机械设计论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇机械设计论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

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1.1教学内容过于防范

目前，机械设计这门课程包含的内容较多，有机械原理和机械设计。机械设计包括材料、力学、热处理、机械原理、公差与配合、机械零件、机械CAD等内容，所涉及的知识层面较广，教学内容较散，且与其他课程有着很多重复，如机械设计学科中有一项螺纹连接的相关教学内容。可见，教学范围与机械设计这门学科的学习原则不相符合。又如，减速器的类型、样式和设计参数要求，和机械制图中的减速器设计相关知识存在较高重复率，不仅在学科的学习层次上造成混乱，还浪费了学生的学习精力。

1.2与时俱进能力不强

机械设计这门学科的实用性较强，同时其教学内容随着科技的不断发展而不断变化。所以，传统的教学内容如果不进行更新，很难满足现代社会的需求。现代机械设计教学应当满足工程性和技术性需求，同时也应当具备系统性。因此，现代机械设计学科紧随时代的变化而改变，将传统的设计技术进行时代元素的融入。如今，很多相关院校对机械设计教学中的设备结构、设备强度和运动学等技术的教学比较注重，教学力度也较大，使能源问题、环境问题的教学很少涉及。尤其是安全、人机关系、美学等社会因素和价值工程、周期费用分析等经济因素，导致机械设计教学无法满足现代人们的生产需求。

1.3教学方式落后

很多相关院校对机械设计的教学仍然采用讲学通用的原则，对于教学中的重点知识，让学生采取理论知识记忆的灌输性传统学习方法，而对这门学科的实际应用教学涉及较少，仅仅加深了学生的相关知识或原理的理解。同时，缺乏案例式教学、现场教学以及讨论启发式教学，在学生的学习过程中没有充足的时间进行自主探索，严重阻碍学生对知识的理解与掌握，同时一定程度上阻碍了学生运用所学知识解决实际工程问题能力的发展。因此，应当对机械设计教学体系进行创新。

2创新机械设计教学体系措施

2.1调整教学内容

机械设计的学科教学内容应从实际出发，注重教学的整体性、实践性以及创新性。如今，很多学生对于机械设计的基础知识掌握不明确。所以，机械设计教学中应当遵循适度够用的理论知识学习原则，可采取重点学习、部分理解等方式。首先，教学内容要清晰精简，要精简机械设计这门课程的教学内容，避免学生在相关知识的学习中产生知识重复。同时，在学生的实际应用教学中，如实验、实习、课程设计、社会调查、毕业论文以及课外科技活动等注重实践运用的教学环节，不但要适度融入相关基础知识，还要增加其课程。其次，要注重知识的整合。在机械设计的实际教学中，将其中关联性与联系性较大的知识急性整合学习。最后，在机械设计的教学过程中应当注重知识点的增设。不仅要注重知识的重点性，还要考虑知识的完整性，可以增设以电、液为动力的机构组合，结合实际的典型机械等新内容，使学生全面认识现代机械，以适当前生产实际需要，方便计算机辅助设计的应用和推广。

2.2加强学生能力培养

机械设计是一门极具实践性的课程，过程中应当注重学生设计技能和创新能力的培养，以培养学生技术应用能力为主要教学目的，同时注重学生工程意识、工程实践能力、创新意识以及社会实践能力的培养。实际教学过程中，教师应当彻底摒弃传统的灌输式教学模式，在讲解相关理论知识或原理时，注重培养学生总结结论的能力。同时，在相关知识或原理的讲解时，融入其在实践中的应用，坚持产、学、研相结合，体现机械设计教学的基础性、系统性、实践性以及现代性。

2.3创新教学方法

目前，相关院校的招生多是面向全国，导致各种学生的机械设计学习基础不一。因此，要不断创新如今的机械设计教学。教学过程中，应当加强直观教学，在学生学习相关理论知识或原理的同时，让学生接触各类种机械、机构、零件、部件、图纸，提高学生相关知识或原理的实践性。同时，教师也可以利用多媒体、电子教案、CAI课件以及录像等现代教学技术，借助计算机和互联网，利用虚拟现实技术和仿真软件系统，开展机械设计的现代化、立体式教学。此外，教师在机械设计的实际教学中，应当尽量减少相关知识或原理的理论推导，运用例证讲清思路，加深学生对相关理论知识或原理理解，提高课堂教学效率。

2.4增加教学实践

机械设计是一门较注重实践运用的学科，教学时教师不能仅仅注重学生的知识学习，要更加重视学生的知识运用，如绘制机构运动简图。图2为机构简图的绘制步骤。以四杆机构为例，结合日常见到的筛东西、磨豆腐等，布置设计任务。在四杆机构的讲解过程中，不断提醒双曲柄机构、曲柄摇杆、双摇杆机构分别有什么运动特性，能转化为什么样的运动形式，现实生活中有哪些物品用到了这些机构，不断启发引导学生思考设计任务。一个机器少不了动力，因此课程中增加电动机的选用环节。学生设定自己运动机构的各种参数后，按部就班选用电动机，由此掌握效率等概念，并对整体的机器建立一个大概的认识。电动机选好后，考虑减速的问题。这时，可以引进齿轮机构（包括蜗轮蜗杆）、带传动、链传动。齿轮机构重点讲传动比的分配、计算及选用，对于渐开线的形成等和现场应用联系不密切的内容可忽略不讲。带传动、链传动重点讲传动特点和应用。此外，学习过程中要加入查手册选材料环节，把时间用到应用实践上。

3结语

目前，我国机械设计教学体系仍然存在教学内容过于庞杂、无法适应时代的快速发展以及教学方式过于陈旧和落后等问题。因此，在机械设计实际教学过程中，应当调整教学内容，加强学生能力培养，同时不断创新教学方法，以期为国家培养更多机械设计创新性人才。

作者:李爱军 徐红芹 王红梅 单位:山东理工大学机械学院

参考文献

[1]金京，罗声.基于创新能力培养的机械设计类课程教学改革与实践[J].纺织服装教育，2012，27（6）：534-536，539.

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对于机械设计而言，其初期计划设计是非常重要的，并且会在很大程度上直接影响机械设计的成果和性能。为此，应对机械设计初期计划设计进行分析。从内容上来分析，机械设计的初期计划设计，比较类似于计算机软件设计分析的内容，具体工作主要分为以下几个方面：第一，机械设计在开始工作之前必须对大量的数据和信息进行搜集，并且在整理后开展深入分析，选择有价值的数据和信息，为机械设计工作提供必要的参考。机械设计在精度上的要求很高，不能草率的决定如何设计，需要根据实际的需求以及技术方面的标准来开展设计工作。第二，设计人员必须充分掌握好设计的器具所具备的功能与性质。现阶段的发展已经进入到了高度的自动化阶段，机械设计工作基本上都是通过不同的器具来完成的。因此，器具的功能和性质直接决定了机械设计的成果和应用方向，该项工作在未来的发展中必须得到充分的重视。

1.2机械设计的设计方案

相对而言，机械设计在具体的工作当中都是按照相应的方案来进行的。目前，机械设计方案被认为是设计工作中的核心部分，能够在客观上和主观上对机械设计的质量和水平产生极大的影响。方案设计的工作必须保证贴合实际，过于理论化只会导致非常严重的后果。本文认为，机械设计的设计方案应从以下几个方面出发：第一，机械设计方案必须满足机器本身的性能和功能要求。机械设计从细小的零部件一直到较大的操作设备都要按照设计方案来执行。但是，方案在设计的过程中应保证其符合机器本身的功能和性能，要具有较高的匹配度，否则无法完成较多的工作。第二，机械设计方案在实际的设计当中必须充分考虑到检验者本身的因素。以目前的情况来看，检验者属于主观上的因素，其是否掌握机器的开发、是否能够创新、是否具有较高的认知，都将影响机械设计方案的有效性，从而间接的影响后续的工作。

1.3机械设计的主要技术设计

随着机械设计的重视程度不断提升，很多地区都在机械设计的主要技术方面投入了大量的时间和精力，力求能够在客观上研究出更高的技术成果。但是，机械设计的限制性条件较多，理论化的成果多数情况仅适用于学术研究，未来的设计技术还是应该在实践工作中进行较大的努力。从现有的工作来看，机械设计的主要技术设计过程中，对于主要技术层面这一要素具有非常高的要求。本文认为，在机械设计的主要技术设计阶段，应达到以下两方面的要求：第一，设计人员必须对设计图纸信息进行反复的核对，尤其是一些重要的信息和数据，应认真对待图纸的各种数据计算，从多方面来完成总图与部分图的对比分析，将最终的数据进行有效的整理。机械设计的主要设计技术，从客观的角度来分析就是对各种数据和信息不断加深的过程，提高精度的同时保证机械设计的质量和性能不受到影响。第二，机械设计主要技术的每一个环节都要进行审慎的比对和分析，保证阶段性的工作成果。社会虽然对机械设计的需求较大，但在要求方面丝毫没有减弱。设计人员在执行技术的时候应保证不出现任何类型的疏漏，必要时应进行反复的校对。由此可见，机械设计主要技术在目前的发展中还有很大的提升空间，且值得研究的部分较多。

2我国机械制造的技术

2.1我国先进机械制造技术的特点

近年来，我国科学技术快速发展，先进的机械制造技术在机械制造中得到广泛应用，技术与设备都要进行不断更新，在原有优秀技术的基础上，运用先进技术作为发展的基础，满足当今市场竞争的要求，增强市场竞争力。另一方面，先进的机械制造技术能够有效提升机械产品的性能与功能。由此可见，我国先进机械制造技术的特点还是比较突出的，且在经济效益和社会效益上获得了较大的提升。结合以往的工作经验和当下的工作标准，我国先进机械制造技术的特点主要集中在以下几个方面：第一，技术的精度不断提升。目前的零部件机械制造获得了广泛的重视，零部件的精度和性能都有所提升，促使我国的机械制造技术更上一层楼。第二，面对社会的强大需求，我国先进机械制造技术的体系不断健全，在很多方面都获得了突出的成就，告别冗杂操作的同时，还实现了工作量的降低、工作效率的提升，这是值得肯定的。

2.2我国机械制造技术的发展方向

机械制造技术的发展是一个不断深化的过程，单纯在精度上或者是质量上要求提升，并不是最终的诉求。应用机械制造技术的目的在于为社会提供所需要的产品，促进生产生活的快速发展，减少各种问题的出现。因此，明确机械制造技术的发展方向是非常重要的。根据发展方向，结合当下的工作成果，努力地朝着目标努力，才是今后需要做的事情。本文认为，我国机械制造技术的发展方向应在以下几个方面来展开：第一，机械制造的管理。健全规范的计算机管理制度是我国的机械制造技术发展方向之一，因此，我国机械制造业应该加强对机械制造技术的计算机管理。第二，机械制造的设计。现代的机械产品的设计要求更加倾向于智能化，如CAD设计软件以及虚拟的设计技术对需要设计的机械产品进行模拟设计，并能够通过多媒体等对产品的性能、结构等进行模拟演示。

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1.2现代机械设计的未来发展与前景分析机械产品在性能方面要更加的优良，因此，在进行机械设计过程中要以提高产品的性能为目标，其中机械产品的优良性主要体现在可靠性技术以及控制技术方面。机械设计要更加适合市场发展，在激烈的市场竞争中能够获得发展空间，产品在形成以后要能够在市场中进行拓展。同时，在经济环境不断变化的情况下，要不断开发新技术，这样能够在机械设计方面应用新技术。新技术要具备一定的竞争优势，主要体现在技术方面的创新，成本方面的降低，智能化设计等。应用新技术来提高机械设计的市场竞争能力，对企业未来的发展更加有利。在机械设计方面，节能环保理念也要进行体现，近年来，人们对环境保护越来越重视，在机械设计过程中，绿色设计成为了主要发展方向。机械设计产品以智能化和绿色化为基础，在对能源进行利用时，能够利用先进的机械设计技术实现能源的利用最大化，对实现资源的循环利用更加有帮助。

2机械制造的技术分析

2.1先进机械制造技术的特点分析先进的机械制造技术要符合当代技术发展要求，在机械设计方面要更加具备当代的特点。传统的机械设计在应用过程中出现了越来越不能满足现代机械产品需求的情况，虽然其在制造技术方面在不断的更新，同时，使用的设备也在不断的更换，但是，在原有基础上要不断的更新技术，对先进的技术进行利用，作为其发展的基础。市场经济不断发展过程中，机械制造技术要做到能够适应经济的发展。工业发展过程中对各方面都提出了新的要求，近年来，工业发展速度非常快，而且在不断的融入新的技术体系。工业生产过程中对计算机技术以及信息技术进行了很好的融合，为了更好的提高生产效率，应该对机械制造技术进行革新。提高生产效率满足客户的需要，能够提高市场占有率。先进的机械制造技术在技术范围上要进行扩大，同时，在生产加工方面要不断的发展。

2.2我国机械制造技术的现状以及发展方向分析机械制造的管理。计算机管理制度对于机械制造业而言，是一种未来发展的方向。组织体制与生产模式的更新发展，营造出最新的JIT、AM、LP以及CE等管理理念。在我国，这种管理机制还是比较匮乏的，只有很少的机械制造企业进行这样的管理。因此，我国应该加强机械制造的管理机制。机械制造的设计。工业发达国家都会采用先进的设计方法，并且不断更新设计数据。尤其是计算机辅助软件的应用-CAD技术的应用，让更多企业开始了无图纸的机械制造。然而，在我国，则缺乏这种先进的计算机软件技术，或者是这样的技术应用并不广泛。因此，在这一技术层面上，我国需要努力与发展。机械制造的工艺分析。机械制造以高精度、高精细加工作为其发展的趋势。最新的技术，如微型加工、纳米加工技术、激光加工技术、电磁加工技术等等。这些技术都属于高端的加工技术，在工业发达的国家，这些技术应用较为广泛。

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二、课程教学改革的思路和方法

1．主导思想与目标任务

(1)主导思想。以行业和地方经济发展对工程技术人才的需求为导向，以服务行业为主旨，依托行业优势，结合专业定位和应用型人才培养目标，充分运用现代化教学手段和技术，加强校企联合，改革人才培养模式，优化课程体系和教学内容，加强实践教学环节，培养卓越工程师后备人才。

(2)围绕一个目标，培养三种能力。以着力提高学生的工程素质为目标，培养学生的工程实践能力、工程设计能力及工程创新能力。

(3)搭建一个平台，依据统一标准。以CAXC项目为平台，依据统一的全国计算机辅助技术应用工程师认证标准进行课程教学。

(4)“课程置换”形式，完成认证考试。课程教学形式要进行置换，既要源于认证标准，又要高于认证标准，最后完成认证考试。

2．优化教学内容，细化过程控制

(1)优化教学内容。纵向强化，横向拓展，提高和充实教学内容。应用“海天教学系统软件”进行实训和教学互动。2008年我校首次面向2006级机械工程及自动化专业6个班开设了32学时的“Solid-Works机械设计”课程。随后依据学生就业信息的反馈，及时调整教学内容，2012年开始和应用工程师认证紧密相连，2013年课程更名为“计算机三维设计与分析”，并增加了8学时，完善充实了教学内容，面向4个专业共13个班授课，修订出版了新教材。应用“海天教学系统软件”进行实训，很好地实现了教师与学生的教学互动，提高了学生对课程的学习热情，加深了学生对教学内容的理解和掌握。经调查，有72%的学生对该实验课学习很感兴趣。

(2)采用多样化教学组织形式。课内教学与课外训练结合，由浅入深，以点带面，一人一机，学练结合，整体把握，逐步推进。

(3)规范教学过程。交叉互学，教学研讨，深入交流，总结完善。

(4)强化实验教学环节。从易到难，系统地设置实验内容，且多数内容来自企业。如并条机牵伸机构的结构设计图纸来源于企业，图纸规范，数据标注合理，技术工艺全面，使实验更加贴近生产实际，学生受到“真刀真枪”的实战训练。课程教学内容分为5章，每章配有2个单元4学时的实验，实验指导书的内容涉及草图以及零件、装配体、钣金及工程图。每个实验都有明确的设计意图，学生很容易上手。

3．评估工程技术素养和基本能力并及时修正提高

(1)重心前移，提前介入。通过实习、参加企业活动，了解企业对CAE及CAM应用和对学生能力的培养要求。通过最优化机械设计实验，建立机构最优化数学模型并上机求解，使学生较好地运用计算机解决机械工程设计中的一般问题。通过三维机械设计实验，运用SolidWorks计算机绘图软件，对并条机牵伸机构进行结构设计，使学生较熟练地掌握三维设计基本方法。

(2)探索人才培养新机制。实现课程之间、理论教学与实践教学之间、企业学习与学校培养之间紧密衔接及共同培养人才的新机制。

(3)注重学生综合能力的强化过程。组织学生参加各类大赛等创新活动，将理论和实践的有机结合提升到新高度。

4．加强质量监控和信息反馈分析

(1)建设并完善教学水平和教学质量保障体系。严格的过程管理与考核，将计算机认证考试成绩、理论考试成绩和日常阶段性实物设计作业成绩分别按一定比例计算，形成最终成绩。

(2)克服同质化倾向，实现特色化培养，提升整体质量。围绕行业发展和产品升级换代，瞄准企业对人才素质的综合要求，进行立项研究。

三、取得的主要成果

1．教学管理

2010年，教育部教育管理信息中心批准在我校建立全国计算机辅助技术认证(CAXC)项目考试点，成为陕西省第一家高校CAXC项目考试点单位，向校内外开放。由于机械类专业在2011—2012年度“全国计算机辅助技术认证”工作中的突出成绩，我校被教育部教育管理信息中心评为优秀考试点，项目组负责人在全国大会上作专题发言，项目组成员、机电学院王贯超教授被评为优秀教师。

2．教学改革

(1)发表《培养学生综合能力的探索与实践》等论文4篇。

(2)编著的《SolidWorks机械设计教程》2012年9月被中国纺织服装教育学会列入高等院校纺织服装类“十二五”部委级规划教材，获得学校优秀教材奖。

(3)编写了《SolidWorks机械设计实训习题集》、“计算机三维设计建模与分析”课程教学大纲、“计算机三维设计建模与分析”多媒体教材(光盘)、“计算机三维设计教学平台”实验作业报告单(无纸化)、“计算机三维设计建模与分析”视频教材(光盘)。

(4)建立了具有纺织机械设计和面向陕西省装备制造业发展需要的多行业特色和需求的考试内容和课外实训习题库。

3．应用工程师认证

2012年，我校首次组织学生参加Solid-Works应用工程师项目考试认证，225人获全国计算机辅助技术应用工程师证书。至今，连续三届学生参加了该项认证，共有587人获得证书。

4．工程设计实践创新能力的实训

连续四年在“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛中获得好成绩，获第五届全国大学生机械创新设计大赛省级一等奖、全国一等奖，团队省级二等奖。调查结果表明，96%的学生认为，该课程的学习对提高机械设计能力很明显。第五届全国大学生机械创新设计大赛两项作品奖得主刘晖同学感言，“其中的图纸、三维模型及运动模拟都是应用SolidWorks软件来设计完成的，这款软件的功能的确很强大，也易学、实用”。

5．主要解决的教学问题

(1)依托CAXC项目平台，依据认证标准，以“课程置换”形式，完成标准化考试和认证工作。

(2)解决了理论与实践相脱节，人才培养与行业企业对学生知识、能力、素质的要求相脱节，学校教学与服务社会、促进行业企业产品转型升级换代相脱节的矛盾。

(3)解决了教学质量保障和教学标准衡量存在不一致的问题。

(4)找到了工程类专业大学生工程设计、实践创新能力培养的有效途径和方法。

四、创新点

1．开辟了标准化教学管理新途径

建立了陕西省第一个CAXC项目平台，为校内外人才培养提供了训练场所。规范了应用工程师认证标准，丰富了教学内容。采用现代化教学手段，强化教学管理，整合教学内容，优化教学方法，细化实训环节，完善课程质量和教学效果的评价体系，激发了学生的学习热情。

2．实现作业无纸化

从最初的单纯课程教学到理论教学+实践操作+认证训练等多个环节，面向机械类专业全部学生，提高了教学效果。学生上机建模，作业以电子版形式提交，图文并茂地说明作业过程，实现作业无纸化。

3．综合考核学习效果

从教学、实验及能力训练三方面着手，在计算分析、设计制图及性能测试等方面全方位培养学生，将认证考试、理论考试和日常作业成绩按比例进行综合考核，保证了项目质量和水平。

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1.1生产和工艺过程

机械制造工艺中的生产过程具体是指制造机械时，将原材料或者半成品制作成产品的过程，主要包含生产技术的前期准备，原材料与半成品的运输、保管，零部件与产品的装配、调试和检验等。工艺过程隶属于生产过程，它是指改变零部件与产品尺寸大小、外形、性质、相对位置关系的生产操作过程，例如，毛坯制造、机械加工等。其中，工艺过程涵盖了机械加工工艺过程，它具体是指采用机械加工方法改变毛坯的外形、尺寸大小以及表面质量，将其变成产品零部件的过程，此过程通常由一个或者多个加工工序构成，主要包含安装、工位、公步和走刀这四道工序。

1.2零件装夹

正式生产零件之前，应将其安放在基床或者夹具等位置，此步工序为固定位置，为进一步保障位置的准确性，应对其进行稳固，此步工序为夹紧，固定位置和夹紧统称为装夹。机械生产技术中零件装夹的科学性严重影响着零件的生产品质，同时直接影响着产品的生产速度、生产成本和安全性。通常包含直线、划线找正式和用夹具装夹式这三种零件装夹模式。

1.3定位

为切实保证零件的精确度，应做好零件的定位作业。定位时，首先严格依照加工工件的具体情况合理选择定位基准，本文中的基准是指点、线、面，且能够在明确工件和加工工具之间具置关系中发挥作用，依照所发挥作用和应用场所的不同，将基准划分成设计基准和工艺基准，其中工艺基准依照不同的分类标准，又将其细分为工序基准、定位基准、检测基准和装配基准。

1.4加工精确度

加工精确度是机械制造工艺中的关键，其直接决定着产品的使用性能，依照不同的要求，可将其划分成尺寸大小精确度、外形精确度、位置精确度和表面质量精确度。在具体的机械加工过程中，为获得准确的尺寸大小精度，主要采用试切法、调整法；为获得准确的外形精确度可以采用轨迹法、成形法。

2合理化的机械设计措施

2.1提升加工精确度的措施

在机械设计过程中不可避免地存在误差，只有深入分析研究产生不同误差的具体原因，采取有效的预防措施，方能减少误差的出现，进而提升工件的加工精确度。若想提升零件的加工精确度可以改进所用夹具，也可以改造测量工具；若想有效控制误差，则应全面认真分析加工误差，找到产生误差的具体原因，通常系统应力、受热变形、刀具磨损等都会引发误差，依照具体的原因采取针对性的解决对策。

2.2提高设计标准化的措施

标准化是机械设计的主要发展方向，借助统一的标准，保证机械零件尺寸大小、规格型号、性能和结构的统一，这有助于产品质量的提高，还能够显著降低生产成本。因此，在进行机械设计时应注重产品零件标准化水平的提高，进而提升产品的设计水平，强化机械产品的竞争实力。

2.3改善零件加工表面质量的措施

零件加工表面质量是指机械加工后零件表面的微观不平度，其质量直接影响着产品零件的使用性能、可靠性和使用寿命。为改善零件加工表面的质量，可以采用以下措施：首先，合理选择刀具，尽量依据加工件的属性选取刀尖圆弧半径相对较大、副偏角度较小或者适当的修光刃，进而缩减加工零件表面的不平度；其次，科学选择切削条件。若想获得理想的加工零件表面质量，应严格依据不同的材料选择恰当的切削速度，另外，还可以使用高效切削液；最后，降低表面层的形变程度，可以同时采用多种方法。3.4强化绿色制造的措施绿色制造理念的引入能够有效增加机械设计的成功几率，因此，引入了绿色制造理念的机械制造工艺与原有的制造工艺相比存在一定的差距，它强调对环境的保护，同时在此基础上实现经济效益的最大化。为强化绿色制造，应全面考虑产品的绿色开发，减小其生产使用过程中对环境的污染程度，首先应保证机械建模过程中的绿色设计，借助系统化的设计方法，选取绿色环保型原材料，还应考虑产品的回收和循环利用情况。

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工业设计的一个重要的目标就是通过设计能够为人们提供一个更为舒适的生活方式，提升人们的生活质量，使得我们的生活更加的自然、环保以及和谐，因此工业设计这项工作还具有很强的实践性，需要有较强的应用性。

1.2时代感强

应该注意的是，在不同的时代背景之下，工业设计应该有不同的需求。在当前新的形势之下，工业设计的基本需求就是绿色、节能，由此可见，工业设计还具有较强的时代感。

2工业设计的发展现状

在工业革命之后，工业设计行业迅速发展起来，但是从总体上来看，我国的工业设计历史较短，发展的速度相对比较缓慢。近几年来，随着我国社会主义市场经济的发展，我国很多企业面临经济方面的纠纷也越来越多，这就使得一些企业开始意识到工业设计的重要意义，将更多的注意力转移到了工业设计当中。并且这些企业在工业设计中也确实投入了大量的财力和人力资源，他们希望能够通过优化工业设计来提升企业自身的核心竞争力。

3机械设计制造技术的发展情况

机械设计制造技术包括了很多的步骤和环节，例如：产品的设计以及产品的制造等，此外还涉及到了产品的售后服务等环节。我国的机械设计制造基础相对比较薄弱，同西方发达国家相比较还存在较大的差距，主要表现为当前我国主要依靠引进国外的先进技术来实现发展，自主创新能力不高，这也限制了我国机械设计制造技术的发展与进步。此外，虽然我国的劳动力资源丰富，但是在投入的资金方面还不够充足，这也在一定的程度上造成了机械设计制造行业发展缓慢。我国工业产品的质量虽然在最近几年得到了一定的提升，但是在工业产品的使用性能方面还存在一定的不足，在产品外观的设计上还有所欠缺。

4工业设计以及机械设计制造技术的应用

工业设计同机械设计制造技术有各自不同的特征，如果能够将这二者有机的结合在一起，那么就可以极大的提高企业的竞争力，提高企业的经济效益。但是从当前的实际情况来看，我国很多的小型企业在生产的技术以及生产的资金投入等方面还受到了一定的限制，这样就使得他们在机械的设计和制造技术上难以取得突破，技术水平相对比较落后，为企业的工业设计带来了难度。所以在机械设计制造技术的应用过程中，政府的相关部门需要充分的发挥好宏观调控的作用，对市场经济进行合理的、适当的调节，从而更好的引导工业企业朝着节能以及环保的方向发展。此外还可以对中小企业给予一定财政方面的支持，鼓励他们转变传统的设计理念。

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二、绿色设计内容

机械设计与制造过程中，要想更好地使用绿色设计法，就应该对设计内容进行研究，只有这样才能在设计制造过程中保护资源环境，主要表现为以下几点。

（一）材料选择

所谓的绿色设计，也就是在设计过程中使用绿色材料，绿色材料即可回收、可再生，且对环境污染较小、低能耗的材料，特别要注意避免辐射性能较强的材料，这种才能从源头与“绿色设计”的理念保持一致，从而实使机械制造业在资源利用率方面得以提升。同时，在机械设计与制造中，还应当尽量减少所选用材料的种类，从而降低产品在废弃后的回收成本。例如：模具材料的绿色程度对最终产品的绿色性能有着重要的影响，可通过舍弃过往对材料表面进行化学处理的方法，而改用物理方法实现防腐与脱模；选用对环境危害较小的镍磷镀代替电镀铬；用不锈钢材料来加工防腐模具来代替电镀的方式等等。

（二）设计方法

1）拆卸设计。

传统的机械设计方法中多数只是考虑到产品的可装配性，而较少考虑到产品的可拆卸性。而本文所涉及的绿色设计中则着重要求将拆卸性作为机械设计与制造中，产品结构设计评价的一个重要准则，从而使产品在报废以后，能够对其零部件实现高效且不加破坏的拆卸，以便有利于材料和零部件的重新利用与循环再生，进而达到保护环境和节省资源的目的。在拆卸过程中应该遵守这样几个原则：首先，所用材料应该具有多功能性，这样可以有效降低拆卸数量；其次，设计制造过程中，针对某些有着相互影响的材料避免将其组合，以便间接的导致零件的损坏；再次，拆卸过程中减少零件的多样化，这样可以减少设计制作过程中时间差。

2）可回收设计。

所谓的可回收也就是在设计过程中，对零件的重复利用充分考虑，同时，还应对相应的回收处理方法和回收费用等问题进行考虑等。可回收性设计一般是零部件的再利用和原材料的再循环，当前由于材料再循环仍存在技术困难，而且再循环成本较高，因此较为合理的可回收性设计应将重点放在零部件的再利用上。使用该方法进行设计时，应该采用这样的措施：在设计制造过程中，应该尽量使用那些可以重复利用的材料，并且，还应该确保所使用的材料具有较小的污染力，对于已经报废的零件，可以采取相应的措施进行再加工等。例如可再生材料、易回收材料以及无毒无害材料等；对于已使用过的零部件进行再加工和翻新等措施。

（三）设计成本

在对绿色设计的成本进行相应的分析时，与传统成本分析法大有不同，绿色设计过程中，还应该对产品的回收和利用进行考虑。因此，在整个产品设计制造成本分析过程中，必须在一定程度上对产品的环境成本、回收成本等进行考虑，只有这样才能确保使用最小成本，获得最大的经济效益。从另一方面来说，在对产品进行包装时，也应该着重突出这样几个原则：材料应该尽可能的降低到最小程度的使用量，也就是在满足相应包装条件的前提下，将包装材料降到最低。同时，还应该选择那些具有较小危害的包装材料进行产品的包装，这样可以适度的减少环境污染。与此同时，所选用的包装材料最好能够回收利用，这种可以重复利用的材料，可以有效降低包装过程中所产生的废弃物数量。

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21世纪科学技术的发展突飞猛进，对专业技术人员综合素质水平的要求越来越高。为更好地适应经济快速发展对专业技术的需求，在高等教育领域，我国已普遍掀起了与学科专业结构调整相适应的课程体系改革。教学中不仅应该加强人文教育、理想信念教育，也应该更加注重学生的学习能力、职业技能实践能力和创新能力的培养。因此，不断将新的科学教育研究成果吸收到专业建设中来，立足院校办学特色，对传统的课程设置合理地进行群组优化，探索、选择满足现代社会发展需求的复合型综合人才培养的教学方法，有着极其重要的现实意义。我院对传统的机械设计课程教学进行了改革与实践，对高等工科院校机械类专业建设进行了有益的探索。

机械类（对口）专业机械设计课程群组的构成及现状

教学型本科院校中承办的高职类生源的本科教育以“高级应用型技术人才”为培养目标，紧密地依靠市场需求设置专业，面向生产、管理和服务的第一线，突出实践能力的职业本色。在传统的机械类专业课程设置中，机械设计课程群组由金属工艺学、画法几何与机械制图、机械原理、机械设计、公差与配合等课程组成，各部分内容追求学科体系的完整性，相互独立，不可避免地出现了内容交叉、知识点衔接不紧密等问题。鉴于课程知识需求，教师对知识点滞后部分的处理，大多采取蜻蜓点水式的介绍，致使高职类生源学生感觉内容繁冗、思路不连贯、理解不透彻，学习效果较差。在机械类专业主干学科机械原理、机械设计课程教学过程中，普遍存在着“重局部、轻综合，重理论、轻实践”的现象。机械设计课程作为机械零件结构设计和强度、刚度设计的综合学科，紧密地与机械制图、公差与配合等课程相联系。由于课程传统框架的制约和授课学时的限制，课程的改革只能是局部的，往往造成机械设计实训环节内容单一，涉及诸多交叉课程综合知识的运用问题暴露无遗，尤其突出的是与精度设计内容有关的知识运用，学生只是一味地照抄照搬，缺乏独立思考、综合分析问题和解决问题的能力，在机械设计课程设计作品中几乎看不到机器整体协调性较强的精度设计思想和工程设计创新意识，达不到设计目的，更没有余力充分利用计算机软、硬件来提高设计能力和效率，使机械设计教学处于进退两难的境地。

在强调个性发挥、提高职业技能的人才目标发展趋势下，在课时不断压缩的现实条件下，要保证良好的教学效果，选择先进的教学方法和手段，对传统课程体系和教学内容进行整合，不断探索、研究新的教学改革思想与对策已势在必行。

课程群组优化改革的探讨

（一）课程改革优化的原则

本课程群组的改革，适应国家的教育政策，符合我院教学型大学的定位与发展规划，适应机械设计制造及其自动化（对口）专业面向环渤海及京津唐地区工业经济快速发展的需求，满足本专业培养目标要求。

本专业机械设计课程群组优化侧重《机械设计》及《公差与配合》课程整合研究，使理论与实践相互渗透，突破人为的基础课、技术基础课和专业课设置模式，更加强调知识点的内在衔接与联系，在保证教学大纲实施的可行性与科学性的同时，达到促进学生知识、能力、素质协调发展的目的，真正培养出本科层次的专业对口的应用型人才。

以学生为主体，注重教学法研究，激发学生创新意识与竞争意识，不断丰富教学改革成果，提高学生解决实际问题的能力。

（二）课程群组优化思想

机械设计课程群组优化,即以机械设计制造及其自动化（对口）专业指导性教学计划中有关机械设计的核心内容为线索，以机器中典型零部件为载体，从零部件功能要求出发，着重研究《机械设计》及《公差与配合》课程的教学大纲，打破课程内容界线，重新精炼课程群组交叉内容，、确定各章节的教学时数与顺序，采用著名的“纲要信号网络法”，把典型零部件的运动设计、结构设计、强度设计、刚度设计及精度设计作为纲要，具体设计方法为信号，将《机械设计》课程的图表、系数、符号、公式及《公差与配合》课程的几何量（尺寸、形状、位置、表面粗糙度等参数）公差与检测内容按图索骥，建立机械设计信息图库，充分发挥多媒体声像并茂的立体演示环境，及时与学生进行信息交流，在保证教学内容连贯的同时，加强了教学重点，彰显了机械设计知识的综合性与整体性。在我院，该课程体系的教学以“一级直齿圆柱齿轮减速器”的设计为例，在编写电子教案的基础上，进一步优化了该课程群组的实验环节，采用了三坐标测量机等先进实验教学设备和手段，增加了开放式、设计式实验学时，精选课程群组综合习题作为训练，使“作业”成为减速器设计的一个环节，作业内容深入且前后连贯、呼应。通过教学改革，课堂上完成机器设计中技术设计阶段的全部学习任务。在进入《机械设计》课程设计中，即可进入现场调研环节，搜集资料，确定小型机器设计题目及技改项目，又可结合人机工程、绿色环保设计等理念，采用优化设计方法，运用AutoCAD及Pro/E等绘图软件进行复杂机器设计和创新设计，使传统设计方法不是创新设计的瓶颈而成为阶梯，为该专业《数控技术》、《制造技术基础》等后续课程的工程实践环节及毕业设计打下坚实基础，充实学生的职业技术能力。

（三）实现优化改革的方法与手段

教学是在教师指导下学生主动掌握知识、技能，发展思维的实践活动。教学方法是教法与学法的统一。但实际工作中，教学改革更多地注重教法研究和应用，在学生如何学习，如何引导学生学习方面探讨较少，甚至存在没有必要对大学生进行学习方法教育的倾向。前苏联教育家赞柯夫说：“教学法一旦触及学生的情绪和意志领域，触及学生的精神需要，这种方法就能发挥高度有效的作用。”由此可见，教学法同样是教改成败的关键。在我院机械类（对口）专业机械设计课程群组教学中，针对高职生源理论基础薄弱，学习主动性、积极性较差的实际情况，教师采用了启发、引导式教学方法，精心设计，更多地给学生提供机械设计知识的“纲要信号网络”，充分运用多媒体设备和优秀的课件，向学生提供声像并茂的活跃课堂，增大信息量和专业技术前沿知识，激发学生的学习兴趣和渴求知识的热情。同时，采取将学生带到实习基地现场讲解、学生亲自动手进行拆装实验、结合实验加以理论指导等方式，引导、帮助学生主动迎合市场经济对职业技能的高标准要求。超级秘书网

课程改革实践效果

课程群组优化以培养学生具有“应用型高级人才”的职业技能为目标，牢牢地把握了工程设计的主线，通过此次整合、优化，彻底打破了两课程间的界线，使机械设计内容体系衔接得更加紧凑、顺畅。学生开始接触专业就了解了科学、严谨的设计思想。教师在授课过程中充实了与精度有关的加工方法、加工工艺等“一体化”的内容，在设计过程中，学生基于对精度设计作用的较高认识，对每一个精度指标的理解与选择，必然会达到“学有所用”的要求。在学生掌握了坚实的设计知识基础上，教师可采用更加先进的设计方法和手段，帮助学生全面提高动手能力。本课程群组的优化改革在我院03机制（对口）本科专业教学实践中，取得了明显的教学效果。教改前，在机械设计任务方面，各设计小组设计题目大方向基本是相同，一般只是设计参数不同；课程优化改革后，有关机械设计的技术设计知识使学生在课堂教学中就接受了全面的训练，因此，各设计小组的设计任务结合了学生的兴趣点和学生的专业特长，实现了更加灵活、多样的个性化设计方案。有的设计题目结合现场实例，充分运用了计算机技术和软件技术的优势，彰显了现代优化设计方法与理论在机械设计中的重要作用。在学生成绩方面，与往届学生的机械设计成绩对比后发现：优化改革前学生学习《公差与配合》课程的成绩与《机械设计》课程设计成绩不挂钩，在进行机械设计课程设计时，大部分学生不愿意再深究公差与配合知识在设计运用中的深层次问题，造成了机械设计实践环节“重过程，轻成果”的现象，学生设计成绩徘徊在“中”和“及格”者居多，而03机制（对口）本科学生成绩整体在“良好”水平。另一方面，随着素质教育在大学教育中的倡导与实施，学生的机械设计作品可以参加有关部门组织的竞赛活动，取得本科人才培养目标中要求的“素质学分”的同时，其实践能力得到了极大的锻炼与培养，增强了学生的职业竞争力。此外，对机械类其他专业的课程建设起到了积极的推动作用。

参考文献：

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二、因需施教，优化教学内容

技工教育需要传授理论性知识，更重要的是要教会学生职业技能以及提高学生的动手实践能力。技工教育中的理论教学应以够用和必需为前提，将更多时间留给学生校内与校外实习。为此，机械设计基础课程应该根据学生的认知水平选择教学内容，对于理论性强以及实践中较少利用的内容，如静平衡、变位齿轮等知识删去不讲；对于以前学过的内容少讲；对于实践常用的知识，如带传动设计、螺纹链接、齿轮设计、轴的结构设计、轴承拆装等内容应该多讲与精讲。总之，技工教学中要以应用为目标，够用为度，以概念与应用为重点组织教学。

三、区别对待，分层教学

新学期开始，学生对新学年的激情比较高，上课比较认真。但由于学生基础知识以及接受能力的不同，在开学后3周左右学习的层次性就会表现出来，这时还用“一刀切”的教学法，就会出现有些学生吃不饱、有些学生吃不好的情况。为此，在机械设计基础课程教学中应该使用“分合相接”法：“合”指的是集中讲授与归纳，“分”指的是分类指导与练习。其中，集体讲授面向全班同学，分类指导面向学习有困难的学生或者学习一般的学生，集中归纳起着点睛作用，使学习有困难以及成绩一般的学生加强理解，分类练习指的是根据学生学习不同层次安排识记、理解、简单应用与综合应用四个层次的课外练习，让不同层次的学生都能有适合自己难易程度的练习可做，这些练习可尽量选择实践性强的题目，以培养学生解决实际问题的能力，通过练习真正使学生学以致用。

四、采用多种教学方法，加深学生的理解

采用多种教学方法，提高教学效果。机械设计基础课程中设备种类比较多、结构比较复杂，比如四杆机构以及齿轮等，仅仅依靠老师口述，学生很难理解教学内容，采用多媒体课件，特别是三维动画，能轻松地解决这个问题，从而提高学生学习的积极性，提高教学效果。

五、理论和实践相结合，提高感性认识

机械设计基础课程与机械工业生产实践密切相关，因此在教学中应该注重理论与实践相结合，以提高感性认识。学院学生除了在机电机械专业实验室内进行动手实践操作外，还可到学院内的实习工厂进行实习，从而使学生真正领悟到“学中做”和“做中学”的真正内涵。比如，为了完成“曲柄摇杆机构”和“急回特性”原理的教学，可以组织学生到实习工厂内观看牛头刨床机构的运行情况，从而加深对“曲柄摇杆机构”运行原理的认识，在观看牛头刨床机构的运动过程中，可以看到加工过程中存在进刀慢、退刀快的情况，就能很容易理解“急回特性”原理。

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根据目前的具体情况看，调质技术是最常用的一种热处理技术。对大多数零部件进行处理时均可以通过调质技术进行操作，且该技术的效果能够使所选的材料综合性能得到提升，即利用调质技术能够对材料强度进行拉伸，使机械设计材料的屈服度及拉伸强度得以不断提升，进而增强材料的塑性及强度。通过提升材料的冲击度、强度，能够使设计过程中零部件的使用截面减小，进而降低整个机械的重量及降低部件的消耗及所占空间。在运用调质技术的过程中，必须注意下面的三点要求：一是一定要将调质标注清楚，若只是将热处理标注出来，大部分厂家很可能会运用其他处理技术来进行操作，如利用正回火使材料的硬度达到相关标准，但正回火技术降低材料强度大大降低，致使其在具体工作中出现断裂情况；二是必须将调质硬度范围注明，进而才可以为工厂生产提供便利，如果硬度的范围较窄就不能达到具体的生产需求；三是材料硬度与所要求的实际强度必须相适应。

1.2分析表面硬化技术与选材

对机械进行设计时，应利用硬化技术对各种金属材料的表面进行相应的处理，且对其进行处理主要是为增强材料的耐蚀性、耐磨性，而氮化技术、渗碳技术则是比较常用的硬化技术。渗碳技术通常是指，在渗碳炉对钢材表面碳含量进行增加，使其达到被允许范围时再淬火，进而让钢材的表面硬度能够达到相应的技术标准，再通过低温回火技术将其应力消除，使其组织结构更加稳定。能够利用渗碳技术进行处理的材料通常是渗碳钢，进行机械设计的过程中，可参照实际要求对其进行运用。如可以根据心部强度、零部件主要的尺寸大小对材料进行选择，需要重视的一点是材料的使用不能过度，否则会导致生产成本不断增加。通常情况下，如果截面的有效面积低于50mm，可选择20Cr。但是，如果有效截面面积大小在50～150mm之间，而且其重量低于50kg，就可选择20CrMnTi。渗碳层度深度应参照实际的需求才能进行确定，若增加其层深就说明必须使渗碳时间延长。

1.3分析氮化技术及相关材料的选择

不管是何种钢材通常都可以利用氮化技术对其进行相应的处理，但比较常用的一种钢材主要是45型号的氮化钢。使用氮化技术时往往是利用氮化炉对其进行操作，因而其优势主要是变形较小，进行氮化后就不必再加工。同时，氮化硬度应参照材料质量才能确定，进行设计的过程中必须注意一定要使用整体的氮化技术，由于氮化层并不会带来不好的影响，所以不必再次进行处理。必要时可运用局部的氮化技术对局部进行相应的保护，进行氮化后再把保护层全部去掉。该技术最大的一个特点就是热处理的过程中变形较小、硬化层也相对较小，尤其是适合与调质技术共同使用，进而可以使材料耐磨性、技术强度大大提升。

2机械设计中最常用的四种材料

2.1高分子材料

在机械设计，对于高分子材料而言，其主要包括合成纤维及塑料。此类材料在相应的工业生产中存在许多优点，且材料来源非常丰富。能够从天然气中进行提取，该材料所消耗的能源较少，且其密度也比较小，其延展性同样非常好。

2.2金属材料

各种工程的材料使用中，其使用范围最广泛的主要是金属材料。据统计资料显示，金属材料在机械类产品中占了90%以上的比例。尤其是钢铁材料在机械设计中的使用最为普遍，由于钢铁的韧性、强度较好，且其价格相对较便宜，也可以达到各种性能标准，所以使用较多。金属类材料中的合金，其性能非常优良，比较适合用来制作各种机械产品中的零部件。

2.3复合材料

机械设计中所使用的复合材料主要由不同的、两种以上的材料所构成，且通过化学与物理方法有机组合而成的新型材料，此类材料的性能均可以达到各种工业生产的需求。其中，复合材料通常包含非金属材料和金属材料，而金属材料有合金、镁、铝；非金属材料则包括陶瓷、橡胶、树脂等。金属丝、碳化纤维及玻璃纤维则属于增强型的材料。

2.4陶瓷材料

对陶瓷材料来说，其主要成分是碳化硅、氮化硅，且此类材料的特点主要有密度较低、硬度较高、具有较强的抗压强度及耐腐蚀性强，其缺点是价格非常贵、比较容易发生断裂、比较脆。目前，陶瓷材料大多使用在密封零件的制作中。

3机械设计中材料的选择及使用须注意的事项

3.1对材料进行选择时必须重视其适用性及经济性

机械设计的具体工作人员应根据不同的机械设计工艺，比如锻造工艺、铸造工艺、焊接工艺根据各种需求选择适合的材料，进而才可以使材料发挥出最大的效用。如铸造工艺中所使用的材料一定要具备较好的偏折性、吸气性、收缩性；焊接工艺中的材料应有良好的敏感性及使用性；而锻造工艺使用的材料则应具有相应的锻后冷墩性、冲压性、冷却性、可锻性。只有将各种工艺制作中需要的材料性质把握好，进而才可以选择出真正合适的机械设计材料。另外，对材料进行选择、使用的过程中还要重视材料的经济性，所选材料应在满足设计需求的同时尽量保证价格为最实惠、最便宜，这样就才能够使机械设计成本得以降低。

3.2材料选择过程中一定要重视其环保性及节能性

近几年，随着科学技术、社会经济的持续发展，自然破坏现象也越来越严重，自然环境问题早已成为社会中的热点话题之一。环境与人类的生活、生存有密不可分的关系，对自然环境进行保护也是各个社会成员共同的责任及义务，想要促进社会发展，就必须对环境进行有效的保护，过度的开采往往只会产生适得其反的后果。因此，对机械设计中的材料选择一定要重视节能性及环保性；设计人员一定要坚持可持续发展观，使用污染较小、能耗较少的材料，对那些不可再生、有效的资源必须尽量节约，进而能够在完成机械设计任务的基础上，使自然环境得到相应的保护。