机械活化的基本原理范文1
关键词：机械设计；节能；环保；原理
随着时代的发展，生态问题与能源危机日益严峻，极大影响了人们生活与生产，在这种时代背景下，节约能源、保护环境已成为全球共识。机械生产作为社会发展中不可或缺的产业，节能环保问题不容忽视。机械设计作为机械工程领域的第一工序，其在产品设计中除了考虑产品性能、质量外，更要注重设备的节能型，尽可能的节省资源浪费，避免因为设备不具备节能性能而造成大量材料的浪费。文章从机械设计节能的原理入手，从实际出发通过能量分析提出了机械设计的节能方法。
1机械设计节能的重要性
我国工业产业与西方国家相比，有着起步晚、起点低的特征，但伴随改革开放以来国内经济的迅速发展，机械生产行业也得到了前所未有的发展，在国家经济中占有重要地位。机械设计作为机械工程领域的重要组成部分，其对机械工程有着很大影响，近几年来，受到国家节能减排、保护环境政策的影响，机械设计节能工作的开展已成为不可逆的趋势，在这种时代背景下，要求机械设计人员充分考虑各种因素，除了保证机械产品的最初性能外，更要做好节能环保及经济性要求，我们首先要对这些内容分析和整理，正确认识这些环节的工作要求。因此，在机械设计的时候，我们要对设备的配合及应用更加注意，力求机械设计在保持正常运转的时候，尽可能的降低能量损耗，从而让机械设计达到当前可持续发展战略的要求。
2机械设计的节能原理
在机械设计工作中，需要遵守的原则很多，但是在不同时代、不同环境下，机械设计原则也需要随之变化。近些年来，随着国家可持续发展战略的实施和节能环保理念的提出，机械设计中加入节能要求已刻不容缓。在机械设计工作中，节能策略不仅要从机械消耗功率入手，更是要对机械设计的各个环节分析。在机械设计中，其原理包含了机械系统的动能、势能、输出作用力以及机械系统所消耗的功率等。我们首先要对这些内容分析和整理，正确认识这些环节的工作要求。
2.1机械设计在动能方面的节能
在以前的机械设计工作中，工作人员通常都将工作重点只放在机械动能的变化以及输入输出功率的控制上，通过调节机械波动、提高机械周期以及机械工作精度等方式来保证机械产品的设计质量，很少主动的去分析动能变化对机械产品造成的影响，以致机械产品设计质量往往得不到有效的保证。另外，在传统的机械设计中，动能一直没有得到有效的发挥，究其原因是机械在工作中动能并没有得到有效的转换，机械设计中基本工作原理还沿用传统模式，只要机械系统中的动能能够保持在很小的范围，那么机械设计的目的已经达到了。
2.1.1机械设计在其他输出力方面的节能
不同的机械设备在工作过程中所表现的输出力是不一样的，而且相同的一款机械设备在不同的工作过程中其输出力也不尽相同，所以机械的输出力在不同的工作阶段形式也是不一样的。在机械工作过程中造成输出力消耗过高的主要原因是在比较短的时间内输出力变化较大，如果把周期函数形式的输出力消耗保持在比较小的范围内变化就能达节能到节能的目的。
2.1.2在机械设计时要尽量降低无用功的损耗
任何机器在运转过程中，由于阻力、摩擦、形变等原因一定会产生无用功的损耗，这与机械在设计中考虑到的精度、程度等都有莫大的关系，无用功的损耗大大地降低了机械设备的使用效率，所以在机械设计时我们要以节能的基本原理为基础，尽量减少无用功，以期提高机械的节能性。
2.1.3对机械设计节能原理的基本归纳和整理
本文主要是在动能的机械设计节能、减少无用功功率方面以及减少其他输出力功率方面对机械设计节能基本原理进行了简单的介绍，工程师们在进行机械设计时，只要考虑到将机械系统里面的一些参数常量等保持在很小的变化范围内，就能极大地增加机械节能性，但是想要做到这一点，其实还是有一定的难度的，这就需要我们广大的机械工程师们更加努力的进行设计了。
2.2机械设计节能基本原理的应用范围
机械设计节能基本原理在工程设计方面的应用：
2.2.1机械节能原理在升降机械设计中的应用
升降机械在工作中消耗的功率是比较大的，为此我们需要对其进行节能设计改善，那么我们要从哪方面开始着手呢，首先我们要分析主要消耗功率的原因，其主要消耗功率的是机械在提升或下降货物的过程中消耗功率比较大，经过试验我们得出按照电梯标准进行设计的机械要比传统的机械消耗功率要小的多。要想在升降机械上进行节能设计就要参考电梯的设计方案。把机械设计原理应用在升降机的节能上。我们主要应用的公式即为：Q(t)r1=Pr2其中：r1表示货物卷筒半径，r2表示配重卷筒半径，P表示衡量的配重，Q（t）表示可以提升的物体的质量。
2.2.2机械节能原理在加工设备设计中的应用
机械设计节能基本原理在加工设备中的应用可以说最为广泛，加工设备在我们日常生活中是必备的产品，可见其节能性对我们是多么重要。以下我们就针对生产加工中的设备牛头刨床进行应用。牛头刨床其机械内有一个惯性很大的主轴，它能够保证机械的正常稳定运转，但是为了考虑其输入功率的降低等因素，我们要根据机械原理在原来设备的基础上再加设一组牛头刨床装置，使新牛头刨床功率是原来的二倍，这就达了提高功率的目的。
2.2.3机械节能原理在大型冲击压路机设计中的应用
大型冲击压路机其冲击轮表面特征并不是以周期函数进行体现的，它的变化幅度是比较大的，因此这就给我们的节能设计带来一定的难度，所以要想达到我们预期的目的，我们必须得要把冲击轮系统的势能在重心最低时其势能能够在最大范围内进行变化，只要能够达到以上要求，就能够达到节能目的。
机械设计节能是可持续发展观念下对机械领域提出的新要求，更是符合我国社会主义特色社会建设的发展理念，只有在工作中将节能理念深入到底，落实到每一个工作人员的心中，强化设计人员自身专业技术，提高设计人员素质，才能够真正的做到节能设计。
作者:张宇 单位:中车长春轨道客车股份有限公司
参考文献
[1]方永锋，陈建军，曹鸿钧.多次随机作用下可修复的k/n表决系统动态可靠性分析[J].西安电子科技大学学报，2014（5）.
[2]开依沙尔热合曼买买提明艾尼.基于骨骼重建机理的连续体结构仿生拓扑优化方法[J].农业机械学报，2014（5）.
机械活化的基本原理范文2
【关键词】机械工程；技术；创新
1机械工程内涵概述
机械设备是各项生产事业的必备基础工具。从功能可以将其分为粉碎机械、动力机械化、物料搬运与交通运输机械等；从机械服务对象可分为化工机械、农业机械、纺织机械与矿山机械等；从工作原理可将机械分为透平机械、热力机械、流体机械与仿生机械等。随着社会化进程的不断深入，机械工业成为支撑国民经济的基础行业，伴随现代化科学技术快速发展。机械工业是科学技术物化的基础，该产业的结构优化升级必须靠高新技术的突破来实现，而机械工程学科领域正是技术创新的基地。
2技术创新的方法――TRIZ
1946年，俄国学者阿利赫舒列尔（G.S.Altshuller）和他的同事最先提出TRIZ（发明问题解决理论）理论及基本方法，可以普遍适用于新出现的发明问题，协助人们获得这些发明问题的最有效解。现在，国际上已经对超过250万项出色的专利进行过研究，大大充实了TRIZ的理论和方法体系。TRIZ理论有效地揭示了创造发明的内在规律和原理，目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解。它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程，而非是盲目的创新。实践证明，TRIZ理论可明显加快人们创造发明的进程，并最终得到高质量的创新成果。
试错法、发散思维法、联想法等传统的创新方法，是TRIZ理论出现之前人们进行发明创造采用的主要方法。与这些传统方法相比，TRIZ创新法有不少优点，如该体系中总结了创新的规律性，使创新过程的方向感增强，提高了创新效率，有助于预测产品的技术发展趋势。同时，TRIZ方法具有良好的可推广性和普适性。经过半个多世纪的发展，TRIZ方法形成了自身比较完善的体系，并在多个行业得到应用。
技术系统进化理论是TRIZ中最重要的内容之一。该理论主要有8大进化法则，这些法则可以用来预测技术系统，产生并加强创新工具。这8大法则是：（1）技术系统的S曲线进化法则；（2）提高理想度法则；（3）子系统的不均衡进化法则；（4）动态性和可控性进化法则；（5）增加集成度再进行简化的法则；（6）子系统协调性进化法则；（7）向微观级和增加场应用的法则；（8）减少人工介入的进化法则。TRIZ法通常用于机械技术概念设计阶段，针对研发过程提供先进的创新理论、方法及多学科的知识背景，运用软件平台引导设计者系统化地分析问题、分解矛盾。自创立以来，TRIZ增加了一系列工具，如，冲突矩阵、ARIZ、AFD、物质――场分析、ISQ、DE、8种演化类型40个创新原理，39个工程技术特性，物理学、化学、几何学等工程学原理知识库等。这些工具为创新活动的开展提供了基础，从而使TRIZ的实际应用具有可行性。但是TRIZ方法并没有提供如何与实际情况相结合的现成思路，因此在实践中还有大量工作需要完成。
3机械工程技术创新模式
技术创新模式指借助新理论、新技术和新工艺，开发生产新的机械设备，提供新的服务。技术创新的模式可以根据技术创新的动力源、创新的内容、创新的重要性和幅度、技术创新的方法等划分为以下几类：
3.1合作创新模式
机械工程技术的合作创新模式是指企业、科研机构与高等院校之间联合开展的创新活动。合作创新多出现于新兴技术和高新技术领域，以共享资源或效益为前提，有明确的合作目标和合作期限，合作各方在技术创新过程中协商投入，共同参与，分担风险。企业、科研机构与高等院校的合作创新是国内外机械工程技术创新的重要模式。
3.2自主创新模式
机械工程技术的自主创新是来源于组织内部的技术突破，通过独立的研究开发活动，获得拥有自主知识产权的技术，其成果通常是前所未有的重大科学发现、技术发明、原理性主导技术等，意味着在研究开发方面独一无二的贡献。自主创新可以摆脱技术引进和模仿造成的依赖性，其根本是占据技术领域的主动权。
3.3模仿创新模式
机械工程技术的模仿创新即通过模仿并改进已有技术而进行的创新活动，是对率先进入市场的机械产品进行改造再创新，即首先掌握被模仿产品的技术诀窍，在此基础上产生新的创意，超过原来的技术水平，使新技术更具市场竞争力。模仿创新的优势是能够大量节约研发和市场费用，降低投资风险，但是这一模式具有较强的技术跟随性。随着我国知识产权保护的力度不断增强，专利制度也在继续完善，通过这种模式获得效益显著的新技术越来越困难。
4构造有利于实现技术创新的机制
围绕一项技术创新项目所要的开展活动非常多，例如，设计项目方案，协调多方力量共同开展技术创新活动，对技术创新项目进行风险控制，对创新人员进行有效激励以保证项目成功实施，以及对技术创新效果进行绩效考核等。技术创新机制是一系列动力、规则和程序组成的复杂系统，核心为技术创新与市场需求之间的矛盾。该机制包括投融资机制，运行机制，激励机制，考核机制等基本机制及众多子机制，它们之间也存在着相互影响和相互制约。
4.1投融资机制
科技是促进社会和经济发展的强大动力，但科技的发展绝不是孤立的，财政、金融、税收、贸易等相关政策共同作用才能促进技术创新蓬勃发展。因此，在制定机械工程技术创新计划时，一定要有财政、金融、税收、贸易等方面政策意见的参与和协调，使所制定的技术创新方案具有可操作性。
4.2运行机制
运行机制是指技术创新逐步展开的规范化过程，它通常包含3个运行循环；（1）生产的物质流循环；（2）科技的信息流循环；（3）资金流循环。技术创新就是在这3个循环同时进行、互相配合中完成的。
4.3激励机制
机械工程技术创新激励机制是管理者与研发人员（激励主客体）之间进行信息交流，达成协调的过程。就利益隶属而言，技术创新项目的管理者和研发人员是相互独立的，因此激励要依据实现双方利益目标这一原则进行。
4.4考核机制
在考核机制中，要建立考核原则，设计考核的流程和具体考核指标，明确负责人及其责任。考核的数据并不代表一切，它可能只是某些潜在管理问题的表象，关键在于技术创新项目管理部门如何综合分析考核的数据结果，并以此作为技术创新机制管理的切入点，才能体现考核机制最有价值的意义。有效的技术创新机制是解放和发展现代生产力的根本途径，开展技术创新的关键内容之一就在于建立有效的技术创新机制。
5结语
机械工业越来越成为国民经济的支柱产业，因此各类机械工程企业均应继续强化技术更新改造，有效提升机械产品现代化技术含量，科学推行产品研发更新，促进我国经济建设持续发展。
参考文献：
[1]严桂英.对我国机械工业发展现状及对策的思考[J].改革与战略，2008.
机械活化的基本原理范文3
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
机械设备在人们的生产生活中随处可见，特别是工业生产中表现的尤为显著，它不仅是工业生产的重要组成，也是国家经济发展的重要支柱。但是大量机械设备的使用，必然会造成国家巨大的能源浪费，这与我国提倡的“节能减排”政策十分不符。为了响应我国的节能政策的号召，设计人员必须对机械设备从设计到制造最终到完成这一过程进行合理的机械节能优化，保证资源最大化的利用，这其中对于机械设备的设计是节能工作最重要的环节。近年来，机械使用者们为了减少资源的不必要浪费，降低生产成本，提高机械使用效率，使经济利益最大化，他们越来越青睐于节能型的机械设备，这使得传统的机械设计和制造方法即将淘汰。
3机械设计节能原理及其应用
机械设计节能原理又称为平衡节能原理，要求在设计中从动力源、减少摩擦、功率匹配节能等方面入手，充分考虑实际应用中的能耗问题，不断完善设计图纸，尽可能在设计源头上减少能源的浪费。
3.1动力源
动力源一般指机械设备的发动机，在机械设计时要求尽可能减少输入功率的同时尽可能的提高输出功率，简单的说就是提高能源的转化率。在实际的应用中，这一理念体现在机械设备的启动和减速两个阶段上。
3.2设计中减少摩擦
发动机所产生的动力，必须依靠齿轮、动力传送带等进行传送，传递到机械设备所需要的运作部位，这一过程的运动难免会产生摩擦，从而损耗动能。因此，对于机械设备的设计，要尽可能的减少机械构件间的摩擦。一般对于减少机械设备活动处摩擦的方法是使用光滑构件、对机械设备进行定期，这样可以减少动力的损失。
3.3功率匹配节能，合理运用节能
在设计中，需要合理的分析机械设备所需的功率，处于不同的环境中，或者工作性质的不同都会导致机械设备所需的功率不同。所以在设计机械设备时要依据的设计标准功率。
4机械设计能源浪费的原因
4.1缺乏节能设计理念
传统的机械设备是为了更好的提高机械设备的生产能力，促进企业的生产最大化，所以设计者往往更加注重的是如何提高机械设备的载重量、运转速度等，然后保证设备运作的稳定性和可靠性，可以说完全忽视了对于节能这一方面的考虑，甚至有些设备在设计时为了更好的提高以上的两方面性能，不惜消耗更多的资源，造成资源的严重浪费。
4.2设计人员专业水平低
对于机械设备的设计人员一般都是专业性的人才，他们拥有丰富的经验，但是他们有些人员不愿意进行理论学习，一直闭门造车，不想去了解新的理论，最终使得与社会先进的新型设计脱节，不利于国家机械行业的发展。同时有些人员长期工作，没有进行基层实地考察，导致自己所设计出来的设备与实际应用不符，不能满足企业生产的需要。
4.3技术水平无法满足设计需要
由于经济技术的制约，导致许多新的设计理念和设计思想难以实施，即使勉强能够完成，不说是否会出现问题，就是生产成本也会大大的提高，不符合经济利益最大化的原则。所以许多的机械制造商回来减少利益的损失，还是不愿意在机械设备中引入节能技术。
5如何做好机械设计节能
5.1选用环保型材料和环保型发动机
从机械设计环节入手，在满足设计要求的条件下，尽可能选择环保型材料，这样可以使得材料无污染、无公害、易于回收、方便处理。在机械设备中，机械发动机是机械设备的主要污染源之一，为了减少环境污染，有害物质的排放，要选用环保型的发动机，可以使得发动机具有油耗低、排放低等的优势。
5.2电子控制系统精确化控制
利用电子计算机和无线区域网组成的控制系统，实现对机械的精准控制。信息终端智能化可以实时监测机械的实际运作情况，同时做出智能化的判断，已达到控制发动机的输出功率，来尽可能的减少能源消耗。同时，这样的检测还可以及时的发现问题，做到及时的处理，这样就延长了机械设备使用的寿命，提高了经济利益。
5.3引入新型技术
机械设计离不开技术的支持，在设计中不能脱离现实生活生产的实际发展水平，但是又不能思想陈旧，固步自封，需要设计人员在设计时要有创新精神，要敢于尝试，将新型技术大胆的融入到自己的设计中去。这样不仅提高了技术人员的创新能力，还使得我国的机械行业发展不断的提高。
6结束语
随着我国经济的不断发展，国家和个人越来越重视环境问题，对于国家而言，出台了许多的政策，比如“走可持续发展道路”、经济建设、政治建设、文化建设、社会建设、生态文明建设“五位一体”的总布局。这些都可以看出国家对于环境的重视。对于个人，我们越来越喜欢使用清洁环保的工具，比如对于汽车的选择，我们更加青睐于环保型的汽车。机械行业作为节能减排的重要组成部分，就要从源头做到尽可能的减少环境污染，提高资源使用率。这就对机械设计人员有了更加严格的要求，不仅需要他们设计出机械产品，还必须达到能耗低，资源浪费少，同时可以给企业带来利益最大化的机械产品。
作者：李永森 单位：久益环球（佳木斯）采矿设备有限公司
参考文献：
[1]张超.计算机辅助设计在机械设计教学中应用的探究[J].课程教育研究，2013年14期
机械活化的基本原理范文4
关键词：《机械优化设计》；课程设计；《机械设计》课程体系
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）08-0212-02
一、国内教学现状
《机械优化设计》是机械设计制造类本科专业的专业基础课，是数学规划与计算机技术高度结合的学科。本课程通常以理论教学为主，涉及的数学知识与优化算法较多，其内容理论性强，又很抽象，不易理解，导致学生学习该课程的热情普遍不高。江苏大学是国内较早开始《机械优化设计》课程的学校之一。马履中等[1]在教学改革中，将教材内容不断更新、注意优化软件建设，不断更新和自编新的优化软件，注意教学手段的改革，积极推行多媒体教学及双语教学；注意收集学生的优秀作业、应用实例、优化软件。长江大学汪建华等[2]重视对学生知识应用能力和实际操作能力的培养，以适应社会需要为目标，着重“应用”二字，以“应用”为主旨和特征构建教学内容，重视对学生的技术应用能力的培养。教学中引入Matlab优化工具箱，减少学生编程与调试的工作量，将课程教学重点放在数学模型的建立上，优化方法的选择，以及Matlab优化工具箱中优化函数的使用上，使学生既学到了优化的思想与理论方法，又能够把实际决策问题用数学建模的方法转化为优化模型。河南工业大学武照云等[3]加大实验环节的学时安排（10学时左右为宜），开发基于Matlab的算法程序库，运用面向对象的程序语言Visual Basic进行软件开发，采用算法可视化技术。何亚银[4]开展课堂板书、多媒体教学和网络教学相结合的授课方式，将《机械优化设计》与C语言相结合，通过C语言编程来实现相关算法。目前国内外的机械工程教育向着复合型人才和工程应用能力培养的趋势发展，学生不仅需要有坚实的数理科学知识，同时需要工程实践方面的训练，强调理解知识、掌握学习的方法、培养独立分析与解决工程实践问题的能力。机械设计类现行的且已延续了几十年的教学方式中，《机械原理》、《机械设计》的课程及课程设计四个教学环节孤立地完成，教学内容不连贯，学生接受《机械设计》的有关知识和技能缺乏系统性。传统的机械产品开发方法中，其设计、制造及检测环节相互独立，严重脱节，须反复进行产品样机的试制—检测—修改设计。即使这样，一些严重的结构缺陷及设计原理、基本参数的错误在设计阶段也往往不能及时被发现，有的到了产品开发的后期或正式生产时甚至在投入使用一段时间后才发现，有时产品还不得不返回到设计构造阶段以便进行必要的设计变更。这样的产品开发程序效率低，浪费了大量时间、人力和资金。目前，《机械优化设计》的教学方法仍然有很多值得探索的地方。如何提高学生的学习积极性，摆脱传统的以讲授数学原理为主的教学方法，对本课程的教学内容、教学模式、教学手段进行改革，已经势在必行。
二、我校开展《机械优化设计》的实践与总结
本课程所依托的《机械设计》课程为山东省精品课程，所在教学团队为省级团队。长期以来，青岛理工大学机械工程学院《机械设计》教研室在林晨老师和杨志强老师的领导和带动下，具有良好的教学研究基础和传统。《机械优化设计》课程教学的顺利执行，必需与《机械原理》和《机械设计》课程相结合。为了推进该课程的教学，我们在《机械原理》课程的教学中即引进优化设计的理论，即在平面连杆机构设计这部分教学时，初步讲授优化设计理论。2012年我们选用了清华大学出版社出版、李万祥老师主编的《工程优化设计与MATLAB实现》[5]这本书，笔者和同学普遍感觉挺好。该书的优点在于对应每一个算法，都附有相应的MATLAB程序。学生可以在掌握算法的基本知识点以后，利用这些程序上机操作。MATLAB语言简洁，代码灵活，具有极其丰富的库函数资源，并且对代码的书写形式没有很严格的限制，同时利用丰富的库函数简化了子程序的编写任务；具有功能强大的图形功能，可以将计算结果生成图形或进行运动仿真。传统教材仅介绍算法。程序需要学生自己编写。这对于我们仅有32学时的选修课来说，要求学生编写简单的程序是可能的，但是要书写较长的、本身就比较复杂的算法是不容易的。笔者长期从事数值模拟工作，在实践中发现，教给学生掌握编程技术最简单高效的方法，就是给学生现成的程序，然后在其基础上进行修改。在上课过程中，采用多媒体教学方法，并安排4～6学时的上机学时。在教学过程中，为了让同学对优化设计方法的应用有更深的认识，要求学生对机械产品的优化设计情况、先进的优化设计方法等方面进行调研，并通过图书馆“维普数据库”查阅文献资料，书写读书报告。课程进行过程中，结合平行进行的《机械设计》课程的内容，让同学们进行轴和带传动的优化设计等计算。在课程结束时，结合平行进行的减速器的课程设计，要求同学使用优化理论对减速器进行设计。同学们最开始都觉得比较难，经任课教师答疑，他们最终调试好程序，计算出优化后的结果，同学们普遍有豁然开朗之感。根据以上的教学思想，这样就可以简单方便地把《机械原理》、《机械设计》和《机械优化设计》这三门课程有序地结合起来。
三、思考
数学语言描述了机械工程中的各类现象，所以《机械优化设计》这门课给出了各种数值计算方法及相关数学模型。但学生在学习课本前面的数值方法时往往容易糊涂。所以我们在讲授这门课时，必须先提出工程实际问题，然后再根据实际问题提炼出数学模型，再进行求解。这门课的理念，应该不只局限于机械产品的优化设计本身。优化设计的教学目的并非只是教给学生如何建立数学模型，甚至是如何编程并上机，最终的目的应是为了解决实际工程问题，并在生活和工作中贯彻优化设计的理念，给生活和工作提供方便。优化设计的理念在《机械设计》中可以应用到各个方面，并且和其他先进设计方法如摩擦学设计、可靠性设计、系统设计相结合。比如，能源短缺问题已成为世界各国密切关注的重要问题。我国的能源形势十分紧张，能源供需矛盾突出。受技术水平制约，我国许多能耗设备效率较低，在能源紧张的同时还存在着比较严重的浪费现象。因此，节能是我国国民经济发展中的长期战略任务。那么如何能够设计出节能的机械，哪怕只节省1%，那么节省的能源数量也是惊人的。教学的目的是为了工程实际应用，而不是与工程实际脱节。所以在接下来的教学过程中，笔者设想，应该增加与工厂生产实际相关联的设计题目。而且作为教研室的教学储备，打算以本科生毕业设计的形式做一些优化设计的工程题目。这个难度要求虽然更高，但比较有意义。
参考文献：
[1]马履中，杨启志，尹小琴，等.“机械优化设计”课程教学改革[J].江苏大学学报，2003，25（4）：95-97.
[2]汪建华.袁新梅.《机械优化设计》课程教学改革与探索[J].长江大学学报（自然科学版），2011，8（10）：119-121.
[3]武照云，刘晓霞，刘楠皤，李丽.《机械优化设计》课程教学研究与改革[J].机械管理开发，2011，（1）：190-191.
机械活化的基本原理范文5
关键词：机械活化；干法工艺；氧化淀粉
氧化淀粉是淀粉在酸性环境、碱性或中性介质中，加入适量氧化剂的情况下发生氧化反应得到的产品。氧化淀粉具有很好的流动性，而且其固体含量相对比较高，另外粘性强、透明度好，这诸多优点令其受到食品、建材等行业的青睐。但是在实际制作过程中却存在很大困难。因此在这种情况下寻找一种高效率的生产工艺改善氧化淀粉生产现状显得尤为必要。
1 机械活化木薯淀粉氧化淀粉干法工艺简介
1.1 氧化淀粉制备原理
氧化淀粉的制备需要合适的氧化剂参与制备过程，传统的制备效率普遍不高。淀粉和结晶颗粒结构相似，其内部却没有结晶部位，外部坚固易结晶，将它放在水或化学试剂中不会受到太大影响。在没有结晶的环境下，即使存在氧化剂也很难发生氧化反应，淀粉氧化反应在这种情况下就很难发生，这就是其氧化度和反应效率不高的根本原因。目前解决这一问题的措施有一种，它利用强碱的催化效应，对淀粉进行预先加工处理，以达到提高其氧化反应效率，增强其氧化度的目的。但是目前这种普遍采用的方法却存在一定的缺陷，因为其制作成本相对较高而且对环境污染较大。
1.2 干法制备工艺
干法工艺制备氧化淀粉，其制备环境大多要求将水的质量分数控制在20%左右，在一定控制条件下，将试剂与淀粉充分混合后得到干燥产品。目前这种工艺因存在反应不均匀、产品质量缺乏保障等问题而没有得到生产厂家的广泛应用，但与其他制备工艺相比，其优势也是显而易见的：工艺简单、流程也相对比较简短、反应效率高、生产设备要求不高且耗能少、对环境影响小等。因此利用这种工艺研究木薯淀粉氧化淀粉的制备具有重要意义。
1.3 机械活化淀粉制备方法
机械活化主要针对固体颗粒物，在一系列机械力作用下，将机械能转化为物质的动能，此时固体颗粒结晶体的结构和部分物理方面性能发生改变，从而引起固体物质的化学相关性能增加。机械活化淀粉是通过改变其相关物理特性后产生的淀粉，具体过程为在摩擦、撞击等一系列物理机械外力的作用下，淀粉结晶的结构被分解破坏，致使其转变成为低结晶或非结晶状态，此时其物理特性也随之发生了改变，比较明显的是其透明度和冷水环境下的溶解度提高，对淀粉相关特性如老化特性产生了一定影响。
在上述研究基础上，技术人员探讨一种新的处理方法，就是将机械活化运用到淀粉的预处理阶段，氧化剂采用过氧化氢，制备工艺采用干法工艺，评价指标是制备淀粉羧基含量。具体研究其氧化剂和催化剂使用量、机械活化及反应时间、温度变化等对木薯淀粉氧化反应的影响，得出结论，看其是否符合这一工艺优化标准。
2 实验材料与方法
2.1 材料
本次实验主要应用原料为：木薯淀粉（由广西农垦明阳生产），双氧水（浓度为30%）、浓盐酸（浓度为36%）以及冰酸醋，在此试验中主要用作分析纯，且均由汕头西陇生产。此外，还有一种分析纯，即乙醇（浓度为95%），由广东光华生产。
本实验中主要使用的仪器为集热式恒温加热磁力搅拌器（型号为df-101b，由巩义市英裕生产）以及电热鼓风干燥箱（型号为101a-2b，由上海实验生产）。
2.2 实验方法
本次实验过氧乙醇溶液是在常温下制备的，催化剂选用浓硫酸（4ml浓度为98%），参加化学反应的是双氧水（30%）和冰醋酸（20ml），反应时间为18小时，可制得约13.5%的过氧乙酸溶液。
氧化淀粉的制备要素是，淀粉40克、催化剂选用无水硫酸铜、将反应物过氧乙酸和浓盐酸混合密封1天时间、机械活化方法磨介质（300ml），一定条件后取样（50℃干燥5小时）。
测量羧基含量方法：取样（0.5克），加乙醇30ml（95%），搅拌半小时，然后过滤，用相同浓度的乙醇去除氯离子，转移样品至300ml去离子水的烧杯中（容量为500ml），加热至沸腾状态，保持温度6分钟左右，在热溶液中加入酚酞指示剂，用氢氧化钠标准溶液（0.019·4mol
/l）让指示剂变色，记录氢氧化钠体积耗损量v1，另外用原淀粉做对照实验，同样记录氢氧化钠体积耗损量v2，再通过计算式就能得出羧基含量。
3 实验结果分析
3.1 反应时间的影响
从图1中可以看出在1小时以内，氧化淀粉羧基含量与时间成正比关系。采用机械活化方法可以使淀粉改变原有性状，其分子中的羟基能更好的同氧化剂反应。超过1小时候，效果明显降低。
3.2 反应温度的影响
从图2中不难看出，温度在50℃以上时，淀粉中羧基含量则迅速减少。原因是参加反应的过氧乙酸遇高温极易产生出氧气，当温度高到一定程度，氧气则来不及参与反应，直接导致羧基含量下降。
3.3 氧化剂用量影响
经实验发现氧化剂用量增的情况下，会有更多的定份分子与其接触，使反应效率得到了提高，相应的羧基含量也在上升。当氧化剂超过一定用量时，羧基含量则会明显下降。
3.4 催化剂用量影响
在实验中得知增加催化剂的使用量，可以有效提高淀粉的反应效率，超过一定量则会起反作用。适量催化剂则可，超过了一定限度则会引起淀粉大量发生降解显现，不利于提高定份氧化效率。所以从实践中得出，将催化剂用量控制在0.03%左右最能发挥其效果。
4 结束语
实验结果表明，采用机械活化方式，以过氧乙酸为氧化剂的木薯淀粉干法制备氧化淀粉是高效可行的。这种工艺应该在工业生产领域得到推广应用。
参考文献
[1]韦艳枝，黄祖强，胡华宇，等.氧化淀粉的机械活化木薯淀粉干法制备[j].湖北农业科学，2012（24）.
[1]谭义秋，黄祖强，农克良，等.机械活化木薯淀粉氧化产物的分散性能[j].化学世界，2010（4）.
机械活化的基本原理范文6
关键词：课程标准；优化内容；实训改革；引导创新
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2013）29-0096-03
《机械设计基础》是机电类的专业基础课程，围绕着机械原理和机械设计的基本知识为主线进行讲解，属于一个综合性比较强的学科。主要内容包括：静力学及承载能力分析等相关理论，常用机构和通用零件的结构、工作原理、特点和应用及其设计方法。虽说只是一门专业基础课程，但是课程内容涉及面广泛，各个章节之间跨度大，学生掌握该课程难度较大。很大一部分的学生面对这门课程时犯了难，教师的教授也颇有些有力使不出的感觉。总体而言，这门课程的教学任务是不容易完成的。但是，这门课程的所处的学科专业基础的位置，又决定了它在以后所有相关课程学习中的重要地位，扮演着奠基石的重要角色。如若《机械设计基础》学习不到位，知识不完善，就会加大后续相关专业内容学习的负担，甚至影响到学生将来参加工作后的职业能力的提升空间。因此，改善《机械设计基础》的教学现状，提高教学成果，帮助学生进步，成为亟待解决的必要问题。
笔者有幸参与完成了湖北国土资源学院（以下简称“我院”）机电工程系关于《机械设计基础》的新的课程标准化设定和相关的教学改革，在这样一个逐渐学习、不断进步的过程中，有了一些收获，希望与读者分享。
教学方式和方法要改革，首先要确定改革的方向，明确改革的最终成效。《机械设计基础》的基本教学任务和最终需要实现的教学成果，是新课程改革的重要目的。首先是知识目标：学生通过该课程的理论学习，掌握机械原理的基本知识和机械设计的基本思想、方法，为深入学习本专业后续课程打下基础。其次是能力目标：培养学生的科学思维能力、自学能力、熟练查阅各类机械手册的能力。还有素质目标：通过有效地拓展课堂教学内容，提高了学生专业素质，培养他们对学习的热情、积极性和主动性；提高分析实际问题、解决问题的能力，使其面对机械零件时具有基本的认知能力，对于机械类设备都具有基本的分析能力；培养学生遵守国家标准、严谨认真、一丝不苟的工作作风。这些目的的实现，不仅仅需要教师在课堂上有效率地完成基本理论知识的灌输，更需要添加丰富的实践能力教学，使学生正真学会把专业知识记在心里，用在手上。
职业院校的大多数教师是学科型的，往往不自觉地把教学拉到传统学科教学模式上，往往忽视社会对职业学校学生的要求是理论和实践的结合。因此，在日常的教学过程中，教师不仅仅要注意提升学生的理论知识，还要培养指导他们实际工作的能力。职业院校的教学应该做到理论与实践能力兼顾，并且偏重于应用。笔者认为，对于《机械设计基础》的新课程标准的设定，就需要紧紧围绕这一个标准来完成，并以此展开相应教学方法的改革。
一、优化教学内容，提高课堂效率
本课程主体上分为三个部分：机械零件静力分析，机械常用零件的工艺性，各类常用机构。静力分析部分，主要讲述各类零件作为理想刚体情况下的受力分析方法，含有大量的计算，对于学生而言，掌握起来较为困难，教学难度比较大。常用零件工艺性部分，主要介绍了各种失效形式，各类钢种和材料的型号、功用、适用范围，以及相对应的工艺加工方法。因为涉及各类材料的代码编号比较多，要完全掌握这些代码所含信息难度较大。第三部分则是分别介绍连杆、齿轮、轴承等多种机构的类型，作用，运用方法等多方面内容，各个小章节独立成篇，相互之间关联不大，容易造成学生遗忘快的现象，影响教学成效。
在教学内容的优化上，最主要的就是要进行前面两个部分的优化。关于工艺性中那些复杂的工程材料牌号，其意义都是可以通过相关手册进行查询的，可以不用全部死记硬背。那么，要求背熟牢记的，只有学生在今后的学习工作中会经常用的到的那一部分。零件静力分析本身难度比较大，对于高职学生而言，掌握静力分析和拥有大量计算的能力是有些强人所难的。如果依然拘于循规蹈矩的教学，只会进入毫无意义的死循环，学生上课必将没有热情，教师也会毫无动力。所以，关于静力分析的内容，笔者将原本非常考验学生能力的单纯的量化计算，优化为简单的计算加上浅显易懂的定性分析比较。静力分析的课堂内容是让学生掌握分析零件各个位置受力情况的能力，这一能力通常在后面的学习中应用在对零件最易失效点的寻找和最终受力方向的判定上，而这种寻找和判断的结果，不依靠精确的计算数据也是可以很正确地完成的。通过新的内容进行教学，学生不再疲于枯燥的计算，定性的分析也较有效地加深他们的印象，最终大多数都掌握了受力分析的能力。以达到相同的学习成效为出发点，笔者完成了静力分析部分内容的优化革新，简化了学习内容，在让学生轻松学习的同时，达到甚至超越了原先的教学目标，让更多的学生较为容易地掌握了这一部分的运用能力。
进行机械机构部分教学时，首先可以从教学方法上加以改善。学会采用多种多样的教学模式，灵活运用各类教学手段，活跃课堂气氛，带动学生自主学习，起到事半功倍的教学效果。
一是讲练结合：教师在课堂上精讲基本概念、基本理论和设计思想，然后布置学生进行课堂练习，现场解决问题，以提高学生学习的积极性。
二是直观教学：利用多媒体技术制作的电子课件进行直观教学，帮助认识机械设计的过程，熟悉各种机构的实际应用范围。
三是讨论式教学：对于不同运动机构的特点、联系和应用范围，教师将学生分成几个小组进行讨论，然后由每个小组的代表发言，提出自己的方案和理由，最后由教师进行评议。
四是案例教学：以日常生活中常见的机构和传动装置为例题、引导学生进行思考，拓展其思想空间。逐渐培养起学生将理论知识的运用在实际生活中的能力。
例如，笔者在进行平面连杆机构章节的教学时，将基本理论知识讲述完毕后，并没有像往常那样给他们举例分析，而是布置给学生一个设计任务：用连杆机构的相关知识设计出电动摇摆童车的机械原理图。这样的童车，学生平时都能看见，贴近他们的生活，能引起他们的学习兴趣。这些设计原理要通过对课堂知识的活学活用来完成。最终提出的设计方案多种多样，通过各个方案之间的优劣比较，学生对这一章节的内容有了比较深刻的认识，也加强了记忆，比起循规蹈矩的普通教学方法，课堂效果显著提高。通过各种教学方法的合理使用，既提高了课堂效率，同时无形中也锻炼了学生对课堂知识的运用能力。
每个章节的教学脱离了原有的只是依靠课件的普通教学模式，将单一的课堂讲解丰富起来，穿入大量的实践内容，让课堂教学不再拘泥于书本上的理论知识。每个章节重新制定新的教学计划，抓住每节的核心内容，在基础理论知识讲述完毕后，选取该章节的一款典型机构类型，参照机构模型或者机构原件，结合实际生产工作实例，对这一种典型机构进行详细的分析，包括其结构、作用、适用范围、设计参数，等等。通过这种书本理论和典型实例相结合的模式进行现场教学，比起普通的、仅依靠书本例题的教学，更能引起学生的学习兴趣。学生通过对实体机构或模型的观察，能更直观地认识到它们的工作过程，巩固和加深了理论知识，可以获得良好的教学效果。
二、理论结合实践，提高应用能力
高等职业院校课堂理论知识的教学固然必不可少，但实践教学的展开同样是非常重要的。和《机械设计基础》相关的实践实训教学项目一共安排有三个，分别为机床拆装、发动机拆装、减速器设计，这三项实习教学中，两项拆装实习更偏重于动手实践，一项设计实习则偏重于理论运用。
拆装实习的主要目的是引导学生学会装配工具正确使用，使用正确方法拆卸组件，制定装配工艺，使用正确方法装配组件，学会初步的分析运转过程和原理。拆装实习是一个很好的帮助学生提升能力的机会。如果仅仅给学生传授拆装方法等工艺手段，简单地介绍机器中的各个零件，然后让学生自行联系拆装，是远远达不到两周拆装实习的教学目的的。课堂上所讲授的都是单独的机构个体，相互之间关联不大，而一台机器的运转完全是依靠这些机构的相互组合配合来完成的。在这样一个机器整体中，每个机构就成了有联系的部分。在拆装实习的过程中，对机器的工作原理进行精细的分析，对每一步的工作过程进行详细的讲解，就能够让学生学习到零件相互组合的方法，观察到机构相互配合的原理，而这些知识是小范围的独立讲解所不能完整概括的。以成品的大型机械为依托，就可以将所有的机构有顺序、有条理地串接起来，更有助于学生理解各机构的功效，也可以帮助他们认识到各机构的适用范围、设计参数等特性的产生依据。将书本知识切实地运用于实际工作机器的运行，首先能够提升学生兴趣，使他们认识到自己所学的知识具有实际运用意义，是实践所需要的；其次能够培养学生实践动手能力，通过对每个零件的拆装，熟悉它们在工作中所处的位置和发挥的作用，掌握各种拆装方法和安装工艺，极大地锻炼了动手能力。
设计实习偏重于理论运用较多，主要内容为通过先观察拆装体积较小的减速器模型，然后设计出实体减速器的尺寸、所用零件类型等参数，有别于拆装实习的动手观察。设计实习偏重于查阅机械手册和参数分析，由表及里地逐渐体验到机械设计的魅力，从观察成品机器的运行状况，到通过自己努力完成一套产品的所有设计参数，学生获得的是成就、信心和能力。在设计实习中，他们能更精准地理解到各个零件参数的依据、零件的材料、尺寸、安装方位，懂得每个细小的部位都对整体产品的工作特性有着重大的影响。设计实习完成后，学生对于机械的认知，就不会只停留在表面的观察和单一机构的分析上，而能学会从最本质的要素出发，用整体全面的角度去理解所有机构的功能和关系，这些就是他们经过锻炼获得的实践应用能力的提升。
通过新的课程标准的设定，教学方式的改革，实训任务的完善，《机械设计基础》课程的教学成果较以往而言有了一个大的提高，更有利于教师教学计划任务的完成，也更有助于学生理论知识的掌握和实践能力的提高，达到做中学、学中做、学做一体的目的。
参考文献：
[1]杨可侦，程光蕴.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2006.
