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外文资料名称： 机械技术项目机械设计课程 的全面审查 外文资料出处： 附 件： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 (用外文写 ) 2 机械工程技术设计课程的全面审查 &M 俊杰翻译 摘要 在大多数的机械和制造工程技术项目 中 ，机 械 设计 对 学生 获得 设计机械元件和系统的 知识和技能 来说是一门关键性课程。虽 然课程内容一般包括 重要内容例如破坏理论和机械原理， 全面的机械设计教育也应 包含 处理各种 关于机械设计问题的相关性。机械设计问题应该当作一个“综合问题”而不是一个孤立的问题来看待。作为 桑迪亚国家实验室 的一个 专业发展项目 ， 德克萨斯 A&开始极为严格的实施 制造和机械 工 程 技术（ 划以 审查其机械设计课程。 这篇文章介绍了 于教育发展项目方面的合作， 正在进行的机械设计课程 的课程审查 ， 最新的发现和建议。 在这一方法可以 用来作为一种持续改进的工程技术教育。 1。导言 典型的机械工程技术课程包括机械设计课程或一系列与之相关的课程。多年以来，这些课程具如机械设计，机械零件设计，机械系统设计等称号。在此背景下，设计意味着创造一个组成部分或一个系统，以满足所需的功能要求。因此，课程的目标是提供概念，方法，知识，分析技巧和必要的决策方法去设计部件，设备和系统。建立在学生对于静力学，动力学和材料力学的知识的基础上，当然机械设计基础这门课程往往侧重于设计方法，应力分析，破坏理论和材料选择。机器测绘这门课程介绍了机械设计中的齿轮，轴承，弹 簧，紧固件这些零件的原理和用途。 真实世界的设计要求设计者有广泛的知识基础和技能。设计人员必须能够想象各组成部分的空间关系，使用计算机辅助设计（ 具表达设计意图，指定具体尺寸和公差，并为零件生产制定适当的工序。此外，机械设计师往往预期进行应力分析和选择原料，以估算费用和管理多个项目，在团队中有效地开展工作。在学术界，一组知识是在课程上被归纳起来为了有效率的学习这些课程。很 3 显然，机械设计的任务只能通过由各种课程中获得的知识和技能来实现。因此，一个最后的课程设计通常是在为学生获得整合的经验。已作出努力制 定不同的最后的课程，从课程的设计到执行都与以往不同。虽然最后的设计可以更好地帮助学生进入生产劳动，但努力似乎太少太晚。除了指定用于有关课题的先决条件，全面机械设计教育应建立在机械设计的不同课程相互依赖的关系上。 在本文中，我们首先介绍了德克萨斯 A M 大学（ 工程技术和工业分布系的制造和机械工程技术（ 计划中现有的机械设计课程 。比较制造业对现有课程的需要，作为一个不断改善的过程。作为与桑迪亚国家实验室（ 作的专业发展项目，和一个 划支持者的调查，我们确定了学生毕业 前将获得的机械设计知识和技能。为了提高机械设计教育，我们将在第四节讨论那些被推荐的综合性机制和课程改革。简短的结论已被列入第 5 节。 2 。机械设计课程包含的课程 在 程技术认证委员会认证的 划学生需要的最低总学分是 132分。扣除在通信，数学，物理和自然科学，社会科学和人文科学等课程，技术方面所需的是 77 个学分。该计划的组成部分，除其他补充深入的技术领域，还包括：机械设计。这些课程的机械设计序列描述如下： 高级工程师 1A （力学轨道）。介绍了工程专业，伦理学，各学科；发展团队精神 ，问题的设计和解决 ;主要侧重于计算机的应用和规划 ;可视化和 具。 高级工程师 2A I（力学轨道）。继续高级工程师 1 。主题包括主要侧重于计算机应用和规划和使用 行实体建模。 物理 218 学的学生组要从事与科学和工程领域。经典力学的基本原理包括运动学，牛顿力学，能量和动量守恒，振动和波动。 75， 2 - D 和 3 - D 系统的时间，刚体平衡 ;摩擦和应用 ; 质心和时刻惯量 ;审查粒子动态原则 ;刚体的运动学和动力学 ;脉冲动力和工作能量的原理 ;选 定器区域的电脑应用。 76 力和应变 ;弹性模量，泊松比，转矩，挠度，不对称弯曲，柱和轴的设计 ;挠度梁 ;屈曲栏 ;材料和强度特性的测验。 61 何发展和机械装配的基本原则 ;简单的有 4 限元分析来评价和优化设计，简单的产品模式的快速原型。 63 械设计应用。机械元件图样的规范 ;失败的原理 ;疲劳断裂设计标准 ;瑟德贝里和古德曼图表 ;工程应用的材料及其选择 ;公差和配合，设计制造和装配。 63 I。机械 动力传送设计图纸的工作原理，如轴，齿轮，滚动链，皮带，轴承，离合器和制动器 ;电力传输系统的设计。 22 和机械 工程技术项目。毕业设计是团队合作完成制造业机械 问题的分析报告和解答方法。 3 。所期望的特性机械设计师 产品质量和企业竞争力很大程度上受设计工序和设计人员能力的影响。虽然人们普遍认为，良好的工序对可预见和可持续的高性能是至关重要的，个人能力和专业技能也不可缺少。在工业环境下，吸引和留住熟练的设计工程师仍然是公司成功的一个关键因素。两个问题依然存在，是什么创造了一各伟大的 设计师？是什么使他们和其他设计师区别开呢？ 在过去的两年里，桑迪亚国家实验室和德克萨斯 A M 共同努力提高设计工程师和制图员的知识和能力。这个专业的发展计划包括讲座，审查会议和各个机械设计相关课题的研讨会，包括力学和材料力学，静态和疲劳断裂理论，几何尺寸和公差，统计公差分析，紧固件（螺钉 /螺栓）设计，设计方法和设计优化和有限元分析的基本方法。 这种伙伴关系取得了令人鼓舞的成果。例如，一位没有工程学学位的制图员能更深入地了解材料力学和失败标准，使他们能够的使用 为一种分析工具。这种 分析工具使在他们减少制造，装配过程的情况下能够评估其设计。此外，重点是美国机械工程师协会的几何尺寸和公差的认证已造成桑迪亚机械设计部百分之五十的设计师参加认证。这项研究需要和通过认证的信心能够提高设计质量。准学士学位设计师的越来越多的知识和已获得学位的工程师的令人耳目一新的能力，这些成果鼓励 续这种类型的专业发展。 从企业的角度看，良好的机械设计师应该从以下几个方面获得更加深入的知识和技能： 计算机辅助设计软件 体建模软件工具已经 5 广泛的被设计师使用。这些工具允许设 计者迅速的创作模型 /图样和想象零件和装配。这种能力对满足快速的产品设计和发展的需要非常重要。掌握 然是成功设计的一个先决条件，但除了设计和制作图样的能力外其他知识也很重要。 几何尺寸和公差 计师必须掌握公差的说明和分析。熟练的设计师能够熟练的进行数据选择，早期阶段的设计中使用偏差分析。后来在设计过程中，详细的 T 是以确保零件可以组装正确的基础。 制造工艺 D T 结果的很大程度上受制造工艺的知识的影响。工序能力的知识也可以让设计者创造，估计和选择 设计方案。基本制造工艺的第一手经验和知道先进的工序对成为一个真正的设计师是非常重要的。 工程力学 们必须了解部分几何形状和材料结构决定了零件结构上的性能（如应力，挠度，屈曲载荷，固有频率，等等）。因此，及时的评价是需要设计师使用集成化的 具。 沟通 此，在各个阶段的设计，设计的交流是必需的。例如，在 定设计，建模，和起草的错误。这些 立了规范的标准为了认真的 审查由他人的设计。因为是最好的设计师进行审查，因此他们必须能够清楚的交流他们的设计思路，并提供建设性的建议。 项目管理 好的设计师要充分认识到设计的问题，界面限制和以往的成功解决了相似的问题。有效的设计人员还必须控制自己的时间和成本的限制。基本项目管理纪律是一个成功的必要因素。 4 。不断提高机械设计课程。 用批判性见解和解决问题的技术准备学生是设计教育的首要目标。批判性见解可以被看作是有两部分组成： 1）一套信息产生和处理的技能， 2）建立在知识基础上的 承诺，使用这些技能指导行为的习惯 10 。设计问题的解决涉及到学生的认知发展。通过设计解决问题，学生才能变得多样化。他们开始看到一个问题没有标准的解决方案，并可以有多个答案 11 。 除了如图 1 所示的课程，下列课程可以提高学生设计的知识和技能。这些课 6 程主要是材料，制造工艺，和机械工程技术原理： 81 的制造和装配工序 I 06 非金属材料 07 金属材料 81 的制造和装配流程 03 流体力学和动力 95 机电系统的技 术人员 70 热力学专家 29 人与项目管理 89 专题（有限元分析） 整合教材 办法之一就是加强设计上的知识和技能为介绍和审查教材提供机会。实现这一目标可以通过精心设计讲座，家庭作业，和考试来完成。如图 3 所示课程之间的联系显示了这个机会。例如： 在力学课程，在解决了自由体受力图后教师可以提出给予一些压力的概念。在材料的强度课程，学生可以被给予的适当家庭作业以复习课程。 在教有限元分析这门课程时，学生的问题可以用手工计算和 件来完成。正如图 4 中显示， L 外形的正方形条最后（如负载适用）可通过弯曲和扭转估算来代替。通过合适的估计，学生能更好地理解有限元分析的结果。 几何尺寸和公差可以在制造工艺课程中被引用以解决工序能力的问题。当它使用在讲授工程制图与 程，还应该融入设计课程，这样公差和配合才是检查和配合的决定性因素。 在机械设计课程，团队项目应该被分配，这样将利用项目管理和团队建设技巧。 结合教材要求协作的技巧，以发现和充分利用机会。在 划，目前正在作出努力，以解决整合问题 76 ， 61 ， 63 ，和 63 。 从事设计研究 在工程，技术和物理科学，大多数大学本科课程以二元模式教授（有一个正确的和错误的） 11。由于一个设计问题没有标准的答案，常常可以让学生产生 7 多样性的设计。接触设计实践也将提高学生的决策和 能。例如： 在材料力学课程，给予截面形状，轴向力和材料特性，学生可以计算出压力和失败的条件。通过设计研究，这个问题就可以被改良。仅给予外加负载，学生不得不估测截面的几何形状和材料性能，以满足负载条件。 在机械原理课程，商品的准备工作或规划可分配都有赖于 具模拟机械原理。那 个演习将给予学生机会提高自己的建模技术。 通过改变教学方法，基础设计学问目前实施在 63 和 分配也让步于 63 为了学生执行工业品的逆向工程，以提高学生的设计技能。基础设计学习方法也适用于其他课程，如 61 ， 03 ，和 修订机械设计课程 虽然整合教材和改变教学方法可以使课程生效，但是重大的课程内容修改需要在课程设计和发展方面作出新的努力。 目和 查的两个重大发现引起主动性的行动去推荐总课程的改变： 1）学生有一个 强有力的工程制图基础，精通 具，并对 有一个彻底； 2 代替独一无二的建模和起草，未来机械设计师在某些技术领域执行设计任务时，需要深入的知识和技能。针对调查结果，两个建议的修改正在制定： 目前，在工程系和工程学院 授和使用于各个课程。虽然获得不同的 能听起来很积极，但学生没有足够的时间来探索这些国家最先进的 具的所有功能，以便成为精通的设计师。因此， 划已选定 E 的作为一个主要的 具。没有各种各 样的课程学习新的 具的压力，学生将有更多的时间致力于重点教材。所建议的改变可能会影响到所有的课程，要求学生制作模型和图纸的家庭作业和项目。 计划提供技术选修课程以提高学生的机械设计技能和知识。技术选修课有可能是学生感兴趣的先进的特别专题。例如，目前在 授的实体造型和有限元分析。学生学习建模工具和前处理技术的时间为进行更深入的学习有限元方法作了准备。因此，建议在不同的课程提供 模和有限元分析。 生感兴趣的其他技术选修课包括：运动学，模具设计，流体动力系统设计，能源系统的设计，机电系统设计，设计制造和装配。 审查和暗示性的行动（包括课程改革）带来的结果是大学教师猜测谁来教机 8 械设计课程。正在准备的评估计划为今后改进提供反馈。 5 。结论 机械设计课程的目标是为学生提供概念，知识，方法，分析技能，和设计机械零件，设备和系统的必要的决策方法。因此，机械设计是制造业和机械工程技术教育的一个关键组成部分。本文介绍了在德克萨斯 A M 大学 划的课程审查和发展成就。根据桑迪亚国家实验室的专业发展计划的经验和 业咨询委员会的调查，很显然，在毕业之前学生 必须掌握丰富的知识和技能。机械设计领域所需的技能的结果已经被确定。期望得到的结果和 程之间并没有直接的关系，结合与设计有关的科目可以更好地为学生面对未来的挑战作准备。虽然现行的课程为学生提供一个集成经验的最后的课程设计，很显然，把关键的思想和问题解决在设计的早期阶段将大大提高学生的知识。基于整体的机械设计课程的观点，这篇文章提出了三种不同改进现有的设计课程的办法。增加学生的知识能通过以制定的 馈机制来评价。这些评估工具包括：毕业出口调查，大学教职员工作成绩评定，通道考试，和 价。这篇文 章介绍的这些方法可作为工程技术教育的一种持续改进的方法。 鸣谢 作者要感谢桑迪亚国家实验室的支持本文介绍的 迪亚专业发展项目。桑迪亚桑迪亚公司运营的一个多项目实验室，洛克希德马丁公司为美国能源部国家核安全管理局根据 94同下建立的。 参考资料 1. 械工程设计，第七版。 尔， 2004 年。 2. R., S.,和 T., “改革顶点课程导 致成功的项目， 2005年 度会议和博览会 会议记录 ，第 1647 部分， 2005 年 6 月。 3. K., J.,K.,和 “坐轮椅上的导航系统高级合作项目， 2005 年 度会议和博览会 会议记录 ， 第 1347 部分 ， 2005年 6 月。 9 4. S., R.,和 . H.,， “许多附加条件，从传统 到机器人 控制处理 ， “ 器人与自动化杂志 第 59 ， 2005 年 3 月。 5. R., K., S., J.,和 W.,， 机器人 原型设计 最终 报告，工程技术和 工业分配部 ，德克萨斯 A M 大学， 2005年 5 月。 6. C. R.,“一个工程技术顶点课程整合 了 理论，设计和建设一个不限成员名额项目， 2005 年 度会议和博览会 会议记录 ， 第 1648 部分 ， 2005年 6 月。 7. J. A., G.,和 J. R.,， “管理高级设计项目， 以最大度地提高成功： 队， 2005 年 度会议和博览会 会议记录 ，第 134部分 ， 2005 年 6 月。 8. J., S., 和 A.“舞蹈 机器人 工程技术和计算机科学学生 跨 专业 的顶点设计经验， 2006 年 度会议和博览会 记录 ， 2006 年 6月。 9. 。自研究报告，制造和机械工程技术项目部，工程技术和 工程分配系 ，德萨斯 A 2006 年 6 月 15 日。 10. （访问日期 2007 年1 月 10 号） 11. P. C.,给人印象深刻的 高效 的 教授 术研究和服务， 2002 年
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