時間：2022-02-02 00:28:58
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1.1可靠性設計在進行礦山機械設計時，衡量產品質量的最重要一項指標是可靠性。要想做到可靠性設計，則需要通過試驗及統計分析對礦山機械的載荷、工況、長度及材料機械性能等數據進行計算，并作為可靠性的重要依據。根據具體的分析和計算，建立可靠性模型，確定設備的使用壽命，對其可靠性進行全面的掌握，對于一些可靠性較為薄弱的環節則可以加以進一步改進，以便于更好的提高礦山機械設備的質量，提升設備的安全可靠性，以便于確保礦山機械設備在生產過程中的安全能夠得到較好的保障。
1.2CAD技術目前在設計人員進行礦山機械設計時，必不可少的會使用到CAD技術。這是充分的利用計算機軟、硬件來實現對產品進行設計的一種技術，利用CAD技術可以實現進行設計、工程分析、繪畫及文檔制作，為設計帶來了很大的便利。不僅可以確保模塊和一體化設計的實現，而且直接導入計算機內的產品模型，在加工中心直接利用傳入的加工代碼進行機械的加工。應用CAD技術，有效的將設計和制造兩個環節更好的銜接起來，對礦山機械產品的設計效率和加工效率都有較明顯的改善。
1.3有限元法礦山作業時環境較為復雜，機械作業時受力情況也無法進行準確的計算和分析，在結構和載荷上都具有復雜性。在傳統設計中通常都是通過幾個截面來進行簡化計算，這不僅無論確保計算結果的準確性，而且僅僅通過對幾個截面的設計校核，無法對每個部件的應力分布情況進行準確的確定。所以在現代設計方法，往往利用有限元法，通過計算機來對每個部件的應力情況及薄弱點進行分析，這樣能夠更好的對設計產品進行改進，確保設計出來的產品質量能夠更好的滿足礦山開采的要求。
1.4優化設計目前數學專業也隨著時代前進而向前發展，比如最優化設計數學模型。礦山機械設計中的優化設計就是將設計中遇到的問題轉化為數學模型，然后應用數學優化技術和計算機計算技術，從可行域中找出最優解。在設計過程中，設計問題越復雜，越能體現出優化設計對產品設計的優勢，它大大減輕了設計工作者的負擔。優化設計技術在推進計算機輔助設計、改進產品質量和提高產品設計水平等方面都具有重要作用。
1.5綠色設計隨著當今世界對環境保護的重視，大家也開始呼喚設計界的綠色環保。綠色設計，不僅是指在設計過程中整個機械設備要經濟環保，做到可回收、可維護、可拆卸、可重復利用等，而且在機械施工過程中，要做到減少噪聲污染，提高工作效率，最大限度地節約能源。在滿足使用性能和安全性能的同時，設計的產品也要具有良好的環境屬性，這是現代設計中必要的一個環節。
1.6人機工程設計技術礦山機械運行的環境比較惡劣，操作機器人員需要集中精神進行細心操作，一個簡單的失誤有可能造成安全事故。所以在設計中有了人機工程設計技術，它的目標就在考慮施工環境的前提下，怎么樣將機械產品最合乎人的操作習慣，盡量滿足人的舒適度，減少人的勞動強度，保證生產安全。比如合理的檔位高度和位置設計可以減少操作人員的強度以及避免操作失誤，保證操作人員的安全。
2礦山機械設計過程中應注意的幾個方面
首先，要強調以人為本的設計理念。以人為本是現代機械設計理念中很重要的一個方面。以人為本涉及到很多方面，例如噪音的消除、機械形態的柔和型、操作控制系統的安全性和操作起來的簡便性和舒適度。消除噪音是一個非常重要的方面，工作人員在一個充滿噪聲的環境里，不可能保持一個良好的工作狀態。操作工人極易出現錯誤操作而導致事故發生。因此在機械設計過程中，必須找到最合適的工作頻率，降低噪聲對工作人員的影響。除此之外，我國機械設計自動化程度比較低，很多都需要人工操作，因此有一個方便舒適的的操作系統很重要。其次，現代機械設計方法集先進性、智能性、系統性、動態性和綜合性等特點于一身。礦山機械的設計人員一定要清楚的掌握幾個數據，例如人體的一些生理指標，各個部位的尺寸等，還要了解礦山的一些基本知識等情況，設計出來的工作界面要簡潔大方，讓工作人員很好的操作，又能保持一種良好的情緒和工作狀態。
3結束語
1.1機械設計初期計劃設計
對于機械設計而言，其初期計劃設計是非常重要的，并且會在很大程度上直接影響機械設計的成果和性能。為此，應對機械設計初期計劃設計進行分析。從內容上來分析，機械設計的初期計劃設計，比較類似于計算機軟件設計分析的內容，具體工作主要分為以下幾個方面：第一，機械設計在開始工作之前必須對大量的數據和信息進行搜集，并且在整理后開展深入分析，選擇有價值的數據和信息，為機械設計工作提供必要的參考。機械設計在精度上的要求很高，不能草率的決定如何設計，需要根據實際的需求以及技術方面的標準來開展設計工作。第二，設計人員必須充分掌握好設計的器具所具備的功能與性質。現階段的發展已經進入到了高度的自動化階段，機械設計工作基本上都是通過不同的器具來完成的。因此，器具的功能和性質直接決定了機械設計的成果和應用方向，該項工作在未來的發展中必須得到充分的重視。
1.2機械設計的設計方案
相對而言，機械設計在具體的工作當中都是按照相應的方案來進行的。目前，機械設計方案被認為是設計工作中的核心部分，能夠在客觀上和主觀上對機械設計的質量和水平產生極大的影響。方案設計的工作必須保證貼合實際，過于理論化只會導致非常嚴重的后果。本文認為，機械設計的設計方案應從以下幾個方面出發：第一，機械設計方案必須滿足機器本身的性能和功能要求。機械設計從細小的零部件一直到較大的操作設備都要按照設計方案來執行。但是，方案在設計的過程中應保證其符合機器本身的功能和性能，要具有較高的匹配度，否則無法完成較多的工作。第二，機械設計方案在實際的設計當中必須充分考慮到檢驗者本身的因素。以目前的情況來看，檢驗者屬于主觀上的因素，其是否掌握機器的開發、是否能夠創新、是否具有較高的認知，都將影響機械設計方案的有效性，從而間接的影響后續的工作。
1.3機械設計的主要技術設計
隨著機械設計的重視程度不斷提升，很多地區都在機械設計的主要技術方面投入了大量的時間和精力，力求能夠在客觀上研究出更高的技術成果。但是，機械設計的限制性條件較多，理論化的成果多數情況僅適用于學術研究，未來的設計技術還是應該在實踐工作中進行較大的努力。從現有的工作來看，機械設計的主要技術設計過程中，對于主要技術層面這一要素具有非常高的要求。本文認為，在機械設計的主要技術設計階段，應達到以下兩方面的要求：第一，設計人員必須對設計圖紙信息進行反復的核對，尤其是一些重要的信息和數據，應認真對待圖紙的各種數據計算，從多方面來完成總圖與部分圖的對比分析，將最終的數據進行有效的整理。機械設計的主要設計技術，從客觀的角度來分析就是對各種數據和信息不斷加深的過程，提高精度的同時保證機械設計的質量和性能不受到影響。第二，機械設計主要技術的每一個環節都要進行審慎的比對和分析，保證階段性的工作成果。社會雖然對機械設計的需求較大，但在要求方面絲毫沒有減弱。設計人員在執行技術的時候應保證不出現任何類型的疏漏，必要時應進行反復的校對。由此可見，機械設計主要技術在目前的發展中還有很大的提升空間，且值得研究的部分較多。
2我國機械制造的技術
2.1我國先進機械制造技術的特點
近年來，我國科學技術快速發展，先進的機械制造技術在機械制造中得到廣泛應用，技術與設備都要進行不斷更新，在原有優秀技術的基礎上，運用先進技術作為發展的基礎，滿足當今市場競爭的要求，增強市場競爭力。另一方面，先進的機械制造技術能夠有效提升機械產品的性能與功能。由此可見，我國先進機械制造技術的特點還是比較突出的，且在經濟效益和社會效益上獲得了較大的提升。結合以往的工作經驗和當下的工作標準，我國先進機械制造技術的特點主要集中在以下幾個方面：第一，技術的精度不斷提升。目前的零部件機械制造獲得了廣泛的重視，零部件的精度和性能都有所提升，促使我國的機械制造技術更上一層樓。第二，面對社會的強大需求，我國先進機械制造技術的體系不斷健全，在很多方面都獲得了突出的成就，告別冗雜操作的同時，還實現了工作量的降低、工作效率的提升，這是值得肯定的。
2.2我國機械制造技術的發展方向
機械制造技術的發展是一個不斷深化的過程，單純在精度上或者是質量上要求提升，并不是最終的訴求。應用機械制造技術的目的在于為社會提供所需要的產品，促進生產生活的快速發展，減少各種問題的出現。因此，明確機械制造技術的發展方向是非常重要的。根據發展方向，結合當下的工作成果，努力地朝著目標努力，才是今后需要做的事情。本文認為，我國機械制造技術的發展方向應在以下幾個方面來展開：第一，機械制造的管理。健全規范的計算機管理制度是我國的機械制造技術發展方向之一，因此，我國機械制造業應該加強對機械制造技術的計算機管理。第二，機械制造的設計。現代的機械產品的設計要求更加傾向于智能化，如CAD設計軟件以及虛擬的設計技術對需要設計的機械產品進行模擬設計，并能夠通過多媒體等對產品的性能、結構等進行模擬演示。
3結語
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我院建校前幾年由于師資力量有限，主要依賴兼職教師指導課程設計，這些兼職老師大多來自一本院校，他們時間有限，指導方法基本沿襲一本院校的指導方法，每天集中一兩個小時在教室集中指導，而三本學院的學生依耐性強，老師走后基本是放鴨子，因此抄襲現象特別嚴重。此外，在教學指導過程中也存在一系列問題，比如必須掌握的知識點、知識群、關鍵內容都沒有明確，指導過程因老師而異，隨意性較大，標準不統一。因此，進一步規范課程設計的內容、指導方法、達到的目標、必須掌握的知識點和知識群，顯然是提高實踐教學質量的重要內容和措施。后來隨著一些青年教師的引進，我們對機械設計課程設計的題目、應該完成的內容及進度要求、考核方法等進行了一系列的研究與實踐，使學生達到掌握知識點的目的。
二、針對機械設計課程設計題目、指導方法，進度安排及考核方法進行改革
（一）設計題目的改革
以前兼職老師給的課程設計題目是多樣化的，鑒于我院學生的基本條件，我們把課程設計的題目統一標準化了，傳動方案也已經給定，目的是讓學生熟悉課程設計的一般方法，掌握應該掌握的知識點，并對機械設計的理論課的知識加以鞏固，并不要求他們創新設計。其設計題目、初始條件和傳動方案如下：設計題目：帶式運輸機的傳動裝置；初始條件：帶式運輸機可運送谷物、型砂、碎礦石、煤等。兩班制工作，連續單向轉動，有輕微振動，輸送帶的速度允許誤差為±5%，使用期限為10年。卷筒與輸送帶間傳動效率96%，減速器批量生產。要求學生每人按學號順序依次選一組數據進行設計計算。
（二）指導方法改革
在課程設計之前，負責人對指導機械設計課程設計的老師集中在一起開個小會，對學生必須掌握的知識點、知識群、關鍵內容都明確要求，要求指導老師每天的上午和下午至少在教室兩個小時，這樣學生有問題就能及時找到老師解決問題。還有學生課程設計進行到第一階段，尤其是課程設計的設計計算初步完成時候，要求指導老師對學生的計算數據進行初步的檢查，并要在草稿本上簽字，才可進行下一階段的工作。這樣就避免后面學生在畫草圖時候發現錯誤，又要反過來重新計算浪費大量的時間，并且可以避免了個別學生抄襲的現象。
（三）進度安排改革
以前兼職老師指導課程設計時候，一次把課程設計要求完成的內容一個半天講完，這樣內容太多，學生根本記不清楚。我們根據三本學生的特點，將機械設計課程設計分為六個階段。每個階段集中講解一次，學生按進度要求完成該完成的任務。第一階段，主要是動員和設計計算。學生在這一階段應該完成的內容包括：選擇電動機；計算總傳動比和分配傳動比；傳動裝置的運動和動力參數計算；傳動件計算；初算軸的最細處直徑；選擇聯軸器（型號、孔徑、孔長等）；初選滾動軸承及其相關參數，軸承蓋是否干涉等。要求學生按上述步驟嚴格進行，不要顛倒。第二階段是草圖繪制。設計計算完畢后，我們會帶學生到實驗室做一個減速器拆裝實驗，主要是對減速器有個感性的認識。然后在集中講解，其內容包括：減速器的結構；減速器的；設計裝配圖的準備；減速器鑄造箱體的結構尺寸；減速器裝配草圖設計；軸和鍵的強度校核，滾動軸承的壽命計算。第三階段是正式繪制裝配圖，在完成減速器裝配草圖后，校核軸、鍵強度及滾動軸承壽命無任何問題時，在此基礎上繼續完成裝配圖。要求注意兩個方面的設計：軸系零件的結構設計；減速器箱體及附件的結構設計。第四階段是裝配圖的檢查。給學生主要講解的內容包括：檢查裝配草圖；標注主要尺寸與配合；編寫減速器的技術特性；編寫技術要求；零件編號；編制零件明細表及標題欄。第五階段是零件圖的繪制。零件工作圖是零件制造、檢驗和制定工藝規程的技術文件，應包括圖形、尺寸及其極限偏差、表面粗糙度、形位公差、技術要求等。零件圖從裝配圖上測繪下來，形狀應與裝配圖一致。第六階段是編寫說明書。說明書的編寫我們也把格式基本給學生，學生按照步驟把草稿整理成冊就可以了。機械設計課程設計總共安排了三周的時間，周末時間不計，具體的進度安排我們設計了一個表。（四）考核方法進行改革課程設計結束后，我們會現場答辯，在答辯時候，會先給個預成績，這個成績非常重要，因為通過答辯，可以看出學生對課程設計掌握的情況，是否有抄襲，一問就基本可以得到答案。最后結合學生交上來的課程設計說明書、裝配圖、零件圖給每個學生單獨評定優、良、中、及格和不及格的成績等級。
三、結束語
機械制造工藝是滿足產品設計要求、保證產品質量、節約成本、縮減能耗的有效手段，它指導著企業的生產準備、計劃調度、生產加工、質量檢測等工作，它為產品更新、技術升級、增加經濟效益提供了重要保障。其中，工藝流程在產品質量、企業經濟效益和競爭實力中發揮著重要的作用，直接指導著產品或者零件的制造過程。
1.1生產和工藝過程
機械制造工藝中的生產過程具體是指制造機械時，將原材料或者半成品制作成產品的過程，主要包含生產技術的前期準備，原材料與半成品的運輸、保管，零部件與產品的裝配、調試和檢驗等。工藝過程隸屬于生產過程，它是指改變零部件與產品尺寸大小、外形、性質、相對位置關系的生產操作過程，例如，毛坯制造、機械加工等。其中，工藝過程涵蓋了機械加工工藝過程，它具體是指采用機械加工方法改變毛坯的外形、尺寸大小以及表面質量，將其變成產品零部件的過程，此過程通常由一個或者多個加工工序構成，主要包含安裝、工位、公步和走刀這四道工序。
1.2零件裝夾
正式生產零件之前，應將其安放在基床或者夾具等位置，此步工序為固定位置，為進一步保障位置的準確性，應對其進行穩固，此步工序為夾緊，固定位置和夾緊統稱為裝夾。機械生產技術中零件裝夾的科學性嚴重影響著零件的生產品質，同時直接影響著產品的生產速度、生產成本和安全性。通常包含直線、劃線找正式和用夾具裝夾式這三種零件裝夾模式。
1.3定位
為切實保證零件的精確度，應做好零件的定位作業。定位時，首先嚴格依照加工工件的具體情況合理選擇定位基準，本文中的基準是指點、線、面，且能夠在明確工件和加工工具之間具置關系中發揮作用，依照所發揮作用和應用場所的不同，將基準劃分成設計基準和工藝基準，其中工藝基準依照不同的分類標準，又將其細分為工序基準、定位基準、檢測基準和裝配基準。
1.4加工精確度
加工精確度是機械制造工藝中的關鍵，其直接決定著產品的使用性能，依照不同的要求，可將其劃分成尺寸大小精確度、外形精確度、位置精確度和表面質量精確度。在具體的機械加工過程中，為獲得準確的尺寸大小精度，主要采用試切法、調整法；為獲得準確的外形精確度可以采用軌跡法、成形法。
2合理化的機械設計措施
2.1提升加工精確度的措施
在機械設計過程中不可避免地存在誤差，只有深入分析研究產生不同誤差的具體原因，采取有效的預防措施，方能減少誤差的出現，進而提升工件的加工精確度。若想提升零件的加工精確度可以改進所用夾具，也可以改造測量工具；若想有效控制誤差，則應全面認真分析加工誤差，找到產生誤差的具體原因，通常系統應力、受熱變形、刀具磨損等都會引發誤差，依照具體的原因采取針對性的解決對策。
2.2提高設計標準化的措施
標準化是機械設計的主要發展方向，借助統一的標準，保證機械零件尺寸大小、規格型號、性能和結構的統一，這有助于產品質量的提高，還能夠顯著降低生產成本。因此，在進行機械設計時應注重產品零件標準化水平的提高，進而提升產品的設計水平，強化機械產品的競爭實力。
2.3改善零件加工表面質量的措施
零件加工表面質量是指機械加工后零件表面的微觀不平度，其質量直接影響著產品零件的使用性能、可靠性和使用壽命。為改善零件加工表面的質量，可以采用以下措施：首先，合理選擇刀具，盡量依據加工件的屬性選取刀尖圓弧半徑相對較大、副偏角度較小或者適當的修光刃，進而縮減加工零件表面的不平度；其次，科學選擇切削條件。若想獲得理想的加工零件表面質量，應嚴格依據不同的材料選擇恰當的切削速度，另外，還可以使用高效切削液；最后，降低表面層的形變程度，可以同時采用多種方法。3.4強化綠色制造的措施綠色制造理念的引入能夠有效增加機械設計的成功幾率，因此，引入了綠色制造理念的機械制造工藝與原有的制造工藝相比存在一定的差距，它強調對環境的保護，同時在此基礎上實現經濟效益的最大化。為強化綠色制造，應全面考慮產品的綠色開發，減小其生產使用過程中對環境的污染程度，首先應保證機械建模過程中的綠色設計，借助系統化的設計方法，選取綠色環保型原材料，還應考慮產品的回收和循環利用情況。
3結語
課堂理論教學是傳統教學模式的主線，實踐教學只起輔助作用，而課堂教學內容的抽象性，更加增大了學生對機械知識及設計的理解難度。機械設計的目的是要去解決機械工程的實際問題，教學脫離實踐環節必然造成學生眼高手低。目前實踐教學的不足導致學生在設計過程中忽視設計對象的加工工藝、安裝工藝以及調試、使用和維護等工藝過程，只是盲目的、機械的照搬資料，更無法對設計中出現的各種工藝問題采用創新的方法去解決。
2《機械設計》課程設計改革的思路與措施
2.1增加設計題目的多樣性和新穎性，提高教學質量和學生工程設計能力
《機械設計》課程設計題目首先滿足教學大綱的要求，即題目中應包括原動機、傳動裝置、工作機三部分內容，并能夠對機械設計課程所學大部分零部件進行設計訓練。在此前提下，應改變原來的只針對減速器的定式設計模式，從學生設計興趣入手，調動學生的能動性，培養獨立設計能力。在傳統課程設計內容基礎上，設計題目可從教師相關的科研項目中抽取，或者與工礦企業建立聯系，去實際中提煉一些綜合性、創造性的設計題目，這樣一方面替工礦企業解決技術問題，另一方面學生設計過程具有挑戰性，同時起到了學以致用的目的。機械類專業往屆畢業設計中傳動裝置設計部分一般雷同度小、綜合性強，與工程實際結合度高，整理后也可作為課程設計題目。課程設計題目的多樣化和新穎性能夠吸引學生，鍛煉學生綜合運用先修機械類課程知識的能力，促使學生建立整體設計的理念，激發學生的獨立設計能力和創新能力。
2.2采用啟發式指導，促使學生由模仿型設計轉變為思考型設計
課程設計中包含方案確定、初步計算、草圖設計、裝配圖設計、零件工作圖設計和編寫設計計算說明書等幾個階段。在每個設計階段，教師應組織學生設計小組展開討論，對設計資料進行歸納、分析和總結，從前人成功設計案例中尋求設計要點并形成獨立的設計思路。尤其進行到草圖設計和裝配圖設計階段時，牽涉到大量的結構問題，由于在《機械設計》課程講授的重點都是基礎理論，很少涉及結構方面的知識，學生在進行到這一設計階段時普遍感到困難，錯誤較多。在這一階段，指導教師應悉心引導，最好借助實物模型教學，多進行正誤結構的比較。只有通過啟發式指導，學生才能很好的把握機械設計的規律和其靈活性，達到舉一反三的訓練目的。
2.3加強計算機CAD/CAM/CAE技術在課程設計中的應用
在計算機信息技術的時代，機械工程設計領域已廣泛使用計算機CAD/CAM/CAE技術進行設計，進入數字化設計、分析與制造的新時代。傳統設計中采用的是半理論半經驗的計算公式進行靜態計算或估算的設計方法，設計過程費時費力，設計結果的可靠性驗證滯后。在CAD技術平臺上可實現機械零件的結構設計和機構運動仿真，所見即所得。運用CAE軟件進行機械零件的力學性能的分析計算以及結構性能的優化設計。在《機械設計》課程設計過程中，手工圖板式設計方式明顯落后于機械行業實際設計方法，因此要加強學生在計算機繪圖方面的訓練，增加學生用CAD軟件繪圖環節。鼓勵學生運用CAD三維造型技術進行仿真設計，由于設計過程處于三維空間，形象逼真，因而有助于學生創新潛力的發揮。通過運用計算機繪圖，將學生從大量的手工繪圖勞動中解放出來，使學生可以將精力重點放在方案設計和結構設計上，提高課程設計質量；同時模擬了真實的企業環境，培養學生使用CAD軟件進行機械設計的能力，這樣才能在今后的工作中使學生快速適應工作環境，成長為合格的機械設計工程師。
2.4加強實踐環節，提高學生的工程設計能力
理論必須聯系實際，從實踐中來，再到實踐中去。讓學生接觸機械工程實際，了解同類系列產品的性能、結構特點及生產過程。學生對設計對象有了感性認識，獲得產品的有關工藝知識后，才能建立機械設計與機制工藝之間的聯系，課程設計的機械裝置才能和實際生產相符。因此，在課程設計之前多安排學生到工廠參觀或者以多媒體的方式觀看相關的工程案例，以此拓展學生設計思路，提高機械設計能力，達到課程設計實踐教學的目的。
3結論
根據上述教學目標，疲勞設計部分的教學邏輯應按照下述的順序進行：1．講解疲勞破壞發生的原因和破壞特征。這部分要首先舉一些發生疲勞破壞的實例來說明什么是疲勞破壞。比如軸在工作過程中，當一直受到徑向載荷作用時，軸的截面上將產生交變應力，在這種應力長時間作用下，軸將會產生疲勞斷裂。這時可以展示軸的疲勞斷裂截面圖，說明這個斷裂截面有哪些特征。2．講解材料的σ－N疲勞特性曲線圖。講解時要著重強調這個圖的含義，它是如何通過大量的試驗數據繪制出來的，講解這個曲線可以分成哪幾段，每一段各代表什么含義，講解為什么我們一般只重點關注有限壽命區中疲勞極限隨循環次數變化較大的這一部分，進而引出疲勞曲線方程。3．講解材料的σa－σm特性曲線。講這部分之前，一定要說明這個曲線和前面的σ－N疲勞特性曲線的關系，這里是學生最容易混淆的部分。應說明該曲線也是根據大量試驗數據描繪出來的，并說明曲線上幾個關鍵點的物理意義，講解該曲線的簡化方法有哪幾種，常用的簡化方法是哪一種，說明其原因。4．講解影響零件疲勞強度的因素。這部分重點講幾個影響系數，即：理論應力集中系數（kσ，kτ）、尺寸系數（εσ，ετ）、表面狀態系數（βσ、βτ）。關鍵是要講清楚什么叫應力集中，為何當應力集中現象產生時會降低疲勞強度，如何引入系數進行修正？什么叫尺寸系數，為何尺寸變大后疲勞強度會降低。什么叫表面狀態系數，為何要引入修正系數進行修正。5．講解零件的疲勞極限應力圖。說明極限應力圖其實就是σa－σm特性曲線，零件的σa－σm特性曲線與材料的σa－σm特性曲線的區別就在于，它以零件的形式出現時，已經確定了幾何形狀、加工方法、尺寸、表面狀態等，因此必須考慮前面談到的三種修正系數，進而自然引出新的（零件）疲勞極限應力圖。6．講解零件的安全系數計算方法。這部分內容是這一章的核心內容。主要介紹圖解法和解析法求解安全系數這兩種方法。講解圖解法，一定要說清楚極限應力圖中的兩個區域（疲勞安全區、塑性安全區），說清楚當應力在這兩個區域中按照不同的應力增長方式變化，什么情況下發生疲勞破壞，什么時候發生塑性破壞，在此基礎上，再講解安全系數的兩種計算公式的推導過程。7．講解疲勞損傷的線性積累現象。首先舉例說明疲勞作用的線性積累過程，讓學生理解為什么每一次的疲勞作用都會對零件造成一定程度的損傷，接下來再介紹線性疲勞損傷積累假說，要求學生在理解的基礎上用自己的語言描述出來。按照上述的教學邏輯施教，將可以實現知識點上的連續性和相互關聯性，便于實施層層遞進的教學過程，方便學生學習和掌握。同時，講解過程中，除了強化原理解釋外，講解上述2—7部分時一定要配以相關的例題進行闡釋，以幫助學生更深入地理解。
二、疲勞設計部分兩個難點內容的教學方法
從上述的分析中可以看出，疲勞設計這部分的教學內容很多，確實存在著學生難以理解的現象。在此，筆者認為，學生對這部分知識最難懂的地方有兩個：一是兩個疲勞曲線圖的理解和應用，二是如何通過使用極限應力圖有效進行安全系數的計算。為了提高這兩個難點的教學效果，筆者采用以下的教學方法。
（一）材料的疲勞特性曲線教學方法
這部分內容在講解時首先要談兩個實驗曲線。圖1是通過實驗測試建立的σ－N（或τ－N）疲勞特性曲線，圖2是通過實驗測試建立的σa－σm（τa－τm）疲勞特性曲線，這兩個曲線都是通過大量的實驗數據擬合得到的，是針對材料的疲勞性能所進行的標準化實驗而得到的，不涉及零件的問題。要講清楚實驗條件及這兩個曲線的物理意義。接下來應闡述通過對圖1的簡化而得到圖3的意義。講清楚圖3的分區，每個區域的物理意義。引入疲勞極限的概念。疲勞曲線上每一點所對應的應力σrN或τrN稱為疲勞極限，表示循環次數N下材料不發生疲勞破壞的應力最大值。鋼在受到彎曲、拉壓和扭轉剪切作用時的疲勞極限值不同，但疲勞曲線具有大致相似的形狀。對于機械設計問題，大部分材料處于AB段，這一區域中，疲勞曲線符合指數方程：σmrNN＝σmrN0＝CτmrNN＝τmrN0＝C′（1）由該公式出發解釋m、N0的物理意義及取值方法，講解循環特性r對疲勞曲線的影響規律（圖4）。通過這樣的講解，學生自然就能夠掌握圖3的來歷，也易于掌握其基本的內在知識點。采用上述同樣的講解邏輯，可以建立圖2和圖5之間的關系。即圖5是通過對圖2的簡化而來的有關材料的標準化試驗曲線。表達的是在不同循環特性r的應力作用相同的次數N，材料的疲勞極限應力，在曲線上的每一點都是等壽命的，又稱為疲勞極限應力圖。該曲線上有三個關鍵點，分別為對稱循環點A（0，σ－1），脈動循環點B（σ0／2，σ0／2），靜強度極限點F（σB，0）。接下來要講解如何對圖5進行簡化，指出為何我們一般只采用圖6的簡化方法。至此，就可以完成疲勞強度極限應力圖的構建過程，為下一步利用其進行有關安全系數的計算創造條件。
（二）零件的疲勞曲線及安全系數計算的教學方法
講這部分內容時，首先要說明，前面介紹的疲勞特性曲線是針對材料進行的標準化實驗得到的，但對于一個具體的零件來說，其疲勞強度還會受到應力集中、加工方法、熱處理、尺寸大小、表面狀態、環境介質、加載順序、工作頻率、加載速度等一系列因素的影響。其中應力集中、尺寸大小、表面狀態三項因素的影響最為突出。接下來講解機械零件的三種常見的應力增長方式，并以r＝σminσmax＝常數的增長方式講解安全系數的公式推導示范。機械零件的疲勞安全系數計算方法有兩種：一是圖解法，二是解析法。這兩種方法都是以圖7為依據進行推導而建立的。接下來要應用圖8的示意圖進行講解。如果有一個零件工作的應力狀態點在疲勞安全區的C點，當按照r＝常數進行應力增長時，將發生疲勞破壞。公式（4）—（7）具有同等的意義。因此，使用圖解法時，只要按照比例關系繪制出圖8，通過量取相應的線段長度，即可完成安全系數的求解過程。而當零件的工作應力點處于塑性安全區的某一點C1時，按照r＝常數進行應力增長時，將發生塑性破壞。至此，教學就完成了圖解法和解析法計算安全系數的講解。通過這樣的過程，學生將易于掌握整個過程的來龍去脈，實現在理解的基礎上的牢固掌握。
三、結束語
關鍵詞：機械設計；課程群組；優化；改革
21世紀科學技術的發展突飛猛進，對專業技術人員綜合素質水平的要求越來越高。為更好地適應經濟快速發展對專業技術的需求，在高等教育領域，我國已普遍掀起了與學科專業結構調整相適應的課程體系改革。教學中不僅應該加強人文教育、理想信念教育，也應該更加注重學生的學習能力、職業技能實踐能力和創新能力的培養。因此，不斷將新的科學教育研究成果吸收到專業建設中來，立足院校辦學特色，對傳統的課程設置合理地進行群組優化，探索、選擇滿足現代社會發展需求的復合型綜合人才培養的教學方法，有著極其重要的現實意義。我院對傳統的機械設計課程教學進行了改革與實踐，對高等工科院校機械類專業建設進行了有益的探索。
機械類（對口）專業機械設計課程群組的構成及現狀
教學型本科院校中承辦的高職類生源的本科教育以“高級應用型技術人才”為培養目標，緊密地依靠市場需求設置專業，面向生產、管理和服務的第一線，突出實踐能力的職業本色。在傳統的機械類專業課程設置中，機械設計課程群組由金屬工藝學、畫法幾何與機械制圖、機械原理、機械設計、公差與配合等課程組成，各部分內容追求學科體系的完整性，相互獨立，不可避免地出現了內容交叉、知識點銜接不緊密等問題。鑒于課程知識需求，教師對知識點滯后部分的處理，大多采取蜻蜓點水式的介紹，致使高職類生源學生感覺內容繁冗、思路不連貫、理解不透徹，學習效果較差。在機械類專業主干學科機械原理、機械設計課程教學過程中，普遍存在著“重局部、輕綜合，重理論、輕實踐”的現象。機械設計課程作為機械零件結構設計和強度、剛度設計的綜合學科，緊密地與機械制圖、公差與配合等課程相聯系。由于課程傳統框架的制約和授課學時的限制，課程的改革只能是局部的，往往造成機械設計實訓環節內容單一，涉及諸多交叉課程綜合知識的運用問題暴露無遺，尤其突出的是與精度設計內容有關的知識運用，學生只是一味地照抄照搬，缺乏獨立思考、綜合分析問題和解決問題的能力，在機械設計課程設計作品中幾乎看不到機器整體協調性較強的精度設計思想和工程設計創新意識，達不到設計目的，更沒有余力充分利用計算機軟、硬件來提高設計能力和效率，使機械設計教學處于進退兩難的境地。
在強調個性發揮、提高職業技能的人才目標發展趨勢下，在課時不斷壓縮的現實條件下，要保證良好的教學效果，選擇先進的教學方法和手段，對傳統課程體系和教學內容進行整合，不斷探索、研究新的教學改革思想與對策已勢在必行。
課程群組優化改革的探討
（一）課程改革優化的原則
本課程群組的改革，適應國家的教育政策，符合我院教學型大學的定位與發展規劃，適應機械設計制造及其自動化（對口）專業面向環渤海及京津唐地區工業經濟快速發展的需求，滿足本專業培養目標要求。
本專業機械設計課程群組優化側重《機械設計》及《公差與配合》課程整合研究，使理論與實踐相互滲透，突破人為的基礎課、技術基礎課和專業課設置模式，更加強調知識點的內在銜接與聯系，在保證教學大綱實施的可行性與科學性的同時，達到促進學生知識、能力、素質協調發展的目的，真正培養出本科層次的專業對口的應用型人才。
以學生為主體，注重教學法研究，激發學生創新意識與競爭意識，不斷豐富教學改革成果，提高學生解決實際問題的能力。
（二）課程群組優化思想
機械設計課程群組優化,即以機械設計制造及其自動化（對口）專業指導性教學計劃中有關機械設計的核心內容為線索，以機器中典型零部件為載體，從零部件功能要求出發，著重研究《機械設計》及《公差與配合》課程的教學大綱，打破課程內容界線，重新精煉課程群組交叉內容，、確定各章節的教學時數與順序，采用著名的“綱要信號網絡法”，把典型零部件的運動設計、結構設計、強度設計、剛度設計及精度設計作為綱要，具體設計方法為信號，將《機械設計》課程的圖表、系數、符號、公式及《公差與配合》課程的幾何量（尺寸、形狀、位置、表面粗糙度等參數）公差與檢測內容按圖索驥，建立機械設計信息圖庫，充分發揮多媒體聲像并茂的立體演示環境，及時與學生進行信息交流，在保證教學內容連貫的同時，加強了教學重點，彰顯了機械設計知識的綜合性與整體性。在我院，該課程體系的教學以“一級直齒圓柱齒輪減速器”的設計為例，在編寫電子教案的基礎上，進一步優化了該課程群組的實驗環節，采用了三坐標測量機等先進實驗教學設備和手段，增加了開放式、設計式實驗學時，精選課程群組綜合習題作為訓練，使“作業”成為減速器設計的一個環節，作業內容深入且前后連貫、呼應。通過教學改革，課堂上完成機器設計中技術設計階段的全部學習任務。在進入《機械設計》課程設計中，即可進入現場調研環節，搜集資料，確定小型機器設計題目及技改項目，又可結合人機工程、綠色環保設計等理念，采用優化設計方法，運用AutoCAD及Pro/E等繪圖軟件進行復雜機器設計和創新設計，使傳統設計方法不是創新設計的瓶頸而成為階梯，為該專業《數控技術》、《制造技術基礎》等后續課程的工程實踐環節及畢業設計打下堅實基礎，充實學生的職業技術能力。
（三）實現優化改革的方法與手段
教學是在教師指導下學生主動掌握知識、技能，發展思維的實踐活動。教學方法是教法與學法的統一。但實際工作中，教學改革更多地注重教法研究和應用，在學生如何學習，如何引導學生學習方面探討較少，甚至存在沒有必要對大學生進行學習方法教育的傾向。前蘇聯教育家贊柯夫說：“教學法一旦觸及學生的情緒和意志領域，觸及學生的精神需要，這種方法就能發揮高度有效的作用。”由此可見，教學法同樣是教改成敗的關鍵。在我院機械類（對口）專業機械設計課程群組教學中，針對高職生源理論基礎薄弱，學習主動性、積極性較差的實際情況，教師采用了啟發、引導式教學方法，精心設計，更多地給學生提供機械設計知識的“綱要信號網絡”，充分運用多媒體設備和優秀的課件，向學生提供聲像并茂的活躍課堂，增大信息量和專業技術前沿知識，激發學生的學習興趣和渴求知識的熱情。同時，采取將學生帶到實習基地現場講解、學生親自動手進行拆裝實驗、結合實驗加以理論指導等方式，引導、幫助學生主動迎合市場經濟對職業技能的高標準要求。超級秘書網
課程改革實踐效果
課程群組優化以培養學生具有“應用型高級人才”的職業技能為目標，牢牢地把握了工程設計的主線，通過此次整合、優化，徹底打破了兩課程間的界線，使機械設計內容體系銜接得更加緊湊、順暢。學生開始接觸專業就了解了科學、嚴謹的設計思想。教師在授課過程中充實了與精度有關的加工方法、加工工藝等“一體化”的內容，在設計過程中，學生基于對精度設計作用的較高認識，對每一個精度指標的理解與選擇，必然會達到“學有所用”的要求。在學生掌握了堅實的設計知識基礎上，教師可采用更加先進的設計方法和手段，幫助學生全面提高動手能力。本課程群組的優化改革在我院03機制（對口）本科專業教學實踐中，取得了明顯的教學效果。教改前，在機械設計任務方面，各設計小組設計題目大方向基本是相同，一般只是設計參數不同；課程優化改革后，有關機械設計的技術設計知識使學生在課堂教學中就接受了全面的訓練，因此，各設計小組的設計任務結合了學生的興趣點和學生的專業特長，實現了更加靈活、多樣的個性化設計方案。有的設計題目結合現場實例，充分運用了計算機技術和軟件技術的優勢，彰顯了現代優化設計方法與理論在機械設計中的重要作用。在學生成績方面，與往屆學生的機械設計成績對比后發現：優化改革前學生學習《公差與配合》課程的成績與《機械設計》課程設計成績不掛鉤，在進行機械設計課程設計時，大部分學生不愿意再深究公差與配合知識在設計運用中的深層次問題，造成了機械設計實踐環節“重過程，輕成果”的現象，學生設計成績徘徊在“中”和“及格”者居多，而03機制（對口）本科學生成績整體在“良好”水平。另一方面，隨著素質教育在大學教育中的倡導與實施，學生的機械設計作品可以參加有關部門組織的競賽活動，取得本科人才培養目標中要求的“素質學分”的同時，其實踐能力得到了極大的鍛煉與培養，增強了學生的職業競爭力。此外，對機械類其他專業的課程建設起到了積極的推動作用。
參考文獻：
[1]龐振基，黃其圣，等.精密機械設計[M].北京：機械工業出版社，2005.
（一）有利于提升學生的空間想象能力
在計算機的輔助下，機械模型可以通過三維視頻展現出來，成為一種更加立體而全面的建筑物展現形式。學生可以根據這種3D畫面的展示，在頭腦中形成良好的印象，從而形成一定的設計思維能力。
（二）有利于增強學生的比例掌握水平
在機械設計中，對機械成品比例的把握能力十分關鍵。計算機輔助設計應用于機械設計教學中，能夠利用計算機，通過建模，將不同比例的物體搭配或者融合，從而清晰機械設計中，各個部分的比例關系和整體與部分之間的聯系，通過長時間的學習，使學生形成一定的比例掌握能水平。
（三）有利于豐富學生的資料收集內容
多方面的比較的觀察能夠使機械設計更加的完善、全面，從而在各個細節中，展現機械設計的獨到之處。計算機輔助設計應用于機械設計中，有利于豐富學生的資料收集內容，學生可以借助計算機收集更多他們所需要的各類材料和圖像、數據等等，為學生機械設計的學習奠定良好的基礎。
二、計算機輔助設計應用于機械設計教學中的方式
計算機輔助設計應用于機械設計教學中，可以通過計算機輔助設計和傳統教學方式的融合，結合計算機軟件特點引導課程教學活動等方式來開展。
（一）計算機輔助設計和傳統教學方式的融合
傳統的教學方式經過長時間的教學實踐，已經形成了一定的模式和教學結構，對于學生機械設計知識的學習具有一定的積極影響。但是多數教師在機械設計教學的過程中，會利用草圖等指導學生進行機械結構的設計和規劃，這種方式對學生機械設計知識的學習和機械設計能力的培養會帶來一定的阻礙性因素。新時代背景下，在機械設計教學的過程中，教師可以采用傳統教學方式和計算機輔助設計相融合的方式，繼承傳統教學方式的優勢之處，同時也利用計算機輔助設計的獨特價值，深入開展機械設計教學活動。計算機輔助機械設計能夠使機械設計更加的完整而全面，提升學生的機械設計知識靈活運用水平。但是在學生利用計算機輔助機械設計的過程中，教師要注意適當控制學生利用計算機輔助進行機械設計的時間，不能夠使學生過分依賴于計算機，而忽視了自身設計功底的練習和學習。教師要注意將計算機輔助設計和傳統的教學模式有機結合，真正展現計算機輔助設計應用于機械設計教學的價值和作用。
（二）結合計算機軟件特點引導課程教學活動
計算機輔助設計應用于機械設計教學中，可以結合計算機軟件的特點，引導機械設計課程教學活動，展現計算機輔助設計的價值和特點。例如在指導學生對機械設計進行構思期間，可以借助sketchUp草圖設計軟件，指導學生細致分析各類機械中的體量關系，打開學生的思維空間，展現學生的初步設計理念。在此基礎上，學生可以利用3dmax等計算機軟件進行實際的3D設計，將學生的初步想法和設計理念通過3dmax軟件展現出來，明確具體的方向。接下來，在學生明確機械設計的方向和大體形式的前提下，可以借助計算機的渲染軟件，對所設計機械的細節進行渲染和深入加工，形成一個明確而完整的機械設計圖像，展現每一位學生的設計想法和設計后的大體形態。在學生設計完成之后，教師可以組織學生通過互動的方式，借助計算機的多媒體技術，觀看每一位學生的機械設計圖像，互相分享設計理念，學習他人的優點和創新理念，提升每一位學生的機械設計水平，展現機械設計教學的價值和意義。
三、結束語
