机械设计原理范例

摘要：在教学领域，大多数学科偏向于对理论知识的研究，但对于机械类学科来说，实验教学的价值远远大于理论知识的传授。机械原理与机械设计是机械类学科的重要组成部分，与其他专业相比，机械类专业包含丰富的实验内容，对学生的创新思维能力有一定的要求。本文在当前实验教学形势的基础上，研究传统机械类专业在实验教学方面存在的问题，然后对机械原理与机械设计的实验教学改革进行分析，希望能为学科的未来发展提供帮助。

关键词：机械原理与机械设计；实验教学；改革

0引言

从我国当前机械类专业的教学形势来看，对实验内容的重视程度不足，但是基于学科特点，学生对于实验教学的需求日益强烈。机械类学科的理论知识非常复杂，学生对于理论知识的理解难度很大，在教学过程中往往需要结合实验进行学习，这样可以加深学生对于专业知识的理解和记忆，也可以帮助学生运用所学知识解决具体问题。实验教学的改革不仅能够提升机械类学科的整体教学水平，也对我国机械制造领域的进步和发展具有重要意义。

1机械原理与机械设计教学背景

各大院校中基本都设置有机械类专业，且机械类专业往往占据着很高的地位，这与市场需求有关。随着社会的发展，社会生产对于机械类人才的需求量不断增大，许多高校都侧重于培养这方面的人才。在机械类专业中，机械原理与机械设计所涉及的理论知识体系比较复杂，专业性很强，学生在学习知识的同时，也能够锻炼动手能力，培养创造性思维。机械原理与机械设计在机械类专业中属于基础性学科，也就意味着它是机械类专业大多数学生都需要掌握的一门学科，对机械原理与机械设计知识的掌握程度，决定了学生日后在机械领域所能达到的高度。机械原理与机械设计在具体的教学过程中，对教学方法有一定的要求，教师不仅需要通过教学课程向学生们传授必要的基础知识，也需要安排足够的实验课程，让学生们可以自己动手完成实验，加深对于基础理论的理解，也可以在巩固所学知识的同时，锻炼学生的实践能力。但是，当前我国的机械类专业教学中，对于实验教学的重视度远远不够，学生对于专业知识的理解只是停留在纸面上，不能达到熟练运用的效果。只有依据学生实际的学习状况，改革相应的教学方案，才能顺应时代要求，实现机械类专业教学的长远发展。

2传统实验教学中存在的问题

一、传统课程设计中存在的问题

传统的机械原理课程设计教学中多以机构的分析为主，这并不利于学生设计能力和创新能力的训练与提高。该课程设计一般使用两种类型的题目：一类题目是选用对典型机构进行运动分析和动力分析；一类题目是根据某些功能，要求对确定的机械运动系统进行方案设计，并对机械中某一机构进行设计，两类题目的侧重点不同，前者偏于分析，后者注重设计。设计内容包括导杆机构的设计；两个指定位置的图解法机构运动分析；图解法的让刀凸轮机构设计。这类课程的设计一般集中安排在两周内完成，时间比较短，设计过程中学生很难一次性圆满完成，一般需进行修改，甚至修改多次，所以手工书写、手工绘图图面质量都将难以保证。

二、课程设计内容的充实与合理编排

如何有机整合分析与设计内容是提高该实践教学质量的关键所在。它应以培养学生的创新设计能力为主，机构分析为辅而开展的一次实践性教学，如果以机构的分析为主，将会削弱学生在方案设计方面的训练。机械系统的方案设计是整个机械设计的第一步，也是最具创新性的一个环节，方案设计的好坏将直接影响到机械设计产品的性能优劣及其在市场上的竞争力。机械系统方案设计主要包括执行系统和传动系统的方案设计。其中执行系统的方案设计是机械系统方案设计的核心，其重点是执行系统的功能原理的设计，执行构件的运动规律设计以及执行系统的协调设计，根据设计结果可绘制出机械工作循环图。，图3a为某一金属片冲制机的工艺动作分解（分别为送料、冲制、退回等），它以主轴为定标件，冲头和送料以主轴的转动角度为基准绘制而成。为提高生产率，各执行构件的工作行程允许局部重叠。在课程设计教学中，为了使所有的学生都能基本完成设计任务，题目难度应具有一定的开放性和伸缩性。在内容上可以扩展，进一步延伸至后续教学的机械设计课程设计，凸显出教学的连续性，使学生得到更系统，更完整的实践训练。学生通过收集资料、方案设计和课堂讨论等方法，能够得到一次较为全面的创新设计的初步训练。如设计题目可以只给出机器需实现的功能要求，老师可以提供一种实现该功能的典型机构，让学生对此机构进行分析。在此基础上，要求每个（组）学生再提供一种新的方案，可以是执行系统的方案，也可以是传动系统的方案，以此激发学生，充分发挥其主观能动性，使其认真查阅资料，独立思考，积极创新。最后汇总方案，评选出几种较好的方案，通过讨论与比较方案的优与劣，达到提升学生分析与创新能力的目标。如在牛头刨床中实现刨头的慢进快退功能可采用连杆机构、凸轮机构。连杆机构中可采用各式各样的滑块机构，凸轮机构可以采用平面或空间凸轮机构，还可以采用组合机构。由此将衍生出很多传动机构，再从实现功能的难易、传动性能的好坏、结构的合理性以及经济性等方面给予评价。

三、合理利用计算机技术

在当前的教学中，课程设计环节一般要求手工书写计算说明书和手工绘图。但是，现代机械设计根本离不开计算机技术的应用，所以在课程设计中，应用计算机辅助分析与设计技术也是将计算机理论知识得以实际应用的一次实践活动。因此，要积极鼓励学生努力将计算机技术应用到课程学习当中，提高其学习兴趣，同时避免手工书写、绘图慢且不容易保证质量的弊端。在上述方案确定之后，机构的尺寸参数、机构的运动分析、工作循环图绘制、飞轮设计及绘图等应用计算机技术之后，可以得到精确的计算结果，分析或设计修改较为方便，可以较快地得到修改后的结果。如改变某一机构尺寸参数，此改变参数对机构运动性能和动力性能的影响可以通过计算机技术分析快速获得。同时，还可以进一步利用计算机仿真对整个机械系统的运动规律进行演示和研究。当然，做到这一步是需要较为扎实的计算机功底，所以应用计算机完成工作量的比例应给予认真考虑，因材施教，避免造成以计算机应用为主的实践性教学。

四、考核方法

摘要：在社会不断发展的过程中，各项能源物质消耗速度逐渐提升，为此，必须按照各行业发展需求实施节能减排工作，在降低能源物质消耗量的同时，推进社会可持续发展。如今，人们对机械设计节能的重视程度也越来越高，其根本原因在于机械设备在我国各个行业中都有广泛的应用，也就是保证机械设计节能能够在一定程度上满足各行业节能减排要求，对于推进相应行业发展也起到非常重要的作用。

关键词：机械；设计节能；基本原理；应用

众所周知，经济发展水平提升会导致我国出现能源物质短缺和环境污染问题，如果不采取适当措施解决相关问题，长此以往势必造成社会经济发展水平下降。基于此，必须采取适当措施处理经济发展与环境保护之间的关系，并在这个过程中加强机械设计节能原理的研究，有效落实机械设计节能效果，在处理经济发展与环境保护关系的同时，实现我国社会和经济可持续发展的目标。

1机械设计节能基本原理

就目前来看，我国各个行业在发展过程中都会应用到机械设备，其根本原因在于应用机械设备不仅仅能够缩短相应项目实施周期，对于提升项目整体质量也起到不可忽视的作用。为保证机械设备在运行过程中所消耗的能源物质符合企业发展需求，必须实施机械节能设计，在降低能源物质消耗量的同时，保证相应企业向着可持续的方向发展。

1．1基于势能的机械设计节能原理

一般来说，在进行机械设计的过程中经常会应用到能量守恒定律，通过这一定律能够保证相关人员在短时间内了解到机械设备运行状态和系统势能变化幅度。机械设备在不同条件下运行，所产生的势能也存在本质上的差异，一旦机械设备中势能因某种因素骤停，必然会导致设备势能转化出现问题，无形中加大能源物质消耗量［1］。针对于这一点，在机械设备运行时，应采取适当措施将机械设备势能变化控制在规定的范围内，避免势能变化幅度过大造成能源浪费，进一步实现机械设计节能效果提升的目的。

【摘要】机械节能不只可以节省生产成本，还可以有效的减少其产生的污染问题，在提倡环保的今天，机械设计节能是其必经的发展途径。根据在生产中使用的机械特点可以看出其所造成的大气、水、土地等污染是其在节能设计中首先需要解决的问题，降低其污染物排放量，提高机械性能，增强机械及能源的使用效率。本文对于机械设计可以在生产中起到的节能效果进行分析，并从设计原理的角度来研究如何可以降低机械生产成本，达到节能的目的。

【关键词】机械设计;节能;原理;应用

在工业化的生产环境下，机械设计往往更注重其所产生的经济效益及生产效率，因此在能源节约及环境保护上难免有所忽略。而在现阶段我国能源短缺及环境问题愈发突出的形势下节能减排的理念已经开始逐渐渗透到各个领域。而在机械设计阶段进行节能研究可以为之后机械的生产使用提供可行保障，而对其基本原理的分析则是为设计工作的进行提供基本方向，增强节能设计实施的有效性。

1机械节能的背景

我国在发展时期大力推进工业进程，受当时技术水平的影响及经济结构的特殊性，节能减排并不在机械设计的范围内，并且当时机械在生产的过程中其对能源的使用率并不高，产生大量的“三废”，所造成环境污染问题日趋严重。而目前可持续发展是我国长期坚持的理论政策之一，在生产中追求经济效益的同时开始注重环境所带来的利益。由于现今我国固有资源较为短缺，再加上能源使用效率较低致使成本增高，工业废弃、废物、废水这“三废”的产出带来严峻的生态破坏问题。为此在节能设计的原理中探索机械的特点及设计要求是现今社会对机械使用的新要求。

2机械设计节能的原理

在节能设计基本原理中主要通过机械的力学特性应用周期函数对机械的功率、输出、运行等进行分析，之后根据机械使用效能及能源消耗来进行改进，其具体的设计原理以下进行了基本介绍。

摘要：

随着社会经济的快速发展，在目前的企业生产中，存在着大量的环境污染问题，这对城市环境的整体健康发展，有着极大的影响。因此需要研发人员在进行机械设计的时候，从环保节能的角度出发，设计出具有节能效果的机械产品，进而促进城市环境质量的不断提高。基于此，本文对目前机械设计中的节能原理进行了研究，之后分析其节能机械的应用。

关键词：

机械设计；节能；原理；应用

0引言

在目前社会发展的大环境下，在使用机械产品的时候，更加重视其节能效果，以此来有效的避免其在生产使用的过程中，对于环境造成的巨大破坏，以及对于能源造成的巨大消耗。对机械进行节能设计，需要相关的研究人员按照国家环保节能的各项标准，合理利用节能原理，进行机械设计，以此有效的实现降低生产成本，减少能源浪费，降低环境污染的目的，促进企业可以获得最大化的经济效益。

1机械设计节能基本原理

摘要:随着人们生活水平的提高，环保意识也在逐渐增强，在生活的各个领域都能够看到节能设计给人们带来的便利，在机械设计中关于节能方面的研究也得到了广泛的关注，就机械设计节能基本原理以及应用进行具体分析，希望能为以后该方面的工作提供一些帮助。

关键词:机械设计;节能设计;基本原理

1机械设计中节能设计的原理

机械设计中的节能设计是将平衡理念作为基本思想，主要包括功率匹配节能、减小摩擦以及动力源改进三个方面。充分结合实际情况来对机械设计进行考虑，并从设计细节入手从而实现真正意义上的节能。首先，在通常情况下，机械设备的发动机是主要的动力源，能够在最大限度上增加发动机输出的功率和减少输入的功率，也就是，机械设备在运行的过程中能够提高电能与热能以及动能的转换，例如在设备停启的过程中，由于惯性设备还可以继续运行，将这一部分的动能通过设计进行存储，以便于以后起动时使用动力能源。其次，对于减小摩擦的节能设计，应该是在机械设备运行的时候，设备之间产生的摩擦造成的动力损耗，在节能设计时，可以利用表面的光滑部分，或者使用润滑油来减少设备的摩擦问题，从一定程度上降低能源损耗的问题。对于功率匹配方面的节能设计，可以根据机械设备的设计来进行，将设备的使用环境与匹配的运行功率相结合。

2机械设计节能原理的基本应用

2．1节能原理在升降机械力的应用

升降机械在实际工作中的应用广泛，且消耗功率及无用功较大，因此要在节能方面进行改善就要先了解消耗的具体原因，一般的消耗是发生在设备提升方面，也就是在设计升降机械之前要进行标准化处理，然后结合电梯的设计原理，在升降机设计中将升降机械与其他的机械相比较，消耗功率主要特征是将货物与人的重量不断提高，在这个过程中消耗的功率也是十分匀速的，工程实践表明利用相同速度来提升质量相同的货物，可以根据电梯标准计算来进行设计，如果按照系统势能作为常量或者在小范围内进行变化，那么可根据平衡升降机以及平衡电梯的设计方案进行，在平衡升降机中利用t表示提升物体的质量，利用P表示不便的配重，利用r1表示升降货物卷筒的半径，r2表示升降配重卷筒的半径，这样平衡的升降机系统势能就为常量，在平衡电梯中利用t表示轿厢与水箱的自重以及人数的变化质量，可以看出轿厢水箱的质量是人质量的1/2，可以对驱动机构、平衡升降机以及电机功率进行对比，就会发现平衡升降机与电梯所需要的电机功率是不同的，还可以发现卷扬驱动机构系统的势能在最大范围的进行变化，平衡升降机或者平衡电梯的势能可以在小范围内进行变化，可以看出系统势能为常量的时候该机构的节能效果是最为明显的。

摘要：

随着我国工业化的不断深入，环境问题也越来越受到人们的关注。在提倡人与自然和谐发展的今天，节能减排的思想已经深入人心。其中机械设计也是节能减排的重要领域，但是很少引起人们的重视。遵循机械设计节能的基本原理，不仅可以收到显著的效果，而且对于国家环境资源的保护也有深远的影响。笔者根据目前机械设计中存在的问题，分析机械设计节能的基本原理，提出来几点相应的措施。

关键词：

机械设计；节能减排；基本原理；应用

1引言

在当今社会下，经济迅猛发展，人们在物质和生活上得到了极大的满足，但是经济发展的同时也带来了许多的环境问题，比如环境污染、资源浪费等。所以人们开始寻求一条环境与经济和谐发展的可持续性道路。正确处理好环境和经济的关系，不仅关乎国家的稳定发展，而且关乎社会的和谐安宁。机械设计节能作为节能减排，实现健康可持续发展道路的重要组成部分，已经逐渐成为机械设计人员的重要研究方向。

2机械设计节能的背景

摘要：机械制造业能源需求及消耗量不断增加，是我国能源短缺问题主要成因之一，对于大众生产生活产生负面影响，因此要求做好机械设计节能工作，这样不仅可以有效提升机械使用效率，还可以减少不必要的能源损耗。本文首先阐述机械设计节能基本原理，然后分析机械设计节能应用情况，以此为提升机械设计节能效果提供一定参考。

关键词：机械设计；节能；势能；动能；消耗功率

一、机械设计节能基本原理

目前机械设计节能基本原理较多，各种原理均具有明显优缺点，实际应用范围不同，而应用较为广泛的基本原理具体表现为下列三个方面。

1.以势能为核心的机械设计节能原理

一般来说，根据机械设计相关能量守恒定律阐述以势能为核心的机械设计节能原理时，系统势能对于消耗功率值影响较为明显，并且会产生相应变化，诸如机械设备工作阶段，其势能受设备运行影响较大，继而势能出现变化，但这些变化的势能保持时间较短，难以将其在较短时间内完全转化为可利用势能，这样会产生一定程度能源消耗问题，并且这种情况对于节省能源会产生负面影响。因此基于防止该情况发生，或将这种情况条件下能源消耗降低至较低水平，均要提出求合理方法，并实施有效处理。在实际机械设备运行过程中，应采取措施将势能变化程度控制在最小水平范围，这样才可达到机械设计节能效果。

2.以动能为基础的机械设计节能原理