时间：2023-03-23 15:23:25
序论：速发表网结合其深厚的文秘经验，特别为您筛选了11篇现代机械设计论文范文。如果您需要更多原创资料，欢迎随时与我们的客服老师联系，希望您能从中汲取灵感和知识！
1CAD技术的发展
CAD(ComputerAidedDesign)是计算机辅助设计的英文缩写，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和产品数据管理技术（ProductDataManagement，PDM）及计算机集成制造系统（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一体。
产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(IntelligentCAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。
以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。
2三维CAD技术在机械设计中的优点
通过实际应用三维CAD系统软件,笔者体会到三维CAD系统软件比二维CAD在机械设计过程中具有更大的优势,具体表现在以下几点:
2.1零件设计更加方便
使用三维CAD系统,可以装配环境中设计新零件,也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件,既方便又快捷,避免了单独设计零件导致装配的失败。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来,使人一目了然。
2.2装配零件更加直观
在装配过程中,资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系,若装配不正确即予以显示,另外,零件还可以隐藏,在隐藏了外部零件的时候,可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示,对于有一定运动行程要求的,可检验行程是否达到要求,及时对设计进行更改,避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。
2.3缩短了机械设计周期
采用三维CAD技术,机械设计时间缩短了近1/3,大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继承以往的信息,使机械设计的效率提高了3~5倍。同时,三维CAD系统具有高度变型设计能力,能够通过快速重构,得到一种全新的机械产品。
2.4提高机械产品的技术含量和质量
由于机械产品与信息技术相融合,同时采用CADCIMS组织生产,机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法,如优化、有限元受力分析、产品的虚拟设计、运动方针和优化设计等,保证了产品的设计质量。同时,大型企业数控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工,一致性很好,保证了产品的质量。
3CAD技术在机械设计中的应用
3.1零件与装配图的实体生成
3.1.1零件的实体建模。CAD的三维建模方法有三种,即线框模型、表面模型和实体模型。在许多具有实体建模功能的CAD软件中,都有一些基本体系。如在AutoCAD的三维实体造型模块中,系统提供了六种基本体系,即立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体。对简单的零件,可通过对其进行结构分析,将其分解成若干基本体,对基本体进行三维实体造型,之后再对其进行交、并、差等布尔运算,便可得出零件的三维实体模型。
对于有些复杂的零件,往往难以分解成若干个基本体,使组合或分解后产生的基本体过多,导致成型困难。所以,仅有基本体系还不能完全满足机器零件三维实体造型的要求。为此,可在二维几何元素构造中先定义零件的截面轮廓,然后在三维实体造型中通过拉伸或旋转得到新的“基本体”,进而通过交、并、差等得到所需要零件的三维实体造型。
3.1.2实体装配图的生成。在零件实体构造完成后,利用机器运动分析过程中的资料,在运动的某一位置,按各零件所在的坐标进行“装配”,这一过程可用CAD软件的三维编辑功能实现。
3.2模具CAD/CAM的集成制造
随着科学技术的不断发展,制造行业的生产技术不断提高,从普通机床到数控机床和加工中心,从人工设计和制图到CAD/CAM/CAE,制造业正向数字化和计算机化方向发展。同时,模具CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术(RPM)等,几乎覆盖了整个现代制造技术。
一个完整的CAD/CAM软件系统是由多个功能模块组成的。如三维绘图、图形编辑、曲面造型、仿真模拟、数控加工、有限元分析、动态显示等。这些模块应以工程数据库为基础,进行统一管理,而实体造型是工程数据的主要来源之一。
3.3机械CAE软件的应用
机械CAE系统的主要功能是:工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学/运动学仿真等。CAD技术在解决造型问题后,才能由CAE解决设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性等。
4CAD前沿技术与发展趋势
4.1图形交互技术
CAD软件是产品创新的工具,务求易学好用,得心应手。一个友好的、智能化的工作环境可以开拓设计师的思路，解放大脑，让他把精力集中到创造性的工作中。因此,智能化图标菜单、“拖放式”造型、动态导航器等一系列人性化的功能，为设计师提供了方便。此外，笔输入法草图识别、语言识别和特征手势建模等新技术
也正在研究之中。
4.2智能CAD技术
CAD/CAM系统应用逐步深入,逐渐提出智能化需求.设计是一个含有高度智能的人类创造性活动。智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上，建立基于知识的设计仓库,及时准确地向设计师提品开发所需的知识和帮助,智能地支持设计人员，同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误，回答问题、提出建议方案等。并具有推理功能,使设计新手也能做出好的设计来,现代设计的核心是创新设计,人们正试图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中,用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品、新工程和新系统的设计制造,这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。
4.3虚拟现实技术
虚拟现实技术在CAD中已开始应用,设计人员在虚拟世界中创造新产品,可以从人机工程学角度检查设计效果,可直接操作模拟对象,检验操作是否舒适、方便,及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题,及早看到新产品的外形,从多方面评价所设计的产品.虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程.虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析,以评价其性能,可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等,基于虚拟样机的试验仿真分析,可以在真实产品制造之前发现并解决问题,从而降低产品成本.虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向.另外,随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展,利用基于网络的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技术,实现真正的全数字化设计和制造,已成为机械设计制造业的发展趋势。
参考文献
[1]黄森彬主编.机械设计基础.高等教育出版社.
[2]荣涵锐.新编机械设计CAD技术基础〔M〕.北京:机械工业出版社,2002.
一、机械零部件传统的设计局限
传统机械零部件的设计带来了运用中出现的许多问题：零部件容易腐蚀损坏；零部件容易疲劳损坏，断裂、表面剥落等；零部件容易摩擦损坏等等。这些问题的出现，都是机械零部件传统的设计局限性所产生的。机械机械零部件设计是人类为了实现某种预期的目标而进行的一种创造性活动。传统机械机械零部件设计的特点是以长期经验积累为基础，通过力学、数学建模及试验等所形成的经验公式、图表、标准及规范作为依据，运用条件性计算或类比等方法进行设计。传统设计在长期运用中得到不断的完善和提高，目前在大多数情况下仍然是有效的设计方法，但是它有很多局限：在方案设计时凭借设计者有限的直接经验或间接经验，通过计算、类比分析等，以收敛思维方式，过早地确定方案。这种方案设计既不充分又不系统，不强调创新，因此很难得到最优方案；在机械零部件设计中，仅对重要的零部件根据简化的力学模型或经验公式进行静态的或近似的设计计算，其他零部件只作类比设计，与实际工况有时相差较远，难免造成失误；传统设计偏重于考虑产品自身的功能的实现，忽略人―机―环境之间关系的重要性；传统设计采用手工计算、绘图，设计的准确性差、工作周期长、效率低。
二、创新思维机械零部件的设计思想
机械零部件设计的本质是创造和革新。现代机械机械零部件设计强调创新设计，要求在设计中更充分地发挥设计者的创造力，利用最新科技成果，在现代设计理论和方法的指导下，设计出更具有生命力的产品。
（一）运用创造思维
设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现，它包括观察能力、记忆能力、想象能力、思维能力、表达能力、自控能力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。其中想象能力和思维能力是创造力的核心，它是将观察、记忆所得信息有控制地进行加工变换，创造表达出新成果的整个创造活动的中心。创造力的开发可以从培养创新意识、提高创新能力和素质、加强创新实践等方面着手。设计者不是把设计工作当成例行公事，而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动，掌握必要创新方法，加强学习和锻炼，自觉开发创造力，成为一个符合现代设计需要的创新人才。
（二）运用发散思维
发散思维又称辐射思维或求异思维等。它是以欲解决的问题为中心，思维者打破常规，从不同方向，多角度、多层次地考虑问题，求出多种答案的思维方式。例如，若提出“将两零部件联结在一起”的问题，常规的办法有螺纹联结、焊接、胶接、铆接等，但运用发散思维思考，可以得到利用电磁力、摩擦力、压差或真空、绑缚、冷冻等方法。发散思维是创造性思维的主要形式之一，在技术创新和方案设计中具有重要的意义。
（三）运用创新思维
创造力的核心是创新思维。创新思维是一种最高层次的思维活动，它是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下，将各种信息重新综合集成，产生新的结果的思维活动过程就是创新思维。机械机械零部件设计的过程是创新的过程。设计者应打破常规思维的惯例，追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等，在求异和突破中体现创新。
三、科学的进行机械零部件设计
（一）把握机械零部件设计的主要内容
机械零部件设计是机械设计的重要组成部分，机械运动方案中的机构和构件只有通过零部件设计才能得到用于加工的零部件工作图和部件装配图，同时它也是机械总体设计的基础。机械零部件设计的主要内容包括：根据运动方案设计和总体设计的要求，明确零部件的工作要求、性能、参数等，选择零部件的结构构形、材料、精度等，进行失效分析和工作能力计算，画出零部件图和部件装配图。机械产品整机应满足的要求是由零部件设计所决定的，机械零部件设计应满足的要求为：在工作能力上要求具体有强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性及精度等；在工艺性上要求加工、装配具有良好的工艺性及维修方便；在经济性上的要求主要指生产成本要低。此外，还要满足噪声控制、防腐性能、不污染环境等环境保护要求和安全要求等。这些要求往往互相牵制，需全面综合考虑。
（二）严格计算机械零部件的失效形式
机械零部件由于各种原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有断裂、表面压碎、表面点蚀、塑性变形、过度弹性变形、共振、过热及过度磨损等。为了保证零部件能正常工作，在设计零部件时应首先进行零部件的失效分析，预估失效的可能性，采取相应措施，其中包括理论计算，计算所依据的条件称为计算准则，常用的计算准则有：一是强度准则。强度是机械零部件抵抗断裂、表面疲劳破坏或过大塑性变形等失效的能力。强度要求是保证机械零部件能正常工作的基本要求。二是刚度准则。刚度是指零部件在载荷（下转第57页）（上接第58页）的作用下，抵抗弹性变形的能力。刚度准则要求零部件在载荷作用下的弹性变形在许用的极限值之内。三是振动稳定性准则。对于高速运动或刚度较小的机械，在工作时应避免发生共振。振动稳定性准则要求所设计的零部件的固有频率与其工作时所受激振源的频率错开。四是耐热性准则。机械零部件在高温工作条件下，由于过度受热，会引起油失效、氧化、胶合、热变形、硬度降低等问题，使零部件失效或机械精度降低。因此，为了保证零部件在高温下正常工作，应合理设计其结构及合理选择材料，必要时须采用水冷或气冷等降温措施。五是耐磨性准则。耐磨性是指相互接触并运动零部件的工作表面抵抗磨损的能力。当零部件过度磨损后，将改变其结构形状和尺寸，削弱其强度，降低机械精度和效率，以致零部件失效报废。因此，机械设计时应采取措施，力求提高零部件的耐磨性。
（三）正确选择机械零部件表面粗糙度
表面粗糙度是反映零部件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是检验零部件表面质量的主要依据；它选择的合理与否，直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。机械零部件表面粗糙度的选择方法有3种，即计算法、试验法和类比法。在机械零部件设计工作中，应用最普通的是类比法，此法简便、迅速、有效。应用类比法需要有充足的参考资料，现有的各种机械设计手册中都提供了较全面的资料和文献。最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。在通常情况下，机械零部件尺寸公差要求越小，机械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它们之间又不存在固定的函数关系。在实际工作中，对于不同类型的机器，其零部件在相同尺寸公差的条件下，对表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。在机械零部件的设计和制造过程中，对于不同类型的机器，其零部件的配合稳定性和互换性的要求是不同的。在设计工作中，表面粗糙度的选择归根到底还是必须从实际出发，全面衡量零部件的表面功能和工艺经济性，才能作出合理的选择。
（四）全面优化机械零部件设计方法
要充分运用机械学理论和方法，包括机构学、机械动力学、摩擦学、机械结构强度学、传动机械学等及计算机辅助分析的不断发展，对设计的关键技术问题能作出很好的处理，一系列新型的设计准则和方法正在形成。计算机辅助设计（CAD）是把计算机技术引入设计过程，利用计算机完成选型、计算、绘图及其他作业的现代设计方法。CAD技术促成机械零部件设计发生巨大的变化，并成为现代机械设计的重要组成部分。目前，CAD技术向更深更广的方向发展，主要表现为以下基于专家系统的智能CAD；CAD系统集成化，CAD与CAM（计算机辅助制造）的集成系统（CAD/CAM）；动态三维造型技术；基于并行工程，面向制造的设计技术（DFM）；分布式网络CAD系统。
【参考文献】
[1]王启，等．常用机械零部件可靠性设计[M]．北京：机械工业出版社，1996．
[2]隋明阳．机械设计基础[M]．北京：机械工业出版社，2002．
1 文化现代化与和谐校园文化
现代化包括经济现代化、政治现代化、文化现代化、人的现代化等在内的社会各个领域内的全面发展和进步。笔者认为文化现代化的“文化”应该特指狭义文化意义上的文化，主要体现在上层建筑和精神领域内，是与经济现代化、政治现代化并列的范畴。本文的“文化现代化”总的来讲就是人们的精神文化、观念形态、思维方式等的现代化过程和目标。
社会主义和谐文化既是文化现代化建设的重要内容，又是实现文化现代化建设任务的重要举措。因为文化现代化目标的实现需要在和谐社会背景下促进经济、政治、文化、社会等多方面、多层次的和谐发展，而和谐校园文化建设作为和谐文化建设的一个重要组成部分，已经引起了各高校的高度重视。笔者认为高校和谐校园文化是以社会主义和谐思想为内涵，以大学校园文化为表现方式的文化现象，是中国特色社会主义和谐文化在高校的体现和延伸。
2 目前我国高校和谐校园文化建设的困境
2.1 多元文化的兴起导致和谐校园文化建设的复杂性和艰巨性
多元文化是指在人类社会越来越复杂化，信息流通越来发达的情况下，文化的更新转型也日益加快，各种文化的发展均面临着不同的机遇和挑战，新的文化也将层出不穷。在多元文化的碰撞中，文化力量作为一种“软实力”，它的强弱已经成为国际竞争的重要因素。当前我国的主流文化是以为指导的社会主义文化，而以工业文明为背景的西方文化，对我国文化影响逐步增强。如何正确吸收西方文化中科学的成分，如何正确处理传统文化与西方文化的关系，并形成融合多种文化的校园文化，这是和谐校园文化建设面临的一大考验。[1]
2.2 由于缺乏和谐校园文化建设的整体认识导致校园文化建设中缺少系统性
目前我国一些高校只注重校园物质文化建设，忽视大学精神的培养、没有形成相配套的制度文化建设方案、不注重培养学生的行为文化。校园物质文化建设的目的应该是使它成为承担精神文化的载体，建设物质文化不是目的，而是手段。离开了校园精神文化建设，单纯的物质文化建设就失去了文化建设的意义。这种忽视精神文化建设使校园文化建设流于形式的行为在许多高职院校普遍存在，是高职院校文化建设中最突出的问题。
2.3 校园文化建设不注重以人文本，功利主义色彩浓厚
文化现代化最终目的是实现人的全面发展，实现人的现代化。在校园文化建设中，学生是校园文化的主体，教师是校园文化的主导，是决定性的因素。校园文化建设要始终围绕提高学生素质来开展，以一切为了学生，为了一切学生和为了学生一切为宗旨。而我国目前绝大多数高职院校都不能很好的把学校文化建设与人的全面发展结合起来，而都把校园文化建设附属于学生管理部门，只把校园文化建设看作教育教学活动的管理方法和管理手段，从而使校园文化建设局限在学生管理和思想政治教育的层次上。有的学校把校园文化建设与学校的专业设置、师资配备、课程开设等割裂开来，缺乏校园文化建设的合力，极大地限制了校园文化功能的发挥。很少有学校把校园文化建设纳入学校长远规划，削弱了校园文化在高校学生培养目标的完成过程中的作用。这种把校园文化局限在学生管理与思想政治教育的层次上的校园文化建设，在目前许多高职院校还普遍存在。[2]
3 和谐校园文化建设的路径选择
3.1 坚持以社会主义核心价值体系主导校园文化建设
社会主义核心价值体系是一个包括指导思想、中国特色社会主义共同理想、以爱国主义为核心的民族精神和以改革创新为核心的时代精神、社会主义荣辱观四个方面基本内容的统一整体。社会主义核心价值体系与和谐文化建设是紧密联系在一起的;建设和谐文化，是构建社会主义和谐社会的重要任务;社会主义核心价值体系是建设和谐文化的根本。[3] 转贴于
高校必须坚持以社会主义核心价值体系引领校园文化建设，没有社会主义核心价值体系的引领和主导，和谐校园文化建设就会迷失方向、失去根本。坚持的指导地位，为建设高校和谐校园文化提供坚实的思想基础;树立中国特色社会主义共同理想，为建设高校和谐校园文化确立明确的奋斗目标;弘扬民族精神和时代精神，为建设高校校园文化提供强大的精神动力;树立和践行社会主义荣辱观，为建设高校校园文化提供有力的道德基础。[4]
3.2 积极培育大学精神，引领校园文化建设
大学精神是大学自身存在和发展中形成的具有独特气质的精神形式的文明成果，它是科学精神的时代标志和具体凝聚，是整个人类社会文明的高级形式。文化现代化主要体现在上层建筑和精神领域的现代化，大学精神的培养正是为了使师生的人生观、价值观、理想、信念能顺应时代潮流，映射时代精神。
因此，在校园文化建设中，应高度重视具有本校特色的精神文化教育，挖掘学校的历史文化内涵，继续加强校风、校训教育，激励师生进一步弘扬传统，增强对学校的荣誉感、对社会的历史使命感，推动社会和高校自身的发展。[5]笔者认为大学精神的核心是以育人为第一要旨，以全面人才教育为大学使命。育人的重点，首先是培养学生对国家、对民族的责任感。其次是理想、信念教育。第三是培养爱心。要教育学生爱父母、爱生活、爱事业、爱祖国。第四是培养高尚的人格。
3.3 构建和谐制度文化，营造人性化管理氛围
高校制度文化是和谐校园文化的重要组成部分，是学校办学、治校的基本保证，具有导向、约束和规范作用。高校和谐制度文化建设，要遵循以人为本与科学规范相统一的原则，为师生员工提供一个规范有序又富有人文气息的工作、学习、生活环境。一是要树立与学生成长成才相适应的先进教育理念。二是要构建与学生成长成才相适应的人才培养体系。高校在管理过程中，要把刚性管理制度的强制性实施，发展成为师生自觉行为准则和弹性的约束机制，实行柔性管理。要建立人性化管理制度，要求管理者要具有人性化的思想和自身体验人性化的管理，使新的教育理念和新的教育方法不断充实到老师们的头脑当中，落实到对学生管理的具体行动中去。[6]
参考文献
[1] 陈洪林，等.多元文化背景下高校和谐校园文化建设的策略[J].重庆工学院学报(社会科学)，2008，1.
[2] 赵琼.高职院校校园文化建设与管理[J].物流工程与管理，2009(2).
[3] 韦日平.社会主义核心价值体系是建设和谐文化的根本[J].思想理论教育导刊，2007(11).
1 机械设计制造及其自动化的发展方向
机械设计制造及其自动化是机械技术和电子技术为主体、多门技术学科相互渗透相互融合的产物，是在发展工程中逐步完善的一门新兴的边缘学科。实现机械自动化改变了工业的产品结构、技能结构并且使得机械工业的生产及管理发生了重大变化。
机械设计制造及其自动化专业培养具备机械设计制造基础知识与应用能力，能在工业主产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才.
科学技术是第一生产力，随着科学技术的发展，机械设计及其自动化已经成为一门独特的新兴学科，那未来发展的方向如何？
我国从20世纪80年代开始进行机械设计及其自动化研究，但同美欧日特别是日本相比，距离很大，我国起步晚、发展程度低是一个毋庸置疑的社会事实，我国是世界上最大的发展中国家，因此，发展机械实际制造及其自动化应该与我国基本国情相适应。立足于基本国情，实现机械设计制造及其自动化的高效稳步发展。
1.1 把机械设计制造与机电一体化进行有效结合
机电一体化是机械自动化的高级形态，是机械工业发展的延伸，也是机械工业的重要的发展方向。机电一体化改变了人类对机器的看法，机电一体化使得机器不在是冷冰冰的钢铁，是机器拥有了智能化的特点。改变了机器的模式。
1.2 把机械设计制造与信息技术有机结合
现代社会信息技术已经成为人类不可分离的一部分，随着信息技术的强大，机械设计制造没有跟上信息技术发展的脚步。信息技术日新月异，但在我国，大部分的机械制造乃至大部分的工厂都是以密集的人力劳动为主，随着劳动力成本的上升，这些工厂面临市场的洗礼，实时转型成为工厂生存的关键。机械制造与计算机结合，可以有效的把人从繁重的体力劳动中解放出来，实现我国从劳动密集型向知识密集型转型，增加企业抵抗市场洗牌的能力，增强抗风险能力。
1.3 在机械设计制造与信息技术结合的基础上实现机械自动化的网络化
同计算机一样，网络也成为人们生活的一部分，机械的制造、组装、推广都离不开网络，特别是机械成品的使用和推广离不开网络的作用。
1.4 机械设计制造及其自动化同样要走可持续发展之路
环境污染已经成为当今社会一个很重要的问题，前些年，我们一味追求经济效益，牺牲了环境，现在我们正在品尝环境污染的恶果，特别京津冀地区饱受雾霾的侵袭。从食品工业的机械自动化来看，我国和其他国家有着很大的差距。本身机械工业是一个污染比较强的工业类型，发展见效快的低成本自动化技术，潜力大、前景好、投资不多、见效快，是比较符合我国现阶段的工业水平，但在发展过程中，要节约能源、减少耗材，走绿色化、可持续化之路，总之，经济不应该以环境作为代价。
1.5 机械设计制造及其自动化需要较强的自学和创新能力
理论是实践的基石，因此，在本专业的学习中，要注重对专业知识的学习，只有打下良好的专业基础，才能在实践中学以致用。现代社会技术日新月异，只具备良好的专业素质也是远远不够的，我们要在专业知识的基础上增强自身的创新能力。把理论和创新能力结合，才能跟上科技发展的步伐。
机械设计制造及其自动化并不是单纯的机械零部件的加工，本专业涉及范围较广，不仅要去具备本专业必需的制图、计算、实验、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能；还要具备本专业领域内某个专业方向内所必要的专业知识，了解其科学前沿发展趋势。
2 机械设计制造及其自动化的发展前景
机械设计制造及其自动化涉及到很多专业，正如本论文所阐述的观点，本专业需要的机电一体化、网络计算机乃至环境保护有机结合，因此机械制造及其自动化专业要求学员利用一切能够利用的时间去学习、锻炼，到基层到工厂，在实践中发现自己理论上的不足和欠缺，只有把理论和实际工作经验完美结合，才能完成从理论到实践的“蜕化”。
现代社会，竞争最激烈的是人才的竞争，机械类专业的就业，除了教学、营销外，常见的还有生产总监、设备物流管理、开发机械产品、开发仪器乃至武器，甚至一些模具的设计制造，更有甚者CNC工程师等等， 中国加入世界贸易组织后，对机械方面的人才需求日益强烈，机械方面人才就要迎来复苏的春天。
自己的路需要自己去行走，自己的人生需要自己去拼搏，就业也是需要个人的兴趣和能力的，所谓“干一行爱一行”只有爱一行才能干好一行。
无论一个社会的文明发展到什么程度，都离不开机械制造，它是人类生活的物质基本保障，因此，在目前形势下，我国机械设计制造及其自动化的发展现状和前景都是非常好的行业。
关键词：机械设计；CAD技术
1CAD技术的发展
CAD(ComputerAidedDesign)是计算机辅助设计的英文缩写，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和产品数据管理技术（ProductDataManagement，PDM）及计算机集成制造系统（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一体。
产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(IntelligentCAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。
以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。
2三维CAD技术在机械设计中的优点
通过实际应用三维CAD系统软件,笔者体会到三维CAD系统软件比二维CAD在机械设计过程中具有更大的优势,具体表现在以下几点:
2.1零件设计更加方便
使用三维CAD系统,可以装配环境中设计新零件,也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件,既方便又快捷,避免了单独设计零件导致装配的失败。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来,使人一目了然。
2.2装配零件更加直观
在装配过程中,资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系,若装配不正确即予以显示,另外,零件还可以隐藏,在隐藏了外部零件的时候,可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示,对于有一定运动行程要求的,可检验行程是否达到要求,及时对设计进行更改,避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。
2.3缩短了机械设计周期
采用三维CAD技术,机械设计时间缩短了近1/3,大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继承以往的信息,使机械设计的效率提高了3~5倍。同时,三维CAD系统具有高度变型设计能力,能够通过快速重构,得到一种全新的机械产品。
2.4提高机械产品的技术含量和质量
由于机械产品与信息技术相融合,同时采用CADCIMS组织生产,机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法,如优化、有限元受力分析、产品的虚拟设计、运动方针和优化设计等,保证了产品的设计质量。同时,大型企业数控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工,一致性很好,保证了产品的质量。
3CAD技术在机械设计中的应用
3.1零件与装配图的实体生成
3.1.1零件的实体建模。CAD的三维建模方法有三种,即线框模型、表面模型和实体模型。在许多具有实体建模功能的CAD软件中,都有一些基本体系。如在AutoCAD的三维实体造型模块中,系统提供了六种基本体系,即立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体。对简单的零件,可通过对其进行结构分析,将其分解成若干基本体,对基本体进行三维实体造型,之后再对其进行交、并、差等布尔运算,便可得出零件的三维实体模型。
对于有些复杂的零件,往往难以分解成若干个基本体,使组合或分解后产生的基本体过多,导致成型困难。所以,仅有基本体系还不能完全满足机器零件三维实体造型的要求。为此,可在二维几何元素构造中先定义零件的截面轮廓,然后在三维实体造型中通过拉伸或旋转得到新的“基本体”,进而通过交、并、差等得到所需要零件的三维实体造型。
3.1.2实体装配图的生成。在零件实体构造完成后,利用机器运动分析过程中的资料,在运动的某一位置,按各零件所在的坐标进行“装配”,这一过程可用CAD软件的三维编辑功能实现。
3.2模具CAD/CAM的集成制造
随着科学技术的不断发展,制造行业的生产技术不断提高,从普通机床到数控机床和加工中心,从人工设计和制图到CAD/CAM/CAE,制造业正向数字化和计算机化方向发展。同时,模具CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术(RPM)等,几乎覆盖了整个现代制造技术。
一个完整的CAD/CAM软件系统是由多个功能模块组成的。如三维绘图、图形编辑、曲面造型、仿真模拟、数控加工、有限元分析、动态显示等。这些模块应以工程数据库为基础,进行统一管理,而实体造型是工程数据的主要来源之一。
3.3机械CAE软件的应用
机械CAE系统的主要功能是:工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学/运动学仿真等。CAD技术在解决造型问题后,才能由CAE解决设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性等。
4CAD前沿技术与发展趋势
4.1图形交互技术
CAD软件是产品创新的工具,务求易学好用,得心应手。一个友好的、智能化的工作环境可以开拓设计师的思路，解放大脑，让他把精力集中到创造性的工作中。因此,智能化图标菜单、“拖放式”造型、动态导航器等一系列人性化的功能，为设计师提供了方便。此外，笔输入法草图识别、语言识别和特征手势建模等新技术也正在研究之中。
4.2智能CAD技术
CAD/CAM系统应用逐步深入,逐渐提出智能化需求.设计是一个含有高度智能的人类创造性活动。智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上，建立基于知识的设计仓库,及时准确地向设计师提品开发所需的知识和帮助,智能地支持设计人员，同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误，回答问题、提出建议方案等。并具有推理功能,使设计新手也能做出好的设计来,现代设计的核心是创新设计,人们正试图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中,用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品、新工程和新系统的设计制造,这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。
4.3虚拟现实技术
虚拟现实技术在CAD中已开始应用,设计人员在虚拟世界中创造新产品,可以从人机工程学角度检查设计效果,可直接操作模拟对象,检验操作是否舒适、方便,及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题,及早看到新产品的外形,从多方面评价所设计的产品.虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程.虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析,以评价其性能,可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等,基于虚拟样机的试验仿真分析,可以在真实产品制造之前发现并解决问题,从而降低产品成本.虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向.另外,随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展,利用基于网络的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技术,实现真正的全数字化设计和制造,已成为机械设计制造业的发展趋势。
参考文献
[1]黄森彬主编.机械设计基础.高等教育出版社.
[2]荣涵锐.新编机械设计CAD技术基础〔M〕.北京:机械工业出版社,2002.
主要课程：工程力学、机械设计基础、电工与电子技术、微型计算机原理应用、机械工程材料、制造技术基础。主要实践性教学环节：包括军训，金工、电工、电子实习，认识实习，生产实习，社会实践，课程设计，毕业设计(论文)等，一般应安排40周以上。
主要专业实验：现代制造技术综合实验、测试与信息处理实验。
专业选修课：机械动力学、软件工程、网络技术、多媒体技术及应用、数据库原理及应用、机械创新设计、工业机器人基础、机械故障诊断学、文献检索、专业外语、有限元方法、机械优化设计、工艺过程自动化、先进制造技术、特种加工、成组技术与CAPP、智能机械概论、微小机械概论、虚拟样机技术、市场营销学、在线检测与控制、实用控制系统设计、数控机床与编程。
机械设计制造及自动化专业就业前景如何
机械制造是制造业的重要组成部分，其作为国民经济各个技术部门的基础装备，对于调整并完善中国的工业体系具有重要的作用。处于技术创新时代的今天，工业企业要获得长足发展，就要对于机械设计制造及其自动化技术进行深入而系统地研究，以不断地扩展其应用领域，提高其应用价值。长期以来，中国在该项领域研究中获得了一定的成绩，但是相比较于工业发展国家，中国在机械自动化领域中的研究还相对薄弱。对于中国的机械设计制造及其自动化的未来发展趋势进行探究成为了重点研究课题。
1 现代分析机械设计制造及自动化技术浅析
作为传统工科专业中重要的一种，机械设计制造对于国家经济发展与技术发展有着重要的意义，并且机械设计制造的技术也在不断的发展当中。但是，随着外界经济环境的快速发展，机械设计制造技术水平也面临着新的挑战和压力。传统机械设计制造技术存在着一定的缺陷和不足，不能更好的适应现代工业水平的发展需求。自动化技术是近年来随着技术不断发展而出现的新技术，是现代科学技术的结晶，是基于传统技术的发展，并且广泛的应用在机械设计制造过程中。自动化技术的应用，对于机械设备产品的自身价值提供了更多的价值。机械产品融入自动化技术，通过信息处理和交互，实现了更多的功能，突破了传统机械设备的技术水平限制。机械设计制造与自动化技术的同步发展和相互交融，提高了机械产品的使用效率和安全性，对于提高生产力有着至关重要的意义。
自动化技术是以计算机技术、信息技术为主要内容，并且融合其他学科来渗透和发展的，是一门综合性学科专业。自动化技术的应用，对于传统机械设计制造行业造成了深远的影响，并且赋予机械设计制造行业了很多新的内容与定义。例如，在机械制造行业生产过程中，需要对于制造过程的工艺进行严格的控制，并且有着高度的变量精确性要求。自动化技术的应用，通过电子信息技术，达到了对工艺变量的精确控制，实现了高效的无人化管理，降低生产成本，提高生产效率。
2 分析机械设计制造及自动化技术发展
现阶段，我国机械设计制造及自动化专业技术正处于一个飞速发展的阶段，并且也取得了一系列的相关研究成果。但是，与其他国际社会上的发达国家专业水平相比，还存在一定的差距。机械设计制造及自动化技术的发展方向从现代社会的发展趋势来看，大体可分为网络信息化、智能化、模块化、绿色化与生活化的趋势，下面笔者就这几个技术发展的趋势方向进行分析。
第一，信息网络化发展。信息网络技术已经成为现代社会的一个重要技术，并且对于各行各业都带来了深入的影响。机械设计制造及自动化技术也受到信息网络技术的影响，其专业深度与广度得到了大幅度的提升。很多基于信息网络技术的新技术应用于自动化技术当中，使得很多远程监控、信息交互等都得到了实现。例如，在企业生产机械设备的过程中，通过远程监控，可以使管理者实时的掌握企业生产情况，并且对于设备生产状态进行控制和调整，提高了对生产过程的控制能力。与此同时，在企业生产的过程中，自动化技术与信息网络技术相结合，实现了不同生产部门之间的信息交流与共享，更好的提高了不同生产部门之间的配合程度，有效的提高了生产质量和生产效率，是现代机械制造行业生产力发展的不可或缺的重要动力之一。
第二，智能化与模块化发展。智能化是一个重要的标准，是区别传统机械与现代机械的一个重要指标。智能化是机械产品的发展目标，是提高机械产品自身适应现代生产与社会需求的重要前提。通过智能化技术的应用，可以更好的拓展机械设备的应用范围。模块化是现代社会生产中一个重要的思想，通过模块化思维的推广，使得机械产品从研发到使用的效率都得到了大幅度的提高，标准化建设成为可能，有效的促进了机械制造业的规范、标准的发展。
第三，绿色化与生活化发展。现代社会的一个重要发展理念就是可持续化，持续发展是保证人类长远生存的关键。机械产品的研究与生产，其根本目的是为了促进社会发展，为人们营造舒适的生活环境。机械设计制造及自动化技术的发展必须以绿色化为根本目标。通过环保技术的应用，提高机械产品的循环利用，进而为后续生产降低成本。机械产品应该与人类的生活进行深入的融合，并且体现出机械制造业的技术密集和知识密集的特点。机械设计制造及自动化技术融入生活的一个重要特点就是，农业生产、办公、居住等多方面的内容都实现了自动化，为人类生活带来了极大的便利。
3 结束语
机械自动化方便了机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理等方方面面，作为工业技术的一个门类，它值得我们投入一定的精力去了解、认识。或许我们以后不会从事这方面的工作，但是了解机械设计制作自动化技术之后，我们才能更加坚定的支持它的发展。现在我国的任何企业都离不开机械的设计与制作，而机械设计制作自动化也跟我们的生活密切相关，这是不容否认的。希望，在未来不但是国家企业重视机械设计制作自动化技术，而且更多的人能为其发展投入自己的精力。
参考文献
[1] 张宝坤，王淑霞，王艳.机械设计制造及其自动化的发展方向[J].化工装备技术，2011，
[2] 陈义厚，周思柱，冯进机械设计制造及其自动化品牌专业特色研究[J].管理观察，2008，
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）25-0252-03
大学生的实践能力不强及创新能力薄弱是当前高等教育最突出的问题。实践环节是培养学生实践能力、创新能力的重要环节，是培养创新能力的重要载体，故加强实践环节是形势所趋。中南大学机械基础实验平台主要承担全校工科类本科生的机械设计基础、工程制图、创造工程学等课程的实验教学与管理工作。为了满足中南大学首创的创新型大学办学要求和“A”型人才结构目标，本文探讨如何整合优化大机械基础实验平台，建立符合创新型人才培养目标，集知识、能力、素质结构为一体的基础性实验平台。
一、大机械基础实验平台建设方案
（一）搭建六个开放性实验教学平台
实验中心根据独创的“五个层次”实验教学体系，搭建了六个实验教学平台：引导认知平台、基本训练平台、基础实验平台、综合实验平台、创新实践平台和开放实践平台。
（二）建立实验室开放管理机制
实验中心通过采用信息技术和计算机技术，建立了实验教学全过程和实验室基本信息计算机管理系统，实现实验室管理信息化和网络化，建立了开放性实验教学网络管理系统。
（三）队伍建设及激励机制
学校和实验中心通过制定一系列优惠政策、激励措施、监督机制，激励实验教学人员在职攻读硕士、博士学位，同时鼓励实验技术人员参加科研工作，使实验教学人员与教师一样可在学术上有所发展，稳定了实验队伍。
（四）建设三个特色示范基地
按照从机械测绘、机械设计、机械制造的创新过程，建设三个特色示范基地：图形三维可视化虚拟技术示范基地、现代测绘制造基础技术示范基地和机械创新实验示范基地。
图形三维可视化虚拟技术示范基地其组成部分有：大幅面沉浸式虚拟现实投影系统、小型桌面虚拟现实系统、6自由度交互式虚拟现实系统、虚拟现实及视景仿真软件系统。
现代测绘制造基础技术示范基地主要由三坐标测量仪、影像测量仪、复合式激光扫描机及小型快速成型系统组成。
机械创新实践示范基地主要组成部分有：学生创意制图、创新设计展示厅、机构概念创新设计和机械设计展示厅、机械创新设计多功能自控展示厅、机构创意组合实验室、机械传动设计及多轴搭接实验室、平面机构创新设计及运动分析实验室、平面机构设计分析及动态仿真实验室、TRIZ创新实验室、机械系统集成组合实验、机器人机构与控制搭接实验室。
二、大机械基础实验教学体系构建
（一）实验教学理念
1.实验教学要与我校首创的创新型大学办学要求和“宽专业、厚基础、高素质、突出创新能力”人才培养模式紧密结合。
2.在教学过程中，应给学生自我发展的空间，对不同能力、不同潜力、不同志向的学生实现个性化培养，提高其应变能力，以创新型人才、具有市场竞争力的多样化综合型高级人才为培养目标。
3.将资深教授实质性地引入实验中心的关键岗位，使之在实验室规划、建设中发挥引领和主导作用，实现理论教学和实验教学师资的有机融合以及实验教学与科学研究、产品研发的有机融合。
4.本着让实验教学覆盖广、受益大、影响深的原则，大机械基础实验平台应该成为全校学生工程实践训练和素质教育基地。
5.通过学、研、产平台培养大学生创新创业能力，依托我院学科性公司――山河智能和中大创远，工艺实习、生产实习、毕业实习设计与论文等实践教学到科技成果产业化学科性公司进行，教师和学生置身于科技成果转化为产品的实际工作之中。
6.加强与国内外学校、科研机构和工厂企业的合作、共建和交流，引进先进的教学理念和技术与装备，实现开放办学。
（二）实验教学体系建设
构建分层次、多模块、相互衔接的开放型、综合性大机械基础实验教学体系，包括以下四个层面。
1.认知性工程训练：以建立大工程背景知识为目标，以激发学生对工程实践的兴趣和好奇心为出发点，开设机械结构认识、制造工艺认识、控制技术认识及工程管理认识等四个教学单元，面向全校理、工、文、经、管及法学6个学科门类数十个专业的大一学生开放，为全校各个专业提供多种选择，使每位学生在不同的层面上认识工业系统实现的主要流程和涉及的关键技术，由此建立基本工程素养。
2.工程技能基础训练：以培养学生在知识经济时代应该具有的工程师意识和职业转移能力、工程实践能力和与他人沟通合作的能力为目标，在保留传统实训项目基础上，增加了综合性、创新性的实习实训项目，把机、电、计算机、数控技术相结合，突出先进制造技术的训练和培训，面对全校机械专业、非机械工科专业以及经济、商学、管理等文科专业大一、大二年级学生开课，将实践教学及其工艺理论知识的学习内容分为若干个教学模块：材料成形模块、常规机械加工模块、数控加工与CAD/CAM模块、特种加工与快速成形模块，不同专业学生可选择其中若干个模块进行教学。在这个层次的工程训练中，学生通过自己动手完成基础工程技术和现代制造技术等一系列的工程训练项目，直接获得对现代工业生产方式和生产工艺过程的基本认识，接受生产工艺技术组织管理能力的基本训练。
3.机械工程学科基础训练：以培养学生的综合实验能力和严谨细致的工作作风，加强其机械基础系列课程之间的联系为目标，通过让学生按几何体表达机构综合机械设计机械创新的认识规律依次进行引导认知、基本训练、基础实验、综合实验和创新实践，将工程制图、机械设计基础、创造工程学等课程的实验教学环节融为一体，形成完整的机械基础课程实验教学体系，面向机械类和近机类专业大二、大三学生开课。该实验教学体系打破过去为实验而实验的封闭的实验教学体系。
4.科技创新实践：以机电系统工程为背景，以培养与训练学生对产品的全数字化设计、制造、测试、管理及创新能力为目标，中心主办了“数字化制造三维建模竞赛”、“湖南省机械设计创新竞赛”、“中南地区港澳特区金工设计制造创新竞赛”，并组织参加全国各类竞赛，使学生在实践过程中通过创造性地集成运用所学知识，掌握全数字化产品开发的基本原理、知识、技能及创新能力，支持高年级本科生、研究生从事创新性科学研究及实践。
三、大机械基础实验课程体系设置
（一）课程建设理念
围绕加强学生理论与实践相结合的能力、综合分析与创新能力、自主设计与创业能力的培养为目标，在总结了中心近几年的教学及改革研究成果的基础上，提出了“一条主线、二者服务、三点结合、四个转变、多种模块”的非技术性工程素质培养四年不断线教学的课程建设理念。一条主线：以培养学生的工程意识、工程实践能力及创新意识为主线；二者服务：教师、实践实验指导人员联手为学生服务，工程实践与学科基础实验联手为启迪创新思维、培养创新能力服务；三点结合：实现理论教学、实践教学、创新能力的培养三点有机结合；四个转变：由实践教学从属于理论教学向理论、实践教学成功接轨转变，由传统的金工实习和课程设计向现代工程实践教学转化，由操作技能培训向技能、管理与创新实践相结合转变，由单项技能传授向基于网络的集成技术传播转化；多种模块：将实践教学内容分为若干个教学模块，根据不同专业、不同学生来进行模块式教学。
（二）课程体系结构
实验中心以培养创新型人才为宗旨，为打破原有教研室的束缚，拟采用全新的大机械基础实验教学体系，在现有课程设置基础上进行调整优化。其课程分布如图1所示。
四、成效与展望
整合优化后的大机械基础实验平台实施效果显著，主要表现在四个方面。
1.调动了学生实践学习的积极性。大量的设计型、研究型的实验项目和开放型的体系，提高了学生积极学习工艺知识、系统的分析与设计制作技能和先进制造技术的主动性。
2.学生的动手能力和综合性工程素质有较明显的提高。来自后继专业课任课教师、学校教学质量评价系统、不同院系的以及研究生培养部门或用人单位的反馈意见表明，在大机械基础实验平台实施的实践教学对学生综合能力的培养起到了重要作用。
3.通过实验教学的改革，学生对创新实践的兴趣有了很大提高，综合实验能力和研究创新能力得到加强。学生毕业论文的质量有了很大的提高，几年来共有100多篇论文公开发表，平均每年有30篇评为校优秀毕业设计论文。学生的综合素质也有了明显提高，在各类比赛中取得了骄人的成绩。
4.通过各层次实践教学锻炼和创新设计的磨练，学生的才智与潜力得到了充分的发挥，优化了各类专业的本科生知识结构，毕业生就业率高，他们的实践能力与吃苦精神受到用人单位的高度评价。
众所周知，古代科学的突出特点是知识体系的统一性；近代科学的典型特征是知识的分化；而现代科学则是在高度分化的基础上，朝着知识综合化的方向发展。本文所探讨的大机械基础实验平台正是顺应现代科学发展趋势而构建的符合大机械学科发展规律与国际先进水平接轨的基础实验教学平台。放眼未来，大机械基础实验平台的建设和完善将持续不断的服务于培养与造就具有创新精神和实践能力的高素质人才。
参考文献：
[1]胡万华.机械工程类专业实践教学改革研究[J].交通高教研究，2004，（3）.
[2]郭海波，何竞飞.机械基础实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索，2007，26（12）.
[3]李健.建设创新型大学，服务创新型国家[J].求是，2006，（3）.
传统机械零部件的设计带来了运用中出现的许多问题：零部件容易腐蚀损坏；零部件容易疲劳损坏，断裂、表面剥落等；零部件容易摩擦损坏等等。这些问题的出现，都是机械零部件传统的设计局限性所产生的。传统设计在长期运用中得到不断的完善和提高，目前在大多数情况下仍然是有效的设计方法，但是它有很多局限：在方案设计时凭借设计者有限的直接经验或间接经验，通过计算、类比分析等，以收敛思维方式，过早地确定方案。这种方案设计既不充分又不系统，不强调创新，因此很难得到最优方案；在机械零部件设计中，仅对重要的零部件根据简化的力学模型或经验公式进行静态的或近似的设计计算，其他零部件只作类比设计，与实际工况有时相差较远，难免造成失误；传统设计偏重于考虑产品自身的功能的实现，忽略人——机——环境之间关系的重要性；传统设计采用手工计算、绘图，设计的准确性差、工作周期长、效率低。所以，在现代机械部件设计中，很有必要用到创新思维的方法去设计。论文参考网。
1 创新机械零部件的设计思想
机械零部件设计的本质是创造和革新。现代机械机械零部件设计强调创新设计，要求在设计中更充分地发挥设计者的创造力，利用最新科技成果，在现代设计理论和方法的指导下，设计出更具有生命力的产品。
1.1 运用创造思维
设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现，它包括观察能力、记忆能力、想象能力、思维能力、表达能力、自控能力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。其中想象能力和思维能力是创造力的核心，它是将观察、记忆所得信息有控制地进行加工变换，创造表达出新成果的整个创造活动的中心。创造力的开发可以从培养创新意识、提高创新能力和素质、加强创新实践等方面着手。设计者不是把设计工作当成例行公事，而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动，掌握必要创新方法，加强学习和锻炼，自觉开发创造力，成为一个符合现代设计需要的创新人才。
1.2 运用发散思维
发散思维又称辐射思维或求异思维等。它是以欲解决的问题为中心，思维者打破常规，从不同方向，多角度、多层次地考虑问题，求出多种答案的思维方式。例如，若提出“将两零部件联结在一起”的问题，常规的办法有螺纹联结、焊接、胶接、铆接等，但运用发散思维思考，可以得到利用电磁力、摩擦力、压差或真空、绑缚、冷冻等方法。发散思维是创造性思维的主要形式之一，在技术创新和方案设计中具有重要的意义。
1.3 运用创新思维
创造力的核心是创新思维。论文参考网。创新思维是一种最高层次的思维活动，它是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下，将各种信息重新综合集成，产生新的结果的思维活动过程就是创新思维。机械机械零部件设计的过程是创新的过程。设计者应打破常规思维的惯例，追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等，在求异和突破中体现创新。
2 科学的进行机械零部件设计
2.1 把握机械零部件设计的主要内容
机械零部件设计是机械设计的重要组成部分，机械运动方案中的机构和构件只有通过零部件设计才能得到用于加工的零部件工作图和部件装配图，同时它也是机械总体设计的基础。机械零部件设计的主要内容包括：根据运动方案设计和总体设计的要求，明确零部件的工作要求、性能、参数等，选择零部件的结构构形、材料、精度等，进行失效分析和工作能力计算，画出零部件图和部件装配图。机械产品整机应满足的要求是由零部件设计所决定的，机械零部件设计应满足的要求为：在工作能力上要求具体有强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性及精度等；在工艺性上要求加工、装配具有良好的工艺性及维修方便；在经济性上的要求主要指生产成本要低。此外，还要满足噪声控制、防腐性能、不污染环境等环境保护要求和安全要求等。这些要求往往互相牵制，需全面综合考虑。
2.2 严格计算机械零部件的失效形式
机械零部件由于各种原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有断裂、表面压碎、表面点蚀、塑性变形、过度弹性变形、共振、过热及过度磨损等。为了保证零部件能正常工作，在设计零部件时应首先进行零部件的失效分析，预估失效的可能性，采取相应措施，其中包括理论计算，计算所依据的条件称为计算准则，常用的计算准则有：一是强度准则。强度是机械零部件抵抗断裂、表面疲劳破坏或过大塑性变形等失效的能力。强度要求是保证机械零部件能正常工作的基本要求。二是刚度准则。刚度是指零部件在载荷的作用下，抵抗弹性变形的能力。刚度准则要求零部件在载荷作用下的弹性变形在许用的极限值之内。三是振动稳定性准则。对于高速运动或刚度较小的机械，在工作时应避免发生共振。振动稳定性准则要求所设计的零部件的固有频率与其工作时所受激振源的频率错开。四是耐热性准则。机械零部件在高温工作条件下，由于过度受热，会引起油失效、氧化、胶合、热变形、硬度降低等问题，使零部件失效或机械精度降低。因此，为了保证零部件在高温下正常工作，应合理设计其结构及合理选择材料，必要时须采用水冷或气冷等降温措施。五是耐磨性准则。耐磨性是指相互接触并运动零部件的工作表面抵抗磨损的能力。当零部件过度磨损后，将改变其结构形状和尺寸，削弱其强度，降低机械精度和效率，以致零部件失效报废。因此，机械设计时应采取措施，力求提高零部件的耐磨性。
2.3 正确选择机械零部件表面粗糙度
表面粗糙度是反映零部件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是检验零部件表面质量的主要依据；它选择的合理与否，直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。机械零部件表面粗糙度的选择方法有3种，即计算法、试验法和类比法。在机械零部件设计工作中，应用普通的是类比法，此法简便、迅速、有效。应用类比法需要有充足的参考资料，现有的各种机械设计手册中都提供了较全面的资料和文献。最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。在通常情况下，机械零部件尺寸公差要求越小，机械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它们之间又不存在固定的函数关系。
2.4 全面优化机械零部件设计方法
要充分运用机械学理论和方法，包括机构学、机械动力学、摩擦学、机械结构强度学、传动机械学等及计算机辅助分析的不断发展，对设计的关键技术问题能作出很好的处理，一系列新型的设计准则和方法正在形成。计算机辅助设计（CAD）是把计算机技术引入设计过程，利用计算机完成选型、计算、绘图及其他作业的现代设计方法。CAD技术促成机械零部件设计发生巨大的变化，并成为现代机械设计的重要组成部分。论文参考网。目前，CAD技术向更深更广的方向发展，主要表现为以下基于专家系统的智能CAD；CAD系统集成化，CAD与CAM（计算机辅助制造）的集成系统（CAD/CAM）；动态三维造型技术；基于并行工程，面向制造的设计技术（DFM）；分布式网络CAD系统。
参考文献
1．赵冬梅.机械设计基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004．
2．闻邦椿.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社,2009 .
3．王建平.工科院校机械专业机械创新设计教学的探索[J].常熟理工学院学报,2005(06).
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、估算轴径，选择连轴器
1.初步估算轴径选择轴的材料为45钢，调质处理。查机械设计手册[ 机械设计基础，卜祥安主编，北京师范大学出版社，2008年7月]表19.1-1，可得材料力学性能参数为：；；；；。
查机械设计手册表19.3.-1公式，可初步计算轴径，根据已选材料查机械设计手册表19.3-2，可选取A=115，得
2.根据实际工作需要，应选择50mm、允许最大转矩为850的平键套筒联轴器。
二、轴结构的初步设计
根据受力（图1是蜗轮轴的受力分析），应选取圆锥滚子轴承，型号初选30214。
如图a所示，按最简单的结构设计轴，与轴承配合处取直径，与齿轮配合处直径也取，齿轮与轴承之间采用套筒轴向定位方式；查国家标准手册轴承宽度T=26.24mm，端盖宽B=25.5mm。
三、轴的力学性能分析与设计
1.轴的受力分析如图b所示：
轴传递转矩
蜗轮圆周力
蜗轮径向力
蜗轮轴向力
根据机械设计原理，联轴器由于制造和安装而产生的附加轴向力：
2.轴的支反力分析
1）如图c所示，在水平平面内的支反力：
由得
由：
2）如图e所示，在垂直平面内的支反力：
3）如图g所示，由于的作用，在支点A和B处的支反力：
由得
3.弯矩及弯矩图分析
1）如图d所示，蜗轮的作用力在水平平面的弯矩图：
2）如图f所示，蜗轮的作用力在垂直平面的弯矩图：
由于蜗轮作用力在D截面上的最大合成弯矩：
3）如图h所示，由于作用的弯矩图：
当上述合成弯矩共面时该轴最危险，该弯矩为二者之和，截面最大合成弯矩为：
4）如图i所示，作转矩图：
四、轴的强度校核
1.确定危险截面
根据轴的结构及上述弯矩图、转矩图，可确定在截面B处弯矩较大，并存在与轴承配合时引起的应力集中；截面E处弯矩也比较大，直径小，又有圆角结构引起的应力集中；截面D处弯矩最大，且有键槽及齿轮配合引起的应力集中，故属危险截面。
2.安全系数校核计算由于该减速器轴转动，弯矩引起对称循环弯应力，转矩引起为脉动循环切应力。
根据机械设计手册表19.3-17查得抗弯断面系数
弯曲应力幅为：
根据受力分析，由于是对称循环应力，故平均应力
查机械设计手册公式（19.3-2），可得：
切应力幅为：
根据式（19.3-3）：
轴D截面的安全系数由式（19.3-1）确定
由机械设计手册表19.3-5可知,该轴D截面是安全的。
图1 蜗轮轴的受力分析
五、综上设计，可初步设计简易的蜗轮轴，其结构设计图如图2所示。
图2 蜗轮轴的结构设计图
参考文献：
机械设计基础，卜祥安主编，北京师范大学出版社，2008年7月
《机械设计基础》课程开设在大学农牧学院的能源与动力工程专业，共有三个模块，分别为理论教学模块60学时、实验教学模块4学时以及课程设计1周。
1.2教学体系中存在的问题
课堂教学模式陈旧，重讲轻练。课堂教学中，教师常过分强调知识的全面性，造成课堂教授内容过多，与学生互动较少，同时没有给学生留下足够“学”的时间。例如在讲平面四杆机构设计时，课堂时间大部分在讲授其设计基本思路与方法，很少讲习题，更没有时间让学生练习，严重阻碍知识体系的掌握。实验教学条件和内容不完善，学生缺乏参与感。受实验教学条件的限制，现有实验教学内容仅包括机械原理认识实验与机械零件认识实验，均为参观性实验。学生在实验过程中只能对常用机械零件产生感性认识，而没有实际动手操作，致使参与感严重缺失。课程设计时间短，题目单一，且与实际脱节。课程设计的时间为一周，只能做一个题目，即二级变速器的设计。在这一周的时间内，需对设计的各环节进行分析、计算、选型和作图等，时间非常仓促，学生非常吃力。加之设计题目与实际脱节，学生对设计内容不感兴趣，阻碍了学生设计能力的提高。课程考核方式单一，偏重于理论知识的考核，实验等实践内容几乎不在考核之列，造成学生对实验课程和课程设计不重视，专心于理论知识的学习，不利于学生机械设计综合设计能力的提高。
2教学体系改革措施
课堂教学、课程设计、实验教学是机械设计课程整个教学体系中不可忽略的三个重要环节，本课程的教学改革也应从这三个环节入手。课堂教学应提高教学效率，课程设计应提高学生的工程设计能力，实验教学应以培养学生的动手能力和创新能力为目的。同时理顺课堂教学、课程设计与实验教学之间的关系，建立多元化的教学体系。
2.1改革课堂教学方法，整合教学内容，提高教学效率
针对教学模式陈旧、重讲轻练的现状，课堂教学应遵循精讲多练的原则。在理论授课时精讲基本概念、基本理论和基本方法，使知识易于理解、掌握和记忆。同时给学生留出一定的思维空间，避免满堂灌和填压式的教学方法。同时课堂教学应多采用现代教学手段，例如对于一些较为复杂的空间模型和机械运动规律的讲授，应采用幻灯片、动画或录像等方式，更有利于对常用机械零件的结构和特点的认识和掌握。在课程教学体系改革的大背景下，课程教学内容需要整合，应以机械零件设计为主线，以基础理论侧重实用为原则。机械原理和机械零件设计都是以机构运动简图为研究模型建立机械运动简图，因此应把结构分析，机构运动简图的定义、性质和常用运动副的代号，机构运动简图的建立作为重点讲授内容。对于机构原理部分的内容，过去主要是采用讲授图解法。随着计算机辅助机械设计的应用与推广，其教学内容应该以讲授解析法为主，并增加计算机辅助机械设计的内容，向学生简单介绍AutoCAD的操作知识以进行机械设计，课后要求学生利用计算机完成简单机构的设计任务。对于机械传动和零件设计，应尽量减少理论计算公式的推导，增加零件细部结构的设计介绍和常用设计参数的选取原则的介绍，并加强对机械组合的介绍，比如多种传动方式的组合、原理、特点以及工程实际中的应用、维护等。多向学生介绍机械方面的新发展、新思路，以开阔学生的眼界。此外，参考教材的选用应着眼应用性和先进性。将版本较老、内容较难的教材改为内容较为简单、学生感兴趣、应用型强的教材。
2.2完善实验条件，注重实验教学，重点培养学生的动手和创新能力
针对学生对本课程的学习积极性很高，但学习很吃力的现状，分析其原因，主要是因为学生对理论推导的课程内容有所排斥。但学生对事物的感性认识能力较强，且比较爱动手操作。应对实验条件和实验教学内容做出调整。例如建设机械设计综合实验室，购买机械设计课程相关教学仪器设备，用于满足教学实验条件，并在维持总学时（64学时）不变的情况下，大幅加大实验学时所占的比例。其中，理论学时由60学时压缩至36学时，实验学时由4学时增加至28学时。为增加学生对机械机构的操作能力和创新能力，实验教学在课程教学中所占的比例大幅增加，实验教学内容也有了相应的调整，包括认识实验、操作实验和创新实验。其中，认识实验主要是参观机构工作原理，4个实验共8学时；操作实验主要是常用机械模型的制作，3个实验共14学时；创新实验主要是根据学生的兴趣进行机械模型创新设计，1个实验共6学时。
2.3健全课程设计内容，全面提高学生机械设计能力
机械设计课程设计是提高学生机械零件设计能力的一个重要环节。课程设计给定的时间短，涉及知识面广，完成的内容多，计算量大，绘图工作繁重，有时一个普通的传动方案就需要几个小时甚至几天的时间。鉴于该现状，应使课程设计的题目多样化，并给出设计功能要求，让学生根据自己的兴趣选题并拟定结构方案，指导教师给出合理建议，并尽量借助于现代设计手段、设计方法指导学生完成课程设计任务。在课程设计过程中，要求学生在手工计算的基础上，完成装配草图设计，并运用CAD软件完成装配工作图和零件工作图的绘制。这样不仅能使学生在学习期间接触和掌握计算机辅助绘图技巧，又可以加深学生对行业标准和设计规范的理解掌握，全面提高学生的机械设计能力，为其今后从事设计工作打下良好基础。
2.4考核形式多样化，全面考察学生的学习成果
传统的机械设计课程的课堂教学多，考核多以闭卷考试为主，因而导致学生对实验、设计不感兴趣，偏重于书本知识的掌握，形成了“高分低能”的不良现象。而社会的发展要求学生具有理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，因此，课程的考核形式应多样化，以全面考察学生的学习成果为目的，不能单纯以书面考试为主。按照这一思路，课程的考核形式也应作出相应的调整。例如新制定的考试方案中，闭卷（或开卷）考试占30%，实验完成情况占30%，课程小论文占20%，平时表现占20%。其中，闭卷（或开卷）考试内容为课堂教学的重点及难点；实验成绩包括实验模型制作水平、实验积极性及实验团队合作情况；学生可自行拟定课程小论文题目及内容，但论文中必须能反应学生对本课程结构体系的认识及学习感受（需对课程教学提出合理建议或意见）或对课程某一典型章节（典型机械结构）的深入理解；平时表现包括课堂教学及实验教学出勤率、学习积极性及作业完成情况。
3结论
