航空机电工程论文精选(九篇)

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第1篇：航空机电工程论文范文

关键词：创新训练；实践体系；信息化

基金项目：湖南省教育科学“十二五”规划2011年项目（湘教科规领[2011]003号）湖南省机电工程及控制大学生创新训练中心、湖南省机械类校企合作人才培养基地、湖南省机电工程虚拟仿真实验教学中心建设项目。

中图分类号：G434 文献标识码：A

实践教学是加深理论认识、巩固理论知识和夯实理论基础的有效手段，是拓展知识视野、培养创新意识的必要环节，是理论联系实际、培养学生掌握科技技术和提高工程实践能力的重要平台。系统的实践教学和专业的应用能力培训，能有效帮助大学生挖掘潜在的兴趣，引导和激发他们的求知欲、培养他们的探索精神和探索能力，让他们在理论学习和工程实践中成长为社会需要的人才[1]。湖南理工学院机械电子工程（集成化传动控制、机电运动控制方向）、材料成型及控制工程（模具、焊接方向）和机械设计制造及其自动化（机械设计、机械制造方向）等专业一直注重培养本科生的工程实践能力、创新意识和创新精神，提出了“基础实践―综合提高―课外拓展―工程创新”分步骤、分层次的大学生创新训练体系。依托湖南省机电工程及控制大学生创新训练中心，通过在时间、空间等方面全方位开放实验室、提供与课程内容衔接紧密的自主实践活动等方式，探索和构建基于信息技术的开放性实践育人模式，实现教-学-研―用互动共赢，切实为地方经济发展培养机械类高素质应用型人才。

本文以信息技术环境和活动理论为基础，分析了它们的开放特性和分布特性。通过揭示信息技术环境下的实践活动实质，研究地方理工院校如何针对培养具有创新精神工程技术人才构建实践训练体系。

1 信息技术视域下的实践活动分析

底只是信息技术环境最突出的特征。因此可以说基于信息技术的实践活动是一种数字化的学习实践。“数字化实践”是一种新型的、以先进的信息技术为重要支撑的学习形态[2]。要想开展以数字化技术为支撑的实践活动，人们必须创建多种多样的信息化平台。活动理论不仅为我们提供了分析传统实践活动中所存在问题的理论基础，还为我们提供了信息技术背景下学习创新、工程创新和教学改革的思路。

1.1 活动的交互性

新学习观认为：学习是信息技术支撑下主客体社会性的交互活动[2]。这观点包括两个方面的含义：首先，活动理论认为学习是学习者主体的一种主动的自觉的活动；其次，这种活动可以以当前先进的信息技术作为支撑。有学者把活动当作一个维度，把技术当作另外一个维度，从而建立了一个二维坐标，并以此把学习活动分为四种类别：低技术含量且学生消极被动的学习活动，传统的填鸭式教学方式就是如此；中等技术含量，但学习者却比较主动自觉的学习活动，传统课堂环境下的发现式教学学习方式便是这种活动的代表；高技术含量但学习者消极被动的学习活动，一些技术神化思潮下的教育信息化所带来的书本搬家、黑板搬家、课堂搬家就属于这一类；技术含量高且学习者积极主动的学习活动，这种信息技术背景下的学习活动集成了前述几种学习活动的优点，摒弃了它们的不足[3]。

活动理论认为人类的所有经验都或多或少的受到其所用工具和符号系统的制约[4]。信息技术背景下的活动理论认为学习是一种以目标为导向的积极主动活动，这种活动非常重视学习者之间的分工和合作，并且强调以工具、技术来加强和促进学习对象和学习者之间的主体、客体交互以及社会交互。对于信息技术背景下的学习实践来说，理清以下内容非常重要：学习者应如何借助信息技术手段与学习内容进行有效的交互；学习者主体之间如何开展有效的社会互；学习者主体之间如何创建和谐的共同体及共同体的社会性发展。

1.2 活动的类型

活动理论认为：信息技术环境下的学习活动是以学生为中心的活动，必须充分发挥学习者的主观能动性或者说主体性。信息技术背景下的学习活动具有开放性、分布式特点，这些特征不仅克服了传统教学所固有的制度方面约束，还消除了教师在这种带有集权式特征教学形式的权威，使学习者主体所享有的权利实至名归。以活动理论作为指导，以信息技术为支持的学习环境于是便能突破传统思维的框架，从而形成以学习者积极主动活动为重要核心的新型实践教学范式。

以活动理论作为框架，我们可以将信息技术背景下学习者主体的活动分为三种类型：① 以外在的客体为对象的主体活动。这种活动主要是学习科学知识，了解生产的活动。这是学习者主体与作为客体的学习内容之间的交互；② 以外在的其他主体、团队共同体和社会作为对象而开展的主体性活动。这是学习者主体之间的一种社会互；③ 以内在的客体自我为对象开展的主体活动。相对于前两种活动，这是一种层次更为深刻的活动，说明学习者主体已经经历了一个否定之否定的发展、提升过程。经过这一自我意识和自我超越的过程，学习者便能获得最深层次的情感体验[2]。

1.3 活动的动机激发与知识内化

信息技术背景下的以外在的客体为对象的主体活动类型要求学习者必须有明确的目标，以此为导向从而实现作为客体的知识在学习者主体上实现内化[5]。信息技术背景下的学习活动明确要求学习者主体必须以具体明确的目标为导向。这意味着在面对具体学习内容时，学习者主体时时刻刻应保持强大而纯正的学习动机以及浓厚高涨的学习兴趣。信息技术背景下学习者主体学习动机的激发，虽然包含了传统教学环境下学习者主体动机的激发过程和保持持续性，但更为重要的是要怎样让众多学习者主体所组成的目标共同体始终保持高昂浓厚的学习动机。只有这样，才能够让学习者主体在社会性实践活动中敢于面对不同挑战，并一直保持和充满好奇心；也才能让学习者主体所组成的目标共同体中的个体在这些实践活动中既能维持良性的竞争态势，又能促进个体相互之间的亲密无间的协同合作。

对于信息技术背景下学习活动的其它两种类型，他们不单单涉及到知识内化，还要涉及到有关社会往的其它问题。活动理论指出个体心理机能的发展过程，主体和与之起中介作用的人造制品和社会情境的互动作用有着非常重要的影响。同时很多学者也一致认为人类所有经验在不同程度上都受到我们所使用的工具和相应符号系统的制约[3]。以信息技术作为技术支撑的信息化学习环境附有多种数量庞大的技术工具，从而帮助学习者主体来完成知识内化。这些技术工具（如认知工具）可以帮助学习者搭建知识体系，并获得可以迁移的、相对更有意义的知识。学习者主体还可以充分利用这些工具来分析当前社会和现实世界，并建构出新的知识或体系，从而展示学习成果和水平；甚至可以进行批判性反思，并进一步实现个体自身知识的内化。同时，信息技术支撑的学习环境还配有大量的供协同学习的即时通信工具和移动终端，这些工具和装置既是学习者个体或所组成的共同体赖以存在以及今后发展的基础，也是学习者主体之间开展协同合作以及进行社会往的载体。学习者可以在实践活动中利用这些工具相互之间进行交流探讨，并以此来传递显性和隐形的学习内容和经验，从而达到促进自身知识转化和社会往顺利开展的目的[6]。

2. 信息技术视域下大学生创新训练体系构建

信息技术环境下基于工程教育的大学生创新训练体系的建立将会有效地促进学生工程素质的提高[7]并激发学生的创新精神。依据按照活动理论框架，工程实践教学强调学生能力培养，体现在在工程实践教学中就是要打破陈规，在学生掌握基本实验技术的基础上，更加注重学生在动手实践的同时多动脑思考。通过采用现代信息化的教学手段，增强实践训练的趣味性，使学生认识到具备工程实践能力对于今后自身发展的重要性。同时使学生形成自我创新的意识。

2.1 创新工程训练过程分析

大学生创新训练过程应注重学生基础理论的积累、沉淀和创新思维的培养。通过改革训练内容和训练方法，利用信息化技术手段，将实践训练化繁为简、化难为易，使学生在训练中加深对基础理论的理解，同时提高实际动手能力，促使学生逐步形成主动思考的意识。工程训练过程应注重实践教学内容和质量评价的建设。涉及到训练大纲和训练内容的完善，训练资源的设计和制作，甚至包含学生从自主设计到动手制作出作品的过程。

人才培养是高校的重要功能之一，而社会对高校人才培养质量的评价是最为客观的。其中学生就业能力便是重要指标之一。因此，刨新型工程训练过程还应着重关注学生在就业能力方面提升的实效。就业能力的强弱，不但反映出社会对学生认可的程度，还反映出学生在自身综合素质的高低。为达到这一目的，湖南理工W院机械工程学院在本科四年的创新实践训练中，围绕“基础实践―综合提高―课外拓展―工程创新”的层次开展教学实践，通过信息技术手段让学生在虚拟和真实的工程氛围中去体验，通过体验提高自身的工程素质，激发自身的创新意识。

由此可见，信息技术环境下的创新训练过程应体现出四方面的特点：① 数字化课程训练资源应有连续性，在本科四年的培养过程中，学生均有条件和机会参与训练；② 训练内容应结合技术发展不断更新，在保留必要的传统训练内容前提下，应突出以计算机应用为基础的虚实结合的新技术、新工艺训练；③ 创新训练学方式应灵活多样，以激发学生参与的兴趣和积极性；④ 评价体系应多元，既包含实践理论知识的评价，更应包含工程实践能力的评价。

2.2 基于工程的创新训练体系构建

工程创新训练也就是通过运用工程实践的手段和方式，将主体所掌握的专业知识和专业技能充分的消化吸收，最后被掌握者转化为社会经济发展和个体发展所需要的能力[8]。对于大学生特别是工科专业大学生而言，实施工程创新训练的主要目的就是牢牢巩固和适当拓展专业理论知识，使工程实践能力得以锻炼和提高，同时使创新意识、创新精神得到激发和培养，从而提高自身综合素质和工程创新能力。地方本科高校实施旨在培养学生工程创新能力的工程训练体系的改革，是实现学校人才培养目标的重要前提和培养工程创新型人才的必要手段。在当前技术环境下，也就是必须和信息技术深度融合。湖南理工学院机械工程学院经过多年的探索，构建了基于信息技术环境的创新训练体系，如图1所示。

创新训练体系的实施显著增强了学生的创新实践能力，所培养学生实践能力得到社会的高度认可。近五年来，学生发表在学术刊物和学术会议论文集30多篇，获批专利5项，学生主持国家级大学生研究性学习和创新性实验计划项目5项，主持省级大学生研究性学习和创新性实验计划项目27项，主持校级大学生研究性学习和创新性实验计划项目100多项，获得市级以上各类奖项多项，包括获国家级竞赛获奖12项。近五届机械类专业学生就业率一直保持在96%以上，其中，前往北京、上海、广州、深圳等一线城市就业约55%，并逐年成上升趋势；所培养学生因实践能力较强，大大提升了考研竞争力，以机械设计制造及其自动化专业为例，考研录取率从2011届的14.3%，提高到2013届的24.7%，录取学校包括浙江大学、中南大学、湖南大学、南京航空航天大学等985、211高校。

3. 结论

地方高校多以培养高级应用型人才为目标。基于信息技术的工程创新训练的教学实践改革应以培养学生现代工程意识和工程能力为要旨，将知识传授、能力培养、素质提高结合起来，依托虚拟仿真实验教学中心、大学生创新训练中心等实践教学平台，达到学生自我管理、自发实践、自主提升。经过几年的努力，湖南理工学院机械工程学院在创新训练方面形成了以真实体验为主体，虚拟仿真为重要补充的创新训练体系，有效地提高了学生的工程应用能力和创新精神。

参考文献

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[2] 严莉. 信息技术环境下的学习活动研究[D]. 华中师范大学博士学位论文，2011.

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[4] 柴少明， 赵建华， 李克东. 基于活动理论的CSCL意义建构研究[J]. 电化教育研究， 2009（7）： 96-10.

[5] Seth Chaiklin， Jean Lave. Understanding practice： perspectives on activity and context[M]. Cambridge， MA： Cambridge University Press， 1996.

[6] 严莉. 信息技术环境下的学习活动研究[D]. 华中师范大学博士学位论文，2011.

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第2篇：航空机电工程论文范文

论文关键词：Lycoming活塞发动机配气机构维修特性研究现状综述

 

发动机的换气过程直接影响发动机的性能。良好的配气机构不仅要求气门开启有尽可能大的时面值，而且要求其配气正时在任何情况下都能使发动机性能最佳。在设计中，配气机构的布置与发动机整体结构布置密切相关，要达到总体设计要求，布置紧凑，协调合理。同时提高进、排气工作性能与改善机构动力学特性常常是设计中的主要矛盾。对配气机构进行有效的分析研究，不仅能有效防止机械故障的产生．而且有利于维修方式从定期维修向“以可靠性为中心”的视情维修发展．控制维护成本，提高经济效益。

一、 国内外对配气机构研究状况

配气机构是发动机的重要组成部分，配气机构的维修特性，直接影响到发动机的经济性、动力性和可靠性，并与发动机的噪音与振动有着直接的关系。配气凸轮、气门，气门弹簧是配气机构的心脏，在配气机构中起着决定性的作用，其维修特性对机构的充气性能和动力性能具有决定性的影响。其维护与使用直接影响发动机的可靠性及维修特性指标。这些指标不仅包括动力性、经济性，也包括运转性能，如发动机的振动、噪声及排放指标。此外，它对发动机的耐久性和可靠性也会产生直接影响。因此，研究发动机的配气机构维修特性，对发动机的发展格外重要。随着现代航空活塞发动机技术的迅猛发展，发动机转速和功率逐渐要求更加安全可靠，配气机构各零件的负荷不断增加，这种由于构件本身弹性所导致的工作异常机械论文，很可能使配气机构正常工作遭到严重破坏，直到发动机不能正常运转。只有在知道了气门及其驱动零件的真实运动和载荷变化情况后，才能对其工作条件和日常维护做出正确结论。

人类对配气凸轮机构的使用要追溯到18世纪，直到19世纪末，对凸轮机构还未曾有过具有详细历史记载的系统研究。随着人类文明的进步和工业化的逐步发展，对高效的自动机械的需求大大增加。特别是在发动机诞生之后，以发动机为动力的机械逐渐增多，大大提高了人们对凸轮机械的重视程度。随着发动机动力机械的逐渐普及和发展，发动机配气机构的特性对工作性能的影响逐步被认识期刊网。在20世纪40年代以后，由于发动机转速增加，配气凸轮乃至配气机构引起的故障日益增多，人们开始对配气机构的深入研究。研究的方法也从经验性的设计过渡到有理论依据的运动学与动力学的分析研究随着技术的发展，计算机辅助设计和辅助制造技术也逐步得到了应用。目前，配气凸轮机构设计己广泛采用各种专用软件借助计算机来完成，用数控机床完成加工。气门和气门座在工作中承受极高的机械负荷、热负荷及腐蚀性气体的冲刷，状态极为不良，因而在工作中磨损比较严重，常造成气门下沉，燃烧室的有害容积增大，使发动机性能变坏，严重时气门一气门座的密封作用失效，影响发动机的正常工作和大修期，因此在发动机配气机构设计中应给予足够的重视。气门和气门座处于燃烧室和气道之间，由于缺乏有效的油供应，在气门工作表面上不可能形成油膜，从而使摩擦运动产生严重的磨损作用。通过对配气机构的动态模拟可以知道各零件的真实运动情况和载荷变化规律;通过对气门副破坏方式的分析与研究，找出其规律，以便对气门副材料的选取、表面加工，以及对配气机构的优化和配气间隙的调整提供更为有效的理论依据和实践经验。这样既研究了配气机构整体性又研究了配气机构的薄弱环节。

二、配气机构维修诊断特性现状

随着发动机新品种的不断出现和新技术新产品的引进，配气机构经常出现这样或那样的问题，据英国发动机工程师和用户协会提供的发动机停机故障表明，造成发动机停机故障的各种原因中，配气机构的故障在发动机的故障中占有比例达11.9%。它也日益引起从事发动机生产、研究和有关教学方面的重视。目前国内外对于配气机构的零星报导不少，但完整的资料或书刊却未见到。航空配气系统故障的原因往往是多方面的，而故障的发展也受多方面因素的影响。因此，航空的配气系统故障诊断技术应是针对整个系统的综合诊断。现在已经投入实用的故障监测与诊断系统大多功能单一，系统化、智能化水平低，诊断准确度不高。目前与汽车及船用活塞发动机比较，使用在航空上的活塞发动机较少使用电子控制装置，在使用过程中测量的参数也较少，维护检修主要依靠维护人员的经验和维护手册提供的排故程序。根据这种情况，航空活塞发动机的配气系统故障诊断可以利用人工智能结合排故手册和经验丰富的维护人员的排故经验开发采用基于故障树的故障诊断系统，用于日常维护中故障的快速准确的排除。由于发动机自身的工作原理，凸轮与挺柱之间、气门与气门座圈之间不可避免的存在碰撞作用，配气机构工作条件十分恶劣;而且机械论文，随着发动机转速不断提提高，配气机构各零件的负荷不断增加，这种由于构件本身弹性所导致的工作异常，很可能使配气机构正常工作遭到严重破坏，例如:凸轮与挺柱之间、气门与气门座圈之间的早期磨损;而且凸轮与挺柱之间的磨损将导致噪声增加，甚至影响换气性能;同时气门与气门座圈过早的磨损现象，会造成气门强度降低，进一步发生气门掉头，气门头与活塞运动干涉产生撞击，最终导致发动机故障。利用试车台测试的大量参数，采集发动机的各种具有某些特征的动态信息，并对这些信息进行各种分析和处理、区分、识别并确认其异常表现，预测其发展趋势及潜在的故障，查明其产生原因、发生部位和严重程度，提出针对性的维修措施和处理方法。

航空使用及维修性能指标主要是依据动力性、经济性和废气排放指标。动力性指标主要以输出的有效功率表示，经济性指标主要用燃油消耗率表示，废气排放量指标主要用C0，HC.NO、和碳粒表示。配气机构是的主要组成部分.在各种配气机构中，其主要零件都包括为气门组和气门驱动组。气门组包括气门座、气门、气门导管、气门弹簧及座和锁瓣等，其主要功用是维持气门的关闭。气门驱动组是指从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件，包括凸轮轴，气门挺杆，推杆和摇臂等，其主要功用是定时驱动气门开闭，并保证气门有足够的开度和气门间隙。配气机构的主要作用是按照每个气缸的作功顺序，按时打开和关闭各气缸进气门和排气门，以保证各气缸及时吸入清洁空气和排出废气;同时在压缩和作功行程中维持燃烧室的密封，保证正常工作。实践表明，航空功率下降、排气冒黑烟、燃料消耗率增加等问题均与配气机构的技术状态紧密相关。而配气相位和气门间隙是配气机构技术状态的主要方面，对的工作可靠性能影响极大。由于的转速较高，活塞每一行程所经历的时间极短，如Lycoming四冲程转速20O0r/min时，一个行程时间只有0.01，再加上气门开启有一个过程，气门全开的时间就更短，在这样短的时间内，要使进气充足、排气干净是比较困难的，为了增加气门开启和时间断面，并充分利用气流的流动惯性以及减少换气过程的损失，从而改善换气质量，提高充气系数，的进气门和排气门都要“早开晚关”，即进气门要在活塞位于上止点前便提前打开，而推迟到下止点后再关闭;排气门都是在活塞移动到下止点前便提前打开，而推迟到上止点后才关闭。表示进、排气门开始开启和关闭终了时刻及其持续过程的曲轴转角机械论文，称为配气相位。它是设计单位经过反复实验而确定的，虽然近年来己可采用计算分析的方法来选择最佳的配气相位，然后经实验验证，但大多数配气相位仍是经过试验确定的。不同型号发动机的，因结构参数不同，配气相位也不同。正确的配气相位应能满足下列要求:(l)良好的充气系数，以保证的动力性;(2)合对于上磨损故障，国内外的科研工作者已经进行了长期的研究与探索，取得了一定成果。其中，对于滑油零部件的磨损故障，已经形成了较为成熟的监测与诊断技术体系；而对于气路磨损故障，尚未形成很有效的解决方法。适的充气系数特性，以适应发动机扭矩特性的要求;(3)较小的换气损失，以改善的经济性;(4)必要的燃烧室热气，适当的排气温度，以降低受热零件的热负荷，保证运转的可靠性。由上可见，正确的配气相位是保证气缸内有足够的空气充量，以保证燃油的完全燃烧，使发动机有良好的动力性、经济性和废气排放为目的。发动机工作时，气门实际开闭的时刻是由凸轮的形状和配气机构各零件的正确装配保证的。在使用和维修过程中，由于零部件制造偏差、使用过程产生的磨损偏差及修理装配过程各种工艺误差等，一般都不同程度地改变了原规定的配气相位值，如气门间隙调整过小或凸轮外形加工太肥，使气门早开晚关，气门开启延续时间过长期刊网。配气相位误差将导致的动力性下降、经济性变坏及排放恶化。相位差很大时，根本不能起动:严重时造成气门和活塞碰撞，气门杆顶弯、凸轮轴变形及打坏活塞。有资料显示，某系列发动机因配气相位的误差使最大功率下降13%，最大扭矩下降11%，最低燃油消耗率增加19%。我院Lycoming发动机气门的结构形式为顶置式和。气门间隙是指气门处于关闭状态时，气门尾端与摇臂之间留有的一定间隙值。气门间隙的作用是保证气门、推杆等传动杆件受热膨胀时留有余地，当气门在关闭时与气门座紧密贴合，这对发动机是一个非常重要的因素，对其正常工作有很大影响。发动机在使用过程中，由于配气机构某些零件的磨损和紧固件的松动，气门间隙会发生变化，气门间隙过大会使气门迟开早闭，缩短开放时间，减小开启高度，造成气缸内进气不足，废气排放不彻底，燃烧的准备条件变坏，燃烧不完全，发动机的动力性下降机械论文，起动困难，怠速时发出“哒、哒、哒”气门敲击声。随发动机转速的升高噪声也随之增大，单缸断火试验时声响不变。若气门间隙过小或没有(液压式配气机构除外)，当气门及传动杆件受热膨胀后气门杆端抵触摇臂，使气门关闭不严发生漏气，造成气缸压缩压力降低、气门与气门座容易烧损，使发动机起动困难，动力性和经济性下降，排放污染增加。

三、配气机构研究技术的发展趋势

对于专门用于发动机的配气机构的研究，一直是该领域的研究前沿。研究

摘要进一步了解配气机构各零件的真实运动情况，气门弹簧的颤振和高次振型时配气机构的异常振动，从而明确机构中的薄弱环节，单质量模型则无能为力。因而随后出现了多质量动力学模型。根据使用者目的的不同，有三质量、四质量、五质量，以至更多质量的模型。多质量动力学模型的建立、参数的确定、方程的求解等虽然较困难，但它可以分析传动链中的各零件的真实运动规律以及对整个机构的影响，并能计算出气门内、外弹簧圈的大致振动情况，使模拟值更接近实际情况，故近年来多质量模型的应用远比单质量模型的应用广泛。为了进一步提高配气机构动力学模拟精度，有人采用变刚度、变摇臂比进行多质量模型的模拟计算。当然其模拟精度又有一定程度的提高，多质量动力学模型也得到了进一步的发展和完善

四、目前在配气机构维修特性方面存在的不足：

课题的难点是收集数据是一项艰难复杂的工作，本身发动机结构复杂，引起失效的原因也复杂。维修特性技术在航空活塞发动机中应用理论体系不完整。磨损机理分析采集数据多为实验得，对于实际使用中以参数变化收据不足。

参考文献

[1]Cessna172R飞机机型培训教材 中国民航飞行学院机务处, 2007

[2]吴增辉编,TB-20飞机发动机构造讲义,中国民航飞行学院,1990.

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[10]TEXTRON Lycoming AIRCRAFTENGINES IO-360 PARTS CATALOG ,2005;

[11]TEXTRON Lycoming AIRCRAFTENGINES IO-540 PARTS CATALOG ,2005;

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[17]TEXTRONLycoming Aircraft EnginesOPERATORS MANUAL ，SERIES IO-540,1999;

[18]TEXTRONLycoming Aircraft EnginesOPERATORS MANUAL ，SERIES IO-360.1999;

第3篇：航空机电工程论文范文

关键词：机械工程；MSU；SAU；课程设置；培养体系

中图分类号：G40-059.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）20-0046-02

沈阳航空航天大学（SAU）和美国密西西比州立大学（MSU）在联合培养学生、交流访问学者和科研合作方面建立了良好的合作P系。笔者在密西西比州立大学工程学院学习期间了解了该校和其他一些院校机械工程专业的课程设置和部分重点课程的授课安排，与我校机电工程学院机械工程专业的课程体系进行对比分析，从发达国家的课程体系设置得到启示，对合理配置我校机械工程专业课程结构提出改进建议。

一、比较与分析

（一）总体培养计划

两校的本科学制为四学年八学期，都采用学分制，课程设置包括公共基础课程、专业基础课程、专业课程和选修课程等。密西西比州立大学机械工程专业总学分为128学分（笔者同时调查了美国其他一些高校如普度大学、卡内基梅隆大学、威斯康辛大学、密舒里大学等高校，学分设置都在120―130学分），每学分学时数为16学时。我校机械工程专业总学分为200学分，一些课程或教学环节，例如军训、军事理论、体育课等，共计12学分，在密西西比州立大学和其他国外大学的课程表中并未发现，略去这些课程，总学分为188学分。

我校课程设置在英语、政治、专业课程、课程设计、毕业设计和生产实习较MSU安排多，MSU在力学方面的课程较多。两校都重视数学课程，我校在大学刚开始连续三学期都开设有数学课程，但没有很好地建立培养学生数学、力学、设计能力的有效课程体系，缺乏工程模型和计算方面的应用数学知识和实践，以至于学生不清楚对数学知识如何应用。密西西比州立大学重视数学知识的应用，内容由基础数学知识及工程简单模型应用，到工程学科中的数学技术方法和计算，直至工程数学及其在机械、化工、环境等领域的应用。

（二）课程设置

1.母语写作技能。在密西西比州立大学的课程设置中，英语写作、科技写作课程12学分，占总学分的9.4%，是学生写学术论文和作学术报告的基本要求，笔者同时调查了卡内基梅隆大学、威斯康辛大学、密舒里大学等高校课程设置中的母语写作和表达都占有一定的学分。由于国内现在对英语课程的普遍重视，对英语学习和写作技能较为重视，而对于汉语写作类课程没有安排，在母语类课程的设置上存在欠缺。

2.力学知识。美国大学重视力学知识，课程设置中除了包括工程静力学、工程动力学、材料力学等力学课程，还设置了热力学、流体力学及传热学等课程共12学分，占总学分的9.4%。我校机械工程专业力学课程只开设了理论力学和材料力学课程，关于热力学、流体力学及传热学方面的课程没有涉及到。

3.实践环节。密西西比州立大学没有制定学生到工厂实习环节内容，但很多学生利用暑假时间到工厂去见习或者到学校相关研究实验室去工作，学生在工厂或实验室见习期间，通常还可得到一定的报酬。我校学生有单独的生产实习实践环节，学分为3学分，时间为3周，集中安排学生到相关工厂进行生产实习。

密西西比州立大学没有单独设置课程设计时间和学分，但对机械原理、机械设计、机械工程材料设计、机械系统设计、能源系统设计等课程均有设计课题，设计基本安排在课后进行，集中在第3学年和第4学年。设计课题安排学生分组进行，每组5―6人，要求口头答辩和书面报告。我校课程设计学分单独计算，共计12学分，包括机械原理、机械设计、机械制造工艺学、金属切削刀具及机床构造与设计等课程设计。

（三）考核方式

密西西比州立大学学生考核成绩包括作业、平时测验和期末考试，一些课程还要求学生小组合作项目。国外课程教材内容较多，教师课堂讲解主要内容之后，课后给学生留大量作业，通过作业来加强学生对本课程的学习。对于小组合作项目，要求学生有书面报告和口头陈述，培养学生在完成项目期间的团队合作精神。作业、平时测验和小组合作项目通常占总成绩的60%左右。

二、启示与建议

美国密西西比州立大学开设的普通化学、计算机编程、力学、传热学等基础课，加强了学生对专业课的横向了解，有助于提高学生的科研素养和扩宽学生视野。我校应当加强学生对专业课的深度理解，加强培养学生基础课联系专业课的能力。培养学生应用基础学科知识解决实际工程的能力，使学生具有一定的专业知识和科研素养，面对实际的工作问题能够提出解决问题，在实际的工作学习环境中不断地成长，为学生能够更好地升学深造或尽早地步入工作岗位提供有利的保障。

国内过多的学时数将使学生疲于应付上课和考试，不利于培养学生独立思考的能力和自学能力，并使学生难以对自己感兴趣的知识进一步学习，抑制了其学习的积极性，因此应进一步改变教学方法，适当减少课堂教学时间，课程内容向综合化方向发展，等等。这些措施将为进一步加强学生工程素质的培养、增设部分专题讨论课和提供个性化的培养方案提供时间上的保证。鼓励将行业新知识、新成果、新技术引入主干课程中，拓宽学生的知识面。贯彻先进教育理念，加强各课程间的协调优化。

为保证本科教学的培养质量，势必需要学校加强对平时课堂教学质量的监督，改进传统的考核方式，注重平时的学习情况，调动学生的学习主动性，将学生接受的课堂内容与课后的学习充分结合起来，加深学生对学习内容的理解。同时加大平时的考核力度，细化平时成绩的评定标准，以避免课后作业的抄袭和期末考试突击的现象。

为提升本科教学的质量，工程实践应当培养学生解决问题的能力，应当重视知识与能力的协同。在保证学生掌握一定基础知识的前提下，加强实践环节的深入有助于学生将理论知识与实践相结合，有助于学生把理论知识进行转化和拓展，增强学生解决实际问题的能力。加强实践环节的深入，可以让学生对自己所学专业和从事工作的发展前景有更加深刻的认识，可以增强学生团队合作和与人沟通的能力。同时，在实践过程中，学生不能作为旁观者来进行，要真正融入到实践内容和实践角色中去，只有这样才能达到培养学生综合性工程素质、创新意识和创新能力的目的。

三、结语

通过对美国密西西比州立大学和沈阳航空航天大学课程设置的对比分析，揭示出两个学校在教学理念和培养目标上的差异。美国的高校更看重学生本身的发展和素质的提升，当然也包括专业技能的培养，而我校在相当程度上还停留在专业训练和专业素质上，对全面的关注性不够。美国高校重视母语写作课程的开设和对学生语言表达能力的培养，重视力学和热学等基础课程的开设，这些课程对于学生个人科研素养培养和综合素质的提升必不可少。因此，我们应对美国高校的课程设置和相关背景进行进一步研究，以利于我们有效借鉴、取长补短，追求我们自身课程设置体系的完善。

参考文献：

[1]张建.美国普度大学机械工程本科教育的启示[J].大学教育科学，2003，（4）：94-96.

第4篇：航空机电工程论文范文

关键词 磁法技术 磁导率 压力 磁信号 磁感应强度

中图分类号：TG142.71 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.12.073

Abstract Magnetic is a technique by which can evaluate stress concentration and degree of fatigue damage by testing the permeability of ferromagnetic components. The technique can reflect the stress changes in component precisely. In order to measure the permeability accurately， the high sensitivity testing platform and the algorithm between the signal and the permeability are setup. The results demonstrate that the permeability and micro-strain of the material increase with the residual stress.

Key words magnetic technique； magnetic permeability； stress； magnetic signal； magnetic induction intensity

残余应力是材料内部维持自身相互平衡的一种应力系统。①残余应力的存在会对构件的相关性能产生直接的影响，②如机械性能、强度、抗腐蚀力、尺寸与使用寿命。在各工业领域如机械、水利水电、热电核电、航空航天、石油化工、冶金、铁路、交通等行业，③残余应力测试技术及其应用研究始终受到高度重视。为此，各国研究者从不同的角度出发，针对残余应力测试技术进行了研究。④

目前残余应力检测技术主要有以下几种：射线衍射法、磁性法、超声波检测法及电子散班法等，⑤但这些方法都在不同程度上存在着局限性。1929年俄国学者AKCEHOB首先提出X射线应力测定构想，最终形成了成熟X射线衍射法，可是在实验和实际应用过程中发现，该方法对检测表面的要求比较高，穿透深度小，只有30 m左右，⑥且操作程序繁琐。⑦中子衍射法是一种较新颖的检测方法，但只有反应堆中才可以得到所需的热中子流，且在反应堆或者中子加速器中，才能获得较高分辨率，⑧仪器设备非常昂贵，同时测试条件要求非常高，因此在实际的测试及应用还存在许多困难。⑨而磁性法： 可靠性和精度都比较差，量值标定困难，对材质较敏感，且应用范围较窄，仅只限于铁磁材料。 超声波法 对应力的检测受到材料的性能、机械构件的形状和组织结构影响， 测量的灵敏度相对较低， 同时须采用高精度设备及仪器进行测定声速变化，测定过程较为烦琐。 同样只能对材料表面应力情况进行测量的电子散斑干涉法， 且对抗震性要求很高，及工作环境要求限制较大。

针对残余应力的检测中缺乏简便而有效手段的问题，本文提出采用基于地球磁场的微磁检测技术。该方法不受材料性质的限制，具有速度快、无辐射、操作简单，同时可以对石羊内部和外部进行应力检测。

1 微磁检测原理

微磁检测技术是利用高精度磁矢量传感器，进而对检测试样表面不同区域的地磁场磁感应强度变化情况，以不同区域磁感应强度改变情况进而判断试件中的残余应力分布，并经过对数据处理和分析，预测试样中应力较为集中的区域位置和应力分布的一种新颖无损检测技术，是一种基于地磁场为磁源的被动式检测技术。其基本原理是：

将构件置于以地磁场为背景环境中，若试样中存在应力集中时，该区域与试样的相对磁导率会产生一定程度的差异，为及。图1所示，当试样中存在应力集中，试样表面所采集的磁感应强度B则会发生相应的变化；反之则会均匀分布，不会发生异常变化。

应力集中会对试样所采集的磁感应强度产生不同程度的影响，当>时，如图2（a）所示，试样压力集中区的磁感应强度信号值会显示一个异常的向上凸起；当

2 检测系统结构框架图

该应力检测系统的采集磁信号传输框架图如图3：

系统中，使用CAN总线进行下位机与上位机之间的数据传输。基于CAN的可靠性和独特的设计，以及采用了高性能的USB采集数据卡，保证了正常工作情况下，对检测系统进行实验时的数据采集和存储。

3 实验结果及分析

3.1 磁感应强度与应力大小变化

将试件放置在真空热处理炉内，温度设置在600℃，时间为0h、2h、4h、6h、8h、10h、12h。通过热处理，改变试件中应力值情况，利用高精度应力测试仪，测定试件应力值大小，进而采集不同应力值下磁感应信号大小。通过实验数据分析，在进行热处理前，试件本身的压应力较大。热处理后，试件的应力逐渐变小，且可以发现恒温4h后，与之前状态相比较，应力减小程度大概为起始状态的43%，之后随着时间的增加，变化程度逐渐变小。图4（a）显示，通过对数据进行拟合发现，随着热处理时间的增加，磁信号逐渐变小，且开始变化幅度较大，恒温8h之后幅度变化程度逐渐变小。

加载施压实验，压力强度设定为160MPa，时间不同，分别设定为0h、2h、4h、6h、8h、10h、12h，通过对试件加载施压，改变试件应力值情况，采集不同应力值下磁感应信号大小，绘制图形，进而对数据拟合，如图4（b）。经过相同的加载强度但时间不同，采集的磁感应信号与应力值数据分析，试件在初始2h、4h的加载时间下，应力值与磁感应信号强度变化较为明显；加载8h、10h、12h之后，试件的应力值与磁感应信号强度变化较小。同时通过对数据分析可以发现，304不锈钢板试件两边的边缘磁信号强度变花不明显。

将加载时间设定为2h，改变加载强度，分别为160MPa、165MPa、170MPa、175MPa、180MPa，通过高精度应力测试仪采集试件在不同加载强度后的试件应力情况，同时利用高精度磁矢量探头对试件的磁信号进行采集，获取应力大小与磁感应信号变化情况。对所采集的数据进行分析可以发现，170MPa加载强度后，试件的应力值变化程度加大，但非线性。对所收集的试件信号数据进行拟合，得出如图4（c）所示数据。试件测试应力值与磁感应信号是正向关系，随着试件应力值的增加，磁感应信号也在增大，但幅度不一，且可以看出在加载185 MPa后，与之前状态相比较，应力增大较为明显。

4 总结

研究表明，微磁检测作为一种新的无损检测技术，可以较好反应构件中应力状态的情况，同时也可以对构件存在应力区域进行判别，对构件中应力分布及应力大小状态的早期预判和堆疲劳损伤程度的早期评价具有重要意义。具体研究结论如下： （1）通过对微磁检测技术原理的研究，并将该技术应用于304不锈钢板残余应力的监测，实现了对应力和疲劳损伤测定。将实验结果进行对比，发现三种处理后所得结果一致，表明微磁检测技术对残余应力检测的可行性。（2）应力集中区域，会导致该区域与周边的区域磁导率发生相应的差异，磁信号强度与应力大小变化存在着一定的联系，即随着试件中所存在的残余应力增加，所采集得到的磁信号强度也在增大。

注释

① 沈军，林波，迟永刚，等.残余应力物理法测量技术研究状况[J].材料导报，2012.26（19）：120-125.

② 王秋成，柯映林，邢鸿燕.板类构件内部残余应力测试技术研究[J].浙江大学学报（工学版），2005.39（3）：381-384.

③ 王庆明，孙渊.残余应力测试技术的进展与动向[J].机电工程，2011.28（1）：11-15，41.

④ Curfs C， Kipstein O， Studer A J， et al. Residual stress measurements in Australia： Present and future[J].Mater Sci Forum，2005，490-491：218-222.

⑤ STEINZIG M， TAKAHASHI T.Residual stress measurement using the hole drilling method and laser speckle interferometry part Ⅳ： measurement accuracy[J]. Experimental Techniques，2003.27（6）：59-63.

⑥ 陈勇，高德平，等.钛合金平板电子束焊接残余应力的小孔法测量[J].理化检验-物理分册，2001.10（37）：18-20.

⑦ 陈会丽，钟毅，王华昆，等.残余应力测试方法的研究进展[J].云南冶金，2005.34（3）：52-54.

⑧ Schneider L C R， Hainsworth S V， Cocks A CF， et al. Neutron diffraction measurements of residual stress in a powder metallurgy component[J]. Scr Mater， 2005， 52（9）： 917-921.

⑨ 李峻宏，高建波，李际周，等.中子衍射残余应力无损测量与谱仅研发[J].无损检测，2010.32（10）：765-769.

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