序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇礦山機械設(shè)計論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

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二、礦山機電專業(yè)的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程安排

從該專業(yè)的特點來看，對于機械設(shè)計基礎(chǔ)的要求比較高，主要是識圖、讀圖、繪圖、選型計算及機械設(shè)備安裝與維護(hù)的能力要求比較多，掌握礦山機電及系統(tǒng)的設(shè)計，學(xué)會運用手冊、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等資料。因此，在理論授課時要突出這方面的特點。1.理論環(huán)節(jié)本校該專業(yè)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程，理論教學(xué)為50學(xué)時，實驗為10學(xué)時，根據(jù)這個學(xué)時來安排，理論知識突出與礦山機電專業(yè)相吻合的知識點。理論授課主要講以下內(nèi)容:①平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析，在這部分主要包括平面機構(gòu)的運動簡圖以及平面機構(gòu)的自由度分析及運動的確定;②凸輪機構(gòu)。主要包括從動件的凸輪的幾種形式及運動規(guī)律;③軸轂連接，主要包括鍵連接、花鍵連接和銷連接的幾種形式以及運用的環(huán)境;④帶連接和鏈傳動是重點，因為涉及井下運輸。這部分包括帶的分類、帶傳動的工作情況分析、普通V帶的設(shè)計計算及V帶傳動的張緊、正確安裝與維護(hù);鏈傳動主要有幾種形式及應(yīng)用場合;⑤齒輪傳動。主要講減速器設(shè)計；齒輪失效的形成、形式及措施等。⑥蝸桿傳動，主要是蝸桿傳動的散熱計算;⑦齒輪輪系。主要是定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算;⑧滾動軸承和滑動軸承。主要是分類和應(yīng)用場合。2.實驗環(huán)節(jié)針對專業(yè)的特點以及理論課授課的分配，在實驗環(huán)節(jié)主要設(shè)計了下面幾個實驗:①金工工廠參觀實習(xí)。讓實習(xí)工廠的老師講解設(shè)備的種類以及每種設(shè)備可以加工的零件類型，典型零件的示范加工。讓學(xué)生對工廠內(nèi)的設(shè)備大概了解，清楚有什么樣的設(shè)備及該設(shè)備可以加工什么零件。這有助于學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識時加深理解。②機構(gòu)認(rèn)識實驗。該實驗可以增強學(xué)生對機構(gòu)與機器的感性認(rèn)識。陳列室展示各種常用機構(gòu)的模型，通過對模型動態(tài)展示，并以四連桿機構(gòu)的變化情況，提出液壓支架中四連桿的作用的問題，讓學(xué)生思考，使學(xué)生對常用機結(jié)構(gòu)及類型與相應(yīng)的設(shè)備建立起關(guān)聯(lián)。③齒輪范成原理實驗。該實驗是了解用范成法加工漸開線齒輪的基本原理，要指導(dǎo)學(xué)生注意觀察齒廓漸開線部分及過渡曲線部分的形成過程，使其了解漸開線齒輪在制造過程中產(chǎn)生根切現(xiàn)象的原因，以及避免根切現(xiàn)象的方法，并會比較標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪各部分尺寸的異同點。實驗老師做演示實驗，學(xué)生參觀。另外在進(jìn)行完該實驗后，還應(yīng)進(jìn)行減速器的拆裝。④帶傳動的滑動率和效率的測定。該實驗主要是觀察帶傳動的彈性滑動和打滑現(xiàn)象，并了解外載荷對傳動效率的影響，讓學(xué)生結(jié)合礦井運輸了解皮帶運輸?shù)脑砗徒Y(jié)構(gòu)。

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中圖分類號：TH212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（a）-0119-01

礦山機械，如破碎站、斗輪挖掘機、堆取料機等，工作于礦山環(huán)境，設(shè)備巨大，自重可達(dá)千噸以上。這類設(shè)備連續(xù)開采，一旦因故障停機，將會造成巨大的經(jīng)濟損失。

這類礦山重型機械大多采用大型履帶行走裝置、多履帶行走裝置，實現(xiàn)設(shè)備的移動。履帶行走裝置的工作可靠性嚴(yán)重影響著礦山的工作效率，間接影響著礦山經(jīng)濟效益。因此，在設(shè)計階段必須保證大型履帶行走裝置的強度。履帶架為大型履帶行走裝置的核心零件，其強度決定著整個履帶行走裝置，以至于整個礦山機械的工作可靠性，因此，必須在設(shè)計階段保證履帶架的強度。

關(guān)于履帶架的強度計算方法，公開發(fā)表的論文較多，這些論文大多針對小型履帶架進(jìn)行研究，而大型履帶行走裝置具有其自身獨特工作工況，因此，有必要針對大型履帶行走裝置的核心零件――履帶架進(jìn)行研究，從而為履帶架設(shè)計提供保證。本文應(yīng)用ANSYS軟件針對大型履帶架建立了多工況有限元模型，研究其在不同工況下的應(yīng)力分布特點。

1 建模

1.1 幾何模型

本文所研究的承重1200 t大型履帶行走裝置履帶架及門架三維模型如圖1所示，應(yīng)用三維建模軟件solidworks建模。

1.2 有限元模型

由于履帶架主要由板件焊接而成，應(yīng)用板殼單元分析，計算效率和結(jié)果準(zhǔn)確度均能保證。因此，將模型導(dǎo)入專業(yè)網(wǎng)格劃分軟件hypermesh中，抽取中面并進(jìn)行網(wǎng)格劃分。將網(wǎng)格模型但邊界條件施加及提交計算，導(dǎo)入ansys軟件后的網(wǎng)格模型如圖2所示。該模型采用整體結(jié)構(gòu)劃分網(wǎng)格而成，單元類型shell63，線彈性材料彈性模量E=2.3e5（米制單位）、密度7.8e-3kg/mm3，共50萬個單元。針對該模型進(jìn)行個網(wǎng)格尺寸研究，最終確定50萬個單元能保證工程上計算精度要求。

2 工況及邊界條件

大型履帶行走裝置工況主要有直行工況、轉(zhuǎn)向工況、空載爬坡工況，本文針對這些典型工況，應(yīng)用履帶架網(wǎng)格模型，施加不同的邊界條件，模擬實際工作過程，研究履帶架應(yīng)力分布特點。

2.1 直行工況

直行工況履帶架所受載荷及約束施加如圖3所示，上部載荷通過節(jié)點力直接分布施加于履帶架與上部結(jié)構(gòu)連接處。通過梁單元模擬承重輪，承重輪處施加豎直方向位移約束，驅(qū)動輪處施加前后方向的位移約束，并在導(dǎo)向輪處施加行進(jìn)阻力，以及將承重輪內(nèi)摩擦阻力施加于相應(yīng)位置節(jié)點處。

2.2 轉(zhuǎn)向工況

轉(zhuǎn)向工況約束載荷如圖4所示，施加履帶與地面之間的摩擦阻力矩，約束一側(cè)的驅(qū)動輪處行進(jìn)方向自由度及承重輪處豎直方向自由度。

2.3 空載爬坡工況

空載爬坡工況邊界條件如圖5所示，及將直行工況中物料質(zhì)量去除（空載），并將整體迫性調(diào)整一爬坡角度。約束條件同直行工況。

3 結(jié)語

計算結(jié)果如圖6所示，本文對各工況最大應(yīng)力進(jìn)行統(tǒng)計，如表1。

從表中可以看出：不同工況最大應(yīng)力出現(xiàn)的位置也不同，其中應(yīng)力最大值出現(xiàn)在轉(zhuǎn)向工況下，因此在設(shè)計時，針對轉(zhuǎn)向工況的強度計算要注意。

參考文獻(xiàn)

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Abstract In this paper， high-level application-oriented university in Shandong Province is taken as a case， and the major group of mechanical design and manufacture and automation in Shandong University of Science and Technology is taken as an example. From expects of current basic conditions， i.e. specialty and subject foundations， feasibility of implementation plan for specialty group of mechanical design， manufacture and automation is analyzed. Construction plan and management safeguards are put up with， in order to explore and study the implementation program of mechanical design， manufacture and automation for high - level application - oriented university.

Keywords High-level Application-oriented University； specialty group of Mechanical Design and Manufacture and Automation； Professional Certification

0 引言

2016年9月5日，山|省教育廳，山東省財政廳聯(lián)合下發(fā)了《推進(jìn)高水平應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)實施方案》。方案從“建設(shè)目標(biāo)、立項條件、推進(jìn)措施、組織實施”等四個方面進(jìn)行了精心設(shè)計，其中亮點和特色頗多：到2020年，建成60個左右高水平應(yīng)用型重點專業(yè)，進(jìn)入全國同類專業(yè)前10%；推動10所左右高校綜合實力排名進(jìn)入全國應(yīng)用型本科高校前10%；培育建設(shè)40個左右專業(yè)，逐步達(dá)到高水平應(yīng)用型重點專業(yè)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)；對每個立項建設(shè)專業(yè)撥款經(jīng)費400萬元，每個培育建設(shè)專業(yè)撥款經(jīng)費150萬元；“十三五”期間，省財政將加大投入力度，加強資金統(tǒng)籌，多渠道籌集20億元，積極支持高水平應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)。①高水平應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)旨在促進(jìn)高校轉(zhuǎn)型發(fā)展、特色發(fā)展，提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量，增強服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展能力。在此背景下，對加強機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)群建設(shè)來說既是一種挑戰(zhàn)也是一種契機。

1 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)群建設(shè)基本條件

合理的專業(yè)結(jié)構(gòu)、雄厚的專業(yè)基礎(chǔ)及較高的學(xué)科基礎(chǔ)是高水平應(yīng)用型專業(yè)群建設(shè)的基本條件。山東科技大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)群是以機械設(shè)計制造及其自動化為核心專業(yè)，包括機械電子工程、材料成型及控制工程、金屬材料工程共4個專業(yè)的專業(yè)群。專業(yè)群中的4個專業(yè)均服務(wù)于先進(jìn)裝備制造領(lǐng)域，具有相同的機械工程學(xué)科基礎(chǔ)，其中，機械設(shè)計制造及其自動化是先進(jìn)裝備制造領(lǐng)域的重要核心專業(yè)，金屬材料工程專業(yè)、材料成型及控制工程專業(yè)為裝備產(chǎn)品的設(shè)計與制造提供材料知識及成型技術(shù)，機械電子工程專業(yè)為裝備產(chǎn)品的智能化制造提供機電控制技術(shù)。4個專業(yè)相輔相成，相互補充，為高水平應(yīng)用型專業(yè)群建設(shè)打下了堅實了專業(yè)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

1.1 專業(yè)基礎(chǔ)條件

教師隊伍結(jié)構(gòu)優(yōu)化，專業(yè)課程設(shè)置合理，是夯實專業(yè)基礎(chǔ)的先決條件，是保證高水平應(yīng)用型專業(yè)群建設(shè)長足發(fā)展的主導(dǎo)因素。山科機械設(shè)計設(shè)計制造及其自動化專業(yè)群核心專業(yè)專任教師52名，教授19人，具有博士學(xué)位的45人，35歲以下教師5人?！半p師型”教師比例達(dá)到48.1%。教師隊伍中多人入選國家百千萬人才工程、國家及山東省有突出貢獻(xiàn)的中青年專家、“泰山學(xué)者”。另外，專業(yè)群充分發(fā)揮自身優(yōu)勢和特色，全方位多層次地拓寬學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)渠道，積極尋找創(chuàng)業(yè)基地建設(shè)的新契機。截止2015年底專業(yè)群實踐基地總數(shù)已發(fā)展到74個，校區(qū)合作建設(shè)基地28個，年均可接納學(xué)生4000名。近年來，機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)獲得山東省特色專業(yè)、山東省特色名校建設(shè)工程專業(yè)，教育部綜合改革試點專業(yè)，2012年被列入教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，省級教學(xué)成果獎6項，省級教學(xué)名師1名，省級教學(xué)團(tuán)隊2個等榮譽。

1.2 學(xué)科基礎(chǔ)條件

學(xué)科建設(shè)是專業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，專業(yè)建設(shè)以學(xué)科發(fā)展為依托。應(yīng)用型大學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)水平?jīng)Q定著專業(yè)建設(shè)水平，專業(yè)建設(shè)水平?jīng)Q定人才培養(yǎng)質(zhì)量，因此，應(yīng)用型學(xué)科建設(shè)是應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)的一項基本任務(wù)，有實力的學(xué)科基礎(chǔ)充分反應(yīng)學(xué)校的綜合實力和核心競爭力。②

一流的學(xué)科要求有一流的研究平臺?！笆濉逼陂g山東科技大學(xué)機械制造及其自動化專業(yè)群積極響應(yīng)國家號召，加速學(xué)科基地建設(shè)，成功申報山東省機械電子工程、材料加工程、材料學(xué)重點學(xué)科，山東省礦山機械工程、先進(jìn)材料與表面改性省重點實驗室，山東省礦山輔助運輸、采掘機械、金屬材料與表面工程技術(shù)研究中心，“煤礦復(fù)雜條件開采成套裝備關(guān)鍵技術(shù)”團(tuán)隊入選 “教育部創(chuàng)新團(tuán)隊”，“先進(jìn)制造技術(shù)與裝備”團(tuán)隊入選山東省高?？蒲袆?chuàng)新團(tuán)隊，“煤礦機電技術(shù)系列課程”教學(xué)團(tuán)隊為省級教學(xué)團(tuán)隊，“機械基礎(chǔ)系列課程”教學(xué)團(tuán)隊為省級教學(xué)團(tuán)隊。這些支撐平臺的建立與建設(shè)，為學(xué)科發(fā)展提供了良好的實驗研究環(huán)境，為高水平應(yīng)用型專業(yè)建設(shè)提供了得天獨厚的基礎(chǔ)條件。

高校與科技界、經(jīng)濟界的縱橫向聯(lián)合開展的科學(xué)研究工作在學(xué)科建設(shè)與發(fā)展中同樣起著舉足輕重的作用?？茖W(xué)研究是學(xué)科建設(shè)的前提和堅強動力、學(xué)科建設(shè)是進(jìn)行科學(xué)研究的基礎(chǔ)與重要平臺，兩者相輔相成，互為基礎(chǔ)，相互促進(jìn)。③近年來，機械制造及其自動化專業(yè)群秉承“以服務(wù)求支持，以貢獻(xiàn)求發(fā)展”理念，形成了基礎(chǔ)前沿、應(yīng)用研究和工程化研究一體化設(shè)計、全鏈條協(xié)調(diào)推進(jìn)的科研創(chuàng)新模式。專業(yè)群教師承擔(dān)了國家“863”計劃、國家科技支撐計劃、國家自然科學(xué)基金等一大批高水平科研項目。近10年承擔(dān)國家級項目36項、省部級及重大橫向科研項100余項，實到科研經(jīng)費約2.7億。2008年獲國家科技進(jìn)步二等獎1項，2011年獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項，2012年獲國家科技進(jìn)步二等獎1項。近5年來，獲省部級科技獎勵35項，其中一等獎11項，獲國家發(fā)明專利109項，實用新型專利200余項，成果轉(zhuǎn)化造效益10.6億元，發(fā)表SCI收錄論文40余篇、EI/ISTP收錄論文200余篇。出版學(xué)術(shù)專著6部。

2 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)群建設(shè)推進(jìn)措施

通過專業(yè)群建設(shè)旨在以本專業(yè)群建設(shè)為著力點，突出強化各專業(yè)特色，促進(jìn)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)與制造產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級、經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展緊密對接，推動專業(yè)群各專業(yè)向高水平應(yīng)用方向發(fā)展。

2.1 構(gòu)建高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

探索校企深度協(xié)同育人機制，構(gòu)建校企合作育人基地；優(yōu)化課程體系，突出實踐教學(xué)；整合教學(xué)資源，開發(fā)專業(yè)特色課程和在線開放課程；實行學(xué)分制和彈性學(xué)制，加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。構(gòu)建集校內(nèi)專業(yè)知識積累教學(xué)、校外企業(yè)工程實踐能力提升教學(xué)、全時空網(wǎng)絡(luò)開放教學(xué)于一體的，立體化、網(wǎng)絡(luò)化的高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

（1）基于社會需求和工程教育專業(yè)認(rèn)證，探索、完善校企深度協(xié)同育人機制，積極推進(jìn)校企、校地、校所、校校深度合作，建立產(chǎn)教融合、協(xié)同育人的人才培養(yǎng)模式，實現(xiàn)專業(yè)鏈與產(chǎn)業(yè)鏈、課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)與生產(chǎn)過程對接。優(yōu)化調(diào)整專業(yè)群的培養(yǎng)方案及教學(xué)過程。優(yōu)化課程體系，突出實踐教學(xué)，提高實踐課比重，各專業(yè)實踐教學(xué)學(xué)分比例占總學(xué)分比例不低于30%。

（2）建設(shè)校企合作育人基地，構(gòu)建高水平實踐教學(xué)基地與平臺，提升學(xué)生工程實踐能力。改革專業(yè)群中各專業(yè)的實踐教學(xué)體系，使之與產(chǎn)教融合、協(xié)同育人的人才培養(yǎng)模式相適應(yīng)，進(jìn)一步加強實驗實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生實踐動手能力，積極與廠礦企業(yè)合作，建設(shè)高水平合作育人基地。

（3）加強專業(yè)群課程和教材建設(shè)，著力開發(fā)專業(yè)特色課程和在線開放課程，滿足學(xué)生多樣化自主學(xué)習(xí)需求。充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高學(xué)生利用各種渠道進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的能力，本著開放性、共享性、可擴展性、先進(jìn)性、經(jīng)濟性和高可靠性原則，整合各專業(yè)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，開發(fā)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。

（4）改革教育模式，實行學(xué)分制，允許學(xué)生休學(xué)創(chuàng)業(yè)。加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入人才培養(yǎng)全過程。為學(xué)生配置創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)教師，探索大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)機制，鼓勵學(xué)生參加各類科技創(chuàng)新活動，培養(yǎng)高水平科技創(chuàng)新人才和團(tuán)隊。

2.2 加強師資隊伍建設(shè)，構(gòu)建具有高水平實踐教學(xué)能力的師資隊伍

培養(yǎng)與引進(jìn)相結(jié)合，建設(shè)一支適應(yīng)高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)需要，以高水平專業(yè)帶頭人和優(yōu)秀中青年骨干教師為主，師德高尚、教育理念新、教學(xué)科研水平高、創(chuàng)新能力、實踐能力強的師資隊伍。

（1）加強師資隊伍建設(shè)，提高“雙師型”教師比例和兼職教師比例。

（2）調(diào)整教師結(jié)構(gòu)，積極聘請行業(yè)優(yōu)秀人才充實教師隊伍。

（3）提高校內(nèi)各專業(yè)教師實踐教學(xué)能力。

（4）建設(shè)高水平專業(yè)群整體師資隊伍。加強高水平人才引進(jìn)和培養(yǎng)工作。

2.3 積極推動科技成果轉(zhuǎn)化，產(chǎn)出高水平應(yīng)用技術(shù)成果

將專業(yè)群的發(fā)展與科研方向融入以企業(yè)為主體的行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系，推動科研成果產(chǎn)業(yè)化，加強科研反哺教學(xué)，積極與企業(yè)聯(lián)合，申報省級以上高水平應(yīng)用技術(shù)成果獎勵。

（1）依托專業(yè)群內(nèi)各專業(yè)科研優(yōu)勢和人才資源優(yōu)勢，加強校企深度合作。積極將專業(yè)群內(nèi)各專業(yè)的發(fā)展及研究方向融入以企業(yè)為主體的區(qū)域、行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系，以解決戰(zhàn)略性新興制造產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)、社會發(fā)展重大（重點）問題為導(dǎo)向。通過聯(lián)合、共建等多種方式，拓展專業(yè)群服務(wù)社會的領(lǐng)域和范圍，廣泛開展應(yīng)用技術(shù)研究和科技服務(wù)，擴大成果轉(zhuǎn)化的力度和經(jīng)濟社會效益，不斷完善政策，支持并鼓勵教師和企業(yè)聯(lián)合開發(fā)新產(chǎn)品、新技術(shù)。

（2）設(shè)立專門機構(gòu)和專職崗位，結(jié)合學(xué)校科技成果轉(zhuǎn)化和知識產(chǎn)權(quán)運營機制，加快各專業(yè)知識產(chǎn)權(quán)成果的轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化，及時將科技研發(fā)成果轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟社會效益和專業(yè)課程教學(xué)資源。

（3）專業(yè)群內(nèi)各建設(shè)專業(yè)積極與機械制造、礦山裝備、海洋工程裝備、鋼鐵等行業(yè)企業(yè)聯(lián)合，力爭獲得高水平科技成果。

3 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)群建設(shè)管理保障措施

3.1 建立管理組織機構(gòu)

加強組織領(lǐng)導(dǎo)，完善專業(yè)建設(shè)負(fù)責(zé)人管理制度。成立高水平應(yīng)用型專業(yè)群建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組，科學(xué)規(guī)劃，編報專業(yè)群建設(shè)方案，加強對專業(yè)群建設(shè)的領(lǐng)導(dǎo)和指導(dǎo)，加強專業(yè)管理隊伍建設(shè)，有效協(xié)調(diào)專業(yè)群建設(shè)中的相關(guān)問題，保證組織落實、政策落實、措施落實、經(jīng)費落實。同時，成立專業(yè)群建設(shè)發(fā)展規(guī)劃委員會，制定專業(yè)群內(nèi)各專業(yè)發(fā)展規(guī)劃的具體方案和措施，把發(fā)展規(guī)劃、行動計劃以及年度計劃緊密結(jié)合起來，遠(yuǎn)近結(jié)合，形成合力，使發(fā)展規(guī)劃確定的目標(biāo)、任務(wù)和各項措施切實得到貫徹落實。

3.2 創(chuàng)新管理機制

按照責(zé)權(quán)利相統(tǒng)一的原則，擴大學(xué)院在人、財、物等方面的自主管理權(quán)，建立體制機制、教學(xué)團(tuán)隊、課程體系、教學(xué)平臺、應(yīng)用技術(shù)研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化一體化協(xié)同發(fā)展的應(yīng)用型人才培養(yǎng)新機制。建立健全專業(yè)群建設(shè)崗位責(zé)任制度和競爭激勵機制，以制度促建設(shè)，對專業(yè)群建設(shè)實行制度化和規(guī)范化管理。探索實行合約管理模式，依據(jù)專業(yè)建設(shè)目標(biāo)，細(xì)化建設(shè)任務(wù)指標(biāo)。

3.3 實施過程監(jiān)控與年度考核相結(jié)合

依據(jù)建設(shè)目標(biāo)和建設(shè)任務(wù)建立考核體系，對專業(yè)群建設(shè)實施全過程的檢查、監(jiān)督、調(diào)控機制，定期調(diào)度，保證專業(yè)群建設(shè)的質(zhì)量和進(jìn)度。定期在全校范圍內(nèi)公布項目進(jìn)展情況，每年依據(jù)建設(shè)任務(wù)進(jìn)行階段性考核、中期考核和年度考核，建立完善的專業(yè)群建設(shè)項目管理考評機制，完善績效考核制度，提高教師投入綜合教學(xué)改革的積極性。通過過程監(jiān)控與年度考核相結(jié)合，確保各項專業(yè)群建設(shè)指標(biāo)的落實與完成。

3.4 認(rèn)真執(zhí)行建設(shè)經(jīng)費專款專用

制定《高水平應(yīng)用型專業(yè)建設(shè)管理辦法》、《高水平應(yīng)用型專業(yè)建設(shè)項目資金管理辦法》等相關(guān)文件和資金管理制度，嚴(yán)格建設(shè)資金管理，認(rèn)真執(zhí)行項目建設(shè)經(jīng)費專款專用。學(xué)校將在人才政策、教育研究、科學(xué)研究、條件建設(shè)、資金配備、后勤保障等方面給予大力支持，并積極爭取國家有關(guān)部委、地方政府和相關(guān)企事業(yè)單位的投入和政策支持，多渠道籌措資金，確保各項建設(shè)目標(biāo)順利實施。

4 結(jié)束語

高水平應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)對促進(jìn)高校轉(zhuǎn)型發(fā)展、特色發(fā)展，推薦高等教育綜合改革，提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量，增強服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展能力起著重要推進(jìn)作用。綜上所述，機械制造及其自動化專業(yè)群建設(shè)必須以重點專業(yè)為核心，以科研為支撐，以雙師型教師隊伍建設(shè)為中心，以實踐教學(xué)為平臺，走產(chǎn)學(xué)研發(fā)展之路，促進(jìn)專業(yè)群建設(shè)，發(fā)揮學(xué)科群、專業(yè)群的綜合優(yōu)勢，提升學(xué)校辦學(xué)競爭力。

注釋

篇（5）

關(guān)鍵詞：專業(yè)認(rèn)證；卓越工程師計劃；煤礦機電專業(yè)；實踐教學(xué)體系

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）49-0146-02

一、引言

“工程教育專業(yè)認(rèn)證”是指專業(yè)認(rèn)證機構(gòu)針對高等學(xué)校開設(shè)的工程類專業(yè)實施專門認(rèn)證。我國早在2006年就啟動了工程教育認(rèn)證工作，根據(jù)2015年編制的《工程教育認(rèn)證工作指南》，我國已經(jīng)在機械工程、安全工程、化學(xué)工程等15類專業(yè)領(lǐng)域開展了認(rèn)證工作[1，2]。工程教育認(rèn)證以質(zhì)量保證和質(zhì)量改進(jìn)為基本指導(dǎo)思想，加強工程實踐教育，因此工程教育專業(yè)認(rèn)證的環(huán)境對機械類應(yīng)用型人才培養(yǎng)來說，是一種契機，更是一種導(dǎo)向。

實踐教學(xué)是高等教育的重要組成部分，尤其是對煤礦機電這個工程應(yīng)用極強的專業(yè)來說，實踐教學(xué)更是舉足輕重。2010年，教育部啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，此計劃旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才[3]，截至目前，共有三批209所高校成為試點高校。我校2012年煤礦機電專業(yè)獲批實施“卓越工程師計劃”。該計劃的實施對高校實踐教學(xué)體系提出了新的挑戰(zhàn)，促使各高校進(jìn)行實踐教學(xué)體系和教學(xué)模式的探索。

近年來，我院針對煤礦機電專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)開展了細(xì)致的教學(xué)改革工作。在滿足專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，突出工程實踐的特點，重修修訂了培養(yǎng)方案，在培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)要求、課程體系方面都突出了實踐環(huán)節(jié)的重要性。

二、機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)實踐教學(xué)體系的創(chuàng)新思路

“卓越工程師培養(yǎng)計劃”旨在整合企業(yè)和學(xué)校資源，根據(jù)現(xiàn)代工程技術(shù)發(fā)展需求和企業(yè)用人需求，培養(yǎng)具備較強的工程實踐能力和創(chuàng)新精神的工程技術(shù)人才[4]。我校煤礦機電專業(yè)是第二批獲批實施“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的專業(yè)，在借鑒首批試點單位實施經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，確立了面向煤炭工業(yè)需求的培養(yǎng)目標(biāo)，重點培養(yǎng)具有從事工程技術(shù)工作所需的扎實的基礎(chǔ)理論知識以及一定的人文和社會科學(xué)素養(yǎng)，掌握本專業(yè)系統(tǒng)的技術(shù)知識，具有將強的實踐動手能力和應(yīng)用所學(xué)知識解決工程實踐問題能力的高級應(yīng)用型創(chuàng)新人才。培養(yǎng)目標(biāo)中突出了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要性，因此形成了構(gòu)建實踐教學(xué)體系的總體思路是：按照“卓越培養(yǎng)計劃”的指導(dǎo)，遵循工程教育的思想，推行“敦實基礎(chǔ)、強化實踐、著重創(chuàng)新”的辦學(xué)理念，不斷改革課程體系，拓寬產(chǎn)學(xué)研基地，積極探索校企合作聯(lián)合培養(yǎng)模式，增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)比重，探索新的實踐教學(xué)模式，構(gòu)建新的實踐教學(xué)體系。

三、多層面煤礦機電專業(yè)實踐教學(xué)體系的構(gòu)建

我校煤礦機電專業(yè)自2009年開始招生，2012年獲批“卓越計劃”實施。在近7年的培養(yǎng)過程中，煤礦機電專業(yè)本著工程教育的理念，在借鑒其他高校先進(jìn)培養(yǎng)理念的基礎(chǔ)上，實施方案不斷改進(jìn)、調(diào)整、完善，形成了相對成熟的多層面實踐教學(xué)體系，如圖所示。

煤礦機電專業(yè)實踐教學(xué)體系根據(jù)工程應(yīng)用型人才素質(zhì)和能力培養(yǎng)要求，按照“卓越工程師計劃”的工程教育理念，抓住通識能力和專業(yè)技能兩要素的培養(yǎng)，針對基礎(chǔ)實踐能力、綜合實踐能力和工程實踐與創(chuàng)新能力三個不同培養(yǎng)層面，安排不同的課程理論學(xué)習(xí)及相應(yīng)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

培養(yǎng)體系由三個模塊組成：基礎(chǔ)實踐能力模塊、綜合實踐能力模塊、工程實踐與創(chuàng)新能力三個模塊。

1.基礎(chǔ)實踐能力模塊：由通識教育基礎(chǔ)實驗、專業(yè)基礎(chǔ)實驗和基本技能實習(xí)等環(huán)節(jié)組成。包括大學(xué)物理實驗、電工電子技術(shù)、機電傳動控制、液壓傳動與控制、采掘機械、流體機械、礦井運輸與提升、礦山供電等專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)技術(shù)課的課程實驗，以及金工實習(xí)、專業(yè)認(rèn)識實習(xí)等。該模塊主要是通過演示性、驗證性的專業(yè)實驗加深對課程專業(yè)課的理解，對學(xué)生的動手能力和工程實踐能力加以訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和細(xì)致的工作作風(fēng)。

2.綜合實踐能力模塊：包括專業(yè)實訓(xùn)、綜合課程設(shè)計、企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)等環(huán)節(jié)。例如機械設(shè)計課程設(shè)計、礦山機械課程設(shè)計、數(shù)控加工實訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計及相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)等。綜合性課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生工程意識、工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的有效途徑。從基本的工程制圖到畢業(yè)設(shè)計論文，綜合性設(shè)計旨在引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)專業(yè)知識，結(jié)合生產(chǎn)實際，做出符合實際需求的設(shè)計，強化學(xué)生的設(shè)計理念。生產(chǎn)實習(xí)目的在于讓學(xué)生通過運用學(xué)習(xí)成果，在實際企業(yè)生產(chǎn)中掌握基本操作技能和技術(shù)運用能力。

3.工程實踐與創(chuàng)新能力模塊：包括工程項目實訓(xùn)、專業(yè)實習(xí)、創(chuàng)新設(shè)計大賽等環(huán)節(jié)。煤礦機電專業(yè)實踐環(huán)節(jié)中設(shè)置了工程實踐環(huán)節(jié)共12周，學(xué)生隨機分配到各家煤礦單位進(jìn)行定崗專業(yè)實習(xí)，鞏固和深化專業(yè)知識，提升專業(yè)實踐技能，促進(jìn)其職業(yè)養(yǎng)成，得到工程師的初步訓(xùn)練。此外，學(xué)校動員學(xué)生積極參與教師的工程項目，在項目實訓(xùn)中到企業(yè)單位見習(xí)與實習(xí)，將所學(xué)知識充分利用到工程項目建設(shè)中，逐步增加工程師基本素養(yǎng)的培育。

四、總結(jié)

工程教育專業(yè)認(rèn)證對實踐教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)，隨著“卓越工程師計劃”的不斷推進(jìn)，基于煤礦機電專業(yè)的實踐教學(xué)體系也在不斷進(jìn)行完善和改進(jìn)。本文在結(jié)合山東科技大學(xué)煤礦機電專業(yè)實踐教學(xué)情況的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了多層面的實踐教學(xué)體系和多元化的實踐教學(xué)模式，以滿足專業(yè)認(rèn)證要求，改善實踐教學(xué)效果。值得一提的是，本研究還停留在培養(yǎng)體系的探索上，對于質(zhì)量評價體系、監(jiān)控體系和保障體系并未涉及到，需要在實踐中進(jìn)一步研究和探索。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓曉燕，張彥通，王偉.高等工程教育專業(yè)認(rèn)證研究綜述[J].高等工程教育研究，2006，（6）：6-10.

篇（6）

Abstract: With the development of society, the application of computer technology in all walks of life, in the field of mechanical manufacturing, computer aided design has brought a new revolution for the machinery manufacturing industry, not only improve product design accuracy, shorten the product development cycle, to create efficient, safe products. In this paper, based on the development of computer aided design illustrates the importance of computer aided design; then to design application, the reverse engineering technology of CAD automobile cover mould as an example, discuss the application of computer aided design in mechanical design.

Keywords: computer aided design; application; mechanical design

中圖分類號：TH122

1計算機輔助設(shè)計的發(fā)展及重要性

機械設(shè)計是機械工程的重要組成部分，是機器生產(chǎn)的前提，同時也是決定機械性能的最主要因素，一部機器的質(zhì)量及工作性能的好壞很大程度上取決于設(shè)計質(zhì)量，狹義的機械設(shè)計僅指技術(shù)性的設(shè)計過程，廣義的機械設(shè)計是指設(shè)計者根據(jù)使用要求和現(xiàn)有的條件，對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、剛度和強度、各個零部件的材料和形狀尺寸、以及方法、力和能量的傳遞方式等進(jìn)行分析、構(gòu)思和計算，并將其形成具體的描述以作為機械制造依據(jù)的工作過程。這不僅是一個創(chuàng)造性的工作，同時也是建立在豐富的成功經(jīng)驗基礎(chǔ)上的工作，只有將兩者結(jié)合起來，才能設(shè)計出高質(zhì)量的機器。

機械設(shè)計的所有步驟幾乎都需要計算機的幫助。圖形的編輯、修改，大量數(shù)據(jù)的計算和比較，對零部件動力、強度等方面的精確測試，都需要相應(yīng)的計算機軟件的支持。除了這些繁瑣的工作可由計算機替代外，設(shè)計者還可以利用計算機進(jìn)行虛擬樣機的構(gòu)建，也就是根據(jù)圖紙，在計算機上制造一個模擬樣機，對它的工作性能、受力情況、熱度等各方面進(jìn)行驗證，根據(jù)出現(xiàn)的狀況修改原設(shè)計，從而達(dá)到完善的程度。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機正在越來越廣泛地應(yīng)用于機械設(shè)計的各個方面以及各種各樣的機械設(shè)計中，它在提高機械設(shè)計的質(zhì)量和轉(zhuǎn)化為實際制造的效率方面，發(fā)揮著重要作用。計算機輔助設(shè)計便是伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)，并廣泛應(yīng)用于多種學(xué)科的一種方法。計算機輔助設(shè)計又被稱作“CAD”，是由計算機幫助設(shè)計人員完成機械設(shè)計中的計算、制圖、模擬等工作，并在不斷修改和反復(fù)驗證的基礎(chǔ)上，輸出滿意的設(shè)計結(jié)果和最后的產(chǎn)品圖紙的一門技術(shù)。

20世紀(jì) 60 年代初，麻省理工學(xué)院的一名研究生發(fā)表了題為《人機對話圖形通信系統(tǒng)》的論文，首次提出了交互技術(shù)及計算機和圖形符號的存儲采用分層的思想，為 CAD 技術(shù)的確立提供了理論支撐。隨著這一理論的不斷完善，眾多行業(yè)的領(lǐng)軍人物開始認(rèn)識到計算機輔助技術(shù)的重大作用，并投入重金研發(fā)。美國的 IBM公司開發(fā)了以大型機為基礎(chǔ)的CAD 系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有繪圖、數(shù)控編制等功能，之后有關(guān)計算機輔助設(shè)計的研制與開發(fā)接踵而至，通用汽車公司研制出了用于汽車設(shè)計的DAC- 1 系統(tǒng)，洛克希飛機公司研發(fā)的 CADAM系統(tǒng)，適用于不同階段的飛機設(shè)計。這時的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)都是在大型機或超級小型機的基礎(chǔ)上開發(fā)的，購買這套系統(tǒng)通常需要上百萬美元，因而這一系統(tǒng)只在經(jīng)濟實力比較雄厚、規(guī)模較大的航空、汽車、輪船、石油等行業(yè)應(yīng)用。在 20 世紀(jì) 70 年代初出現(xiàn)了柔性制造系統(tǒng)FMS，“柔性”意為在使用計算機制造產(chǎn)品的過程中，制造系統(tǒng)會根據(jù)所編程序中指令的變換而改變加工過程，這種適應(yīng)性以及加工的靈活性被稱為“柔性”。我國對 FMS 的定義為：柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物料儲運裝置和計算機控制系統(tǒng)等組成的自動化制造系統(tǒng)，包括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速調(diào)整，適用于多品種、中小批量的生產(chǎn)。隨著計算機技術(shù)、通訊技術(shù)等的發(fā)展，CAD 技術(shù)也日益走向完善，比如 80 年代出現(xiàn)的由超大規(guī)模集成電路制成的微處理器和存儲器件，使得 CAD 技術(shù)在中小企業(yè)逐漸普及，從飛機、汽車到服裝、建筑、出版等行業(yè)都開始采用 CAD 技術(shù)。如今，計算機輔助設(shè)計技術(shù)已在機械制造業(yè)得到廣泛應(yīng)用，而且現(xiàn)在的 CAD 應(yīng)用系統(tǒng)可以將機械設(shè)計中的繪圖、分析、數(shù)據(jù)處理、仿真、加工修改等一系列環(huán)節(jié)集于一身，大大縮短了設(shè)計時間，提高了設(shè)計效率和質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本與制造周期。CAD 的常用軟件有很多，但由ParametricTechnology 公司推出的Pro/Engineer 產(chǎn)品，在目前三維造型軟件領(lǐng)域中占有重要地位，引領(lǐng)著CAD 技術(shù)的新潮流。

2逆向工程中CAD的應(yīng)用

逆向工程是一種消化、吸收先進(jìn)設(shè)計的重要手段。技術(shù)的自主研發(fā)固然重要，但研發(fā)成本卻是相當(dāng)高昂的，而且研發(fā)過程還受到科技人員的素質(zhì)、國家財政的投入、現(xiàn)有條件等各方面因素的影響，因而一項新技術(shù)的產(chǎn)生通常需要幾年甚至十幾年的時間，這對于技術(shù)條件及設(shè)備相對落后的發(fā)展中國家而言是不可想象的。因而，充分利用他國的科技成果，在消化、吸收的基礎(chǔ)上再進(jìn)行創(chuàng)新不失為一種加快科技發(fā)展的重要手段。日本在二戰(zhàn)結(jié)束后的重新崛起，很大程度上是因為他大規(guī)模引進(jìn)美國、英國等歐洲發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)，并做了很好地消化吸收，從而轉(zhuǎn)化為本國生產(chǎn)力的一部分。逆向工程就是在只有產(chǎn)品或?qū)嵨锬Ｐ偷臈l件下，在了解產(chǎn)品原設(shè)計的基礎(chǔ)上，逆向重構(gòu)產(chǎn)品零部件的 CAD 模型，已達(dá)到設(shè)計創(chuàng)新的目的。以前的“逆向工程”技術(shù)的研究和應(yīng)用都集中在實物方面，即在拆解原有產(chǎn)品的過程中，重建產(chǎn)品實物模型，以實現(xiàn)新產(chǎn)品的制造。隨著現(xiàn)在機械制造技術(shù)的發(fā)展，可以通過坐標(biāo)測量設(shè)備、通用的CAD軟件等方法，把實物樣件轉(zhuǎn)化為 CAD模型，綜合利用 CAM（計算機輔助制造）、CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)） 等技術(shù)對其進(jìn)行處理和再設(shè)計。Pro/Engi-neer軟件中 SCAN- TOOLS是一個專用的逆向設(shè)計模塊，可以通過數(shù)據(jù)點構(gòu)造網(wǎng)格曲線，并對點云進(jìn)行擬合，以得到光滑、連續(xù)的曲面，再對曲面進(jìn)行交互修改，從而得到與實物一致的CAD 模型。SCAN- TOOLS與 Pro/SURFACE 配合使用，可以在曲面生成后，通過切割、裁剪、延伸等工作，將曲面轉(zhuǎn)換為實體，再利用Pro/Engineer軟件基于特征的參數(shù)化設(shè)計功能，完成模型的二次設(shè)計，實現(xiàn) CAD模型的重建。

3 汽車覆蓋件模具設(shè)計中的 CAD 應(yīng)用

汽車覆蓋件模具設(shè)計不僅影響到汽車車型，也是汽車個性化和更新?lián)Q代的標(biāo)志。然而在現(xiàn)實的汽車覆蓋件模具設(shè)計中，經(jīng)常發(fā)生設(shè)計人員的設(shè)計與制造、工藝人員的工作相沖突的情況也就是設(shè)計者的設(shè)計不能很好地進(jìn)入生產(chǎn)、制造環(huán)節(jié)，甚至還會進(jìn)行返工、再設(shè)計，這不僅增加了設(shè)計成本，拖延了生產(chǎn)時間，還可能造成失去市場競爭力的嚴(yán)重后果。為避免這種情況的發(fā)生，應(yīng)盡量在設(shè)計環(huán)節(jié)排除這些問題。

汽車覆蓋件模具的設(shè)計過程一般包括：根據(jù)市場需求進(jìn)行模具概念設(shè)計；對模具的結(jié)構(gòu)、熱度、工藝問題等進(jìn)行分析并畫出圖紙；根據(jù)圖紙進(jìn)行 CAD模具結(jié)構(gòu)造型設(shè)計；將 CAD 造型鑄造為實物，如有矛盾或不當(dāng)之處，再返回 CAD 設(shè)計。CAD 造型設(shè)計是整個設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，此處出現(xiàn)問題將會影響后期的汽車生產(chǎn)，因而必須要做好 CAD 的造型設(shè)計。比如對某款汽車的車門做一些設(shè)計上的更新，首先需要獲得車門零件的幾何模型，然后運用三坐標(biāo)測量機對零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，再使用特定的測量方法采集數(shù)據(jù)，運用相關(guān)測量設(shè)備對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后再利用 Pro/Engineer 軟件進(jìn)行模型重建，通過Pro/Engineer 的模具設(shè)計及數(shù)控加工功能，迅速完成汽車車門的模具設(shè)計及零件的 NC加工。

4 結(jié)語

算機輔助設(shè)計技術(shù)在確保機械設(shè)計的精度、處理機械設(shè)計中的大量數(shù)據(jù)、繪制復(fù)雜圖形等方面發(fā)揮著重要作用，但這些計算機輔助設(shè)計的技術(shù)大都產(chǎn)自歐美等發(fā)達(dá)國家，我國自主研發(fā)的較少，加之對引進(jìn)他國的技術(shù)沒有完全消化，致使我國的機械制造業(yè)水平同國外相比，還存在較大差距，僅以目前的礦山機械設(shè)備為例，我國的輸送機特性研究只有理論，還沒有成熟的安全設(shè)計方法。因而，應(yīng)加強計算機輔助設(shè)計的自主研發(fā)能力，為我國的機械設(shè)計提供必要的技術(shù)支撐，從而提高我國的機械裝備水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉書君. CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 化學(xué)工程與裝備. 2008(11)

篇（7）

引言

一部現(xiàn)代機器，如果不是以行走為工作目的，它通常由機架、原動機、傳動裝置和工作機構(gòu)四個主要部分構(gòu)成，其中機架為載體，原動機的作用是進(jìn)行能量形式的轉(zhuǎn)換，為機器提供適當(dāng)形式的動力，傳動裝置的作用是進(jìn)行動力的傳遞，工作機構(gòu)即執(zhí)行機構(gòu)，其作用是消耗能量而做功。如果原動機將其他形式的能轉(zhuǎn)換成液壓能，執(zhí)行元件消耗液壓能而做功，則稱為液壓機械（或液壓機）。液壓機械的執(zhí)行元件即做功元件是液壓馬達(dá)和液壓缸。液壓馬達(dá)和液壓缸是通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度很高的液壓元件，用戶或設(shè)計者在研制一部新的液壓機械時，應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)化的液壓元件，以避免金錢的浪費和時間、精力的消耗。但由于使用要求的千差萬別，液壓元件的專用化設(shè)計是不可避免的，其中以液壓缸設(shè)計居多。這是由于液壓缸配置的靈活性、設(shè)計、制造比較容易、維護(hù)比較方便的特點決定的。因而，相對其他液壓元件而言，液壓缸的設(shè)計是極為常見的，這也是工程技術(shù)人員必須具有的一種基本技能。

1、液壓缸結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化的發(fā)展?fàn)顩r

液壓缸能與各種傳動機構(gòu)相配合，完成復(fù)雜的機械運動，所以應(yīng)用范圍很廣。其中在工程機械、礦山機械上的用量最大，其次是金屬切削機床、鍛壓機床、注塑機，在船舶、飛機、農(nóng)業(yè)機械、冶金設(shè)備及其他自動化設(shè)備和裝置中也大量應(yīng)用。近年來，國內(nèi)外發(fā)表了不少論文，研究了液壓缸的穩(wěn)定性、可靠性、強度和局部應(yīng)力、液壓缸的運動特性、緩沖理論和液壓缸的壽命等問題。本文將針對液壓機上用的液壓缸進(jìn)行討論。

液壓缸是液壓機的主要部件，它的作用在于把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械功。高壓液體進(jìn)入缸內(nèi)后，作用于活塞(柱塞)上，經(jīng)活動橫梁將力傳到工件上，使工件產(chǎn)生塑性變形。

液壓缸制造工藝復(fù)雜，對材料、表面質(zhì)量、加工精度要求很高，同時價格昂貴，少則幾萬元，多則幾十萬、上百萬元，因此對液壓缸的設(shè)計要十分慎重。在生產(chǎn)應(yīng)用中，液壓機的工作缸常由于以下幾個設(shè)計方面的原因，導(dǎo)致其過早損壞。

(1)由于結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計不合理，法蘭高度太小或法蘭外徑過大，而使局部應(yīng)力過高。某臺200000鍛造液壓缸，其法蘭高度僅為缸壁厚度的l.1倍，法蘭處計算應(yīng)力超過250MPa，工作1-2年后，兩個缸先后破裂。更換新缸時,增大了法蘭高度，減小了法蘭外徑，使用多年未壞。

(2)從缸壁到法蘭的過渡區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，也會引起很大的應(yīng)力集中。如一臺6300kN液壓機的工作缸，由于法蘭過渡圓弧半徑僅為4mm，使用不久就出現(xiàn)裂紋，裂紋擴展后，整圈法蘭斷裂脫落。為避免此種情況，可以對法蘭處的過渡形線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，選擇能降低應(yīng)力集中系數(shù)的形線。

(3)從缸底到缸壁的過渡區(qū)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力并有應(yīng)力集中，此處圓弧半徑太小是缸底破裂的主要原因之一，一般不應(yīng)小于液壓缸內(nèi)直徑的1/8。有幾臺液壓缸的缸底圓弧半徑分別為液壓缸內(nèi)直徑的1/12.7,1/10和1/9，結(jié)果液壓缸均曾在缸底破裂。因此，正確合理地設(shè)計液壓缸是至關(guān)重要的。在傳統(tǒng)設(shè)計中，液壓缸的分析計算采用材料力學(xué)和彈性力學(xué)方法，并對受力情況作若干假設(shè)，但傳統(tǒng)的彈性力學(xué)計算方法由于模型簡單，所作的假設(shè)不能精確地反映實際情況，并且應(yīng)力計算沒考慮局部應(yīng)力場的影響，所以誤差較大。因此，學(xué)者對此作了許多研究和改進(jìn)，提出了一些新的彈性力學(xué)計算方法，其中，對經(jīng)常破壞的法蘭和缸底過渡區(qū)研究最多。

新的液壓缸強度分析理論和方法己逐步趨于實際應(yīng)力應(yīng)變情況，但它只能對液壓缸的某個局部進(jìn)行分析，工程應(yīng)用中常常需要知道整個液壓缸的應(yīng)力分布情況，因此，需要一種新的分析計算方法即有限元法。有限元法是一種迅速而準(zhǔn)確地分析結(jié)構(gòu)強度和剛度等問題的數(shù)值計算方法，適于各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算。

2、液壓缸的參數(shù)化設(shè)計原理

將液壓缸的組件（如活塞桿、缸體、活塞、端蓋）按相似形原理歸類建構(gòu)系列產(chǎn)品的基本參數(shù)模型，提出參數(shù)模型設(shè)計參數(shù)作為驅(qū)動變量，在圖形拓?fù)潢P(guān)系不變的情況下控制組件的幾何尺寸。

設(shè)計參數(shù)的提取原理是能夠反映產(chǎn)品的性能和用戶的要求，能夠控制組件的基本結(jié)構(gòu)，如活塞設(shè)計主參數(shù)是活塞的外徑、孔徑和活塞寬度，缸筒的主參數(shù)是缸筒的外徑和缸筒的長度。但是組件的設(shè)計主參數(shù)之間有約束關(guān)系，如活塞的外徑與缸筒的內(nèi)徑相等，活塞的孔徑與活塞桿徑有函數(shù)關(guān)系，缸筒的長度與缸的行程、活塞寬度、缸蓋和缸底的長度有關(guān)系，而活塞寬度又與密封結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)以及與活塞桿的聯(lián)接方式有函數(shù)關(guān)系。與主參數(shù)對應(yīng)或函數(shù)關(guān)系的結(jié)構(gòu)尺寸定為參考變量，結(jié)構(gòu)尺寸不隨主參數(shù)變化的定為常量尺寸。

在SolidWorks環(huán)境下，構(gòu)造液壓缸的零件的二維草圖，對草圖的點線添加幾何約束和尺寸約束，通過旋轉(zhuǎn)，拉伸等操作形成三維模型，用SolidWorks中的宏錄制提取所需的編程代碼，通過改變其中的變量，給參數(shù)重新賦值，通過函數(shù)關(guān)系確定，再通過VB中的語句反饋到三維模型，模型的拓?fù)潢P(guān)系沒變，但尺寸變化了。

當(dāng)液壓缸設(shè)計完成后，形成液壓缸的設(shè)計主參數(shù)匯總表，可在VB添加一個或者多個窗體，將所需的命令按鈕、文本框、標(biāo)簽的設(shè)置好所需的參數(shù)，通過VB中的函數(shù)關(guān)系來確立將其需要改變的參數(shù)改成變量，然后通過輸入自己想要的數(shù)值給變量賦值，調(diào)試、運行后即可得到新的模型零件。

液壓缸參數(shù)化程序是運用VB語言程序所寫，SolidWorks包含VBA這一二次開發(fā)的軟件工具。VB與SolidWorks系統(tǒng)緊密集成，運用VB程序也可完成與SolidWorks各種交互動作。

3、活柱的參數(shù)化設(shè)計

運用SolidWorks宏編輯，建立活柱的參數(shù)化模型。具體建模過程如下：

1)根據(jù)液壓缸的結(jié)構(gòu)和功能，分析二維圖，確定活柱的參數(shù)；

需要參數(shù)化的參數(shù)為：活柱小徑d1，活柱大徑d2，活柱長度l，活柱桿頭圓孔直徑d3。將這些參數(shù)設(shè)置為未知變量，根據(jù)用戶的要求可自行確定，其他的尺寸可根據(jù)以上參數(shù)列出方程和代數(shù)關(guān)系，有些標(biāo)準(zhǔn)件可以不用參數(shù)化，這給參數(shù)化過程變得簡潔了不少。

2)打開宏新建窗口，點擊工具欄的【插入】【用戶窗體】，建立一個窗體，再點擊工具箱里的控件，將其添加到窗體中，修改一些控件的屬性（圖1）。

3)繪制草圖1

圖1為活柱的建模草圖：

部分程序代碼如下：

Dim swApp As Object ‘定義Solidworks對象的變量

Dim part As Object ‘定義ModleDoc對象的變量

Sub main()

Set swApp = Application.SldWorks ‘激活SolidWorks

Set part = swApp.NewDocument("C:\ProgramData\SolidWorks\SolidWorks 2008\templates\零件.prtdot", 0, 0#, 0#)

Set part = swApp.ActivateDoc2("零件1", False, longstatus)

Set part = swApp.ActiveDoc ‘打開零件文件

boolstatus = part.Extension.SelectByID2("前視基準(zhǔn)面", "PLANE", 0, 0, 0, False, 0, Nothing, 0)

part.SketchManager.InsertSketch True ‘選擇前視基準(zhǔn)面

以上代碼在每個零件的編程過程中都會用到，為常用代碼。

在此草圖中，用的代碼主要是直線代碼：

Dim SkLine As Object

Set SkLine = Part.SketchManager.CreateLine(X1, Y1, Z1, X2, Y2, Z2)

(X1, Y1, Z1)為直線起點坐標(biāo)，（Z1, X2, Y2, Z2)為直線終點坐標(biāo)。

生成三維模型

退出草圖工作環(huán)境，在特征環(huán)境下，選擇【特征】【旋轉(zhuǎn)凸臺】，即可生成三維模型。代碼如下：

boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line4", "SKETCHSEGMENT", 0, 0, 0, False, 4, Nothing, 0)

‘選擇旋轉(zhuǎn)中心線

boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("草圖1", "SKETCH", 0, 0, 0, True, 0, Nothing, 0)

‘選擇旋轉(zhuǎn)的草圖

Part.InsertRevolvedRefSurface 6.28318530718, False, 3.14159265359, 0

‘選擇旋轉(zhuǎn)角度，6.28318530718即為360度

4)繪制草圖2

圖3為活柱內(nèi)部結(jié)構(gòu)草圖：

完成活柱的參數(shù)化建模過程

圖4為生成的活柱三維模型：

總結(jié)以上建模過程，基于SolidWorks宏編輯建立活柱的參數(shù)化模型過程如下：

1)根據(jù)液壓缸的結(jié)構(gòu)和功能，分析二維圖，確定活柱的參數(shù)；

需要參數(shù)化的參數(shù)為：活柱小徑d1，活柱大徑d2，活柱長度l，活柱桿頭圓孔直徑d3。將這些參數(shù)設(shè)置為未知變量，根據(jù)用戶的要求可自行確定，其他的尺寸可根據(jù)以上參數(shù)列出方程和代數(shù)關(guān)系，有些標(biāo)準(zhǔn)件可以不用參數(shù)化，這給參數(shù)化過程變得簡潔了不少。

2)打開宏新建窗口，點擊工具欄的【插入】【用戶窗體】，建立一個窗體，再點擊工具箱里的控件，將其添加到窗體中，修改一些控件的屬性，建立窗體。

4、結(jié)論

目前，參數(shù)化設(shè)計已成為最熱門的應(yīng)用技術(shù)之一，能否實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計也成為評價產(chǎn)品優(yōu)劣的重要技術(shù)指標(biāo)，這是因為它更符合和貼近現(xiàn)代概念設(shè)計以及并行設(shè)計思想，工程設(shè)計人員設(shè)計開始階段可快速草擬產(chǎn)品的零件圖，通過對產(chǎn)品形狀及大小的約束最后精確成圖。同一系列產(chǎn)品的第二次設(shè)計可直接通過修改第一次設(shè)計來實現(xiàn)，設(shè)計參數(shù)不但可以驅(qū)動設(shè)計結(jié)果，而且影響產(chǎn)品的整個開發(fā)周期，設(shè)計參數(shù)可來自于其他系統(tǒng)。但國內(nèi)目前處于研究階段，本文就液壓缸的參數(shù)化設(shè)計為例，介紹了SolidWorks的二次開發(fā)工具和參數(shù)化思想。在設(shè)計過程中重點了解液壓缸的結(jié)構(gòu)，這樣才能在參數(shù)化建模過程中知道要將那些參數(shù)設(shè)為變量。本此設(shè)計的的重點是基于VBA的SolidWorks的二次開發(fā)，VBA語言的應(yīng)用是整個參數(shù)化的主體。在此過程中用的工具就是SolidWorks自帶的宏。通過宏的錄制、編輯、運行，掌握了API中一些函數(shù)的功能。從而實現(xiàn)液壓缸的各部件參數(shù)化，最終完成裝配體。

參考文獻(xiàn)