时间：2023-03-27 16:56:44
1计算机辅助机械设计方法
系统软件处于整个软件的核心内层，它的作用是对计算机资源进行自动管理和控制，主要包括操作系统和数据通信系统等。支撑软件又称为软件开发工具，是一种软件工具系统，它的作用是帮助人们高效率开发应用软件。应用软件是用于解决各种实际问题的程序，它是用户利用计算机以及它所提供的各种系统软件和支撑软件自行编制的。计算机辅助机械设计首先要建立数学模型，虽然对于一般的机械零件有现成的数学模型可以使用，但对于没有数学模型的就需要建立正确的数学模型，这是成功进行设计的第一步；接下来，根据手工计算的步骤设计程序框图；然后根据程序框图用高级语言编制程序；最后进入程序调试环节，程序编好后，要对源程序及程序适用范围的边界、转折点进行试算，试算与手算结果要完全吻合。
2系统化机械设计方法
现代化机械设计正在向智能化、柔性化、系统化、信息化发展，而不再是把实现机械某一个单一的功能来作为设计的目标。从系统的角度为着眼点，机械系统设计过程中，为了让机械产品能够创造更高的经济效益和社会效益，必须要在产品制造技术、功能、性能等方面，充分利用先进的技术，让产品的结构产生质的飞跃。在对传统机械设备改造的过程中，系统化设计和控制技术的应用成为了不可或缺的重要因素。人们对于机械产品的功能的需求随着科学技术的飞速发展日益增多，这就导致了机械构造变得越来越复杂，产品寿命期逐渐缩短，机械产品更替的频率逐渐加快。尽管如此，机械产品实际上所展现出的功能仍然无法满足现代社会的需要。现在，计算机辅助设计已经广泛应用于整个产品设计的过程中，从最初的设计计算，到设计绘图，再到生产规划和加工制造，计算机辅助设计都充分表现了独特的优势并且成果喜人。然而，对于产品开发初期方案的设计，计算机辅助设计还是有着不足，不能完全满足设计的预期需求。如何让整个机械设计更加系统化，设计过程更有规律性，从而更好的应用计算机辅助设计，这是必须要考虑的问题。于是，系统化设计法应运而生，采用这种设计方法，可以将设计任务由抽象到具体，由浅入深进行层次的划分，然后对每一层次的既定目标和所采取的方法进行规划。系统化设计法的优势在于，每一个设计都是相对独立却又保持着有机的联系，这些个设计结合在一起，就构成了完整的机械系统设计。为使设计工作科学有效的进行，在机械系统过程中，首先要把一机械系统分解为若干个子系统，各个子系统相对比较简单，相互之间存在着联系，各子系统还可再分解为更小的子系统，以此类推，直至可以满足设计和分析的需要。系统分解时需要注意：首先要把握好分解数和层次。分解数太少和太多都不可以，太少则导致子系统仍很复杂，不利于进行模型化和系统优化，太多又会对总体系统的综合造成难题。其次，分界面不能过于复杂，可以在要素间结合枝数（联系数）较少和作用较弱的地方选择分界面。此外，通常机械系统工作时，能量、物料和信息三者之间存在着转换关系，从系统输入到系统输出的过程中，按一定的方向和途径流动，不可以中断或产生紊流，即便分解成各个子系统，它们的流动途径仍应畅通和明确，在设计过程中，必须保持能量流、物料流和信息流的合理流动途径。最后，需要了解到，系统分解与功能分解的不同。系统分解时，它把具有比较密切结合关系的要素结合在一起，其结构组成虽稍微简单，但其功能往往还有多项，每个系统仍是一个系统。而功能分解时，是按功能体系进行逐级分解，直至不能再分解的单元功能。
3结束语
综上所述，智能化的设计软件、媒体、超媒体工具、虚拟现实技术已经被广泛地应用于现代机械设计领域并展现出了优势。目前，智能化设计、异地协同设计、计算机辅助设计这些技术还处在起步的阶段，还需要不断的深入研究，扩展领域知识，提高技术水平，从而让机械设计得到更大的提升，以适应快速增长的经济需求。
作者：张锐单位：哈尔滨重型机器有限责任公司
关键词：现代机械设计方法；农机设计；应用研究
中图分类号：F224；F407.6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）30-0052-02
我国目前正处速发展的时期，农业的发展随着科技的不断更新也发生很大变化，但还是有很多需要改良的地方。农业机械化在我国大部分已经做到普及。而农业机械化水准的不断提高也预示着农业质的飞跃。因此，对农业设计方面的技术要求也在不断地提高。但是，在设计研究时，由于农业机械化本身具有一定的特殊性和复杂程度，有很多不确定的影响因素，比如环境、成本、周期等，会使设计所得的方法在实践过程中出现一些缺陷和问题。而现代机械设计方法的应用可以很好的避免这些问题，提高研发效率，加强产品的质量和竞争水平。
1 现代机械设计方法概述
现代设计方法的出现和更新主要原因是设计的现代化方法可以通过科学技术来保证达到对设计质量、速度和误差率的要求。现代设计方法不只是科学合理的，而且是动态的。现代化设计方法很好地将科学设计理论和工程设计实践相结合，二者相互促进相互制约。
现代设计方法有很多，包括被称为现代设计方法的前提的信息分析预测法等信息方法论；系统分析等系统论法；动态分析等控制论方法；促进其不断进步的优化论方法；类似设计等对比论法；使用最多的核心方法计算机辅助设计等智能方法；还有寿命论方法、离散论方法、模糊论方法、突变论方法、艺术论方法等等。
现代机械设计方法，顾名思义，就是在机械设计中加入现代设计方法的手段。目前在机械设计中上文提到现代设计方法大部分都得到了广泛应用。现代设计方法在农机设计中一直起到了十分重要的作用。农业的不断发展也推动了农业机械化的进程。现代机械设计的发展也在不断向前。农业机械设计方法将在实践过程中不断地改革和进步。
2 现代机械设计方法在农机设计中的应用研究
2.1 现代机械设计方法在农机设计中应用的影响因素
现代机械设计方法在农机设计中的应用由于田间试验情况的不同，会存在一些不利影响因素。
第一，农耕具有非常强的时效性。在我国北方只有一年一季春种秋收，南方相对较好但是也只有一年两季来进行作物耕种。所以，如果在试验过程中出现状况导致不能按时耕种，就错过了耕种季节，只能等到下一年。这样所造成的损失是非常大的。因此，对于农业机械设计的试验频率是不利的。
第二，农业是靠天吃饭的行业。恶劣的天气和土壤环境也是很不利于农耕的。另外，作物种子是一切的根本，种子质量的好坏严重影响整个农业过程和成果。在农业机械设计方面更是如此。
第三，现代机械设计方法在农机设计中应用的研究通常是需要长期不断地进行试验，然后根据试验结果不断调整和修正方法，从而使得理论和实践更好结合。不断地试验无疑需要花费很多的人力物力财力。因此，成本问题也是现代机械设计方法在农机设计中应用的一个影响因素。控制成本的必要性不言而喻。
第四，随着我国在世界各国的地位的不断提高，很多外国企业在中国建起了工厂。往往外国企业在经济和技术方面都优于国内企业。这就大大增强了农产品行业的市场竞争性。
以上详细介绍了农机设计中机械设计方法应用过程中所存在的不利影响因素。随着机械设计方法的不断优化和我国经济的飞跃发展，我们会在理论和实践结合中不断设计出适合我国农业机械发展的方法。
2.2 现代机械设计方法在农机设计中应用的好处
现代机械设计方法在农机设计中的不断应用实践过程中，我们发现现代设计方法为农机设计的发展起到很好的作用。
因为现代机械设计方法在不断试验的过程中不断地进行对相关具体参数的改良，而且试验中会相应进行虚拟产品的生产制造，减低成本，同时还可以对虚拟和实物进行测试和比对来修正整个设计方法，提高设计方法应用的实用性和有效性。
现代机械设计方法主要是通过计算机和试验来进行研究测试和完善的。这样可以使整个设计的时间大大缩短，有效完成试验及实践应用。
另外，采用的是以试验为主的研究方式，所以成本方面也能有效降低和控制。在现代机械方法在农机设计的应用研究过程中，主要是用计算机来进行测试和修正改良，一般都是以达到测试试验的最理想目标值为准。所以，在这样先进的方法下所得到的成果的精度是非常高的。
3 现代机械设计方法在农机设计中应用的探究
目前，现代设计方法应用在农机设计方面的发展和我国航空业汽车业等其他发展迅速的行业相比较还比较缓慢。
农业方面的企业在其生产经营的过程中，对于机械设计方法的改进和更新重视程度不够，而且对企业自身具有的相关资源的利用程度不够。这样的经营方式必然导致企业生产的农业产品不符合市场需要也达不到所需水准，产品质量也会受到不良影响，产品的销售停滞不前，最终造成企业整体经济效益的损失。
在农业生产过程中常用的播种机一般是由有机架、地轮、运转系统、开沟器及其他构造相对简单的设备组成的。虽然播种机有型号之分，也因存在着播种机的部件构成和所属参数不同的情况，但是这些产品的基本功能没有什么实质的区别，相对来说，其结构的稳定性较好，因此对农机设计中现代设计的阐述和模式化起到非常好的辅助作用。
农机设计中自然少不了对播种机械设备设计的研究。在农业生产中，对于不同的作物品种和不同的生产方式下要采取不同的方式来进行播种作业。比如条形标播种、穴播种等方式。根据播种原理的不同，播种也有机械和人工两种不同的方式。另外，播种机械作业的可使用范围和动力等级的不同也有采用单体播种的情况。
前文提到在实际生产生活中，农业生产和气候、天气、自然环境息息相关。因此，其明显的季节性特征就要求多采用通过计算机提高试验成果的先进技术，比如计算机辅助设计技术等等。
信息、网络、电子、材料方面的技术在不断地走进机械工业中来。现代农业机械化的要求也使得现代设计方法与农机设计更加紧密结合。农业机械化在不断地靠近智能网络化。在农机设计中引入现代机械设计的技术的情况下，在农业机械的设计周期的缩短方面得到了很大的改善，农业相关产品的产品质量也得到了很好的改良，很好地做到成本减少质量过关，农产品企业的收益和效益都有很明显的提高。
通过新的设计理念概念的引入和新的技术方法的影响，很多从事农机设计的人员在设计理念和思维方式上受到了很好的启发，有效提高自身在农机设计方面的研发水准，使得自己在市场经济的大环境下有很强的竞争能力，从而机械设计现代化与农机设计的相融合程度发展的更好。
在现代机械设计方法应用到农机设计的过程中，优化重要参数是农机设计的最重要的工作之一。参数的有效优化和改良对于整体机械设计方法的修正起到十分重要的作用。农机设计中的相关的研究人员可以通过现代化的科学设备进行计算和分析某些的标函数不断地改变参数的来进行试验得到和确定最优设计参数。试验是不断重复不断修正不断改良的过程。量变到质变的转换是需要漫长的过程的。
在现代机械设计方法应用到农机设计的这一过程中也是如此，需要农机设计的相关人员不断地试验不断地实践不断地应用和调整才能做到设计方法的不断更新和改良。
4 结 语
本文结合当下实际对现代设计方法进行了基本阐述，并对现代机械设计方法应用到农机设计的过程中所存在的影响进行分析，并且进一步对现代机械设计在农机设计中应用进行探讨和研究。农业的发展对农业机械化的普及和提高提出了更高的要求。所以，现代机械设计有效应用到农机设计中是十分重要的研究课题。
参考文献：
[1] 李彩风，刘俊峰，冯晓静，等.现代机械设计方法与农机设计[J].农机化研 究，2006，05：186-188.
[2] 高继平.现代机械设计方法在农机设计中的应用[J].中国农业信息，
2014，21：89.
关键词：现代；传统；机械设计；优劣
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.248
0 前言
现阶段，科学技术是我国的发展主导。从主观的角度来分析，机械设计工作的执行，其目的在于更好的满足社会及市场上的需求，越是好的产品，越是在设计方面投入了更多的研究。现代机械设计比较注重的是科学方法及精确的手段，传统机械设计比较注重的是经验的积累和用户的体验，二者既有各自的优势和劣势，同时也可以在不同的产品上进行相互融合。因此，机械设计在未来的拓展空间上是比较大的，可以深入研究。
1 现代机械设计和传统机械设计的方法对比
在机械设计的过程中，我国经历了从无到有、从有到多、从多到精的过程，现下所具备的能力，完全可以更好的应对社会上的需求。可是从长远的角度来分析，单纯在机械设计本身进行研究，并不能获得十足的进步，还必须进行阶段性的整理、分析、讨论，将自身的优势和劣势予以高度的明确，为日后的工作发展与市场、社会把握，提供更多的参考。结合以往的工作经验和当下的工作标准，认为现代机械设计和传统机械设计，在方法的对比中，优劣势集中在以下几点：
（1）传统设计方法在执行的过程中，其最大的优势在于积累的时间特别长，很多经验已经表现出了科学的特点，同时在可靠性、可行性方面都比较的肯定。传统机械设计方法，都是上一辈的人员经验总结，再加上下一辈的传承拓展来完成的，面对不同时代的需求，往往是表现出了多样化的特点[1]。当然，也有后辈前辈理论的情况出现。劣势则在于，传统机械设计的主观性比较强，很多设计方法都是为了应对小众的需求，并没有在大众乃至社会层面做出较多的努力，因此在操作性和专业性方面，都需要依托较少的人员来完成，在传承的过程中，精通人员不断减少。
（2）现代机械设计的开展，得到了更多人的欢迎。在时代的角度上分析，现代机械设计的运用、操作、试验、分析等等，都在各种科学数据上完成的，同时在开放性方面也比较高，能够经得住各个专业的筛选与探查。从优势上分析，现代机械设计的方法更加简单，运用较多的设计软件和设计设备，能够在较短的时间内得到机械产品的模型和初步定义，之后的更新与优化，将会在功能上、效果上不断的完善，最终确保得到社会上的肯定[3]。从劣势上分析，现代机械设计方法过于简单，仅仅拥有很少的经验和理论就可以从事相关工作，以至于市场上的某些假冒伪劣产品不断的增加，一定程度上对消费者产生了误导作用。同时，近年来的现代机械设计虽然比较多元化，可是在某些指标的突破上未获得较大的成果。
2 设计特点对比
机械设计的执行过程中，一定要在特点上有所把控。传统机械设计虽然逐步的退出了历史的舞台，但是认可的群体毕竟较多，同时其在经验的指导上和方法的总结上，仍然有很多的内容值得去探索与分析，因此在未来的很长一段时间内，还会得到很高的关注度。在优劣的分析中，有必要针对现代机械设计和传统机械设计的特点进行分析。
（1）传统机械设计的特点在于精益求精。很多机械产品的实施，都是经过了无数次的失败以后才得到的。一般而言，传统机械设计的执行过程中，在最开始就设定了非常远大的目标，基本上每一代产品的出现，都是对上一代产品的完全更替，从性能上到操作上，实现对上一代产品的全面碾压，由此来达到更好的更替效果[3]。但是，这种特点的劣势在于，研究过程非常的困难，有很多的固有难题需要进行突破，不仅容易耗费几代人的心血，而且最终的成功率也不是特别的高，还存在一定的偶然性情况。
（2）现代机械设计强化了传统机械设计对强度准则的要求。有限单元法和断裂力学等领域的研究成果在现代机械设计中的应用，强化了设计者强度设计的能力，现代设计的准则也因此拓宽到产品设计的更多领域。现代消费者对产品的需求从实用需求上升到物质与精神享受并重的层次，对现代机械设计提出了艺术和美学方面的要求。另外，现代设计根据各种给定的条件，运用优化设计的原理和方法，借助计算机求取最佳设计参数和设计方案。在现代设计中，优化意识还延伸到产品的总体方案论证，产品结构和工艺设计各个方面，并产生了遗传算法、模糊算法等许多新的理论方法。
3 总结
本文对现代机械设计和传统机械设计的优劣对比进行讨论，从得到的成果来看，二者的优势和劣势都非常的突出，未来的研究方法，应趋向于将两者有效的结合，在各个层面对机械设计的方法、手段进行完善处理，特别是在产品的体验上要不断的提升，有意识的增加实质性内容，为社会和市场提供最需要的帮助。
参考文献：
[1]杨柳，姜海涛.浅谈现代机械设计的特点及创新[J].机电信息，2013（03）：155+157.
当前，随着我国工业化、信息化、城镇化和农业现代化的迅猛的发展，工业化和和信息化已步入深入融合阶段，信息化与农业现代化也进入蓬勃发展期，经济全球化、贸易自由化和社会信息化倒逼我国农业现代化，现代农业机械只有通过信息化的手段进一步提高设计水平、降低生产成本，才能在激烈的市场竞争中取胜。如何有效的农机产品开发周期，如何达到最优农机产品质量，如何有效降低农业机械的成本与价格，如何完善农业机械的售后服务等，这一系列的问题不断的拷问我国农业的现代化进程，信息化与数字化是解决上述的问题的有效手段。通过信息化与数字化的手段可以有效提高农业机械的设计水平，通过数字化设备能有效的调控农业机械的精密的制造与加工，通过企业信息化与数字化的管理手段能否实现严格的生产管理与用户反馈。本文主要对农业机械产品研发的研究现状及其发展趋势，以及农业机械的数字化设计方法与技术，并结合从事农机产品多年的设计与制造经验和数字化设计特点，以及 CAD/CAM/CAE、虚拟样机、虚拟测试等新技术的应用加以深入的讨论与研究。
一、数字化驱动下农业机械设计研发
农业机械是衡量一国农业现代化发展的水平的主要指标之一，因而提供数字化手段提高我国农业装备的设计水平，对于在贸易全球化背景下提升农业装备制造业企业在国际上的竞争力具有不言而喻的历史意义。随着信息技术与数字化技术的迅猛发展，数字化设计已经全方位多层次的渗透到农业机械设计、生产中的方方面面，也给农业设计带来了巨大的变化。
1）信息技术与数字化的应用极大降低设计成本。
农业机械的产品创新设计涉及到数据开采、知识发现及其重用技术、知识的表达与组织、知识数据库的开发、基于知识的决策技术等。农业机械的设计可以在线上进行互动设计，企业可以与用户进行反馈论证与修改。设计者可以在线农业机械的设计效果，用户可以在线反馈设计过程中存在的问题，相比于以前农业机械设计都在纸质上进行绘图，在线农业机械设计的极大的促进农业机械设计与实践； 以往产品创新主要集中于具体设计过程，如今从产品的概念设计到详细设计的各个阶段均强调创新设计。如基于蓝牙技术的变量施肥机速度采集系统设计、温室环境下黄瓜采摘机器人信息获取设计、基于RFID 的农机安全监理现场巡检系统设计、基于资源管理和Silverlight技术的农业装备信息网络平台，以及Ajax 技术在农业装备信息网中的应用。均是信息技术与数字化技术在农业设计领域中应用的典范
2）数字化技术强调产品协同设计。
农业现代化的发展催生了许多新需求，这些新需求也亟需新的设计的方法，就目前农业机械数字化设计水平来看主要三种主流的设计方法，一是德国设计理论的系统化设计方法，二是TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving）三是公理设计（AxiomaticDesign，AD），对于目前我国而言，需要对先进的设计方法进行引进、消化、吸收再创新。更需要产品设计师跨区域的进行交流互动，跨部门甚至跨企业共同协作进行产品设计与制造等。数字化的设计平台能够为设计者之间提供实时的交流平台。基于互联网信息技术进行学习，可实现跨实现跨部门、跨行业、跨区域的设计者之间的沟通与交流。数字化虚拟设计实现了设计与需求的协同统一，锻炼设计者虚拟想象空间，提升农业机械的设计水平，有效实现零污染的设计理念，促进绿色设计理念的形成与发展。如基于离散元法的数字化设计、精密播种机数字化设计、拖拉机队列自动控制系统、秧盘育秧精准播种的穴孔同步对中装置及其控制系统，以及基于力控组态软件的温室监控系统均是农业机械协同设计的样例。
3）虚拟现实便捷了农业机械设计与展示。
虚拟现实技术独特魅力之处在于能将农业机械的设计构思、实施及展现都表现为多媒体如三维图形、语音和视频，能然设计者和未来的潜在使用者身临其境地体验产品的设计整体过程。通过多媒体技术、互联网技术来实现可以实现海量、实时、丰富的农业接卸虚拟设计素材。面向某些特色农业机械，其结构复杂、设计困难、设计周期长大大影响了农业现代化的进程。然而如果采用虚拟现实技术，可以有效的克服以上缺点，一方面可以利用虚拟现实技术模拟产品的某些性能，另外一方面也便于设计人员对产品的修改与调整。大大缩短了农机产品的设计、生产周期。满足变化莫测的市场需求。如虚拟样机技术在畜牧机械设计、基于ADAMS 的莲藕切片虚拟样机建模与仿真、基于Pro/E三轴卧式TMR 饲料车的建模及运动仿真、SPH 在土壤高速切削仿真系统开发中的应用、莲藕切片机惯性力平衡仿真优化、大型中空轴式静压轴承流固耦合数值模拟，以及电涡流缓速器制动力矩影响因素的仿真均是虚拟现实技术在农业机械化设计中的应用。
结论
本文首先细致的分析了农业机械设计特点与需求，以及存在的问题，针对数字化与信息技术的发展趋势与特点，如CAD/CAE/CAM虚拟现实设计等技术的飞速发展深刻的改变了农业机械化设计的格局与模式，本文首先详细梳理虚拟设计技术与理论研究现状及发展趋势，结合分析了农机产品设计制造现状，进而细致深入地分析基于数字化技术农业机械产品设计的未来的发展趋势，针对信息技术如互联网、虚拟现实等技术对农业机械的数字化发展提供的历史机遇，研究面向农机产品开发过程的数字化设计平台体系与设计模式，采用数字化对农业机械产品进行设计所带来的优点即在产品开发的不同阶段运用数字化模型描述产品，并对产品进行设计、开发、评价、修改，通过这方面的讨论，以期为我国农业机械的数字化设计探索提供有益参考的新途径与新思路。
参考文献
[1] 夏红霞；面向通用类机械产品虚拟装配的工程数据库管理系统研究[D]；合肥工业大学；2010年.
[2] 阎楚良，杨方飞.农业机械数字化设计技术研究与展望[J]，农业机械化与新农村建设――中国农业机械学会2006年学术年会论文集（下册），2006.
计算机辅助设计，简称CAD，是一种运用计算机软件系统来辅助设计人员对煤矿机械进行设计的方法。到目前为止，我国煤矿机械产品已经进入一个稳步发展的阶段，将计算机辅助设计方法应用于煤矿机械设计中，不但可以另设计更方便、更简捷，同时也全面的实现了煤矿机械的模块化设计、系统化设计和并行设计，从而提高了煤矿机械设计与生产的一体化。1）模块化设计。煤矿机械设备的设计，涉及面广、内容繁冗，对此可进行分模块式设计。通常讲，设计者是按着机械的具体功能来划分模块的，然后利用计算机软件对机械进行模块化的分区设计，同时将较为稳定、不常变动的模块设计存储。如此在有效地时间内，不但可以提高工作效率，而且能够有效提高机械设计的精确度、减少技术失误，从而增强机械设备结构的生产性和互换性，确保机械设备的准确性和维修性。2）系统化设计。将现代设计理论和方法应用于煤矿机械设计，即建立相应的数学模型，然后运用计算机技术作为辅助设计，在以往实验数据的基础上，采用先进的科学计算方法对煤矿机械系统在预期工作中的情况进行分析设计。对煤矿机械设备进行系统化的分析设计，可真实的反应出机械设备在真实工作时的受力情况、运作情况，从而提高了所设计机械设备投入运作的有效性和稳定性。3）并行设计。计算机辅助设计的应用，实现了将产品设计与具体运行使用一体化的效果，从而切实的避免了设计效果与实际效果不相符现象的发生。目前，多数煤矿机械设备上都安装有故障监测器，但是故障监测器只能在机械设计生产、试验后才能发现故障，而运用计算机辅助实现并行设计，可以将机械设备的设计和生产过程进行系统化的设计，进而实现机械设计的有效性。
2优化设计的应用
优化设计是现代设计理论与方法的经济之本，优化设计一方面可以确保机械设备的良好性能和质量，另一方面可适当地缩小产品体积，降低生产成本，因此优化设计是矿山机械设备设计所必须使用的方法。据相关资料表明，在煤矿机械减速器的设计过程中有效运用优化设计方法，可使其体积减小13%，质量减少12%，由此证实了优化设计对于降低机械设备生产成本有着重要作用。
3有限元法设计的应用
从狭义上讲，有限元法就是通过对有限个单元作分片插值求解各种力学、物理问题的一种数值方法，而鉴于煤矿机械的工作性质，正适合用有限元法对其受理进行有效的分析。通常，煤矿机械设备受力情况较为复杂，例如煤矿挖掘用的电动挖掘机，对于挖掘机的斗杆和动臂，受力较为复杂，用正常的力学知识根本起不到作用，为此将有限元法应用于机械设计中，能够很好的解决机械设备中的受力问题。
4创新环保设计的应用
创新、环保是当今社会发展的两大重要元素，是现代设计理论与方法的组成部分。创新设计，即要求设计人员在已知和可行事物的基础上，充分发挥创造性思维，构想、设计出以前未有过的技术过程。创新设计，不但可对原有设计的欠缺处进行改善，同时能够促进产业发展你与进步。环保设计在煤矿机械设计的应用，主要体现在延长机械使用寿命、提高机械使用效率和降低环境污染三个方面。
5智能化设计的应用
现代设计理论与方法中的智能化设计，也可理解为智能工程，即通过使用不同种类传感器、控制器和执行器等多种高科技产品，实现机械运作、自检的自动化工作模式。煤矿开采挖掘具有一定的危险性，所以将智能化设计应用于机械设计，可确保煤矿正常生产的有效运行，例如目前已广泛应用于煤矿勘探、开采等工作中的机器人技术和红外技术，都是智能化设计的成果。
6可靠化设计的应用
关键词：机械设计制造；应用研究；自动化；发展
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：
[1]王庆瑞.刍议机械设计制造及其自动化应用[J].城市建设理论研究：电子版，2015，5（31）.
机械设计具有自身的程序，图1为设计的基本程序。图1机械设计的基本程序目前，机械设计教学中主要存在以下问题。
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
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关键词：机械设计 现代设计方法 课程教学
机械原理和机械设计等课程是工科院校机械类专业必修的重要专业技术基础课程，在培养学员机械综合设计能力和创新能力所需的知识结构中占有十分重要的地位，具有很强的基础性、工程性和应用性。但是，笔者在长期的课程教学实践中发现，针对如此重要的专业技术基础课程，学员的学习兴趣在逐渐减退，教学效果不尽如人意。虽然这一现象的发生可能有多种因素，但是，其中一个重要因素无疑还是教学内容陈旧，尤其是其传统的机械理论设计计算方法的教学与实际工程实践要求相脱节，不能适应时展的要求。这使得学员在学习中感受不到专业基础课程学习的有用性，感受不到该课程对其提高设计能力有多大帮助。如何使机械设计基础课程教学适应时展要求，笔者认为，现代计算机辅助设计技术的迅速发展和普及给课程教学改革开辟了新路。通过教学实践，将现代设计方法引入机械设计基础课程，教学作用明显，对提升学员的综合设计能力、培养他们学习机械设计课程的兴趣和积极性均起到较好效果。学员在课后学习感想中写道：“机设课让我有机会体验计算机设计的魅力，使我对设计产生了兴趣，激发了我的学习热情，以及通过实践带动课本理论的应用得以体现。”
1 传统设计方法在课程教学中存在的问题
（1）传统设计方法与现实应用脱节。目前大部分机械设计基础类教材中呈现的机械设计方法是一套经过长期理论研究以及经验积累形成的手工设计计算方法，该方法在特定的历史时期对机械类人才的培养起到积极的作用。但随着计算机辅助设计技术的快速发展和普及，过去要花费较长时间复杂的设计计算或绘制已被计算机轻松替代，传统的手工理论设计计算方式逐渐被现代设计方法替代。在此情况下，再花费宝贵的课堂时间让学员学习掌握过时的设计技术已与时展要求不相符。
（2）课时安排不能适应教学需要。在课堂教学中，设计方法的介绍本应需要相当比重的学时，但随着课时的不断压缩（目前机械原理和机械设计两门课加起来的学时还不到100学时，少的甚至不到60学时），用于讲授设计方法的时间比过去大幅减少。在如此少的时间里，教员通常只能泛泛地讲解一下设计思路和过程，对传统的理论设计计算方法无法进行更深更透地讲解，学员对这部分内容的学都是囫囵吞枣。因此，在实际操作中面对繁杂的理论设计计算过程，学员多数都呈现畏难情绪，对机械设计课程的学习兴趣也随着课程的不断深入而逐渐下降。
（3）传统的手工理论设计方法数据计算分析耗时，设计效率低下。例如在机械课程设计中，学员要花费大量时间在繁琐的计算和修改上。而在对设计方案创新的思考，以及对设计结果的优化和分析方面，却由于课程学时的限制不能充分实施和展开，这违背了课程为使学员综合设计能力提高的本意。
2 机械设计基础课程引入现代设计方法的必要性
（1）作为新一代工科学员，学习和掌握现代设计技术和方法尤为重要，这符合时代对创新型人才的要求。而且由于计算机辅助设计技术的快速发展，以及各类仿真设计软件的普及和易用，使得现代设计方法在机械设计基础课程中的应用能得以实现。
（2）运用计算机辅助设计技术可以将机械设计信息和内容生动直观地作用于学员，拓展学员的思维和视觉的空间，使他们可以多方位、多角度地观察研究对象；同时，利用计算机快速的解决问题，调动学员的情绪，提高其注意力和兴趣，并能突出重点，有助于培养学员的综合认识和理解能力，达到较好的教学效果。
（3）对于机械设计人员而言，掌握现代设计方法是一项基础性的能力。这一能力是学员后续专业学习和发展的基础，特别是对学员在机械课程设计以及毕业设计中提高创新设计能力起到很好的帮助和推动作用，同样可以为学员今后的自我学习和研究打开视野、注入动力。
3 基于现代设计方法的机械设计基础课程教学实践
（1）连杆机构的运动仿真设计。运用三维工程设计软件，快速建立四个不同长度的杆件，并装配成四连杆机构，根据曲柄存在的条件，以不同杆件做机架，演示机构的运动情况，可以迅速直观地让学员理解和认识连杆机构的特征。然后再利用软件的Motion组件，对曲柄摇杆机构进行运动仿真，通过调取仿真计算后的各种数据，显示和分析被模拟连杆机构的运动和动力特性线图。见图1。此外将连杆制成多孔的板状，运用运动仿真，显示连杆曲线的生成及其特征，见图2。实践证明，与传统的理论教学对比，经由上述的教学演示，再通过学员亲手操作，学员对连杆机构特性的理解和掌握，以及对连杆机构的设计和分析能力均有较大提高。
（2）凸轮机构的建模及运动与动力仿真设计。如设计偏置尖顶直动从动件盘形凸轮机构。给出凸轮转动方向、基圆半径，以及从动件运动规律等初始设计条件。由从动件运动规律写出从动件位移运动方程，进而写出凸轮廓线方程。然后在工程设计软件中，运用“方程式驱动的曲线”绘制出凸轮轮廓曲线，并通过拉伸制作成凸轮模型，见图3。接着将其装配成凸轮机构仿真模型，利用软件的Motion组件，对凸轮机构进行运动和动力仿真，图4为显示某凸轮机构的从动件位移线图和速度线图，以及凸轮接触力的方向（该方向与从动件轴线之间的夹角为凸轮机构在该处的压力角）。
（3）齿轮建模与强度分析及参数优化设计。为获得标准的渐开线齿轮齿廓，事先编制好齿轮廓线VBA程序ZGear.swp文件，利用设计软件提供的应用程序接口（API），在设计软件中调用宏-编辑，绘制齿廓曲线，经特征建模制作成需要的齿轮模型，见图5。然后再利用软件的Simulation组件，对齿轮轮齿进行弯曲疲劳强度和接触疲劳强度计算分析，见图6，通过分析仿真计算后的各种数据，再对齿轮进行参数优化设计。
（4）轴系结构建模与刚、强度设计与分析。由轴受载转矩计算出轴的最小轴径，按轴的工作要求在设计软件中由最小轴径向中间逐渐增大构建轴的各段直径和长度，形成阶梯轴的模型，再在软件的Simulation组件中，设置轴的材料，按轴的支承情况设置轴的“夹具”，针对轴上零件承载对轴的影响，按远程载荷和转矩的方式对轴进行加载设置，进行网格划分并运行分析计算，即可通过仿真运算后的结果，对轴的刚、强度进行分析评估。通过应力图解查看轴的最大应力所在位置，通过位移图解查看轴的变形情况以及最大变形量及其位置，见图7；通过疲劳检查图解查看轴在特定条件下的最低疲劳安全系数，见图8。
此外，螺栓（组）连接的强度分析、键及花键连接的强度分析、滚动轴承的动态寿命仿真设计等均可借助于工程设计软件讲授该类零部件采用现代设计的方法和思路。
4 实践中出现的问题及对策
基于现代设计方法的机械设计基础课程的教学改革，给传统的机械专业基础课程教学带来新的生机，也深受学员欢迎，对促进学员认识和学习机械设计，掌握现代设计方法产生较大影响，其好的教学效果和产生的积极作用毋容置疑。但是在实践中，一些新的问题也随之出现。其一，此项改革的课程学习对学员计算机应用能力有一定要求，而学员此前在该方面的学习基础薄弱，使得学员在有限的课堂学习中疲于应付认识工程设计软件，对运用现代设计技术提高设计能力的训练却不足。其二，学员通过学习和实践感受到了运用现代设计方法高效解决工程设计问题的惊喜，但多数学员由于其他辅助知识的脱节，对采用方法的原理和其具体的计算过程还是弄不清，只是知其然，而不知其所以然。其三，新的教学模式对教员也提出了较高要求，包括必须能熟练运用工程设计软件，在课程讲授过程中要能随时通过软件辅助教学，帮助学员快速掌握和理解机械设计现代设计方法的应用等。而现阶段部分教员离这一要求还存在一定差距。其四，由于学时限制，学员在上机练习现代设计方法中为了完成作业，往往很容易出现抄袭复制，这给教员正确判断学员学习效果带来难度。
针对上述改革实践中出现的问题，笔者建议解决的方法是：一、建立与课程改革配套的课程体系，加强学员计算机应用能力的培养，使学员在课程开始前已具备相关的基本技能，从而提高学员学习运用现代设计技术解决问题的效率。二、适当开设相关选修课或增加课外辅导时间，让学有余力的学员能更进一步地了解现代设计技术及其方法，帮助学员建立自我研究和自我学习的能力。三、任课教员应积极参与工程设计实践，提高运用现代设计方法解决问题的能力，并学会善于将工程实例结合教学内容引入课堂，加强现代设计技术与机械设计课程内容结合的研究，并将研究成果应用于教学改革中。四、从学员的学习体会反映出，学员们对运用现代设计技术上机实践的自我要求是相当高的，无需教员盯促。因此可以减少学员上机成绩的比例，让学员安心上机练习，上机作业课中完不成可课后完成，此外教员应掌握和提高判改学员电子作业的技巧和能力。
5 结束语
在当今信息时代，对已成定论的传统机械设计知识的学习并不像以前那么重要，重要地是教员们在教学中如何不断地启发学员掌握先进的知识和技术，提升学员分析和解决问题的能力。通过实践，机械设计基础课程引入现代设计技术和方法取得了较好效果，学员通过学习和实践感受到了运用现代设计方法高效解决工程设计问题的惊喜。这对于提升他们学习机械设计基础课程的兴趣以及尽快理解并掌握现代设计方法起到了积极作用。随着该项课程改革实践探索的不断深入，必将会对传统机械设计基础课程的教学和发展带来深刻影响。
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【关键词】：机械工程师，创新能力，培养
中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：
一、机械类创新思维能力的内容
（1）创新思维能力
创新思维能力是创造力的源泉，爱因斯坦说过：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”因此，培养创新思维能力对于机械类工程师来讲更为重要，包括逻辑思维能力、思维转换能力、分析综合能力、分解协调能力等。创新设计能力离不开创新思维，而思维总是从问题开始的，学会如何发现新问题、寻找解决问题的突破口，演绎出新的知识和结论，不断诱发创造性思维。而提出新问题本身就是创新。思维转换能力是用已有知识解决复杂问题的能力，将复杂问题简单化。
（2）创新设计能力
有了创新思维，还需要有敢于创新的机械设计能力，包括原理方案设计、传动方案设计、执行机构设计、结构设计等。为了更好的培养人根据需求设计机械系统、零部件的能力，初步掌握在机械工程设计实践中使用各种技术（现代机电技术、现代测试技术）、技能和现代化工程工具的能力，具有对机械设计问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力，应当去机械装备创新基地进行现代机械设计技术和设计方法的培训，掌握当前主流商业软件的使用方法，并进行相关的创造性的装备设计与分析，提高综合设计素质与技能，以加强创新设计能力的培养。
（3）创新实践能力培养
创新实践能力是创新思维和创新设计两个层次的深化和提升，包括实验设计能力、制造加工能力、分组协作能力和组织管理能力等。创新实践是将创新设计内容动手制作转换成实物的过程，通过这一环节的实践，不仅锻炼了动手能力，而且加深对机械系统知识的理解，提高了设计积极性，锻炼了分组协作能力和组织管理能力。
二、如何培养机械工程师的创新能力
2.1大力改进学校教育
主要是高等工业学校教育, 其目的是为机械工程师从事工程设计工作与进一步学习深造打下坚实的基础, 使其学习和掌握坚实的、广泛而深入的本专业基础知识和专业知识以及相应的学习和工作能力。但是,据权威调查结果表明, 我国高等学校的学生在校期间虽然学了许多知识, 但可用于创造性劳动的知识太少。这会导致一种悲剧，就是学的东西不能很好地与实践接轨，耽误了创造产品的时机。所学无异于纸上谈兵，这种状况说明, 我国高等教育对创造发明能力的培养是非常薄弱的, 那种在计划经济体制下形成的单一僵化的、用一个统一的方式“塑造”全体学生的模式, 已不适应我国改革开放的新形势和社会主义市场经济体制的新要求, 也不适应世界科技发展的新形势和新特点。特别是机械基础系列课程教学内容和体系存在一系列问题, 主要表现在: ①各门课程学科化倾向严重, 过于强调自身的系统性与完整性, 缺乏与相关课程的总体联系与配合, 出现内容重复、孤立和割裂等现象; ②教学思想方面存在严重误区，传授知识与培养能力相脱离, 造成工程实践环节教学薄弱, 使得学生形成了实践知识少与课程实践性强的矛盾; ③课程内容狭窄、陈旧, 现代科技理论与方法在课程中没有占到应有的地位; ④教学方法和手段落后, 启发引导较少, 依然停留在传统的填鸭式教育上，致使学生获得知识的能力、综合运用知识的能力和创新能力得不到很好地培养。针对以上问题，本人提出以下几方面的教学改革措施:
(1) 以机械综合设计能力、创新能力及工程应用能力培养为主线, 优化课程内容, 确定教学改革目标。形体信息表达能力的提高是工程制图教学改革目标; 设计能力的提高是机械设计及课程设计教学改革目标; 机械结构设计能力的提高是机械设计及课程设计、机械制造基础教学改革目标; 机械精度设计能力的提高是互换性与技术测量、机械制造基础教学改革目标; 机械工艺性设计能力的提高是机械制造基础、机械设计及互换性与技术测量课程教学改革目标。明确各课程能力培养点及水平界定后, 对系列课程的教学内容、教学方法、实验教学和生产实习等环节进行综合性整体优化改革。
(2) 加强工程实践教育, 培养工程师的基本技能和创新思维能力, 做到工程教育不断线。要求培养人才在保持较宽学科基础的前提下, 具有较强的工程实践训练, 具有设计和开发有竞争力产品的集成知识和系统方法, 并具有开发市场的能力。学生一入校门就从“机械认知与实践”内容开始接受工程实践教育, 并保持四年不断线。除一般实践环节外,有条件的高校应与一些公司企业建立合作教育计划。学生经批准后做公司的课题, 进行工程实践, 并以工程实践为基础完成学位论文。
(3) 建立完善的工程实践教学基地, 开发设计型、综合型和创新型实验项目, 锻炼学生的工程实践能力。机械工程师要掌握的技能应包括机械设计与制造两方面, 因此学校除金工实习基地外, 还应建立比较系统综合的机械设计实践教学基地, 建立由机械基础认知实验室、机构分析和方案设计实验室、机器结构分析与设计实验室、机构创新设计实验室、现代设计实验室等组成的机械基础工程实践教学基地, 使学生从一年级开始就接触到工程实际的内容。根据人才培养的不同阶段安排不同层次的生产实践和机械设计内容, 使大学生实践性环节不断线, 贯穿于教学全过程,为培养学生工程实践能力奠定坚实的基础。
2.2积极推进社会实践
一般说来, 一个机械工程师从大学毕业到成长为一个比较成熟的设计工程师和技术带头人, 大约需要经历 7 年～ 8 年时间。在这段时间里, 至少要参加和完成 3 个～ 5 个较大的工程设计课题, 得到设计的锻炼。设计实践的锻炼必须贯彻设计系统工程全过程的始终。必须从了解设计任务和内容开始, 经过调查、研究、论证、实验、设计、审定、制造、组装、营销、安装、使用、维修、反馈有关信息, 一贯到底。设计工程师在完成这些工作时, 必须亲临现场, 包括销售现场、使用现场、实验现场、制造现场、安装现场等, 最后回到设计现场。美国的大学生社会实践活动是从学校开始的, 每个学生大学期间有一年以上到企业参加课题的研究, 使他们大学毕业后能很快胜任工程师的工作, 这一点是值得我们借鉴的。
2.3鼓励自我学习
俗话说：活到老，学到老。对于机械工程师是同等适用的。机械工程师在学校学到的主要是设计基础知识和特定的专业知识, 而在工作中会遇到一些以前学校里不曾学到的课题。所以, 作为一名设计工程师,必须坚持不断地学习、及时更新知识水平。唯有如此, 才能紧跟时代的潮流, 在激烈竞争的社会中独占鳌头。
三、结语
机械工程师创新能力的培养是一项艰巨的任务，需要一个长期的过程，不能一蹴而就，需要政府、学校、企业等更多资源和资金的投入，同时自身也要加强学习，不断提高创新能力，为社会做出贡献。
参考文献：
[1] 杨宗德.论机械工程中的创新设计[J].机械研究与应用，2001，（1）
关键词：机械设计；技术；趋势
中图分类号：TH13 文献标识码：A
一、概述
机械设计（machine design）是将机械各个零件的材质、形状、尺寸、结构、工作原理、运行方式等进行分析、计算尽而转换成具体的描述，并且作为以后机械生产制造依据的工作过程。
二、当前机械制造业设计的具体内容
当前机械制造业设计方法是将传统的机械设计理念进行总结分析，再加上现代化的设计技术而实施的机械设计。其中有以下几个方面的主要内容。
1 数字化
数字化技术是当前机械设计的核心特点，在机械设计工作开展之前我们就需要利用数字化技术对整个设计生命进行建模工作，进行模拟设计，以便在实际机械设计中可以有最完美的设计技术和方案。同时在设计过程中，也可以利用计算机辅助设计和数字管理手段对整个设计过程进行检查、管理和分析，从而保障资源配置最优化、还能最大化的提高设计效率，节约时间。
2 并行化
并行化技术的运用是当前机械设计的最大趋势，由于计算机技术的普及，在很多方面实现信息共享，还可以打破时间和空间的阻碍，让不同地方的工作者可以在同一平台工作。传统的机械设计都是单方面的设计，只能一个步骤一个步骤的进行，并且在设计过程中每个设计环节之间缺少必要的沟通，有问题也不能在第一时间进行修正，增加设计人员的工作量。当前机械设备的科技含量很高，涉及到的知识范围也比较广，单单只依靠个人是无法完成完整的机械设计，迫切的需要有相关的技术人员来一起探讨解决。
通过计算机综合平台，可以实现多个领域的优势互补，信息共享，集思广益，从而可以在最短的时间内，最终实现机械设计最完美的效果，所以并行化是当前机械设计的最大趋势。
3 智能化
自动化技术在机械设计方面，己随处可见，机械的自动化程度也越来越高，机械设计师只有充分利用智能技术进行相应的设计工作，机械设计智能化系统，具有独立计算和智能逻辑推理功能，可以很大成度的减轻设计师的工作量，大大提高工作效率。因此智能化技术的运用已经成为当前机械设计的迫切需要。
三、现代机械设计技术及应用情况
随着社会科学技术的发展，尤其是计算机网络的普及，机械设计技术也在不断的更新。其中包括有限元、最优化、模糊、可靠性、仿真、专家系统，CAD等方法，比较常见的技术有以下五种。
1 有限元设计
有限元分析技术FED（Finite Element Design）是当前被广泛应用的一项工程分析技术，它是利用数学近似的方法对真实物理系统进行模拟，以有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。该技术不仅能用于工程中复杂的非稳态问题和非线性问题，而且还可以用于工程设计复杂结构的静态和动态研究，并能准确的计算出形状复杂零件的应力变化和分布情况，是当前复杂构件强度和刚度计算的有力分析工具，是上世纪60年代，渐渐发展和健全的数值计算方式。
2 最优化设计
最优化设计OD（Optimal Design）是当前机械设计中较新颖的设计方式，机械优化设计是最优化技术在机械设计领域的移植和应用，其基本思想是根据机械设计的理论、方法和标准建立一反映工程设计问题和符合数学规划要求的数学模型。然后通过对数学规划方法和计算机计算技术，对相应的数学模型进行求解运算，选择最合理的优化方法。这一方式的出现比较晚，但是其发展相当的快速。在各种工程设计中都被广泛的应用。最优化设计不公可以改变机械产品的性能，还可以有效的降低成本。是当前机械设计的发展趋势之一。
3 模糊设计
模糊设计（Fuzzy Design）是把模糊数学知识应用于机械设计的一种设计方式。机械设计中就存在大量的模糊信息，随着科学技术的不断发展，其结构变的越来越庞大和复杂，其有存在的变量很多，在很多情况下我们无法对所设计的产品进行十分精确的描述。例如机械产品使用寿命和承载力等都是模糊现象，其系数往往从保守观点出发，取较大值，但是在它充许的范围内存在有比较大的模糊区间。在各工程设计过程中会有很之类似的问题，对于这类问题就需要采取糊数学的方法进行解决。就是把模糊技术和其他重量的设计方法进行结合运算，最终形成模糊优化、模糊可靠性等多种方式。
4 可靠性设计
可靠性设计RD（Reliability Design）也是一门新兴的学科，在机械设计领域当中是20世纪60年代兴起并逐渐进入的。机械零件的可靠性设计就是指在特定的时间和条件下，实现规定功能的能力。概率论和数理统计是可靠性设计的理论基础，而失效分析和预测（包括可靠性试验）是可靠性设计的依据，确保产品的可靠性是可靠性设计的根本目标。目前人们对机械产品的安全性和可靠性比较关心，只有给人安全保障，使用起来会比较可靠。所以各企业都把机械设计的重心放在产品的安全性和可靠性上，所以可靠性设计技术成为当前机械设计十分重要的组成部分之一。
5 仿真和虚拟设计
仿真技术是以计算机为工具“建立实际或联想的系统模型”并且可以在不同情况下对模型进行动态运行实验的一种综全性技术。其本质是以计算机的仿真技术，并行化的模拟出产品开发的全部过程和产品设计各个环节的影响。对产品性能、成本进行预测，分析其可制造性、可维护性和可拆卸性，不仅可以提高产品设计的成功率，而且还可以大大的减少产品的设计时间，同时也增加了用户之间的距离。
四、当前机械设计方法发展趋势探索
在科技发展迅速的今天，新的技术在不断的涌现，机械产品设计的科技含量也越来越高，其技术水平的竞争已经达白热化的状态。在如此激烈的竞争中，如果想脱颖而出，在这个行业占有一席之地，我们只有不断的改进技术、降低成本、提高工作效率，这些不仅是我们需要努力的方向，同是也是目前机械设计方法的发展趋势和方向。
1 信息系统化
未来机械设计方法研究的趋势将会越来越信息系统化，因为系统工程学是依托信息学、控制论、统筹管理等科学方法建立并发展起来的，用来解决工程问题最优化设计及控制的科学。传统的机械设计，我们都是把设计对象当作独立的事物进行分析、试验、研究，其得到的结论局限性非常大。我们把信息系统工程学运用在机械设计中，把整个机械设计过程作为统一的系统进行研究和探索，这样对系统的每个部分都进行研究，得到的结构很全面，也很有科学依据，同时大大的节省了人力、时间。对产品的开发有很大的优势，在工程设计中被争相使用，其发展前景十分的可观。
2 人才创造潜力的培养和挖掘
创造潜力挖掘的发展趋势将会越来越精英化，虽然现在科学技术越来越发达，在各个工业设计中计算机技术已经被告广泛应用，但是世界的核心依然是人类，人才创造潜力的发掘才是最核心，最重要的。以培养高级工程技术人才为主，综合培养能熟练掌握现代科学技术，并且具有现代科技观念，从事机械设计、管理等方面的高级工程技术人才。如果可以最大限度的发挥、引导、开启机械设计师们的想象力，激发其创造力，运用其独特的设计灵感和创造能力再辅助现化代科学技术来解决工作上的问题，一定会呈现出事半功倍的效果，所以说在市场如此激烈的形势下，人才创造潜力的培养和挖掘，是当前机械设计生命力最基本的保证措施。
3 产品商品化的设计趋势
机械产品设计是一种以机械产品为主要对象，将机械各个零件的材质、形状、尺寸、结构、工作原理、运行方式等进行分析、计算尽而转换成具体的描述，并且作为以后机械生产制造依据的工作过程。但是现在很多的企业都清楚的认识到在竞争如此激烈的现代社会，如果想要更好的生存发展必须要不断的创新，但是却有很多的新产品投入了大量的财力、物力、人力和时间，却在商品化这一环节上出现问题。商品化是所有机械设计开发的最后一个环节，也是检验机械设计成果最好的方法，所以在设计开始就应该做好市场调研和产品定位。机械产品设计不是单单对机械产品进行"美化"设计，还要充分表现产品的功能、实用性、工艺设计和人机、环境之章的协调统一，最终创造出造型美观形式新颖，并具备有现代工业美感，可以扩大产品销路，创造出更高的经济、环境效益。提高市场竞争力，从而推动产品设计持续发展。
结语
作为一名机械的设计师，我们一定要随着科学技术的进步和社会发展的需求，不断的丰富我们的设计思想、理论和方法，熟练的运用现代化科学技术，来提升设计水平，从而促进机械设计的发展和变革，提高市场竞争力。
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[关键词] 现代化 机械设计 创新方式
[中图分类号] S23 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 （2016）08-0228-01
在现代化机械设计过程中，要想更好的提升设计质量，就要做好创新工作，根据对机械庞大硬件的分析，逐渐的革新设计原则，创新设计方式，将设计与创新相互结合，跟上时展的步伐，进而提升设计企业与制造企业的经济效益。
1 现代化机械设计创新意义
机械设计是一个较为复杂的工作，在现代化机械生产需求的分析中发现，客户对机械设计的要求越来越高，这就需要相关设计人员重视自身工作，创新机械设计思想，突破传统的设计思维形式。在此种情况下，对机械设计进行创新，不仅可以有效提升机械设计效率，还能达到优化设计的标准，这样就可以减少设计图纸缺乏参考性的问题，使其向着良好的方向发展。同时，在设计优化之后，设计人员会树立正确的设计理念，不断完善自身工作，提升自身专业化水平，保证不会因为专业素质低的问题对其造成不良影响[1]。
2 现代化机械设计创新方式
要想更好的对传统设计模式进行突破，就要重视设计创新方式，为机械设计人员树立正确的设计理念，满足现代化机械设计的需求，不断完善设计方式，为其发展奠定良好基础。具体现代化机械设计创新方式包括以下几点：
2.1 树立正确的设计创新理念
创新理念的树立，对于设计人员的创新思维有着极大的影响效果，设计人员在树立正确创新理念时，必须要保证做到以下几点：
2.1.1 设计创新具有独特性
设计人员敢于实施创新工作，打破传统设计常规，选择切合实际的创新方式，利用先进的创新原理实施工作[2]。同时，还要重视设计创新机构、功能等，使创新出来的设计产品具有一定的独特性，创新方案更加新颖；
2.1.2 要保证设计创新的实用性
机械设计人员在实际创新的过程中，对市场情况加以分析，保证所设计出来的产品，不仅具有较为良好的实用性，还要具有可生产性，进而提升设计创新效率；
2.1.3 设计创新具有突破性
机械设计人员在创新的时候，必须要敢于想象，走出传统的定向思维，善于利用新兴技术，不断的提取新设计原理，使机械设计领域打开全新局面；
2.1.4 要保证创新工作的联动性
机械设计人员的创新思维要具有一定的联动性特征，例如：横向思维、纵向地位以及你想思维等，此类思维要求设计人员从不同的设计角度出发，不断的完善自身设计方案，以期达到良好的设计效果[3]。
2.2 机械设计优化
现代化机械设计优化就是利用数学规划理论为设计基础，将电子计算机作为设计工具，在充分考虑各种因素的基础上，设定完善的优化方案，保证达到设计目标。优化设计，就是在对现代化机械设计创新方式进行比较之后，选择较为先进的一种设计方法，然后利用先进设计方式，建立较为完善的计算系统，进而提升设计效率，满足时代的发展需求[4]。
国家现代化机械设计优化研究到目前为止，已经取得了较大的进步，并且开发出了先进的优化设计程序，但是，在程序应用方面，还没有得到一定的普及，这对机械设计发展而言是较为不利的。因此，相关设计人员在优化设计的过程中，必须要重视各类先进程序的应用，保证创造与革新机械设计工装，在原有设计工作的基础上，达到设计水平新高度[5]。
机械设计优化，需要设计人员考虑到综合因素以及机械制造情况，全面、系统的分析设计问题，采取有效措施解决问题，保证在获取精确性数据的情况下，缩短设计周期，例如：设计人员利用CAD设计方式，提升机械设计质量，使机械设计工作传统模式得以摒弃。
2.3 机械设计变型设计
机械设计变型设计，就是在原有的机械产品上，创新开发新的产品，使机械零部件的规格更加标准，进而满足大众的使用需求。设计人员必须要对机械产品的尺寸、性能等进行改造，机械产品功能以及原理是不变的，相关设计人员在实施设计工作之后，必须要重视产品设计变型需求，使产品扩展功能得以实现。
根据对机械产品三维参数的分析，相关设计人员必须要重视产品变型设计的拓扑、尺寸以及工程的约束，根据约束机制不断完善变型设计工作，在提升三维参数应用效率基础上，对模型驱动后的工程图等信息进行封信，保证不会出现影响设计质量的问题。
2.4 机械设计反求设计
机械设计反求设计的研究，必须要重视以下几点关键技术的分析：首先，在测量的过程中，要选择实用性较高的测量方式与测量设备，保证不会出现误差问题，提升测量精确度，减小误差值。其次，要利用单位重构方式实施工装，引进先进的软件系统，保证能够有效提升计算的精确度，避免出现影响计算正确度的问题。再次，要不断引进先进的产品模型技术，构成较为完善的装配体系，进而提升装配效率，使设计工作向着较为良好的方向发展。
3 结语
现代化机械设计创新方式，不仅影响着机械制造业的发展，还对人们的生活质量产生一定的影响，因此，在优化设计的过程中，必须要重视机械设计优化方式，引进先进技术实施设计工作，保证设计出来的产品具有一定的实用性。同时，还要重视设计人员的专业素质，阶段性的对其进行专业知识的培训，使其掌握先进设计技能，优化设计工作，为设计行业的发展奠定良好基础。
参考文献
[1]杨海荣.现代机械设计的创新方法研究[J].机电信息，2011（18）：161-162.
[2]刘瑞，张延龙.现代机械设计的创新方法研究[J].城市建设理论研究（电子版），2015，5（26）：757.
[3]朱庆波.现代机械设计的创新方法研究[J].中国机械，2014（15）：142-142.
【关键词】机械设计制造 自动化 有效途径
伴随经济水平不断提高，信息技术时代可以说正式来临，人们也体会到这一时代来临给社会生产、学习生活带来的方便快捷。机械设计制造领域也应当融合现代自动化技术，对传统数据信息加以采集，通过更具智能性的数据处理平台来有效完成机械设计项目。当前，建立在自动化技术基础上的机械设计制造方法与体系得到大面积普及与应用，能够更加方便快捷地对机械数据与生产信息加以采集与传输，同时还可同步分析各类生产行为，实现无人操作的智能自动式生产。基于这样的发展背景下，本文立足于机械设计制造及其自动化的发展途径进行展开探讨，并立足于机械科学专业本科生的角度，提出在机械设计自动化制造方面的具体学习路径，来不断提高学习效率，为机械设计制造领域的尖端化发展做出一份贡献。
1 提高机械设计制造与自动化的有效途径
1.1 多样化自动智能技术的运用
现如今学术界与机械设计制造业对自动智能技术的研究形成了一股热潮，这也为当前学习该领域的本科学生奠定了良好的学术支持与理论基础，而作为大三年级学生的我们，更要充分运用已有的知识成果来充实自己的学术领域。众多学者认为，自动智能技术能够在特定时间结合常规软件来采集、管理与处理机械设计制造生产内容中的相关数据，并在众多数据的基础上运用自动化处理技术完成高效化的机械设计生产与制造。通常理论指出，数据作为自动化技术与机械设计制造二者之间传递的介质，在实际应用自动智能技术时，目标便是利用自动化技术为机械设计生产环节中的众多数据做出更佳决策，从而保障机械设计制造作业项目的准确性更高。
1.2 立足于自动技术基础上的多角度控制
建立在自动技术、多元采集分析相关信息基础之上的机械设计制造工程，能够实现对机械工程生产运作的实时把握与自动监管。由于新时期机械设计制造领域面对高速发展机遇的同时，也不可避免要面临巨大的技术挑战，工作量较以往也会大幅增加，而这样也让机械设计生产速度与质量面临更严苛的标准。基于此，为了实现机械设计制造自动化的发展标准，通过利用自动化技术的多角度控制方法，更为精准、及时的完成对机械设计制造过程中多种信息的处理，保障生产作业能够在智能设置的环境下完成自动启动与控制。
2 本科生在机械设计自动化制造中学习路径
2.1 创新机械设计信息化学习理念
要创新机械设计信息化学习理念，为信息时代的机械设计自动化制造工作的创新发展奠定重要人才基础的目标而努力。明确机械设计制造自动化发展方向，引导自己在机械设计信息化学习目标中朝着数字化、现代化和质量化的思路开展研究，并且在机械设计信息化学习过程中，作为本科学生的我们，已经具备了一定程度的自动化技术掌握能力，因此要以科学发展观为指导思想，对机械设计信息化管理与自动化技术给予客观的态度进行学习与研究。同时，要树立创新意识，敢于拼搏和研发，对机械设计自动化制造的学习理念要不断与时俱进，提升机械设计自动化学习目标的实效性，以便于在日后尽可能的解决实际工作中机械设计自动化制造过程中存在的诸多问题。
2.2 落实动态化机械设计制造学习重点
机械设计制造的自动化发展是具备了现代化信息技术内容，并将重点落实在动态化生产过程中。尽管学生在学习该部分专业知识时会由于难度较高存在一定障碍，但是根据机械设计制造领域中对自动化技术运用的限制要求，能够有效寻找出学习重点的突破口，做到不局限于一个固定的学习模式当中。原则上要求动态化机械设计制造应当以全面反映出机械工程内部的各种综合情况与数据的动态变化情况，因此有必要以此为目标构建动态化的机械设计制造学习方案，从更为系统化的角度梳理自动化技术在机械设计制造领域中运用的相关知识。通过利用自动化的信息技术平台做好动态化机械设计数据的同步更新与共享，确保机械设计工程可以真实地反映出外界环境所需要的各种数据资料，学生以此为突破点，来充分落实机械设计制造与其自动化发展的“落脚处”，保障自动化技术能够完美应用在机械设计工程中。
2.3 强化对机械设计制造自动化认知水平
在新时期中，机械设计制造自动化技术的应用是发展的必然趋势，也是实现机械设计领域转型的必要举措，更是实现机械设计制造现代化管理的必由之路。传统的机械设计制造发展模式已经难以满足新形势下机械设计工程生产的现实要求，自然也就难以有效提升机械设计制造生产与作业的质量和效率。因此，作为新一代机械科学专业人才的我们，要应当正确认识到机械设计制造自动化系统应用的重要性，重点学习自动化系统的具体运用方法，并致力于将其进一步开发与充分利用。同时，处在重要知识储备时期大三阶段的我们，更应该在创新思维的引导之下学习建立在自动化基础上的机械设计制造数据共享技术，打破传统机械设计制造工作中时间和空间的限制，从而不断提升机械设计制造与生产的自动化、信息化水平，最大程度确保机械设计制造工作的高效化与动态化发展，为社会发展与进步而需要的专业型人才而努力。
3 结论
综上所述，本文以上通过站在科学技术不断发展的背景下，机械设计制造领域也在寻找技术转型的出口与未来的发展模式，以及机械设计自动化制造行业的发展目标与方向。而针对学习机械设计制造专业的本科生而言，其在学习与研究机械设计制造与自动化发展的有效途径时，也要充分结合实际。因此，通过对机械设计自动化制造的展开分析，我们作为专业人才的本科生更要明确学习重点，形成更具实践性的知识体系，为机械设计制造与自动化技术良好发展奠定坚实的人才基础。
参考文献
[1]邹景超，刘万福等.民办高校机械设计制造及其自动化专业人才培养模式的研究与实践[J].黄河科技大学学报，2014（03）：21-23.
[2]郑雪飞，李必文等.探索机械设计制造及其自动化专业生产实习中提高学生实践和创新能力的方法与途径[J].中国现代教育装备，2015（03）：59-61.
[3]李西平，李志香等.远程教学环境下适用性人才培养途径探析――机械设计制造及其自动化专业教改思路与要点[J].中国远程教育，2014（08）：38-41.
