机械系论文范文

机械系论文范文第1篇

关键词：欠驱动；机械系统；运动控制

欠驱动机械系统（英文全称：underactuated mechanical systems）主要研究的是处于非完整多体系动力学控制问题。在动力学研究领域中，非完整系统作为速度约束系统，是不可积的，而欠驱动飞完整系统则是广义的非完整系统，广义坐标的维数超过了控制输入维数的数量。欠驱动机械系统具有完全驱动机械系统所不具备的优势，主要体现在控制输入数比系统状态变量的个数要低，但是会由于驱动的减少而降低系统的总质量和能源消耗，同时还能够完成完全驱动的各项任务。

一、欠驱动机械系统的动力学模型

本论文采用拉格朗日动力学研究方法，建立陀螺摆动力学模型。

（一）陀螺摆动力学模型

陀螺摆动力学模型主要分为两个部分，即机械臂和电机驱动下的圆盘。陀螺摆系统结构见图1。

采用这种控制设计，可以使模糊摇起控制器在短时间内达到控制目标。当系统处于摇起的平衡区域内的时候，能量持续增长，并满足了大于零的需求。但是，由于结构设计简单，当第一杆摇起的时候，处于竖直位置，第二杆如果出现不同的状态，就会导致切换的转矩扩大，从而导致摆动角度快速变化，不够稳定。

结语：

综上所述，欠驱动系统的研究中，主要研究陀螺摆系统和机械臂Pendubot系统的平衡控制。但是，由于两种设计结构都具有非线性特征，因此导致控制适应性较差，无法到达理想的控制效果。本论文通过建立陀螺摆和Pendubol系统的动力学模型，基于能量模糊控制，建立Pendubot系统摇起控制方法，并设计LQR方法的控制策略，实现了摇起与平衡感控制的平稳过渡。

参考文献：

[1]张文增，陈强，孙振国，徐磊.高欠驱动的拟人机器人多指手[J].清华大学学报（自然科学版），2004.44（05）.

[2]赖旭芝，吴敏，余锦华. 欠驱动两杆机器人的统一控制策略和全局稳定性分析[J].自动化学报，2008.34（01）.

[3]Nicolau V. Neuro-Fuzzy System for Intelligent Control of Underactuated Conventional Ships [M]. International Workshop on Soft Computing Applications，2007.

机械系论文范文第2篇

上海交通大学电子信息与电气工程学院博士生导师李金金，就是一位奋战在信息科学领域的顽强人士。她长期专注于量子光学、腔光机械系统、量子光学器件等的研究，取得了骄人的科研成果。

刻苦攻读 积极推进

2003年9月-2012年6月，李金金先后就读于天津理工大学（本科）、上海交通大学物理与天文系（博士），在校期间她刻苦攻读，以优异的成绩毕业。2012年-2015年，她先后在美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校做博士后、美国加州大学圣巴巴拉分校做博士后研究员。随后，她获得国家第十一批青年，进入上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系。

2016年1月，李金金成为上海交通大学特别研究员/博士生导师，开始致力于运用凝聚态物理学的基本原理解决量子光信息学中的关键性科学问题的研究，尤其在光信息存储、快光、慢光技术以及量子光学器件的研究方面取得了重大进展。

在科研中，李金金严谨务实，积极进取。她从传统的腔光系统出发，在国际上率先提出了“广义纳米光机械系统”概念，并结合量子点、纳米机械振子、超导微波腔、等离子体、碳纳米管等应用载体，发展了一套新的广义纳米光机械系统，受到了科研界的热切关注。李金金相关的科研工作推动了全量子光信息学的发展进程，为基于量子光学的网络存储，信号传播，高智能、高稳定、高效率和低成本的信息传输和光电智能设备的快速发展提供了良好的技术支持平台，提出了切实可行的理论解决方案。

引领世界 紧密合作

李金金在科研方面有着前瞻性的眼光。她在国际上首次提出了基于纳米光机械系统的量子全光三极管、单光子路由器的概念，预言了广义纳米光机械系统中的量子信息存储技术的可行性；她还把纳米光机械系统融入到DNA分子的研究中，预言了如何用量子光学的方法探测DNA杂交体，为今后鉴别癌细胞的发展提供了基础。

李金金提出的“量子机械质谱仪”被称为“引领世界纳米科学进入崭新测量领域的新方法”“秤之革命”。利用此技术“中国有望使用智能光学质谱仪检测人体癌细胞”，“发明光秤，有望称出单个质子质量”等。

在量子光学信息领域，李金金积累了大量的实践经验。在美国期间，她积极参与和主持美国国家科学基金和能源部项目，与美国较多的实验室紧密合作，受到了国际科研界的广泛关注。

回国后，李金金开始主持国家自然科学基金，并参与国家科技部重点专项。她致力于推进国内基于微米/纳米加工技术的广义光机械系统，力争先锋，努力发展多学科多应用的光信息传播技术，取得拥有自主知识产权、富有产业化发展潜力的科研成果，推动国内科技产业的发展。这种踏实求进的精神一直鼓励着她行进在科研的道路上。

美好设想 力争实现

科研技术的快速发展，使我国自主研发的高性能光电传输设备的发展以及高速高效的光信息传输理论的提出迫在眉睫。

根据自己的研究现状，李金金博士决定在3-4年内发展基于广义纳米光机械系统的量子光学信息传播技术，逐步把以量子信息传输为媒介的高效、快速、高稳定的光信息传输技术渗入到现有光电智能信息设备中，从而解决现有光学传播过程中生产调试困难的问题。她还提出了具有国际竞争力的量子光学传播设备，使现有光信息处理设备的性能得到极大的提高，使快速、精准的量子信息传输平台收到良好的社会效益，促进中国高速信息技术的迅猛发展。

李金金还设想，研制出实现基于单量子点系统的量子光学路由器，利用广义纳米光机械系统测量电子的自旋轨道耦合常数，实现碳纳米管系统中的慢光、超光，提出在未来可应用于光纤传播技术的可调节的非线性开关，实现纳米光机械量子分子质谱仪，并提出了一种在双光的光场中探测吸附了外界粒子后广义纳米光机械系统质量频率的变化量，进而实现质量检测的目的。此外，她还提出了国际上首个量子单分子质谱仪的设想，对单分子、甚至单质子的质量进行检测和分辨。

科研应用于人类生产生活，才能发挥它最大的作用。为此，李金金希望把自己的科研成果用于光信息W传播技术和设备的改良和更新，以便加快国内光电信息存储和传输设备的开发周期，帮扶企业迅速发展。

勇挑重任 硕果累累

在长期的科研中，李金金一直致力于量子光学、腔光机械系统、量子光学器件、第一性原理计算的相关研究工作，从不懈怠。

李金金在科研中勇挑重任，发表了50篇科研论文，并出版了题为“Generalized Optomechanics and Its Applications”的全英文个人专著。

对科研的突出贡献，使李金金获得了许多荣誉。2009-2010年，她获得了国家优秀奖学金。2011年，获得“赵朱木兰奖”。同年，她获得教育部颁发的博士研究生学术新人奖，成为上海市研究生物理学科创新论坛发言人和《实验室研究与探索》第9刊的封面人物。她还获得了全国优秀博士论文培育基金，成为上海交通大学百篇优博论文培养对象，荣获上海交通大学学生的最高荣誉――三好学生标兵。2012年4月，被上海交通大学校长授予该校最高荣誉“校长奖”。她提出的“量子纳米光机械质谱仪”概念，被美国APS的媒体称为“引领世界纳米科学进入崭新测量领域的新方法”。2014年3月，她的博士毕业论文被评为“上海市优秀博士论文”。博士毕业后，李金金选择去美国深造，并且在国外同样做出很多骄人的成绩。在这些优秀工作的背后，李金金收到美国很多科研机构的邀请成为终身教职。但是，在她的概念中，她是一名中国人，祖国养育她，培育她，她一定要用自己的行动做出些成绩来回报社会，回报祖国。正如她的母校上海交通大学的校训――“饮水思源”一样。2015年，李金金获得国家第十一批“青年”。之后，她带着她的学术、她的科研重新回到祖国，回到母校，励志为祖国科研事业的发展贡献自己的一份力量。

机械系论文范文第3篇

[关键词]机械原理 卓越工程师计划 教学内容与课程体系 CDIO 教学方法改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）01-0132-03

机械原理是机械类和近机类专业十分重要的主干技术基础课程，是理论课程向工程实践课程转换的过渡性环节，具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用，在机械类高级工程技术人才培养的基础系列课程中是不可替代的。[1]但是，传统机械原理教学存在目标单一、内容陈旧、方法死板、考核简单片面等不足，与理论力学、机械设计等相关课程间存在教学内容重复或脱节、整体协调性不足等问题[2] [3]，导致教师讲课费力，学生听课乏力，教与学的效果不理想，甚至造成对立的师生关系。

学校针对机械设计制造及其自动化专业部级“卓越工程师教育培养计划”项目的实施需要，进行了基于项目的CDIO教学模式、基于网络资源和创意兴趣的自主学习模式等教学方法改革探索与实践。本文从机械原理的课程体系、教学方法等角度进行全面介绍。

一、面向卓越工程师教育培养计划的教学内容体系构建

处理好机械原理与理论力学、机械设计等专业基础课间分工和衔接，不同于机械制图与建模、刚体运动与力分析、零部件强度计算与校核、材料成型与加工等专一知识和能力的培养[4]，机械原理以培养学生面向机械系统的机构设计与分析能力为主，在机构学、机器动力学和常用机构等基本知识学习基础上，更加注重机械系统的设计和综合创新能力培养。[5]处理好机械原理课程内部各章节间内在关系，机械原理教学内容可划分为机械系统、基本原理和常用机构三大模块，构建各教学模块间有机联系，课程体系与教学模块关系如图1所示。

机械系统模块是培养学生系统观念的重要途径，利用完整的机械系统实例把课程知识点串联，贯穿绪论、机器人机构及其设计、机械系统方案设计等章节的教学全过程，形成闭环。

基本原理模块包括结构分析、运动分析、力分析、效率与自锁、机械平衡、机械运转速度波动调节等章节，重点讲授：1.机构结构分析中机构组成、自由度计算、组成原理和型综合等知识点;2.机构运动分析中解析法;3.平面机构力分析中运动副总反力和机构受力分析;4.机械自锁和速度波动调节。而与理论力学等前期基础课联系紧密的运动分析图解法采用实例化教学，在学生自学、练习、讨论基础上，点明速度影像和加速度影像等知识点;实践性较强的机构运动简图、机械平衡以实验教学为主线。

常用机构模块包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系和其他常用机构等章节，重点讲授：1.连杆机构中平面四杆机构设计的图解法和解析法;2.凸轮机构中轮廓曲线设计解析法;3.齿轮机构中渐开线直齿圆柱齿轮啮合定律、啮合传动、变位齿轮和斜齿圆柱齿轮;4.齿轮系的传动比和效率计算。而常见多杆机构、凸轮基本尺寸确定、渐开线特性、其他常用机构等知识点以自学、调研等自主学习方式为主。

二、基于认知规律的“以生为本”教学方法改革与实践

国内众多高校长期开展机械原理精品课程建设，使教学理论、课程体系、教学内容、教学方法与手段等研究工作不断深入，在教材、电子教案、电子教具、教辅参考资料、教学视频和网络平台等教学资源建设方面进展显著，为机械原理课程教学方法改革奠定基础。

（一）基于慧鱼组合模型的机械系统概念强化与贯穿

课程学习前，利用工程训练中心慧鱼创意组合模型，让学生按照已有拼装路线亲手搭建典型的机械系统模型，如各种类型机器人，使课程教学从“积木游戏”场景中开始，逐步了解机械原理所学的连杆、凸轮、齿轮及齿轮系等机构;课程教学结束前，要求学生根据学习内容，自主搭建一个新型的综合型机械系统。学生能够全程深度参与课程教学，实现寓教于乐，激发学生学习兴趣和热情。

以学生自主搭建典型机械系统模型为课程学习对象，贯穿机构结构分析、运动分析和连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系等教学全过程。引导学生发现并解决其隐藏的科学问题，包括概念理解、问题分析、问题求解等主要的学习环节，教师承担定义阐述、提出问题、思路引导、方法总结和疑难解答等辅工作，激发学生主观能动性，真正实现学生自主学习、教师辅助指导的教学模式。

（二）基于网络教学资源的自主学习模式实践

随着互联网技术的发展，大学校园内学生上网便捷快速，机械原理课程的网络教学资源十分丰富，如国家精品课程资源网[6]、江苏科技大学课程建设与辅助教学平台[7]、第一视频教程网[8]等，为机械原理课程的自主学习模式探索奠定基础。同时，在学校课程建设与辅助教学平台上开设相应的同步网络教学班级，实现课上课下同步进行。随着基于网络教学资源的自主学习模式推广，学生对机械原理课程的学习主动性和积极性逐步得到加强。

由于网络资源自主学习的时间、地点具有很大程度的自由，且学生对自主学习的效率存在差异，教师需做好前期引导和后期考核工作：每次课结束前，应明确下次课教学内容和对应的网络资源材料;每次课开始时，需通过提问、课堂练习等方法检查学生课后自主学习效果，对共同存在的疑难问题要及时解释，强化理解。基于网络教学资源的自主学习模式，不但调动了学生的主动性和积极性，而且自主学习环节实际上是一次学习阶段，课堂提问与检测环节则是二次学习阶段，课后作业、答疑等环节则是三次学习阶段，三者具有一定的时间差，对课程知识点的理论和吸收具有良好效果，尤其是课程教学。

（三）基于计算机和编程技术的项目式教学模式改革

项目式教学分为科技论文写作与课外大作业两类。在机械原理学科发展方向调研和文献查阅基础上，每位学生选择一个自己感兴趣的方向，如机械发展史、医疗机器人、生物机械、仿生机构、微小机械等，严格按照国家科技论文写作要求和规范撰写报告，包含题目、中英文摘要、中英文关键词、引言、正文、结论和参考文献等部分。

课外大作业是项目式教学的重点，引入计算机技术和Matlab软件进行机械原理课程课外大作业的解析法分析。课外大作业包括运动分析、力分析、连杆机构设计、凸轮轮廓曲线设计、齿轮轮廓曲线设计和速度波动调节这六种类型，要求全体学生自行分成3-4人一组，从六类大作业题目中分别选择三项，共同完成分析建模、编程求解、报告撰写、演示答辩等环节，各团队成员必须有明确的分工与协作，禁止以逸待劳现象。完成后要求提交大作业实践报告、Matlab程序源文件及分析建模的关键草稿纸等材料，实践报告应达到内容完整全面、字迹图标工整清晰、格式符合国家科技论文规范等要求，Matlab程序源文件应达到运行流畅、注释合理充分、格式整齐美观等要求。

项目式教学实施过程中，以学生为主体，教师起引导答疑作用，实现科研基本思路和规范的训练，培养学生运用计算机和编程技术进行学习、研究的能力，为学生后继其他课程的学习、课程设计、毕业设计以至毕业后科研创新打下良好的基础，培养学生进行科学研究或工程设计的良好习惯。

三、课程综合改革实践效果与注意事项

通过机械原理课程教学改革与实践，在掌握课程基本理论、基本知识和基本技能基础上，学生的机构设计、综合、创新等专业能力和系统性工程意识、基本的科研素养得到显著提高，在后续的专业课程、第二课堂（如课外科技制作、机械创新设计大赛等）、毕业设计等学习环节中充分发挥作用，尤其是第二课堂，机械类专业学生兴趣浓厚，积极主动，上手快，创意多，动手实践能力强。

由于机械原理课程教学改革涉及内容体系、课堂教学、课内实验、课外大作业和期末考试以及相应的考核方法，存在面广、点多、工作量大等问题。为保证课程教学与考核方法综合改革实践的效果，应注意以下几个事项：

（一）学生的兴趣与投入。课程学时不断压缩，课堂教学时间越来越短，但教学内容与要求反而提高，而课余活动（尤其是网络普及带来的网络活动）不断丰富，导致学习时间减少。针对现状，必须全面激发学生的学习兴趣，自主投入一定的课外时间用于课外学习，包括项目驱动式课外大作业、课外科技创新与制作等内容。

（二）教师的钻研与投入。目前高校普遍存在“重科研、轻教学”的问题，使职称评审、考核奖励等活动的科研成果要求不断提高，导致教师对教学的专研精神和精力投入不足，需从学校制度上做适当引导，如我校职称评审中的教学绿色通道和重金奖励的教学模范奖，将教学成绩、学生评价作为考核指标。

（三）课外学习资源的建设与应用。课外学习的硬件资源包括场地（如开放教室、实验室、机房等）和慧鱼组合模型、常用工具、常规机床等设备设施;软件资源包括课外大作业的项目和本科生创新计划、机械设计创新大赛等活动。

四、结束语

为从知识、能力和素质三个层次上提高机械原理课程教学质量，进行了课程体系梳理、教学方法改革与实践，构建有机统一的课程教学模块，实践基于慧鱼组合模型、网络教学资源、计算机和编程技术的新型教学方法，有效提高了学生知识水平、专业能力、工程意识和科研素养。

[ 注 释 ]

[1] 孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2] 于晓红，王小群，邱丽芳.机械原理与机械设计课程体系的优化整合[J].中国大学教学，2008（7）：34-36.

[3] 赵京，赖德华，门淑贵.以认知学习理论指导机械原理和机械设计课程的教学改革[J].大学教育科学，2004（2）：50-52.

[4] 陈文华，陈秀宁.“机械原理”课程改革的实践与探索[J].机械工业高教研究，2001（1）：71-74.

[5] 于晓红，韩建友，邱丽芳，等.深化机械原理课程教学改革[J].中国大学教学，2005（4）：25-26.

[6] http：// / details？uuid=8a833996-18ac928d-0118-ac9291e8-0636 / 2014-02-20.

[7] http：// / sc8 / 2014-02-20.

机械系论文范文第4篇

关键词 非线性；机械系统；PID控制；渐进稳定性

中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）64-0099-02

虽然当前控制理论与技术实现了持续的发展和进步，同时人们也提出了不同的非线性比例的积分和微分方程，有效改善了传统线性PID品质，但大多数的实际机械控制系统依旧采用传统的线性PID进行控制。而PID控制的非线性机械系统的稳定性分析一直是研究中的难点。

Arimoto提出了不确定的非线性机械系统PID局部控制趋向稳定性，而Kelly则提出根据饱和函数在实践中的引入明确了非线性不确定机械系统控制的全局渐进稳定性。相应的专家还了解到自适应饱和P加D控制过程中所呈现的机械系统全局稳定性特点。根据近期的文献研究了解到，专业的研究者所提出的新型的饱和函数，有效证明了P加D饱和同步误差的非线性控制机器人系统的全局渐进稳定特点。

1 机械系统动力学模型与特性

n自由度的自由度旋转关节非线性机械系统动力学模型描述如下：

上述公式中，q为关节位置， 为速度矢量， 为加速度矢量，M（q）为对称正定惯性矩阵，而B0为关节线性阻尼摩擦力矩阵，C(q，)为哥氏力以及离心力矩阵，而g（q）是重力向量，U(q)是由于重力而形成的势能，而则是力矩控制矢量。

非线性机械系统一般具有一下所示的结构特性：

1）当B0，实际上也是线性阻尼矩阵为对角正定矩阵，惯性矩阵保持对称正定且并非无限，是有界的，其范围满足如下关系式：

其中的λm（M）以及λm(M)表示的是在M（q）矩阵中的最小特征值和最大特征值。

2）对于特定的qd以及任意的q以及α>0，有一个恒定的对角正定矩阵保证下列关系式成立：

在实际的分析过程中，也就是公式中，对于任意的qd，也就的任意给定的期望位置，设计出线性PID控制器，通过综合的考量能与任何的模型信息适用，同时实现了非线性机械系统渐进稳定性位置的控制，从而致使非线性机械系统从初始的位置渐进稳定达到目标状态。

2 非线性机械系统PID控制渐进稳定性分析

2.1 传统线性控制半全局渐近稳定性

传统PID线性控制:

公式中的Kp+Ki为恒定对角正比例，而Kd为微分增益矩阵；Ki为积分增益矩阵。

将上述两个公式带入非线性机械系统的动力学模型后，可得出闭环系统的方程如下：

其中B=B0+Kd，通过上述公式，可得知ΔqT TzT为相应系统中唯一静态平衡点。

根据对传统线性PID控制的非线性机械系统的分析，可得出相应的定理：

根据非线性机械系统模型定义，传统线性PID控制系统的应用过程中，通过传统控制器的比例与微分增益参数适宜的不等式方程的设定和完善，那么系统的位置误差处于半全局的渐进收敛状态。也就的存在稳定的吸引域保证。

由于公式所表示的Lyapunov函数V保持正定的。并且函数V的值将顺着闭环系统实现了时间倒数在平衡点附近内部吸引域的半负定。同时实际上值为零实际上也是Δq的值为零以及的值为零。根据LaSalle的不变性原理可了解到，吸引域D的值使处于其吸引域内部的初始值都将渐进稳定实现平衡位置的收敛。这似乎达到了局部渐进稳定的结果，然而实际上影响吸引域大小的常数值没有出现在非机械系统的控制器中，这个影响的正常数值大小可随意自定。同时也是吸引域的大小为整体的状态空间体系，由此，根据相关学者的相似讨论可推算出闭环系统的半全局渐进的稳定性特点。

2.2 改进后的非线性PID控制的全局渐近稳定性

根据相应的仿真模拟实验可知，改善完成之后的NPI-D控制器当中，控制系统中的等价比例的控制参数小于或者等于线性PID的控制参数，非线性机械系统控制器的位置和误差可根据仿真试验的结果看出，在通过了初始控制值的误差暂时状态过渡完成后，机器人系统位置控制误差逐渐接近零。同时实现改善后的非线性机械控制系统，也就是NPI-D系统，与传统的PID控制系统相比具有更快的反应速度。根据推算的理论体系和结论明确到，本论文提出的非线性机械系统NPI-D控制器的改进措施引入了较新的且将小误差放大的饱和函数，从而明确了在较小的控制增益状况下依旧能实现较快的过渡过程。为了保证非线性机械系统全局区域稳定性而采取的，通常所用的双曲余切函数无法放大误差，为了实现满意的系统过渡，机械系统中的比例以及积分的增益都相对大一些。

首先通过相类似的势能函数，实现对相应系统稳定性特点的推导：

针对近似的势能函数求导可得出非线性的饱和函数如下所示：

其中唯一的静态平衡点为

对于公式中所控制的闭环系统，可推出如下定理：

对近似势能函数所表示的非线性机械系统，通过改进的非线性机械NPI-D控制系统，控制器比例以及微分增益都要满足相应的不等式，那么系统位置位差呈现全局渐进收敛，也就是。

3 结论

通过对相应线性控制的非线性机械系统渐进稳定的分析，清晰明确地回答了这一开放性问题。虽然并没有对线性控制全局的渐进稳定性进行阐述，但实际证明了实际机械系统中的半全局的渐进稳定性，同时在传统的线性PID控制半全局渐进稳定性的分析基础之上，提出了改进的NPI-D控制体系，通过相应专业理论的应用证明了闭环系统呈现全局渐进稳定性，通过实际的实例进一步表明了理论分析结果的正确和有效。

参考文献

[1]苏玉鑫，郑春红，Peter C.Müller.非线性机械系统PID控制渐近稳定性分析[J].自动化学报，2008(12).

[2]苏玉鑫，段宝岩.一种新型非线性PID控制器[J].控制与决策，2003(1).

[3]赵国生，魏志纲.基于非线性PID控制的三相有源滤波器[J].郑州大学学报(工学版)，2005(2).

[4]尚宏，陈志敏，任永平.一种新型非线性PID控制器及其参数设计[J].控制理论与应用，2009(4) .

[5]任廷志，吴忠强.非线性机械系统的模糊保代价控制[J].中国机械工程， 2003(19).

机械系论文范文第5篇

戴庆辉1958年生于河北省枣强县，1982年以所学专业课全优的成绩毕业于华北电力大学，留校任教。1990年任设计专业教研室主任。1999年受聘大学教授和研究生导师。2000年至今任现代工业工程研究所主任。他是长年辛勤工作在我国高等教育第一线的教师。

恪守职责行胜于言

戴庆辉已从事高校教学工作30年，恪守职责是他在教学工作中的首要信条。执教以来，他主讲过研究生课程5门，《现代设计理论与方法》、《技术战略与创新》、《现代工业工程》、《数值分析》和《创新设计》。主讲过本科生课程12门，现主讲《机械系统设计》、《电力机械》和《工业工程概论》等。

课堂教学追求卓越。2000年他负责并主研的“机械系统设计现代化教学的研究与实践”荣获“河北省教学成果三等奖”；2002年他独立完成的“专业课教学的创新与实践”荣获“河北省高教科研成果二等奖”。同年他主讲的专业主干课《机械系统设计》被评为“河北省优秀课程”，2003年转为首批“省级精品课程”。这是全校最早获此荣誉的专业课。2007年该课程在河北省第二轮精品课程建设评估中再次斩获“省级精品课程”殊荣。

实践教学力争一流。截至目前，他已指导过27届毕业设计和23届校外生产实习，还指导了大量的课程设计和上机实习。他非常重视对学生能力的培养。1990年他指导的毕业设计“火电厂大型泵与风机节能调速装置”，被原能源部评为一等奖，并在全国电力高校优秀毕业设计中名列第一。近年来，他领导教学团队创建了工业工程专业实验室，建成了适于专业教学的现代化“微型工厂”，使实验开出率达到教学大纲要求的100%；还全力配合校工程训练中心，成功获得了“部级实验教学示范中心”。他潜心指导创新实践，于2012年带领学生获国家发明专利2项：“多能源联合发电装置”；“一种车流碾压发电装置”。

爱岗敬业业精于勤

戴庆辉早在1991年就荣获全校首届青年教师讲课比赛一等奖；1996年荣获“河北省‘三育人’标兵”；1997年荣获“河北省优秀教师”；2008年荣获大学“教学优秀特等奖”，2009年荣获“河北省高等学校教学名师”。

扎实的教学功底源于孜孜不倦的科研探索。戴庆辉教授的研究课题涉及工业工程在电业、制造业和服务业中的广泛应用。他研究创新，实践创新，其研究成果获省部级以上奖5项，获省部级鉴定4项。他已发表学术论文100余篇。他治学严谨，达意禅精竭虑，行文字斟句酌。他指导的研究生曾于2004年和2006年两度荣获大学优秀论文奖和2008年度河北省优秀论文奖。他撰写的教学研究论文曾于2009年和2010年“机械类课程报告论坛”两度荣获全国“十佳优秀论文”嘉奖。

机械系论文范文第6篇

尽管麻省理工学院素以高科技享誉世界，但多年来，发展实验室其实依靠的是对简单的科学（或者说技术）经过并不复杂的改造，让穷人们的生活产生巨变，因为他们原来那个世界太小了，太简陋了。

艾米是麻省理工学院机械系1984级的毕业生，去年，她因为创办了发展实验室并开展了一系列借此扶助贫弱的活动，而与许多国家元首、大企业家一起荣登《时代》杂志2010年世界最有影响力的100人名单。

艾米的父亲也是麻省理工学院的教授，在艾米小的时候，父亲曾经在印度任教一年，艾米也因此住在当时极为贫困的印度。极端的贫困给了她想要帮助别人、改变世界的强烈愿望，因而在麻省理工学院本科毕业后，艾米首先去博茨瓦纳从事了4年的志愿者，随后才返回母校攻读机械系硕士。

丰富的实践经验和对改变穷人生活的冲动，让艾米几经周折后创办了麻省理工学院的发展实验室，该实验室挂靠机械系，但学校中各个院系都会投入与穷人相关的科研和技术力量来支持这里的工作。

在发展实验室，最常见的两类工作就是利用简单的机械技术来为贫困社区提供各种类型的动力，以及用简单的设备和方法进行公共卫生方面的监测与检测。就前者而言，用的最多的方法是改造自行车，于是人可以踩踏自行车脚蹬子来发电、磨磨、抽水，也可以把改造过的自行车设施与简要的风力设备相联系，实现简单的风能利用。他们的重点是找到当地可以就地取材的东西，而自行车在发展中国家的用途非常广泛，正好适合改造。

除了带领麻省理工学院全校的学生在世界几十个国家开展技术扶贫工作，发展实验室还开设了如何将技术应用于发展，以及现代技术与发展如何交融等方面的11门课程。

在麻省理工学院，发展实验室的员工大部分都有了tenure（终身教职），而且这里的经费主要来自联合国和各种国际发展机构，不发论文也不会影响工作。这也正是发展实验室这种低科技扶贫工作设立在麻省理工这样开发世界最顶尖科技大学的原因。

让作为一个中国人的我非常感慨的是，近年来中国的科研经费正以两位数增长，金额超过几亿元的项目不断增多。但与此同时，基层的科研人员抱怨，那些与老百姓生活结合紧密的科研因为发表不了高引用论文，已经日渐难以获得经费了。

机械系论文范文第7篇

哈尔滨工业大学机械工程学科早在2007年就率先进行了硕士研究生分类培养的培养模式改革试点工作。分别制定了学术型和应用型的培养目标和培养方案，对应用型研究生培养的改革和探索，为贯彻执行全日制专业学位研究生的培养提供了实践经验，在实际的培养过程中，一方面积极与企业合作，建立校外实践基地;另一方面，面对工程硕士招生的逐年增长，也积极探索多种形式的实践基地建设模式，哈尔滨工业大学机械工程学科具有悠久的工程实践传统，在多年的办学过程中，形成了面向国防，服务航天的工程教育特色，在整合学科、学院实验实践教学资源的基础上，依托重点学科优势，通过校内实践基地的建设，对学生的创新实践活动起到了引领和促进作用。研究生培养计划中的课程实验、实习实践、学位论文3个主要实践环节，承担着不同的实践教育任务，课程实验的任务是加深对课堂知识的理解和掌握，围绕某一(某些)具体知识点进行感性认识训练。学位论文是训练综合运用科学理论、方法和技术手段解决某一具体工程技术问题的能力。因此，在目前的实践教学环节中，校内实践基地主要是完成实习实践的教学任务，其功能定位为:培养学生熟悉本领域产品研发全过程;综合运用所学知识进行创新性研发工作;熟悉生产和管理模式以及设备和工艺流程配置;在实践中发现、提炼和总结学术问题的能力。通过在校内实践基地的训练，使学生基本熟悉机械工程领域的各类典型工作流程、关键核心技术的实现途径、相关职业及技术规范，培养实践研究和技术创新能力，并结合实践内容完成论文的选题指导工作，为进一步进入企业深入实践奠定前期必要的技术基础和知识储备。为了实现上述功能定位，校内实践基地在构建中遵循以下原则:(1)系统性。综合考虑到我校机械工程学科及各二级学科的研究方向和特色，在平台的建设上避免围绕某一(某些)具体方向进行实践环节建设，而是通过整体平台的构建为学生提供一个系统接触机械工程领域各种先进技术和方法的实践场所。(2)综合性。在平台所完成的实践教学功能的设计上，注重依托校内实践基地将培养方案内的实验、实践等各环节单元知识进行综合运用与具体实施。(3)开放性。为发挥学生在实践中的创造性，构建了自行设计、自由探索的开放环境，培养学生进行自主创新能力的实践。(4)示范性。作为实践教学环节的硬件平台，在保证其教学功能实现的基础上，应最大化地体现出对机械工程领域典型企业的示范作用。(5)学术性。面向研究生的实践教学环节，更为注重的是通过实践培养学生从中总结规律、发现科学问题的能力，因此实践环节应具有一定的学术内涵。

2校内实践基地硬件平台的构建

与课堂理论教学不同，实践环节的教学需要依赖于仪器设备等硬件条件，因此需要结合学科的特点来构建完成预定实践教育功能的硬件平台组成。哈尔滨工业大学机械工程一级学科包含机械电子工程、机械制造及其自动化、机械设计及理论、车辆工程、工业工程、精密与微纳制造和航空宇航制造工程7376个二级学科，年招收硕士生350人，其中应用型硕士研究生和全日制工程硕士240人左右。机械工程学科覆盖的各个二级学科各具内涵，互相独立而又互为支撑，形成了各具特色的研究方向。机械工程领域工程硕士研究生的应用能力培养主要体现在以下方面:①大型/复杂/先进机械系统设计能力;②各种传动及其检测、控制技术应用能力;③先进制造技术应用能力;④机电融合应用能力;⑤科技协作能力。这些能力的培养需要一系列超出单个课程的综合实践平台来提供学生从实践中锻炼和掌握工程技术能力的实践机会。依托校内实践基地，建设一个独立于课程教学之外，支撑全院研究生工程实践能力培养的工程实践平台具有重要意义。对于应用型硕士研究生，应该在机械工程一级学科的框架下，培养其对各相关研究方向的了解和掌握，培养出知识面广博、适应性广的交叉复合型人才，因此，校内实践基地所建设的教学平台应体现出综合性，并具有一定的辐射性，加强硕士研究生对机械工程领域相关研究方向的了解，拓展知识面，培养学生的实践创新能力。所建立的校内实践基地硬件平台的结构如图1所示。图1校内实践基地硬件平台的总体结构校内实践基地硬件平台包括实验平台和实践平台两个部分，其中实验平台用来支撑培养计划中的实践学分，由传感及测试技术实验子平台、数字化制造技术实验子平台、机器人技术实验子平台和微纳米测量技术实验子平台组成;实践平台用来为学生提供一个实现自主创新、自由探索的实践环境，由金属零件少无切削制造技术工程实践子平台、空间机构及机械系统设计与实践子平台、数控运动控制综合实践子平台和液压伺服传动与气压传动综合应用实践子平台组成。

2．1传感及测试技术实验子平台传感及测试技术是机械工程学科研究生必须掌握的一门偏重于基础的技术，并且是其它众多技术的基础，因此该实验子平台的建设侧重训练研究生对常用传感器的基本原理及其典型应用，使学生不但对传感技术中所涉及的各种传感器的测量原理和性能指标有深入具体的认识，而且还能够针对具体的问题，选择合适的传感器完成相应的检测任务，为将来的学习和工作奠定实践基础，提高应用型研究生对相关专业理论的认知、加强对专业技术工作适应能力和开发创新能力的培养。

2．2数字化制造技术实验子平台该实验子平台以对数字化制造技术的原理和核心技术的理解为主，以校园网络为基础，建立数字化、集成化、网络化的设计和加工子系统，两个子系统共享一个服务器，实现信息共享。以现有的CAD/CAM软件和自行开发的数控技术、数字化加工、数字化装配等软件为基础，为数字化设计、建模和仿真、加工技术的研究提供基本的实验教学环境和条件。使学生掌握数字化制造技术在产品的设计、分析、制造、制造系统规划等方面的应用。

2．3机器人技术实验子平台该实验子平台是一个具有一定规模的、模块化的、可扩展的机器人系统开放实验平台，子平台的建设以常规机器人技术教学为主，并兼顾机器人智能运动控制和机构空间复杂轨迹的实现等相关教学实验。能够进行14个机器人技术方面的教学实验，各实验间既可以独立进行，也可以联合进行;能根据教学的需求及课程的变化需求进行迅速调整，以适应实验教学的需要。这些实验要求学生应用所学知识进行设计、编程和实施，培养学生设计、分析和动手能力，促进机器人技术教学水平的提高，培养机械工程学科研究生的综合技能和创新能力。

2．4微纳米测量技术实验子平台随着超精密加工技术和纳米加工技术的发展，对机械加工表面形貌的微观检测提出了越来越高的要求。因此微纳米检测技术成为机械工程学科新的研究热点。通过实验教学，使学生掌握原子力显微镜测量原理、测试参数的选择，数据处理知识。掌握利用原子力显微镜获得力曲线，根据纳米压痕法的理论基础及弹性接触理论计算材料的机械力学特性，分析研究测量仪器的原理、精度、误差及适用范围。

2．5金属零件少无切削制造技术工程实践子平台本子平台对学生进行金属零件少无切削制造技术的实践训练。学生通过设计制造零件的实践，培养研究生:先进绿色制造技术运用能能力;产品制造生产线管理与运用能力;数控等先进装备控制与运用能力。

2．6空间机构及机械系统设计与实践子平台通过先进传动装置的学习和拆装，使学生了解、学习高性能谐波减速器等国外先进传动装置的原理、设计方法、结构和工艺;由学生利用基本元部件设计并构建机械系统，如多自由度关节串联机构和行走机构等。根据学生自己构建的机械系统，运用机构设计与动力分析软件建立虚拟样机，进行仿真。学生为自己构建的机械系统配备运动控制系统，利用计算机和PID控制来控制交、直流伺服系统，实现其构建的机械系统的预期运动目标。

2．7数控运动控制综合实践子平台以机床运动形式为主要控制目标，运动控制为主，顺序控制为辅，训练学生机电系统计算机控制能力。实践子平台以单轴运动模块为基本单元，可搭建一轴、两轴和三轴运动控制系统。控制系统采用PC-Base运动控制控制器为核心，交流伺服系统为基础，形成一个开放式的、学生可实际搭建的(包括内部控制软件)实践系统。

2．8液压伺服传动与气压传动综合应用实践子平台该实践子平台对学生进行流体传动与控制重要基础和综合应用的训练。平台包含竖直液压伺服搬运、水平液压传动搬运、气动插拔销三套子系统，训练学生:流体传动与控制系统总体方案设计能力、液压伺服系统(位置和力及其切换)设计调试能力、液压传动系统设计调试能力、气压传动系统设计调试能力和团队协作能力。

3校内实践基地的实践教学体系

在校内实践基地硬件平台构建的基础上，结合应用型研究生培养方案，构建了校内实践基地的实践教学体系，根据两类平台的特点，结合培养目标，依托实验平台下设的4个子平台建设了一门具有特色的实验课程“机械工程学科应用型研究生综合实验”，综合实验课程在内容设置上立足机械工程学科的主干课程，从机械工程一级学科的角度去组织实验教学的内容，规划建设的实验项目既是对若干门学位课程内容的深化和提升，又是对某门课程课内实验的强化，支撑研究生培养计划中2学分的实践教学环节，可以完成总计66学时的实验教学，根据课程的设置和培养计划，要求研究生从中选择22学时进行本门课程的实验教学，以加强硕士研究生现代实验方法和技能的训练和提高。在教学体系的建设上，实践平台是对实验平台的进一步深化和运用，目的是注重学生自主实践能力的训练和培养，实践内容的设计充分体现出开放性和探索性，学生利用平台所提供的基本元件和模块，根据给定的技术参数和指标，自行搭建系统，独立完成相应的实践训练项目。结合实践平台的硬件设备，建设了一门面向全院硕士生的实践课程“机械工程综合实践”，以独立实践课程的形式来实现校内实践基地的实践教学功能，使本领域的应用型研究生能够经历一个相对完整的机械系统设计、制造、检测和控制的工程应用过程的基本训练，支撑研究生培养计划中的实践教学环节，根据课程的设置和培养计划，要求研究生从中选择若干实践项目进行实训，培养学生的实践创新能力。依托校内实践基地开设的两门实验实践课程，初步确定了机械工程领域应用型研究生的实践教学体系。解决了应用型研究生培养方案中实践教学环节薄弱的问题;确立了实践教学环节的主体地位，以独立的课程形式来加深课堂理论知识的理解，提高创新实践的能力，满足机械工程学科研究生培养方案中实践环节的教学计划，为进一步的分类培养模式改革提供实践。

4校内实践基地的运行效果与深化建设

校内实践基地的实验平台于2009年建设完成，已经为学院四届共计848名应用型硕士研究生开设了“机械工程学科应用型研究生综合实验”课程，并且承担了研究生培养计划中传感技术等7门核心主干课程的实验教学部分，受益学生近2000人。实验平台经过四年的教学实践，在课程的开设、管理上积累了经验，也为进一步提高应用型研究生的培养质量提供了宝贵的实践经验，正是在实验平台建设的基础上，依托校内实践基地建设的实践平台于2013年春季投入教学，丰富了全日制工程硕士实践能力培养的途径，弥补了校外实践基地的不足，在运行的基础上，将继续加大硬件平台和实践内容的建设，计划在以下几个方面开展校内实践基地的深化建设:(1)分层渐进的实践教学体系建设。在必修实践课程建设的基础上，进一步规划实践教学内容的深度和广度，分别构建研究实验(根据二级学科建设不同的模块系列，要求应用型研究生从中选择若干个)、自主研发(以应用型研究生的毕业课题研究为支撑的实践项目)、创新研究(以应用型研究生科技创新项目为驱动的实践项目)，深入研究、确定不同实践教学阶段学生需要掌握的核心内容，建立联系紧密、分层渐进的实践教学内容体系。(2)实践教学方法和手段的研究与探索。以校内实践基地支撑的实践教学内容为依托，研究实践教学的教学方法和手段，主要包括自主学习、协作学习、探究式学习和项目驱动式学习等多种实践方式的研究和实践，发挥学生在实践教学中的主体地位，激发学生的好奇心，培养学生的兴趣爱好，营造独立思考、自由探索、勇于创新的良好实践教学环境。(3)多功能创新实践环境的建设。以校内实践基地为平台，建设集开放实验室、学术论坛、名家讲坛、专题技术培训、团队培育及创新实践为一体的多功能创新实践环境;在确保校内实践基地的实践教学功能建设的同时，拓展其辐射功能，全方位、系统化地推进校内实践基地的纵深化建设。(4)校内实践基地的运行机制研究。设立多种奖励机制，提高应用型研究生参与实践研究的积极性;加强校内实践基地与校外实习基地的联系与互补，为校企共建校内实践基地奠定良好的基础;推进研究生助管、助研和助教制度在校内实践管理体系中的落实;推进校内实践基地的开放模式研究。现阶段我国的经济发展水平和企业的科研开发能力都无法大量地接纳研究生到企业去进行深度的实践能力培养，因此关于全日制工程硕士研究生实践能力的培养途径，需要采取多种方式、拓展多种渠道，在以校外实习基地为辅的情况下，应该加大校内实践基地的建设，并且在校内实践基地的建设过程中，注重硬件条件(仪器设备)和软件环境(课程体系)的融合，加强校内实践基地的内涵建设，使其成为全日制工程硕士研究生实践能力培养的重要途径。

机械系论文范文第8篇

这个问答曾是知乎上获点赞最多的一个，近万次。

博士生是谁？上海交通大学的李宏烨。

李宏烨2003年考入上海交通大学机械系学习，到2015年7月博士生毕业，前后用了12年时间。令人瞠目结舌的是，毕业后，他竟放弃了十年寒窗苦读苦研的工科专业，全职办起了自己的相声社――“新语相声俱乐部”。

李宏烨1986年出生于天津，父母都是理工科出身，后来双双转行做了思想政治方面的工作――如果说这也算是遗传基因，那李宏烨的选择算是有据可考了。

李宏烨初次接触相声是读初中二年级的时候。就学习成绩来说，他是理强文弱，可他偏做起了相声梦，喜欢原创相声段子。有一次，他写的相声经编排后代表班级参加比赛，听相声的小观众都很开心，评委团却没有看上他们，而是看上了非原创的传统相声段子。穿着长袍马褂，拖长了声音说话，观众几乎不笑，却得到了“有功底，有韵”的夸奖。信心满满的李宏烨深受“创伤”――原创的什么奖都拿不到，评委的相声评选标准太陈旧了，以后再不梦想相声了。

说是不梦想，可时隔5年之后，李宏烨一进交大就有了变数，他被一位天津老乡“拉进”交大快要倒闭的相声社，理由是“快没人了，加进去帮帮他”。由于初中就种下了相声的“种子”，加上磨不过老乡的情面，李宏烨便爽快地加入了相声社。谁知，这一脚迈进去就是梦想的绵延，以致让他的择业方向发生了一百八十度的大反转。

本科期间，李宏烨在交大相声社里很活跃，原创近百个相声段子，当上了社长，社团连续3年被评为交大“十佳社团”;更美的是结交了后来成为自己妻子的学妹郑钰，可谓获利丰厚，但他并没有因此想过要将相声进行到底。转变是从读博开始的。由于与导师在课题上有分歧，李宏烨负气在家赋闲近两年，不管科研的事，只负责带孩子、写相声、为相声协会排演出。直到后来导师催促他，应该为毕业准备论文了。论文的答辩经历对李宏烨有很大触动。他的博士论文写的是一种全新的机械工艺技术，当时也被两家国际期刊接受、发表。但到了答辩环节，老师们问他的全是这个工艺有什么实用价值，能带来多大的收益？这一度让他的论文无法通过答辩。他抱怨评委：“完全不关心是否创新。” 李宏烨

李宏烨因此表示，工科的创新环境让他失望，而写相声段子，正好能施展他的创新创作抱负。于是，他开始了“不务正业”。2009年他和郑钰自费出版了他们的第一本书《校园相声学》，2012年出版了他认为最有创新理念的第二本书《相声的有限元》。在这本书里，李宏烨用有限元去分析相声（有限元这个术语常用于结构力学、机械制造等专业领域，它对整个问题区域进行划分，每个子区域都成为简单的单元），他通过一遍遍听那些有观众声音的相声表演录音，把一个个相声段子大卸八块：利用笑声给相声里的包袱打分――“3秒的笑，观众在判断这里是不是一个大包袱;6秒的笑，往往带着鼓掌，是一种褒奖;8.5-11.5秒是真正的好包袱;超过11.5秒的笑声不可能是同一个人笑出来的。”利用这些打分的板块，再反过来对相声引发笑声的“笑果”进行数值模拟分析，这就是相声的有限元分析了。这本书获得“985”三期原创文化专项资金6万元的资助，中国曲艺家协会会员张祖健评价它是“绝无仅有”的，在目前我国相声学理论著作里“建立了一个理论体系”。

根据自己“有限元”的指导，2014年5月，李宏烨与团队原创的相声剧《学长》在交大进行专场演出。1500人的场子，149分钟的演出，观众笑了913次。后来上海曲艺家协会还专门为这部相声剧开了场研讨会。

《学长》的火爆，让李宏烨转行创新相声的欲望更强烈了。博士一毕业，他就义无反顾地注册了自己的梦想――“新语相声俱乐部”。

2015年10月，南京大学举办了“首届全国高校原创相声优秀作品展演”，李宏烨带队的交大相声协会拿到了二等奖，本是不错的，可他不满足：“我们的‘笑果’量应该是很高的，但评委的标准是看你有没有说出传统相声的范儿，有没有口技表演这些。”虽如此，可他仍一脸坚定，原创是他相声的使命，他梦想以“有限元”把相声当机械一样大卸八块来研究，传递时代思想的同时，让每一块都有笑声相伴。

机械系论文范文第9篇

关键词：应用型；专业课；实践教学

作者简介：徐秀玲（1977-），女，黑龙江七台河人，沈阳工程学院机械系，讲师；张陈（1963-），男，辽宁沈阳人，沈阳工程学院机械系系主任，副教授。（辽宁沈阳110136）

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）13-0102-02

应用型本科院校主要培养学生能够解决从设计到制造的一系列技术问题，也就是把设计转化为产品所需要的一大批中间环节。[1]沈阳工程学院机械系为使毕业生能及时地适应实际生产需要，具有扎实的工作能力，在教学中不断探索国外高校应用型人才培养模式，结合自身特点，修订人才培养方案。在总学分设置保证170学分前提下，不可避免地压缩了相关专业课和实践课程学分，因此，传统的专业课自成体系的授课方式已不能适应当下的培养要求。在这种背景下，如何在少学时教学中保障专业课教学质量人才培养任务？如何处理好理论和实践教学的关系承担起应用型突出实践教学和实践能力的培养？沈阳工程学院机械系不断探索新的教学模式，采用灵活的方式以适应市场对人才的需求，在解决上述问题方面探索和实践了专业课与实践教学的有机结合。

一、总体思路

新修订的人才培养方案总学分虽然减少，但是对课程质量的要求却提高了，这对传统的授课方式提出极大挑战，在多次教研活动中，通过各课程组任课教师的讨论以及对学生进行反馈调查，对于专业课中内容重复部分进行了必要的整合；对知识陈旧、简单易懂的介绍性内容进行删减；突破传统的思维定势，合理安排知识的传授顺序，保证少学时授课质量。

此外，机械系从专业总体高度将课程教学和诸多实践环节进行改革，包括从课内系统的、综合性的实践课程到课外贯穿学习全过程的校内外实习及毕业设计，下面就此问题进行展开论述。

二、理论和实践教学的有机结合

1.专业课和实验的结合方式

长期以来，我国高等学校本科人才培养制度具有统一性、刚性化，教学安排过于趋同化，缺乏多样化和灵活性，[2]一般都囿于课堂上的理论教学，忽视实践教学体系。传统的教学方式中，课内实验只是作为理论教学的辅助，结果造成理论和实践脱节，学生为了考试而学习，不能真正实现应用型人才培养目标。

为了将实践教学和理论教学在时间、空间和内容上统筹考虑，使之贯通一体，机械系成立了实践教研室，这不仅是名称和内涵的改变，更重要的是教育理念的转变，实践教学与理论教学受到同等待遇。在实验教学内容及组织实施方式上开放实验室，由任课教师全程参加实验课程教学。以“机械设计基础”课程为例，采取少台套大循环，不再规定限制实验的具体时间，只要教学需要，任课教师可以随时安排，必要的时候可以在实验室完成本次授课任务，避免出现以往理论教学和实验的不同步，影响学生对课程相关内容的理解。

2.专业课和课程设计、毕业设计结合方式

经常听到学生谈论，只要理论课考试通过，类似于课程设计、毕业设计这种考查课肯定能通过，不用太认真。一方面反映出学生不重视考查课，另一方面没有领会理论课与课程设计、毕业设计之间的关系。针对这种现象，沈阳工程学院机械系教师积极进行课程教学方法改革，以“机械制造装备设计”课程和“模具设计”课程为例，将课程设计贯穿到整个教学之中，学生刚开始学习此门课程时，布置本次课程设计的任务，学生学习起来目的明确。同时教师讲解不拘泥于课本的限制，可以按照课程设计所需知识结构，打乱教材的章节顺序来驱动整个课程的进行，学生在学习的同时不仅可以轻松完成课程设计的相关内容，将理论和课程设计紧密结合，极大减少授课学时量，而且培养了工程设计思维能力，提高了学习效果。

毕业设计是对所学专业课程的综合训练，是学生在校期间进行的最综合的工程训练方式。受课程设计启发，学生在大四开学以至更早时间就将毕业设计的题目确定，将专业课授课和毕业设计紧密结合起来进行，不但促进了学生将多门课程综合运用到毕业设计当中，而且避免出现最后一学期时间紧、耽误设计进度的情况。为激发学生学习的热情，毕业设计以“机械创新设计大赛”、“机器人大赛”等多种形式为载体，进行工程实战训练，学生的作品既要保证设计、构思方面的创新，还要保证实体作品可实施和操作性，使学生在毕业前进行了真正意义上的工程训练。

3.专业课教学和毕业实习有机结合，实现知识从基层到技术层面的过渡

课堂教学所给予学生的主要是学科经验，无法替代实际的工作经验，而毕业实习正是利用学校与企业各自的优势，把以课堂传授间接知识为主的教育环境与直接获取实际经验、能力为主的生产现场环境有机结合起来，是学生增强实践知识的重要渠道，对学生综合素质的培养有重要作用。毕业实习的状况通常是学校花费大量的人力、物力和财力，然而学生实习效果不尽如人意。因此亟待加强校内外毕业实习的效果。

为了得到实习成绩，学生通常保证出勤率，在刚开始的两三天精力比较集中，能够按照要求在实习车间到处走走、看看、记笔记，但是在以后的日子里，一些学生思想怠慢，为了应付而实习，实习效果不明显。产生这种现象的原因是学生实习目的不明确，知其然而不知其所以然，只知道“这是什么”，而不知道“这是为什么”，即没有把各工序、工步之间内在的联系贯穿到一起，没有把点连成线（贯穿）。总而言之，不能实现知识从基层到技术层面的过渡。

为加强实习效果，机械系在安排实习中采取渐进性原则，以机械制造工艺为主线，贯穿所学的专业知识，即按照知识的系统性与认知的循序渐进的思想来安排实践，具体做法如表1所示。

按照这种方式，学生在每个车间实习都有相应的任务要求，目的明确，当遇到问题时实习教师会结合平时授课内容对其进行引导，尽可能让学生独立思考解决问题，学生可以主动请教工人师傅，可以学到更多课本上不具有的经验知识。整个实习下来收获颇丰，充分利用了学校和企业之间不同的教育资源和环境，培养出适合行业、企业需要的应用型人才。

为提高指导教师的实践水平，实习单位就本次实习内容会对实习指导教师进行培训，指导教师结合授课内容形成自己的实习教案，对学生进行指导。

三、重视实践教学的考评

实践教学体系如果缺少考评环节，至少在结构上是残缺的，更谈不上保证实践教学质量及实现以理论知识与实践能力相结合的人才培养目标。

许多院校对学生实践教学成绩的评定只注重考核实践教学的结果，不注重考核实践教学的过程及对学生能力的培养；成绩的评定缺乏具体、明确的依据，教师主观随意性很大。为了体现考评的教学导向功能，加强实践教学的效果，机械系将教学实践环节的考评提高到与理论考试一样的高度进行管理，具体形式如表2所示。

从中可以看出考核主体并非“一元”即由教师个人给出成绩，而是以教师考核为主体，学生参与到成绩评定中；考核内容从理论到实践，并兼顾了它们的有机结合。学习态度、协作互助属于团队协作、与人相处的能力，权重0.2。内容理解、实验操作、课程设计、效率能力均属于做事能力，权重0.6；阶段性汇报、总结报告属于学习能力，权重0.2；各种能力均有体现，且权重适宜。考核方式的多样和灵活化，打破试卷和平时出勤的考核模式，更加注重过程考核，体现成绩的公平、合理、真实性。

四、增强教师实践能力

多样化理论和实践相结合的教学体系要求具有专业工程背景强的教师，[3]事实上学生经过基础课的学习，进入专业课学习后难点在于如何实现和跨越理论联系实践的桥梁，因此教师工程实践能力直接影响授课效果。然而近几年来，引进的教师大多是从学校到学校，缺乏丰富的实践经历，讲授课程内容时缺少实践案例背景，不能将理论与实际问题紧密联系，形成照本宣科的教学方式。学生学完后总感觉是一知半解，很难学到处理实际问题的方法，更谈不上培养和提高工程思维和实践的能力。

为改变这一现状，培养“应用型”高级专门人才，突出人才培养的应用性和针对性，沈阳工程学院机械系以就业为导向，强化学生实践能力，上至领导，下至教师均转变教育思想、更新教育观念，采取多种形式满足人才培养模式改革的要求。对于刚入职的新教师，在工作第一年要他们进入实习工厂、各类实验教学中心以及相关实验室并承担实验、实训课程等实践教学活动；选择传帮带、走出去、请进来等灵活多样的培训方式，由具有工程实践经验的“双师型”教师，指导新教师的教学工作；许多教师深入企业生产一线，利用假期时间去相关企业“打工”，参与工程技术工作，提高自身的工程实践能力。从“沈飞”集团、“沈阳机床”集团等单位聘请具有丰富实践经验和一定教学能力的人员做兼职教师，这样既有利于教师了解行业实际又能提高实践能力。设立奖励制度，对于在实践教学活动、产学研合作以及实践能力培训方面取得显著成绩、作出突出贡献的教师给予表彰和奖励。

通过教学改革和实践，学生的工程意识、工程素质、技术综合能力得到明显提高，机械系取得了好的教学效果，2009年以来共获得“大学生创新”奖项8项，10篇，专利2项。尽管几年来学校在理论和实践教学结合上取得了成绩并积累了一些经验，但仍处于应用型大学的建设阶段。只能循序渐进，不断吸取国内外的成功经验办出特色，争创一流。

参考文献：

[1]任玉珊.从高等专科学校到高等应用本科院校―― 一种新制度主义的思考[J].辽宁教育研究,2008,(2).

[2]徐立清.基于应用型本科人才的四分式培养制度创新[J].辽宁教育研究,2008,(3).

机械系论文范文第10篇

关键词 Pro/E 机械系统 实验台 虚拟设计

中图分类号：TH132.41 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.04.027

Design of Virtual Prototype of Multi-purpose Mechanical Transmission

Experiment Platform System Based on Pro/E Platform

GUI Wei， YAO Cenglin， LI Chenglong， SHEN Caixia， ZHENG Mengwei， HAN Qiang

（Wuhan Business University， Wuhan， Hubei 430056）

Abstract In this paper， based on the Pro/E software， with the multipurpose Laboratory of mechanical transmission station as a typical example， the application of virtual design technology， virtual assembly of 3D design， completed the experiment table of all parts of the student movement of mechanical transmission mechanism， teacher movement of mechanical transmission mechanism， clock movement of mechanical transmission mechanism， the classroom door moving mechanical transmission mechanism and the projection screen motion of mechanical transmission mechanism five parts and virtual assembly of the whole experiment platform.

Key words Pro/E; mechanical system; experiment platform; virtual design

0 引言

目前，机械领域的虚拟设计技术是利用三维设计软件如Pro/E、UG、Solidworks、CATIA等对机械装置的零部件进行结构设计、虚拟装配、运动仿真分析。它是基于计算机辅助设计技术，在虚拟环境中对机械产品进行设计，达到缩短研发周期、减少研发成本的目的。

多用途机械系统传动实验台融链传动、直齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动、平面连杆传动，蜗轮蜗杆传动、丝杆螺母传动以及齿轮齿条传动等传动机构于一体。该实验台以学生最为熟悉的课堂作为展示机械系统运动的场景，可以起到趣味性教学的目的，增加学生学习机械专业课程的兴趣。敞开式的场景，在不用拆开演示台的前提下就可以让学生清楚地观察到内部传动机构的运动全过程，操作简单、比较实用。多个传动机构集中在一个场景展示，可以使学生系统性地认识不同机构的运动传递过程，有助于学生对不同的机构进行区别。

本文基于Pro/E平台的虚拟设计技术，完成多用途机械系统传动实验台各零件的三维建模设计，虚拟样机装配干涉检查、机构运动仿真分析，在仿真中对结构设计进行优化设计，尽可能降低设计风险，避免实际制造中出现问题，从而使实验台一次性制造成功。

1 实验台典型零件齿轮的三维建模

通常，在Pro/E中每个零件的三维结构设计过程步骤基本相同，如下：（1）依据各个零件的三视图，想象零件的形状，为选择合适的建模方法做好铺垫。（2）根据零件的结构，选择建模的方法。（3）根据零件的结构，进行草绘，然后利用拉伸、旋转等特征操作，以完成零件的三维设计。（4）在已建零件模型上进行辅助特征设计，完成零件三维设计，然后保存。

多用途机械系统传动实验台有多个不同类型的零件，三维设计的过程步骤基本相同，本论文只简单阐述典型零件齿轮的三维设计过程步骤。

直齿圆柱齿轮由轮齿、键槽、轴孔等基本结构特征组成，创建标准直圆柱齿轮的三维参数化模型。主要操作步骤如下：

（1）创建齿轮设计参数：

在Pro/E软件的产品参数化设置界面中，输入齿轮的设计参数及相应的初始值，模数m=2，压力角alpha=20度，齿根圆直径df，齿顶圆直径da，基圆直径db，分度圆直径d，齿宽b=30，齿数z=56，如图1，添加完毕后，单击【确定】按钮。

（2）使用Pro/E的草绘功能先绘制基准曲线，后绘制四个尺寸任意的同心圆。

（3）调出Pro/E中各参数之间关系设置的对话框，在其中输入标准直齿圆柱齿轮的关系式，如图2，添加完毕后，单击【确定】按钮。

图1 齿轮参数对话框

图2 齿轮关系对话框

（4） 系统进入三维实体模式，单击【编辑】颉驹偕模型】工具，自动生成满足一定关系式的齿轮参照圆。

（5）单击特征工具栏中的【基准曲线】工具，弹出的【曲线选项】菜单，单击【从方程】―【完成】命令，在工作区选取系统默认的坐标系，单击对话框中的【确定】按钮，在弹出的【设置坐标系类型】菜单中，选择【笛卡尔】坐标系，输入形成齿轮渐开线的参数化方程，输入完毕单击【记事本】主菜单中的【文件】―【保存】命令，最后单击【确定】按钮。即可生成渐开线。

（6）创建镜像渐开线特征。选取已绘制的齿轮渐开线的特征，选择软件中【特征】-【镜像】命令，选择基准平面DTM2作为镜像平面，单击【确定】按钮。

（7）先进入草绘平面，选择齿顶轮廓线，拉伸创建成齿轮基本实体。

（8）创建第一个齿槽特征。先进入草绘平面，再根据渐开线以及齿轮参照圆草绘出齿廓外形，然后对其进行拉伸切除，完成齿槽的创建。

（9）创建齿槽阵列特征。创建齿轮槽，选择软件征工具栏中的【阵列】命令，选择轴阵列选项，输入阵列个数56个，角度为360埃缮杓埔蟮某萋帧？

（10）拉伸切除创建成齿轮轴孔。

（11）拉伸软件的切除功能画出成齿轮键槽，完成齿轮的参数化设计如图3所示。

图3 齿轮参数化设计

2 实验台样机的虚拟装配

一般说，机械装置的虚拟装配是利用三维设计软件在计算机中，对机械产品的结构进行设计与装配。多用途机械系统传动实验台主要包括学生运动机械传动机构、教师运动机械传动机构、时钟运动机械传动机构、教室门运动机械传动机构以及投影幕布运动机械传动机构五个部分。虚拟样机在装配时，首先把这5个运动机械传动机构作为一个组件进行虚拟装配，然后把这5个运动机械传动机构装配成整个实验台。

2.1 学生运动机械传动机构虚拟装配

学生运动机械传动机构，主要由电动机、曲柄摇杆机构、连杆限位变形机构，以及固定构件课桌、课椅以及电机支架组成。虚拟装配如图4所示。小腿在固定在机架上，小手臂与机架在形成固定铰链，小手臂、大手臂、身躯、大腿、小腿之间通过活动铰链链接。电机通过曲柄摇杆机构，带动五连杆限位变形机构运动，完成学生起立和坐下的动作。

图4 学生运动机械传动机构虚拟装配图

2.2 教师运动机械传动机构虚拟装配

教师运动传动机构主要由：电动机;由16齿的大链轮、8齿的小链轮和链条组成的链传动机构;齿轮齿条传动机构;螺距6mm，单头丝杆螺母传动机构;限位开关、限位板以及讲台等固定构件组成，虚拟装配如图5所示。电机启动，通过链传动传递给丝杆，丝杆的旋转运动转变成螺母的直线运动，通过螺母上的销轴带动放置在螺母上的尺寸做直线移动，实现教师木偶人的移动，通过齿轮齿条机构实现教师旋转90度面向学生的动作。

图5 教师运动机械传动机构虚拟装配图

2.3 时钟运动机械传动机构虚拟装配

时钟运动机械传动机构主要由：电动机;齿数为35的蜗轮蜗杆传动机构;每级大齿轮齿数45，小齿轮齿数13，模数1.5的二级直齿圆柱齿轮传动机构以及电动机架、钟罩和红外位置探测器等固定构件组成，虚拟装配如图6所示。电机启动，通过蜗轮蜗杆把运动传递给二级直齿圆柱齿轮，与蜗轮连接的第一级圆柱齿轮的小齿轮带动分针转动，第二级圆柱齿轮齿轮的大齿轮带动时针转动。

2.4 教室门运动机械传动机构虚拟装配

教室门运动机械传动机构主要由：电动机;双曲柄滑块机构以及导杆、限位开关、电机机架等固定构件组成，虚拟装配如图7所示。电机启动，带动双曲柄滑块机构中双曲柄转动，曲柄通过连杆，带动教室门在导轨上进行来回往复运动，实现教室门的开关。

图6 时钟运动机械传动机构虚拟装配图

图7 教室门运动机械传动机构虚拟装配图

2.5 投影幕布运动机械传动机构虚拟装配

投影幕布运动机械传动机构主要由：电动机，锥齿轮传动机构组成，虚拟装配如图8所示。电机启动，带动大圆锥齿轮转动，通过小圆锥齿轮带动幕布上下运动。

图8 投影幕布运动机械传动机构虚拟装配图

2.6 多用途机械系统传动实验台虚拟装配

多用途机械系统传动实验台虚拟样机的主体装配主要是学生运动机械传动机构、教师运动机械传动机构、时钟运动机械传动机构、教室门运动机械传动机构以及投影幕布运动机械传动机构五个传动机构之间的装配。虚拟样在装配时，为方便整个样机的的虚拟装配，可以把装置的几个相关零件组装成组件，然后再把相关组件装配在一起构建试实验台的整体结构，如图9所示。

图9 多用途机械系统传动实验台虚拟装配图

3 结束语

多用途机械系统传动实验台的虚拟设计，减少设计物理样机所需的人力及时间，可以达到降低产品成本，缩短产品生产周期的目的。

基金项目：湖北省高等学校2014年省级大学生创新创业训练计划项目《多用途机械系统传动实验台的设计研究》（项目编号：201411654009）、武汉商学院2014年大学生创新创业训练计划项目《多用途机械系统传动实验台的设计研究》（项目序号：7）、武汉商学院2014年度教学研究项目《基于学生创新能力培养的课程教学研究―以机械设计基础课程为例》（项目编号：2014Y013）的阶段性研究成果

参考文献

[1] 陈定方.罗亚波.虚拟设计[M].北京：机械工业出版社，2004：108-111.

[2] 张勇，吴华，孙江宏. Pro/ENGINEER Wildfire 3.0[M].清华大学出版社，2007：100-105.