工程机械理论与设计精选(九篇)

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第1篇：工程机械理论与设计范文

[摘要]早在人类开始学会建造的时候，就已经在寻求一种和谐的沟通与协作，而设计管理作为一门科学来研究，是近几十年的事情，这门学科传到中国，更成为一个热门话题，设计管理既是设计的需要，也是管理的需要。设计管理涉及到社会各个领域，与其他相关学科既有区别，联系也很密切，需要科学的方法、系统的管理、艺术创作的精神和社会普遍的认同。通过对设计管理知识的研究，使其更实用于中国国情的需要和发展。

[关键词]设计与管理系统性科学性社会性艺术性

随着中国经济的迅猛发展，随着设计深入到企业的各个方面，设计与管理间的结合成为了必然，传统的设计由此进入了一个崭新的设计管理时代。

“设计管理”一词于20世纪60年代起源于英国，那时这个词汇指“管理设计机构与其客户之间的关系”。1966年，MichaelFair发现了一种新的职位：“设计主管”（DesignManager），其职能是确保整个设计项目顺利进行，并且使得设计机构与其客户之间保持良好的沟通。PeterGorb（1990）定义

“设计管理”：“通过设计主管对公司内设计资源的有效部署来帮助公司达到其目标的活动。”这个定义强调这点：设计既是目的（把设计与企业目标相联系）也是手段（对解决管理问题做出贡献）。设计管理既是一种“价值管理”（创造价值），也是一种“态度管理”（调整公司的观念）。

设计管理的成功运作有赖于其属性的几个方面即科学性、系统性、艺术性、社会性。通过这四方面和谐使用，达到对设计任务的完美整合。

一、设计管理的科学性

设计管理作为一门新学科的出现，既是设计的需要，也是管理的需要。设计管理的基本出发点是提高产品开发设计的效率。设计不是艺术家的即兴发挥，也不应是设计师的个性追求。在现代的经济生活中，设计越来越成为一项有目的、有计划、与各学科、各部门相互协作的组织行为。缺乏系统、科学、有效的管理，必然造成盲目、低效的设计和没有生命力的产品，从而浪费大量的时间和宝贵的资源，给企业带来致命的打击。同时设计师的思想意图也不可能得到充分的贯彻实施；而另一方面，设计作为一门边缘性学科，它有着自身的特点和科学规律，并且与科研、生产、营销等行为的关系愈来愈紧密，在现代经济生产中发挥着越来越重要的作用。不了解设计规律和特点的管理，以及对设计管理的不力，都会造成企业其他各项管理工作的不力。

二、设计管理的系统性

为使企业的设计活动能正常进行、设计效率的最大发挥，必须对设计部门系统进行良好的管理。不仅指设计组织的设置管理，还包括协调各部门的关系。同样，由于企业及其产品自身性质、特点的不同，设计系统的规模、组织、管理模式也存在相应的差别。从设计部门的设置情况来看，常见的有领导直属型、矩阵型、分散融合型、直属矩阵型、卫星型等形式。不同的设置形式反映了设计部门与企业领导的关系、与企业其他部门的关系以及在开发设计中不同的运作形态。不同的企业应根据自身的情况选择合适的设计管理模式。

设计系统的管理还包括对企业不同机构人员的协调工作，以及对设计师的管理，如制定奖励政策、竞争机制等，以此提高设计师的工作热情和效率，保证他们在合作的基础上竞争。只有在这样的基础上，设计师的创作灵感才能得到充分的发挥。举例来说，如果有某一个设计项目6月1日必须完成，项目经理可以在知识管理平台上找3位设计师，要求他们在设计案截止日之前贴出5个设计构想，如果设计师在期限前完成，案子就算结束，如果没有完成，则系统就会自动举发。

三、设计管理的艺术性

设计管理是对设计过程的控制，好的设计是产生好的过程的前提，而当过程控制达到“美妙”的境界，设计管理就成了一个艺术行为。不管是站在设计师的角度，还是客户的角度，对好的设计品质似乎没有争议。作为核心的“人”是设计师，作为中心的“事”是设计，这就是设计管理；文化被作为基础的东西放在了整个系统的最下方，其用意似乎不言而喻。应该说，正是不同的文化影响着不同的市场和客户，进而影响与之相适应的设计，包括设计师本身。文化成了系统中最顽固的形态，其特征还表现在它的隐藏性（更多的以一种含蓄的方式被体验）、广泛性（几乎涉及行为的每个部分）、基础性（积淀特征决定的作用体现）。这也成为设计管理指导实践需要完成的最为困难的一个环节----与本土文化的融合；市场和客户位居左右，大概是因为二者也一定程度上“左右”设计管理的缘故吧。

四、设计管理的社会性

设计管理的核心是对资源、对人际关系的整合的过程，设计是以人为本，管理也一样是以人为中心的，一个好的设计管理者，应该具备敏锐的观察力与感受力。因而设计管理者常常是从优秀的设计师中脱颖而出的，因为设计师由于多年的训练与职业生涯，常常具备了非常敏锐的职业感觉，以及对这种感觉几乎成为本能的实现能力。但是，优秀的设计师不一定必然成为优秀的设计管理者，因为作为设计管理者所具备的能力结构与作为设计师的能力结构并不相同。作为设计师，理解客户要求，迅速高质提出创意是最重要的能力；而作为设计管理者，协调各方面资源，完成最终的设计创意是最重要的能力。这两者并不相同，后者在设计学校中并不教授，往往是个人自学实践中得到的。

五、以设计管理的优点作为结语：

1.有利于促进技术突破和不同领域的合作，企业社团各方面资源得以充分利用，从而实现设计制造的敏捷化，推动技术迅速转化为商品；有利于及时获得市场信息，设计针对性产品，由设计改变生活方式，从而为企业创造新的市场。

2.有利于正确引导资源的利用，利用先进技术实现设计制造的虚拟化，降低了人力物力的消耗，提高了企业产品的竞争力；有利于正确处理企业各方面关系，创造出健康的工作氛围。

3.有利于建立一支精干的稳定的设计队伍，解决人员流动过频的弊端；有利于创造清晰、新颖和具备凝聚力的企业形象。

参考文献:

[1]范乐明:《设计管理辨名》

第2篇：工程机械理论与设计范文

【关键词】项目建造；施工设备；安全操作

改革开放以来，国家为了与国际接轨，也大力支持建造业的发展，增加资金投入、提供政策支持，建筑业迅速崛起，很多施工项目的施行需要大量的机械设备投入，以满足其增长速度。这么一来，机械设备的维修费和管理费占工程施工成本的很大部分。通过对机械设备采取科学合理的管理，规避安全隐患、保证其性能完好、延长其使用寿命。管理到位，设备的维修费就得以降低，同时施工进度也不会因为器械故障而中断。作为拥有丰富施工设备管理经验的业内人员，我在解决实际问题的同时，也有了一些自己的见解。如下是对机械设备管理发展方向的探讨。

1　管理实例中的瓶颈

（1）管理制度出现漏洞，没有相应的组织机制或管理不力，以及任务分配不到位。在实践中，会碰到这样的施工单位，没有相应体系化的组织机制，更没有完整科学的管理规章制度。现在中这样的单位并不少见，它们对设备的管理工作更是杂乱。新设备的入账和信息的存储工作都不到位，这样对后期的维修和使用都有很大阻碍作用，造成资金浪费和进度延缓。

（2）管理帮助发现和杜绝安全隐患。建筑行业不仅在数量上快速发展，而且在制度布局上也有很大的变化，随着民间和外资的引入，出现了多种控股制度的施工单位。所有制不断发展变化，管理制度也应该与之同步，满足现行制度的需要。再加上目前我国社会主义市场制度尚未完善，设备管理一出现漏洞，管理监管一缺失，就容易出现各种安全隐患。现实中，为追求经济利益，不合理的缩减必要的安全管理维护费，造成机械老化、安全隐患未能及时发现，最终导致施工事故的情况不少见。

（3）设备使用者的知识水平阻碍设备管理的发展。建筑队伍庞大，却鱼龙混杂。很大部分是由农民工组成，他们没有掌握相应的施工技术，而且工作稳定性差、总体文化素质不高，这对他们熟悉机械功能、熟练操作、掌握正确的维护修理方法很不利。而且加上这部分人的不稳定性，施工机械设备并不是总在一个施工队的管理下。所以施工队对并不是他们长期使用的设备，不愿也不可能坚持实质的、科学的管理维护工作。

（4）实践中，我们经常发现一个施工队接过并不新的机械设备，并不会对其检修防患于未然。只有当问题真正出现时，才不得不进行修理工作。

（5）实践中，不少的相关管理负责人一味的教条主义的进行管理工作。造成管理成本过高，得不到资金支持，无法正确的进行施工。

2　优化设备管理步骤方法

2.1创建相应科学的管理组织和体制

创建相应科学的管理组织和体制，建立相关的管理规章制度，使管理有章可循，基层管理监督单位的工作更要明细、落实。机械设备的管理分这样三个方面：投入施工、养护、修理。而施工机械设备的管理工作要明确到每台、每台要明确到某个方面，将这些管理工作明确的分配到确定的管理人员。有固定负责人管理固定的设备，不但有助于管理人员熟悉的掌握特定管理流程，而且易提高其责任心，这样可避免设备损耗，提高工作效率，防微杜渐消除安全隐患。

2.2严格进行经济账目记录，控制资金成本

经济账目记录工作要落实到每台每组的机械设备管理上。针对每台机械设备逐一设立账目表，其使用的电费、养护修理费和油费都需要一一记录在帐。这样有利于后期核对和控制成本。

在施工过程中，应有专门负责收集设备使用的数据资料的工作人员。从每台使用的次数、时间到所耗油量、损坏率和完成工作量都要进行真实的记录在案。熟悉了每台的工作情况，分析其使用过程中存在的不足和可节省地方，相关管理负责人应有规律的进行探讨，及时提出调整方案，解决问题、降低消耗、减少成本。

2.3做好设备的养护维修工作，保证设备完好、施工安全

在机械设备的管理流程中，养护维修工作有很重要的意义。应该有专人负责对设备的周期性养护工作，监督设备的性能安全、操作流程安全，一旦发现安全问题，当场停止施工，保证施工人员的人身安全和设备完整。实际施工中，要针对不同的设备进行具体的监督管理工作，像电梯、升降机、起重机的各自管理方法都不同，只有具体问题具体分析，才能做好设备管理工作，消除安全隐患。

2.4管理技术知识的推广，同步提高专门管理人员和施工人员的管理素养

在设备的实际管理过程中，无论是设备的使用操作还是后期的维护管理都应相辅相成，共同提高机械的使用率、延长工作寿命。这样就要求现场施工人员不仅要掌握正确的操作流程方法，而且要提高专门知识素养，理解设备的构造、工作原理，能判断安全隐患、进行简单的维护。与此同时，专门的管理人员除能进行准确管理维护工作外，还能正确使用设备　。

3　做好施工设备管理工作的方法步骤

设备安全管理工作实质在于保障施工人员安全的身心工作环境，在人本主义指导下，保证设备从施工到养护到修理全过程的安全。既然提出了问题，就该根据实际经验提出相应的解决方法：

3.1加大对设备施工人员的专业技术培训力度及提高其安全意识，增强专门管理人员的专业技能和素养

首先，　设备施工人员的专业技术水平及其安全意识要着重强调。对于施工人员的培训计划要分阶段、有体系、有目的、讲效果。首先，把好施工人员的关，施工人员在正式施工前必须接受过专门的安全教育培训；其次，向现场工作人员发放宣传安全教育知识和科学使用的文本，使得现场每一位工作人员都能随时提高安全知识。

最后，但更重要的是提高专门管理人员的专业素养和能力。加大对其的培训投入，使其不仅掌握现代管理知识而且能够正确处理不同繁杂环境下的管理。

3.2设备要选对，使用需调度合理

挑选机械设备时要注意的几点：（1）所挑选的机械设备应有全套的质量保证书、相关合格证，此外其安全配套设置一个不能漏；（2）挑选设备的厂家也很重要，只有到有相关生产资格的厂家选购，才能保证设备的质量和安全性。

每一样施工设备都因为其本身构造和功能的不同，其所需的技能也不尽相同。为了能彻底高效的利用设备，就不得不要对设备进行合理调度。现实中，只有严格遵照相关操作流程、正确使用，才能降低不必要的损坏、提高效益、减少报废率、节省资金投入。在实际施工中，经常会遇到设备的调度问题。因为调度时经常会有谁养护和谁使用的矛盾。我们应该做的就是详细真实实时的记录设备使用情况和问题、项目进程，以此更好的展开不同项目间的设备调度工作。

第3篇：工程机械理论与设计范文

关键词： 《工程机械运用》 综合运用 现地教学

《工程机械运用》这门课程在最初设计中目标为：围绕提高工程机械运用能力这个中心，在教学内容安排上既注重对工程机械的单装运用，又强调工程机械的综合运用，着力培养学员工程机械的综合运用能力；在教学组织形式上，采取理论讲授与实例分析相结合、课堂讲解与现地作业相结合、分析研讨与独立作业相结合，全面提高学员理论联系实际、理论指导实践的能力。

在现行课程设计实施过程中，笔者发现一个普遍存在的问题：对理论讲授关注较多，对现地教学重视不够，加之在现地运用教学从总体上说还属于较少实施科目，还存在不少亟待解决的问题，在一定程度上削弱其应该发挥的作用。加强对这一问题的研究，是当前实践教学理论研究的一项重要课题。

一、充分认清现地教学的特殊地位作用

现地教学之所以受到如此重视，是因为与其他教学方法手段相比，其具有以下特点：

（一）实践性。

与理论教学相比，现地教学具有更强的实践性，主要是通过现地提供真实丰富、复杂的训练背景和条件，将学员引入现实的施工环境，使其运用所学理论知识和技能，对现地面临的各种情况进行勘察、分析、综合、决策，从而解决实际问题。其注重对学员解决实际问题的磨砺锻炼，是强化学员解决问题综合能力的主要途径。

（二）兼容性。

现地教学与观摩学习、体验式学习、想定教学等其他教学方式有着许多相似之处，但又有独到之处。现地教学具有很强的兼容性，可与上述这几种学习方式有机结合，灵活展开，充分发挥各种不同教学方式的优势，同时又立足于现地的真实性。这种方法的实现主要得益于现地教学的兼容性。

（二）综合性。

现地教学，对学员综合运用能力的锻炼和提高具有不可替代的重要作用，通过现地教学，学员对工程机械的运用水平有了质的飞越，不仅局限于对某种类型某个型号工程机械的认知了解，而是真正做到对面临任务的全面分析，对所支配工程机械的全面筹划。这对全面强化整个过程学习效果具有显著推动作用。

二、当前现地教学中暴露出的问题

（一）整体教学中理论与现地的结合存在问题。

在当前课程设计中，首先进行了理论讲授，对工程机械运用的相关知识做了系统辅导。而后在现地教学中，组织学员队对现地进行勘察，定下工程机械的选择及作业方案。这种模式教学暴露出的主要问题是：由于学员进行理论学习之前没有勘察过现地，对于即将面对的任务没有直观印象，因此无法将理论知识与实际相结合，没有具体实例辅助对系统理论知识的理解，导致理论理解掌握不透不牢，实际情况把握不准不稳。

（二）综合运用中工程机械的组合方式选择存在问题。

当前现地教学中工程机械综合运用方面暴露出的主要问题是：对各种类型机械的特点及用途掌握不清楚，导致面对施工任务时机械的组合选择不合理、不科学，甚至违背了工程机械选择的基本原则。如在构筑道路的施工现场，当道路与弃土点的距离较远时，若只是选用推土机，没有装载机配合，则导致施工效率低下，人力物力浪费，作业标准不高。

（三）单装运用中工程机械的作业方式选择存在问题。

多数情况下，同一工程机械可能有多种作业方式，面临的施工任务不同，施工现场情况各异，不同作业方式的选择导致效果不同。现地教学中暴露出的问题有：工程机械作业方式的选择墨守成规，一成不变，不能随施工任务和施工现场情况的变化而做出相应变化，导致作业效率低下，事倍功半。

三、现地教学改进对策措施

（一）破旧立新，有机结合理论学习和实例运用。

针对当前教学中存在的理论教学与现地教学相脱节的问题，应当果断进行调整。可以在理论教学之前，先带领学员进行现地勘察，带着问题进入课堂，带着思考进行学习，必然会对理论的理解更透彻，掌握更牢固，运用更得当。同时，课堂授课方式可以适当多样化，如采用研讨式教学，调动学员的积极性，真正做到理论学习和实例运用的有机结合。

（二）全面统筹，精心筹划工程机械组合匹配。

工程机械的组合匹配是否合理，既关系到施工进程，更直接影响机械运用效能。在现地教学中，应当引导学员立足于全局，全面规划，统筹安排，合理选择工程机械的种类、型号进行组合。同时，在机械数量把握上，应当结合施工作业计算和老操作手作业经验，精心筹划，尽可能使每一台机械都发挥其最高效能，达到事半功倍的施工效果。

（三）因地制宜，合理选择工程机械作业方式。

面对不同施工任务时，工程机械的选择很重要。同样，选定工程机械后，面对不同施工现况时，工程机械的作业方式选择也很重要。例如，推土机基本作业过程主要由铲土、运土、卸土和回程构成一个循环，每个阶段都有不同的作业方式，铲土方式有直线式铲土、锯齿式铲土、楔式铲土、“V”形槽式铲土、接力式铲土等，这些作业方式各有千秋，面对不同施工作业情况时应当仔细分析，因地制宜，才能提高机械的作业效率。

参考文献：

[1]张友华，赵阳，马长浩.训练基地电磁环境应用系统构建问题研究.国防科技，2008.04.

第4篇：工程机械理论与设计范文

1工程机械虚拟仿真实验教学平台的总体架构

本文设计的基于互联网和计算机虚拟仿真技术的实验教学平台，将理论分析与实验教学融合于一身，能够从理论和实践的双重视角分析工程机械运动的原理，利用虚拟仿真实验平台实现工程机械理论与实践的统一，为工程机械专业教学活动提供了一个动态化、智能化、交互性的教学与实验环境[8-9]。该虚拟仿真实验教学平台能够通过视频、图像等方式将机械设备的工作过程进行动态化展现，产生更加直观和生动的教学效果，使学生更容易掌握工程机械运动的原理。

依托于互联网和大数据的计算机仿真平台的突出特点是智能化，可以提供更多种类的教学模式和实验模式；在交互性的表现方面具有强大的AI性能[10-11]，易于教师与学生的互动和交流，学生在选择性学习方面有了更大的自主性。由于虚拟仿真实验教学平台的教学资源由网络和大数据平台提供，一方面可以保证所提供的工程机械模型的科学性、时效性和多样化，能够应对不同方向的教育教学任务；另一方面也提高了教学资源网络的共享性和开放性，节约了教育教学成本。

本文设计的基于网络与计算机虚拟仿真技术的工程机械实验教学平台，是在工程机械设计与机械运动原理的基础上，结合计算机仿真技术和多媒体技术，以更为直观和透彻的方式展现工程机械设备的工作原理。它改变传统实验教学平台中过于抽象和单一的表现方式，具有更好的交互性和实验教学效果。计算机虚拟仿真实验教学平台作为一种新型教育教学系统和媒介，为工程机械实验教学提供了一个高效、稳定和经济的教学方式。该虚拟仿真实验教学平台的最大特点是以虚拟3D的方式呈现，可以在虚拟与现实之间进行转换，是多媒体VR技术在教学中应用价值的体现[12]。学生和教师都可以以用户的身份登录该平台，基于输入/输出设备向虚拟实验平台传达指令并获取相关的结果，反馈的结果包括视频输出、图形输出和文字输出等不同的形式。平台还能够依据登录者的要求提供更加完整的实验数据、实验图形及工程机械各种参数变化曲线拟合等。

工程机械虚拟仿真实验教学平台总体框架主要由平台信息导入模块、实验教学虚拟交互系统和平台信息导出界面等3部分构成。工程机械虚拟仿真指令从输入界面导入，用户的指令需要转换为虚拟的计算机语言并进入虚拟仿真实验教学系统。虚拟交互系统是虚拟仿真实验教学平台的核心模块，按照用户的指令提供平台控制功能、场景虚拟功能、场景选择功能及各种指令操控功能。平台信息导出模块将实验教学虚拟交互系统模块计算和处理过的数据信息、仿真模型以图像或视频的模式显示出来，从理论和实践两个视角展现工程机械运动的过程和基本原理。

2虚拟仿真实验教学平台的基础硬件设计

工程机械虚拟仿真实验教学平台由硬件系统和软件系统两个部分构成，其中硬件部分是实现虚拟仿真系统基础功能的前提和保证，也是软件功能得以实施的实物载体。

用于工程机械虚拟仿真的实验教学平台核心硬件模块包括虚拟上位机、信号控制模块、信号驱动模块、仿真运动平台、信号感应模块和LED显示模块。当用户开始操作平台时，信号模块会将用户的要求和信息以控制信号的模式导入驱动模块，同时虚拟上位机系统参与协同控制，共同控制虚拟仿真平台的工作与运行。虚拟仿真实验教学平台除了具有必要的电机结构、联轴器结构、台体结构、电控装置及运动结构之外，还通过编码器、光栅尺、传感器等与上位机系统连接，以虚拟现实技术为依托，实现工程机械实验教学平台系统的更新与变革。工程机械虚拟平台系统依靠编码器、传感器等读取用户的指令信息，再利用信息控制模块及平台的电控装置，传导信号、输出指令和导出实验教学用的相关数据和虚拟模型。

3实现流程与关键技术

工程机械虚拟仿真实验教学平台的系统软件程序设计，与系统整体框架设计及硬件模块设计相匹配，平台的各软件模块都围绕着工程机械设计的基本理论展开。平台软件的实现流程包括系统用户时域信号的分析和系统频域特征的分析，最终通过对用户需求的分析和平台虚拟程序的运转，输出各类工程机械工作原理视频或图片，以达到提高教育、教学效果的最终目的。

平台启动后，用户按照自己的教学需求和平台使用规则载入原始数据，并开始进行数据转换，提取符合工程机械标准的性能指标值及相关数字信号的空间坐标值。系统的软件模块和软件实现流程能够以程序的方式写入平台系统，也可以按照用户的需求及工程机械的基本原理进行修正，以呈现出不同的信号频域特征和工程机械模型。

虚拟仿真实验教学平台信号的响应速度是衡量平台软件系统功能性的主要指标之一。平台系统在数据信号和系统本身固有特性共同作用下，可以将用户的实验目的及实验要求转化为最终的工程机械虚拟仿真实验结果，并在显示模块中显示出来。初始阶段由用户数据转换过来的信号为阶跃信号，阶跃信号可以直接调动系统平台的资源，但受到虚拟仿真实验教学平台硬件兼容性的限制。当信号无法调动系统平台资源时，就需要将阶跃信号转变为脉冲信号。平台的响应信号实质上由系统内部软件程序的微分方程及其全部的解构成，在系统平台开始进行仿真实验的过程中，基于对仿真信号的传递、识别和处理，能够得到实际的工程机械仿真模拟输出，但在绘制信号的仿真输出曲线时会出现一定程度的系统误差(t)，影响微分方程正确解的总体数量，因而需要对信号传输误差进行有效控制。系统信号输出误差的控制可以通过调整系统硬件参数设定或更新软件程序的方法实现。虚拟仿真实验教学平台的频率响应效率是影响平台信号谐波输入及系统稳态响应的一个重要因素，输出曲线的正弦波相位变化及幅值的变化，是显示虚拟仿真平台基础性能的重要指标之一。当进行虚拟仿真实验时，可以通过修改信号频率的模式，得到若干组数据信号输出值，使虚拟仿真实验教学平台的误差最小化，得到结果最为真实、准确。

在工程机械虚拟仿真实验教学平台的实际应用中，本文采用的UGNX虚拟技术，能够导入各种3D模型制作软件，具有更加良好的适配性和兼容性。在虚拟仿真实验教学中，软件程序的设计主要基于UGNX虚拟技术来实现，包括3D建模、3D渲染和仿真教学模型的优化。利用UGNX虚拟技术进行工程机械仿真实验教学，基于UGNX技术优化虚拟仿真实验教学平台的系统属性和软件实现流程，并按照用户的需求模拟真实的工程机械设备进行场景的选择与设定，添加各种属性和行为。

虚拟仿真软件程序在UGNX内创建并内嵌于虚拟仿真实验教学平台之中，实现工程机械的3D建模。创建仿真程序需要对原始的数据信号进行标准化处理及虚拟场景的交互，导入机械设备模型的三维数据，其中工程机械设备的格式是以系统插件的形式完成的，在数据信号格式的转换中，基于网络和校园内部浏览器向平台输出相关的实验教学数据，确定虚拟仿真实验教学的实施路径，并将最终的虚拟仿真结果以视频或图像的形式更为直观地展现出来。

在工程机械虚拟仿真实验教学中，为了提高三维展示的直观性，工程机械内部零件都具有一定的透明度，并可以利用UGNX技术将不同的零件辅以不同的颜色，在实验教学中有助于使用者更为细致地观察工程机械的运行原理，认识各个内部零件之间及与设备整体的逻辑关系。与传统的工程机械类实验平台相比，本文设计的仿真实验平台，在仿真的直观性、准确性、交互性及实验课堂教学效果方面都具有较大的优势。特别是在平台系统交互性能方面，利用UGNX技术平衡虚拟仿真平台总体的架构与节点安排，使工程机械设备结构的各种特性都能够全面地展示出来，显著提高教育教学的交互性与智能性。

4实证结果与分析

4.1虚拟平台的功能性验证

首先验证虚拟仿真实验平台的功能性。采用问卷调查的方式对使用了平台的师生进行问卷调查，对于文中提出平台设计的满意度问卷调查统计情况问卷调查结果显示，各专业教师和学生对于虚拟仿真平台的满意度均在95%以上，说明文中提出的虚拟仿真平台相对于传统平台具有良好的功能性和实用性，能够获得更好的实验教学效果。

4.2虚拟仿真平台的性能验证

教学实验平台的信号响应值是衡量系统平台性能的重要指标，信号响应值越小则证明实验平台的信号响应越快速、性能越强。本文以车辆工程专业教学中的底盘设计为例，分析传统实验教学平台和虚拟仿真实验平台的信号传输响应值分布情况。该基于互联网和大数据的工程机械虚拟仿真实验教学平台的信号响应值被控制在±1.0之内，最高值和最低值分别为0.65和–0.65。从实验结果可知：本文设计的虚拟仿真实验教学平台在系统响应时间上更有优势，尤其是在复杂三维建模中可以提高仿真教学的效率和效果。

第5篇：工程机械理论与设计范文

关键词：电气设备；教学方法；课程改革；课程设计

0引言

所谓项目化课程，是指以工作任务（项目）为中心，选择、组织课程内容，并以完成工作任务为主要学习方式的课程模式。项目化课程改革，以工作过程为导向的项目化课程教学模式淡化了理论的说教，可以为学生营造较为真实的工作环境，使学生在完成各个工作任务的过程中，加深对理论知识的理解，提高实践操作技能，锻炼综合职业能力，提高综合素质。工程机械电气设备作为一门专业核心课程，也实行了课程改革。

1课程设计理念

1.1课程服务于专业人才培养目标

工程机械运用与维护专业的培养目标是培养德、智、体、美全面发展，具有与工程机械运用与维护专业相适应的文化水平与素质和良好的职业道德，掌握本专业必备的理论基础知识、专业知识和基本技能，熟练掌握现代工程机械产品的使用、维修、安装、调试、管理和销售的高素质技能型专门人才。专业的典型就业岗位是工程机械维护、维修、设备管理、销售等，这些岗位都需要具备工程机械发动机、底盘、液压、电气方面的知识与技能，工程机械电气设备作为该专业的核心专业课程，是实现专业人才培养目标的必要保证。课程设计围绕专业人才培养目标，着力于培养学生熟悉工程机械电气系统的结构与工作原理，能对电气系统各部分的工作状态进行检测、检修，并具备一定的故障分析与排除能力。同时逐步培养学生观察分析问题的能力，理论联系实际解决问题的能力。

1.2尊重学生的主体地位

在教学过程中，改变以往教学中教师的主角地位，学生是课程的主人，把课堂还给学生，教学以学生为主体，教师为辅导，建立学生为中心的二元主体的互动模式。教学是教师与学生以课程为主渠道的沟通过程，是教师的教与学生的学的互动过程，通过这个沟通与互动，获得教学相长，教学过程是教师和学生平等主体间思想和行为的对话。学习过程中，教师提出电气系统检修、拆装或故障诊断任务，学生自己查找资料、制定计划并实施。教师在此过程中只是答疑、指导、点评。而不是单纯的示范、演示，从而激发学生的积极性和创造性。

1.3强化过程考核方式

采用多元化评价体系，强化过程考核，从各个项目的完成质量、平时考勤、劳动态度等多个方面进行考核。促进学生技能及职业素质的提高。

2课程设计思路

本课程设置依据是工程机械运用与维护专业典型工作岗位的工作任务对职业能力和知识的要求，典型工作岗位有工程机械维修技术员、工程机械营销员、工程机械零部件管理员和设备管理员等。本课程按照“工学结合、工学交替”的改革思路，以常用工程机械电器系统为载体，以设备维护能力培养为中心，将现代工程机械电器系统分为电源系、起动系、柳工装载机电气系统检修、柳工挖掘机电气系统检修四个模块，最终是学生具备保养和维修工程机械电器系统的能力。本课程模块结合本系实训条件，按“任务布置、计划、决策、实施、评估、信息反馈”一个完整的过程实施教学。教学过程做到全过程开放，主要课程内容在校内实训基地完成，同时结合校外实训基地完成部分模块，通过学习环境与工作环境相结合，提高学生实践能力，融“教、学、做”为一体，强化学生职业能力。我们设计出的项目情境用以说明本项目所要完成的任务，在能力要求中，明确本项目学生所要达到的实践能力，在知识要求中，引导学生学习本次项目所设计的相关知识。同时给出参考学时，根据学校学期的整体安排，建议有10%的课时浮动量。

3教学效果总结

3.1学生学习主动性、积极性得到了极大提高

由于每个学习任务都是以后工作中经常遇到的工作任务，学习情景贴近工作情景，大家学习的主动性提高了；采用了多元化的过程考核方式，每个项目都要考核，每时每刻都有考核，学生一刻都不能懈怠，学习上掉队的少了。还有很多学有余力的学生利用课余时间主动找老师请教问题，跟老师学习额外的知识和技能。

3.2学生动手能力增强了

课改以来实训室添置了大量的实训器材，聘请了多名来自生产第一线的实践经验丰富的老师傅、老专家作实训教师，教学过程中又采用了分组教学，每个学生都有充足的动手机会，学生的动手能力提高了。

3.3课堂纪律好了

课改之后，学生不再认为学习是混文凭，而是学习谋生的技能，学习态度得到了很大改善，学习认真，积极动手，上课不再开小差，吃零食、玩手机的现象少了，迟到早退的少了。

3.4团队意识增强了

每项任务都是小组共同完成，小组之内又有分工，大家需要团结合作，学生的团队意识增强了，先进帮后进，共同进步。本课程设计实施以来，学生对工程机械电气系统的维护、检测、故障诊断等方面的能力得到了极大提高。毕业生供不应求的就业状况以及用人单位对本专业毕业生的高度认可也从另外一个方面验证了课程改革的显著效果。

4结语

总的来说，我们的项目课程改革虽然还处于建设阶段，还存在若干问题，但效果是明显的，改革的方向是正确的。从已走上了工作岗位的学生的反馈信息来看，课程的改革虽还存在一些不足，但已能大大提高他们动手解决问题的实践能力。所以，我们充满信心，也不畏困难，努力地在推进项目课程改革的同时，不断改进、再改进，争取能早日探索出一条适合本专业、本课程，符合行业发展需求、学生学情的教学改革之路。

参考文献

[1]李活.高职工程机械电气设备课程教学改革与实践[J].时代教育,2015.3:238.

[2]袁明新,申燚,王琪.工程导向下机械设备电气控制课程的项目化教学改革[J].中国现代教育装备,2013.11:42-44.

[3]王海花,郑明军,王军.“工程机械”课程教学改革研究[J].中国电力教育,2010.16:59-60.

[4]杜柳青,余永维,周康渠,米林.以培养学生工程设计能力为目标的机械工程系列核心课程教学改革研究[J].教育教学论坛,2014.36:42-44.

第6篇：工程机械理论与设计范文

关键词：工程机械;课程设计;关联矩阵;课程体系

随着我国高等教育的改革，课程设计是工程机械体系教学的关键。高校在课程设计时大多数是局限课本上的题，虽然书本上的题是经过严格的逻辑设计的，但是由于学生本身知识量的有限和对专业的认知等因素，出现“一叶障目，不见泰山”的现象,虽然学习很认真，但是不能将课程与整个体系联系起来，使学生不知道这些知识用来干什么，怎么用。为适应科学技术的飞速发展和社会对人才的需求，我们应当进一步完善课堂教学和课程设计，更好地适应世界发展的潮流。当前教学中出现的问题主要是：教学结构单一，教学方法“僵硬”不能激发学生的学习积极性，使学生不能发掘课堂上的知识点。针对学生在教学中对知识点的认识不清，不能将整个课程体系结合起来的问题。首先应当转变教学模式，将以前的照套课本式的教学方法转变为兴趣型的教学方式，在教学中更好地调动学生的兴趣，激发学生的学习积极性。其次就是在课程设计时主要依据学生的实践课程来设定相应的题目，既不脱离教学中的知识点也联系了实践理论，最后在培养目标上我们应当重视复合型人才的培养，在教学体系中对于一些关联性课程的知识点在课堂上应当做简单地阐述，以培养贯通社会科学，技术科学、人文科学的复合型人才为目标。

一、工程机械关联性课程体系现状

工程机械关联性课程体系的类型主要是以理论为主，其中也有的是理论加实践，如表1所示。当前大多数高等院校的工程机械关联性课程没有实践训练，只是依附于课本上的理论知识。对于有实践训练的课程，这些实践缺乏创新性，内容比较简单，甚至与理论知识缺少内在的联系。同时机械类的课程设计主要是以齿轮减速箱为设计的对象，虽然设计所涉及的面广，但是内容缺乏创新性，每年的课程设计大多都是相同的，所以设计的内容老化与社会实际联系较少，从教学效果的角度看，当前的教学与设计并不能构成一个具有逻辑性的体系。不能满足现代社会对人才质量的需求。

二、关联矩阵法建立关联课程模型

目前，为了更好地使关联性课程与教学相融合，在此利用关联矩阵法的原理，建立一种简单的评价体系，使教师能够更好地确定关联性课程的重要性，在设定关联性矩阵时每一门关联性课程对整体教学的影响程度是不同的，这种影响程度可以通过学生对兴趣来确定，这样不同的关联性课程就对应了不同的影响因子，这些影响因子就组成了一个体系，如果关联性课程体系为,那么对应的影响因子就为,通过关联性矩阵原理可知，影响因子体系应当满足：通过关联矩阵的逐项比较原理选出较好的方案。

三、工程机械教学体系与课程设计的建议

工程机械教学体系与课程设计必须要以现代工程教育的实际背景为前提，根据学科的特点在结合学校现有资源，在传统的教学内容的基础上进行创新，通过现有的实验室和企业实习的经验对教学体系进行整合。（1）提高学生学习积极性：所有的实践要根据学生的兴趣来设定，在实践过程中首先需要学生对整个实践的理论知识掌握，在自己动手去做去分析，并在做完后提出自己观点和建议，培养锻炼学生发现问题，解决问题的能力。（2）培养学生的创新能力：在学生进行实验室操作的过程中，需要教师继承并更新以往的设计题目，通过学生们自主提出问题来发掘新的思路，可以通过一个实践引出多个题目，分层次的进行。这样能有效的提高学生的创新能力，更好的适应21世纪对创新人才的需求。（3）开展仿真实验：目前对于计算机的运用已经无处不在，它具有进行大量数据的运算、三维物体的动态模拟等功能，能够高效的解决实际运算中的繁琐问题，在实践教学前先通过计算机对整个实践过程进行动态模拟，对于在计算过程中出现的问题提出较好的解决方案，避免在实践过程中出现相应的问题。（4）课程设计联系工程实际:为了增强学生解决实际工程问题的能力，在选择课程设计的题目时，我们可以从在工厂参观学习的车间中选出一些覆盖面广且具有一定创新性的零件作为设计的对象。为了使学生更好地对实际工程问题有叫清晰的认识，我们可以邀请工厂里的工程师走进教室，对学生的设计提出实际性的问题及触发学生的灵感。

四、总结

课程设计与教学体系的设定是高校工程机械体系教学中的一个重要环节中，教学体系的设定直接影响人才的培养。因此，以工程机械教学体系为前提，加强教学和课程设计与工程实际相结合，探索新的教学思路，激发学生学习积极性，确保学生的创新实践能力，提高毕业人才质量。

参考文献：

[1]朱高峰.工程教育的几个问题探讨[J].中国高等教育,2010

[2]王鑫.王静.工程教育体系下机械设计课程实验和实践环节研究[J].中国电力教育，2010

第7篇：工程机械理论与设计范文

0 引言

所谓项目化课程，是指以工作任务（项目）为中心，选择、组织课程内容，并以完成工作任务为主要学习方式的课程模式。项目化课程改革，以工作过程为导向的项目化课程教学模式淡化了理论的说教，可以为学生营造较为真实的工作环境，使学生在完成各个工作任务的过程中，加深对理论知识的理解，提高实践操作技能，锻炼综合职业能力，提高综合素质。工程机械电气设备作为一门专业核心课程，也实行了课程改革。

1 课程设计理念

1.1 课程服务于专业人才培养目标

工程机械运用与维护专业的培养目标是培养德、智、体、美全面发展，具有与工程机械运用与维护专业相适应的文化水平与素质和良好的职业道德，掌握本专业必备的理论基础知识、专业知识和基本技能，熟练掌握现代工程机械产品的使用、维修、安装、调试、管理和销售的高素质技能型专门人才。专业的典型就业岗位是工程机械维护、维修、设备管理、销售等，这些岗位都需要具备工程机械发动机、底盘、液压、电气方面的知识与技能，工程机械电气设备作为该专业的核心专业课程，是实现专业人才培养目标的必要保证。课程设计围绕专业人才培养目标，着力于培养学生熟悉工程机械电气系统的结构与工作原理，能对电气系统各部分的工作状态进行检测、检修，并具备一定的故障分析与排除能力。同时逐步培养学生观察分析问题的能力，理论联系实际解决问题的能力。

1.2 尊重学生的主体地位

在教学过程中，改变以往教学中教师的主角地位，学生是课程的主人，把课堂还给学生，教学以学生为主体，教师为辅导，建立学生为中心的二元主体的互动模式。教学是教师与学生以课程为主渠道的沟通过程，是教师的教与学生的学的互动过程，通过这个沟通与互动，获得教学相长，教学过程是教师和学生平等主体间思想和行为的对话。学习过程中，教师提出电气系统检修、拆装或故障诊断任务，学生自己查找资料、制定计划并实施。教师在此过程中只是答疑、指导、点评。而不是单纯的示范、演示，从而激发学生的积极性和创造性。

1.3 强化过程考核方式

采用多元化评价体系，强化过程考核，从各个项目的完成质量、平时考勤、劳动态度等多个方面进行考核。促进学生技能及职业素质的提高。

2 课程设计思路

本课程设置依据是工程机械运用与维护专业典型工作岗位的工作任务对职业能力和知识的要求，典型工作岗位有工程机械维修技术员、工程机械营销员、工程机械零部件管理员和设备管理员等。本课程按照“工学结合、工学交替”的改革思路，以常用工程机械电器系统为载体，以设备维护能力培养为中心，将现代工程机械电器系统分为电源系、起动系、柳工装载机电气系统检修、柳工挖掘机电气系统检修四个模块，最终是学生具备保养和维修工程机械电器系统的能力。

本课程模块结合本系实训条件，按“任务布置、计划、决策、实施、评估、信息反馈”一个完整的过程实施教学。教学过程做到全过程开放，主要课程内容在校内实训基地完成，同时结合校外实训基地完成部分模块，通过学习环境与工作环境相结合，提高学生实践能力，融“教、学、做”为一体，强化学生职业能力。我们设计出的项目情境用以说明本项目所要完成的任务，在能力要求中，明确本项目学生所要达到的实践能力，在知识要求中，引导学生学习本次项目所设计的相关知识。同时给出参考学时，根据学校学期的整体安排，建议有10%的课时浮动量。

3 教学效果总结

3.1 学生学习主动性、积极性得到了极大提高

由于每个学习任务都是以后工作中经常遇到的工作任务，学习情景贴近工作情景，大家学习的主动性提高了；采用了多元化的过程考核方式，每个项目都要考核，每时每刻都有考核，学生一刻都不能懈怠，学习上掉队的少了。还有很多学有余力的学生利用课余时间主动找老师请教问题，跟老师学习额外的知识和技能。

3.2 学生动手能力增强了

课改以来实训室添置了大量的实训器材，聘请了多名来自生产第一线的实践经验丰富的老师傅、老专家作实训教师，教学过程中又采用了分组教学，每个学生都有充足的动手机会，学生的动手能力提高了。

3.3 课堂纪律好了

课改之后，学生不再认为学习是混文凭，而是学习谋生的技能，学习态度得到了很大改善，学习认真，积极动手，上课不再开小差，吃零食、玩手机的现象少了，迟到早退的少了。

3.4 团队意识增强了

每项任务都是小组共同完成，小组之内又有分工，大家需要团结合作，学生的团队意识增强了，先进帮后进，共同进步。本课程设计实施以来，学生对工程机械电气系统的维护、检测、故障诊断等方面的能力得到了极大提高。毕业生供不应求的就业状况以及用人单位对本专业毕业生的高度认可也从另外一个方面验证了课程改革的显著效果。

4 结语

第8篇：工程机械理论与设计范文

【关键词】独立学院 实践教学 工程机械

Research on Practical Teaching Method for Construction Machinery Major of Independent College

HE Xiangyu，Chen Shuhan

（College of Automobile and Mechanical Engineering， Changsha University of Science and Technology， Changsha Hunan， 410114）

【Abstract】In order to improve efficiency on construction machinery major of independent college， a practical teaching method was proposed. With this method students can improve practical ability and acquire new knowledge in less time. The result of practical teaching shows that this method is effective in practical teaching.

【Key words】Independent college Practical teaching Construction machinery

1.引言

教育部在《普通高等学校独立学院教育工作合格评估指标体系》指出：独立学院应确立“培养具有创新精神和实践能力的应用型人才”的目标定位，明确了实践教学在独立学院教学工作中的重要地位。作为一种教学形式，实践教学在学生能力培养、智力开发、创新精神形成等方面是其他教学形式无法替代的。

我院工程机械专业已有近十年的办学历史，就业形势一直很好。但由于多方面原因，绝大部分课程中的实践环节所占比重较少，导致学生的实践能力较差，解决不了实际问题。独立学院作为教育体制改革的产物，在体制、师资、生源等方面存在着自身的特殊性。尽管各独立学院都以培养应用型人才为目标、强调实践教学的重要性，但实践教学的现实效果往往不甚理想。独立学院学生的动手能力不如高职院校，毕业生参加工作后往往需要经过一段时间的适应才能上岗。由于受师资力量的限制，独立学院教学计划中安排的一些实践课程，严格意义上说仍属于理论教学的范畴。独立学院在校内建立的实训基地仿真性不够，与现实工作脱节比较明显。

因此，如何调整和改革工程机械专业的实践教学体系，体现我院机械专业的特色，使学生在最少的时间内获得最多、最新的知识，提高学生的实践能力，成为“工程机械”方向人才培养的重要课题。为培养应用型高级专门人才，服务于机械行业的工程机械专业教学，我们应更加注重培养学生的实践能力、创新精神和综合素质，深入开展实践教学改革，进行实践教学体系创新与实践的研究，这对于推动独立学院工程机械专业教学质量，培养高素质的应用型高级专门人才、直接为地方和机械行业经济建设服务，具有十分重大的意义。

近几年随着我国特别是湖南省工程机械行业的飞速发展，对于高素质的工程机械专业的人才需求增长很快。然而工程机械专业实践教学体系存在一些问题。国内外的许多教育工作者进行改革和尝试。美国工程技术认证委员会（ABET）对机械工程类领域本科专业评估标准，分别从知识、能力、社会意识和交流合作等方面作了具体要求，也可以看成是对一个现代工程师基本素质的要求。各种能力包括学习能力、分析能力、设计能力、综合能力、解决实际问题能力、表达与交流能力，能力的培养在机械专业教育任务中是相当重要的。美国经过调查研究，得出“拥有最优秀工程人才的国家，就拥有具备相当优势的经济和工业的核心要素”结论，提出“回归工程”、“重构工程教育”的口号。以麻省理工学院为代表，重新引导美国的工程教育从科学向工程回归。教学上通过增加工程实践训练，增加设计内容，以增加学生工程经验。日本则明确地提出，工科大学四年一贯制的课程体系的核心是“工程”，四年的教育过程要始终围绕工程和联系工程实际进行。工科大学的工程教育是教学的首要问题。德国的培养模式堪称国际高等工程教育的典范。工程师就是解决工程中遇到的各类实际问题，德国模式除课堂学习外，还强调工程设计和实践，大学提供给工程界的是训练有素的工程师。然而，欧美国家的教育方式需要大量实践装备和企业的合作，这些资源要求我们不具备，不能照搬。然而其思想理念可以借鉴。

2.课程群理论实施方法与途径

2.1 改革目标。

通过整合资源、优化体系，形成一整套新的、具有我校特色的工程机械专业实践教学体系，适合我校“面向国家经济建设和社会发展，培养基础宽厚、实践能力强、综合素质高、具有创新意识和社会责任感的应用型高级专门人才”的培养目标，培养学生从事工程机械行业工作的业务水平，从整体上提高人才质量。

2.2 实施的内容。

2.2.1 深入实践体系相关知识的内在联系，整合工程机械专业实践课程的内容，优化相关课程的体系结构，选择或编写相关教材，重新编写教学大纲，调整学时。

2.2.2 在课程体系改革的基础上，充分利用、整合、完善现有的实验条件，进行实验体系结构的整合、优化。经过近几年的投资建设，工程机械专业实验室已初具规模，但是利用率却不高。由于课堂教学中安排的实验课时较少，学生没有时间进行综合性的实验，导致一方面学生动手的兴趣得不到满足，另一方面实验室的设备被闲置。将“电液控制”、“液压与液力传动”、“CAD/CAM”实验室有机结合起来，协同工作，变以前验证性、参观性为主的实验为综合性、设计性、开放性的实验，提高学生积极性，培养学生的实际动手能力。

2.2.3 改革教学方法，紧密跟踪工程机械专业前沿知识，以工程实例为驱动，强调知识的应用背景，提高学生学习的积极性，培养学生应用知识的能力。

2.3 实施的方案。

2.3.1 组织相关课程教师和专家，展开对工程机械专业实践相关知识关系和重要性的研究，理顺各知识的传授顺序，探讨以工程应用为背景，以培养学生实际问题分析解决能力为目的的教学方式和方法。这部分研究以调研、组织教师相互听课并展开教研讨论来实施。

2.3.2 在前面工作的基础上，进行工程机械课程体系教学内容的改革，重构课程的名称、内容，适应当前学校对培养计划的规定，删减陈旧和重复的知识，增加综合问题和前沿技术的内容。这部分工作可通过重新选择教材和自编讲义，重新修订大纲来实现。

2.3.3 新课程体系下进行实验、实习环节的改革。以工程实践能力培养为主线构建实践教学内容体系，充分利用社会、企业和学校资源，进一步建设和完善专业实验室、校内外实践教学基地，使实践教学的内容、时间、效果等方面有充分的保证，提高教学质量。

2.3.4 新课程内容体系下进行教学方法的研究，紧密跟踪工程机械领域前沿知识，以应用能力、创新能力的培养为目的，改革传统的“填鸭式”教学模式，提高学生学习积极性。

2.4 教学效果评价。

工程机械专业的鲜明特点在于，授课理论与实际习题差距较大，学生往往感觉将理论掌握好了，做题却难度较大。这是由于工程机械专业与实际应用联系紧密，如何将所学理论应用到实际问题存在较大难度。

为了能够更好的评价教学效果，作业与实践评价往往成为一个重要指标。同时，为了保证不同层次学生的学习效果，可将作业分成三个部分。第一部分作业是基础作业，这一部分主要基础较弱学生，使该层次学生通过努力，完成该部分作业，达到教学目标。第二部分为巩固类作业，主要根据教学大纲，采用中等难度习题，主要用来巩固所学知识；第三部分为深化类作业，主要针对层次较高学生，习题难度较高，可拓展学生思维的广度。

教学中期考查是教学效果评价另一重要方法。在课程过半以后，可拿出一节课的时间，考查学生前半部分的学习效果，并根据考查成绩及时调整每个的学习方法。同时，由于不同层次学生考查结果，要考虑到他们差异性，给与及时的鼓励和表扬。对于学生的任何点滴进步，都要给与积极的肯定，有利于不同层次学生同时获得最佳的学习效果。

3.结论

为了提高工程机械专业教学中的效果，提出了课程群理论与实践教学体系方法。该方法紧跟机电控制课程的最新进展，体现我校机械专业的特色，使学生在最少的时间内获得最多、最新的知识，提高学生的实践能力，在实际教学中获得了良好的教学效果。

参考文献

第9篇：工程机械理论与设计范文

[关键词] 试验台 现场试验 室内试验

近年来，我国的公路建设一直在迅速的发展，特别是我国目前正在努力进行声势浩大的西部大开发，要把占我国国土面积71.4%、人口为3.5亿的西部地区发展起来，逐渐与东部发达地区相接轨，最首要的问题之一就是交通问题，而要解决交通问题就得修建大量的公路，这就使工程机械需求量也迅速增加，所以工程机械面临前所未有的机遇及技术挑战。在施工过程中，施工机械很容易受到外界因素的影响,如施工时的天气、施工时的环境等方面的影响，给施工质量和进度造成一定的影响。例如：在高原作业的工程机械就必须在现有基础上加以改进以适应高原地区大气压力低、空气稀薄含氧量低、冻土层厚、气候干燥、风沙尘土大等特殊环境。我国对公路质量要求的提高也对现有的工程机械提出了挑战。因此，必须对工程机械做技术性改进，让其既能适应各种复杂多变的工作环境又能满足高质量公路的要求。对工程机械的技术改进应该以大量试验为依据[1]。

1.现场试验

我们可以通过现场试验的方法对工程机械的各项技术性能进行研究，而使机器在现场作业的条件下进行试验并且直接测定并记录能够反映机器动态性能的各项参数的时域函数的试验就是现场试验。

现场试验的优点是，试验是在实际工作条件和实际工况下进行的，这样做出的试验结果将会最为真实地反映机器的实际作业性能。而且由于不需要很复杂的模拟加载装置，所以现场试验所要求的试验手段就会相对简单的多。

现场试验的缺点是，现场试验条件比较恶劣这样就会限制某些精密仪器的使用；因为每次现场试验的条件很难达到完全相一致，所以其结果的可比性及重复性也就相对比较差。为了解决这个问题，我们在要求保持现场试验条件一致性的同时，又要尽可能保证重复多次进行同一的试验过程。而保证土质条件的一致性和机器的作业方法得模型化则是为了保持各种试验条件的一致性，这个可按图1.1所示之作业模型进行工作。在图中整个工作循环被分解为铲刀切入、定深集土、铲刀退出、水平运土、卸土、倒退等工序组成。在推土机作业时，各工序所占有的水平距离应尽可能保持规定之数值，推土过程应尽量保持满铲作业和最大的运土量，各工序之速度档位应保持一定[2]。

然而就算严格控制使各种实验条件尽可能一致，但是对于现场试验来说它的随机性仍很大这是由于现场条件下这样或那样等偶然因素的影响还是相当大的。所以，如果采用现场方法就必须多次重复同一的试验过程，以便于能从概率统计特性的角度来描述机器的动态牵引性能。在利用这一方法时，一个重复的问题是：确定最少需要多少试验样本，才能显示出试验总体的概率统计性质。显然，这是一个随机过程的平稳性检验问题。

尽管我们在现场试验条件下所取得的试验数据会给实验结果带来离散性，但是使同一试验过程重复多次进行还是可以从概率统计特性得出结论，这也将为我们人工模拟机器的负荷工况提供最原始的数据和依据，以便在实验室条件下进行更为深入的实验研究。

从对现场试验优缺点的分析中我们可以得出，现场试验并不能完全满足工程机械工作装置的试验要求，所以有必要进行室内试验，并研制室内实验设备。

2.室内试验

因为现场试验无法克服的缺陷，所以现代实验技术的一个显著的发展特征就是要求有相应的试验台可以将现场试验移至实验室来加以重复实现。模拟加载的特点是一方面可以使同一的试验条件可以重复出现多次，另一方面又能保证试验条件的随机性，因而完全相同的随机作用可以作用于不同的机器，这将使试验结构的可比性在很大程度上得到改善。

室内试验能够很好的保证同一的负荷工况和试验条件且能使其重复出现，这是室内实验的明显优点；室内试验可以使精密的仪器设备得到很好的使用，而在现场试验中，由于恶劣的环境所以使得精密仪器的使用受到很大的限制[3]；而且在室内试验我们可以保持某些因素不变，而人为的变动其他因素，这样可以更好的分析某个特定的因素对机器性能的影响。

室内试验的缺点是实验室试验不可能做到完全复现现场作业时的使用条件和负荷工况，特别是行走机构与地面之间的相互作用。此外，实验室试验通常需要复杂的试验台架和昂贵的设备投资[3]。

3.国内外工程机械试验研究的现状

为了改进工程机械的性能和提高作业质量，要求对工程机械进行模拟试验研究，另外，当今出现的许多路面施工新技术，例如RCC路面的铺筑技术，沙漠道路施工机械、双滚筒烘干拌和、烘干筛分组合技术、振动拌和技术、新的振荡压实和冲击碾压技术、路面再生技术等等，都需要从工作装置与介质相互作用的试验研究中获得理论上的支持，以便更好地掌握它，并进一步改进和发展，使之应用到工程技术中去。

国内早期进行实验用的机器动态性能试验台，既可以是供整机试验用的也可以是部件的（例如变速箱、发动机等）的试验台架。动态性能是指机器在动态工作载荷不断变化的条件下所显示出来的燃料经济性和动力性。而供整机试验来用的台架，最常见的形式是履带式或转鼓式试验台。这种试验台是按相对运动的可逆性原理制成的。机器在试验台上将停着不动，而地面则以行驶着的转鼓或履带的形式向机器的后方移动。为了保持机器不向前运动，在水平面内通过测力计将它固结在不动的机架上。机器的有效牵引力即由这一测力计感受，而在转鼓或履带链轮的输出轴上则装有制动装置，可进行加载和测功。机器行驶时的风阻力可以利用风洞来模拟，气候条件可以通过人工气候室来实现。但是不好人工模拟行走机构与地面间的滑转和附着状态是这类试验台架的共同缺点。此外，由于履带和转鼓的巨大惯量，所以想要很好的模拟变化迅速的负荷工况也是非常困难的。所以，进行相对较稳定的牵引性能试验时我们采用整机性能试验台，而用总成试验台架来研究机器的动态性能。

研究工程机械工作装置与介质相互作用过程的物理、力学本质是工程机械设计和使用的理论基础，对于强化机器的作业过程、提高生产效益、工作性能和作业质量，以及创造全新的工作过程是十分重要的。因此，长期以来一直是国内道路施工机械科学技术进步的一个重要研究方向。

多年来工程机械动态性能研究主要集中在铲土运输机械的牵引作业过程，但对于许多工程机械来说机器的加速、制动、转向的动力学过程同样具有重要意义。此外，某些工程机械，例如对路面铺筑机械来说，工作阻力的波动主要并不在于影响机器的生产率或功率利用，而更重要的是对作业质量的影响。工程机械工作装置与介质相互作用机理和作业质量控制是研究机器作业过程中工作装置与介质相互作用的规律、工作装置作业参数的优化和作业质量的控制方法与技术。工程机械工作装置与作业介质相互作用的研究作为原有动态性能研究的延续、扩展和深化，一方面可在研究铲土运输机械动态特性的基础上将某些成果移植至其它工程机械上去，另一方面可根据不同机械的工作特点作出进一步的发展，并开拓出一系列新的研究课题来[4]。

国外对工程机械试验也很重视。例如日本建设机械化研究所，它是日本建设机械化协会的下属组织，成立于1964年10月。该所是为建设工程机械化健康发展而设立的制造厂家与用户共同的试验机关，负责建设机械与机械化施工的综合性实验研究。该所最初以建设机械的性能试验为业务中心，随着时间的推移业务内容逐渐扩展，最近已扩大到建设机械化的全部领域。研究所在实施研究过程中，将理论计算与现场计测、模拟试验与实体试验、野外作业与室内分析等手段相结合同步进行。为了便于开展实型试验，该所拥有包括周长为800m的实验跑道、岩石试验场地、松软地基试验场地等试验厂区。

前苏联在20世纪70年代中期以国立拖拉机研究所为主，开始大力加强农业拖拉机牵引动力学之理论和试验方法的研究。这一新的研究方向向工程机械领域的扩展，首先涉及像自动平地机那样的连续作业式铲土运输机械。对于这些机械来说，比较容易借助于农业拖拉机牵引动力学研究的许多结果。对于像推土机那样的循环作业或铲土运输机械，由于作业方式存在着一系列不同于连续作业机械的特点，机器的动态过程也有着许多不同于后者的特殊性。因此，直接引用农业拖拉机在这一领域的某些现成结论，显然是不适宜的。这就需要很好地研究推土机实际作业动态过程的特点。关于循环作业铲土运输机械牵引动力学和动态性能方面的系统研究，在国外是20世纪80年代初才开始的，在这方面我国的研究工作开展得也不晚，并已取得了一些初步的结果。

因为液压技术及可更换连接装置的诞生使现在工程机械的发展趋势在朝着系列化、特大型化发展的同时，已进入多用途、微型化的发展阶段。而且电子化与信息互动也被更多的应用于工程机械中。为了进行这方面的试验研究，所以这就要求工程机械室内试验及装备必须能满足这方面的要求。

4.室内试验设备课题的提出及课题的意义

国内最大的室内土槽试验室，该土槽试验室可以进行原型试验或工程机械模型试验这在国内也是少有的，该土槽试验室能进行各种工程机械工作装置与工作介质相互作用过程的实验，利用该土槽试验室已完成多项省部级重大科研项目，其研究成果在国内处于领先水平，所以今后应该继续充分利用该土槽试验室。

随着科学研究层次的逐步深入和研究范围的不断扩大，实验室原有的工程机械工作装置模拟试验设备已不能满足需要，其原因是原试验设备的动力仅为20kW，远远不能满足目前大功率工程机械试验的需要；原试验设备为电力传动，受其速度特性和动力特性的限制，无法模拟当今流行的工程机械全液压传动，无法实现无级变速控制，速度稳定性及动力自适应性差；受机重、功率及行走机构形式的限制，其牵引力无法满足大负荷铲土运输机械工作过程模拟的需要；该设备所附设的能进行试验的工程机械工作装置种类太少，目前仅有振动振荡压实轮和拌和铣刨转子两种，远远不能满足多种工程机械工作装置与工作介质相互作用过程研究的需要。目前需要增加公路施工的常用工作装置，尤其是要增加特殊土壤压实装置和随车密实度检测系统；原设备机架横梁刚度不够，运行时变形抖动较大，无法承受大负荷工作装置的工作阻力。

为了更好的进行工程机械动态牵引性能研究、地面力学与行驶理论研究、工作装置与介质相互作用理论研究、作业质量控制研究等，非常有必要研制工程机械多功能试验台。而且试验台车应该具有以下几大功能：可以提供动力源为多种工作装置；可以悬挂多种工程机械的工作装置，并可以对工作装置的性能参数及作用机理进行研究及优化；可以作为负荷台车作用于各种牵引车，且能施加各种牵引负荷对各工程车辆。

建立和研制工程机械多功能试验台具有非常重要的意义。首先，工程机械各工作装置与其作业介质（如材料、土壤）的作业质量控制、性能参数的选择、作业机理都是一个拥有着广阔市场前景且具有很高的学术价值的研究领域，但这在国内同行的研究中并不多见；其次，为了使我国的工程机械专业紧跟世界先进水平继就必须关注工程机械行业新的技术发展。

参考文献：

[1]西安公路学院等. 科学技术研究报告[R]. 1984.

[2]秦四成, 张盾， 黄海东等. 推土机作业过程的现场试验[J].建筑机械, 1995, 10: 23-24.

[3]冯忠绪. 工程机械理论[M]. 北京：人民交通出版社, 2004: 50-132.

[4]杨士敏，张铁. 工程机械地面力学与行驶理论[M]. 西安： 陕西科学技术出版社, 2000: 1-211.

[5]秦四成, 荊宝德， 高秀华. 推土机动态性能的试验方法研究[J]．农业机械学报, 1998, 29(1): 38-41.