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時(shí)間：2023-12-28 11:44:43
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗(yàn)，特別為您篩選了11篇機(jī)械設(shè)計(jì)原理范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時(shí)與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識(shí)！
1.1機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的背景
我國在1972年就提出了“可持續(xù)發(fā)展”的戰(zhàn)略，注重經(jīng)濟(jì)增長處于長期發(fā)展的模式中，但是由于這一時(shí)期，我國還沒有開始改革開放，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)效益比較落后，工業(yè)化發(fā)展比較落后，國家的生態(tài)環(huán)境還比較好，但是在1978年，改革開放之后，國家在初期一直大力發(fā)展重工業(yè)，為了提高經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展，對(duì)我國的資源和能源進(jìn)行過度開采，導(dǎo)致我國的環(huán)境破壞現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。因此，我國在2003年提出“科學(xué)發(fā)展觀”的政策，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展，合理有效的保護(hù)生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)生態(tài)資源和能源的使用效率，減少工業(yè)廢水和污染物的排放，是我國發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。機(jī)器設(shè)備的能源消耗和尾氣排放是我國環(huán)境污染和破壞的重要原因之一，為了對(duì)環(huán)境進(jìn)行合理有效的保護(hù)和治理，就需要開展節(jié)能減排促使，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的開展，對(duì)環(huán)境進(jìn)行有效的治理，提高經(jīng)濟(jì)效益。
1.2機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的基本原理
機(jī)械設(shè)計(jì)是按照使用要求對(duì)機(jī)械的工作原理、組成部分、運(yùn)行模式、能量傳送、各部件的形態(tài)等進(jìn)行規(guī)劃、分析、研究和計(jì)算，以及將其從理論的規(guī)劃轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際制作基礎(chǔ)的工作流程。機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程主要的構(gòu)成成分，也是決定機(jī)械效能的重要因素。為了減少機(jī)械類機(jī)器對(duì)環(huán)境的污染和破壞，就需要開展機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能，其基本原理為：對(duì)實(shí)際機(jī)械體系的效能、動(dòng)力能量、運(yùn)行的使用效力以及機(jī)械體系的耗能速率等進(jìn)行整合，然后運(yùn)用相關(guān)的數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，通過一系列的設(shè)計(jì)計(jì)算和合理分析最終有效歸納合成，形成機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的工作原理，減少能源的消耗，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展政策的進(jìn)行。
2機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理的應(yīng)用
開展機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能，對(duì)于環(huán)境保護(hù)而言，有非常重要的作用。在機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能中，為了減少能源的浪費(fèi)，就需要對(duì)動(dòng)力效能進(jìn)行深入研究，包括：機(jī)械體系的動(dòng)力勢(shì)能、機(jī)械運(yùn)行時(shí)效以及運(yùn)行速率等進(jìn)行調(diào)整，增強(qiáng)機(jī)械使用的時(shí)效性和有效性，在一定程度上降低機(jī)械使用能源的功率，優(yōu)化機(jī)械體系動(dòng)力勢(shì)能的變化速率和實(shí)際機(jī)械運(yùn)行功率相結(jié)合，為了實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能減排，將機(jī)械體系中的動(dòng)力勢(shì)能用多個(gè)周期函數(shù)進(jìn)行表示，合理計(jì)算動(dòng)能的結(jié)合，從而提高機(jī)械的使用效率，以及降低機(jī)械的能源消耗，從而起到保護(hù)環(huán)境的目的。由于機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理，能夠有效的減少能源的消耗，因此，機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理被廣泛的應(yīng)用在實(shí)際生活和發(fā)展中，由于機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的基本原理是利用質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理所研究出來的，質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理即在靜止參考系中，系統(tǒng)由多個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成，對(duì)每一質(zhì)點(diǎn)用動(dòng)能定理，然后求和后得到質(zhì)點(diǎn)組動(dòng)能定理，，即質(zhì)點(diǎn)組動(dòng)能的變化等于質(zhì)點(diǎn)組受的外力和內(nèi)力做功之和（動(dòng)能定理），也被稱為系統(tǒng)動(dòng)能定理。因此機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的實(shí)用性和有效性也非常明顯。
2.1將機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理應(yīng)用在升降機(jī)械的設(shè)計(jì)中
升降機(jī)械是利用也太壓力容器或者鏈條促使升降設(shè)備進(jìn)行移動(dòng)，主要進(jìn)行高空作業(yè)或者高空維修。由于升降設(shè)備主要是進(jìn)行高空作業(yè)，就需要很大的動(dòng)力能量才能將設(shè)備送至一定的高度，進(jìn)行實(shí)際施工作，因此，升降機(jī)械的能源消耗量是比較大的，就需要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。從升降機(jī)械實(shí)際工作的流程中，可以發(fā)現(xiàn)其在升降這一環(huán)節(jié)中消耗的能源比較大，產(chǎn)生的功率比較高，由此，將機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的工作原理應(yīng)用在升降機(jī)械設(shè)計(jì)中，依據(jù)電梯的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理的機(jī)構(gòu)優(yōu)化和設(shè)計(jì)，降低升降機(jī)械的耗能量，升降物品的質(zhì)量。將機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理應(yīng)用在升降機(jī)械設(shè)計(jì)中，能夠有效地降低升降過程中的能源消耗和浪費(fèi)。
2.2將機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理應(yīng)用在機(jī)械加工設(shè)備的設(shè)計(jì)中
機(jī)械加工是指一種機(jī)械設(shè)備對(duì)需要加工對(duì)象實(shí)現(xiàn)外觀形狀或者實(shí)際效能方面改變的流程，在實(shí)際生活中，很多的日常設(shè)備都是經(jīng)過機(jī)械加工形成的，比如：衣柜、電腦桌等。由于現(xiàn)在生產(chǎn)經(jīng)營講究效率和質(zhì)量，一直采用電腦自動(dòng)機(jī)械化進(jìn)行生產(chǎn)，因此，在進(jìn)行機(jī)械加工設(shè)備中，就避免不了使用沖壓、焊接等機(jī)器，就利用焊接工具而言，對(duì)加工對(duì)象進(jìn)行加工按照?qǐng)D紙改造時(shí)，需要電力給予支持，勢(shì)必會(huì)在整個(gè)加工流程中，浪費(fèi)一定的能源。
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 01. 054
[中圖分類號(hào)] F273 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2017）01- 0091- 01
0 引 言
環(huán)境與經(jīng)濟(jì)從來都是群眾重點(diǎn)關(guān)注的問題，特別是在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，人們對(duì)環(huán)境和資源保護(hù)逐漸重視起來，人們逐步發(fā)現(xiàn)，正確處理經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境的關(guān)系，對(duì)社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展和進(jìn)步有著重要作用。其中，節(jié)能減排是促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基本要求之一，機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循節(jié)能減排，促進(jìn)社會(huì)發(fā)展。
1 機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本理論
在機(jī)械設(shè)計(jì)中，機(jī)械設(shè)計(jì)人員對(duì)機(jī)械改革結(jié)構(gòu)的組成形式進(jìn)行優(yōu)化，以降低能源損耗為目的，努力達(dá)到節(jié)能指標(biāo)要求。在此過程中，機(jī)械設(shè)計(jì)人員努力將各個(gè)零件設(shè)施的配合優(yōu)化為最理想模式，減輕機(jī)械使用間的磨損，延長機(jī)械設(shè)備使用手柄，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能需求。此外，機(jī)械設(shè)計(jì)人員，在設(shè)計(jì)時(shí)，借助機(jī)械制圖軟件優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，同時(shí)利用一系列的公式計(jì)算，對(duì)機(jī)械使用后的節(jié)能指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算分析，將大部分能源提供到機(jī)械設(shè)備運(yùn)行階段，將個(gè)零件受力形式進(jìn)行科學(xué)安排，進(jìn)一步將科學(xué)節(jié)能落到實(shí)處。
2 導(dǎo)致機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)生能源浪費(fèi)的主要原因
（1）節(jié)能理念欠缺。受到傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)觀念的影響，大部分機(jī)械設(shè)計(jì)人員還是以提高機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)力為主要目的，因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的過程中，首先主要考慮如何提高機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和承載量，其次也是對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性進(jìn)行考慮，對(duì)機(jī)械設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)考慮少之又少，有些設(shè)計(jì)人員甚至直接忽略了機(jī)械設(shè)備的節(jié)能性能。甚至，為了提高機(jī)械的生產(chǎn)力，有些設(shè)計(jì)人員枉顧設(shè)計(jì)的節(jié)能性能，反而將設(shè)計(jì)能耗提高，這對(duì)于社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步有著消極作用。
（2）專業(yè)水平不高。由于大部分機(jī)械設(shè)計(jì)工作有專門設(shè)計(jì)人員進(jìn)行操作，如果設(shè)計(jì)人員在只是理論方面故步自封，不愿與更隨時(shí)代的發(fā)展，與時(shí)俱進(jìn)，與先進(jìn)的設(shè)計(jì)方式和設(shè)計(jì)理念相脫節(jié)，甚至抵觸新的設(shè)計(jì)知識(shí)，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)計(jì)滯后，無法實(shí)現(xiàn)節(jié)能。另外，還有很多設(shè)計(jì)人員忙于設(shè)計(jì)工作，沒有對(duì)設(shè)備的使用情況進(jìn)行深入了解，導(dǎo)致設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐相脫節(jié)，所設(shè)計(jì)出的機(jī)械設(shè)備無法與實(shí)際使用相符合，造成了大量的資源浪費(fèi)。
（3）設(shè)計(jì)水平過低。由于受到現(xiàn)有技術(shù)水平的限制，有很多設(shè)計(jì)思想無法實(shí)現(xiàn)，及時(shí)進(jìn)行勉強(qiáng)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)思想，也會(huì)造成機(jī)械設(shè)計(jì)成本增加，因此，受限于經(jīng)濟(jì)效益，大部分機(jī)械制造商并不會(huì)完全按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行節(jié)能技術(shù)的引用。這就導(dǎo)致節(jié)能技術(shù)和節(jié)能理念只停留于表面，并沒有真正的落到實(shí)處。
3 做好機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能工作的措施
仿生學(xué)原理，可以使用到很多的領(lǐng)域和行業(yè)。對(duì)于現(xiàn)在的科技成果來說，我們的仿生學(xué)也得到了很大的發(fā)展，也在很多的實(shí)際領(lǐng)域上取得很大的成績，其研究的成果也是接踵而至。在于機(jī)械設(shè)計(jì)上，它的實(shí)際效果和設(shè)計(jì)理念也是表現(xiàn)得很明顯的，其作用在機(jī)械設(shè)計(jì)上將會(huì)極大的強(qiáng)化機(jī)械的實(shí)際操作性，對(duì)于機(jī)械的研發(fā)改革是有很大的指導(dǎo)意義的。
1 機(jī)械設(shè)計(jì)的仿生的實(shí)際定義
機(jī)械仿生設(shè)計(jì)是以設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力為基礎(chǔ)的，在相關(guān)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的根據(jù)下，使用現(xiàn)代化的仿生學(xué)原理激發(fā)想象，將獨(dú)具一格的機(jī)械構(gòu)造創(chuàng)造出來的一種實(shí)踐活動(dòng)。其要求我們要站在以前的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)至上，不斷突破就得思路，結(jié)合計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，相關(guān)的性能設(shè)計(jì)于一身，形成現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)計(jì)體系，最后以仿生學(xué)理論為激發(fā)點(diǎn)去展開機(jī)械的設(shè)計(jì)。這是一項(xiàng)創(chuàng)新活動(dòng)，也是一項(xiàng)全新的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，值得我們?nèi)ド羁痰奶接憽?/p>
2 機(jī)械仿生設(shè)計(jì)關(guān)注的角度
2.1 機(jī)械功能結(jié)構(gòu)中的仿生設(shè)計(jì)角度
機(jī)械功能結(jié)構(gòu)的仿生設(shè)計(jì)，是整個(gè)設(shè)計(jì)過程的中心內(nèi)容，這是有前提的，那就是對(duì)于生物機(jī)體的構(gòu)造充分的熟悉，這有這樣的才可以將生物身上的功能性優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)在機(jī)械身上去，這兩者的結(jié)合是和不容易的。我們知道自然界的生物是歷經(jīng)種種修煉和磨合，使得可以很好的適應(yīng)自然環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)自身的不斷發(fā)展和進(jìn)化，在這樣的過程中無論是自己的形態(tài)，還是其結(jié)構(gòu)都發(fā)生了很大的變化，這就是適應(yīng)自然的結(jié)果。我們就是要利用生物身上這樣的優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)，將其使用到我們的器械的設(shè)計(jì)理念里。
2.2 機(jī)械運(yùn)動(dòng)性的仿生設(shè)計(jì)角度
對(duì)于機(jī)械的運(yùn)行性能的研究就要關(guān)注與對(duì)于仿生學(xué)的運(yùn)動(dòng)技能展開深入的研究，要想充分的了解動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)機(jī)制，我們就要從多方面的內(nèi)容著手，無論是其形態(tài)組成，還是其功能實(shí)現(xiàn)都要進(jìn)行仔細(xì)的研究，確保形成全面的研究體系。在運(yùn)動(dòng)性上，我們關(guān)注的對(duì)象是仿生機(jī)器人的設(shè)計(jì)。社會(huì)的發(fā)展是沒有辦法阻擋的，機(jī)器人的使用也會(huì)漸漸的蔓延，在我們的生活，學(xué)習(xí)中將會(huì)扮演著很重要的角色。我們僅僅關(guān)注一些有著運(yùn)動(dòng)性的機(jī)械設(shè)計(jì)， 比如杯狀飲料機(jī)械的手的設(shè)計(jì)，使用的是雙曲結(jié)構(gòu)，可以保證收到靈活性，可以滿足現(xiàn)實(shí)的種種需要。還有就是生物肌肉的反應(yīng)幾乎是很我們的實(shí)際的肌肉的反應(yīng)速度是一樣的，這就是對(duì)于其運(yùn)動(dòng)性的充分利用。
2.3 機(jī)械材料選擇的仿生角度
在仿生種類中還有一種仿生，其應(yīng)用的范圍十分的廣泛，無論是生物的組成，還是其結(jié)構(gòu)流程，都可以很準(zhǔn)確的把握，并且以此來開展材料的設(shè)計(jì)，這就是為了更好的使用機(jī)械。天然材料的結(jié)果組織，微型纖維的研究，有利于我們開展復(fù)合材料的設(shè)計(jì)，這樣的話以高仿生材料來代替本身有著缺陷的材料，這對(duì)于機(jī)械來說可以極大的強(qiáng)化其使用的價(jià)值，將最好的仿生材料應(yīng)用的這樣的環(huán)境是很有利于我們的機(jī)械設(shè)計(jì)的。
2.4 機(jī)械控制性能上的仿生學(xué)角度
現(xiàn)代機(jī)器系統(tǒng)很多的都是采用機(jī)電合一的，是為了保證對(duì)于機(jī)械的智能控制，這是未來機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)也是現(xiàn)在的機(jī)械不斷發(fā)展的動(dòng)力源泉。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于機(jī)械的控制更加的人性化和智能化，就會(huì)對(duì)于生物的控制展開研究，這樣的話就會(huì)不斷的增加我們?cè)跈C(jī)械控制能力上的嘗試，比如智能機(jī)器人的有效控制，在于農(nóng)業(yè)方面表現(xiàn)的更加的明顯。比如日本和美國都在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域展開智能化操作，其操作的主體就是對(duì)于機(jī)械控制性能上的仿生原理的使用，其在與定位，在于導(dǎo)航方面都是有很大的指導(dǎo)性的，可以確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的均勻化作業(yè)，精準(zhǔn)化操作。
3 機(jī)械仿生設(shè)計(jì)的未來發(fā)展方向
3.1 機(jī)械仿生設(shè)計(jì)的理念不斷深入和發(fā)展
首先，機(jī)械仿生設(shè)計(jì)其領(lǐng)域越來越廣泛，所能夠設(shè)計(jì)的方面也是日漸豐富，無論是概念上，內(nèi)容上，還是目的上都有著很大的發(fā)展趨勢(shì)。比如工程方面的仿生學(xué)，生命方面的仿生學(xué)，生物方面上的仿生學(xué)，結(jié)構(gòu)方面的仿生學(xué)等等，這些都是機(jī)械仿生學(xué)之前的理論基礎(chǔ)，我們通過對(duì)于這樣的理論基礎(chǔ)全方位，立體化的分析，對(duì)于其實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行有效的指導(dǎo)。在這方面我們國家涉及的領(lǐng)域有工農(nóng)機(jī)械的設(shè)計(jì)，以仿生學(xué)的角度來審視我們的工農(nóng)機(jī)械的設(shè)計(jì)以及在使用中遇到的實(shí)際問題，像阻力大，容易掉鏈等問題都在慢慢的得以解決，由此產(chǎn)生的一些技術(shù)和仿生學(xué)的利用也漸漸的變得多了。
3.2 現(xiàn)代信息技術(shù)的使用，使得仿生技術(shù)不斷的進(jìn)入使用階段
現(xiàn)代的信息技術(shù)飛速發(fā)展，這對(duì)于機(jī)械的仿生技術(shù)來說是一個(gè)很大促進(jìn)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)的技術(shù)使用可以讓我們更加直觀的將機(jī)械的形狀，構(gòu)造與生物的原理結(jié)合起來，其結(jié)合的實(shí)際參考效果是很直觀的，可以形成具體的操作方案，不再像以前一樣知識(shí)單單的想象，沒有實(shí)際的參考。在計(jì)算機(jī)技術(shù)下，我們就可以有效的將其想象中的仿生技術(shù)一一的反應(yīng)出來，并對(duì)于這樣的顯示做出種種修改，以保證在投入使用中不會(huì)出現(xiàn)很多的問題。其CAD技術(shù)不斷嫻熟，生成圖像的虛度很快，將對(duì)于實(shí)際的操作有著很直接的指導(dǎo)意義?？梢哉f是現(xiàn)代的信息技術(shù)在不斷的促進(jìn)著我們的仿生事業(yè)的不斷發(fā)展。
3.3 仿生學(xué)的智能化應(yīng)用
我們仿生機(jī)器人是有著很明顯的分類的，其一是仿生物機(jī)器人，其二是仿人類機(jī)器人。前者比如說蛇類，螃蟹，蜘蛛類，這樣的功能實(shí)現(xiàn)是依靠這樣的仿生模式的；而后者就是對(duì)于我們的人體的肢體動(dòng)作，肢體組成，進(jìn)行有效的分析總結(jié)，在這樣的仿生基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，我們看到的就是既可以爬山滅火，又可以完勝家務(wù)才做的高智能化的機(jī)器人，這對(duì)于我們的生活和娛樂都是很大的幫助。我們可以結(jié)合不同的生物特性，將動(dòng)植物的特性一一的反饋到我們的實(shí)際使用的機(jī)械上，這樣的話我們就可以最大限度的享受現(xiàn)代的仿生學(xué)帶來的實(shí)際效果。
4 結(jié)束語
機(jī)械仿生設(shè)計(jì)是符合我們時(shí)代的發(fā)展要求的，這是人類知識(shí)積累和發(fā)展的結(jié)果，有著很高的創(chuàng)新性，但是在追求仿生化的同時(shí)我們要尤其注意掌握分寸，不能單方面的癡迷于仿生，將其最完美的效果展現(xiàn)出來就好了，我們?yōu)榈氖菍?shí)現(xiàn)我們的機(jī)械更加的智能化，而不是建立一個(gè)惟妙惟肖的動(dòng)物園。我們一致追求的是仿生學(xué)的最有效的使用，可以在這樣的過程中最大限度的掌握其技巧，理解其真正的內(nèi)涵。結(jié)構(gòu)化，智能化，人性化這才是我們機(jī)械追求的仿生化。這是我們?cè)谧非蠓律鷮W(xué)中必須要明確的觀念。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：
機(jī)械設(shè)計(jì)；節(jié)能減排；基本原理；應(yīng)用
1引言
在當(dāng)今社會(huì)下，經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，人們?cè)谖镔|(zhì)和生活上得到了極大的滿足，但是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也帶來了許多的環(huán)境問題，比如環(huán)境污染、資源浪費(fèi)等。所以人們開始尋求一條環(huán)境與經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展的可持續(xù)性道路。正確處理好環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的關(guān)系，不僅關(guān)乎國家的穩(wěn)定發(fā)展，而且關(guān)乎社會(huì)的和諧安寧。機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能作為節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展道路的重要組成部分，已經(jīng)逐漸成為機(jī)械設(shè)計(jì)人員的重要研究方向。
2機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的背景
機(jī)械設(shè)備在人們的生產(chǎn)生活中隨處可見，特別是工業(yè)生產(chǎn)中表現(xiàn)的尤為顯著，它不僅是工業(yè)生產(chǎn)的重要組成，也是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱。但是大量機(jī)械設(shè)備的使用，必然會(huì)造成國家巨大的能源浪費(fèi)，這與我國提倡的“節(jié)能減排”政策十分不符。為了響應(yīng)我國的節(jié)能政策的號(hào)召，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)機(jī)械設(shè)備從設(shè)計(jì)到制造最終到完成這一過程進(jìn)行合理的機(jī)械節(jié)能優(yōu)化，保證資源最大化的利用，這其中對(duì)于機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)是節(jié)能工作最重要的環(huán)節(jié)。近年來，機(jī)械使用者們?yōu)榱藴p少資源的不必要浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本，提高機(jī)械使用效率，使經(jīng)濟(jì)利益最大化，他們?cè)絹碓角嗖A于節(jié)能型的機(jī)械設(shè)備，這使得傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)和制造方法即將淘汰。
3機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理及其應(yīng)用
機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理又稱為平衡節(jié)能原理，要求在設(shè)計(jì)中從動(dòng)力源、減少摩擦、功率匹配節(jié)能等方面入手，充分考慮實(shí)際應(yīng)用中的能耗問題，不斷完善設(shè)計(jì)圖紙，盡可能在設(shè)計(jì)源頭上減少能源的浪費(fèi)。
3.1動(dòng)力源
動(dòng)力源一般指機(jī)械設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)，在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)要求盡可能減少輸入功率的同時(shí)盡可能的提高輸出功率，簡單的說就是提高能源的轉(zhuǎn)化率。在實(shí)際的應(yīng)用中，這一理念體現(xiàn)在機(jī)械設(shè)備的啟動(dòng)和減速兩個(gè)階段上。
3.2設(shè)計(jì)中減少摩擦
發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的動(dòng)力，必須依靠齒輪、動(dòng)力傳送帶等進(jìn)行傳送，傳遞到機(jī)械設(shè)備所需要的運(yùn)作部位，這一過程的運(yùn)動(dòng)難免會(huì)產(chǎn)生摩擦，從而損耗動(dòng)能。因此，對(duì)于機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)，要盡可能的減少機(jī)械構(gòu)件間的摩擦。一般對(duì)于減少機(jī)械設(shè)備活動(dòng)處摩擦的方法是使用光滑構(gòu)件、對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行定期，這樣可以減少動(dòng)力的損失。
3.3功率匹配節(jié)能，合理運(yùn)用節(jié)能
在設(shè)計(jì)中，需要合理的分析機(jī)械設(shè)備所需的功率，處于不同的環(huán)境中，或者工作性質(zhì)的不同都會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備所需的功率不同。所以在設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備時(shí)要依據(jù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)功率。
4機(jī)械設(shè)計(jì)能源浪費(fèi)的原因
4.1缺乏節(jié)能設(shè)計(jì)理念
傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備是為了更好的提高機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)能力，促進(jìn)企業(yè)的生產(chǎn)最大化，所以設(shè)計(jì)者往往更加注重的是如何提高機(jī)械設(shè)備的載重量、運(yùn)轉(zhuǎn)速度等，然后保證設(shè)備運(yùn)作的穩(wěn)定性和可靠性，可以說完全忽視了對(duì)于節(jié)能這一方面的考慮，甚至有些設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)為了更好的提高以上的兩方面性能，不惜消耗更多的資源，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。
4.2設(shè)計(jì)人員專業(yè)水平低
對(duì)于機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)人員一般都是專業(yè)性的人才，他們擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，但是他們有些人員不愿意進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，一直閉門造車，不想去了解新的理論，最終使得與社會(huì)先進(jìn)的新型設(shè)計(jì)脫節(jié)，不利于國家機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。同時(shí)有些人員長期工作，沒有進(jìn)行基層實(shí)地考察，導(dǎo)致自己所設(shè)計(jì)出來的設(shè)備與實(shí)際應(yīng)用不符，不能滿足企業(yè)生產(chǎn)的需要。
4.3技術(shù)水平無法滿足設(shè)計(jì)需要
由于經(jīng)濟(jì)技術(shù)的制約，導(dǎo)致許多新的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)思想難以實(shí)施，即使勉強(qiáng)能夠完成，不說是否會(huì)出現(xiàn)問題，就是生產(chǎn)成本也會(huì)大大的提高，不符合經(jīng)濟(jì)利益最大化的原則。所以許多的機(jī)械制造商回來減少利益的損失，還是不愿意在機(jī)械設(shè)備中引入節(jié)能技術(shù)。
5如何做好機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能
5.1選用環(huán)保型材料和環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)
從機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)入手，在滿足設(shè)計(jì)要求的條件下，盡可能選擇環(huán)保型材料，這樣可以使得材料無污染、無公害、易于回收、方便處理。在機(jī)械設(shè)備中，機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)是機(jī)械設(shè)備的主要污染源之一，為了減少環(huán)境污染，有害物質(zhì)的排放，要選用環(huán)保型的發(fā)動(dòng)機(jī)，可以使得發(fā)動(dòng)機(jī)具有油耗低、排放低等的優(yōu)勢(shì)。
5.2電子控制系統(tǒng)精確化控制
利用電子計(jì)算機(jī)和無線區(qū)域網(wǎng)組成的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械的精準(zhǔn)控制。信息終端智能化可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)械的實(shí)際運(yùn)作情況，同時(shí)做出智能化的判斷，已達(dá)到控制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，來盡可能的減少能源消耗。同時(shí)，這樣的檢測(cè)還可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題，做到及時(shí)的處理，這樣就延長了機(jī)械設(shè)備使用的壽命，提高了經(jīng)濟(jì)利益。
5.3引入新型技術(shù)
機(jī)械設(shè)計(jì)離不開技術(shù)的支持，在設(shè)計(jì)中不能脫離現(xiàn)實(shí)生活生產(chǎn)的實(shí)際發(fā)展水平，但是又不能思想陳舊，固步自封，需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)要有創(chuàng)新精神，要敢于嘗試，將新型技術(shù)大膽的融入到自己的設(shè)計(jì)中去。這樣不僅提高了技術(shù)人員的創(chuàng)新能力，還使得我國的機(jī)械行業(yè)發(fā)展不斷的提高。
6結(jié)束語
隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國家和個(gè)人越來越重視環(huán)境問題，對(duì)于國家而言，出臺(tái)了許多的政策，比如“走可持續(xù)發(fā)展道路”、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會(huì)建設(shè)、生態(tài)文明建設(shè)“五位一體”的總布局。這些都可以看出國家對(duì)于環(huán)境的重視。對(duì)于個(gè)人，我們?cè)絹碓较矚g使用清潔環(huán)保的工具，比如對(duì)于汽車的選擇，我們更加青睞于環(huán)保型的汽車。機(jī)械行業(yè)作為節(jié)能減排的重要組成部分，就要從源頭做到盡可能的減少環(huán)境污染，提高資源使用率。這就對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)人員有了更加嚴(yán)格的要求，不僅需要他們?cè)O(shè)計(jì)出機(jī)械產(chǎn)品，還必須達(dá)到能耗低，資源浪費(fèi)少，同時(shí)可以給企業(yè)帶來利益最大化的機(jī)械產(chǎn)品。
作者：李永森 單位：久益環(huán)球（佳木斯）采礦設(shè)備有限公司
參考文獻(xiàn)：
在長時(shí)間的發(fā)展形勢(shì)下，經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展通常都是以消耗能源以及環(huán)境為代價(jià)的，這樣也會(huì)在某種程度上致使環(huán)境受到污染的情況較為嚴(yán)重，同時(shí)也面臨資源緊缺的問題。而這些問題的存在，會(huì)在某種程度上對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來一定的阻礙。這樣就促使人們逐漸對(duì)保護(hù)環(huán)境的重要性引起了必要的重視。是否可以協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境資源之間的關(guān)系，會(huì)對(duì)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來直接的影響。而節(jié)能降耗在環(huán)境領(lǐng)域中扮演中重要的角色，因此相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)加大對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的研究力度，從而確保我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展。
一、加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的背景
當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)是一個(gè)高度機(jī)械化的社會(huì)，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展又需要更多的機(jī)械設(shè)備，機(jī)械設(shè)備已經(jīng)是我們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)必不可少的工具。大量的機(jī)械設(shè)備投入使用必然產(chǎn)生很多問題，如環(huán)境污染、能源浪費(fèi)等，這嚴(yán)重違背了我國走可持續(xù)發(fā)展道路的要求，因此，在這種形勢(shì)下，我們必須要加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備從生產(chǎn)到使用各個(gè)環(huán)節(jié)的節(jié)能減排工作，其中在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)是從根本上解決這些問題的一種方式，所以我們要加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)。
二、機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能中存在的問題
對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)來說，能源大量的消耗是時(shí)常發(fā)生的現(xiàn)象，同時(shí)也是相關(guān)人員需要解決的問題，產(chǎn)生的能源浪費(fèi)有著諸多的因素，本文主要從以下幾點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行分析：
1、不重視節(jié)能設(shè)計(jì)，缺乏節(jié)能設(shè)計(jì)理念
從以往設(shè)計(jì)模式來說，機(jī)械設(shè)計(jì)的主要目的是將機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)效率加以提升，相關(guān)人員一定要遵循這個(gè)理念。首先，需要對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、相應(yīng)的載重?cái)?shù)量進(jìn)行考慮；其次，還需要對(duì)機(jī)械設(shè)備據(jù)是否具有安全性能、節(jié)能減排等方面引起必要的重視。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)水平的日益發(fā)展下，技術(shù)水平不斷完善，機(jī)械設(shè)計(jì)理念不斷更新，不但可以將機(jī)械設(shè)備的整體生產(chǎn)水平加以提升，而且還要求相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)打破以往的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，并對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)引起必要的重視。
2、設(shè)計(jì)人員專業(yè)水平較低
由于機(jī)械設(shè)計(jì)工作具有一定的專業(yè)性，這樣就要求相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)具備專業(yè)的理論知識(shí)以及操作能力。然而，某些設(shè)計(jì)人員沒有較高的文化素養(yǎng)，設(shè)計(jì)理論也沒有做到熟練掌握，并且不愿意接受新的事物，這種“吃老本”的情況就會(huì)在某種程度上致使機(jī)械設(shè)計(jì)出現(xiàn)落后的情況，從而使能源消耗過大。除此之外，還有某些設(shè)計(jì)人員沒有對(duì)具體的情況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查就開始進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，致使機(jī)械不能發(fā)揮出最大的作用。
3、技術(shù)水平較低，無法滿足設(shè)計(jì)需求
機(jī)械設(shè)計(jì)在某種程度上會(huì)限制于技術(shù)，在新型的設(shè)計(jì)理念倘若沒有技術(shù)的支撐，那么也會(huì)無濟(jì)于事。在實(shí)際的生活中，一方面諸多節(jié)能設(shè)計(jì)思維形式依然會(huì)受到技術(shù)水平的影響。另一方面，倘若可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)，那么就需要將設(shè)備的生產(chǎn)成本加以提升。從經(jīng)濟(jì)效益方面來說，機(jī)械制造有著較高的成本，還有某些節(jié)能技術(shù)被省略，所以導(dǎo)致節(jié)能沒有較高的實(shí)現(xiàn)率。
三、機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理及運(yùn)用
1、動(dòng)力源
發(fā)動(dòng)機(jī)是機(jī)械設(shè)備的主要?jiǎng)恿υ?，在機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意提高機(jī)械設(shè)備電能、動(dòng)能、勢(shì)能、熱能等相互之間的轉(zhuǎn)化率，由此需要盡最大努力減少發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入功率、增大發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。在實(shí)際的生活當(dāng)中，啟動(dòng)和減速這兩個(gè)階段主要體現(xiàn)了這一設(shè)計(jì)原理。
2、在設(shè)計(jì)時(shí)注意減少各部位之間的摩擦
機(jī)械設(shè)備個(gè)零件部位之間的摩擦力過大就會(huì)導(dǎo)致資源損耗大的問題。機(jī)械設(shè)備是通過齒輪、動(dòng)力傳送帶等傳送設(shè)備將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力運(yùn)送到所需部位而運(yùn)轉(zhuǎn)起來的，在這個(gè)過程中，如果摩擦力過大，就會(huì)損失一部分動(dòng)力，造成資源浪費(fèi)，因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要盡量減小各個(gè)部位的摩擦力。例如，加強(qiáng)零件之間的等。
3、注重功率匹配節(jié)能
機(jī)械設(shè)備在不同的應(yīng)用環(huán)境下所需要的功率大小是不一樣的，合理的研究和分析在不同的應(yīng)用環(huán)境下功率需求的大小至關(guān)重要，這可以為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)功率提供依據(jù)。在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，要注意經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益相結(jié)合，可以設(shè)計(jì)不同的擋位根據(jù)實(shí)際所需功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此應(yīng)對(duì)不同的應(yīng)用需求。
四、對(duì)做好機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的建議
1、重視人才培養(yǎng)，學(xué)習(xí)和運(yùn)用新技術(shù)
機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能涉及的知識(shí)范圍很廣，專業(yè)性很強(qiáng)，因此，對(duì)設(shè)計(jì)人才的專業(yè)性要求很高。機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能需要大量的設(shè)計(jì)人才，人才是進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的核心基礎(chǔ)，加強(qiáng)人才的培訓(xùn)是重中之重。⑴.在學(xué)校招聘高材生。⑵.企業(yè)加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)。另外，技術(shù)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的必要條件，在機(jī)械設(shè)計(jì)中既不能超越實(shí)際的技術(shù)發(fā)展水平，又不能完全不敢突破，要積極學(xué)習(xí)和運(yùn)用新技術(shù)。促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能水平的提高。
2、重視設(shè)計(jì)選材環(huán)節(jié)，優(yōu)先選擇環(huán)保型材料和環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)
在對(duì)機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，一定要對(duì)機(jī)器所選用的材料進(jìn)行確定，在機(jī)械制節(jié)能設(shè)計(jì)的時(shí)候首要選擇可以回收、沒有污染的材料。不僅僅如此，機(jī)械設(shè)備最大的污染主要是來源于發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣就要求相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)選擇油耗低、使用時(shí)間較長的發(fā)動(dòng)機(jī)，避免發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣產(chǎn)生過大的排放量，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能起到了重要的作用。例如，可以選擇環(huán)保型水冷增壓柴油機(jī)亦或是相應(yīng)的電控發(fā)動(dòng)機(jī)。
3、加強(qiáng)電子控制系統(tǒng)的精確化控制
應(yīng)用電子控制系統(tǒng)來對(duì)機(jī)械做好嚴(yán)格的控制是實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的關(guān)鍵所在。而電子控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的掌握機(jī)械的運(yùn)作情況，利用智能化的形式來對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率進(jìn)行辨別，為避免大量的消耗創(chuàng)造有利條件。
4、加強(qiáng)液壓系統(tǒng)的清潔和防漏工作
機(jī)械消耗大的一個(gè)主要原因就是機(jī)械設(shè)備的磨損和腐蝕嚴(yán)重。機(jī)械設(shè)備磨損和腐蝕嚴(yán)重是因?yàn)橐簤合到y(tǒng)的污染物較多。另外，浪費(fèi)資源最大的原因是液壓系統(tǒng)滲漏而，因此，進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)要加強(qiáng)液壓系統(tǒng)的清潔和防漏工作。針對(duì)液壓系統(tǒng)的污染物問題，可以加裝一個(gè)高性能的過濾設(shè)備。對(duì)于液壓系統(tǒng)滲漏問題，可以選用防滲漏的材料等。
五、結(jié)語
通過以上內(nèi)容的論述，可以得知：隨著當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)水平的日益完善下，可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)逐漸成為全球長時(shí)間發(fā)展的關(guān)鍵所在。始終堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的道路，并確保自然資源發(fā)展方面能夠達(dá)到和諧統(tǒng)一的效果。將節(jié)能減排的思想逐漸滲透到機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中，是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。加大機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)研究的力度，這樣就需要相關(guān)人員對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)以及相關(guān)作用做到熟練掌握，本文主要從以上幾個(gè)方面較好的論述了機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理和作用，提供給相關(guān)人士，供以借鑒。
中圖分類號(hào)：TE08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
1基于動(dòng)能的機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能方法證明
人們以往對(duì)系統(tǒng)動(dòng)能變化率對(duì)輸入功率的影響研究,主要對(duì)機(jī)器工作過程中經(jīng)過“起動(dòng)-工作(勻速)-減速”3個(gè)階段中的第1和第3階段進(jìn)行分析。雖然也對(duì)不勻速的第2階段進(jìn)行分析研究,但主要是針對(duì)機(jī)器周期性速度波動(dòng)和非周期性速度波動(dòng)的如何調(diào)節(jié),為提高使用壽命、工作精度進(jìn)行研究,很少涉及到功率問題。所以,還應(yīng)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)能的變化率對(duì)輸入功率的影響進(jìn)行分析研究。
機(jī)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,在其內(nèi)部所有運(yùn)動(dòng)件均按設(shè)計(jì)要求作各自的運(yùn)動(dòng)(平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng)等),故該系統(tǒng)動(dòng)能T可表示為
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式中:Ici為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;ωi為角速度;mi為質(zhì)量;vci為速度。
對(duì)式(1)求導(dǎo),可得系統(tǒng)動(dòng)能變化率為
(2)
式中:εi為角加速度;αci為加速度。分析式(1)可得出如下結(jié)論:
短時(shí)間內(nèi),系統(tǒng)動(dòng)能在最大范圍內(nèi)變化,或系統(tǒng)動(dòng)能在制動(dòng)過程中沒有得到回收或轉(zhuǎn)換而白白浪費(fèi)等,均是系統(tǒng)動(dòng)能變化率引起輸入的功率較高和能量沒有得到充分利用的原因;若系統(tǒng)動(dòng)能為常量,則系統(tǒng)動(dòng)能的變化率所需輸入的功率為0,與速度的大小無關(guān)。
為了便于分析,將系統(tǒng)動(dòng)能表示為由多個(gè)用周期函數(shù)表示的動(dòng)能的疊加組合,計(jì)算式為
(3)
則系統(tǒng)動(dòng)能變化率又可表示為
(4)
式中:ω為基頻;b0為待定常數(shù);t為時(shí)間;Bji為幅值;φjib為相位角。
分析可得如下結(jié)論:系統(tǒng)動(dòng)能的變化率的大小取決于系統(tǒng)動(dòng)能變化的最大幅值B和變化時(shí)間t,在相同時(shí)間內(nèi)最大幅值B越小,則系統(tǒng)動(dòng)能的變化率越小;系統(tǒng)動(dòng)能變化的最大幅值由機(jī)器內(nèi)各部件的動(dòng)能的初相位決定;當(dāng)系統(tǒng)動(dòng)能的變化率呈周期性變化,在設(shè)計(jì)時(shí)既要滿足提高使用壽命、工作精度,還要達(dá)到節(jié)能要求,此時(shí),可配置一個(gè)相同系統(tǒng)動(dòng)能的變化率呈周期性變化機(jī)構(gòu),2個(gè)系統(tǒng)動(dòng)能的初相位相差π角度。
綜上所述,歸納如下:①引起系統(tǒng)動(dòng)能變化率較高和沒有得到充分利用的原因?yàn)?，短時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)動(dòng)能在最大范圍內(nèi)變化;②系統(tǒng)動(dòng)能在整個(gè)工作過程中沒有得到回收或轉(zhuǎn)換。基于動(dòng)能的機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能方法,在設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)時(shí),只要使系統(tǒng)的動(dòng)能為常量,或在最小范圍內(nèi)變化;若機(jī)器系統(tǒng)動(dòng)能的變化率呈周期性變化,還可再設(shè)計(jì)一個(gè)與原周期變化相同的機(jī)構(gòu),使2個(gè)系統(tǒng)動(dòng)能的初相位相差π角度;對(duì)于制動(dòng)頻繁的機(jī)器或工作裝置,應(yīng)設(shè)計(jì)一套將能量(動(dòng)能、勢(shì)能)儲(chǔ)存或轉(zhuǎn)換系統(tǒng);則維持系統(tǒng)正常工作所需輸入的功率將會(huì)降低和能量得到充分利用。系統(tǒng)的動(dòng)能為常量和在最小范圍內(nèi)變化的必充條件是,各動(dòng)能2個(gè)相鄰的初始相位角的之差為π或在π附近。
2降低其他輸出力消耗功率NSF措施的論證
機(jī)器在工作過程中的輸出力,針對(duì)不同的工作對(duì)象便以不同的形式表示,如車輛的輸出力,包括行駛阻力、坡道阻力、慣性阻力等;刨床的輸出力為刨刀的削力;振動(dòng)機(jī)械的輸出力還包括激振力;液壓機(jī)械的輸出力為推力或扭矩(與油壓和流量有關(guān))等。由此分析可得出,機(jī)器輸出力是由不同形式的力組成的。
除了重力外,其他輸出力在少數(shù)情況為常量,在多數(shù)工作狀態(tài)為變量,若將其中某一輸出力Fsi與其速度vsi的乘積可表示為某輸出力消耗功率NSFi,或?qū)⑵漭敵雠ぞ豈si與其角速度ωsi的乘積可表示為某輸出力消耗功率NSF。則輸出力消耗功率NSF可表示為
(5)
根據(jù)機(jī)器檢測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)果,式(5)中每個(gè)輸出力Fsi、Msi的工作速度,仍然以周期性的變化顯示。根據(jù)周期函數(shù)的性質(zhì),周期函數(shù)無論是與常數(shù)還是其他任意函數(shù)的乘積,其結(jié)果為周期函數(shù)和非周期函數(shù)2種。所以機(jī)器系統(tǒng)其他輸出力消耗功率NSF可以看作為多個(gè)周期函數(shù)和非周期函數(shù)的合成?，F(xiàn)將其以多個(gè)周期函數(shù)合成表示為
(6)
式中:ω為基頻;c0為待定常數(shù);Cji為幅值;φjic為相位角。
分析結(jié)果可得:以周期函數(shù)和非周期函數(shù)表示的其他輸出力消耗功率在較大范圍內(nèi)變化時(shí)所需匹配的平均功率較大;其他輸出力消耗功率的變化與每個(gè)輸出力Fsi、Msi和其工作速度vsi、ωsi有關(guān);當(dāng)其他輸出力消耗功率在較大范圍內(nèi)變化,則每個(gè)輸出力Fsi、Msi或系統(tǒng)動(dòng)能必然在較大范圍內(nèi)變化。若要將其他輸出力消耗功率降低,則以周期函數(shù)和非周期函數(shù)表示的其他輸出力消耗功率應(yīng)在較小范圍內(nèi)變化,其充分必要條件是每個(gè)輸出力Fsi、Msi的工作速度vsi、ωsi的乘積所表示的周期函數(shù)或非周期函數(shù)的相位應(yīng)相差π。
綜上所述,歸納如下:①引起其他輸出力消耗功率較高的原因?yàn)?短時(shí)間內(nèi)輸出力Fsi、Msi或系統(tǒng)動(dòng)能在最大范圍內(nèi)變化;②降低其他輸出力消耗功率NSF的措施,在設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)時(shí),只要使以周期函數(shù)和非周期函數(shù)表示的其他輸出力消耗功率應(yīng)在較小范圍內(nèi)變化,則維持系統(tǒng)正常工作所需輸入其他輸出力消耗功率將會(huì)降低;在最小范圍內(nèi)變化的充要條件是每個(gè)周期函數(shù)相鄰的初始相位角之差為π或在πrad附近;針對(duì)某輸出力和工作速度的乘積所表示的周期函數(shù)就是機(jī)器系統(tǒng)的周期函數(shù),還想取得更佳的節(jié)能效果,應(yīng)再附加一個(gè)相同周期函數(shù)機(jī)構(gòu),2個(gè)相同周期函數(shù)機(jī)構(gòu)初相位應(yīng)相差π。
3降低無用功率NR措施的論證
機(jī)器在將能量傳送到工作裝置和作用,并與工作對(duì)象(或介質(zhì))在工作過程中,由于摩擦發(fā)熱、發(fā)聲、以及彈性、塑性變形等,要損耗掉一部分功率,即無用功率。雖然其量與機(jī)器的傳動(dòng)方式、制造精度、條件等有關(guān),但對(duì)損耗功率的發(fā)聲、彈性、塑性變形現(xiàn)象進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,可知產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要原因是,部件運(yùn)動(dòng)過程中的慣性作用使其受力不均勻、變化較大。從能量分析可得出,部件受力不均勻、變化較大的原因是,系統(tǒng)的動(dòng)能或勢(shì)能在較大范圍內(nèi)變化。
動(dòng)摩擦因數(shù)不僅與接觸物體的材料和表面有關(guān),而且與接觸物體間相對(duì)滑動(dòng)的速度大小有關(guān),動(dòng)摩擦因數(shù)隨相對(duì)滑動(dòng)速度的增大而減小;若系統(tǒng)的動(dòng)能或勢(shì)能在較大范圍內(nèi)變化,即使部件的接觸表面的摩擦因數(shù)不變,但接觸表面的正壓力則呈周期變化,所以摩擦力與摩擦力損耗功率呈周期變化。同時(shí)鑒于機(jī)器發(fā)聲、彈性變形也基本都是周期性的,故無用功率NR可用周期函數(shù)表示為
(7)
式中:ω為基頻;d0為待定常數(shù);t為時(shí)間;Dji為幅值;φj為相位角。
分析以周期函數(shù)和非周期函數(shù)表示的無用功率,可得:當(dāng)以周期函數(shù)表示的無用功率在較大范圍內(nèi)變化時(shí),所需匹配的平均功率較大;當(dāng)無用功率的變化主要與每個(gè)無用輸出力Fsi、Msi的工作速度vsi、ωsi有關(guān),若其他輸出力消耗功率在較大范圍內(nèi)變化,則無用輸出力Fsi、Msi或系統(tǒng)動(dòng)能必然在較大范圍內(nèi)變化。
引起無用功率較高的原因是,短時(shí)間內(nèi)以周期函數(shù)表示的無用功率在較大范圍內(nèi)變化。降低無用功率NR措施:在設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)時(shí),只要使以周期函數(shù)表示的無用功率在較小范圍內(nèi)變化,則維持系統(tǒng)正常工作所需輸入無用功率將會(huì)降低。
4機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理的歸納整理
將基于動(dòng)能的機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能方法,降低其他輸出力消耗功率的措施,降低無用功率的措施歸納為機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理。在設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)時(shí),只要使系統(tǒng)動(dòng)能為常量,或使其能量在最小范圍內(nèi)變化;只要使以周期函數(shù)和非周期函數(shù)表示的其他輸出力消耗功率、無用功率在較小范圍內(nèi)變化;調(diào)整系統(tǒng)動(dòng)能變化率、其他輸出力消耗功率、無用功率3個(gè)函數(shù)初相位,使輸入功率函數(shù)幅值在最小范圍內(nèi)變化;若機(jī)器或工作裝置使輸入功率函數(shù)幅值在較大范圍內(nèi)變化,應(yīng)再配置一個(gè)與輸入功率相同周期函數(shù)的工作裝置,使新的合成輸入功率函數(shù)幅值在較小范圍內(nèi)變化,或直接配置一套能量儲(chǔ)存或轉(zhuǎn)換系統(tǒng);則維持系統(tǒng)正常工作所需輸入功率將會(huì)降低,系統(tǒng)能量將得到充分利用。
5結(jié)語
機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)械、機(jī)電產(chǎn)品具有較好的節(jié)能效果，它是降低輸入功率、充分利用功率以及提高機(jī)器性能的理論基礎(chǔ)和有效方法。
在經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市化建設(shè)中，機(jī)械設(shè)備是不可缺少的發(fā)展因素，而這也使機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的發(fā)展逐漸受到重視。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的發(fā)展，不僅會(huì)其它各個(gè)行業(yè)得以發(fā)展的重要支持依據(jù)，也是發(fā)展社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要推動(dòng)力。隨著節(jié)能減排這一政策的推行，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造不符合該政策的要求，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新。網(wǎng)絡(luò)時(shí)代背景下，為符合時(shí)展的需求，機(jī)械自動(dòng)化逐漸成為了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的發(fā)展方向，而這也是推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)向可持續(xù)方向發(fā)展的重要基礎(chǔ)。
1機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原理
隨著科技水平的不斷提升，新型信息技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)的結(jié)合，也為機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的發(fā)展提供了機(jī)會(huì)。時(shí)展背景下，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的創(chuàng)新是推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?，也是增?qiáng)企業(yè)市場(chǎng)爭(zhēng)力的重要基礎(chǔ)。自動(dòng)化生產(chǎn)作為目前機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的發(fā)展方向，不僅能夠提升機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的質(zhì)量和效率，也能夠降低機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的壓力，對(duì)推動(dòng)其他各行業(yè)的發(fā)展也可提供更大的保障?；诖耍瑸榇_保機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)依據(jù)下述原理對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便促使其能夠推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的設(shè)計(jì)原理如下：第一，效率化原理。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的設(shè)計(jì)是為滿足其他行業(yè)發(fā)展對(duì)機(jī)械設(shè)備的需求，是為了確保對(duì)信號(hào)、能量、物質(zhì)的自動(dòng)化傳輸和加工能夠真正實(shí)現(xiàn)，也是為了達(dá)到提升機(jī)械設(shè)備運(yùn)行效率、降低生產(chǎn)壓力的目的。基于此，在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)堅(jiān)持效率至上的原則，以提升效率為目標(biāo)，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)予以充分使用，以此提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化水平，以便確保機(jī)械設(shè)計(jì)與制造業(yè)能夠得到更好地發(fā)展，進(jìn)而達(dá)到提升企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和效率，增加企業(yè)所獲得經(jīng)濟(jì)效益的目的。第二，節(jié)能減排原理。機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)作為推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Γ涞陌l(fā)展會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及其他行業(yè)的發(fā)展造成極大影響。機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的發(fā)展對(duì)各類能源的依賴性比較高，需要消耗大量的能源，而且伴隨著該行業(yè)發(fā)展速度的不斷加快，對(duì)能源的消耗量也在大幅度增加，這也導(dǎo)致能源短缺問題越發(fā)明顯，從而對(duì)國家經(jīng)濟(jì)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略造成不利影響?；诖?，為降低對(duì)能源的效率，減輕機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的破壞，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展過程中，應(yīng)依據(jù)節(jié)能減排政策的相關(guān)要求，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，以此提升能源利用率，降低能源消耗量，減少污染物的排放，以便在此基礎(chǔ)上促使機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而為推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及其他行業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。第三，綠色發(fā)展原理。為確保社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展能夠滿足可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的相關(guān)要求，在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)堅(jiān)持綠色發(fā)展原則，改革機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，提升機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的自動(dòng)化水平，以便確保機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造能夠符合綠色產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，進(jìn)而促使社會(huì)經(jīng)濟(jì)能夠真正實(shí)現(xiàn)持續(xù)健康的發(fā)展。
2機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)
2.1提高產(chǎn)能
經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步離不開各行業(yè)的支持。隨著機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的產(chǎn)生和發(fā)展，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及其他行業(yè)造成了極大的影響。在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展背景下，為了滿足各行業(yè)發(fā)展對(duì)機(jī)械設(shè)備的多樣化需求，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的更新?lián)Q代越來越快，而這也為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展提供了空間?；谧詣?dòng)化技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)制造與先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的結(jié)合越發(fā)緊密，而這不僅對(duì)提升機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的靈敏度、適應(yīng)性極為有利，也能夠真正實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)、溫度等因素的自動(dòng)控制，對(duì)物質(zhì)、能量的自動(dòng)傳輸和加工。在此基礎(chǔ)上，各行業(yè)的產(chǎn)能將會(huì)得到大幅度提高，對(duì)各類能源的消耗也會(huì)得到有效降低，而這也為社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
2.2實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，各行業(yè)發(fā)展對(duì)機(jī)械設(shè)備的需求量也在不斷提升，對(duì)機(jī)械設(shè)備的要求也變得多樣化。為更好地滿足各行業(yè)發(fā)展對(duì)機(jī)械設(shè)備提出的高要求，應(yīng)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，以此提升機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的質(zhì)量和效率。當(dāng)前社會(huì)發(fā)展背景下，基于對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造也正逐漸向機(jī)電一體化方向發(fā)展，這對(duì)提升機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的質(zhì)量和效率極為有利。在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造業(yè)發(fā)展過程中，機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)是對(duì)電子電工技術(shù)、信息技術(shù)等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的綜合應(yīng)用，可以使各行業(yè)發(fā)展對(duì)機(jī)械設(shè)備提出的多樣化需求得到更好地滿足，對(duì)推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也極為有利。
2.3實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)、智能化管理
隨著科技水平的不斷提升，基于對(duì)自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)、智能技術(shù)等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用分析，自動(dòng)化生產(chǎn)、智能化管理將成為機(jī)械設(shè)計(jì)與制造業(yè)的未來發(fā)展方向。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造企業(yè)要想提升自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，必須依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造業(yè)的主流發(fā)展方向，對(duì)自身的發(fā)展觀念和管理策略進(jìn)行創(chuàng)新，優(yōu)化機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，利用智能化管理措施，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過程進(jìn)行全方位的管理，據(jù)此實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的自動(dòng)化生產(chǎn)和智能化管理，以便確保機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化能夠得到更好地發(fā)展，進(jìn)而為推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、健康發(fā)展予以支持。
3結(jié)束語
伴隨著信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)機(jī)械設(shè)備提出的高要求，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的自動(dòng)化必將成為機(jī)械設(shè)計(jì)與制造業(yè)的未來發(fā)展方向。在此基礎(chǔ)上，機(jī)電一體化、生產(chǎn)自動(dòng)化、管理智能化也將成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造的主流發(fā)展趨勢(shì)，而這對(duì)推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造業(yè)的發(fā)展，滿足各行業(yè)發(fā)展對(duì)機(jī)械設(shè)備的需求也極為有利。
參考文獻(xiàn)：
現(xiàn)如今，低碳環(huán)保、節(jié)能減排已經(jīng)成為人們時(shí)常掛在嘴邊的耳熟能詳?shù)牧餍性~匯，而實(shí)際上，這樣的事情都是說起來容易做起來難，國家雖然對(duì)此情況做出了相應(yīng)的規(guī)定，也頒布了一些有針對(duì)性的法律條文，也加強(qiáng)了這方面的監(jiān)督，但是收效甚微，很多問題仍然存在。工業(yè)行業(yè)特別是礦山行業(yè)本身就是能耗較高的產(chǎn)業(yè)，為了社會(huì)發(fā)展和工業(yè)需求的滿足，很多重型設(shè)備機(jī)械被設(shè)計(jì)研制出來，應(yīng)用到礦山的開采當(dāng)中，這些設(shè)備的耗能高，如何解決該行業(yè)中的環(huán)保問題，走上節(jié)能減排的道路，還是非常值得我們深入研究的。就目前的形勢(shì)來看，節(jié)能減排已經(jīng)成為世界的主題，就礦山機(jī)械行業(yè)這樣的耗能大的行業(yè)來說，將會(huì)給技術(shù)設(shè)備的研究設(shè)計(jì)提出更高的要求，礦山機(jī)械行業(yè)同時(shí)也面臨著更大的挑戰(zhàn)。
1 機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的背景
伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源的利用和消耗都是空前的強(qiáng)盛，這也進(jìn)一步使環(huán)境問題更加的惡化，給自然生態(tài)和人們正常的生活帶來了嚴(yán)重的影響。我國自改革開放以來，一直非常注重工業(yè)生產(chǎn)，對(duì)環(huán)境問題的重視不夠，對(duì)環(huán)境的破壞現(xiàn)象越來越多。所以，必須將環(huán)境問題的關(guān)注提上日程。
背景分析。我國目前所面臨的節(jié)能減排的形勢(shì)是非常嚴(yán)峻的。工業(yè)生產(chǎn)一方面給人們的生活做出了突出的貢獻(xiàn)，另一方面也增加了能源物資的消耗，破壞了生態(tài)環(huán)境，影響了人們的生活質(zhì)量，阻礙了工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。礦山制造業(yè)在節(jié)能減排的過程中占據(jù)著重要的位置，無論是從礦山的開采、材料的冶煉、零部件的加工，還是機(jī)械的使用、報(bào)廢處理，這些都會(huì)不同程度的產(chǎn)生污染。礦山行業(yè)每年報(bào)廢淘汰的產(chǎn)品比較多，如果沒有進(jìn)行合適的處理，不僅僅會(huì)造成極大的資源浪費(fèi)，還將對(duì)自然環(huán)境造成極大的污染。所以，凡是從事機(jī)械制造的人員，身上都始終肩負(fù)著節(jié)能減排、降低污染、節(jié)約原料的責(zé)任，他們必須采取行之有效的措施，盡力完成這一艱巨的任務(wù)。
機(jī)械設(shè)計(jì)在節(jié)能減排的過程中作用非常大，機(jī)械生產(chǎn)首先從設(shè)計(jì)開始，機(jī)械的強(qiáng)度、壽命、制造和裝備的工藝性，材料和熱處理的選擇，使用和維修是否方便，是否具有回收和再利用的可能性等等，這些都是在機(jī)械設(shè)計(jì)階段必須進(jìn)行決定和解決的。設(shè)計(jì)的過程中如果出現(xiàn)了錯(cuò)誤或者是不足，在以后的生產(chǎn)和使用的過程中都將是無法進(jìn)行更正的。所以，要想將節(jié)能減排落到實(shí)處，就必須重視機(jī)械的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的過程必須有合理的制度和嚴(yán)格的管理，設(shè)計(jì)師要參與到有關(guān)規(guī)定和制度的制定當(dāng)中來，這樣會(huì)使制度更加的全面合理。
2 機(jī)械設(shè)計(jì)中節(jié)能原理應(yīng)用的必要性
在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，一般的設(shè)計(jì)單位都沒有進(jìn)行統(tǒng)一和固定的能源消耗標(biāo)準(zhǔn)的明示，這直接導(dǎo)致了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)在加工的過程中，無法對(duì)優(yōu)化后的生產(chǎn)工藝進(jìn)行節(jié)能降耗的及時(shí)分析，同時(shí)由于目前采用的工藝技術(shù)和工藝流程等都相對(duì)成熟，在這樣的情況下，機(jī)械設(shè)計(jì)加工企業(yè)幾乎沒有對(duì)生產(chǎn)過程中的節(jié)能降耗問題進(jìn)行綜合的分析和考慮，這在一定程度上提升了機(jī)械設(shè)計(jì)加工的企業(yè)在能源上的過量消耗。并且在生產(chǎn)的過程中，機(jī)械設(shè)計(jì)加工企業(yè)普遍都是比較關(guān)注機(jī)械加工的效率和精度，很少關(guān)注能源的消耗與浪費(fèi)，因此很少有機(jī)械設(shè)計(jì)加工的企業(yè)會(huì)考慮如何提高設(shè)備的能源利用率，而進(jìn)行科學(xué)合理的技術(shù)措施的采用，或者在機(jī)械設(shè)計(jì)加工的過程中，通過對(duì)整體能源消耗量進(jìn)行有效控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。對(duì)于組織開展機(jī)械設(shè)計(jì)加工作業(yè)的具體操作人員來說，在生產(chǎn)的過程中，關(guān)注的一直都是工作效率，并且企業(yè)也沒有將能源消耗納入到績效考核中來，這樣的管理模式影響和制約了節(jié)能減排的實(shí)施。
3 機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的基本原理
礦山工程機(jī)械環(huán)境的性能情況和對(duì)環(huán)境的負(fù)荷在很大程度上都是由設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)的階段事先確定好的，所以進(jìn)行節(jié)能型工程機(jī)械的開發(fā)研制最應(yīng)該注重的就是設(shè)計(jì)的階段。
3.1在材料和資源的選用上盡量選擇可再生利用的
在材料和資源的選擇上，各系統(tǒng)及部件的設(shè)計(jì)盡量選擇可回收、易分解、能再生的，同時(shí)在加工和使用的過程中對(duì)于環(huán)境的影響不大甚至是沒有污染的的材料，特別是對(duì)于結(jié)構(gòu)組件的設(shè)計(jì)，盡量選用比較容易裝配和分解的大模塊化結(jié)構(gòu)和無毒無害的材料，提高工程機(jī)械材料可再生的可能性。
3.2在產(chǎn)品的零部件設(shè)計(jì)上，遵循長壽命、低能耗和減輕重量設(shè)計(jì)的原則
工程的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該再保持主機(jī)的相關(guān)性能參數(shù)的前提下，盡可能的減少主機(jī)和附屬作業(yè)裝置或者是機(jī)具的體積和重量，提高動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)零部件的強(qiáng)度和耐久的性能，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的輕量化和高效率，進(jìn)而降低對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。
3.3低公害、防滲漏、節(jié)能高效的發(fā)動(dòng)機(jī)
在工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中，盡量保證低公害、減震降噪、防滲漏、節(jié)能減排、高效，選用低公害的發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)是工程機(jī)械所有系統(tǒng)中對(duì)環(huán)境影響最大的部件，采用低油耗、低排放、低噪聲、高效率的環(huán)保型冷增壓柴油機(jī)性能大大降低對(duì)環(huán)境的負(fù)荷。
4 機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理在礦山行業(yè)中的具體措施應(yīng)用
伴隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，我國大型工程項(xiàng)目逐步開工，礦山工程施工機(jī)械的品種和數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了比較可觀的程度，在全球范圍內(nèi)各地的機(jī)械數(shù)量還在不斷的增加。但是，大部分的工程機(jī)械對(duì)于能源的消耗、排放產(chǎn)生的污染物給環(huán)境都造成了不可估量的負(fù)荷。為實(shí)現(xiàn)大量工程機(jī)械對(duì)環(huán)境的污染最小化，加強(qiáng)對(duì)我們生活的地球資源的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，提高操作人員的工作安全性和工作的舒適性，盡可能的實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、環(huán)境的高度親和統(tǒng)一，非常有必要根據(jù)礦山行業(yè)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工程機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。但是隨著國內(nèi)外環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，可以預(yù)見的是開發(fā)研制環(huán)保節(jié)能型的機(jī)械產(chǎn)品必將是今后礦山工程機(jī)械設(shè)計(jì)的主要潮流和趨勢(shì)。
4.1將節(jié)能理念融入到機(jī)械設(shè)計(jì)中
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷的提高，而環(huán)保意識(shí)在人們的心目中也逐漸的增強(qiáng)，在這樣的形勢(shì)下，機(jī)械設(shè)計(jì)無論是企業(yè)還是管理層都一致的認(rèn)識(shí)到：利用生產(chǎn)效率很難能夠提升和強(qiáng)化自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，通過節(jié)能基本原理的推廣和實(shí)施，不僅能夠幫助企業(yè)節(jié)約一定的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，并且能夠在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，確保企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，增強(qiáng)核心技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。因此，在整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的生命周期中，機(jī)械設(shè)計(jì)加工企業(yè)必須始終做好節(jié)能基本理念的貫徹落實(shí)。機(jī)械設(shè)計(jì)加工企業(yè)需要加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員的教育和培訓(xùn)，協(xié)助設(shè)計(jì)人員提升自身的業(yè)務(wù)能力，也能幫助設(shè)計(jì)人員不斷的進(jìn)行節(jié)能知識(shí)的豐富，這樣才能在每一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案中，有效的落實(shí)節(jié)能的目標(biāo)。
4.2將機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理應(yīng)用在礦山機(jī)械加工設(shè)備的設(shè)計(jì)中
機(jī)械加工主要是指通過一種機(jī)械設(shè)備，對(duì)工件的外形尺寸或者是性能進(jìn)行改造的全過程。在礦山行業(yè)中，大多數(shù)的應(yīng)用型設(shè)備都是經(jīng)過機(jī)械加工而形成的。機(jī)械化的生產(chǎn)過程，就難免會(huì)使用沖壓、焊接等機(jī)械設(shè)備，就單單從焊接工具的方面來看，針對(duì)指定的加工對(duì)象進(jìn)行加工，并且按照既定的圖紙進(jìn)行改造的時(shí)候，需要電力充分的支持，這就難免會(huì)在整個(gè)加工的流程中，浪費(fèi)一定的能源。因此，將機(jī)械設(shè)計(jì)的技能原理應(yīng)用于礦山機(jī)械加工設(shè)備的設(shè)計(jì)中，是十分必要的，能產(chǎn)生很大的節(jié)能價(jià)值。
4.3將機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理應(yīng)用到礦山升降機(jī)械的設(shè)計(jì)中
升降機(jī)械主要是利用壓力容器或者是鏈條達(dá)到促進(jìn)升降設(shè)備移動(dòng)的目的，主要是進(jìn)行高空作業(yè)或者是高空維修時(shí)進(jìn)行使用。正是由于升降設(shè)備使用的情況，要完成良好的高空作業(yè)，就必須具備強(qiáng)大的動(dòng)力能量，才能保證將設(shè)備送至指定的高度，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的實(shí)施。所以，升降機(jī)械在能源的消耗上是比較大的，這就需要進(jìn)行相應(yīng)的改造。
結(jié)合節(jié)能型液壓升降機(jī)的工作情況和結(jié)構(gòu)原理，對(duì)主要的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行篩選和有效的討論，設(shè)計(jì)出來的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，工作比較可靠，并且工作效率較高，耗能低，在達(dá)成勢(shì)能回收的同時(shí)，又能增加液壓系統(tǒng)的工作平穩(wěn)性，可以給設(shè)計(jì)和制造以及使用單位一定的啟示。
5 結(jié)語
現(xiàn)如今，受企業(yè)自身的規(guī)模和實(shí)際的技術(shù)水平等因素的影響與制約，大部分的機(jī)械設(shè)計(jì)公司特別是中小型機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)，在具體的操作中，一般的生產(chǎn)模式都是逐一進(jìn)行單件產(chǎn)品生產(chǎn)，從而導(dǎo)致了企業(yè)無法進(jìn)行流水線式生產(chǎn)模式推廣，在某種程度上增加了企業(yè)生產(chǎn)的能耗。所以，機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)需要?jiǎng)?chuàng)新模式，積極推廣使用批量生產(chǎn)模式，幫助企業(yè)不斷優(yōu)化自身的內(nèi)部資源，降低加工生產(chǎn)的能耗。
綜上所述，將節(jié)能基本理念融入到現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)之中，能夠有效的幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)自身的可持續(xù)發(fā)展，否則在現(xiàn)如今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)很難形成堅(jiān)固的技術(shù)屏障，面對(duì)社會(huì)能源的日趨緊張的局面，市場(chǎng)將會(huì)淘汰能源消耗量大的企業(yè)。為此，機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)必須采取相應(yīng)的措施，不斷的降低能耗，實(shí)現(xiàn)自身的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
2機(jī)械設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員應(yīng)該樹立創(chuàng)新的理念
要想突破傳統(tǒng)的模式，在設(shè)計(jì)上有所創(chuàng)新，對(duì)機(jī)械人員首先就要要求其具有大膽的創(chuàng)新理念并會(huì)將其運(yùn)用到時(shí)間中去。創(chuàng)新就是突破傳統(tǒng)的思維模式，運(yùn)用現(xiàn)代超前的理念進(jìn)行問題的思考。對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)者而言，缺少創(chuàng)新意味著他在工作上無法得到肯定。優(yōu)秀的機(jī)械設(shè)計(jì)者要時(shí)刻謹(jǐn)記創(chuàng)新理念，要用創(chuàng)新的思維對(duì)問題進(jìn)行深入的思考，再結(jié)合自己的專業(yè)知識(shí)將自己的設(shè)想轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)。
3機(jī)械的優(yōu)化中應(yīng)該具備的創(chuàng)新方式
（1）智力思維法———這是一種發(fā)揮集體智慧的方法，它通常是通過抓住瞬間的靈感或潛意識(shí)的新想法或通過相關(guān)專家人士針對(duì)某一目標(biāo)進(jìn)行討論，通過相互啟發(fā)、激勵(lì)，在越來越多的思路中，在越來越好的方案中取長補(bǔ)短，最終引起創(chuàng)新設(shè)計(jì)的連鎖反應(yīng)，為機(jī)械設(shè)計(jì)提供更好的創(chuàng)新成果。
（2）列舉創(chuàng)新法———這是指依據(jù)一定規(guī)則，列舉研究對(duì)象的各種性質(zhì)，通過對(duì)這些性質(zhì)的逐項(xiàng)分析，尋求改變來又發(fā)創(chuàng)新設(shè)想的方法。它適合于現(xiàn)有事物的改進(jìn)及應(yīng)用型的開發(fā)，一般經(jīng)過的過程如下：列舉特征———改變特征———改變事物。
關(guān)鍵詞：
OBE；工程教育；《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)
為了推進(jìn)工程教育改革，促進(jìn)中國工程教育的國際互認(rèn)，培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師，由專門的職業(yè)或行業(yè)協(xié)會(huì)（聯(lián)合會(huì)）、專業(yè)學(xué)會(huì)針對(duì)高等教育機(jī)構(gòu)開設(shè)了工程類專業(yè)實(shí)施專門性認(rèn)證，工程教育認(rèn)證強(qiáng)調(diào)工科專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量達(dá)到行業(yè)提出的基本質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種合格性評(píng)價(jià)[1，2]。工程教育專業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)的三個(gè)核心理念：產(chǎn)出導(dǎo)向（Outcomebasededu-cation，簡稱OBE）、學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)，這些理念代表了工程教育改革的方向，是一種先進(jìn)的教育理念[3]。我國若要成為《華盛頓協(xié)議》正式簽約組織，就必須基于OBE理念，深化我國的工程教育改革和工程教育認(rèn)證體制?！稒C(jī)械原理》是機(jī)械類專業(yè)必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它是研究機(jī)械的工作原理、構(gòu)成原理、設(shè)計(jì)原理與方法的一門學(xué)科，而《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)是緊隨《機(jī)械原理》課程之后的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是《機(jī)械原理》課程的延伸[4]?；贠BE工程教育認(rèn)證的12條畢業(yè)能力要求及課程規(guī)劃，《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)需培養(yǎng)的主要能力包括：1）掌握工程基礎(chǔ)理論知識(shí)并能將其應(yīng)用于工程問題（畢業(yè)要求1）；2）具有分析和解釋數(shù)據(jù)，得到合理、有效結(jié)論的能力（畢業(yè)要求2）；3）具有綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)、部件和過程的能力（畢業(yè)要求3）。本文基于OBE工程教育理念對(duì)《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)課程能力的上述四條要求，結(jié)合近年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，闡述我?！稒C(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)改革模式，并為其《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)改革提供參考。
一、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力
《機(jī)械原理》內(nèi)容包括兩部分，其一是對(duì)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)，包括構(gòu)型分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的學(xué)習(xí)；其二是針對(duì)具體任務(wù)，利用所學(xué)機(jī)構(gòu)學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案。前者稱為分析，后者稱為型綜合，《機(jī)械原理》學(xué)習(xí)的最終目的，就是要達(dá)到型綜合的高度，《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)正是鍛煉綜合能力的實(shí)踐教學(xué)。遺憾的是，傳統(tǒng)的《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)，體現(xiàn)不出OBE所要求的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的能力，復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)更無從談起，因此，改革勢(shì)在必行?；贠BE教學(xué)理念的課程設(shè)計(jì)改革使設(shè)計(jì)題目多樣化，調(diào)動(dòng)學(xué)生設(shè)計(jì)的積極性而不限制其思維，并且課程設(shè)計(jì)只提出最終要求而不限制方法，為了讓學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，題目不宜太深太復(fù)雜，其原則為：題目具有綜合性，以運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)為主；題目要覆蓋《機(jī)械原理》課程的主要內(nèi)容；題目應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，是學(xué)生在日常生活、生產(chǎn)實(shí)踐中所熟悉的；題目的設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)包括兩到三種基本機(jī)構(gòu)，也允許選用其他常用機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)；題目要有一定的靈活性和創(chuàng)新性，有利于發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力。在設(shè)計(jì)題目確定后，需對(duì)已選題目提出三種運(yùn)動(dòng)方案，并經(jīng)反復(fù)論證，確定一種最佳運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。這種自由選題的模式可大大提高同學(xué)的興趣。設(shè)計(jì)方案由學(xué)生獨(dú)立提出，經(jīng)獨(dú)立地分析、比較后確定最佳方案，以發(fā)揮其主觀性、創(chuàng)造力，使學(xué)生受到一次真實(shí)的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，進(jìn)而提升其機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。此外，改革后的課程設(shè)計(jì)，學(xué)生們可以自由組合，每個(gè)小組自由選擇設(shè)計(jì)題目，小組成員分工協(xié)作，共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)。從選題、論證、設(shè)計(jì)到最后提交設(shè)計(jì)成果，共同討論、研究，各自發(fā)揮自己的長處，不僅培養(yǎng)了創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，也使他們體會(huì)到團(tuán)隊(duì)合作的作用。這也符合OBE培養(yǎng)大綱中工程畢業(yè)生個(gè)人能力和人際團(tuán)隊(duì)能力培養(yǎng)的要求。
二、工程基礎(chǔ)理論知識(shí)應(yīng)用能力
傳統(tǒng)的《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)中，方案確定之后，其相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)也隨之給定，每個(gè)學(xué)生需要做的就是繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，利用圖解法和解析法對(duì)所選機(jī)構(gòu)的位移、速度、加速度及力進(jìn)行分析，并繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖和作誤差分析，最后編寫課程設(shè)計(jì)說明書。從本質(zhì)上來說，這樣的設(shè)計(jì)僅能算一次作業(yè)，效果并不理想。盡管學(xué)生都能按部就班地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，但卻調(diào)動(dòng)不了學(xué)生的設(shè)計(jì)興趣，對(duì)工程基礎(chǔ)理論知識(shí)的應(yīng)用缺乏深刻理解，談不上對(duì)學(xué)生的畢業(yè)能力的培養(yǎng)?；贠BE教學(xué)理念的課程設(shè)計(jì)改革使設(shè)計(jì)題目多樣化，只提出最終要求而不限制方法，學(xué)生可以充分地利用所學(xué)的理論知識(shí)去解決實(shí)際的問題?？紤]到《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)時(shí)間較短，教師在《機(jī)械原理》課程教學(xué)中，需提前做出安排，如現(xiàn)代工具的使用、軟件的學(xué)習(xí)、各種方法的比較、綜合性作業(yè)安排等。任務(wù)的不確定性導(dǎo)致解決方法的多樣性。學(xué)生需要根據(jù)所選擇任務(wù)，基于所學(xué)的機(jī)構(gòu)學(xué)知識(shí)，甚至查閱相關(guān)文獻(xiàn)去設(shè)計(jì)解決方案，當(dāng)多個(gè)設(shè)計(jì)方案確定后，需要比較各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，必然會(huì)深入了解每個(gè)所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，最終方案確定后，需對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，因有了方案設(shè)計(jì)的深刻理解，設(shè)計(jì)的目的已非常清楚，在相應(yīng)分析時(shí)，對(duì)方法的選擇和掌握自然水到渠成，加深了對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，明確了理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，從而不至感覺學(xué)無所用。
三、分析和解釋數(shù)據(jù)能力
在我國的工程教育認(rèn)證中，第二條畢業(yè)要求學(xué)生能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論[5]。傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)整個(gè)傳動(dòng)方案為教師所指定，分析方法固定，無需學(xué)生深入了解，只需按部就班完成畫圖和分析即可，可見，傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)在第二條畢業(yè)能力要求上基本沒起到培養(yǎng)作用。改革后的課程設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)任務(wù)到設(shè)計(jì)方案的確定，均需要學(xué)生根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，然后根據(jù)所學(xué)知識(shí)，自己設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案，并需要通過多方案的比較而得出可行方案。在方案確定后，詳細(xì)設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際任務(wù)確定各參數(shù)，最后對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析。為了更真實(shí)地讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)的意義和正確性，要求學(xué)生對(duì)所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案進(jìn)行全部或者部分的搭接實(shí)驗(yàn)，通過搭接實(shí)物并測(cè)量參數(shù)，再與理論分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，找出誤差存在原因，從而得出相應(yīng)結(jié)論。
四、考核方式的改進(jìn)
評(píng)估學(xué)習(xí)產(chǎn)出是OBE教育模式中十分重要的環(huán)節(jié)，如何合理地對(duì)各項(xiàng)能力進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，對(duì)課程的改革及持續(xù)改進(jìn)有非常重要的作用，與課程設(shè)計(jì)所培養(yǎng)能力相對(duì)應(yīng)，《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)成績分為四部分：選題成績、平時(shí)成績、設(shè)計(jì)成績及答辯成績。各部分成績分值及考核依據(jù)如下。選題成績占總成績的30%。主要考查設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案能力。每個(gè)團(tuán)隊(duì)均需通過PPT形式，結(jié)合參考文獻(xiàn)查閱或調(diào)研情況，對(duì)自己團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行說明，根據(jù)所定任務(wù)設(shè)計(jì)兩到三種機(jī)械傳動(dòng)方案，每個(gè)方案中必須包含兩至三種典型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且必須包含四桿以上連桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)傳動(dòng)方案是否合理、考慮是否周全、有無創(chuàng)新點(diǎn)、是否實(shí)用進(jìn)行綜合考核。平時(shí)成績占總成績的10%，主要依據(jù)設(shè)計(jì)階段的出勤情況和態(tài)度評(píng)定，這是設(shè)計(jì)正常進(jìn)行的基本保證，也是初步對(duì)畢業(yè)要求9中個(gè)人與團(tuán)隊(duì)能力的培養(yǎng)。設(shè)計(jì)成績占總成績的40%，主要評(píng)估工程基礎(chǔ)理論知識(shí)應(yīng)用能力與分析和解釋數(shù)據(jù)能力，根據(jù)所選擇分析方法、數(shù)據(jù)分析的正確性、模型建立、運(yùn)動(dòng)仿真、簡圖繪制等進(jìn)行評(píng)價(jià)。答辯成績占總成績的20%，各組將集中設(shè)計(jì)階段的工作及成果以PPT形式作匯報(bào)，主要介紹組員分工及完成情況，組員自評(píng)分，搭接視頻等，并回答提問，據(jù)此評(píng)判答辯成績。通過此類考核方式，對(duì)畢業(yè)生的能力9（個(gè)人與團(tuán)隊(duì)）和10（溝通，包括撰寫報(bào)告和陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令）也起到初步培養(yǎng)的效果。此外，上述基于OBE工程教育理念的考核方式對(duì)教師的教學(xué)投入提出很高要求。例如：教師需要投入較多的精力和心血研究繁瑣的教學(xué)目標(biāo)分解和教學(xué)方法選擇，要求其自身具有扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)、較廣博的基礎(chǔ)知識(shí)面、較強(qiáng)的動(dòng)手能力及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。對(duì)設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的各種方案及其特點(diǎn)要有充分認(rèn)識(shí)，能夠正確引導(dǎo)學(xué)生，使他們經(jīng)過認(rèn)真思考和分析比較后，可以選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆桨?。這樣才能適應(yīng)當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)改革和發(fā)展的需要，從而有效引導(dǎo)學(xué)生積極思考，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。
五、結(jié)束語
經(jīng)過近兩年的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)根據(jù)OBE教學(xué)理念改革后的《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)，為學(xué)生機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、工程基礎(chǔ)理論知識(shí)應(yīng)用能力、分析問題和解決問題的能力以及團(tuán)隊(duì)合作和工程實(shí)踐能力的鍛煉和提高提供了很好的平臺(tái)，并確實(shí)取得了較好的效果。然而，OBE工程教學(xué)模式是一個(gè)系統(tǒng)的工程，無論是在設(shè)計(jì)內(nèi)容，還是在設(shè)計(jì)方法和評(píng)估方式上，還有很多需要完善之處，需要進(jìn)一步的改革和探索，持續(xù)改進(jìn)，以更好地培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的畢業(yè)能力，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師的目標(biāo)。
作者：曾達(dá)幸 李飛 侯雨雷 宜亞麗 鄭立娟 張芳芳 單位：燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
參考文獻(xiàn)：
[1]中國工程教育專業(yè)認(rèn)證委員會(huì).工程教育認(rèn)證一點(diǎn)通[M].北京：教育科學(xué)出版社，2015.
[2]余天佐，劉少雪.從外部評(píng)估轉(zhuǎn)向自我改進(jìn)—美國工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)EC2000的變革及啟示[J].高等工程教育研究，2014，（6）：28-34.
中圖分類號(hào)：G622.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009-9166（2009）017（c）-0113-01
機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)能夠培養(yǎng)機(jī)械類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力，是學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程所學(xué)的理論知識(shí)解決實(shí)際問題，獲得工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。長期以來，各個(gè)學(xué)校來對(duì)“機(jī)械原理”課程設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法進(jìn)行了不少的改革，取決了較好的效果。但在課程設(shè)計(jì)過程中對(duì)機(jī)械機(jī)構(gòu)的方案進(jìn)行對(duì)比分析或變參數(shù)分析存在很多局限性，這在一定程度上影響到這門課程的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
為進(jìn)一步鞏固學(xué)生在課程階段所學(xué)的理論知識(shí)，培養(yǎng)其獨(dú)立分析和解決問題的能力，解決產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)教學(xué)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)相脫節(jié)的問題，獲得產(chǎn)品開發(fā)的綜合設(shè)計(jì)能力，筆者讓學(xué)生利用ADAMS軟件完成課程設(shè)計(jì)中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)的分析和設(shè)計(jì)，這改變了原來學(xué)生用圖解法或解析法進(jìn)行機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)做法。讓學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中得到系統(tǒng)的訓(xùn)練，這使學(xué)生變學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，教學(xué)效果很好。
一、虛擬樣機(jī)技術(shù)――ADAMS簡介
虛擬樣機(jī)技術(shù)是一項(xiàng)新生的工程技術(shù)。借助于這項(xiàng)技術(shù)，工程師們可以在計(jì)算機(jī)上建立機(jī)械系統(tǒng)的模型，伴之以三維可視化處理，模擬在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，并根據(jù)仿真結(jié)果精化和優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與過程。ADAMS是由美國MDI公司開發(fā)的一套應(yīng)用最為廣泛的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件，用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，利用ADAMS軟件建立參數(shù)化模型可以進(jìn)行設(shè)計(jì)研究、試驗(yàn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化分析，為系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化提供了一種高效開發(fā)工具。因此，利用ADAMS軟件可對(duì)機(jī)械原理中凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行仿真，使學(xué)門了解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)的高效、直觀、快捷的特點(diǎn)，從而提高他們的學(xué)習(xí)積極性。
二、ADAMS在機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中應(yīng)用
機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟如圖1所示。以機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)與解析法機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)好機(jī)構(gòu)后，可以用ADAMS進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)仿真驗(yàn)證機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。
ADAMS軟件使用交互式圖形環(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。同學(xué)用戶在仿真過程進(jìn)行中或者當(dāng)仿真完成后，都可以觀察主要的數(shù)據(jù)變化以及模型的運(yùn)動(dòng)。這些就像做實(shí)際的物理試驗(yàn)一樣。ADAMS的仿真流程如圖2所示。
1、建模：ADAMS/View是ADAMS系列產(chǎn)品的核心模塊之一，可以像建立物理樣機(jī)一樣建立任何機(jī)械系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)。幾何建模是ADAMS/View仿真分析的第一步，先要建立好幾何模型（或者從CAD軟件中導(dǎo)入）、然后用約束限制和定義ADAMS中各零件的位置和運(yùn)動(dòng)，模擬機(jī)械的實(shí)際運(yùn)行狀況。最后利用外力或運(yùn)動(dòng)將他們驅(qū)動(dòng)。ADAMS/View支持參數(shù)化建模，以便能很容易地修改模型并用于實(shí)驗(yàn)研究。
2．求解：ADAMS/Solver會(huì)根據(jù)設(shè)定自行運(yùn)算求解，得到如位移、速度、加速度、作用力及反作用力等信息，不但能得到最終結(jié)果，而且還可以獲得計(jì)算過程中的每一步的信息。設(shè)定仿真時(shí)間及仿真步數(shù)，設(shè)定完畢后點(diǎn)擊即可開始仿真，提交給求解器，在求解的同時(shí)，主窗口會(huì)同步顯示模型的運(yùn)動(dòng)狀況。待仿真結(jié)束我們通過可以進(jìn)行動(dòng)畫回放模型的運(yùn)動(dòng)過程。
