机械传动论文大全11篇

机械传动论文篇（1）

引言

随着现代机械工业技术的发展，越来越复杂的大型机械开始广泛应用于我们的生产和生活，在大型机械设备的设计阶段，对其动力传递系统的分析也越来越困难。在传统设计中，传动系统的分析计算往往是一项非常复杂的工作，手工调整参数计算，不仅劳动量大、效率低，而且往往因为简化过多而导致结果偏差过大。在现代设计中，人们可以借助于计算机仿真技术对其传动系统的动力学特性进行仿真模拟，对传动系统的传动型式、布局、结构等进行预估，从而以较低的制造成本获得最优的传动效果。基于这些方面的考虑，对大型机械传动系统的有限元分析，对系统的性能、传递方式、振动、固有频道等进行分析研究，具有很重要的理论价值和社会效益。文章对机械传动系统中的扭转振动进行了具体的探讨，尤其对系统的固有频率、振动以及不发生共振的可靠度等进行详细的论述，为大型机械的设计人员提供了有效的借鉴，同时为传动系统扭转振动的有限元分析的研究者提供了思路。

1 机械传动系统扭转振动的有限元分析探讨

1.1 机械传动系统扭转振动的有限元分析概述

传动系统的扭转振动问题是现代大型机械设计中的热点问题，主要是因为机械传动系统是一个连续、复杂的质量系统，很难进行模型简化和计算。目前工程机械中应用最广泛的一种扭转振动模型是当量扭转振动系统，它的建模方式是将惯量与轴段刚度向某一轴线转化，然后采用集中质量法，轴的刚度按两个集中质量件的有效长度计算，忽略齿轮以及轮齿的弹性，从而得到一个包含惯量、弹簧、阻尼的集中质量模型。

1.2 机械传动系统扭转振动的振动特性分析

一般来说，机械传动系统的振动由三个特性决定：固有频率、振型和频响，而系统共振会使系统的这三个特性得到很大改善。

对于复杂机械传动系统的扭转振动来说，共振是对传动系统破坏最大的，也是任何一个机械传动系统极力避免的。在整个传动系统中，每个元件和系统都有固有频率，传动系统本身也有自己的弯曲频率、扭转频率，一旦设计不当，就会发生严重的共振问题，对设备造成极大的损坏。通常来说解决共振问题需要从三个方面入手：振源、传递路径、振动体。其中振源的改变有两种方法，一是改变激振力的频率，二是改变激振力的大小；传递路径的改变主要是通过改变传递元件自身的大小、形状；振动体是指发生共振的元件或系统，改变振动体就是通过改变弹簧刚度、集中惯量单元的转动惯量改变振动体的固有频率，从而避免发生较大的共振。

1.3 机械传动系统扭转振动有限元分析的理论分析

对大型机械传动系统进行的有限元分析，需要对有限元模型的修改理论进行推导，其中扭转振动特征值灵敏度计算和模态匹配分析是理论推导的最重要组成部分，下面是具体的推导过程：

实践经验证明，利用这种计算机仿真方法对大型机械传动系统的扭转振动进行分析，有三个优点：（1）基于灵敏度分析的模型改变是可行的；（2）使用此种方法对模型修改，从而对系统不发生共振的可靠度进行不确定性分析，效果非常好；（3）通过模型修改和不确定性分析的机械传动系统不会发生共振。

2 结束语

文章对大型机械传动系统的扭转振动进行了有限元分析，并对系统模型的修改和不确定性分析理论进行详细的论述，为机械传动系统进行振动分析提供了一个新的思路。

参考文献

机械传动论文篇（2）

中图分类号：TP306 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0277-01

信息融合是利用计算机技术将来自多个传感器或多源的观测信息进行分析、综合处理，从而得出决策和估计任务所需的信息的处理过程。在一定的程度上，这不仅仅是单纯的数据融合，它所包含的内涵非常广泛，所探测的信息、信号也更加确切，并具有很强的概括性。目前，我国机械故障诊断方法大多采用传统的诊断方式，这种方式往往只能对一种信息或几种信息进行观察和分析，而不能对多种信息进行多层次、多角度的观察和分析，给故障诊断的有效性带来很大的局限，也令人质疑故障诊断的结果是否可靠。因此，信息融合技术的应用，既保证了多传感器获得信息的准确性，也提高了机械故障诊断结果的可信度。

一、传统机械故障诊断技术的现状

（一）传统机械故障诊断的局限性

传统的机械故障诊断技术，在进行机械故障诊断的过程中，只能对机械信息中的一种或几种进行观察和分析，并不能对机械故障的信息进行全面的集合，从而使机械故障诊断的结果是局域性的。例如，通过振动加速度信号对轴承状态进行诊断时，就是因为信号类型太过单一，能获得的轴承状态信息太少，而导致很难对轴承状态特征得出准确的评价。如果能对轴承状态的多种信息，例如轴承油的温度信息、油样信息等进行多层次、多角度的观察和分析，将会对轴承状态做出更加准确的评价。

（二）传统机械故障诊断结果的不确定性

我们并不否认通过一种或者几种信息可以对机械故障做出判断，但是在很多的情况下，这种判断的结果并不可靠。在机械故障诊断的过程中，利用多种信息得出的判断，相对于只利用一种信息得出的判断而言，结论会更加令人信服。例如，在诊断齿轮裂纹时，只利用箱体振动加速度信号进行分析得出的结论，显然不具有很强的说服力，令人质疑结果的可靠性。

二、机械故障诊断引进信息融合技术的必然性

（一）多传感器的应用提供了不同通道的信息

传统机械故障诊断的方式只能利用一种或者几种信息来提取机械的状态特征，随着机械故障系统越来越复杂，越来越多的传感器被用来探测和感受信息，并且类型多种多样。并且不同类型的多个传感器，能够探测和感受到机械不同类型、不同部位的大量信息。因此，对机械故障诊断技术提出了更高的要求。

（二）多种多样故障的表现形式增加了诊断的难度

由于机械故障系统的庞大化，故障产生的原因也更加复杂，不同的故障原因也可以是同一特征的故障表现形式，这就对机械故障诊断技术提出了更高的要求。例如，引起旋转机械转子异常震动的原因可以是机械轴承座松动也可以是转子相互碰撞以及其他原因。尽管使旋转机械转子发生异常震动的原因不同，但是它的结果表现出来都是一样的。因此，在这种情况下是很难通过同一种信号观察和分析出故障产生的原因。

（三）信息的不完整提高了诊断对象的不确定性

在机械故障诊断的过程中，很多因素可能导致传感器探测和感受到的信息不完整或是不精确，提高了诊断对象的不确定性，使得故障诊断技术很难确定具体的诊断对象是什么。

三、机械故障诊断过程中信息融合技术

（一）以神经网络为基础的信息融合方法

简单地说，它是一种以人脑神经系统为基础，由大量处理单元组成的非线性大规模自适应动力系统。它不但模仿人脑神经系统具有学习、记忆、计算等能力，还在一定的程度上具有了智能信息处理、检索等功能，有效地将信息管理与系统结构结合为一体，没有任何的局限性和不确定性。具体讲，它能够从各种类型的多个传感器探测的信息中提取出各种状态特征，并使各种状态特征精确地对应着机械的各种故障和运行状态，准确地找出机械故障的原因。

（二）以贝叶斯理论为基础的信息融合方法

在机械故障诊断的过程中，往往因为诊断对象的不确定性，或是机械运动的声音太过嘈杂等原因，使得传感器获得的信息大多是不全面或不精确的。这样不确定的信息，就使的传统诊断技术很难从中提取出机械的状态特征，精确地诊断出机械故障的原因，而贝叶斯理论就是针对这种情况提出的。贝叶斯理论是在概率密度函数基础上发展和建立的推理方法。在机械运动的过程中，可能会随机地出现很多问题。问题出现的时机看似非常随便，但是却有一定的规律，而概率密度函数就是对这种规律最严密的计算方式。因此贝叶斯方法以概率密度学为基础，可以对传感器的各种类型、各个部位的信息，进行综合观察和分析，得出准确的机械状态特征，进而对故障进行分类。

（三）以D-S理论为基础的信息融合方法

贝叶斯方法和传统的故障诊断方法相比，的确实现了重大突破而取得了很大的成效，但是这种方法在某些方面存在着一定的缺陷。尤其是它不能在所有传感器抽象级上给出精确的可信度表示。而D-S理论就是基于这点产生的。D-S理论将每一种可能产生的故障称之为假设，各种可能故障的集合又叫做识别框，而可能故障的各种状态特征就是证据。

在故障诊断的过程中，它先是计算各个证据的基本概率分配函数、信任函数和似然函数，再计算所有证据联合作用下的基本概率分配数、信任函数和似然函数，最后选择联合作用下支持率最大的假设，从而找到机械的故障。同时D-S理论作为贝叶斯的推理理论，两种方法的结合才是故障诊断的最佳方选择。

四、机械故障中信息融入技术的应用

多传感器数据融合技术在进行故障诊断过程中，构建了三大融合模块，即数据级融合模块、特征极并行多神经网络局部诊断模块和决策级D-S证据理论的融合诊断模块。它可以从不同类型的多传感器的信息中，提取出精确的状态特征，把其进行分类整理，判断出正确的故障原因。下面就以液压设备的故障为例，简单讲解信息融合技术是如何发挥效果的。

信息自动化的发展，使得液压设备的故障系统复杂化和庞大化。液压设备不仅有泄漏、腐蚀、液压卡死等各种各样的故障表现形式，而且需要监测的设备工作参数内容也是纷繁复杂。可以说，故障产生的因果关系非常复杂，故障发生的随机性也相对分散，这给正确地诊断故障带来很大的难度。显然，用传统单一信号的诊断方法已经得不到正确的故障原因。而多传感器的信息融合技术的使用，可以对液压设备的各个工作参数进行合理地融合，有效地获得设备运行的状态特征，从而对故障进行正确的判断。

参考文献

机械传动论文篇（3）

作为高职机械类专业重要科目的机械基础，以往的课程是分为四门来学习的。即理论力学、材料力学、机械原理、机械零件。这四门课程的理论性和抽象性过强，且涉及面广，需要的学时多，其特点是偏重学术，却对实际应用方面指导不够，不能满足高职对应用型人才培养的要求。针对这一现状，提出了新课程标准。

一、新课程标准与传统教学标准的区别

1　学习方式上的区别

新课程标准与传统教学标准相比，在教学方式上倡导自主、探究、合作，它强调的是培养学生的创新精神和实践能力，像搜集和处理信息、获得新知、分析解决问题、交流合作的能力等。而这些都是传统教学标准所欠缺的，传统的说教式教学方式已经不能适应课改的要求。

2　教学手段上的区别

传统课程标准以课堂教学为基础，老师往往采取的是填鸭式、灌输式的教学手段。新课程标准的教学则强调学生在学习知识的过程中了解知识的形成过程并掌握其规律。

3　主观能动性的区别

新课程标准的一个最显著的特点就是强调探究式学习，要做到探究式学习，就要发挥学生的自主学习能力，以学生为中心，这样才能把学生的被动学习变成主动学习。而传统课程标准以老师为中心，学生的学习是在老师的要求下被动接受的，因此就不可能记得牢，经常是到了下课，学的东西又还给了老师。

二、新课程标准下的机械基础教学

1　传统课程标准的弊病催生新课程标准下的机械基础教学

由于传统课程下的机械基础耗时多，且学术性、理论性、抽象性过强，不适合高职培养应用型人才的需要，因此课程改革势在必行。新的课程标准实施后，机械基础成为机电设备维修与管理、汽车运用技术、机电一体化、数控技术、模具设计与制造等机电类专业的必修课，并具有实践指导意义。

2　新课程下的机械基础与传统课程下的机械基础比较

新课程下的机械基础只针对有所关联的专业进行开设，且在课程的设置上坚持改革、发展和创新，强调的是基础过程的课程体系建设，强调教师的教学科研能力，突出的是课程内容的实用性、先进性。并以操作性为重点。而传统课程下的机械基础的受众不明确，老师也多照本宣科，学生也缺乏实践的机会，使得本来很实用的学科变成了纸上谈兵。

三、新课程下的机械基础教学的切入点

1　实现应试教育向素质教育的转变

以前，机械基础的课程设计之所以强调理论教学，是为了适应考试的需要，学得好是一张卷子，学得不好也是一张卷子。学生学习机械基础就是为了应付考试，学习质量可想而知。新课程让机械基础这个实践性强且实用性佳的学科回归了本位，老师在教学实践中强调的是学生的参与，特别是动手能力的培养，继而使得学生的理论知识也得到了巩固。

2　摆脱对书本的依赖，以实践教学为主

之前的机械基础内容难、繁、偏、1日，老师教起来费神，学生听起来头疼。这还不说，由于师生都以书本为唯一的获知来源，使得书上的一些理论缺乏现实参考，有的学生，老师已讲得声嘶力竭，他还如丈二和尚摸不着头脑。

3　注重扮演角色性质的变化

如果把机械基础比作是一部电影剧本，里面有很多台词，以往是老师作为演员，按剧本里的台词把要说的话给念白出来，学生只要当观众，进行附和就行了。但是新课程则要求将老师和学生的角色换过来，变为学生当演员，让老师来当观众，同时还要对学生的演技进行评判。特别是在实验课或是校外实践时，更是要以学生为主角，以他们真正掌握所学知识为标准。

四、新课程下的机械基础学时设置及目的

根据新课程标准的要求，不妨将以往涉及面广的理论知识进行模块化分类，分为基础知识、机械传动、机械零部件三大模块。对于基础部分以理论讲述为主，课时不宜过多。而其他部分则分为两种情况，既有理论，又有实践的，则课时均分；以实践为主的，适当增加实验课。这样一来，主题就得到了突出，老师实现了教学目的，学生达到了学习目的。

新课程下的机械基础教学强调的是轻理论、重实践，轻说教、重自学。因此，在教学方式和手段上要适应课改的要求，在教学内容上务实且要学会运用现代教学技术，将多媒体教学等形式引入课堂，并在实践教学中逐步形成教学体系，这样才能使得机械基础教学不断推向前进。

机械传动论文篇（4）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0054-02

一、“机械制造装备设计”传统课程教学现状及存在的主要问题

“机械制造装备设计”是一门知识面广、综合性、实践性很强的专业主干课，它将机床设计、夹具设计、工业自动化、工业机器人等内容合为一门课程，构成新的课程体系。[1]随着装备制造业的迅猛发展，“机械制造装备设计”传统课程教学越来越不能满足创新人才培养的需要，主要存在如下问题：第一，传统的课程教学内容泛而不精，不能紧跟时代步伐，缺少新装备、新技术和新材料方面的知识，不利于学生创新研究能力的培养。第二，传统的教学模式相对单一或不足，仍然以教师的填鸭式灌输为主，学生被动接受。由于部分教师自身实践能力较弱，理论教学的效果很差，导致学生学习兴趣不高。第三，传统的课程教学中对实践环节的重视不够，学生缺少亲自动手实践的训练，导致学生缺乏实践经验和动手能力弱。这又反过来影响了学生对课程内容的理解和掌握。第四，传统的课程教学考核方法相对简单，一般将平时考勤、作业和期末考试成绩作为评价学生学习效果的标准。这种考核方法不能有效地激励学生努力提高机械制造装备设计的能力，学生只会在考前突击背概念，不利于学生创新能力的培养。

基于上述问题，苏州科技学院机械工程学院机械教研室全体教师总结多年的任教经验，贯彻以人为本的教育理念，将各种日益涌现的教学方法进行优化组合，形成了一套机械制造装备设计多元化的课程教学模式，以弥补传统课程教学模式的不足，从多角度、多方位激发学生的学习兴趣和潜能。[2]

二、“机械制造装备设计”多元化课程教学模式

以培养学生的创新能力为目标，通过增加专业特色内容和学科前沿知识，优化课程教学的内容；通过应用多种现代化教学方法和增加综合实践环节，优化课程教学方法；通过引入多种评价体系，完善课程考核模式，从而变单一的传统课程教学模式为多元化课程教学模式。具体执行方案分为以下几个方面：

1.制定多层次的课程教学内容

（1）重视理论基础知识。理论基础知识不会因新装备、新技术的产生而过时，坚实的理论基础是一切工业生产活动的最根本的条件，因而是学习的重点。例如在讲授机床设计时，金属切削机床设计的基本理论，如机床的工作原理、几何表面的形成原理和机床的成形运动等，是学习的重点。在讲授夹具设计时，机床夹具的六点定位原理，完全定位、不完全定位、过定位和欠定位等基本概念是讲课的重点。

（2）增加专业特色内容。苏州科技学院机械工程学院于2011年购买慧鱼模型，建立了机器人创意实验室。根据苏州科技学院机械工程学院的实际情况，在工业机器人设计模块，增加了慧鱼模型教具内容的学习，主要讲述如何利用慧鱼模型进行机器人的制作和控制。慧鱼模型是由德国发明家Arthur Fischer博士于1964年在其专利“六面拼接体”的基础上发明的。[3]慧鱼模型采用模块化设计，可无限扩充、反复拆装，可逼真表现机械系统的构成和控制的过程及其控制的原理，便于对机器人原理、组成、控制的全面认识。

（3）加强学科前沿知识。机械制造装备发展日新月异，学生毕业后会碰到非常先进的机械制造装备，为了紧跟时代步伐，加强学科前沿知识变得非常重要。通过请工厂一线的工程技术人员开设讲座和组建学习小组，与苏州科技学院机械工程学院教师一起申报学生科研立项等方式，了解最新的机械制造装备动态，主动参与学科科研研究，激发学生学习的兴趣和主动性，培养学生的创新能力。

2.开展多元化的课程教学模式

课程教学由理论教学环节和实践教学环节组成。传统的“机械制造装备设计”课程教学在理论教学环节上，以教师的“填鸭式”教学为主，而且授课内容重点不突出；在实践教学环节，主要以一些验证性实验为主。针对这种情况，苏州科技学院机械工程学院实施的多元化课程教学模式包括以下几种：

（1）启发式理论教学模式。“机械制造装备设计”的教学内容非常多，如果照本宣科地讲，不仅教师和学生很累，而且授课的效果很差。如果采用启发式教学，引导学生独立思考，通过课堂讨论、师生互动等方式，传授解决实际工程问题的思维方式，提高学生自主学习的能力，有利于培养学生的创造性思维。通过启发式教学，同学们对于过定位的优点有了很直观的认识：过定位可以提高稳定性。

（2）课程网站式理论教学模式。“机械制造装备设计”的教学内容非常丰富，为了调动学生课外学习的积极性，在学校校园网的天空教室处建立了“机械制造装备设计”课程网站。课程网站上不仅有教师上课的PPT电子教案、动画、视频等，还有大量扩充的资料，比如典型机床传动系统与结构动态演示Flas、加工中心刀库及换刀动作等视频资料、组合机床夹具方案图库、慧鱼模型作品展示、学生科技作品图片及PPT等。课程网站还可以进行网上作业布置与批改，远程作业辅导与讨论，并设有习题库，方便学生自我学习与提高。课程网站式理论教学模式有效缓解了目前教学内容多，而课时相对不足的矛盾，促进了学生对机械制造装备课程内容广度和深度的拓展。

（3）双语教学式理论教学模式。双语教学既可以让学生掌握扎实的专业知识，又能较好地提高专业英文阅读和写作能力。[4]目前苏州科技学院与英国南威尔士大学合作办学，办有机械设计制造及其自动化专业3+1国际班，前3年在苏州科技学院学习，最后1年在南威尔士大学学习。为了适应新的发展需要，开展双语教学变得非常迫切。目前针对国际班学生，制作了双语教学的多媒体课件进行理论教学；请南威尔士大学的教授和苏州科技学院机械工程学院英文水平高的教授做学科前沿的专题英文报告；要求学生完成一个全英文的报告，自选题目，并要求学生针对自己的论一个PPT，在课堂进行陈述。双语教学开拓了学生的视野，提高了学生的英文阅读写作能力和口语表达能力，为学生以后的发展奠定了很好的基础。

（4）综合创新型实践教学模式。苏州科技学院机械工程学院结合工业机器人设计教学的要求与慧鱼模型的特点，组建了慧鱼模型综合创新实践平台，增加综合创新实践项目，为学生提供广阔的思维空间，激发学生学习兴趣，提高学生学习积极性与动手能力，培养学生的创新能力。慧鱼模型综合创新实践平台包括机械构件、电气构件、气动构件、传感器、电脑控制器和配套计算机应用软件。以全国大学生机械创新设计大赛主题为创新设计的选题方向，学生自己利用慧鱼模型综合创新平台，搭建自己的机器人来完成创新设计大赛主题所要求的功能。通过使用慧鱼模型综合创新平台，学生不仅能更好地理解和掌握课堂知识，而且应用所学知识解决实际问题的能力大大增强，提高了学生的综合创新思维能力，也提升了机械制造装备设计实践教学的质量。

（5）基于项目驱动的科研创新型实践教学模式。项目驱动教学法来源于构建主义学习理论，是实施探究式教学模式的一种教学方法。[5]基于项目驱动的科研创新型实践教学模式是以科研项目为载体，培养学生的创新实践能力。这一教学模式尤其适合对科研有兴趣的同学。在实践教学过程中，按照自愿和优势互补的原则，将有科研兴趣的同学每3～4人组成一个科研小组，每个小组通过自己查询资料，提出所要研究项目的题目，教师负责判断这个题目是否具有研究的可行性和必要性。教师把每个小组比较可行的题目，报学校的学生科技立项。有了一定的经费支持，以项目为载体，在指导教师的帮助下，充分激发学生的学习热情和兴趣，充分培养了学生的创造力、独立分析和解决问题的能力以及小组组员间的团队合作能力。

3.多元化的课程教学考核手段

多元化的“机械制造装备设计”课程教学考核手段，有利于调动学生学习的兴趣和积极性，有利于提高学生自我学习的意识和能力，有利于学生个性的培养和发展，从而提高了学生的创新意识和创新能力。结合苏州科技学院课程教学情况，将课程教学考核分为五大类：

（1）日常课堂教学考核。日常课堂教学考核从上课出勤、课堂问题回答、课堂讨论、课后作业等方面进行综合评定，按百分制给出分数。日常课堂教学考核重点考查学生上课的纪律性、讨论的积极性和创造性、学习的认真程度等。

（2）英文论文大作业考核。英文论文大作业考核是双语教学效果的考核，主要从英文论文内容的深度和广度、英文写作是否有语法问题、课堂陈述等方面进行综合评定，按百分制给出分数。英文论文大作业考核重点考查学生的英文检索能力、英文写作能力和英语口语表达能力等。

（3）综合创新型实践考核。综合创新型实践考核从实践题目的拟定、实践操作、实践总结、实践报告等方面进行综合评定，按百分制给出分数。综合创新型实践考核重点考查学生的创新思维和创新能力、实践动手能力等。

（4）科研创新型实践考核。科研创新型实践考核只针对部分有科研兴趣的同学，因而考核成绩作为平时成绩的加分因素。科研创新型实践考核从实践题目的创新性和先进性、实践装置、方法的合理性、实践结果的实用性、论文的规范性等方面综合评定。对于科研创新型实践考核中表现突出的学生，可推荐参加各类竞赛，在学校奖学金评定中得到加分，甚至直接参与教师的科研项目。

（5）期末考试考核。“机械制造装备设计”作为一门核心专业课，期末考试是非常重要的一个考核方式。期末考试考题包括理论基础知识题、综合实践分析题和考查学生创新能力的一些开放式、探究式的题目。通过加大对实践环节在期末考试考核中所占的比例，提高学生对实践环节的重视程度，提高学生理论知识应用于实践的能力。

三、结语

“机械制造装备设计”多元化课程教学模式是一种新的课程教学模式。这种模式通过利用课堂启发式教学、课程网站教学、双语教学、综合创新型实践教学和基于项目驱动的科研创新型实践教学，整合了多种教学要素，解决了传统课程教学模式中存在的问题。这种模式通过建立多元化的课程教学考核手段，大大激发了学生学习的积极性和主动性，提高了学生分析问题和解决问题的能力，促进了学生创新意识和创新能力的发展。通过教学与科研的结合，重视学生科研素质的培养，提高了学生的综合能力。

参考文献：

[1]关慧贞，冯辛安.机械制造装备设计[M].北京：机械工业出版社，2009：11.

[2]王立达.成人教育多元化实验教学模式的探讨[J].宁波大学学报（教育科学版），2011，（1）：120-122.

[3]肖晓萍，廖青.“慧鱼”教具在大学生创新教育中的探索性研究[J].高教研究，2006，79（2）：36-37.

机械传动论文篇（5）

0引言

随着科技的飞速发展，机械手在大规模劳动密集型生产中得到了重要应用，成为自动化生产线上不可或缺的一员。机械手提高了生产自动化程度，降低了劳动强度和用工成本，提高了生产效率和产品合格率，提高了生产自动化程度。机械手在生产中仍有许多机械结构和控制系统问题存在，不断加大对机械手的研究，增强其智能性、适应性、准确性和稳定性，满足日益提高的F代化生产要求。

1机械手臂机构设计

1.1底座结构设计

底座是整个机械手臂的支撑部分，是执行腰部360度回转的机构，也是安装动力源、控制系统和驱动系统的部位。

1.2手臂结构设计

手臂是支撑和带动手腕和手部的重要部件，分为有关节臂和无关节臂，本文所设计的机械手臂试验装置为无关节臂，并采用直流电机驱动，锥齿轮或内啮合齿轮传动。

1.3手腕结构设计

手腕是用于连接手臂和手部的部件，通过左右旋转平移和俯仰转动，可以调整机械手执行操作时的位置和姿态。

1.4手部结构设计

手部是直接于物体接触的部件。根据手部与物体接触形式的不同可分为夹持式和吸附式。夹持式通过模仿人手指的结构形式，可分为无关节、固定关节和自由关节三种类型。根据手指数量又可分为二指、三指、四指等，其中二指应用最多。根据传力结构又可分为回转型和平移型，回转型结构简单，方便制造，因此常使用此类型；平移型可夹持范围大，但结构复杂，成本较高。本文采用二指回转型夹持式结构，手部有两个自由度，一个自由度用于夹持物体，一个自由度用于反转手腕，通过直流电机驱动。

设计所得机械臂采用的回转型机械手臂与人的手臂结构相似，前三个关节都是回转关节，底座与手臂形成类似人手臂的肩关节，手臂中大臂和小臂形成肘关节，大臂可以做回转运动，小臂可以做俯仰运动。此类机械臂工作范围大、运动灵活迅速、适应性强、通用性好。

2机械手臂驱动设计

驱动系统通过传动装置为整个机械手臂提供动力，关节型机械手的驱动系统主要由驱动装置和传动装置两部分组成。常见的驱动型式有液压传动、气动传动和电气传动，液压传动具有作用力大、结构紧凑、作用平稳、动作灵敏等优点，但其易产生漏油污染、结构复杂、成本较高；气动传动动作迅速、结构简单、无污染、维修方便，但由于空气易被压缩，工作不线性。工业机械手臂常使用液压传动和气动传动，但液压传动和气动传动结构复杂、成本较高，本文机械手臂作为实验装置，机械手臂不需要进行高强度、高负载的工作，故使用电气传动，具有运动速度快、可靠性好、运动精确、安装维修简单等优点，完全可以满足实验设备的需要。

3机械手臂控制系统设计

机械手臂控制系统控制着机械手臂按所发出指令要求运动。目前，工业机械手多采用程序控制系统和电气定位系统进行控制。机械手臂实验装置的控制系统较为简单，用单片机输出六路PWM脉冲信号分别控制机械手臂的六个舵机，需要输出一个20ms的脉冲来控制舵机，即可实现机械臂的六个自由度。对机械手臂的控制即对各电机的控制，计算机为控制系统的核心，分别由计算机、伺服控制卡、4套步进电机驱动单元和4套步进电机组成。

机械手臂控制系统设计主要时对驱动系统的设计、上位机控制界面的设计和上、下位机之间串口通信的设计等。

在对上位机控制界面设计时，主要包括五路舵机控制区、一路电机控制区和机械手运行示意图等方面。五路舵机控制区采用滚轮条的形式，在右侧的编辑框中实时显示各舵机的转动角度；一路电机控制区采用速度控制的形式，显示电机的正转、反转和停止；用机械手运行示意图实时显示机械手的运行情况，当相应舵机或电机运行时，会在相应的舵机或电机位置上加亮以表示正处于运行状态。

4结语

随着生产中对机械手需求量的不断增大，对机械手智能性、适应性、准确性和稳定性提出了越来越高的要求。我国对于机械手的研究和应用起步相对较晚，不能适应生产中对机械手提出的要求。对六自由度机械手臂实验装置的设计，实现对机械手的实时精确控制，解决存在各种问题，可以为控制算法和控制理论的测试、检验提供更佳的实验平台，更好地对机械手进行精确而又复杂的控制研究。

参考文献

机械传动论文篇（6）

0引言

对于科学技术高速发展的现代化，传统的机械设计制造已经不能很好地配合科技发展迅速的社会，所以必须将传统的机械设计制造与现代多项技术相结合比如：信息与计算机技术，加入计算机技术可以实现传统机械设计的自动化；将机械设计制造与电子技术相结合，可以实现产品的机电一体化，更好地服务大众，节约时间，减少成本。机械设计制造及自动化是对传统机械制造技术的传承，也是一个发展[1]。

1机械设计制造及自动化概述

1.1机械设计制造及自动化理论

机械设计制造及自动化包括多个方向：机械电子方向、机械制造方向等，总的目标是实现对加工对象的自动化生产，如图1、2、3所示，分别是自动数控机床、自动封装机、以及机器人。机械设计制造及自动化是多个专业学科相互交融相互发展的理论，包括电子技术、控制技术、计算机技术等。利用传统机械技术与计算机技术相结合，能够实现例如机器人的自动控制，解放生产力，减少人工成本[2]。

1.2机械设计制造及自动化概念

（1）机械设计

机械设计是机械生产的基础，影响机械性能的因素有很多，包括：机械设计、材料、动力等，而机械设计是决定机械性能的主要因素之一。一般而言，机械设计之后还要进行优化设计已达到最好的效果。优化设计相关的要求包括：成本低、污染少、性能好、尺寸小等[4]。

（2）机械自动化技术

机械自动化技术是多方因素相互影响的综合性技术，将传统的机械设计制造与现代多项技术相结合比如：信息与计算机技术，加入计算机技术可以实现传统机械设计的智能化自动化；将机械设计制造与电子技术相结合，可以实现产品的机电一体化[5]。

2机械设计制造及自动化发展

2.1机械设计制造及自动化发展现状

（1）设计水平

我国机械设计水平不是很高，与国外先进技术还有相当大的差距，缺少创新，可以适当地对员工进行培训，加强实践经验。

（2）制造工艺

我国机械设计制造采用的生产、设计方法与国际发达国家平均水平相比较为落后，目前许多发达国家已经将许多高科技技术与机械制造技术相融合包括：3D打印技术、纳米技术等，这种高技术水平能够提高生产力、提高产品质量、减少成本，我国仍然需要不断去发展创新。

（3）自动化技术

我国缺乏相关技术的人才，目前只是引入自动化这一理念，但是在生产过程中运用自动化技术还不是很普遍。

2.2机械设计制造及自动化发展趋势

（1）智能化发展

在技术高速发展的现代化时代，社会要求更快的生产效率、更精确的精度，所以机械设计制造及自动化技术会向智能化的方向不断发展，让机器代替人工，不仅可以提高效率，解放生产力还能减少人工错误。所以机械设计制造及自动化向智能化发展是必然的趋势。

（2）网络化发展

现代的时代已经是网络的时代，所以机械设计制造及自动化也会跟随大趋势的发展，相关的技术必定通过网络共享。

（3）绿色化发展

环境污染是现代社会面临的严峻的问题，所以需要减少污染，势必要向绿色化发展，为了人类的可持续发展，这个是必须遵循的规定，也是机械设计制造及自动化发展必须要坚持的方向。

3机械设计制造及自动化应用研究

3.1机械设计制造及自动化问题

（1）技术不成熟

我国机械设计制造采用的生产、设计方法与国际发达国家平均水平相比较为落后，目前许多发达国家已经将许多高科技技术与机械制造技术相融合包括：3D打印技术、纳米技术等。

（2）缺乏推广

τ诟呖萍嫉挠τ茫我国宣传力度不够，很多企业只是听说有相关技术，对于它的应用并不熟悉，也没有相关的部门单位去宣传，培训，从而导致很多的企业仍然在使用传统的方法和工艺，使机械设计制造及自动化及技术发展受到限制。

（3）缺乏专业人才

一方面，对于机械设计熟悉的优秀人才，许多都是年龄较大的学者，对于新技术的应用可能接受能力较差，适应的缓慢，另一方面，大学毕业的学生接受新事物新知识的能力较强但却又缺乏相关的实践经验，所以导致了人才的缺乏。

3.2机械设计制造及自动化策略

（1）引进先进国家的机械自动化技术

引进发达国家先进的技术，学习优秀的技术，取其精华去其糟粕，通过学习别人优秀的技术来提神自我的技术，加速我国机械设计制造及自动化的发展进程。

（2）加强推广力度

对于机械设计制造及自动化的应用，我国宣传力度不够，很多企业对于它的应用并不熟悉，很多的企业仍然在使用传统的方法和工艺，使机械设计制造及自动化及技术发展受到限制。所以要加强宣传力度，让相关的部门进行宣传培训，使得更多的企业能够熟悉自动化技术并且运用到实际的生产过程中去。

（3）加强创新

引进他国先进的技术并不是长久之计，我们需要自主创新，自己实现技术的提升，这样才是长久之计。所以要培养相关人员的创新意识，提高创新能力，减少引进他国技术的成本。

4结论

对于机械设计制造及自动化的发展，一方面要分析其发展现状和发展的趋势，然后对机械设计制造及自动化应用方面的问题进行剖析，提出相应的解决策略，这样才能更好地应用机械设计制造及自动化相关技术，提高生产效率，促进社会发展。

参考文献：

机械传动论文篇（7）

中图分类号：G424 文献标识码：A

Brief Discussion on Vocational College Mechanical Drawing Teaching Reform

LUO Yingfei

（Wuzhou Vocational and Technical College， Wuzhou， Guangxi 543002）

Abstract "Mechanical Drawing" is the mechanical foundation courses in vocational colleges， technical theory and operating practices have a certain level of difficulty of teaching. In order to improve the teaching effect of this course， you must explore innovations in teaching methods， to create a more scientific and rational teaching methods and means， the teaching and learning organically， closely together. In this paper， vocational colleges "Mechanical Drawing" teaching reform and the specific use of innovative teaching is briefly analyzed and discussed.

Key words Mechanical Drawing； teaching methods； reform

作为目前高职院校机械类专业的基础课程，机械制图在技术理论与操作实践的双重层面都对学生提出了较高的要求；牢固掌握机械制图这门“工程语言”，对于机械类专业知识的全面学习以及该领域的应用实践都具有极其重要的意义。然而，不少学生在这门专业课的学习过程中颇感吃力，难以充分理解和熟练运用相关的机械制图知识；同时，传统的机械制图教学在方法上也存在着一些问题。针对这种现状，笔者认为亟需在教学方法上寻求创新，在结合机械制图知识的内在特点和规律的基础上，运用更加科学、合理的教学方法和手段，将教与学有机地结合起来，提高这门技术基础课程的教学效果。

1 传统机械制图教学中存在的主要问题

当前的高职院校机械制图课程还大多袭用传统的教学方式。由于这门课程知识的标准性很强，从各种图线的画法、字体的写法、尺寸的标注、图纸的规范到零件图、装配图的画图与读图，都要严格遵守国家标准与行业标准。因此，传统教学方法在课堂讲解过程中主要还是秉持这种“标准化”意识，力求通过教师标准的板书、图形，使绘图质量和操作技巧得到基本保证。但是，在传统的机械制图教学方式中，也存在着一些问题和弊端；而这些问题和弊端在相当大的程度上影响着机械制图教学的效果和质量。例如，在直接层面的课堂教学中，普遍存在着“漫灌”、“填鸭”式教学的现象，这种教学模式不仅收效甚微，还会导致学生对该课程的学习兴趣下降，甚至反过来影响到教师的授课热情，从而大大降低该课程的教学效果。再如，由于传统教学手段陈旧性、单调性的限制，采用简单的实物模具、纸质平面图等载体很难满足表现点、线、面、空间及立体图形所共同组成的知识体系的要求。加之传统教学多侧重课本内的理论知识，而较少与实际的生产活动相结合，忽视了理论知识在生产实践层面的应用以及二者相结合对于机械制图教学所具有的重要意义。正是由于这些问题的存在，传统机械制图课程教学质量大打折扣，并最终影响到素质教育的全面实施和技能型人才的培养。针对这种现状，笔者认为，必须对传统的机械制图教学方法进行变革，探索出更加科学、合理的教学方法和手段，提高这门课程的教学效果。因此，推进机械制图教学方式改革势在必行。

2 推进机械制图教学方式改革的几点做法

机械制图教学方式的改革是一项多层面的综合工程，为了切实有效地提高这门课程的教学效果，必须全面分析、探索该领域的知识构成、教学规律以及在新的时代条件下对实际教学过程所提出的具体要求。笔者认为，推进机械制图教学方式改革，可以从以下几个方面着手。

（1）从教学的最主要执行者即第一主体入手，提高教师素质与专业教学能力。具体来说，机械制图课程的任课教师应该熟悉相关的机械类理论知识内容，具备基本的几何图形绘制能力，能够科学、合理地准备课堂教学计划并有效地实施之。在此基础上，教师还应具有在教学过程中对知识理论与实践层面相结合的敏锐性；例如关于教案和教学计划的准备，需要兼顾理论的基本体系与现实教学中的可行性，以及各知识点之间的关联性和扩展性；教案的拟定则应保证在内容上条理清晰、中心明确和重点突出，并且包含与实际操作、生产应用等方面的关键结合点。另外，还需加强对教师在计算机教学和相关的高科技教学工具方面知识和操作技能的培训，以提高他们运用现代化教学工具的能力。可以说，提高任课教师的综合素质与专业教学能力，是提高机械制图教学质量的第一步。

（2）学生作为教学过程中的第二主体，他们的学习兴趣对教学效果具有直接的影响。因而，在机械制图教学的实施过程中，应该充分调动学生的学习积极性，以提高学生对该专业的热情和课程的兴趣、以互动变被动为主动作为推进机械制图教学方式改革的重要切入点。这就要求从根本上改变传统的“漫灌”、“填鸭”式课堂教学，使学生真正地变被动听讲为主动接受，提高他们的学习兴趣和在求知过程中的主观能动性。这就要求任课教师在这门课程的实际教学过程中有意识地针对学生的学习兴趣进行教学形式和授课风格的调整和变革。具体而言，教师可以通过在课堂教学中采用活跃、生动的教学方式与授课风格以及开放互动的师生交流形式，激发学生对这门课程的学习兴趣，并且切实遵循“教为主导，学为主体”的基本理念，在教学中根据教学内容的特点和学生的可接受程度（现实可行性），灵活调整教学方法，以充分调动学生的主观能动性，使他们能够自觉地、积极地、快乐地学习，变“要我学”为“我要学”。教师还需注重将课堂理论知识的教授与实际生产操作活动等相结合的方式，增加机械制图教学的趣味性、生动性，进而提高学生的学习积极性和教学质量。概言之，只有充分调动学生在课堂教学、课下作业以及实验操作等过程中的学习主动性、积极性，才能从根本上提高机械制图课程的教学效果。

（3）在教学手段和辅助设备方面，应该充分发挥现代化多媒体教学手段尤其是某些高科技三维软件的强大优势，有力地促进机械制图知识的传授效果。当今社会已经进入高科技时代，计算机、多媒体以及三维技术的发展为知识教学提供了重要的助力。诸如AUTOCAD、CAXA、3DMAX以及Solidworks等绘图软件的应用，不仅省去了繁琐的手工操作，还能大大提高图形绘制的精确性，保证机械制图课程教学的标准化、体系化水平。另外，这些现代化教学设备的应用，可以使机械制图课程的教学内容更加形象、直观，提高课程教学的效果和课后实践应用的可行性。例如，多媒体教学设备具有图、文、声并茂以及活动影像等特点，充分发挥多媒体的形象化教学，可以弥补传统教学方法在直观感、立体感等方面的不足，取得传统教学方法无法比拟的教学效果。尤其是某些先进的计算机三维软件对于展现机械制图主体教学内容具有很好的辅助效果；例如Solidworks就是一款高效能的课堂教学辅助软件，①该软件在机械制图教学中的应用突出体现了现代化科技手段对机械理论的具象化展现。在以形体为基本元素的教学中，Solidworks主要通过拉伸、旋转、扫描或放样创建形体的原理进行理论内容的展示和分析，教师借助这款软件演示形体的创建过程，可以让学生了解建立形体的基本方法和各种建模方法的优点；在此基础上，进而延伸至组合体、截交线和相贯线、视图、零件图、装配图等内容。这种辅助软件的优点正符合了机械制图教学强调培养学生实际绘图能力和读图能力的根本要求。因此，在教学过程中充分发挥Solidworks三维软件的直观性、灵活性优势，以现代化的科技手段辅助、优化理论教学的开展，有效地解决学习中遇到的某些仅凭抽象理论教学难以处理的问题，还有助于激发学生的学习兴趣和主动参与性，全面提高机械制图课程的教学效果。

（4）机械制图教学方式的改革还要注重课本理论教学与该领域生产实践的紧密结合，这也是切实推进教学方式改革、从根本上保障和提高机械制图课程教学质量的重中之重。理论联系实际是教学活动的一项基本原则，任何理论教学的根本目的都是为某种实践活动而服务的。机械制图课程教学也是如此，最终要服务于机械领域的生产实践活动。因此，在机械制图课程的教学过程中，教师应该兼顾其理论知识与实践操作并致力于二者在主要应用层面的内在结合。具体而言，在注重课本理论教学、发挥课堂教学基本作用的同时，还应有目的、有计划地组织、指导学生到校办工厂参观或到具有优化环境的制图实验室去面对实物进行实际画图，以检验学生对所学理论知识的掌握程度及将相关的理论知识转化为实践技巧和生产能力的应用过程。也可以直接将理论课放到实训车间来上，边上课边动手，使理论与实践在更直接的层面进行深度融合，起到更优化的教学效果。通过这些将理论与实践相互结合的具体计划，学生在接受了有关机械零件的基本结构及装配的基本知识、形成扎实的理论知识体系之后，进而将相关知识付诸实践操作与直接应用，并在这个过程中充分发挥想象力和创造力，使理论与实践紧密结合，最大程度地提升机械制图的教学效果及其延伸应用，也符合该课程教学的最终目的和该专业的综合要求。

3 结语

以上简要地论述了关于推进机械制图课程教学方式改革的几点做法，这些做法都紧密围绕着机械制图课程的本质规律与现实要求，注重在教与学的层面、知识理论与操作实践的层面进行全面、深入的摸索和创新，在结合机械制图知识的内在特点和规律的基础上，运用更加科学、合理的教学方法和手段，克服传统机械制图教学的弊端，切实提高机械制图课程的教学效果。因此，提倡教与学一体化、理论与实践一体化，切实推进教学方式的探索革新对机械制图教学效果的提高具有十分重要的意义。

注释

① Solidworks是法国达索公司开发的一款三维CAD软件系统，和其他三维软件相比，功能强大，易操作，设计过程简便易学，学生能很快掌握，操作过程简单明了。

参考文献

[1] 戴勇编著.高职机电一体化专业课程开发[M].北京：机械工业出版社，2004.

机械传动论文篇（8）

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。

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。

二、工程基础理论知识应用能力

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。

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。

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。

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。

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。

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

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：

[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.

机械传动论文篇（9）

一、有关机械设计理论的概括及研究方向

（一）机械设计理论的基本概括

机械设计及理论是机械工程一级学科所属的二级学科，是研究机械科学中具有共性的基础理论和设计方法的学科，是对机械进行功能分析与综合并定量描述与控制机械性能的基础技术学科，也是定位机械工程中的各项细致工作流程及程序的归纳总结的简单理论介绍。它主要研究各种机械、机构以及其零件的工作原理、现代传动与控制技术、运动和动力学性能、摩擦物理学、关系力学、机械创新与设计等有关课题。机械学科与仿生学、信息学、生物学、电子学等许多学科相互渗透，从而促进了机械设计与理论学科的新发展。机械设计这个学科的特色与优势，它是以复合材料构件设计与制造、计算机辅助工程、轻工自动机械设计及理论研究为目标，将计算机辅助设计与现在检测技术应用于机械以及产品的设计过程中。具有工程设计和管理的综合素质极其丰厚的专业知识，适合从事工程技术，科研等工作。我国近年来在机械设计研究上取得了骄人的成绩。

（二）机械设计理论的主要研究方向

现如今，随着科技的快速发展，机械设计理论也逐渐的完善、增多起来，特别是更好地扩大了机械设计理论在各方面上的研究，主要有以下几个研究方向：现代设计理论与方法：机械创新设计与方法、机械系统动态设计与仿真、优化设计、新型传动理论设计、机器人机构及其控制与仿真技术、数学机械化在机械中的运用；机械创新设计与检测技术：机械创新设计与检测技术主要用于研究机械创新设计与有限元计算分析，机械振动与噪声测试与分析，计算机辅助设计与制造、图像处理技术；轻工自动机械设计及理论：主要研究的领域是轻工自动机械现代设计理论，轻工自动机械先进传动技术，新型传动机构研究与开发、轻工机械动力传动的节能与环保、轻工业机器人开发与应用研究、机器人新机型、仿生机械研究等；仿生机械学：仿生原理与技术；驱动与控制技术、机械运动与控制。

二、机械设计理论在汽车工程上的研究

随着工业革命的发展，人类历史上出现了第一辆汽车，近些年来，又随着汽车工业的迅速发展，汽车变成了“改变世界的机器”，它不仅仅改变了人们的生活方式，方便了人们的出行，还在一定程度上有效的提高了人们的生活质量和生活水平。虽然，在过去的几十年里汽车行业的发展有了很大的进步，可是，目前的科学技术水平依然还是有限的，对于汽车的研究在各方面还需要更进一步的提高。新型机械设计理论以及一些基本原理在汽车工程方面有着很大的研究方向，并且对其有着一定的推动作用。

（一）机械理论在汽车工程技术上的研究

汽车工业的发展代表着一个国家制造业的发展，它直接决定了该国家制造业的发展水平。在某种程度上，它不仅仅是最广泛的一种工业，还是最新技术的最大载体之一，例如，有些航空、航天领域的高新技术只有通过汽车工程工业才能够更好的转化为较为规模型的产业，这就决定了新型机械设计理论及基本原理在汽车工程、工业上有着很大的促进作用。近些年来，对于汽车工程技术的研究有着越来越高的标准，这就迫使研究工作者更全面的运用机械设计理论为汽车工业的发展做好准备。

（二）机械设计理论在汽车工程实际操作方向上的研究

在实际生活当中，对于汽车工程的研究离不开技术方面上的研究，更离不开实际操作方向上的研究，这些实际操作上的研究与机械设计的基本理论有着密不可分的关系，甚至有些实际操作，例如对汽车的噪声、振动等等有着很强的密切性，并且对于这些问题的解决有着很好的作用效果。

三、新型机械设计理论在汽车工程上的应用

（一）机械设计理论在汽车工程噪声、振动上的应用

在评价汽车舒适性中有一项十分重要的指标，那就是NVH分析，它直接关系到了汽车产品的市场形象。NVH不仅有助于对振动频率进行匹配，用于消除振动过程中出现的耦合现象，还有利于改善产品的振动特性，从而大大降低汽车的噪声及振动。利用NVH分析可以预先得到新开发车型性能指标，还能对设计以及制造等各个环节进行更好的优化和完善，该分析不仅从设计成本上，还是从开发周期上考虑，都为设计新型车型提供了很好的保障。

（二）机械设计理论在汽车结构强度与模态分析及结构优化上的应用

车身是车的主要总成，因此车身必须有很好的强度来保证车的寿命，以足够的静刚度来保证车的装备与使用要求。在机械创新设计与检测技术中机械创有限元分析的方法能够有效地满足上述车身的设计，其主要应用体现在：一是在汽车设计中对结构件、主要机械零件的强度、刚度和稳定性进行分析：二是在汽车结构分析中通常采用有限元法来进行各构件的模态分析，同时在计算机上可以清晰地观看各构件的振动模态，这就为结构的动态设计提供了方便。因此有限元分析的方法在汽车结构上的应用从而提高了车身设计水平。

四、结语

机械设计的基本原理以及设计理论有着很好的应用前景，特别是在汽车工程方面上发挥着良好的效果，不仅仅体现在对于汽车工程技术和实际操作上的研究，还体现在了对于汽车工程、设计上的具体应用，这些对于汽车工程的发展有着极大的推动作用。

参考文献：

[1]温文源.客车车身结构的有限元分析及优化设计研究[D]. 2011年

机械传动论文篇（10）

中国政研会副秘书长袁祥到会讲话，他充分肯定了中国机械政研会成立30多年来的探索与成就，对新形势新常态下的政研工作提出了新希望新要求，并号召政研战线的同志们携手同行，并肩战斗，努力开创思想政治工作的新局面。

中国重型汽车集团有限公司党委副书记于有德、济南市委宣传部副部长周鸿雁、山东省政研会副秘书长李庆义热情致辞。

中国机械工业联合会执行副会长兼秘书长、中国机械工业政研会理事长赵驰作了主旨报告，在《不忘初心，砥砺前行，为增强机械工业软实力而努力奋斗》的工作报告中，总结了2016年工作并提出了2017年的工作要点。他认为，2016年，实现了行业思想文化建设"十三"的良好开局。具体表现在九个方面：

围绕机械工业发展谋篇布局；

总结"十二五"，启动"十三五，正式了《机械工业企业文化"十三五"发展规划》；

培育和践行社会主义核心价值观取得新成果，评选推出了一批优秀案例和典型人物，并编发了《中国机械政研会培育和践行社会主义核心价值观优秀案例集》；

研究工作在探索中扎实推进，加强了研究工作的组织领导力量，完成了《机械行业文化建设评价体系研究》等9个课题，评选出一批优秀创新成果和优秀学习成果，进一步促进了成果的转化推广；

选树典型，力推文化落地，评选表彰了全国机械行业"十二五"企业文化建设示范单位、先进单位先进工作者，开展了班组层级的选树活动，评审出全国机械行业文化建设示范班组和先进班组；

服务平台建设取得进展，为行业企业提供文化建设咨询和指导，受委托为国际精工有限公司编制了《国际精工"十三五"企业文化建设规划纲要》和提炼《国际精工企业文化理念体系》。举办了全国机械行业企业基层骨干培训班；

自觉履行意识形态责任制，充分发挥宣传舆论阵地作用，《机械政工与文化》和《企业文明》杂志广泛传播机械行业党建思想政治工作和企业文化新成果、新经验，积极传播正能量，发挥了正确的舆论导向作用；

精诚合作，持续开展机械工业群众性质量管理活功；

抓好自身建设，努力提高为会员服务的水平。

赵驰在报告中传达了关于加强国企党建讲话精神，传达了新时期产业工人队伍建设改革的有关信息，分析了机械行业面临的形势，提出了新形势下加强政研会工作的思路和2017年的工作重点：

即紧紧围绕机械行业转型升级的五项重点任务，推进行业党的建设和思想政治工作创新发展；推进社会主义核心价值观在机械行业的培育和践行；实施《规划》，推进机械行业企业文化建设的发展；贯彻和中政研会关于政研会机械改革的精神，加强自身建设，提高政研会的生命力。

为此，要把思想政治工作贯穿行业深化改革、转型升级全过程；推进社会主义核心价值观在机械行业的培育与践行；推进《规划》实施，促进企业文化落地；做实研究工作；努力为行业企业提供咨询服务；以需求为导向，加强培训工作；加强刊物和网上传播阵地建设；适应形势需要加强自身建设。以崭新的面貌和优异的成绩迎接党的召开。

会上举行了课题研究成果及系列表彰活动。2016年全国机械行业培育和践行社会主义核心价值观十大案例，九个行业课题研究成果，2014-2015年优秀研究成果、优秀学习成果、优秀学习组织；2016年机械行业培育和践行社会主义核心价值观十大案例、优秀案例，践行社会主义核心价值观典范人物，全国机械行业文化建设示范班组、先进班组；2016年度机械行业思想文化建设贡献榜单位受到表彰。

在下午举行的"新理念，新思想，新发展高峰论坛"上，中国机械工业联合会执行副会长陈斌作了《当前机械工业经济运行情况与展望》的专题报告。中央编译局原秘书长杨金海作了《认真总结，系统把握治国理政思想中的理论成果》的专题报告。

机械传动论文篇（11）

中图分类号： TP241 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2015）04（a）-0000-00

中国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，把“服务机器人”研发作为重点项目。机械手是“服务机器人”的关键部位，在各种护理机器人、陪护机器人、中医按摩机器人中，机械手是机器人完成“服务”任务必不可缺的一部分。设计并制造具有感知能力的拟人化机器手，并对拟人机械手的材质、机械结构、控制技术进行了深入的调查研究。将微小型步进电机和齿轮减速器引入拟人化灵巧机械手设计结构中，实现机械手的大扭矩抓取和拟人化；机械手装有位置、力、力矩等多种传感器，可实现机械手认知能力，且所有部件均集成在手指和手掌内。开发具有认知能力的拟人化灵巧机械手集机、电、计算机软硬件、信号源处理于一体。有5个相同结构的模块化手指，具有拟人化手形外观及认知抓取能力。通过对拟人化灵巧机械手的研究，带动更多前沿学科与机器人技术的交叉和融合，促进我国“机器人”的进一步发展，提高其技术水平和国际竞争力。

1 仿人机械手工作机理分析

仿人机械手主要由手掌、手指机构、拇指机构和所有的手指驱动机构组成。手掌内放的驱动直流小电机，节约了手的空间，缩小了体积；手指机构包括小指、无名指、中指和食指，它们都由相同的构件组成，包括两个关节前指和后指，前指和后指使用螺钉连接，可以减小手指的大小。各指之间使用轴连接，用轴套保持之间的距离，防止发生碰撞。拇指机构是单独的零件体，单独与四指机构用连杆连接，减小了机构的复杂性，有利于优化机构。传动机构包括电机轴齿轮、减速齿轮、驱动手指机构的半齿和带动拇指的连杆组成。仿人机械手运动的过程是以手掌为基座，电机固定在手掌内，带动齿轮实现各级减速，半齿连接在四指上，当半齿转动时带动四指张合，四指和拇指是由连杆连接，所以四指动的时候拇指也随之而动，且与四指相反，从而最终实现物体抓握。

2仿人机械手控制系统硬件设计

2.1控制系统硬件结构设计

图3-1仿人机械手控制系统结构框图

如图3-1所示为基于单片机系统设计的仿人机械手控制系统的结构框图。其工作方式如下：

其中MCU为单片机处理器，信号采集模块包括位置传感器模块和力矩传感器模块。这两个传感器模块的主要功能是检测对被抓物体的夹紧力地大小，同时生成模拟量的电信号，然后再通过单片机内部自带有的A/D转换芯片将模拟量转换成数字量，单片机将得到的数字信息存储起来，等到要处理的时候进行处理。

当单片机根据采集到的夹紧力对应的电压信号来算得手指的运动的位移，向外部驱动电路发送不同的位移信息。外部的电机驱动器将接收到的数字信息进行处理，最后进行对电机运行的控制。

2.2控制器芯片的选择

在设计控制系统的过程中，对控制芯片的选择至关重要，从系统的稳定性，性能和价格等方面考虑选择STC15F204EA单片机。

STC15F204EA系列单片机是STC公司生产的单时钟机器周期的单片机，是高速、高可靠、低功耗、抗干扰的新一代8051单片机，可设置5MHZ-35MHZ宽范围频率，可彻底省掉外部昂贵的晶振，自带8路高速A/D转换功能，无需在系统再搭建模数转换电路。

2.3电机驱动模块的设计

2.3.1驱动芯片的选择

L293是ST公司生产的一种高电压、小电流电机驱动芯片。该芯片采用16脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达36V；输出电流大，瞬间峰值电流可达2A，持续工作电流为1A。内含两个高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和继电器线圈等感性负载；该芯片可以驱动两台直流电机。引脚P1用于M1电机PWM输入控制，引脚P2用于M2电机PWM输入控制。

2.3.2单片机与驱动器之间的接线与参数设置

本文所采用的单片机STC15F204EA可以控制驱动器L293驱动两台微电机。分别是M1和M2。引脚P1、P2可用于接收单片机输出的PWM脉宽调制信号以实现对电机进行调速控制。实现电机正反转是通过D1和D2两个端口控制的，输入信号端D1接高电平，电机M1正转，如果接低电平，电机就反转。控制另一台电机是同样的方式，驱动器L293输入信号端D2接高电平，电机M2正转，反之则反转，PWM信号端P1控制电机M1速度，PWM信号端P2控制电机M2速度。下图3-2为仿人机械手控制系统接线原理图，详细地绘制了单片机控制驱动器并连接两台电动机的工作过程。

图3-2 控制系统接线原理图

3控制系统软件设计

本控制系统所采用STC15F204EA单片机对应晶振为12MHZ，利用定时器控制产生占空比可变的PWM脉冲信号。PWM输出范围为0% -100%，PWM的周期1ms，频率1KHZ，且输出低电平有效。

如下是控制机器人左右机械手运动的两台直流电机PWM调速的部分程序

#include；

Sbit KEY_M1_SW =P1^0//M1：启动或停止；

Sbit KEY_M1_DR =P1^1//M1：正转或反转；

Sbit KEY_M1_ADD =P1^2；//M1：PWM加一；

Sbit KEY_M1_SUB =P1^3；//M1：PWM减一；

Sbit KEY_M2_SW =P1^4；//M2：启动或停止；

Sbit KEY_M2_DR =P1^5；//M2：正转或反转；

Sbit KEY_M2_ADD =P1^6；//M2： PWM加一；

Sbit KEY_M2_SUB =P1^7；//M2： PWM减一；

//输出控制引脚；

Sbit PWM1_OUT=P3^0； //M1：PWM的输出脚；

sbit MOTOR1_DR=P3^1；//M1：电机转向控制；

sbit PWM2_OUT=P3^2；//M2：PWM的输出脚；

sbit MOTOR2_DR=P3^3；//M2：电机转向控制；

sbit BEEP=P3^7；//蜂鸣器；

//电机的占空比；

Unsigned char PWM1_value=50；//赋初值 50%；

Unsigned char PWM2_value=50；//赋初值 50%；

主程序

Void main（void）

{

PWM_INIT（）：//PWM初始化

While（1）

{

KEY_SCAN（）：//按键扫描

}

}

4结论

本文设计了一种仿人机械手运动控制系统，该系统充分利用了仿人机械手结构简单、体积小、重量轻，拆卸方便，各手指间都可安装传感器的优点，能使控制更加灵活，安全性增强，满足了仿人机械手对控制系统的要求。以STC15F204EA单片机为控制核心，通过与位移及力矩采集模块之间的通信，实现了信息的良好通讯。通过驱动芯片L293驱动步进电机运转实现对机械手抓握物体的良好控制。

参考文献

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