專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

( 2) 建立各種類型機(jī)械產(chǎn)品相關(guān)的功能載體庫和載體

創(chuàng)新方法庫: 概念設(shè)計(jì)最終應(yīng)將各種功能、功能載體加以實(shí)現(xiàn), 因此將產(chǎn)品相關(guān)的功能載體匯總成功能載體庫有利于設(shè)計(jì)人員構(gòu)思和分析, 使設(shè)計(jì)達(dá)到更高水平。為了追求概念設(shè)計(jì)達(dá)到更大的創(chuàng)造性, 對(duì)功能載體應(yīng)不斷創(chuàng)新, 總結(jié)現(xiàn)有功能載體所遵循的創(chuàng)新方法將會(huì)有利于人們創(chuàng)新功能載體, 達(dá)到更為完美的程度。

( 3)概念設(shè)計(jì)的推理方法: 概念設(shè)計(jì)的的推理機(jī)制是根據(jù)一個(gè)或一些判斷得出另一個(gè)判斷, 并最終求得結(jié)果的思維過程。具體來說, 就是利用各種知識(shí)庫中的知識(shí), 按一定的推理策略解決機(jī)械產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)的推理機(jī), 目前有基于類比的推理、基于實(shí)例的推理和基于原型的推理等多種形式。

( 4) 產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)體系和評(píng)價(jià)方法: 對(duì)不同類型的機(jī)械產(chǎn)品的評(píng)價(jià)體系顯然是不同的, 但是在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段評(píng)價(jià)體系仍具有一定的共同點(diǎn)。一般來講, 對(duì)機(jī)械產(chǎn)品和機(jī)械電子產(chǎn)品分為功能、工作性能、動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性及結(jié)構(gòu)緊湊性等五個(gè)方面。建立評(píng)價(jià)體系要充分注意科學(xué)性、全面性和專家經(jīng)驗(yàn)性。對(duì)于產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中初步確定的幾個(gè)方案, 最后應(yīng)用綜合選優(yōu)的方法來確定最佳方案。這里可以實(shí)用模糊綜合評(píng)判法、系統(tǒng)工程評(píng)價(jià)和價(jià)值工程法等方法。

3.2 智能化概念設(shè)計(jì)研究方法

智能化概念設(shè)計(jì)的目的是使計(jì)算機(jī)具有一定程度的智能, 輔助人完成概念設(shè)計(jì)的全過程。“發(fā)明是靠99%的汗水和1%的靈感”,在概念設(shè)計(jì)中, 智能化目標(biāo)就是由計(jì)算機(jī)完成99%的汗水工作, 而由人來完成1%的靈感工作。根據(jù)以上認(rèn)識(shí), 機(jī)械系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)模型如圖2 所示。它可以分為三部分: 右邊部分代表基礎(chǔ)知識(shí), 它包括原理庫、行為庫和結(jié)構(gòu)庫； 左邊部分為代表領(lǐng)域知識(shí)的本體庫和樣體庫； 它們共同作用于中間部分概念設(shè)計(jì)功能行為結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中。

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關(guān)鍵詞：蟻群算法；遺傳算法；元胞原理；四桿機(jī)構(gòu)

中圖分類號(hào)：tg316 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）3-0048-02

隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)水平的不斷提高，目前在機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求也越來越高，原來傳統(tǒng)的圖解法、解析法等設(shè)計(jì)方法已不能完全滿足現(xiàn)在的要求。雖然后來也出現(xiàn)了比如蟻群算法這樣的優(yōu)秀設(shè)計(jì)方法，但是其自身也存在停滯現(xiàn)象、收斂速度慢等問題，不能很有效的進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。于是基于蟻群算法、遺傳算法、元胞原理可提出兩種優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方法：遺傳蟻群算法、元胞蟻群算法。這兩種設(shè)計(jì)方法可以有效的克服基本蟻群算法的缺點(diǎn)，改進(jìn)設(shè)計(jì)效果，使機(jī)械設(shè)計(jì)變得更加優(yōu)化。下面我們將分別根據(jù)不同的條件，然后運(yùn)用遺傳蟻群算法和元胞蟻群算法進(jìn)行平面四桿機(jī)構(gòu)再現(xiàn)軌跡的優(yōu)化進(jìn)行設(shè)計(jì)，使機(jī)械的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題得到不同程度的解決。

1 蟻群算法

1.1 蟻群算法基本原理

蟻群算法是由Marco Dorigo于1992年在他的博士論文中提出的一種用來尋找最優(yōu)優(yōu)路徑的概率型算法。蟻群算法的基本原理和模型來源于螞蟻在找食物時(shí)選擇路線的過程。我們都知道自然界的螞蟻即使在沒有任何外界導(dǎo)向信息的情況下，螞蟻也總是能找到從巢穴到食物的最短路線。Marco Dorigo等人發(fā)現(xiàn)，自然界螞蟻尋找到從巢穴到食物的最短路線，是通過一種正反饋效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。具體表現(xiàn)為：?jiǎn)蝹€(gè)的螞蟻每次會(huì)在自己行走的路線下留下一種揮發(fā)性的分泌物，我們稱其為信息激素。這樣就使最優(yōu)路徑上的激素濃度越來越大，而其它路徑上的激素濃度會(huì)隨著螞蟻的不斷運(yùn)動(dòng)而逐漸減少，最終使最優(yōu)路徑被找出。

1.2 蟻群算法基本模型及其實(shí)現(xiàn)

根據(jù)Dorigo等人提出的關(guān)于蟻群算法的基本觀點(diǎn)，我們可以將蟻群算法的基本實(shí)現(xiàn)過程和原理描述以下幾個(gè)步驟：

①搜索結(jié)果不滿足預(yù)期效果時(shí)，螞蟻繼續(xù)尋找另一條路線；②搜索過程中非最優(yōu)路徑上的信息激素濃度減少，最優(yōu)路徑上的信息激素增加；③信息激素濃度等根據(jù)搜索結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)更新；④搜索到最終結(jié)果。但是通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)這種基本蟻群算法原理在求解結(jié)果的過程中會(huì)出現(xiàn)搜索速度慢等缺點(diǎn)。因此如若將蟻群算法與遺傳算法、元胞模型等原理相結(jié)合，就出現(xiàn)了遺傳蟻群算法、元胞蟻群算法，這些復(fù)合的算法就可以有效的克服簡(jiǎn)單蟻群算法的缺點(diǎn)。

2 遺傳蟻群算法

2.1 遺傳蟻群算法原理

在上述螞蟻的轉(zhuǎn)移概率的定義式中，信息啟發(fā)式因子？鄣和期望值啟發(fā)式因子？茁，以及信息量殘留系數(shù)？籽都可以進(jìn)行用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算分析，因此，如果將？鄣、？茁和？籽這三個(gè)因素看成代表螞蟻搜索求解過程中典型的3段代碼，并將？鄣、？茁、？籽編碼為實(shí)數(shù)。然后通過遺傳算法中的遺傳算子進(jìn)行變異處理，這樣就可以在原有的算法結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。這樣就把基本的蟻群算法與遺傳算法中的遺傳變異效應(yīng)相結(jié)合起來。這樣遺傳蟻群算法原理就產(chǎn)生了。

2.2 遺傳蟻群算法模型及其實(shí)現(xiàn)（以平面四桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)為例）

4 結(jié) 語

蟻群算法是模擬自然界螞蟻的覓食行為的一種模型方法，雖然在機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中有一定的優(yōu)勢(shì)，但是其自身也存在一些問題，故將蟻群算法和遺傳算法、元胞模型進(jìn)行綜合運(yùn)用，克服了原有基本蟻群算法的缺點(diǎn)。為機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了更為簡(jiǎn)便、優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方法，并且可以根據(jù)實(shí)際情況的已知條件選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方法。這樣我們?cè)趯?shí)際的設(shè)計(jì)中可以根據(jù)自身的情況選擇遺傳蟻群算法或者元胞蟻群算法，這為我們的設(shè)計(jì)提供了較大的選擇空間。

參考文獻(xiàn)：

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篇5

關(guān)鍵詞：機(jī)構(gòu)學(xué)；現(xiàn)代數(shù)學(xué)；旋量理論；微分流形

一、微分流形與旋量理論概述

1.微分流形

微分流形，也稱光滑流形，或稱C∞-微分（可微）流形，是指一個(gè)被賦予了光滑結(jié)構(gòu)、帶有微分結(jié)構(gòu)的描述自然現(xiàn)象的一種拓?fù)淞餍?。其類型可分為可維映射，映射的微分和子流形（一般的，如果不特指，微分流形指的就是C∞類的微分流形）。

假設(shè)r是自然數(shù)，如果滿足以下的條件：

（1）M豪斯多夫空間。

（2）m維坐標(biāo)鄰域覆蓋M；【存在M的m維坐標(biāo)鄰域族{Uα，φα}α∈A，使得M=Uα∈AUα】。

（3）任意的α，β∈A，都滿足Uα∩Uβ≠ϕ，定義坐標(biāo)變換φβοφα-1:φα（Uα∩Uβ）[]φβ（Uα∩Uβ）為Cr映射（光滑映射）；則 被稱為是m維Cr可微流形（光滑流形）。

常見的微分流形主要包括流形、流形上的積分、切問題、外微分形式圓與歐幾里得空間等概念，歐幾里得空間、李群（具有代數(shù)群結(jié)構(gòu)的微分流形并且是無線可微的）等就是一種特殊的微分流形。

而要研究流形，陳省身教授指出，要研究整個(gè)流形，流形論的基礎(chǔ)便成為必要。其研究的主要目的是經(jīng)過坐標(biāo)卡變換而保持不變的性質(zhì)，這也是與一般數(shù)學(xué)不相同的地方。隨著數(shù)學(xué)的發(fā)展和成熟，他提出，傳統(tǒng)的實(shí)數(shù)或附屬空間只是局部的情形（雖然在許多情形下它會(huì)是最重要的情形），將來數(shù)學(xué)研究的對(duì)象必然是流形。

2.旋量理論

旋量理論又叫狄拉克旋量，最早由狄拉克提出狄拉克方程引入。旋量又稱為“螺旋”，是同時(shí)表示矢量的方向和位置的一組對(duì)偶矢量。它與微分幾何、李群李代數(shù)純代數(shù)有差別。旋量既可以表示運(yùn)動(dòng)學(xué)中角速度和線速度，又可以表示剛體力學(xué)中的力和力矩，還可以由對(duì)應(yīng)的角動(dòng)量來表示。具有物理意義明確、幾何概念清楚、代數(shù)運(yùn)算方便、理論難度也不是很高等優(yōu)點(diǎn)。

我國(guó)研究與應(yīng)用旋量理論最早的學(xué)者是黃真教授，他在專著中系統(tǒng)地介紹了旋量理論及它在機(jī)構(gòu)學(xué)中的應(yīng)用，極大程度上促進(jìn)了旋量理論在機(jī)構(gòu)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。

3.旋量理論與微分流形之間的聯(lián)系

根據(jù)上面我們已經(jīng)明確微分流形和旋量理論的概念，知道了微分流形和旋量理論在研究對(duì)象上是相輔相成、互相映射的。

最早出現(xiàn)用李群李代數(shù)來系統(tǒng)描述剛體運(yùn)動(dòng)是在1978年，當(dāng)時(shí)指出剛體運(yùn)動(dòng)的位移空間滿足李群的代數(shù)結(jié)構(gòu)，但是由于剛體運(yùn)動(dòng)具有有限運(yùn)動(dòng)的特性，因此隨后指出位移群是在剛移層面（連續(xù)或有限運(yùn)動(dòng)范疇）上進(jìn)行操作的，很難描述剛體運(yùn)動(dòng)與力之間的關(guān)系。然而值得慶幸的是，旋量（物理量）理論從速度層面（瞬間或微小運(yùn)動(dòng)范疇）上描述剛體運(yùn)動(dòng)，并與力建立了有機(jī)聯(lián)系，提出了運(yùn)動(dòng)與力之間的議題，解決了之前僅僅從位移層面研究剛體運(yùn)動(dòng)碰到的難題。所以，從物理上講，微分流形和旋量理論都是從不同層面上與數(shù)學(xué)中某種位移群的李代群聯(lián)系在一起，兩者之間是相互映射、互相彌補(bǔ)的。

二、現(xiàn)代數(shù)學(xué)在機(jī)構(gòu)學(xué)中的典型應(yīng)用

1.結(jié)構(gòu)分析與綜合

機(jī)構(gòu)學(xué)是研究機(jī)械中機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)等問題的學(xué)科，是機(jī)械原理的主要分支，是研究各種機(jī)械中有關(guān)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和受力等共性問題的一門學(xué)科。

結(jié)構(gòu)分析是很重要的，而創(chuàng)新是當(dāng)今社會(huì)炙熱話題，所以要設(shè)計(jì)出合理、新穎的機(jī)構(gòu)，不僅要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，更要明確其組成原理，而結(jié)構(gòu)分析的目的就是了解各種機(jī)構(gòu)的組成及其對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響。

結(jié)構(gòu)綜合是機(jī)構(gòu)綜合的組成部分之一，包括數(shù)綜合和型綜合。數(shù)綜合用于研究滿足一定的機(jī)構(gòu)自由度前提下，機(jī)構(gòu)將由幾個(gè)構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)組成的問題。型綜合用于解決在一定數(shù)目的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的條件下可以組成多少種型式機(jī)構(gòu)的問題。結(jié)構(gòu)綜合的最終目的是要解決機(jī)構(gòu)選型問題。但迄今為止，機(jī)構(gòu)選型還沒有形成一種比較普遍適用和系統(tǒng)化的原則和方法，尚需要進(jìn)一步深入研究。

2.性能分析與評(píng)價(jià)

我們知道，機(jī)構(gòu)分析的目的在于掌握機(jī)構(gòu)的組成原理、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能，以便準(zhǔn)確地使用現(xiàn)有機(jī)構(gòu)并充分發(fā)揮其效能，抑或?yàn)轵?yàn)證和改進(jìn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

歷經(jīng)30年的發(fā)展，較傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)學(xué)而言，現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)具有以下特點(diǎn)：機(jī)械產(chǎn)品的概念、方案和創(chuàng)新設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用；機(jī)構(gòu)輸出柔化性和可控性方面得到提高，機(jī)構(gòu)和機(jī)器設(shè)計(jì)理論和方法上更加智能化、系統(tǒng)化和適用化，更加注重考慮動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)，微機(jī)構(gòu)的應(yīng)用上開辟了新途徑，仿生機(jī)械學(xué)的開發(fā)和應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展設(shè)計(jì)，新型機(jī)構(gòu)的創(chuàng)造等應(yīng)用。

總之，相比于傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)學(xué)，現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)的發(fā)展是必然的。

雖然現(xiàn)代數(shù)學(xué)在某些方面有廣闊的前景，但是在一些方面仍有些許不足。所以，創(chuàng)新和完善它們的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和綜合方法很有必要。但是，我們也不能忽略對(duì)典型的傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行深入研究，因?yàn)樗粌H僅有利于推動(dòng)現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)的發(fā)展，而且現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)本身就是在傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。

三、現(xiàn)代數(shù)學(xué)對(duì)中國(guó)機(jī)構(gòu)學(xué)研究的作用

1.中國(guó)機(jī)構(gòu)學(xué)研究的里程碑

18世紀(jì)下半葉，第一次工業(yè)革命促進(jìn)了機(jī)械工程學(xué)科的迅速發(fā)展，機(jī)構(gòu)學(xué)在原來機(jī)械力學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科。18世紀(jì)末至19世紀(jì)初，羅蒙諾索夫、歐拉等幾何學(xué)家和力學(xué)家的著作奠定了機(jī)構(gòu)綜合理論的基礎(chǔ)。到了19世紀(jì)后半期，逐步形成了以巴默斯特爾、勒洛為代表，建立在運(yùn)動(dòng)幾何學(xué)基礎(chǔ)上的幾何學(xué)派和以切比雪夫?yàn)榇斫⒃诤瘮?shù)逼近論基礎(chǔ)上的代數(shù)學(xué)派。到了20世紀(jì)70年代，日本提出了“機(jī)電一體化”定義出機(jī)械電子學(xué)新概念，與此同時(shí)，美國(guó)則提出是由“計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的”。所以“現(xiàn)代機(jī)械”概念的形成是機(jī)構(gòu)學(xué)發(fā)展的一個(gè)新的里程碑。

2.國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的資助分析與成效

機(jī)構(gòu)學(xué)同其他基礎(chǔ)科學(xué)一樣，是一門具有較大深度和難度的探索性學(xué)科，需要較扎實(shí)的積累基礎(chǔ)。它的研究是一個(gè)艱苦的歷程，往往需要多年乃至幾代人的努力才能探索出來。其研究成果貫穿著整個(gè)機(jī)械工程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)在1986至2011年機(jī)構(gòu)學(xué)這一學(xué)科的各個(gè)項(xiàng)目資助約400項(xiàng)，其中涉及運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)工具解決機(jī)構(gòu)學(xué)問題的項(xiàng)目有50多項(xiàng)。在國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的支持下，中國(guó)機(jī)構(gòu)學(xué)在各個(gè)研究方向、各個(gè)階段上所取得的成果大都與數(shù)學(xué)工具密不可分，而近幾年來發(fā)表的高水平學(xué)術(shù)論文，大多數(shù)都是采用數(shù)學(xué)工具解決機(jī)構(gòu)學(xué)難題。

四、結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，歷經(jīng)30年的發(fā)展后，機(jī)構(gòu)學(xué)已經(jīng)由傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的理論，發(fā)展成現(xiàn)代一門研究廣義機(jī)構(gòu)的功能、類型、工作原理的基礎(chǔ)技術(shù)學(xué)科。伴隨著傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)學(xué)的發(fā)展與成熟，現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)在很多特殊領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用，如仿生機(jī)械的應(yīng)用和發(fā)展、深海海底作業(yè)的機(jī)器人、宇宙飛船上用于收回衛(wèi)星的機(jī)械臂、腹腔內(nèi)進(jìn)行外科手術(shù)的手術(shù)刀等。而機(jī)構(gòu)學(xué)本身就是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，我們必須認(rèn)清這種發(fā)展趨勢(shì)和機(jī)構(gòu)學(xué)發(fā)展的重要作用，致力于現(xiàn)代數(shù)學(xué)對(duì)機(jī)構(gòu)學(xué)的應(yīng)用和發(fā)展，相信伴隨著應(yīng)用而產(chǎn)生的機(jī)構(gòu)學(xué)將更加輝煌。

參考文獻(xiàn):

[1]鄒慧君，郭為忠，田永利.加強(qiáng)現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)的研究，推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的發(fā)展[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2001（1）:10-12.

[2]溫詩鑄，丁建寧.微型機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)研究[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2000（7）:39-42.

[3]高峰.機(jī)構(gòu)學(xué)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)的思考[J].機(jī)械工程報(bào)，2005，41（8）：3-17.

篇6

【關(guān)鍵詞】 機(jī)械工程 研發(fā)應(yīng)用 發(fā)展策略

隨著時(shí)代的發(fā)展與能源的耗費(fèi)，21世紀(jì)人類社會(huì)面臨資源枯竭、氣候變暖、環(huán)境惡化、人口增加四個(gè)問題，面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。我國(guó)要向“制造強(qiáng)國(guó)”的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，要實(shí)現(xiàn)此戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，關(guān)鍵在于制造技術(shù)的不斷發(fā)展，為了采取應(yīng)對(duì)未來機(jī)械工程的發(fā)展，需要正確認(rèn)識(shí)、預(yù)測(cè)工程面臨這些挑戰(zhàn)，并且加強(qiáng)制造科技創(chuàng)新能力，提升我國(guó)機(jī)械工程的不斷發(fā)展[1]。

1 機(jī)械工程學(xué)科的定義與進(jìn)展綜述

1.1 機(jī)械工程學(xué)科定義

機(jī)械工程學(xué)科包括機(jī)械學(xué)和制造科學(xué)兩大領(lǐng)域，主要是研究機(jī)械系統(tǒng)的性能、設(shè)計(jì)及制造的理論和技術(shù)的科學(xué)。其中機(jī)械學(xué)是研究機(jī)械結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)性能的學(xué)科，包括制造過程中的機(jī)構(gòu)學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、傳動(dòng)學(xué)、摩擦學(xué)、仿生機(jī)械學(xué)以及微納機(jī)械學(xué)等；制造科學(xué)是研究制造過程及其系統(tǒng)的科學(xué)，制造科學(xué)包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、成形制造、加工制造、測(cè)量及儀器、表面功能結(jié)構(gòu)制造、微納制造以及制造系統(tǒng)運(yùn)作管理等科學(xué)。

1.2 我國(guó)機(jī)械工程研究進(jìn)展綜述

機(jī)械工程研究推動(dòng)世界制造技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，我?guó)的機(jī)械工程技術(shù)雖然起步較晚，但是在航空、家電、微電子、石化、工程機(jī)械等行業(yè)，機(jī)械工程自主創(chuàng)新以及取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，為我國(guó)機(jī)械工程發(fā)展提供了大批新理論、新技術(shù)和新方法，為促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了技術(shù)支持，下面將介紹我國(guó)機(jī)械工程重點(diǎn)領(lǐng)域的發(fā)展情況[2，3]。

1.2.1 機(jī)械動(dòng)力學(xué)與傳動(dòng)學(xué)科發(fā)展

非線性動(dòng)力學(xué)、復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)智能維護(hù)是當(dāng)前機(jī)械動(dòng)力學(xué)的前沿領(lǐng)域。聞邦椿率先提出振動(dòng)利用工程的概念，采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法，創(chuàng)建了振動(dòng)利用工程學(xué)科。近年來，機(jī)械傳動(dòng)和控制的研究主要是高效、低能耗以及微型化。在相關(guān)的研究中，超聲電機(jī)是較為典型的傳動(dòng)機(jī)械，它突破了傳統(tǒng)電磁效應(yīng)電機(jī)原理，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。王家序等針對(duì)船舶推進(jìn)系統(tǒng)的污染問題，提出了新型復(fù)合材料水動(dòng)密封軸承，節(jié)省了大量貴金屬、減少了對(duì)河海水的污染，得到了廣泛應(yīng)用。

1.2.2 仿生機(jī)械和生物制造領(lǐng)域發(fā)展

機(jī)械工程學(xué)科與納米科學(xué)、生物科學(xué)的交叉近年來的研究熱點(diǎn)，其中仿生機(jī)械學(xué)已經(jīng)成為一門新學(xué)科。任露泉通過研究動(dòng)物表面脫附減阻，采用仿真模擬和理論分析，開辟了我國(guó)機(jī)械仿生學(xué)領(lǐng)域，近年來根據(jù)該理論研制的機(jī)械已經(jīng)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械和國(guó)防工程。

1.2.3 機(jī)械測(cè)量學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展

近年來機(jī)械工程研究中，機(jī)械測(cè)量產(chǎn)生原創(chuàng)性成果最多的領(lǐng)域，關(guān)于極端環(huán)境條件、智能數(shù)字化以及尺寸的測(cè)量是測(cè)量領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。葉聲華等利用多種靶標(biāo)特殊幾何結(jié)構(gòu)，制備了能夠用于空間大尺寸測(cè)量的裝置，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定性好，現(xiàn)已用機(jī)和汽車工業(yè)。張書練等正交偏振激光器為核心，研發(fā)了精密測(cè)量?jī)x器。秦樹人等提出了“智能虛擬控件”概念，并在此基礎(chǔ)上研制獲得可直接用于組建儀器產(chǎn)品的虛擬產(chǎn)品，該技術(shù)已經(jīng)廣泛用于教學(xué)測(cè)量分析中。

1.2.4 加工制造與設(shè)計(jì)學(xué)科領(lǐng)域

加工制造學(xué)科的發(fā)展重點(diǎn)在于高效、高精度以及柔性數(shù)字智能自動(dòng)化制造技術(shù)的研究?？等士频柔槍?duì)天線罩電性能的特殊要求，構(gòu)建相關(guān)的理論模型，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量加工一體化的精密修磨技術(shù)。譚建榮提出并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品配置等4項(xiàng)設(shè)計(jì)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)電產(chǎn)品的功能定制設(shè)計(jì)。黃慶學(xué)等自主設(shè)計(jì)制造中厚板剪切裝備，打破了國(guó)外產(chǎn)品的壟斷局面。韓旭提出高精度數(shù)字化模型的建模方法，提出了應(yīng)用于汽車零部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。

1.2.5 微納制造與納米加工領(lǐng)域

目前微型機(jī)械系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)是工程性能優(yōu)化、智能系統(tǒng)集成、批量低成本；而納米加工主要研究是材料加工方法、尺度效應(yīng)、納米結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的制造。在微納系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造方面，苑偉政等提出了MEMS集成設(shè)計(jì)工具，支持慣性、壓力、光學(xué)、射頻等器件的建模、仿真與分析，能夠?yàn)闄C(jī)械、電子等不同工程背景設(shè)計(jì)人員提供多層次、多入口的任意流程設(shè)計(jì)。

納米加工領(lǐng)域主要研究是納米納米梁、橋、探針、納機(jī)電諧振器結(jié)構(gòu)。董申等采用原子力顯微鏡機(jī)械耕犁加工方法，加工出多種復(fù)雜納結(jié)構(gòu)。周明等在飛秒激光生物分子納米加工。中科院物理所成功研制出具有對(duì)稱式機(jī)械結(jié)構(gòu)的雙探針掃描隧道顯微鏡探頭，提高了STM系統(tǒng)的信噪比，并應(yīng)用于實(shí)際。

2 機(jī)械工程科學(xué)發(fā)展總趨勢(shì)

我國(guó)的在機(jī)械工程科學(xué)雖然已經(jīng)取得較大的進(jìn)展，但是總體上還處于落后狀態(tài)。未來機(jī)械工程學(xué)科將主要受到制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展和學(xué)科的演變進(jìn)步的推動(dòng)與制約，因此我國(guó)機(jī)械工程新技術(shù)的發(fā)展，需要適應(yīng)全球化、信息化、綠色化、知識(shí)化和極端化的總趨勢(shì)發(fā)展，為制造業(yè)提供先進(jìn)的制造技術(shù)。由于我國(guó)資源和環(huán)境將在未來面臨空前的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，因此機(jī)械工程新技術(shù)的發(fā)展需要重視環(huán)境的保護(hù)、材料和能源的節(jié)省以及新能源制造領(lǐng)域的研究[4]。

3 機(jī)械學(xué)發(fā)展展望

（1）機(jī)械工程學(xué)科中機(jī)構(gòu)學(xué)是代表性學(xué)科之一，因?yàn)闄C(jī)構(gòu)學(xué)研究注重機(jī)構(gòu)學(xué)基礎(chǔ)理論以及注重與制造的學(xué)科交叉，從而使機(jī)械工程理論與關(guān)鍵技術(shù)能夠同時(shí)取得突破，制備開發(fā)出性能優(yōu)良的設(shè)備，在機(jī)器人機(jī)構(gòu)、工程機(jī)械、以及仿生機(jī)構(gòu)等工程機(jī)構(gòu)學(xué)大有用武之地。

（2）我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)理論與技術(shù)落后，導(dǎo)致中高端技術(shù)裝備中自主產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少，因此應(yīng)該重點(diǎn)推動(dòng)復(fù)雜系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)支撐系統(tǒng)、基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性能仿真虛擬設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的理論、方法和技術(shù)的發(fā)展，提升機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展。

4 結(jié)語

目前我國(guó)的機(jī)械工程科學(xué)還處于相對(duì)落后的階段，具有較大的發(fā)展空間，為了促進(jìn)我國(guó)機(jī)械工程新技術(shù)的發(fā)展，需要制定學(xué)科的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃，加強(qiáng)原創(chuàng)性理論研究以及新技術(shù)方法的支持力度，力爭(zhēng)在2020年前后，使我國(guó)的機(jī)械與制造學(xué)科總體上進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列，促使我國(guó)制造業(yè)產(chǎn)生更多的高技術(shù)產(chǎn)品和世界名牌企業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì).2008―2009機(jī)械工程（機(jī)械制造）學(xué)科發(fā)展報(bào)告[M].北京：中國(guó)科技出版社，2009.

篇7

關(guān)鍵詞：電子機(jī)械制動(dòng)傳感器；支持向量機(jī)回歸算法；預(yù)測(cè)模型

為充分提升電子機(jī)械制動(dòng)傳感器系統(tǒng)的穩(wěn)定性，該領(lǐng)域的學(xué)者研究出基于支持向量機(jī)回歸算法的故障判斷方法。因此，探究基于支持向量機(jī)回歸算法的電子機(jī)械制動(dòng)傳感器系統(tǒng)故障分析有著重要意義。

1電子機(jī)械制動(dòng)傳感器系統(tǒng)

電子機(jī)械制動(dòng)傳感器系統(tǒng)主要包括電子機(jī)械制動(dòng)傳感器控制算法，電子機(jī)械制動(dòng)傳感器，電子機(jī)械制動(dòng)傳感器執(zhí)行器以及底層控制器。電子機(jī)械制動(dòng)傳感器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由執(zhí)行電機(jī)、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)以及減速機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成。目標(biāo)制動(dòng)力進(jìn)入電子機(jī)械制動(dòng)傳感器的底層控制器中的控制電路轉(zhuǎn)化為信號(hào)，傳入驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)而導(dǎo)入電流傳感器當(dāng)中。電壓信號(hào)從電子機(jī)械制動(dòng)傳感器底層控制器中傳入電機(jī)中，依次進(jìn)入減速機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置、壓力傳感器以及制動(dòng)鉗這一系列環(huán)節(jié)構(gòu)成了電子機(jī)械制動(dòng)傳感器的執(zhí)行器。部分信號(hào)會(huì)由電子機(jī)械制動(dòng)傳感器、執(zhí)行器傳遞到電子機(jī)械制動(dòng)傳感器底層控制器中，這一系列流程構(gòu)成了電子機(jī)械制動(dòng)傳感器系統(tǒng)。電子機(jī)械制動(dòng)傳感器控制系統(tǒng)運(yùn)用了三閉環(huán)控制算法。三閉環(huán)結(jié)構(gòu)從內(nèi)至外依次為電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)以及壓力環(huán)。其中的主要控制環(huán)為壓力環(huán)，借助轉(zhuǎn)速環(huán)對(duì)電機(jī)的響應(yīng)速度進(jìn)行相應(yīng)的增強(qiáng)，電流環(huán)的作用主要是消減壓力變化階段以及啟動(dòng)階段帶來的電流擾動(dòng)[1]。上述分析表明，借助閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，傳感器系統(tǒng)能夠?yàn)殡娮訖C(jī)械制動(dòng)傳感器的控制器提供重要信息。這進(jìn)一步表明，電子機(jī)械制動(dòng)傳感器的性能直接決定電子機(jī)械制動(dòng)傳感器系統(tǒng)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2支持向量機(jī)回歸算法原理

在應(yīng)用于問題分類處理階段，支持向量機(jī)原理是借助找尋分類面的最優(yōu)狀態(tài)。對(duì)相關(guān)樣本進(jìn)行正確分類操作。而將上述操作步驟推廣開來，借助數(shù)據(jù)樣本來進(jìn)行實(shí)函數(shù)估計(jì)為支持向量機(jī)回歸原理。借助支持向量進(jìn)行問題分類的具體表述為，在一組訓(xùn)練樣本中，，借助非線性映射，將傳統(tǒng)空間映射到高維度特征空間，在此處空間中構(gòu)造超平面，進(jìn)而將原本的非線性問題分類轉(zhuǎn)化為線性問題分類。使用支持向量機(jī)回歸算法不能對(duì)上述問題直接進(jìn)行求解，由于很難找到非線性映射的具體模式，因此常用核函數(shù)進(jìn)行替代。借助核函數(shù)算法，能夠?qū)⒃镜母呔S度特征空間的運(yùn)算轉(zhuǎn)化為低維度特征空間的運(yùn)算。核函數(shù)的定義為任意滿足mercer條件的函數(shù)，進(jìn)而可將原本復(fù)雜的運(yùn)算問題轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)化對(duì)偶問題。對(duì)于支持向量機(jī)回歸算法可以采用時(shí)間滾動(dòng)方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。在增量學(xué)習(xí)的過程中，樣本呈遞增態(tài)勢(shì)，隨著時(shí)間的變動(dòng)，樣本的數(shù)量也會(huì)持續(xù)增加，但新增的樣本不一定會(huì)對(duì)支持向量回歸產(chǎn)生直接影響。若新增樣本出現(xiàn)傳統(tǒng)樣本集中不具備的信息，那么支持向量就會(huì)出現(xiàn)一定程度的變動(dòng)；若是新增樣本出現(xiàn)了傳統(tǒng)樣本集中的信息，那么支持向量就不會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變動(dòng)。

3基于支持向量機(jī)回歸算法的電子機(jī)械制動(dòng)傳感器系統(tǒng)故障分析

基于支持向量機(jī)回歸算法對(duì)電子機(jī)械制動(dòng)傳感器系統(tǒng)進(jìn)行故障分析，主要是針對(duì)電子機(jī)械制動(dòng)傳感器系統(tǒng)中的壓力、轉(zhuǎn)速以及電流三個(gè)電子機(jī)械制動(dòng)器傳感器進(jìn)行故障分析。首先需要建立基于支持向量機(jī)的預(yù)測(cè)模型，然后將電子機(jī)械制動(dòng)傳感器實(shí)測(cè)的殘差值與基于支持向量機(jī)預(yù)測(cè)模型的估計(jì)值比對(duì)，進(jìn)而得出相應(yīng)的故障分析結(jié)果，并對(duì)故障分析結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)分類。下文將依照壓力、信號(hào)轉(zhuǎn)速以及電流在空間和時(shí)間的冗余關(guān)系中建立兩個(gè)獨(dú)特的基于向量機(jī)回歸算法的預(yù)測(cè)模型。此種預(yù)設(shè)方式比依照壓力、信號(hào)轉(zhuǎn)速以及電流三者各建立一個(gè)基于支持向量機(jī)回歸算法的預(yù)測(cè)模型有著更高的效率。在具體的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中，首先收集兩組對(duì)照電子機(jī)械制動(dòng)傳感器的樣本值。兩組樣本分別為由轉(zhuǎn)速信號(hào)和電流構(gòu)成的樣本，以及由壓力信號(hào)和電流構(gòu)成的樣本[2]。以當(dāng)前時(shí)刻k為基準(zhǔn)，記錄過往時(shí)刻的連續(xù)數(shù)據(jù)。將過往樣本各連續(xù)時(shí)刻的壓力值與電流值作為輸入性樣本，以某一特定時(shí)刻的壓力值和電流值為輸出樣本，建立相應(yīng)的支持向量機(jī)回歸算法的模型。待基于支持向量機(jī)回歸算法的預(yù)測(cè)模型設(shè)置完成后，借助過去某一特定時(shí)刻的樣本值。對(duì)當(dāng)前傳感器的傳輸值進(jìn)行預(yù)測(cè)。兩組電子機(jī)械制動(dòng)傳感器對(duì)照組基于支持向量機(jī)回歸算法的預(yù)測(cè)模型一和二會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)不同的輸出值。將兩個(gè)來自于不同預(yù)測(cè)模型的估計(jì)值與現(xiàn)場(chǎng)的電流值進(jìn)行比對(duì)，然后兩兩做差形成序列殘差。其中殘差值一包括了電流和轉(zhuǎn)速信號(hào)在空間與時(shí)間方面的冗余信息，殘差值二包括了電流與壓力信號(hào)，在空間與時(shí)間方面的冗余信息；殘差值三包括了壓力信號(hào)、電流以及轉(zhuǎn)速信號(hào)在空間與時(shí)間方面的冗余信息?；谏鲜龇治鑫覀兛梢约僭O(shè)在時(shí)刻k電子機(jī)械制動(dòng)傳感器出現(xiàn)故障，則時(shí)刻k的電流值將與電子機(jī)械制動(dòng)傳感器系統(tǒng)正常的輸出電流值存在一定的偏差。由于時(shí)刻k前后的任意時(shí)刻的電流測(cè)量值都是準(zhǔn)確的，則基于支持向量機(jī)回歸算法預(yù)測(cè)模型計(jì)算出的電流輸出值更為接近電子機(jī)械制動(dòng)傳感器系統(tǒng)的正確電流輸出值，這就會(huì)導(dǎo)致殘差值一與殘差之二出現(xiàn)顯著變化，殘差值三基本不會(huì)出現(xiàn)變動(dòng)。當(dāng)電子機(jī)械制動(dòng)傳感系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速傳感器在時(shí)刻k出現(xiàn)故障時(shí)，時(shí)刻k的電流測(cè)量值將偏離電子機(jī)械制動(dòng)傳感器系統(tǒng)的正確電流輸出值；當(dāng)電子機(jī)械制動(dòng)傳感器系統(tǒng)的壓力傳感器在時(shí)刻k出現(xiàn)故障時(shí)，殘差值一基本不會(huì)出現(xiàn)變動(dòng)；殘差值二與殘差值三會(huì)出現(xiàn)顯著變化?；谏鲜龇治?，采用支持向量機(jī)回歸算法對(duì)電子機(jī)械制動(dòng)傳感器系統(tǒng)故障的分析過程為，收集樣本、數(shù)據(jù)處理、建立支持向量機(jī)預(yù)測(cè)模型形成殘差值，進(jìn)而判斷系統(tǒng)故障原因。

篇8

關(guān)鍵詞： 中職 《機(jī)械基礎(chǔ)》 課程改革

機(jī)械專業(yè)是培養(yǎng)機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)、管理、服務(wù)第一線需要的技術(shù)應(yīng)用型人才，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的建立，科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，機(jī)械行業(yè)對(duì)高級(jí)應(yīng)用型人才的綜合能力要求也越來越高，對(duì)復(fù)合型人才的要求越來越高。而反觀傳統(tǒng)的機(jī)械專業(yè)的培養(yǎng)模式、課程體系、教學(xué)方式，就會(huì)發(fā)現(xiàn)課程設(shè)置單一、知識(shí)面和專業(yè)面窄、課程難以形成完整的體系、教學(xué)內(nèi)容陳舊、教學(xué)方法和教學(xué)手段落后等不足之處。為了改變這種狀況，適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)機(jī)械工程專業(yè)人才的需求，培養(yǎng)出基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、創(chuàng)造能力強(qiáng)、素質(zhì)高的機(jī)械工程人才，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，改革課程體系勢(shì)在必行。

課程改革是最基本的教學(xué)建設(shè)?！稒C(jī)械基礎(chǔ)》是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，為了突出中職的教學(xué)特點(diǎn)，提高教學(xué)質(zhì)量，本文就該課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面的問題，提出一些改革意見。

一、整合課程內(nèi)容，建立和完善課程體系

中職的教學(xué)內(nèi)容及課程體系應(yīng)強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的應(yīng)用，必須按照一線生產(chǎn)實(shí)際需要授課，其課程體系必須突出能力與素質(zhì)的培養(yǎng)，其教學(xué)內(nèi)容應(yīng)擺脫學(xué)科系統(tǒng)性、完整性的束縛。據(jù)此，教學(xué)內(nèi)容調(diào)整的思路是強(qiáng)調(diào)基本知識(shí)、基本原理，注重實(shí)際應(yīng)用，引入反映機(jī)械設(shè)計(jì)理論和方法的新概念、新理論、新方法，介紹各種新型機(jī)構(gòu)和新的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，力求在壓縮課內(nèi)學(xué)時(shí)的前提下，拓寬知識(shí)面，增加信息量，提高教學(xué)效果。

《機(jī)械基礎(chǔ)》是以機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖為研究模型的，建立機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)該是機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，因此應(yīng)把機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的定義、性質(zhì)和常用運(yùn)動(dòng)副的代號(hào)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的建立作為重點(diǎn)講授內(nèi)容。對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分的內(nèi)容，要通過多媒體技術(shù)動(dòng)畫演示，讓學(xué)生直觀地了解機(jī)械傳動(dòng)和零件間的傳動(dòng)關(guān)系，從而減少繁雜的語言講述，多作計(jì)算公式的推導(dǎo)過程、零件結(jié)構(gòu)和一些設(shè)計(jì)參數(shù)的選取原則的介紹，并加強(qiáng)對(duì)機(jī)械運(yùn)行的介紹，比如多種傳動(dòng)方式的組合、原理、特點(diǎn)，以及工程實(shí)際中的應(yīng)用、維護(hù)，等等。應(yīng)增加一些本專業(yè)的最新動(dòng)態(tài)的介紹，多向?qū)W生介紹一些機(jī)械的新發(fā)展、新思路，以開闊學(xué)生的眼界。要克服傳統(tǒng)教學(xué)重設(shè)計(jì)計(jì)算輕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及與工程實(shí)際技術(shù)問題緊密結(jié)合的部分的缺陷。如滾動(dòng)軸承這一章，軸承裝置設(shè)計(jì)這部分內(nèi)容在傳統(tǒng)教學(xué)中往往不作為重點(diǎn)，而這部分內(nèi)容是生產(chǎn)一線技術(shù)人員直接接觸最為廣泛的實(shí)際問題。因此，可以把這章內(nèi)容進(jìn)行重新整合，把軸承裝置設(shè)計(jì)這部分內(nèi)容作為重點(diǎn)，要求學(xué)生重點(diǎn)解決軸承的安裝、配合、緊固、調(diào)節(jié)、、密封等實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)問題，在學(xué)習(xí)這些基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，再舉一些工程實(shí)例，如CA614OA車床主軸支撐的例子。通過這個(gè)實(shí)例，學(xué)生能重點(diǎn)掌握軸承的組合結(jié)構(gòu)，軸承的調(diào)整，以及軸承的精度對(duì)機(jī)床主軸傳動(dòng)的影響。通過這樣的整合，學(xué)生既能學(xué)會(huì)軸承的基本知識(shí)，又能掌握軸承的應(yīng)用技術(shù)，同時(shí)能明確軸承在工程實(shí)際中的重要地位。

二、改革教學(xué)方法，提高教學(xué)效率

面對(duì)未來社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求，如何在傳授知識(shí)的同時(shí)，著重加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，已成為教學(xué)改革中一個(gè)重要的問題。針對(duì)《機(jī)械基礎(chǔ)》課程的特點(diǎn)，我們采用“精講多練、加強(qiáng)自學(xué)、分析討論”三環(huán)節(jié)相結(jié)合，以啟發(fā)式教育為主的教學(xué)方法。

精講基本概念、基本理論、基本方法，力求使知識(shí)容易理解、掌握和記憶。如對(duì)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析進(jìn)行精講時(shí)，平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、平面齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)都只精講一種基本結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)方法，其他結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)要求學(xué)生自學(xué)。對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的概念，學(xué)生只聽不練自然不能掌握。因此，在各章節(jié)都應(yīng)安排相應(yīng)的練習(xí)，還要安排一些階段性的綜合練習(xí)，提高練習(xí)的綜合程度，注重方法的運(yùn)用和掌握，注意對(duì)各種理論、方法的綜合應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，使學(xué)生學(xué)牢學(xué)活知識(shí)，具有應(yīng)用知識(shí)的能力。

分析討論課是開發(fā)學(xué)生智能、鍛煉學(xué)生膽量、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的一個(gè)重要的教學(xué)方法。因此，在教學(xué)中應(yīng)安排一些課堂討論，課堂討論的內(nèi)容可以是概念題討論、綜合題討論、自選題討論。在整個(gè)教學(xué)過程中，啟發(fā)式教學(xué)是激發(fā)學(xué)生積極思維的首要方法，它可以使學(xué)生加深對(duì)基本知識(shí)的理解，并在求解過程中進(jìn)一步思考，進(jìn)而進(jìn)一步提出科學(xué)的設(shè)想。教師在講課過程中一定要善于設(shè)疑、質(zhì)疑，要特別注意在新舊知識(shí)的銜接轉(zhuǎn)換處提出新問題，提出的問題最好能引起幾種回答，以此激發(fā)學(xué)生積極思考，使學(xué)生在恰當(dāng)?shù)那榫持凶鞒稣_的回答和判斷。

三、利用現(xiàn)代教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

中職學(xué)生年齡普遍較小，缺乏社會(huì)實(shí)踐知識(shí)，所以對(duì)專業(yè)課的學(xué)習(xí)覺得索然寡味。要克服以上弊端，達(dá)到教學(xué)的最佳目的，關(guān)鍵在于融教與學(xué)為一體，最大限度地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在《機(jī)械基礎(chǔ)》中適當(dāng)運(yùn)用直觀教學(xué)的手段，改革程式化的教學(xué)方法，采用實(shí)物激勵(lì)法、模型演示法、巧用掛圖法、實(shí)踐教學(xué)法可以增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的工程知識(shí)和業(yè)務(wù)技能，提高教學(xué)效率，改善教學(xué)效果。

篇9

關(guān)鍵詞： 機(jī)械類課程教學(xué) 機(jī)械手抓取機(jī)構(gòu) ADAMS軟件 仿真分析

在機(jī)械類課程教學(xué)中，往往由于在課堂上沒有機(jī)械設(shè)備的實(shí)物，導(dǎo)致教學(xué)缺乏直觀性。由于目前的一線教學(xué)條件及場(chǎng)所的限制，各學(xué)校也很難在課堂上配備機(jī)械設(shè)備的實(shí)物。鑒于此，我們可以借助現(xiàn)代化多媒體教學(xué)手段，充分利用機(jī)械設(shè)計(jì)、仿真等軟件，從而改變現(xiàn)狀。以機(jī)械手抓取機(jī)構(gòu)的教學(xué)為例，在教學(xué)過程中靈活運(yùn)用機(jī)械動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS來講解其運(yùn)動(dòng)及受力特征，效果很好。

機(jī)械手（圖1）是模仿人手工作的機(jī)械，它可將工件或工具按預(yù)定程序自動(dòng)地送到所需要的位置。推廣使用機(jī)械手，可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。改善工人勞動(dòng)條件是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化的有效途徑之一。抓取機(jī)構(gòu)是機(jī)械手的主要部件之一，它直接用來抓取工件或操縱工具［1，2］。

由于工件或工具的形狀、大小、重量等不同，抓取的方式也不同，抓取機(jī)構(gòu)可分為手爪式、真空吸盤式和電磁吸盤式三種類型。本文以手爪式抓取機(jī)構(gòu)作為研究對(duì)象，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。研究的整體過程可分為力學(xué)計(jì)算，UG建模、裝配、定義連桿，導(dǎo)入ADAMS，加約束添加驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)仿真及后置處理，優(yōu)化模型，等等［3］。

1.抓取機(jī)構(gòu)力學(xué)分析

整個(gè)機(jī)構(gòu)（圖3（a））是沿中心平面對(duì)稱的，所以在力學(xué)分析過程中取左連桿和左手指為對(duì)象（圖3（b））。對(duì)左連桿對(duì)象而言為二力桿件［4］，如圖3（c）所示，沿桿線力平衡，則有公式：

2.仿真分析

2.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)及ADAMS軟件

虛擬樣機(jī)技術(shù)（Virtual Prototype Technology）是當(dāng)前設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的一門新技術(shù)，涉及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、計(jì)算方法與軟件工程學(xué)等學(xué)科。它利用軟件建立機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)的三維實(shí)體模型和力學(xué)模型，分析和評(píng)估系統(tǒng)的性能，從而為物理樣機(jī)的設(shè)計(jì)和制造提供參數(shù)依據(jù)。

ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）軟件是美國(guó)MDI公司開發(fā)的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件，它使用交互式圖形軟件環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。ADAMS軟件的仿真可用于預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測(cè)、峰值載荷，以及計(jì)算有限元的輸入載荷，等等［5,6］。本文的研究載體即為ADAMS軟件。

2.2 模型建立

ADAMS軟件在動(dòng)力學(xué)分析及后置處理有著非常強(qiáng)大的功能，但其造型能力相對(duì)較差。對(duì)本文機(jī)構(gòu)可采用專業(yè)三維設(shè)計(jì)軟件完成，考慮和ADAMS做聯(lián)合仿真時(shí)，優(yōu)先選擇UG軟件。主要是這兩款軟件都支持Parosolid標(biāo)準(zhǔn)，且在UG的運(yùn)動(dòng)仿真模塊任何一步驟均可以直接導(dǎo)出ADAMS的.cmd文件，可做到無縫對(duì)接。在做兩者聯(lián)合建模仿真時(shí)最好均采用英文界面，這樣可大大減少錯(cuò)誤［7］。

在UG中的抓取機(jī)構(gòu)的造型如圖4所示，導(dǎo)入ADAMS軟件中的模型如圖5所示。采用在UG中造型后，添加連桿（UG中把運(yùn)動(dòng)單元稱為連桿）后導(dǎo)入ADAMS中，再在ADAMS中添加約束完成后續(xù)的仿真分析。

2.3 仿真分析

對(duì)其施加約束，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。首先在大地和機(jī)架之間添加固定副，使大地和機(jī)架形成一體。然后再分別添加各連桿之間的運(yùn)動(dòng)副：在導(dǎo)桿與機(jī)架之間添加移動(dòng)副，導(dǎo)桿分別與左、右連桿之間添加旋轉(zhuǎn)副，左連桿與左手指添加旋轉(zhuǎn)副，右連桿與右手指之間添加旋轉(zhuǎn)副。同時(shí)在左右連桿之間添加一個(gè)彈簧，實(shí)際物理樣機(jī)是不存在這個(gè)彈簧，在此虛擬樣機(jī)中的目的是測(cè)量抓取力量。最后在導(dǎo)桿與機(jī)架之間添加的移動(dòng)副上添加驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。暫定驅(qū)動(dòng)力取700N。

在ADAMS的Build菜單建立模型中的兩個(gè)角度α+β、α隨時(shí)間的變化曲線，如圖6所示。為后續(xù)的驗(yàn)證工作做準(zhǔn)備。

（b）角度α隨時(shí)間的變化曲線

圖6 角度α+β、α隨時(shí)間的變化曲線

在ADAMS的后置處理模塊中生成彈簧力隨時(shí)間的變化曲線，如圖7所示，通過曲線查找得彈簧力為1663N。

利用ADAMS的Fuction Buider功能建立式（4）的表達(dá)式，并生成公式中f力曲線，如圖8所示。通過曲線查找得彈簧力為1650 N。

通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，公式計(jì)算的輸出力值1650N與虛擬樣機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)的輸出力1663N基本重合，這其中誤差還包含了樣機(jī)的本身重力等影響。由此可見，仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性很高，完全可用仿真分析來代替繁雜的計(jì)算過程，節(jié)省大量的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)間。

3.優(yōu)化

通過更改模型中機(jī)構(gòu)的幾何位置、尺寸等來細(xì)化模型。但從該虛擬樣機(jī)的三維模型中，可清晰地看到機(jī)構(gòu)左右成對(duì)稱，若要對(duì)其細(xì)化，最好是更改沿其對(duì)稱軸線上的幾何關(guān)系。鑒于此，選擇更改導(dǎo)桿與左右連桿的旋轉(zhuǎn)副作用點(diǎn)位置，來細(xì)化模型。觀察在不同位置時(shí)機(jī)構(gòu)輸出力的變化及跟隨的兩個(gè)角度α+β、α的變化。

在虛擬樣機(jī)中設(shè)置導(dǎo)桿與左右連桿的旋轉(zhuǎn)副作用點(diǎn)的豎直方向Y坐標(biāo)為變量DV_1，以此來模型細(xì)化處理。分別得到五種不同坐標(biāo)下的角度變化曲線如圖9所示，彈簧力變化曲線如圖10所示。

通過圖10可以發(fā)現(xiàn)，隨著坐標(biāo)值增大輸出力增大，由此可得出在其他條件不變的情況下，將導(dǎo)桿與左右連桿的旋轉(zhuǎn)副作用點(diǎn)向上提高即可增大輸出力，具體增大量可參照?qǐng)D10。

4.結(jié)語

機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用非常廣泛，所涉及的專業(yè)也相當(dāng)多。本文僅對(duì)其中的一小部分抓取機(jī)構(gòu)作虛擬樣機(jī)分析，通過分析其理論力學(xué)上輸入力與輸出力的關(guān)系，在ADAMS中對(duì)其進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)虛擬樣機(jī)實(shí)驗(yàn)中的力關(guān)系與理論力關(guān)系基本吻合，這樣就對(duì)后續(xù)的研究分析提供了可靠性。在后續(xù)的研究開發(fā)過程中可對(duì)樣機(jī)添加材料特性、慣性矩等，進(jìn)一步與物理樣機(jī)靠近。虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用大大縮短了抓取機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)研發(fā)周期，降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本，為抓取機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)高效的開發(fā)途徑［8］。

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篇10

關(guān)鍵字：機(jī)械基礎(chǔ)

一、《機(jī)械基礎(chǔ)》是中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校機(jī)械類的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，為學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)課和培養(yǎng)專業(yè)崗位能力服務(wù)。

該課程包講授的內(nèi)容主要包括機(jī)械傳動(dòng)、常用機(jī)構(gòu)、軸系零件和液壓傳動(dòng)四部分內(nèi)容。除液壓部分外，其他三部分內(nèi)容都與我們的日常生活聯(lián)系緊密，所以學(xué)習(xí)對(duì)這三部分所講授的內(nèi)容可以說常見，這為學(xué)好該課程打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。但常見的東西不代表懂得或理解這些東西，相反，他們?cè)趯W(xué)習(xí)這些內(nèi)容時(shí)大部分同學(xué)感覺相當(dāng)吃力，究其原因，可以分為以下幾個(gè)方面:

(1)內(nèi)容趣味性差。本課程所學(xué)內(nèi)容，大部分是日常生活中所常見，有些內(nèi)容比如v帶傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)等，這些內(nèi)容對(duì)學(xué)生來說仿佛很“簡(jiǎn)單”，學(xué)起來也沒什么新穎的地方，所以學(xué)生學(xué)習(xí)過程中很容易走神，這就造成了“簡(jiǎn)單”的內(nèi)容也學(xué)不好這種現(xiàn)象。

(2)學(xué)生的知識(shí)水平偏低。大部分同學(xué)是初中畢業(yè)生，他們?cè)诔踔袝r(shí)又是班內(nèi)的差生，更何況部分同學(xué)初中沒有畢業(yè)，而本課程所需要的知識(shí)，往往達(dá)到高中畢業(yè)生水平，這一情況的存在決定了學(xué)生要學(xué)好這門課有一定的難度。

(3)本課程所需要的知識(shí)面廣。本課程的學(xué)習(xí)所涉及的課程包括:數(shù)學(xué)、物理、機(jī)械識(shí)圖、公差配合、理論力學(xué)等，雖然用到的知識(shí)都不深，但很多學(xué)生沒有學(xué)好或沒有學(xué)過，這就增大了學(xué)生學(xué)好本課程的難度。

(4)所學(xué)內(nèi)容多，學(xué)時(shí)相對(duì)偏少，教具不齊全。本課程所涉及的內(nèi)容十分的廣泛，如果把所有的內(nèi)容的配備齊全，可以說是不可能的，也完全沒有必要。然而，很多知識(shí)點(diǎn)，如果沒有模型，如果只靠老師的口述和同學(xué)們的想象，學(xué)生學(xué)起來，又有很大的難度。

產(chǎn)生興趣是學(xué)好本課程的關(guān)鍵。只有在興趣的驅(qū)動(dòng)下，才能充分發(fā)揮學(xué)生的自覺性、主動(dòng)性。為培養(yǎng)學(xué)生的興趣，可結(jié)合日常生活中的具體實(shí)例來講解相關(guān)知識(shí)。如從學(xué)生熟悉的縫紉機(jī)、汽車前窗刮雨器、公交車門的啟閉、拖拉機(jī)自動(dòng)卸料等入手來講授平面四桿機(jī)構(gòu)；從電影放映機(jī)的卷片機(jī)構(gòu)引入槽輪機(jī)構(gòu)這一間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；結(jié)合自行車、汽車的變速系統(tǒng)來介紹鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等有關(guān)內(nèi)容。這些實(shí)用性很強(qiáng)的實(shí)例對(duì)學(xué)生有很大的吸引力，使學(xué)生既想學(xué)、又能學(xué)；既激發(fā)了其學(xué)習(xí)興趣，又調(diào)動(dòng)了其積極性和主動(dòng)性

巴爾扎克說：“打開一切科學(xué)殿堂的鑰匙毫無疑問是問號(hào)?！庇行У奶釂柌粌H能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)還能啟發(fā)思維，激勵(lì)學(xué)生積極思考。課堂教學(xué)是師生情感交流的場(chǎng)所，教師要充分給予學(xué)生參與的權(quán)利和機(jī)會(huì)，充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)地位和學(xué)生的主體地位。

教育家葉圣陶先生說：“所謂教師之主導(dǎo)作用，蓋在善于引導(dǎo)啟迪，俾使學(xué)生自奮其力，自致其知，非謂教師滔滔講說，學(xué)生默默取受。”實(shí)踐證明，教師滔滔講說，嘔心瀝血，方法不當(dāng)，事倍功半。尤其機(jī)械基礎(chǔ)這門枯燥、繁雜且不系統(tǒng)的課程，若照本宣科，不進(jìn)行教學(xué)信息的雙向交流，學(xué)生必學(xué)之無味，學(xué)之困難。

要想彌補(bǔ)學(xué)生知識(shí)水平偏低這個(gè)特點(diǎn)可以說根本不可能，但如果采取必要的手段，仍然可以讓學(xué)生學(xué)本課程。這門課的最大優(yōu)點(diǎn)就是與日常生活、生產(chǎn)緊密聯(lián)系，

二、采用多種手段，加強(qiáng)直觀教學(xué)

在教學(xué)中大量應(yīng)用實(shí)物、教具、錄像及多媒體技術(shù)等多種手段，增強(qiáng)直觀性教學(xué)，從而便于有關(guān)原理、理論知識(shí)的講解。教學(xué)效果明顯，學(xué)生真正弄懂了許多問題，學(xué)到了有用的知識(shí)。

1、采用模型教學(xué)

在《機(jī)械基礎(chǔ)》教學(xué)中，接觸最多的是機(jī)構(gòu)。每當(dāng)引進(jìn)一個(gè)新的機(jī)構(gòu)時(shí)，我們應(yīng)該以機(jī)構(gòu)的模型導(dǎo)入，讓學(xué)生首先通過有動(dòng)感、有顏色和形象逼真的模型來激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣。因?yàn)樾睦韺W(xué)研究表明，人對(duì)事物感知的印象是先入為主的，有了感性認(rèn)識(shí)，就降低學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)的認(rèn)識(shí)難度。而且還可以利用他們的好奇心理，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容可進(jìn)行直觀教學(xué)。

2、采用多媒體教學(xué)

（1）、課件計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)課件與呆板的黑板相比，更能充分創(chuàng)造出一個(gè)圖文并茂、有聲有色、生動(dòng)逼真的教學(xué)環(huán)境，課件不但是教師教學(xué)的表達(dá)工具，還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，真正地改變傳統(tǒng)教育的單調(diào)模式，使學(xué)生快樂的學(xué)習(xí)。

《機(jī)械基礎(chǔ)》教學(xué)會(huì)涉及到很多概念和具體的圖形。概念太多，而黑板的大小又受到限制，所以在設(shè)計(jì)板書時(shí)難免會(huì)碰到一些不便之處。對(duì)于一些包含關(guān)系較多的內(nèi)容，若采用下拉式菜單的形式，會(huì)因內(nèi)容拉得太長(zhǎng)、太遠(yuǎn)，使學(xué)生學(xué)了“后頭”，忘了“前頭”，造成不連貫的概念。而如果采用課件教學(xué)就顯然不同了，我們可以把有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分層顯示，誘導(dǎo)學(xué)生深入淺出，從而達(dá)到提綱挈領(lǐng)、融會(huì)貫通、系統(tǒng)地掌握有關(guān)知識(shí)的效果。就拿聯(lián)軸器的類型來說吧，我們可以把固定式聯(lián)軸器、可移式聯(lián)軸器、安全聯(lián)軸器和萬向聯(lián)軸器放在第一層。如果想介紹可移式聯(lián)軸器的分類，我們可以直接點(diǎn)擊可移式聯(lián)軸器進(jìn)入第二層，在第二層我們可以清晰地看到它的分類，采用這種方式，學(xué)生要了解哪項(xiàng)就點(diǎn)擊哪項(xiàng)，可以讓學(xué)生方便的掌握聯(lián)軸器的分類，而且還有助于教師的講解和課后總結(jié)。