機械工程論文范文
隨著全球化進程的加快及新型工業(yè)化道路的發(fā)展,我國勞動力市場對機械工程人才的就業(yè)能力提出了更高的要求。下面是學習啦小編為大家整理的機械工程論文范文，供大家參考。
機械工程論文范文篇一
《 機械工程材料教學實踐 》
【摘要】機械工程材料是機械類專業(yè)重要的專業(yè)基礎課。對這門課的特點和教學現(xiàn)狀進行了分析。根據“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的培養(yǎng)目標和要求，對教學內容、教學方法和實訓環(huán)節(jié)進行了探索和改進，取得了一定成績。
【關鍵詞】機械工程材料 教學改進 實踐教學
《機械工程材料》是機械工程類專業(yè)學生必修的專業(yè)基礎課，是為后續(xù)學習機械設計基礎、機械制造技術、機械加工工藝等課程做鋪墊，是進行各種機械產品的設計和加工制造，必要考慮的部分。可見，這門課十分重要。根據“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，要求課程內容、教學方法方式體現(xiàn)培養(yǎng)學生“能力”，即不僅培養(yǎng)學生能熟練掌握理論知識能力，還要培養(yǎng)學生工程能力和創(chuàng)新能力。如何利用現(xiàn)有資源開展這門課理論和實踐教學，以達到“卓越工程師”培養(yǎng)計劃的基本要求，是值得探索的問題。
1機械工程材料特點和教學現(xiàn)狀
這門課安排在第三學期上，是學生開始接觸到專業(yè)課階段。它涉及到機械、設計、材料和加工四方面。主要包括材料種類和性能，材料的微觀結構、凝固與變形，鐵碳合金相圖及應用，熱處理，金屬材料和非金屬材料特性及選材。其知識面廣，內容多，專業(yè)術語多，概念抽象，理論性強，但邏輯聯(lián)系不強。學生們感覺內容頭緒太多、記憶多。由于專業(yè)學時調整，課時現(xiàn)削減為32學時，其中理論教學僅為24學時，需要在短時間內掌握大量信息，學生接受難度大。加之，由于此門可前期沒有認知實習，而金工實習通常又在此課之后，學生沒有實踐經驗，缺乏感性認識，很難把它與實際工程聯(lián)系起來。實驗教學多為普通驗證性實驗，設備老舊數量少，5—6人用一臺，教學效果不好。因此，學生感覺學習空洞、乏味，興趣低，考試就死記硬背。沒有達到牢固掌握理論知識目的，也沒有達到培養(yǎng)學生分析問題能力和解決工程問題能力。
2機械工程材料的改革措施與實踐
2.1優(yōu)化教學內容，提升教學效果
機械工程材料，本科生培養(yǎng)目標是保證掌握材料科學基礎理論，運用它進行工程選材和幫助設計工藝流程等。因而教學內容設計，應與機械工程類緊密相連。對金屬學部分，基礎為材料的性能和結構，重點為材料成形的組織變化和性能，如鐵碳合金相圖。對熱處理部分，重點為熱處理的原理和工藝過程，改善材料的性能。對金屬材料部分，重點為常用的機械材料的牌號、性能、熱處理方式，及選材。而對于非金屬材料部分，可不作為重點，但要了解，可精選些前言的新材料、新技術、新工藝講解，如高分子復合材料、陶瓷材料等，開闊學生的眼界。壓縮材料組成和微觀結構，如晶體內部結構等內容。
2.2采用多種靈活的教學方法，聯(lián)系工程實際，提高學生學習興趣
興趣是學習的動力之源，僅是枯燥的理論，學生們很難有興趣。為了激發(fā)學習興趣，可采用多種生動的形式，如啟發(fā)式、討論式等方法，把枯燥的理論與工程實際聯(lián)系起來，明白理論與生活密切相關，把抽象概念立體化、生動化，運用它可解決很多實際中難題。如在講解它碳素鋼時，含碳量對鋼性能的影響，可以啟發(fā)學生們思考：家中用的傳統(tǒng)菜刀和砍刀，為何菜刀不能砍骨頭，砍刀不能來切菜，原因是什么?若都用碳素鋼，具體成分有何不同?通過層層剖析，讓學生明白，含碳量大小影響材料的強度、硬度，從而影響用途。理論與實際聯(lián)系起來，抽象概念具體化，易理解。再者，也可以設立一題目組織學生討論，通過討論發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。如：自行車外殼和車軸選材，哪些材料可以滿足要求?材料加工工藝路線是什么?學生們提出了20多種方案，令人打開眼界。然后，由老師指導，理清思路，同大家一起對方案討論，優(yōu)劣對比，得出最佳方案。大大的調動了學生學習的積極性，課堂教學效果好。
2.3改進實踐環(huán)節(jié)
實訓環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的重要教學環(huán)節(jié)。近兩年，我系更換了一批老舊設備，增添了許多新的實驗設備和儀器，如高清晰的金相顯微鏡、維氏硬度計和金相試樣拋光機等，實驗硬件能力大大提升?？梢蚤_設一些新實驗，還可以把某些理論課放到實驗室進行。如講解鐵碳合金平衡組織，可讓每位學生自行動手實驗，觀察組織，總結材料性能，得出結論，老師僅從旁輔助。把原課堂難理解的知識放到實驗室講解，教學效果大大提高。同時，還增加了綜合實驗項目。加強對學生的動手能力和探索精神的培養(yǎng)，能學以致用。由指導老師設定題目，題目通常涉及到的零件是學生們看得見、摸得著的，如銼刀、鋸條、自行車鏈輪等。給出機械零件的工作條件和失效形式。接著，由學生自己查閱相關資料，制定工藝流程方案;指導老師審閱、修改。然后，學生獨立自個動手完成實物操作，得出硬度分析和金相圖，完成實驗報告。最后，參加口試答辯，做為這課成績考核的重要部分。在整個過程中，學生需要能熟練操作硬度計、金相顯微鏡、電阻爐和金相試樣拋光機等儀器設備。像金相試樣制備難度較大，可能需要失敗多次，才能做出合格的試樣。若對設備和操作掌握不牢固，就需要花更過的時間，反復做實驗。而實驗教學一共才8學時，顯然不夠?？稍试S學生利用課余時間，到實驗室完成實驗。實驗室實行“開放式”管理，學生可根據自我情況安排實驗，避免因時間緊就應付了事。給失敗的同學再做機會，給有興趣的同學敢于嘗試創(chuàng)新的機會。實踐證明，綜合實驗項目，極大地鍛煉了學生的動手能力、觀察能力、分析問題和解決問題能力。另外，根據我系機械工程學生培養(yǎng)方案，機械工程材料和“金工實習”在同一學期，可讓兩者同時進行，而不是同期的一前一后。讓學生們在金工實習中，了解材料和加工工藝，增加感性認識，幫助材料理論知識掌握。如在車工實習中，實習指導教師可引入使用的各類刀具的材料，高速鋼和硬質合金區(qū)別;加工工藝中，零件的調質處理方式，就是熱處理的淬火和回火。實踐表明，學生提前有了感性認識，進行理論教學效時，易于接受和掌握知識。
3結論
通過對機械工程材料的教學不斷改進，學生的學習積極性大大提高，知識掌握更牢固、全面，動手能力加強，分析問題和解決問題能力得到鍛煉，創(chuàng)新能力得到激發(fā)。在今后的教學中，還要不斷的探索和改進教學方式方法，夯實理論知識，能“舉一反三”，提高學生工程能力和創(chuàng)新能力。
參考文獻：
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機械工程論文范文篇二
《 機械工程設計中的虛擬樣機技術探析 》
摘要：文章簡單介紹了虛擬樣機技術的概念及其特點，對機械工程設計中虛擬樣機技術的應用，尤其是在農業(yè)機械設計中的應用做了深入分析和探討，以期為技術研發(fā)提供方向性的參考。
關鍵詞：機械工程;設計;虛擬樣機;技術分析
隨著經濟和科技的迅猛發(fā)展，企業(yè)在激烈的市場競爭中要想謀求長期穩(wěn)定的發(fā)展，就要不斷研發(fā)適應市場需求的新產品，并縮短研發(fā)周期、優(yōu)化設計性能、提高產品質量、降低開發(fā)成本。虛擬樣機技術相較于傳統(tǒng)的物理樣機技術而言，以其卓越的性能受到企業(yè)和研發(fā)者的青睞。以虛擬樣機取代物理樣機進行新產品開發(fā)中的前期設計和測試評估，可有效縮短開發(fā)周期和降低開發(fā)成本，同時能優(yōu)化產品的設計效果，尤其在機械工程設計中發(fā)揮著舉足輕重的作用。
1虛擬樣機技術的概念及其特點
虛擬樣機技術相對傳統(tǒng)物理樣機而言的顯著特點是;虛擬，即通過計算機借助特定的軟件程序幫助工程師建立三維模型，依靠先進的仿真模擬系統(tǒng)實施仿真模擬實驗，對機械在實際運行中的情況加以分析和評估，幫助工程師及時找出設計不足和缺陷，并采取針對性的措施加以改進，提高機械設計的效率和質量[1]。簡單地講，該技術是在計算機基礎上，運用CAD等設計制圖模型，借助仿真模擬技術進行機械設計的一種新技術。該技術的特點是：在機械設計整個過程中借助高科技的設計和管理技術實施開發(fā)、分析和設計，極大地縮短了研發(fā)設計周期，提高了機械設計的質量和效率，同時也降低了設計成本，有助于提高企業(yè)的市場競爭力。
2機械工程設計中虛擬樣機技術的應用
2.1模型建立
2.1.1三維模型的建立建立三維的實體模型是運用虛擬樣機技術的基礎和前提，后續(xù)的仿真實驗都要在這個基礎上進行[2]。建立數字化的三維模型過程極其繁雜，除了對諸如齒輪、扇葉等外形復雜的零部件進行詳細的細部設計，還要對各種機械內部的每種部件間的相關驅動聯(lián)系予以充分考慮，以此為基礎再借助CAD等軟件程序搭建完整的機械系統(tǒng)的虛擬樣機。早期的CAD以二維為主，這種方式的設計過程復雜且不容易操控，在生產中不具有優(yōu)勢，科技發(fā)展使得當前的三維CAD得到了普遍推廣，機械產品內部的每個部件的轉動慣量、質心位置和搭接的細節(jié)都能得到詳盡的設計和明確表述，設計深度和效率都得到了顯著提高，軟件應用更加便捷人性化。
2.1.2添加約束建成數字三維模型后，為了規(guī)范和限制物體之間的相對運動，在對各個部件進行連接時要添加適當的約束。添加約束時，要從實際情況出發(fā)注意所添加約束條件的合理性。當前，國內使用的三維CAD設計軟件多配有相關的動力學插件，通過這些插件對約束關系和裝配關系加以映射，可實現(xiàn)對虛擬裝配和添加約束的過程相統(tǒng)一。另一種方式是，借助三維CAD軟件進行預裝配，繼而在ADAMS運動分析軟件中導入已經完成的數據模型，通過ADAMS實現(xiàn)對產品運動情況的如實分析[3]。
2.1.3對模型施加驅動通過設置合理的約束在模型的各零部件之間實現(xiàn)連接，在確定各種機械運用的情況后，對模型施加驅動力及驅動轉矩，以使模型能夠按照預先設計好的運動情況進行運動。
2.1.4虛擬樣機仿真驅動施加完成后，模型已基本建成，已經具備仿真模擬的實驗條件。進一步，對產品模型實施模擬仿真的實驗操作，分析計算各項物理指標，如速度和加速度、作用力和反作用力以及位移等，為后續(xù)有限元的分析做準備。
2.2有限元分析
有限元的分析方法能對機械內部各構件的強度和運動特性指標等進行全面、精準的分析，其顯著特點是通用性強[4]。另外，有限元的分析方法還能實現(xiàn)對諸如邊界條件和結構形狀等力學問題的專業(yè)解答，目前在機械設計中得到了比較廣泛的應用。有限元的分析方法運算速度和可靠性都比較高，在虛擬樣機技術中是不可或缺的設計工具。
2.3優(yōu)化設計
為提高機械使用的工作效率，在對機械模型進行必要的校驗后，還要對其設計進一步優(yōu)化。目前，國內在對機械模型進行優(yōu)化時主要方法包括：在滿足各項機械設計的條件、變量的變化區(qū)間也適宜的基礎上，通過自動選擇系統(tǒng)來選擇機械模型設計中涉及的變量;在求解目標函數的最大值時可以通過分析函數進行計算;通過計算機計算系統(tǒng)改變設計參數的變量范圍并加以求解，并可進行多次仿真[5]。特別是在每一次的仿真模擬完成后，要對模型的參數變量進行多次更改，通過反復的模擬實驗，求得待求物理量的最優(yōu)解。
2.4控制、機械系統(tǒng)聯(lián)合仿真
在機械開發(fā)的傳統(tǒng)模式中，機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)不管是在設計還是測試上都是相互獨立的，二者之間并沒有有效的互動，從而導致機械設計的實際效果并不理想。虛擬樣機技術可將機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)實現(xiàn)一體化控制，將二者進行有效融合和統(tǒng)一，切實解決了傳統(tǒng)的機械開發(fā)中控制效能低下等問題。虛擬樣機技術中機械和控制系統(tǒng)的聯(lián)合仿真思路具體如下：借助仿真軟件分析三維模型的力學及動力學特性，再利用矩陣實驗室等控制軟件加以控制計算。這種設計思路中，控制軟件將控制命令作用于運動學的仿真軟件，后者將作用結果的反饋信息發(fā)送到虛擬的位置傳感器，從而實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的有效控制。兩者綜合，機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的聯(lián)合就能順利實現(xiàn)。
3例證分析
目前，虛擬樣機技術應用的范圍和領域非常廣，例如船舶加工、武器制造和包裝機械設計及農業(yè)機械設計等。下面以其在農業(yè)機械設計中的應用為例加以分析。一方面是仿真技術和多柔體的系統(tǒng)建模相結合。由于多柔體系統(tǒng)中的動力學重在研究剛體運動和彈性變形之間的耦合性，所包含的運動形式復雜多樣，動力學方面的計算難度大，借助虛擬樣機進行仿真研究是當下的一個重點。比如在聯(lián)合收割機的改良實驗中，比較成熟的是對收割機的內部各種零件等剛體的建模和仿真技術，而針對小麥、水稻和玉米等柔體作物進行完整模型的建立以及柔體模型與收割機內部各部件的綜合仿真模擬則是研發(fā)的重點和難點。另一方面是協(xié)同仿真技術，即將各個學科的模擬仿真工具加以結合，進而構建復雜多樣的模擬仿真系統(tǒng)，在充分發(fā)揮各模擬仿真系統(tǒng)的單獨作用時，協(xié)調不同領域的開發(fā)人員進行高效配合，實現(xiàn)產品研發(fā)的多元化和復合化?，F(xiàn)代化農業(yè)機械越來越注重減輕農民的操作難度，也越來越注重多種作用的綜合和集中，農業(yè)機械設計中所涉及的學科及領域也越來越多、越來越廣，比如，如何把農用拖拉機的控制系統(tǒng)和機械系統(tǒng)加以高效綜合的系統(tǒng)模擬仿真一直是技術研發(fā)的重點。
4結束語
綜上，虛擬樣機技術在長期的研發(fā)和應用過程中以其設計周期短、效率高和產品性能穩(wěn)定等優(yōu)勢在機械工程設計領域得到了普遍推廣和普及，但仍需進一步完善和改進，從而更好地為機械工程設計及其他學科和領域提供更大的便捷和更優(yōu)質的服務。
參考文獻
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機械工程論文范文篇三
《 機械工程測試技術課程教學改革 》
一、概述
機械工程測試技術是機械類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課，該課程綜合了許多新技術、新知識，內容抽象，理論性和實踐性很強。長期以來，課程教學內容分散、雜亂，新內容新知識不能被及時擴充，總的教學學時不斷被縮減，教學方式單一，實驗和實踐教學環(huán)節(jié)非常薄弱，學生普遍反映該課程較難掌握。然而，面對測試技術在機械工程領域中的廣泛應用，為使學生能夠更好學好該門課程，適應高等教育培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質工程應用人才的教學目標，進行《機械工程測試技術》課程的教學改革尤為必要。
二、存在問題
國外各高校非常重視《機械工程測試技術》課程教學，課堂教學與實驗教學同等重要，實驗環(huán)境比較開放，研究性和綜合性實驗比例較大，很好地培養(yǎng)了學生的動手能力。目前，我國的《機械工程測試技術》以課堂教學為主，實驗教學為輔，而且在教學內容、方式和實驗方面存在著一系列的問題。教學內容方面，教材老化，新知識和新技術難以及時擴充到教學中，使教學內容不能得到及時更新;目前課堂教學時間課時偏少，體現(xiàn)最新科技的章節(jié)內容部分沒有多余的課時進行講解。教學方式以多媒體、口述和板書為主，課堂上以教師為中心，學生被動的學習知識，很難培養(yǎng)出學生的創(chuàng)造思維和創(chuàng)新能力;考核方式單一，學生的考核以期末考試成績?yōu)橹?，基于非知識性因素平時成績?yōu)檩o，學生的創(chuàng)新思維和動手能力得不到有效考核和體現(xiàn)。實驗教學方面，實驗設備陳舊，實驗手段落后，實驗內容偏少，多以原理驗證性實驗為主，研究性和綜合設計性實驗較少，不能很好地鍛煉學生的實踐能力和創(chuàng)新思維;考評方面，一直沿著講解、指導、批改實驗報告的模式，輕動手能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。面對機械工程測試技術快速發(fā)展，傳統(tǒng)的教學內容和教學模式很難適應時代發(fā)展的潮流。因此，以特色名校建設為契機，有必要對我校機械工程測試技術課程在教學內容、方式和實驗方面加大教學改革力度，進一步提高我校人才培養(yǎng)質量，強化特色名校工程內涵建設。
三、課程教學改革
本文針對該課程教學中存在的上述問題，擬在教學內容、教學方式和實驗教學三個方面開展如下改革。
(一)機械工程測試技術教學內容的優(yōu)化與完善
本課程教學內容比較分散，學習中不利于掌握整個知識體系，需要在教學中應盡量淡化各知識點的分界，注重教學內容的層次性和系統(tǒng)性。因此，以基本理論和方法為基礎，以信號流程為主線，以測試系統(tǒng)框圖為骨架，將各個模塊課程內容貫穿起來，使學生建立起完整的測試系統(tǒng)概念。教學過程中正確處理理論知識與實踐技術的關系，對教學內容進行優(yōu)化與完善，課堂教學重點放在課程的基本概念、原理和方法上，同時通過穿插講解工程應用案例，并適當介紹本學科領域的新成果和新應用，既可以使學生打下堅實的基礎又可以開闊眼界，將會大大提高學生的學習興趣和積極性。
(二)機械工程測試技術教學方法改革
目前機械工程測試技術教學方法上以“教師”為主體，學生則被動吸收知識，該模式不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力，已經不能完全適應新形勢下課程教學任務。為此，需要改變灌輸式的傳統(tǒng)教學模式，建立以“教師”為主導和以“學生”為主體的新型教學模式，充分發(fā)揮了教師的引導作用和學生的主觀能動性。在新型教學模式指導下，采用多元化教學手段，將多媒體教學、板書、演示和實物結合起來，應用文字、圖形、聲音、動畫等多種媒體素材使抽象和枯燥的理論形象化和生動化。針對不同的內容可以采用啟發(fā)式、參與式、基于問題、工程案例剖析與課堂討論相結合的方法，在教師的引導下，注重以生活實例和工程案例設疑式地啟發(fā)學生，教師創(chuàng)設問題情境，提出問題，以學生為主體對實例中所涉及到的基本原理和方法展開積極課堂討論，以此調動學生的學習積極性和主動性，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、分析和解決實際問題的能力，激發(fā)學生獨立思考和創(chuàng)造性思維能力。有條件的情況下，也可以結合虛擬儀器教學平臺，在課堂上綜合運用多媒體教學系統(tǒng)，建立一個理論與實踐一體的網絡化教學環(huán)境，加強教師與學生的互動，提高學生的學習興趣。此外，為了使學生能夠在課后可以及時溫習和回顧課堂知識，做到融會貫通和綜合應用，在每節(jié)理論課后，為學生留出適當的作業(yè)，在規(guī)定時間內完成學習報告，教師在課堂上對學習成果進行答辯，對出現(xiàn)的問題及時解答，使學生對學習內容進一步的深化和提高。在理論考核方面通過出勤、作業(yè)、課堂討論和期末考試進行綜合考評，改變傳統(tǒng)一考定結論的弊端。
(三)機械工程測試技術實驗教學改革與創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)
由于機械工程測試技術課程理論性強，應用過程抽象，實驗教學是深化本課程學習的必有途徑。目前國外將機械工程測試技術定位為實驗課，實驗教學尤為重要，主要通過實驗環(huán)節(jié)提高學生的綜合素質，國內實驗教學方便有所欠缺。為培養(yǎng)學生的實踐動手能力，應建立以學生為中心的多層次、應用型實驗模式，將開設實驗分為基礎性實驗、驗證性、研究性和綜合性四個不同的層次，增加研究性實驗和綜合性實驗的比例，滿足學生對該課程各階段學習的不同要求，以此提高學生的綜合素質、工程實踐能力和創(chuàng)新精神。有條件的情況下可以組織成立研究型學習小組，在課題組教師指導和幫助下，積極參與研究項目中的一些工作，完成項目研究報告，教師對項目成果給予評定。充分利用現(xiàn)代計算機技術和多媒體技術，開發(fā)網上虛擬實驗系統(tǒng)，為學生提供開放性實驗環(huán)境，在教師指導下由學生獨立完成自主實驗?；谠撟灾鏖_放式研究性實驗平臺，可以擴展課堂教學內容，開闊學生的視野，全面提升學生的動手能力和創(chuàng)新精神。為學生構建基于虛擬儀器的創(chuàng)新設計平臺，開展虛擬儀器案例教學，將虛擬實驗與理論教學有機融合在一起，激發(fā)學生的學習積極性和主動性，培養(yǎng)學生動手能力和解決實際問題的能力。
四、結束語
本文分析了機械工程測試技術課程特點和在教學過程中出現(xiàn)的問題，有針對性的提出本課程在教學內容、教學方式和實驗手段方面的改革和實施方案。不斷優(yōu)化與完善教學內容、創(chuàng)新教學方法和實驗手段，建立以學生為中心的機械工程測試技術課程教學內容體系，創(chuàng)新以培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新能力的教學手段，加強研究性和綜合性實驗教學。教學過程中形成師生良性互動，以此提高學生學習的興趣和主動性，對進一步提高人才培養(yǎng)質量，加強特色名校工程建設具有重要研究意義和推廣價值。
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