机械工程的概念范文
前言：我们精心挑选了数篇优质机械工程的概念文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。
第1篇
【关键词】机械制造业，工艺对称性，概念体系，探究
1引言
当今，工艺对称性对我国机械制造业的发展有着极其重要的作用，有利于提高我国的机械制造业水平。“对称性”在数学、物理学等方面都有应用，对称性在数学学科方面表现在原点对称等方面，在物理学方面泛指规范对称性，和整体对称性，同时在机械工艺方面也有着对称性，在机械工艺方面对称性表现在各切面的中心点对称，对称的切割会使得机械品更加闪耀。对称性是人们自然生活中存在的一种现象，在机械制造业方面对称性也发挥了重要的作用。工艺对称性在机械制造的过程起到了越来越大的作用，也得到了广泛的应用，工艺对称性的功能对称性、原理对称性以及结构对称性是整个工艺对称性概念体系的主体。工艺对称性对我国机械制造也作出了很多贡献，比如说：降低机械制造的成本问题、提高机械制造工作的效率等，为了更好的提高对称性在机械制造业方面的作用，我们应该深入探究机械制造工业对称性的概念体系。
夜上海论坛 2机械制造工艺对称性的概念体系
夜上海论坛 2.1机械制造工艺对称性的概念定义
夜上海论坛 首先，机械制造是指通过各种各样的动力机械设备等生产的工业部门，机械制造事业为提高我国的整个国民经济起到基础性作用，机械制造业的发展水平是我国国民经济的重要标志。在机械制造事业中，机械制造的工艺方法、机械制造的工艺过程、机械制造的工艺设备等都属于机械制造工艺对称性。
在机械制造的过程中，首先应该考虑机械品的产品质量、成本等多个方面，再考虑机械产品的生产类型和机械工厂的条件设备等来制定合理的机械制造工艺方法。在当今社会中，越来越多先进技术出现在人们视野中，机械制造事业要想得到更好的发展，就应该研究出更多的机械制造工艺方法、机械制造工艺过程以及机械制造工艺设备。
夜上海论坛 2.2机械制造工艺对称性的概念体系分类
2.2.1工艺方法对称性。在机械产品的制造过程中，如果不同的工艺方法可以制造出来相同特征的机械产品，那么就说这些工艺方法在机械制造特征方面有一定的可替换性，这就是工艺方法对称性，这种对称性被称作为工艺方法交换对称性。比如说渗碳处理、淬火处理、冷滚压抛光等很多工艺方法，这些机械制造工艺方法都有着替换对称性。在机械制造方面对机械制造工艺方法的分类主要包括：铸造、压力加工、热处理等等，这些工艺方法的对称性在机械制造业中起到至关重要的作用。
夜上海论坛 除此以外，一种机械产品的制造特征既可以由一种机械制造工艺方法制成，也可以通过多种机械制造方法完成，这些多种机械制造工艺方法之间也存在着对称性，这种对称性被称为工艺方法分解、组合对称性。比如说在一些机械零件的成型制作过程中，既可以通过金属型铸造，又可以通过砂型铸造的机械制造工艺方法，这两种机械制造工艺方法就存在着工艺方法对称性。
夜上海论坛 2.2.2工艺过程对称性。在某一机械产品的制造过程中，不同的机械制造工艺过程假如可以得到一样的机械制造特征，那么这些机械制造工艺过程就有工艺过程对称性。在机械产品的实际生产过程中，几种不同的机械制造工艺过程可以完成一样机械特征的产品，由于工艺过程中所需时间、成本、机械产品的质量等存在着一定的差异，因此，要根据实际生产的需求来决定具体选择哪一种工艺过程。
夜上海论坛 不同工艺方法的选择就形成了不同的工艺过程，那么工艺方法中的分解、组合对称性具体应用在机械制造中，也就形成了工艺过程的一种对称性。工艺过程的分解、组合对称性表现在：由于工艺过程的多道程序之间，可以适当的增加或减少，一般说来，数量少的机械产品常使用机床等，工作的顺序也相对简单，易安排，生产数量大的机械产品则需要专用的机床来完成。此外，机械制造工艺过程在时空上也有着重复性，这些工艺过程在时间、空间以及时空组合方面都存在着对称性，随着时空的流逝，这些对称性也会不断流逝。总之，机械制造工艺过程的对称性就表现在机械产品的加工以及装配的过程中，泛指制造出同一机械特征的工艺过程在空间上的重复。
2.2.3工艺设备对称性。工艺设备其实泛指机械制造过程中用到的任何一种工具，在机械制造过程中，假如不同的工艺设备可以制造出同样特征的机械产品，这些工艺设备也存在着对称性，这种对称性被称为交换对称性。比如说插齿机、滚齿机等工艺设备的目的都是完成齿轮的加工工作，这两种工艺设备就存在着一定的交换对称性，但是这两种工艺设备的工作效率、机械制造成本有着差异性，在实际操作中，应该考虑各方面来选择合适的工艺设备。
和工艺方法、工艺过程一样，工艺设备也存在着组合、分解对称性，某一机械产品的特征可以由一种工艺设备完成，也可能由多种工艺设备组合完成，这些多种工艺设备就有着组合对称性，工艺设备组合包括刚性组合、柔性组合两种形式。
夜上海论坛 机械制造工艺对称性被应用到机械制造业的多个方面，主要是利用机械制造工艺的对称性对机械产品制造工艺过程实现自动化、智能化以提高机械产品的制造工作效率；利用工艺对称性开发智能性的工作环境，构建自动化信息系统来实现机械产品制造过程的敏捷性等多个方面。
3总结
夜上海论坛 机械制造工艺对称性应用在机械制造业的多个领域，对机械制造事业起到重要的影响作用，本篇文章对机械制造工艺对称性的概念体系做了简单的探究，分析了工艺对称性的分类以及各种对称性的意义。总的来说，机械制造对称性的概念体系的出现更加利于人们了解多种工艺对称性，也丰富了工艺对称性的内容，为机械制造工艺对称性对以后在机械领域的应用起到了重要的影响。
参考文献：
[1]冯培恩，刘伟平，马友才.机械制造工艺对称性的概念体系及其应用思路.《工程设计学报》.2010年3期
夜上海论坛 [2]王纪新.浅谈机械制造工艺对称性的概念及应用.《中华民居》.2013年12期
第2篇
夜上海论坛 关键词 CDIO 机械设计类课程 教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.10.017
夜上海论坛 Abstract In order to meet the needs of the professional accreditation of engineering education， based on the concept of CDIO Engineering Education， to carry out series of machine design course teaching reform and practice， put forward the corresponding reform ideas and the specific measures from the aspects of curriculum system， teaching content， teaching methods and practice teaching， for cultivating the high engineering philosophy of high quality， strong ability of innovative engineering and technical personnel to lay the foundation.
Keywords CDIO； mechanical design series course； teaching reform
0 引言
夜上海论坛 CDIO（构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate））是由美国麻省理工学院联合瑞典几所高校共同开发的一种全新工程教育理念和实施体系，其核心理念就是以产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的方式学习工程，培养学生的理论知识、个人素质、协作能力、工程-社会大系统适应及调控能力，①其理念正好与工程教育认证的标准是契合的。因此，为切实支撑专业认证，培养具有工程理念的高素质、创新型工程人才奠定基础，倡导CDIO工程理念，重构机械设计系列课程体系和课程内容，开展教育教学改革具有非常重要的理论和实用意义。
1 优化课程体系和教学内容
机械设计系列课程具有较强的理论性，同时又要与实践紧密结合，基于CDIO 理念的机械设计系列课程教学改革首先需要重构课程体系和优化教学内容。课程体系要凸显整机设计，强化工程理念，将各门课程有机地结合起来，进而构建一种集专业理论知识、工程能力和综合素质培养于一体、体现理论教学和实践教学无缝对接的课程体系。②以 CDIO从最初的产品构思到最后机器成品运行的工程教育理念为“主线”，建立基于整机设计的机械设计系列课程体系如图1所示。
夜上海论坛 1.1 以各门课程为子系统，进行课程内容的优化重构
以往课程内容的理论学时偏多，实践学时匮乏，重理论轻实践的现状难以培养学生解决问题所需要的综合能力，容易造成“学而无用”。为充分体现学科和技术的内在联系，使得理论与实践有机结合，课程内容的整合要突出设计性和工程实用性，强调基础知识学习服务于工程实践。
以机械设计课程为例，原有的一些教学内容过分强调理论公式的推导和论证，在有限的教学学时内，使得培养工程应用和实践能力的教学内容不断弱化，因此，在新的课程内容优化重构中，需要弱化一般性公式的详细推导，重在设计思路和设计方法的介绍，如“齿轮传动”一章内容优化为：简化设计计算公式的推导，重在设计准则、设计思路以及对设计过程中各环节的把握，并将齿轮传动的强度计算、查表、数据处理和结构设计等融入例题中详细讲解。在讲述齿轮传动的受力分析时，将直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮和蜗轮蜗杆等各类传动的受力分析整合在一起进行讲述，这样便于学生类比掌握受力分析的要点和方法。
1.2 以工程应用为主线，实现课程体系教学内容的纵横整合
夜上海论坛 知识是由浅入深的，学习也是循序渐进的，因此，每门课程内容的设置要考虑与前续课程知识点的联系。“纵向整合”就是将机械设计系列课程体系中各门课程建立前后内在联系，要讲新带旧，要引旧联新，使学生“温故而知新”。“横向整合”就是各门课程要彼此联系，有机整合。例如：机械设计课程中关于零部件的教学内容要与机械原理课程的机械传动系统方案设计相联系；机械设计的零件结构设计要与机械制造基础课程中有关精度和工艺的知识点相联系；机械产品设计制作要与机械设计和机械制造基础课程的相关内容相联系。总之，通过各门课程教学内容的纵横整合，要贯穿整机设计的理念，使学生对专业理论有系统而完整的把握。
夜上海论坛 2 精心“设计”教学环节，改进教学方法
CDIO开放式的教学模式首先需要教师转变原先在教学中纯粹的以教为主的角色，更重要的是需要教师更新教学理念和教学思想，因此教学方式和教学方法的改革是课题研究的重点和难点。
夜上海论坛 （1）根据工程教育专业认证的需求，围绕学生工程能力和素质的培养，重新进行教学环节的设计，课程组教师要深入研究当前国内外工程教育的发展形势，在教学方法与手段上不断改革和创新，在传授给学生专业理论知识的同时，引领学生理论联系实际，形成一种学与做有机融合的学习方式，从而加深学生对专业理论知识的理解。
（2）探索“CDIO 做中学”的教学模式，课堂教学多引入工程设计案例，课程的推进采用设计任务驱动模式，例如在课程开始之初，就布置有关机械产品综合设计的课题给学生，根据课程教学进度，安排学生以小组学习和讨论交流的方式进行课题分阶段设计，通过这种方案分析、小组学习和项目实训的方式，贯彻CDIO在做中学的理念，培养学生主动学习和团队合作能力，提高工程意识和设计技能，这样既能够有效调动学生的学习积极性，激发学生的工程设计兴趣，培养学生具备较强的工程实践能力，而且能够培养学生良好的团队协作能力和精神。
夜上海论坛 （3）搭建开放式课堂，在时间、空间和教学内容上加以扩展和延伸。对于实践性和工程性强的教学内容，可以走出教室，把课堂搬到实验室、工程训练中心和工厂，从而创造一个开放的课堂空间和开放的教学环境，使得学生更易于吸收和消化课堂的知识内容。为了训练学生的工程设计和实际应用能力，除了充分把握好第一课堂教学，还要搭建更广阔和丰富的第二课堂，教师要指导学生参加大学生机械创新设计大赛、大学生工程训练综合能力竞赛和参与教师的科研项目等，培养学生的实战经验，在第二课堂，使创新能力培养与第一课堂的教学融于一体，从而探索出一条集理论研究与工程能力培养相互促进的途径。
3 重点改革实践教学，凸显整机设计理念
课程设计是培养学生工程能力的重要环节，而以往课程体系中各门课程的课程设计内容基本上是各自独立的，缺少相互关联。例如“机械原理课程设计”中，主要是从运动的角度，训练机械系统的原理方案设计能力，没有考虑具体的材料和结构，更没有考虑制造工艺和经济性等要求；到了“机械设计课程设计”，主要训练学生对机械系统中各零部件的设计和计算能力，设计对象基本是齿轮减速器，运动方案一般是固定的，容易让学生墨守成规，限制了创造性思维的发展；轮到机械制造技术基础课程设计，内容又是与前序设计对象无关联的工艺设计；最后在机械产品设计制作阶段，对象又变化了，于是就照猫画虎，用现成的图纸和工艺进行加工，这种各自为阵的课程设计安排显然违背了整机设计的思想，学生的能力培养只能趋于碎片化，而真正需要的整机综合设计和应用能力不能得以锻炼和培养。因此，为了切实提高学生的工程意识和设计技能，改革选择课程设计实践环节为突破口，通过课程设计内容的重新整合和优化，使得各个课程设计内容前后关联和有机结合。③为了凸显整机设计理念，训练学生的综合设计技能，将图1所示课程体系中的四大课程设计实践环节联合起来进行，依次按方案设计、技术设计、工艺设计和产品实物制造编排课程设计的内容，做到课程设计的完整性、系统性和综合性，从而训练学生从机械产品方案设计、技术设计、性能仿真、工艺设计到加工制造和组装调试的整机设计能力。
在课程设计过程中，成立独立稳定的设计团队，期间配备专门的指导教师，每个团队的设计对象固定，始终贯穿于各个课程设计，具体以典型机械产品的设计和制造为载体，例如无碳小车或是机械创新设计大赛设计对象等，要求分阶段完成对象的各项设计任务，即依次设计、制作、安装、调试一台机械产品，让学生从一开始就注重整机设计，增强综合分析问题的能力。④机械原理与创新综合课程设计为机械设计课程设计提供系统方案、运动和动力参数计算和分析，在接下来的机械设计课程设计中，通过设计计算和选型，将前序设计得到的方案具体实物化，绘制出相应的装配图和零件图，同时又为机械制造技术基础提供了图纸和精度设计技术文件，而机械制造技术基础课程设计的内容又为最终的机械产品设计制作提供了工艺指导，从而大大提高课程设计实践环节的连贯性和实用性。为了保障以上改革的顺利实施，根据我校的实际情况，依托学校的大学生素质教育中心的加工设备制造出实物，使得学院的理论教学与大学生素质教育中心的实训实现无缝结合，也使得教学资源得以充分利用。
4 结束语
为了改善以往机械设计系列课程教学中理论和实践相脱节的问题，顺应工程教育认证的要求，引入“CDIO 做中学”的工程教育理念，对机械设计系列课程进行教学改革和实践，将工程教育与创新能力的培养渗透到课程的各个教学环节之中，实现理论知识学习与实践能力培养的相互渗透，极大地丰富学生的学习成果，必将为培养具有工程理念的高素质、强能力的工程技术人才奠定坚实的基础。
注释
夜上海论坛 ① 钟宇光，史东岩，展勇.基于CDIO 模式的机械系统设计课程教学改革研究[J].大学教育，2016（1）：144-145.
② 刘桂珍，于影，殷宝麟等.CDIO 模式下机械设计系列课程改革与实践的研究[J].经济师，2015（6）：235-236.
第3篇
关键词：OBE；工程教育；《机械原理》课程设计
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）21-0057-02
为了推进工程教育改革，促进中国工程教育的国际互认，培养与国际接轨的中国工程师，由专门的职业或行业协会（联合会）、专业学会针对高等教育机构开设了工程类专业实施专门性认证，工程教育认证强调工科专业人才培养质量达到行业提出的基本质量标准要求，是一种合格性评价[1，2]。工程教育专业认证强调的三个核心理念：产出导向（Outcome based education，简称OBE）、学生为中心、持续改进，这些理念代表了工程教育改革的方向，是一种先进的教育理念[3]。我国若要成为《华盛顿协议》正式签约组织，就必须基于OBE理念，深化我国的工程教育改革和工程教育认证体制。
《机械原理》是机械类专业必修的一门重要的技术基础课，它是研究机械的工作原理、构成原理、设计原理与方法的一门学科，而《机械原理》课程设计是紧随《机械原理》课程之后的实践性教学环节，是《机械原理》课程的延伸[4]。基于OBE工程教育认证的12条毕业能力要求及课程规划，《机械原理》课程设计需培养的主要能力包括：1）掌握工程基础理论知识并能将其应用于工程问题（毕业要求1）；2）具有分析和解释数据，得到合理、有效结论的能力（毕业要求2）；3）具有综合运用机械设计理论和技术手段设计复杂机械系统、部件和过程的能力（毕业要求3）。
本文基于OBE工程教育理念对《机械原理》课程设计课程能力的上述四条要求，结合近年实践经验，阐述我校《机械原理》课程设计改革模式，并为其《机械原理》课程设计改革提供参考。
一、机械传动系统设计能力
《机械原理》内容包括两部分，其一是对现有机构的学习，包括构型分析、运动学和动力学的学习；其二是针对具体任务，利用所学机构学知识，设计传动方案。前者称为分析，后者称为型综合，《机械原理》学习的最终目的，就是要达到型综合的高度，《机械原理》课程设计正是锻炼综合能力的实践教学。
遗憾的是，传统的《机械原理》课程设计，体现不出OBE所要求的设计系统的能力，复杂机械系统更无从谈起，因此，改革势在必行。
基于OBE教学理念的课程设计改革使设计题目多样化，调动学生设计的积极性而不限制其思维，并且课程设计只提出最终要求而不限制方法，为了让学生在规定的时间内独立完成设计任务，题目不宜太深太复杂，其原则为：题目具有综合性，以运动方案设计为主；题目要覆盖《机械原理》课程的主要内容；题目应结合生产实际，是学生在日常生活、生产实践中所熟悉的；题目的设计结果应包括两到三种基本机构，也允许选用其他常用机构或组合机构；题目要有一定的灵活性和创新性，有利于发挥学生的创造力。
在设计题目确定后，需对已选题目提出三种运动方案，并经反复论证，确定一种最佳运动方案进行设计和分析。这种自由选题的模式可大大提高同学的兴趣。设计方案由学生独立提出，经独立地分析、比较后确定最佳方案，以发挥其主观性、创造力，使学生受到一次真实的设计训练，进而提升其机械传动系统设计能力。
夜上海论坛 此外，改革后的课程设计，学生们可以自由组合，每个小组自由选择设计题目，小组成员分工协作，共同完成设计任务。从选题、论证、设计到最后提交设计成果，共同讨论、研究，各自发挥自己的长处，不仅培养了创新意识和创新能力，也使他们体会到团队合作的作用。这也符合OBE培养大纲中工程毕业生个人能力和人际团队能力培养的要求。
夜上海论坛 二、工程基础理论知识应用能力
夜上海论坛 传统的《机械原理》课程设计中，方案确定之后，其相关运动参数也随之给定，每个学生需要做的就是绘制机构运动简图，利用图解法和解析法对所选机构的位移、速度、加速度及力进行分析，并绘制机构运动线图和作误差分析，最后编写课程设计说明书。从本质上来说，这样的设计仅能算一次作业，效果并不理想。尽管学生都能按部就班地完成设计任务，但却调动不了学生的设计兴趣，对工程基础理论知识的应用缺乏深刻理解，谈不上对学生的毕业能力的培养。
基于OBE教学理念的课程设计改革使设计题目多样化，只提出最终要求而不限制方法，学生可以充分地利用所学的理论知识去解决实际的问题。考虑到《机械原理》课程设计时间较短，教师在《机械原理》课程教学中，需提前做出安排，如现代工具的使用、软件的学习、各种方法的比较、综合性作业安排等。
夜上海论坛 任务的不确定性导致解决方法的多样性。学生需要根据所选择任务，基于所学的机构学知识，甚至查阅相关文献去设计解决方案，当多个设计方案确定后，需要比较各方案的优缺点，必然会深入了解每个所设计的传动方案，最终方案确定后，需对其进行结构、运动学和动力学分析，因有了方案设计的深刻理解，设计的目的已非常清楚，在相应分析时，对方法的选择和掌握自然水到渠成，加深了对所学理论知识的认识，明确了理论知识的实际应用，从而不至感觉学无所用。
夜上海论坛 三、分析和解释数据能力
在我国的工程教育认证中，第二条毕业要求学生能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论[5]。传统课程设计整个传动方案为教师所指定，分析方法固定，无需学生深入了解，只需按部就班完成画图和分析即可，可见，传统课程设计在第二条毕业能力要求上基本没起到培养作用。
改革后的课程设计，从设计任务到设计方案的确定，均需要学生根据具体情况进行分析，然后根据所学知识，自己设计传动方案，并需要通过多方案的比较而得出可行方案。在方案确定后，详细设计传动系统时，需要根据实际任务确定各参数，最后对机构进行分析，并对数据进行误差分析。为了更真实地让学生理解数据的意义和正确性，要求学生对所设计的传动方案进行全部或者部分的搭接实验，通过搭接实物并测量参数，再与理论分析数据进行对比，找出误差存在原因，从而得出相应结论。
夜上海论坛 四、考核方式的改进
评估学习产出是OBE教育模式中十分重要的环节，如何合理地对各项能力进行客观评价，对课程的改革及持续改进有非常重要的作用，与课程设计所培养能力相对应，《机械原理》课程设计成绩分为四部分：选题成绩、平时成绩、设计成绩及答辩成绩。各部分成绩分值及考核依据如下。
夜上海论坛 选题成绩占总成绩的30%。主要考查设计机械传动系统方案能力。每个团队均需通过PPT形式，结合参考文献查阅或调研情况，对自己团队的设计任务进行说明，根据所定任务设计两到三种机械传动方案，每个方案中必须包含两至三种典型传动机构，并且必须包含四杆以上连杆机构。根据传动方案是否合理、考虑是否周全、有无创新点、是否实用进行综合考核。
夜上海论坛 平时成绩占总成绩的10%，主要依据设计阶段的出勤情况和态度评定，这是设计正常进行的基本保证，也是初步对毕业要求9中个人与团队能力的培养。
设计成绩占总成绩的40%，主要评估工程基础理论知识应用能力与分析和解释数据能力，根据所选择分析方法、数据分析的正确性、模型建立、运动仿真、简图绘制等进行评价。
答辩成绩占总成绩的20%，各组将集中设计阶段的工作及成果以PPT形式作汇报，主要介绍组员分工及完成情况，组员自评分，搭接视频等，并回答提问，据此评判答辩成绩。
通过此类考核方式，对毕业生的能力9（个人与团队）和10（沟通，包括撰写报告和陈述发言、清晰表达或回应指令）也起到初步培养的效果。
此外，上述基于OBE工程教育理念的考核方式对教师的教学投入提出很高要求。例如：教师需要投入较多的精力和心血研究繁琐的教学目标分解和教学方法选择，要求其自身具有扎实的专业理论知识、较广博的基础知识面、较强的动手能力及计算机应用能力。对设计中可能出现的各种方案及其特点要有充分认识，能够正确引导学生，使他们经过认真思考和分析比较后，可以选择一个适当的方案。这样才能适应当前实践教学改革和发展的需要，从而有效引导学生积极思考，培养他们的创新能力。
五、结束语
夜上海论坛 经过近两年的实践，发现根据OBE教学理念改革后的《机械原理》课程设计，为学生机械传动系统设计能力、工程基础理论知识应用能力、分析问题和解决问题的能力以及团队合作和工程实践能力的锻炼和提高提供了很好的平台，并确实取得了较好的效果。然而，OBE工程教学模式是一个系统的工程，无论是在设计内容，还是在设计方法和评估方式上，还有很多需要完善之处，需要进一步的改革和探索，持续改进，以更好地培养学生相应的毕业能力，实现培养与国际接轨的中国工程师的目标。
参考文献：
夜上海论坛 [1]中国工程教育专业认证委员会.工程教育认证一点通[M].北京：教育科学出版社，2015.
[2]余天佐，刘少雪.从外部评估转向自我改进―美国工程教育专业认证标准EC2000的变革及启示[J].高等工程教育研究，2014，（6）：28-34.
[3]顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式――汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014，（1）：27-37.
