机械设计综合性创新实验研究与探索

廖郡芝

【摘 要】机械设计（machine design）通常是指，按照客户使用的需求对机械的润滑方法、能量传递、工作原理、零件尺寸材料以及运动方式等进行分析和计算，作为以此制作的参考依据的工作流程。机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的首要环节，因此需要格外的重视。本文针对机械设计综合性创新实验研究展开分析和探讨。

【关键词】机械设计；创新实验；机械性能

0.引言

随着我国科学技术的发展，社会人才的需求也开始发生变化。根据这个特点，各大高校都需要对教育内容以及教学结构进行调整。如今，我国各大工科院校都对课程进行了改革，开始注重学生创新能力的培养。在传统的教学实验中，开发了新的创新实验体系，帮助学生更好的理解教学内容，且更好的应对社会需求。

1.机械课程设立创新综合性创新实验的目的

如今我国对于高等工科院校的教育进行了适当的调整，参照研究型大学以及建设工程型的需求以及当代社会对于高级人才的需求，学生在大学中学习的理论知识已经不能够用满足当代复合型人才的需求，因此，需要对学生的综合能力进行培养。学生在掌握设计方法理论的基础上，进行综合性创新实验教学的磨练，能够使学生更好的掌握机械的产品性能，更好的解决问题[1]。机械系统属于较为复杂的系统，主要分为连接部分、驱动部分、执行部分以及传动部分构成。目前我国的机械工业发展迅速，大多数的产品以及模块化，液压缸（hydraulic cylinder）、电动机（Motors）以及气缸（cylinder）都已经模块化。目前我国的机械系统以及构成机器大部分都已经模块化，机械设计的目标就是按照用户的要求，通过这些模块化的有机组合，构成完整的系统。各项机械模块以及系统的设计为综合性创新实验研究提供了可靠的依据。

2.机械设计综合性创新实验主要内容

机械设计综合实验应当由机械系统的轴系组合创新性实验、传动系统系能测试实验、运动方案设计实验、机械构成创新性实验以及摩擦磨损性实验等系统的实验构成。上述这些实验能够完整的将机械设计课程的内容以及机械原理进行反映，且每个实验都属于独立的整体，都具有自己创新点，更容易使学生掌握机械设计的知识。

2.1机械运动方案的综合性创新实验

机械系统运动方案设计实验是整个机械设计综合性创新实验的重点。主要包括了计算机控制模块、机械的传动模块以及电气驱动模块等。机械模块有能够分为螺旋机、凸轮机构、齿轮机构、杆机构等组件连接。综合性创新实验能够给学生充分的空间，由学生自己设计运动方案，可利用实验室的条件（如各项机械的模块）选择合适的气缸以及电机等，以此实现运动的输入，对控制电路的方法进行选择，在编写控制程序的通过调试后，在进行分析和测试。在这个过程中，学生不仅仅学会了能量与运动之间的转换，学生的综合应用能力也得到了提高。

2.2机器磨损方面的综合性创新实验

机器中的磨损、摩擦以及润滑是机械维护、设计以及制造的关键环节。但是这些层面上理论知识在机械设计教学内容中相对薄弱。材料的摩擦，磨损性的相关实验能够使学生更好的理解摩擦对于机械工作性能的影响，主要应该从以下几个方面进行：润滑剂对于摩擦性能的影响：粘着和磨损性能、实验金属材料、聚合物的摩擦、非金属材料；摩擦性能与材料的关系；摩擦系数与速度关系实验等方面[2]。在进行综合实验时，学生能够根据不同状态的材料，自己对材料的滑速以及载荷进行调节，对润滑的状态进行改善，测试材料的摩擦学参数，使学生对摩擦的理论知识了解更透彻，再设计时更加注重于摩擦学设计。

2.3机构创新设计方面的综合性创新实验

机构创新的创新实验属于复杂机械设计中的关键环节。机构设计和选型都需要通过换图和精确的计算来确定。因此，普通的机构复杂，需要制定多个方案。除此之外，机构设计通常需要经过多次改进，改进后才能够获得最准确的参数以及方案。机构创新实验能够采用搭接试验台或者搭接任意的平面机构，通过调整尺寸等，确定最终的设计方案。机构创新的创新实验能够对学生的理论知识进行巩固，提高学生的动手能力。

2.4磁悬浮轴承方面的综合性创新实验

磁悬浮轴承通常是指通过磁场力将轴承以及转子进行区分，最终实现机电一体化。磁悬浮轴承的研究通常包括电磁耦合、机械动力学以及强度理论等。在实验的过程中学生能够将磁悬浮轴承的用以及原理进行深入的了解，在以后的设计中，将这一理论应用到其他相应的磁悬浮设备中[3]。自主的去了解控制磁悬浮的方法，在实验中认清控制参数以载荷大小的关系。使学生更好的了解到设备的支撑力不仅仅是直接接触产生的影响，也能够采用非接触的磁力来进行支撑。

2.5机械转动系统方面的综合性创新实验

机械转动系统性能方面的测试实验主要是为了让学生更好的掌握性能测试的原理、机械转动系统的构成部分等，更好的了解常用测量仪器以及相关的测量方法，使学生更加熟悉传动性，在以后的设计过程中，合理的利用传动设备的运行，提高学生在传动系统的性能测试、设计以及应用方面的掌握能力。

3.机械设计综合性创新实验的开发

实验台的组合通常分为以下几个部分：执行部分、联接以及过渡装置、传动系统以及动机部分。

执行部分：实验平台通常包括高速成型机、振动螺旋推进机以及物料成型加工机等。

联结以及过渡装置：实验室需提供常用的离合器组建模块以及联轴器等，这些这作为预选的联结以及过渡装置[4]。除此之外，根据原动机以及传统系统、传动系统以及之间的过度关系以及功能，使学生自主的进行设计。对于联结以及过渡装置、新的性能以及优良传动方面进行新的设计。

传动系统：转动装置通常包括空间机构以及平面机构两部分。实验室需要预先设置多种类型的增速模块以及减速器等，主要内容为螺旋转动、带传动、圆锥齿轮减速器、链传动以及圆柱齿轮减速器等。在进行试验时，学生能够通过传动系统的最优组合，以此实现执行机构以及原动机的运动传递。学生可根据功能的需求对机械传动的模块以及装置进行新的设计。

动机部分：实验室需要提供步进电机、交流以及直流电动机等，除此之外，还需准备各种型号或者规格的电动机。

机械传动以及机构已经进行进入了传统的模块化阶段，通过模块化传动组件（主要包括机构、减速器、各种联轴器、链传动等组件），综合考虑速度要求、环境约束、工作条件以及功率大小等问题，实现条件的约束以及限制。通过执行装置、机械传动以及过渡连接等，设计出新的机械传动模式。

4.结语

机械设计综合创新性实验室发货的作用主要取决于项目的设立以及实验项目的管理，实验的内容需要在学生学习的基础上进行，更好的培养学生的综合能力。

【参考文献】

[1]林蓉，丑正汶，吴耀武，孙海顺.《电气工程实验》课程建设[A].第四届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集（上册）[C].2009（10）.

[2]李文斌，成建平，刘混举，冯晓宁.机械类本科生创新性实验教学体系的研究与实践[J].太原理工大学学报（社会科学版），2009（03）.

[3]Daisy，周晨，Amanda，潘晓铭，林礼区.构建机械基础实验教学体系 培养大学生创新能力[J].实验室研究与探索，2009（11）.

[4]严继东，牟吉平，Anastasia，李伟雄.“机械设计制造及自动化专业综合性、创新性、开放性实验”模式的实践与探讨[J].高等理科教育，2007（01）.