机械设计论文参考文献大全（18篇）

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机械毕业设计论文参考文献

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机械设计论文参考文献

摘要：《机械设计基础》作为机械专业一门必修的专业基础课，在课程体系中占有重要的地位，文章结合河南工业技师学院《机械设计基础》课程的特点及教学要求，针对传统教学中存在的问题，讨论了多媒体教学与项目教学法的在该课程中的应用，提出对于具体的内容应该具体分析，应根据实际教学目标采用适当的教学方法与手段，设定合理的项目，不能够简单依赖于某种单一的教学模式和拘泥于固定的教学项目。

关键词：机械设计基础；多媒体教学；项目教学法。

机械设计基础课程是机械专业一门必修的专业基础课，它融合理论力学、材料力学、机械原理和机械零件等有关内容为一体，专业性强，且教师教学的难度和学生学习理解的难度也都比较大。此外，它的学习过程中还综合运用高等教学、机械制图、金属材料与热处理、互换性原理与技术测量等知识，无论是教材还是教学安排，都有较强的系统性和实践性。在教学大纲修订后，该课程的课时缩减至60课时，更增大了教与学的难度。因此，采取什么样的教学方式才能取得有效的教学效果，是目前河南工业技师学院在本课程教学过程中迫切需要解决的问题。通过近两年的教学实践，文章结合河南工业技师学院机械设计基础课程的特点及教学要求，对该课程的教学方法和手段进行探讨。

1多媒体教学的应用。

多媒体常见的文件格式有图像、音频和视频等。在《机械设计基础》课程教学中采用多媒体手段，将严谨的机械机构模拟动画或视频等与学生的思维过程和接受能力进行有机结合，更好地提高学生的接受和理解能力，同时也减少教学过程中采用传统的教学方式所耗费的时间，达到良好的教学效果。通过两年来对多媒体教学的应用，发现多媒体课件所展示的内容比较新颖，信息量大，学生兴趣也比较大，取得了一定的教学效果，但是并不是所有的内容都适合采用多媒体课件来进行教学。结合教学实践，就多媒体在各章节的应用总结如下：

（1）理论力学、材料力学及常用通用零件的强度设计———多媒体图像启发引导，黑板式教学为主。这些部分的内容主要是针对零件在使用过程中的受力分析及应力分析、计算及强度校核为主，教学中可以利用实例图片来启发引导学生认识零件的受力情况，但是对于力的计算方法，应力的产生及计算，强度校核的理论应用还是适合采用传统的黑板式教学。通用零件如齿轮、轴的强度设计，是学生对相关强度计算理论有一定理解之后的一个实际应用，同时这些内容也是学生在本课程学习结束之后所进行的机械设计基础课程设计时所必需会应用的一个重要内容和环节。因此，由学生和教师共同来完成：选题、设计、运算、校核，这样效果会比只看一页一页的课件理解要深得多。（2）机械原理的机构部分———动画演示、启发、思考、讲解与实验相结合。各种常用传动机构在日常生活中也会见到许多应用，比如说缝纫机、补鞋机和公交车车门。因此在教学中可以利用多媒体课件中丰富的传动机构的动画、视频，通过演示，启发学生产生疑问，为什么会产生这样的运动？如何执行的？运动由谁产生？又能够实现怎样的运动？随着学生的思考、分析，最终会得出结果，然后可以将简化后的机构运动简图展示给学生，在轻松的气氛中，学生就会对所学内容有比较形象直观的理解和掌握。

（3）轮系及其设计计算———多媒体教学与黑板教学相结合。轮系是由一系列齿轮组成的传动系统。各种不同类型的齿轮能够组成什么样的轮系呢？不同轮系的功用又有什么不同呢?在教学开始，笔者先给学生提出问题，让学生带着问题学习后面的相关知识。教学中，将各种齿轮组成的轮系动画及其在实际生产生活中的应用实例展示给学生看，引导他们思考分析的同时再逐步解释轮系的分类及其能够实现的功用，结合前面齿轮机构的基础知识让学生判断轮系中齿轮的转动方向。在学生对轮系有了一定感官认识的基础上，引导学生计算轮系中各对啮合齿轮的传动比，并将其计算的结果逐一展示在黑板上，再根据学生的计算结构逐步得出定轴轮系传动比的计算公式。

2项目教学法。

项目教学法是通过“项目”的形式来进行教学，它能较好地将理论与实践结合在一起，是典型的以学生为中心的教学方法。项目教学法最大的特点就是教学过程与实际工作相结合，二者互相融合，既让学生在实践中体会了理论的用途、用处，又让学生从实践中发现问题，返回书本寻找理论知识，进而达到更好地理解理论知识的作用。采用“项目教学”的方法将是职业学校机械设计基础教学的必然趋势。

（1）教学项目的设定。教学项目可以选择学生感兴趣的项目入手，一开始抓住学生的注意力，提高学习的兴趣。由于长期以来学生习惯于接受老师讲授的既定知识，即被动学习的过程，没有形成主动参与主动实践的学习氛围。此外机械设计课程系统性较强，要涉及机械专业多方面的内容，不同机构、零部件的设计原理及方法不同。因此在设计项目时，还要本着先入门再巩固提高的原则。局限于课时的限制，教学项目选择不宜过大，但应使机构与零部件设计贯穿于《机械设计基础》学习的全过程。例如对于齿轮传动基础知识这一模块，可设计制作一齿轮传动机构，其中可包含直齿圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动和齿轮齿条传动，通过对其拆卸和装配，让学生在操作中学会齿轮参数的计算，了解传动的特点、失效形式、选择齿轮材料、热处理方式并重点学会齿侧间隙的测量和调整，从而达到该模块的教学目的。

（2）知识点的建构与整合是项目内容综合的关键。精讲常用机构、突出相互联系。在实施项目教学法时应精讲带传动、链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、轴的设计、轴承的选择与寿命验算等内容，突出各章节之间的联系。以关联知识为核心，整合相关课程内容。可通过对装配体的认识展开对标准件常用件的选用、传动零部件的设计和装配体机件表示方法的讨论，培养学生科学的思维方法和分析问题、解决问题的实践能力。

（3）教师的正确引导是项目教学法成功实施的保证。《机械设计基础》课程需要学生有系统的机械专业知识储备和较强的设计分析能力，具有综合应用机械专业知识、整合专业知识的能力，而要想在一两次课堂教学过程中完全掌握无疑是不太现实的，因此，作为教师就必须对知识点进行有效地细化、分解，以此做成课前预习模块、课内练习模块、课后复习模块，并建立有效的激励机制。

3结语。

在教学中应该对课程内容具体分析，把多媒体课件作为一种有效的工具，并采用适当的其他教学方法和手段，才能够充分发挥多媒体作用，也才能够更好的实现课程的教学目标。项目教学法根据课程特点，选择合适的教学项目，教师进行正确适当的引导，项目教学法可以调动学生学习的主动性和积极性，培养学生的创新能力和就业能力。大量的教学实践也表明，项目教学法确实是提高学生综合设计能力的好办法。

机械毕业设计论文参考文献

液压机(又名：油压机)利用帕斯卡定律制成的利用液体压强传动的机械。油压机由主机及控制机构两大部分组成。油压机主机部分包括机身、液压缸及充液装置等。动力机构由油箱、高压泵、低压控制系统、电动机及各种压力阀和方向阀等组成。动力机构在电气装置的控制下，通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动作的循环。

液压机作为一种通用的无屑成型加工设备，其工作特点一是动力传动为“柔性”传动，不像机械加工设备一样动力传动系统复杂，这种驱动原理避免了机器过载的情况;二是液压机的拉伸过程中只有单一的直线驱动力，没有“成角的”驱动力，这使加工系统有较长的生命期和高的工件成品率。

液压机因具有结构简单、工艺适应性强、环境污染小等其他设备不可替代的性能特点，被广泛应用于汽车制造、航空航天、国防、电力电子、塑料、机械、冶金和轻工等国民经济的各个领域。影响液压机质量的因素很多，其中液压机本体的设计水平起着重要的作用。液压机本体是液压机的重要组成部分，其重量约占整机重量的60%以上。液压机本体的设计水平，对液压机的制造成本、技术性能和使用寿命有着决定性的影响。我国液压机本体的设计水平还比较落后，研究关于液压机本体的.设计方法，对提高我国液压机的整体设计水平、增强相关企业的生存和发展能力具有重要的现实意义。

通过对本课题的设计，可进一步加深对所学基础理论、基本技能的理解与运用，并逐步系统化;可培养独立工作、解决问题的能力，进而达到培养独立获取新知识的能力;通过文献检索等基本技能的训练，掌握撰写技术报告的能力;通过设计过程的训练，培养刻苦钻研的科学态度及团队协作能力，为以后工作时的产品开发、技术改进打下坚实基础，在将来的实际生产中灵活处理质量、生产率和成本之间的关系，能获得良好的经济效益。

2.研究现状。

在我国，液压行业已形成了门类齐全，有一定生产能力和技术水平，初具规模的生产科研体系。目前全国约有近300家企业，还有液压研究室(所)，国家级液压元件质量监督检测中心以及国家重点实验室。我国液压工业重视同国外企业进行有效的经济和技术合作，近年来先后从国外引进了很多液压元件和液压系统等制造技术，为提高产品水平和生产能力起了重要作用。目前已和美国、日本、德国共同建立了某些合资企业，这些企业将推动我国液压工业的发展。

在国外，液压工业的发展速度高于机械工业。为了满足用户的需要，主机品种日益增多，产品更新速度加快，相应要求液压元件增加品种，实现多样化，因而液压件属于大批量生产的产品相对减少，大部分属于成批或小批生产。为适应这种动向，国外生产方式也有所变化。

国内、外有些厂家采用可编程控制器控制方式，如天津锻压机械厂有近54%的产品装有pm。通过采用pth控制，使系统的控制性能和可靠性大大提高。丹麦的红血们公司采用siemnes的可编程控制器，实现对压力和位移的控制。而与国外发展情况相比，国内极少有采用工业控制机控制方式的产品，成熟的产品是采用可编程控制器的控制方式。

3.液压机技术的发展趋势。

走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。主要的发展趋势将集中在以下几个方面：(1)减少能耗，充分利用能量;(2)泄漏控制;(3)污染控制;(4)主动维护，提高故障诊断水平;(5)机电一体化;(6)液压cad技术。

二、本课题的基本任务、拟解决的主要问题，及其实现途径、方法和手段。

1.基本任务。

设计是从液压机的性能和动作要求入手，并以国内的质量和技术性能接近设计要求的液压机为基础，研究国外的先进机床，设计一液压机满足设计参数要求，该液压机可用作折边机或成型机，也可用于成型材料的压制翻边，以及粉末制品、塑料、玻璃钢、绝缘材料橡胶等的压制成型。为完成一般的压制工艺，要求液压缸能实现“快速下行—慢速加压—保压—快速回退”的工作循环。

2.要解决的主要问题。

3.实现途径、方法和手段。

(1)液压机的机械结构设计：收集、查阅典型的液压机机械结构，到实验室进行测绘，根据现有的液压机尺寸进行类比设计。

(2)液压机液压系统设计：首先通过资料收集、查阅熟悉国内外通用液压机的原理及典型结构，然后根据设计参数及要求初步拟定设计方案，确定液压泵的类型及调速方式，选用执行元件，通过对常用的基本回路进行分析比较后利用类比的方法来最后确定液压系统原理图。利用相关手册完成液压系统参数计算，液压元件的选择等设计内容。

机械创新设计论文

机械产品运动方案设计是机械工程设计的重要内容，创新思维在产品运动方案设计中运用指的是设计人员对客户提出的产品各方面需求而提出的初步构思，这是要解决机械工程可能出现的问题和明确机械工程的工作原理。无论是机械产品的原动机、传动结构还是机械的整个系统运转方法，必须满足用户的产品功能性需求。运动方案是否符合客户需求与产品的结构、工艺、成本、性能和使用维护等多方面存在直接关系，这也是影响机械产品质量和性能的关键环节。机械产品运动方案在机械工程设计中处于基础阶段，对于同一功能产品可以采用不同的工作原理和机构来完成。该阶段是机械工程设计的重中之重，设计人员必须充分运用创新思维不断构架和搜寻设计运动方案，首先产品的最优性能。

机械产品结构设计也是机械工程设计的重要内容，其包括产品的外形、各部分的配置及其总体结构。客户对机械产品的功能需求不同决定了产品结构设计的差异。机械产品结构设计的基本要求是保证产品结构形态多样化，运用创造性思维进行产品结构设计，能够更好地满足人们对产品功能要求的增加趋势。这样的现实需求要求设计人员在机械产品有限的`空间内尽可能将产品功能集中于更少的产品。传统办公场所中打印机、复印机、扫描仪功能都是单一的，大量占用了办公室空间，这使得以佳能公司为代表的企业运用创新思维尽可能将打印、复印和扫描功能集于一体，这其中该公司设计部门采用了“离散及综合”创新思维方法，改善了办公条件，提高人们的工作效率。

机械产品外观造型设计中的创新思维主要体现在产品外形、色彩、面饰等外观方面，一般运用现代美学基本原理来构造机械产品的美感和适用性。机械产品外观造型设计采用创新思维将美学观点融入进去，利用现代材料和工艺充分体现产品的线条美、色彩美和造型完美，给人身心以美的享受。

随着机械工程设计的材料加工技术和能源获取技术不断被发现，机械工程设计人员在产品动力系统设计上的选择也不断增加，设计人员可以充分发挥自己的创造性思维、观念和方法，将各种新的洁能源作为机械产品的动力能源运用到机械产品设计中。现代的电动汽车与传统的燃油汽车相比，其本身就不会排放出污染大气的有害气体，同时也减少了硫和其他微粒污染物，降低对环境的污染。电动汽车可以在用电低峰期充电，提高电能的利用率和经济效益。

3结语。

当今社会，科技进步日新月异，机械工程设计也应不断创新，满足用户需求。机械行业作为我国经济发展的重要领域，其发展离不开创新人才和创新思维。当前，我国机械工程设计无论是在设计理念还是设计工艺上都同美日等发达国家存在一定的差距，而知识产权保护力度的加大将使得技术引进门槛变得越来越高，这迫使我国机械工程必须加大自主创新和自主研发能力，降低对国外技术的依赖，为机械设计业的长久稳定发展奠定坚实的基础。

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机械毕业设计论文参考文献

学生姓名：张xx学号：xx7专业班级：机械专业。

本课题研究现状、研究目及意义。

研究现状：研究现状指目前止别人和自己项目上做过些研究。

研究目与意义：

课题类型：

(1)a—工程实践型;b—理论研究型;c—科研装置研制型;d—计算机软件型;。

e—综合应用型。

(2)x—真实课题;y—模拟课题;。

(1)、(2)均要填ay、bx等。

本课题研究内容。

要求完成：

1、完成装配机总体设计并绘制总装配图;。

2、完成主要部件设计并绘制零件图;。

3、完成驱动系统设计并绘制驱动系统原理图;。

4、完成控制系统设计并绘制控制系统原理图;。

5、完成设计说明书要求少于40页;。

6、完成与设计相关外文资料翻译少于3000字符。

实施方案：

进度安排：

第1—4周实习调研、收集资料;。

第5周完成开题报告;。

第6—7周完成总体方案设计;。

第8—11周完成机械结构、驱动系统、控制系统设计计算;。

第12—15周绘制装配机总装配图、零件图;并绘制驱动系统原理图、控制系统原理图;。

第16周整理文档图纸完成毕业设计说明书;。

(略)。

机械设计论文参考文献

为满足国家经济社会发展对高层次应用型人才的迫切需求，我国已经开始大力推进应用型本科高校建设。机械工程类专业作为典型的应用型专业，应该在应用型人才培养方面发挥排头兵和先锋的作用。以湖南城市学院机电工程学院为例，学院以能力培养为本位，坚持并发展为工程机械、汽车制造等行业服务为主的目标，按照“厚基础、宽口径、重实践”的教学指导方针，培养符合企业需要、社会认可的应用型高级专门人才。应用型人才的培养应该着重“厚基础+强素质+个性化”培养，也就是需要在培养学生扎实的基础知识的前提下，注重学生实践动手能力、创新能力、团队协作能力等方面的培养，同时注重因材施教，进行个性化培养。要实现应用型人才培养的目标，归根结底还是要落到课程教学这一实处上来。作为机械工程类本科专业的核心技术基础课，机械设计课程的教学需要在现有基础上大力推进全方位的改革，以满足机械类专业的应用型人才培养目标。

1课程教学现状。

机械设计课程主要介绍通用零件的设计理论与方法，具有很强的理论性和实践性。课程内容涵盖零件及机器设计的基本原则与设计计算理论以及连接部分、传动部分、轴系部分等。该课程旨在为学生提供构思能力、工程分析能力以及解决实际工程问题的能力等方面的基本训练[1]。当前，机械设计课程教学过程中存在课程内容繁杂、过于重视理论计算而忽视实践、课程教学内容与工程联系不够紧密、教学内容与学科领域最新发展脱节、教学方法单一、学生学习效果一般等现象和问题，亟待改进。

1.1课程覆盖面广、内容繁多。作为专业技术基础课，机械设计课程涵盖零件及机器设计的基本原则与设计计算理论以及连接部分、传动部分、轴系部分等。课程的具体内容从机械零件的设计方法、机械零件的强度计算、摩擦与磨损理论，到具体的螺纹连接、销连接、键连接、齿轮传动、蜗杆传动、挠性件传动、轴、联轴器、滚动轴承、滑动轴承等具体零部件的设计，内容繁多，且各部分内容自成一体，不具备系统性，给教师授课和学生学习带来较大的难度。

1.2课程教学内容与工程实际联系不够紧密。机械设计课程不仅理论性强，而且很强调其在实际机械零部件设计中的应用，具有很强的实践性。机械设计课程的基本理论大多直接来源于机械设计实践活动中的经验总结，如果在理论教学过程只是照本宣科而不能结合实际阐述其计算原理与来龙去脉，使学生只知其然而不知其所以然，缺乏对知识点的深刻认识，在学习过程中也会觉得枯燥乏味，甚至影响其对知识的理解、掌握[2]。

1.3教学方法单一，缺乏创新性。合理的教学方法对于教学效果的提高至关重要。受限于教学内容理论知识偏多，机械设计课程在教学方法方面往往创新性不足，主要以教师教授为主，学生在课堂上主要是被动接受知识，其积极性和主观能动性得不到充分发挥，这对于提高学生的学习兴趣，培养学生的创新思维都存在不利影响。

2教学内容改革研究。

在机械类专业应用型人才培养目标的指导下，明确了本课程的教学目的是要切实提高学生理论联系实际的能力，以及分析和解决实际工程问题的能力。鉴于此，需要在此教学目标的基础上，进一步优化课程内容，确定教学内容的范围、广度与深度，使学生在掌握基本概念和基本理论的基础上，突出应用能力的提升。将一些繁琐复杂、难度较大的公式推导等内容适当删除，为不致知识点脱节，代之以公式背景的介绍和运用的说明。适当压缩纯理论教学学时，特别是对于类似结构与零部件的设计，可以适当安排学生自学，培养学生举一反三、学以致用的能力。此外，还应增加设计实践、实验教学等环节教学内容的创新性，从而提高学生的学习积极性。在引导学生建立机械设计知识体系的基础上，结合应用型人才培养的需要，深入调查研究机械类专业学生毕业后从事的工作对于机械设计课程知识的需求，并立足于实际生产过程，根据机械行业的发展方向有针对性、有侧重点地对学生在实际工作中广泛应用的知识点进行深入讲解。例如，考虑到部分学生今后可能进入汽车生产企业工作，可以在教学内容中适当多以汽车零部件作为实例讲解，培养学生对汽车设计制造的兴趣，也可以使学生将来在工作岗位上尽快进入角色。

3教学方法改革研究。

3.1运用启发式、讨论式教学方式。传统的机械设计课程教学往往采用灌输式的教学方式，没有重视学生主动性的引导和发挥。采用启发式教学方法和讨论式教学方法，以问题为基础，组织学生参与课堂讨论，启发学生的思维。例如在讲授齿轮传动时，给出有齿轮元素的高校校徽图案，以论述齿轮传动的重要性，并引导学生思图案中的结构错误，从而加深学生对齿轮结构的理解，使教学效果得到明显改善。

3.2计算机辅助教学课件和实验器材的使用。机械设计课程实践性强，涉及大量复杂零部件、结构的静态、动态过程分析，部分学生在由于工程实际认知匮乏，空间想象能力较差，学习时将存在一定的困难。利用计算机辅助教学课件特别是体线运动特征的动画，结合适当的教学器材进行演示，可将传统方法讲授时不易讲清楚、学生难以理解的内容直观形象地展示出来，从而提高教学效果。

3.3实践教学改革。机械设计课程设计是机械设计课程重要的综合性与实践性教学环节。通过课程设计，将理论与工程实际结合起来，加强学生的技能训练，提高学生的综合应用能力。传统的机械设计课程设计往往都是二级减速器的设计，在设计题目中给出明确的设计数据和设计方案，内容几乎是千篇一律，制约了学生的思维。为培养学生独立分析、解决实际工程问题的应用能力，采用开放式的综合性设计实验，使学生初步掌握从明确设计任务到机构运动方案设计、机构运动参数设计、结构设计等机械产品的一般设计流程，形成良好的设计习惯。同时，以机械创新设计大赛和“慧鱼”模型组合大赛为契机，一方面借鉴大赛参赛项目的成功经验，学习设计思路和方法；另一方面，鼓励和指导学生参加比赛，使学生获得更多机械设计实践的机会。

4结论。

本文从机械设计课程教学内容、方法、手段以及实践教学等方面着手进行课程改革研究，转变以知识传授为主的教育理念，更新教学内容，改进教学方法，逐步树立以能力为本的应用型人才培养思想，提高学生理论联系实际，分析和解决实际工程问题的能力。

[1]濮良贵，陈国定.机械设计[m].北京:高等教育出版社，，1-4.

机械设计论文参考文献

近几年我国高职教育发展迅猛，形势喜人，但透过繁荣表象的背后，当前高职教育实则面临诸多困难，不少问题与矛盾有愈演愈烈之势，不仅直接困扰到高职教育的健康有序发展，而且对国民经济发展也将产生不小的影响，所以必须引起各方高度的关注。对于时下高职教育存在的问题，业内外说法很多，建议也不少，可谓仁者见仁，智者见智。对高职的认同度不高，是当今社会的主流思想。我国没有高等职业教育的专门法律，现行的高等职业教育的相关法律规定多为目标性和原则性，具体操作性欠缺，致使很多涉及高职发展的实质问题都因缺乏法律依据而无从落实。随着高职教育在发展中不断涌现出的问题，国家对高职教育也越来越重视，不断提出一些路线方针，大力度投入人力物力扶植高职院校发展，特别是民办高职院校。自从，国家开始实行高职高专院校单独招生政策，允许高职院校尤其是民办高职院校参与自主招生以扩大生源，民办院校要想生存生源是关键，只有生源不断扩大，学校才会发展壮大。那么，国家运用行政手段在生源上为民办高职院校解决了生存问题，但是学生入学后，后续的培养教育问题就需要我们进一步探索，探索出一条适合高职教育的教学模式，让高职学生更好的适应社会的发展需求。《机械设计基础》是机电类专业一门重要的专业技术基础课，也是一门能直接用于生产的设计性课程，它将机械原理与机械零件的内容有机地结合在一起，通过实训课程，培养学生的机械设计能力。

一、民办高职院校教学中问题。

(一)学生基础薄弱。

民办高职院校的学生普遍存在基础薄弱的特点，由于从小没有养成良好的学习习惯，导致基础知识掌握不牢。进入大学后，课堂教学知识点无法展开，由于学生对以前的基础知识掌握不牢，所以经常会出现听不懂的现象，导致知识点无法衔接。《机械设计基础》是一门承上启下的课程，需要掌握《高等数学》《机械工程材料》《机械制图》《公差与配合》等几门课程后才能开设，开设期间还需要与一些课程相配合进行教学，例如《工程力学》《cad绘图》《机械制造技术》等课程。这就需要学生要有一定的理论基础知识作为储备。

(二)学生学习积极性不高。

民办高职院校的学生普遍学习动力不足，学习没有目标，很少有学生做到课前预习、课后复习，课下作业完成效果不是很好，敷衍了事现象普遍，作业准确率非常低。机电类专业的学生除了在课堂上进行理论学习外，配套的实训教学是必不可少的，实训及实验课程可以帮助学生将理论与实践相结合。《机械设计基础》课程就是一门需要有充分的理论作为基础，然后通过实验环节加以认证，培养学生的设计思维能力的专业性课程。例如，带传动特性的测定及分析实验、齿轮机构的设计计算校核等。尤其是课程设计环节必不可少。例如，一级直齿圆柱齿轮减速器的拆装实验，要求学生必须动手完成减速器的拆装，但是学生操作时普遍动手能力较差，思考并解决实际问题的能力不强，学生自己独立考取相关资格证书及相关岗位证书的合格率较低。

(三)师资力量不足。

民办高职院校普遍教师队伍落后，教师水平参差不齐，本科及以上学历的教师相对较少、教师普遍没有职称、部分教师没有高校教师资格证书、个别教师知识点讲解不到位、一些专业基础课常常聘用校外教师兼职。

(四)学校硬件设施不全。

高职院校的教学主要应注重学生的动手能力，但是学校普遍没有相应的硬件设施与其配套，即使拥有一些实训设备，设备也普遍存在老、旧，少等特点，几台机床设备根本无法满足学生的教学需要，学生常常只能靠听和看来学习，根本没有机会自己动手操作，学校每学期都会安排学生进行金工实习，包括钳工、焊接、普车、普铣、数控车、数控铣几种实训内容，学生普遍不爱动手操作。这样会使学生的理论无法与实践紧密的结合。

(一)合理分配课堂学时。

目前高职教学的课堂学时为一个半小时，与本科的教学时间一致，但是高职学生的理论学习能力与本科学生是有一定差距的，理论学时不宜过长，学生注意力完全集中的时间大概为40分钟左右，如按照正常理论学时，一个半小时来计算，剩余的50分钟时间学生很难集中注意力，因此学习效率必然很低。针对课堂教学时间分配的问题，笔者认为，应将一个半小时的学时分为两部分来实施教学，将前45分钟学生注意力较集中的时间段，进行理论教学;后45分钟，学生听课较为疲倦，可以安排实训教学，将刚学完的理论知识，马上付诸实践，即调动了学生学习的积极性，又提高了学生的动手能力。例如:学生在课堂上学习完齿轮机构，应马上进行齿轮机构的拆装实训，这样学生的学习兴趣和效率都会得到提升。

(二)注重概念的分析。

对于概念，不能一带而过，必须进行分析与讲解，适当举一些简单易懂的例子便于学生理解概念。例如，在讲解机构与构件两个概念时，就可以针对二者的区别进行讲解，构件是一个个体，而只有两个或两个以上的构件组合在一起，并能产生相对运动时，我们才称之为机构。

(三)温故知新。

在课堂讲解过程中，如果讲到的知识点涉及到之前讲过的知识，就要带领学生进行复习，要做到新旧知识有机结合、融会贯通。例如，第三章铰链四杆机构中其运动副为回转副，涉及到第二章运动副的知识点，这就需要教师在讲解过程中复习到运动副的概念及相关知识，使学生更好的掌握第三章的知识。

(四)多学科交织教学。

《机械设计基础》是一门承上启下的课程，需要学完《高等数学》《机械工程材料》《机械制图》《公差与配合》等几门课程后才能开设，开设期间还需要与一些课程相配合教学，例如《工程力学》《cad绘图》《机械制造技术》等课程。这就要求教师在教学中，有目的的将各个学科的知识串成线，让学生把学到的知识联系在一起，为今后的毕业设计打下基础。例如:一级直齿圆柱齿轮减速器的设计实验，其中齿轮的材料选择涉及到《机械工程材料》课程，受力分析计算涉及到《工程力学》，零件图与装配图的设计涉及到《cad绘图》和《公差与配合》等课程。因此，在教学过程中，凡是涉及到的各学科知识点教师都要为学生穿线讲解。

(五)让学生带着问题去学习。

课上要求每名学生提出一个问题，以抽签的方式，相互提问，对于回答上来并且准备无误的学生给与加分的奖励，对于没有回答上来并且不准确的学生给与一次补救机会，下节课继续回答，并且还要回答一个新问题。通过这样的方式，其一，给学生一定的压力，课堂必须听讲，认真准备，否则无法回答出同学们提出的知识问题;其二，可以活跃课堂气氛，增强学生们的学习兴趣，提升自信心，学到真本领。

(六)作业模式要改革。

改变以往敷衍了事的作业模式，提倡作业改革。以往教师布置作业都会采取课后习题的方式，学生用作业本书写或计算课后题，教师进行批改，学生相互抄袭、敷衍了事，作业对于教学的验收意义体现不大。笔者认为，对于《机械设计基础》这门课程，单一的课后习题根本满足不了教学的要求，教师课后会布置给学生一些实际问题，让学生6人一组，进行讨论和设计，每半个月上交一篇设计方案。在设计过程中，如果遇到问题或困难可以随时向老师请教。这种方法可以提高学生的团队意识、锻炼学生的思考和动手能力，有效的将理论与实践相结合。

三、加强实训课程的技能训练。

高职教育要想真正发挥出其培养技能人才的职能，就必须要注重“职”的培养，职业技能的高低直接影响着学生们的就业能力，高职院校的学生动手能力逐渐退化，这不得不与实训设备老化、设备数量少、学生实训课时少等因素有关，要想从根本上解决问题，还得从实践上着手。《机械设计基础》是一门实践性非常强的专业课，课堂上的理论教学根本满足不了教学的要求，理论与实践的完美结合才是学好课程的硬道理，设计课程需要学生亲自动手进行拆装与设计校核，如果没有相应的教具与设备供学生实践，那么理论学习毫无意义，学生听过即忘，没有起到学会并掌握的目的。因此，笔者认为要加大实训课程的学时;配备专门的机械设计实训室;利用假期时间为教师进行定期的技能培训，提高教师的实训能力，或者派教师去企业中学习实践技能，从教师和学生两方面加大实训的投入力度。

机械毕业设计论文参考文献

摘要：通过药剂学毕业设计和毕业论文的指导与实践，探索为制药企业输送实用型、高素质药学人才的方法。

成人高等教育同学个体差异性较大，学习动机、需求及文化层次、认知能力等多元化，如何调动和激发同学的学习积极性，全面培养合格的实用型人才，是成人高等教育在新形势下面临的重要课题。

毕业设计与毕业论文是教学计划中最重要的实践性教学环节之一，也是高等学历教育教学的最后一个重要环节，它既是对所学知识的全面检验、总结和综合应用，又为今后走向社会的实际工作铸就了一个良好的开端。药剂学是药学专业的重要专业课之一，既具有相当的理论深度，又具有很强的实践性。它与药物的生产实践、新药开发等具体工作联系紧密。同学毕业后（尤其是脱产生）面临企业的选用，社会的认可。因此，采取因材施教的方法，加强成人药剂学毕业设计和毕业论文的指导，对提高药学专业同学学习质量具有一定的指导意义。

一、重点加强基本操作技能的训练，培养实用型人才。

培养同学熟练的基本操作技能，实际是使同学形成熟练地从事生产实践的动手能力。同学动手能力的强弱决定了实验的成败，实验操作的正确与否会直接影响实验结果的准确度和仪器的使用寿命。成人同学基础薄弱，实际操作少，动手能力差，毕业后又多从事生产、检验等操作性工作，而且很多用人单位又把基本操作如移液管取液等作为面试的一项内容。因此，同学一进科室后，我们会跟同学更加强调基本操做规范化的重要性和必要性，做规范化操作示教，并为他们详细地介绍本科室的各种制药设备、检测仪器的使用及注意事项。比如电子天平使用前应调平，预先开机预热半小时到1小时，不能超载，称量过程应关好天平门，使用完毕后，应关闭天平和门罩，切断电源，罩上防尘罩等等。虽然基础课老师讲过如何正确使用移液管，而且我们实验课也强调过，但不少同学操作时仍然右手拿吸耳球，左手拿移液管，并且操作很不熟练。为克服以上现象，我们要求同学在实验空暇，以蒸馏水为溶剂，进行移取练习直到熟练为止。在实验中从实验准确性、实验速度及实验习惯等方面严格训练同学的基本操作技能，养成同学正确使用各种仪器的习惯。此外，在监督指导下要求同学独立进行一些仪器的安装比如回流提取、打片机冲头的安装调试、高效液相色谱仪色谱柱的拆卸安装等。为保证实验中其操作的正确性，对同学进行监督，及时纠正同学的不规范操作，并且严明可能带来的后果，培养同学严谨的工作作风。实验中做到“放手不放眼”，使同学获得较全面、较系统、较扎实的实践知识和操作技能，培养真正的实用型人才。

二、加强同学分析问题解决问题能力的培养。

毕业论文和毕业设计面对的是千差万别的具体问题，不可能在书本上找到完全合适的、现成的解决方案，只有把所学理论知识创造性地应用到实际问题中去，才能找到切实可行的解决方案，才能解决好实际问题。这也正是毕业设计的重要性和不可替代性之所在。对成人同学，他们和普通大同学一样完全在校内进行脱产学习，不同的是他们入学成绩较低，基础较差，个体差异大。并且好多同学没有实践经验，动手能力差，分析解决问题的能力相对较差。因此为保证同学的质量，指导教师对同学实验进行“全程跟踪”，对各个环节认真把关，对实验中出现的意外和异常现象，多引导和启发同学找出问题的关键，并鼓励同学通过分析研究找到解决问题的'方法，使同学高效率、高质量地完成毕业论文。我们认为对于成人同学，不仅要培养他们解决实验问题，还要培养解决实验仪器故障问题的能力。例如在旋转回收乙醇过程发现，两个旋转蒸发器连接到一个水泵，水泵有一个的压力表的压力上不去，而此之前使用时还正常。遇到这种情况，起初多数同学就会放弃，只用一个旋转蒸发仪继续实验，根本不去想办法解决问题。这时我们就会鼓励同学查看旋转蒸发仪的密封部位、胶皮管是否漏气，压力表有问题，还是水泵里面连接的胶皮管有问题，之后想办法来解决。通过分析最后确定出现问题的原因是水泵里面连接的胶皮管老化。同学尝到解决问题的乐趣，都很兴奋，调动了同学分析解决问题的积极性。

三、培养同学统筹安排实验的能力。

合理的时间安排，将会事半功倍，实验亦是如此。在指导同学毕业实习过程中我们发现，很多同学不会合理安排实验。比如让同学进行黄芩苷的提取，有同学竟然等把药材粉碎完了才去找蒸馏水配制60%乙醇和打开水浴锅加热，结果发现没有蒸馏水了。一个很简单的实验，最后他到了将近傍晚才开始做。事实上该实验比较合理的安排应该是先看看有没有蒸馏水，如没有，就应先打开蒸馏水器烧蒸馏水，再打开水浴锅加热，之后开始粉碎药材，等粉碎过筛完毕，差不多就可以开始实验了。为培养同学学会统筹安排时间的能力，我们将同学设计的实验方案分解为若干个小实验，每个小实验又以一天为单位，让他们学着统筹安排一天的实验内容。指导教师严格监督，适时加以指导。通过具体的实验让同学亲身体会时间统筹安排带来的快捷。

四、培养同学事实求是的科学态度和严谨的工作作风。

在整个实验开始前，强调同学按照设计的实验条件进行实验，仔细观察实验现象，以事实为依据，必须将实验记录直接记录在实验本上，如有修改，需注明原因及签字，培养同学事实求是的科学态度和严谨的工作作风。实验开始后，及时督促同学做好实验记录，要求同学做完实验后，及时进行系统的分析和总结。作为指导教师，应随时抽查同学的记录，对于记录不规范之处，及时指正，让同学形成良好的记录习惯。

五、培养同学敬业、吃苦耐劳的精神。

当前我国成人高等教育的独生子女大同学比例越来越高。在相当一部分大同学身上滋生了“养尊处优”的不良习惯，缺乏敬业、吃苦耐劳、艰苦奋斗和节俭的精神，眼高手低，不愿做具体务实的工作。针对该情况，老师和同学一起工作，同时用实例讲解敬业的好处，让同学在实验中领悟到吃苦耐劳的精神是事业成功的基础，增强认识和改造自然的能力，以适应科学技术高度发展的社会，也是获取社会的谋生手段和自我发展的条件。

六、重视论文的写作。

毕业论文是实现本科培养目标的重要教学环节，是培养同学运用所学知识解决实际问题并进行科学创新的主要途径，它还担负着培养同学综合运用知识的能力、文献检索能力、设计并推理及计算能力、计算机应用能力和创新思维能力的任务。由于前几年，各高校没有重视成教同学科学研究的基本方法和技能的训练，更没有开设论文写作课。因此他们绝大数人的写作基本功很差。但目前，我们国家的晋级、评职称的一个很重要的条件就是看其发表论文情况。因此，有必要教同学使用科学术语将所做试验写成论文，在此过程中训练同学的语言表达能力和文字总结能力。

总之，同学综合能力的培养，是一项复杂的系统工程。从查阅文献、设计实验、仪器的准备、试液的配制到完成实验操作以及数据分析、统计处理、毕业论文的书写都由同学独立完成，使得同学的专业基本操作技能、动手能力、综合能力有了较大幅度的提高，同学普遍反映收获很大。这些训练不仅为他们将来走上社会参与竞争打下了坚实的基础，而且有利于同学在今后的工作岗位上独立开展工作，同时也为他们以后从事科研，进一步深造奠定了良好的基础。成人高等教育的同学个体差异较大，如何因此施教，利用每一个环节来培养同学的综合能力尚需进一步探索，我们只有不断努力才能培养出高质量、高素质的药学人才。

〔1〕阎爱春，郭敏杰，刘俊义浅议毕业论文的组织和指导〔j〕药学教育，2003，19（1）：30~30.

〔2〕周连起成人高等教育分层次教学方式的探讨〔j〕天津成人高等学校联合学报，2005，7（3）：35~38.

机械设计论文参考文献

机械类专业的教学不像其他专业教学一般，多以理论为主，机械类专业较为偏重的是实际操作，多上手才能得到更多的锻炼，才能对本专业有更好的认识。由于扩招政策的推行，导致了现今大学生的可以动手操作的机会显著减少，这对于学生以后的发展也有一些小小的影响。在以往的教学过程中，总是先进行机械设计的理论课教学，待理论课教学进行两到三周之后，再加入实践设计课程。这种教学课程安排虽有其可取之处，但也有其不足之处，例如会造成知识的断层，为解决这一问题，提出了理论教学与课程设计并行的教学模式。

二、对传统教学模式的分析。

传统的机械设计教学模式是将理论教学与实操教学分开进行的，这是一种分离式的教学模式。在这种情况下，即使带教老师有着长达数年的教学经验，在课堂上可以让学生学到扎实的基础知识，但实际操作的欠缺仍旧是一大硬伤。这是现今人才培养过程中普遍存在的重学轻用现象。正因为这种分离式的教学模式，使得理论课程与实践课程看起来好像完全不同的，没有联系的样子。开展这两门课程的初衷是为了使他们相辅相成，使得学生通过实践课程可以更好的理论知识，所学到的理论知识也能很好的指导实践操作。但这一目的似乎并未达到，反而有所背离，致使学用脱节。学用脱节是导致学生尽管很好的学习了理论知识，但仍不能很好的应用理论知识指导实践操作的根本原因。当学生开始课程设计时，因为前面所提到的这些原因，他们并不能很好的将自己所学到的知识应用到课程设计中去，也不知道该从那个点着手，不能深究问题，最后只能仓促了事，着实令人惋惜。这便是这种分离式教学所带来的不好之处，虽然就这种教学模式也有其存在的必要性，也有其可取之处，但笔者认为，瑕不掩瑜，只有进行完善与整改，才能使的教学模式变得更加的科学合理。

三、对并行教学模式的探索。

任意选取一班学生，进行机械设计理论教学与课程设计并行模式的试点班级，以下为主要做法:。

(一)同时进行理论教学与课程设计。

以往传统教学模式理论教学与课程设计的开展是有时间差的，在本次探索实践中，打破了传统的桎梏，两项教学工作同时进行，即开课就开始布置课程设计，使得课程设计与理论教学结合的更为紧密。这将以往的课程设计进行了拆分重组，目的是为了更符合这种两者同时进行的新模式。

(二)以具体项目为主线进行教学工作。

设计项目的选取要选取涉及面较广，最好可以综合机械设计的基础知识及其进阶。减速器设计极为符合这一要求，这一项目包括了教材中的诸多内容，比如教材中所提到的零件的传动，连接部分以及零件承受外界压力的程度等［1］。选取这一项目作为主线，能够使得学生对于基础知识的掌握更加深入，对一些通用常用的设计方法也可以有所了解，有所掌握。将减速器设计作为主线来进行教学是很可行的。除此之外，对于教学设计，笔者认为，应该整合课程与项目，确保项目设计中所涉及到的一些设计知识尽可能都的包括在教学内容当中，在进行教学安排时也应考虑项目的工作进展，争取“知”与“行”可以达到高度统一。此外，在教学的过程中也应该根据实际需要，进行讲解。

(三)以学习任务的形式促使学生产生兴趣。

将全班进行分组，并将减速器设计的项目进行拆分，拆分所得的几个小项分别分配给各个小组，并保证小组内成员人人都可以参与到此项目的设计当中来，并在设计当中均能起到一定的作用。这种任务分配的方式，更能激发学生学习的动力，使得每个学生都参与到这项活动中来，这对于学习兴趣的培养也是极有益处的。此外，还可以增加答辩之类的项目，让每一位同学都能站到讲台上阐述自己的想法与设计，这对激发学生创新思维有很大的帮助。

四、模式变革的效果。

通过模式变革的实验，所得结果多积极向上，改善较大多体现在以下几个方向:。

(一)学生主导学习，学习兴趣明显提高。

传统学习模式多由老师主导学习进度，进行模式变革，采用理论教学与课程设计并行教学的模式后，学习进度变为由学生主导，增强了灵活性，也大大提升了学生的学习兴趣，使得学生学习更为主动，之前所出现的一些不好的.现象例如开小差，打瞌睡等小动作［2］也有所减少。

(二)师生之间交流增多，效果显著。

理论教学与课程设计并行教学模式，极大程度的激发了学生深入探究的积极性，越深入，发现的问题便也越多，此时便会主动向老师请教，和老师进行交流，师生之间的思想碰撞也能给对方带来灵感的火花，无论是对于教师还是学生，都极有帮助。

(三)拥有足够设计时间，质量得到明显提升。

传统教学模式留给学生进行课程设计的时间并不充裕，经过变革之后，课程设计的时间被大大拉长，也给了学生能够深入探究的机会，这对设计质量的提升起到了不可忽视的作用。

五、结论。

虽然本次实验只是初步尝试且还有一些不足之处，但机械设计理论教学与课程设计并行教学模式所带来可以的好处是显而易见的，笔者认为可以将这一模式同样也应用到机械类专业的其他课程中去，唯有使知行合一，才能更好的应用所学到的知识，最不应该空怀宝藏却不知其应用之法。知理论，懂实践，才是上佳之道。

机械设计论文参考文献

摘要：

我们在产品设计过程中经常会遇到一些机构设计分析、机械强度分析等问题，通常会查找设计手册并进行校核计算，会感觉很麻烦。

如果能有一个web数据库里面包含机械设计手册，再把这个数据库放在internet上的话，当设计人员在产品设计过程中遇到问题时，就可以将已知参数提交给服务器，服务器经过分析计算和数据库查询，将结果返回给用户。这样，不仅可以方便设计人员，提高设计效率，使他们能有更多时间去开发新产品和研究新问题，而且还可以大大地节约产品开发的成本。

关键词：

传统设计方法是经验、类比式的设计方法。主要采用封闭的收敛设计思维，进行经验类比设计。在计算方面只进行静态分析，并将载荷、应力进行集中处理，对于计算数据的误差采用增加安全系数的做法。传统设计方法以手工设计为主，使用简单的工具，进行人工计算画图。

近年来，计算机网络技术、web技术和数据库技术的出现和飞速发展，给现代机械设计注入了新的生机和活力，机械设计逐渐向数字化、网络化方向发展。基于web的远程设计正是在这种条件下产生的。

作为现代设计的一个重要组成部分，远程机械设计是一个综合了多学科、多技术的研究领域，涉及到机械工程及计算机技术等诸多知识领域。从机械设计的角度来说，主要研究设计过程的建模、设计优化理论等。从计算机技术方面来说，应研究如何对现有的设计资源进行组织和发布，使得这些资源能方便异地的设计人员进行查询和调用。这些资源包括各种专业化的计算、分析程序，供设计使用的数据库和知识库等，所以要研究网络环境下设计资源的获取与调用，设计过程中设计人员之间信息的交流和反馈等，为远程设计中分布式资源的获取和调用提供基础和借鉴。

二、远程设计的概念和意义。

远程设计即让设计人员通过客户端浏览器输入设计参数，服务器自动进行计算和选择，并根据确定的参数返回产品的规格或设计图形。远程设计技术是现代计算机技术、网络技术和机械设计技术在工程设计上的应用，它缩短了产品的设计周期和节省了设计成本，真正意义上地释放了工程技术人员。与传统的机械设计相比，远程设计具有以下优点：

1、缩短产品的开发周期。

2、避免重复开发。目前企业或个人进行的机械产品设计，大部分是自己根据需要来开发设计软件，而不考虑是否有同类软件在市场中存在或者将自己的研究成果在允许的情况下租赁或免费为他人使用等。这就形成了重复开发，浪费了大量的人力和物力。

3、降低了企业资金和人员的投入。特别是近年来三层b/s网络计算模式的'出现，极大地降低了客户端软硬件的配置要求。远程设计可以为用户建立一个统一的设计平台，所有的设计都在高性能的服务器上运行，客户端只需完成设计任务的输入以及设计中某些参数的选择和结果显示即可。

4、由于远程设计一般都有提供给用户进行交流和讨论的平台，这就不仅加强了各领域专家之间信息的共享和交换，而且大大提高了一次产品设计的成功率。

三、远程设计系统的支撑技术。

基于web的远程设计是一项涉及多学科多功能的综合活动，其中包括现代机械设计技术、web技术、数据库技术等。

1、机械科学技术。

机械科学的理论与知识是进行远程设计的前提。没有这些理论知识作根基，远程设计无从谈起。

2、计算机网络技术。

远程设计是以计算机网络为基础的，计算机网络是远程设计系统的运行平台。所有的设计过程中的信息都要通过网络来传递，网络基础的好坏直接影响到远程设计系统的质量，是实现远程设计的关键技术之一。

3、标准化技术。

远程设计的过程中离不开信息的交流，交流的前提就要有一个统一的交流规则，即标准化工作。

4、数据库、知识库技术。

基于web的远程设计过程中需要用到数据库中的许多信息，如设计过程中用到的参数、图表数据等。这些信息的存储和管理均要数据库作为支持。数据库技术是远程设计系统的核心技术。同时，知识库可以实现知识复杂问题的求解评价和建议，可有效地进行智能推理来进行优化设计。

5、计算机编程技术。

计算机编程为远程设计系统提供一系列的应用服务和平台建设。主要是程序设计语言和存取数据库，、c#等编程语言和关系数据库的标准语言―结构化查询语言sql等。

6、多媒体技术和图形浏览技术。

多媒体技术和图形浏览技术为在线交流、图形浏览提供辅助工具。

四、国内的一些成果举例与展望：

(1)以西安交通大学润滑理论与轴承研究所为主、国内多家企业和研究机构共同参与建立了国内第一个支持产品协同设计的网站-现代产品设计，旨在推进现代设计，主要提供设计知识的获取，参加的单位还有清华大学、华中理工大学、机械科学研究院、上海交通大学、重庆大学等国内许多著名的高校和科研院所。

(2)清华大学精密仪器及机械系摩擦学国家重点实验室开发出了基于web的异地合作设计系统cdesign，该系统采用了client/serveer构架，客户与服务器之间通过vaw来完成。

(3)上海先进制造工程技术研究中心和上海飞机制造公司开发了一个基于intemet/web的异地设计与制造系统，利用其进行跨企业、跨地域的协同产品设计与制造。

另外，国内也有一些相关的网站、材料与制造综合信息服务平台等，它们提供机械设计技术数据、制造工艺技术数据等，并把机械设计技术、制造工艺技术、远程设计技术、产品数据库、计算机辅助设计都实现了网络化。在其中的机械设计技术模块中，用户只须选取自己要使用的设计模块，输入适当的参数就可自动设计出自己所需的零部件;在远程分析模块中，实现了常用机构的参数化仿真与分析。

可是远程设计由于刚刚起步，像其它新兴技术一样还不够完善。随着cad技术、计算机网络技术、数据库技术及人工智能技术的不断发展，远程设计的内容必将越来越丰富，功能越来越强大，所提供的服务也将越来越完善。总之，对于当代远程机械设计我们要抱有一个理论上的态度去研究，而在正常的瓶颈阶段里我们也要寻求正常的发展，从而在信息传播的大前提下做好当代远程机械设计的理念转化。

机械手设计论文

随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求，由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，使机械手技术快速发展，其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维修方便和系统安全可靠等特点，已渗透到工业领域的各个部门，在工业发展中占有重要地位。本文讲述的气动机械手有气控机械手、xy轴丝杠组、转盘机构、旋转基座等机械部分组成。主要作用是完成机械部件的搬运工作，能放置在各种不同的生产线或物流流水线中，使零件搬运、货物运输更快捷、便利。

一四轴联动简易机械手的结构及动作过程。

机械手结构如下图1所示，有气控机械手(1)、xy轴丝杠组(2)、转盘机构(3)、旋转基座(4)等组成。

其运动控制方式为：(1)由伺服电机驱动可旋转角度为360°的气控机械手(有光电传感器确定起始0点)；(2)由步进电机驱动丝杠组件使机械手沿x、y轴移动(有x、y轴限位开关)；(3)可回旋360°的转盘机构能带动机械手及丝杠组自由旋转(其电气拖动部分由直流电动机、光电编码器、接近开关等组成)；(4)旋转基座主要支撑以上3部分；(5)气控机械手的张合由气压控制(充气时机械手抓紧，放气时机械手松开)。

其工作过程为：当货物到达时，机械手系统开始动作；步进电机控制开始向下运动，同时另一路步进电机控制横轴开始向前运动；伺服电机驱动机械手旋转到达正好抓取货物的方位处，然后充气，机械手夹住货物。

步进电机驱动纵轴上升，另一个步进电机驱动横轴开始向前走；转盘直流电机转动使机械手整体运动，转到货物接收处；步进电机再次驱动纵轴下降，到达指定位置后，气阀放气，机械手松开货物；系统回位准备下一次动作。

二控制器件选型。

为达到精确控制的目的，根据市场情况，对各种关键器件选型如下：

1.步进电机及其驱动器。

本驱动器可提供整步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分7种运行模式，利用驱动器面板上六位拨码开关的第1、2、3三位可组合出不同的状态。

2.伺服电机及其驱动器。

机械手的旋转动作采用松下伺服电机a系列小惯量msma5aza1g，其额定输出50w、100/200v共用，旋转编码器规格为增量式(脉冲数2500p/r、分辨率10000p/r、引出线11线）；有油封，无制动器，轴采用键槽连接。该电机采用松下公司独特算法，使速度频率响应提高2倍，达到500hz；定位超调整定时间缩短为以往松下伺服电机产品v系列的1/4。具有共振抑制功能、控制功能、全闭环控制功能，可弥补机械的刚性不足，从而实现高速定位，也可通过外接高精度的光栅尺，构成全闭环控制，进一步提高系统精度。具有常规自动增益调整和实时自动增益调整两种自动增益调整方式，还配有rs-485、rs-232c通信口，使上位控制器可同时控制多达16个轴。伺服电机驱动器为a系列msda5a3a1a，适用于小惯量电动机。

3.直流电机。

可回旋360°的转盘机构有直流无刷电机带动，系统选用的是北京和时利公司生产的57bl1010h1无刷直流电机，其调速范围宽、低速力矩大、运行平稳、低噪音、效率高。无刷直流电机驱动器使用北京和时利公司生产的bl-0408驱动器，其采用24～48v直流供电，有起停及转向控制、过流、过压及堵转保护，且有故障报警输出、外部模拟量调速、制动快速停机等特点。

4.旋转编码器。

在可回旋360°的转盘机构上，安装有omron公司生产的e6a2增量型旋转编码器，编码器将信号传给plc，实现转盘机构的精确定位。

5.plc的选型。

根据系统的设计要求，选用omron公司生产的cpm2a小型机。cpm2a在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、模拟量设定和时钟功能等。cpm2a的cpu单元又是一个独立单元，能处理广泛的机械控制应用问题，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品。完整的通信功能保证了与个人计算机、其它omronpc和omron可编程终端的通信。这些通信能力使四轴联动简易机械手能方便的融合到工业控制系统中。

三软件编程。

1.软件流程图。

流程图是plc程序设计的基础。只有设计出流程图，才可能顺利而便捷地编写出梯形图并写出语句表，最终完成程序的设计。所以写出流程图非常关键也是程序设计首先要做的任务。依据四轴联动简易机械手的控制要求，绘制流程图如图2所示。

2.程序部分。

由于论文篇幅有限，这里只列出了开始两段程序，供读者参阅，见图3。

四结束语。

四轴联动简易机械手的各个动作和状态都由plc控制，不仅能满足机械手的手动、半自动、自动等操作方式所需的大量按扭、开关、位置检测点的要求，更可通过接口元器件与计算机组成plc工业局域网，实现网络通信与网络控制。使四轴联动简易机械手能方便地嵌入到工业生产流水线中.

机械手设计论文

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。

我国现有机器人研究开发和应用工程单位200多家,其中从事工业机器人研究和应用的有75家,共开发生产各类工业机器人约800台,90%以上用于生产中,引进工业机器人做应用工程的约500台[1]。

计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。在经济全球化的浪潮中，降低人力成本，提高生产率，缩短订单处理时间等已成为生产企业的不断追求。为了达到这一目标，它们越来越依赖于新一代的硬件和软件系统。近年来，由于个人计算机(简称pc)的高速率和对硬件与软件的几乎无限制的开放，使得pc的应用迅猛增长。将pc机cpu的高速处理性能和良好的开放性引入到计算机控制领域，形成了基于pc的控制系统。

随着计算机控制技术在机械手应用中的不断深入，具有独立控制器、程序可变、动作灵活、定位精度高、适用于可变换品种中小批量自动化生产的通用机械手得到迅速发展[2]。各国大企业工业机械化生产过程不同程度实现了工业机械手的计算机控制。

1.2机械手、计算机的发展趋势及其优点。

工业机械手的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。它能部分地代替人工操作;能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸;能制作必要的.机具进行焊接和装配从而大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

广泛采用工业机械手，不仅可以提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。

自从1981年ibm公司进入微型计算机领域推出了ibm-pc以后，计算机的发展开创了一个新的时代——微型计算机时代。微型计算机的迅速、大规模的应用与普及，使计算机真正广泛地应用于工业、农业、科学技术以及社会生活与日常生活的各个方面[3]。计算机以其更高标准平台的网络、高级的控制算法、广泛的数据库操作、在一个平台上的hmi功能、集成自定义的控制程序、复杂的过程模拟、很高的cpu处理速度、内存需求超出plc规格、多重协议接口、无线存取、控制规律灵活多样，改动方便、控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制、能够实现数据统计和工况显示，控制效率高、控制与管理一体化，进一步提高自动化程度等诸多优点使得行业对计算机的接受程度越来越高。

2总体方案论证。

2.1机械系统。

本设计以实验室的5自由度机械手臂为模型进行设计。

现对其机械系统结构叙述如下：

各转动关节采用步进电机作为动力源，步进电机不直接驱动转轴，而是安装在转轴旁边，利用差动变速原理使用适当比例的齿轮基于带齿皮带传动，有效增大机械手臂扭矩从而增强机械手臂的负载能力。

2.2驱动系统。

步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。不过步进电机在控制的精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统的闭环控制的直流伺服电动机。在精度不是需要特别高的场合就可以使用步进电机，步进电机可以发挥其结构简单、可靠性高和成本低的特点。使用恰当的时候，甚至可以和直流伺服电动机性能相媲美，步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机在很多领域得到应用。

所以本设计的机械手驱动部分采用步进电机驱动。

底座安装有4个开关电源，4个步进电机驱动器，其中包括转动基座、臂、腕、钳旋转4转动轴的步进电机驱动器。臂腔内有肘、钳开合2个步进电机驱动器，转动基座、臂、肘、腕、钳旋转决定了机械手的可操作角度和范围。手臂的终端配备可灵活张合的机械钳，可对物体进行拾放。其中腕、钳转动共用一个开关电源，肘、钳开合共用一个开关电源。

整个系统使用220v50hz市电电源。

2.3控制系统。

控制器是整个系统的核心，其处理能力与整个系统的快速性、稳定性、准确性密切相关。对于控制器的选择提出两种方案论证：

方案一：采用计算机+板卡的方式对机械手进行控制。

优缺点：优点是便于实现生产信息化，设计相对较简单，可实现很复杂的运动控制，但计算机稳定性程度不够高，可能出现死机等情况。

方案二：控制器采用plc来控制现场的步进电机。

优缺点：优点是生产安全可靠、提高产品质量及产量、控制环境污染、降低工人劳动强度、提高设备的运转率及劳动生产率。由于plc有着极大的灵活性，易于模块化，当机械手工艺流程改变时，只要对i/o点的接线稍做修改，程序中做简单补充、修改即可[4]。缺点是使系统设计多了一个环节，增加设计工作量，增加成本。

最终方案确立：plc是以微处理器为核心的数字式、电气自动控制装置，其实质是一种工业控制专用plc。机械手的控制系统的可靠性要求比较高、环境比较恶劣，所以采用方案二。

3硬件方案设计。

设计方案采用集成了步进电机驱动器包含转动基座、臂、腕、钳转动、钳开合5自由度步进电机动力源机械手，晶体管输出型plc对步进电机输出脉冲实现机械手运动控制。

现场总线采用profibus-dp通讯方式;其优点在于有国际标准做保证，经实际应用验证具有普遍性。目前广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等领域。

工业控制计算机运行组态通过profibus-dp网络对plc、机械手运行情况进行检测、监视及控制，并采用opc接口将系统接口开放方便其它设备连入实现统一监控、管理，利用数据库软件与组态软件的连接将生产数据归档供其它部门调用。

通过现场上位工业控制计算机、触摸屏(或控制柜)、远程厂长计算机三种方式对机械手的运行情况进行组态监控，其中上位工业控制计算机还将完成对现场数据的采集、归档供其它部门调用，系统的结构使得系统具有开放的接口可以方便地接入其它支持现场总线的控制终端，实现工厂生产的网络化、信息化，同时保证各个控制终端互不影响，易维护，尤其是利用角位移传感器实现了对机械手故障的报警，保证机械手的稳定、安全运行。

3.2步进电机驱动器。

使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如图3-3步进电机驱动过程图：

脉冲信号的产生：

脉冲信号一般由单片机或cpu产生，一般脉冲信号的占空比为0.3-0.4左右，电机转速越高，占空比则越大。

信号分配：

感应子式步进电机以二、四相电机为主，二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种，具体分配如下：二相四拍为,步距角为1.8度;二相八拍为,步距角为0.9度。四相电机工作方式也有二种，四相四拍为ab-bc-cd-da-ab,步距角为1.8度;四相八拍为ab-b-bc-c-cd-d-ab,(步距角为0.9度)。

功率放大：

功率放大是驱动系统最为重要的部分。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流(而样本上的电流均为静态电流)。平均电流越大电机力矩越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。因而不同的场合采取不同的的驱动方式，到目前为止，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。

为尽量提高电机的动态性能，将信号分配、功率放大组成步进电机的驱动电源。二相恒流斩波驱动电源与单片机及电机接线图如图3-4步进电机驱动器连接图：

说明：

cp：接脉冲信号(负信号，低电平有效)。

opto：接+5v。

free：脱机，与cpu地线相接，驱动电源不工作。

dir：方向控制，与cpu地线相接，电机反转。

vcc：直流电源正端。

gnd：直流电源负端。

a：接电机引出线红线。

b：接电机引出线黄线。

步进电机及其驱动器、开关电源的选型：

表3-1步进电机及其驱动器的选型。

根据所使用的电机型号的需求，对开关电源选型如表3-3开关电源的选型：

表3-4开关电源的选型。

4软件方案设计。

整体编程思路：本设计采用控制柜和计算机两种方式对机械手进行运动控制，其中控制柜的控制方式是采用按钮进行点动控制，即在控制柜面板上设置有各关节的控制按钮各两个，每个关节的两个按钮分别控制该关节的两个相反方向的运动，按钮采用自锁型按钮，即当按下某个按钮时，机械手相应关节开始运动，再按一次该按钮，机械手停止运动，当按下该关节的另一个按钮时，该关节开始相反方向的运动，再按一次该按钮，机械手停止运动，要注意的是需要在程序中使两个按钮互锁，避免两个按钮同时按下发生程序运行紊乱。

同时控制柜上有一个自锁型按钮用来切换控制柜控制方式和计算机控制方式，这样，当计算机发生死机等故障时，按下该按钮可将控制方式切换为控制柜控制方式。

4.2变量统计。

根据以上工艺要求，初步统计各种i/o点、v交换区数据统计、中间继电器统计、状态位统计分别如表：

表4-1i/o点统计。

4.3plc程序编写。

程序流程图如图4-1程序流程图：

shape*mergeformat。

图4-1程序流程图。

melsoft系列gxdevelopment程序的编写：

1:大腰的程序。

2：爪的程序。

3：腕的程序。

4：自动程序：

结束语。

本系统以计算机为主完成对机械手的运动监控。机械手的直接控制机构为plc，当上位机出现死机等故障时不影响整个系统的运行，可通过现场的控制柜进行控制。上位机除了点动控制外还借助于位置传感器的输入可进行角度输入控制机械手的精确定位。同时将机械手的位置信息通过位置传感器检测并传送到plc的v区并使用这些信息进行实时检测及数据归档，提供对机械手运行情况的历史纪录及查询。

在设计中我们使用profibus-dp通讯协议，方便了以后扩展系统设备及功能，不至造成因扩展需要使整个系统重新设计制作的浪费。

存在问题：由于机械手的运动为三维运动，采用上位组态监控时无法做到真正的实时画面模拟，只能以平面的方式完成对机械手运动的部分控制。

建议：采用组态软件与三维制作软件结合进行组态监控。

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机械设计制造

制造业特别是机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。由于中国潜在的巨大市场和丰富的劳动力资源，世界的制造业正在向中国转移，中国正在成为世界的制造大国。因此，机械制造自动化在中国的机械制造业中的显得尤为重要。机械制造自动化,主要是指在机械制造业中应用自动化技术,实现对加工对象的连续自动生产,实现优化有效的自动化生产过程,加快生产投入原料的加工变换和流动速度,节约人力资源。机械自动化技术的应用与发展,是机械制造业技术改造、升级和进步的主要手段,是未来机械制造业技术发展的主要方向和核心。科技的进步发展,是不断开发、应用、实践的结果。大力推广科技成果,加快科学技术商品化,正确判断、识别并坚持机械自动化技术的发展走向,对于机械自动化技术的发展至关重要。随着我国机械制造业的快速发展,对于机械自动化技术的发展至关重要。回顾我国机械自动化技术近些年的发展,是一项理论课题,也是一项实践性课题,具有非常重要的理论意义和现实意义。总结了几个方面着重介绍我国近些年来机械自动化技术发展历程中出现的一些经验。

目录。

摘要............1。

1如何发展机械制造自(更多精彩内容请访问首页：)动化技术.........4。

1.1实用机械自动化技术.........4。

1.2低成本机械自动化技术..............4。

1.3现代机械自动化技术.........5。

1.4配套发展机械自动化技术.............6。

2机械制造技术的特点..........7。

2.1机械制造技术是一个系统工..........7。

2.2机械制造技术是一个综合性技术......7。

2.3机械制造技术是市场竞争要素的统一体.......7。

2.4机械制造技术是一个世界性技术......8。

3机械自动化在我国的特点及作用.......8。

3.1机械自动化的特点...........8。

3.2机械自动化的作用...........8。

4机械自动化的产生............9。

5机械自动化的现状............9。

5.1管理方面............9。

5.2设计方面...........10。

5.3制造工艺方面..............10。

5.4自动化技术方面............10。

6机械自动化的发展历程..............10。

7机械自动化的发展趋势和方向........11。

7.1机械自动化的发展趋势---农业自动化.......11。

7.2我国机械制造技术的发展方向.......11。

结论...........14。

致谢...........15。

参考文献..............16。

机械设计下的论文

机械设计节能原理又称之为平衡节能原理，平衡理念是节能设计的主要指导思想。机械节能设计应当从改进动力源、减小摩擦、功率匹配节能这三个方面入手，充分考虑机械设备在实际应用中所存在的能耗问题，尽量在设计环节就加以改善，从源头上减少能源的浪费。

1.动力源动力源通常指的是机械设备的发动机，在节能设计的过程中要求尽量的减少发动机的输入功率，同时尽可能增大其输出功率，简单的说就是提高机械设备电能与动能、势能、热能等的转化率。在实际的应用中这一设计理念体现在机械设备的启动、减速停止这两个阶段中。例如，在停止设备的动力输入之后由于惯性的因素机械设备还会运行一小会儿，通过合理的设计将这一部分动能或者势能储存起来，在机械需要发动的时候提供一部分初始动力。

2.在设计过程中减小摩擦发动机所产生的动力必须通过齿轮、动力传送柱、动力传动带等传递给机械设备需要作用的部位，在这个过程中难以避免的会产生摩擦，损失一部分动能。因此，需要在设计的过程中尽量较小各个组件之间的摩擦。例如，在“机械手”的设计环节，对于其关节处都会采用光滑的圆柱、轴承和液压柱进行连接，同时在使用的过程中还会定期的用油进行润滑。目的就是为了减少机械设备活动处的摩擦，减少动力的损失。

3.功率匹配节能，合理运用节能合理的分析不同应用环境下所需要的功率大小，有依据的设计机械设备的标准功率。例如，饮品加工传动带所需的功率就远远小于装卸工厂所用的传动带的功率。为了节约机械的购买费用还可以利用汽车发动机的原理，设置不同的档位，根据实际功率需求进行调节。

1.缺乏节能设计理念传统的机械设计理念是尽可能的提高机械设备的生产能力，设计人员在设计的过程中首先考虑到的就是如何提高机械设备的载重量、运转速度等，其次便是机械设备的稳定性和可靠性，完全忽略了节能设计，甚至为了提高之前的两方面性能而使得设计能耗更高。

2.设计人员专业水平低机械设计工作都是由专门的设计人员完成的，部分设计人员的理论知识匮乏，固步自封、不愿意学习新的知识，导致与先进的新型设计方式脱节。同时，很多设计人员长期忙于设计工作，不愿意深入基层考察设备的使用情况，导致理论脱离实践，设计出的机械设备不具有可实现性。

3.技术水平无法满足设计需要受到现有技术水平的限制很多设计思想很难得到实现，即使勉强得以实现也会大大增加机械设备的制造成本。所以，处于经济效益的角度考虑，很多机械制造商并不愿意完全按照设计要求引入相应的节能技术。

1.选用环保型材料和环保型发动机从设计环节入手，在满足设计要求时，优先选取环保型的材料，材料尽量能够做到可回收、易处理、无污染。发动机是机械设备的主要污染源之一，对减少污染物排放具有重要的意义，比如可以选用环保型水冷增压柴油机作为发动机，此发动机具有油耗低、排放低、使用寿命长等优势，条件允许的话，电控高性能长寿命节能型发动机也是不错的选择。

2.电子控制系统的精确化控制利用电子计算机和无线网组成的控制系统，实现对机械的精准控制是机械节能的又一项措施。智能化终端可以依据设定的程序对机械的运行情况实行实时监控，做出智能化判断，控制发动机的输出功率等，以达到减少消耗的最佳标准，同时，其自我检测还能及时发现、处理问题，延长机械的使用寿命。

3.做好液压系统的清洁和防渗漏工作液压系统的污浊物加快机械设备的.磨损和腐蚀，液压系统渗漏直接浪费了宝贵的资源，因此，机械液压系统也是机械节能设计时要重点考虑的问题之一。比如，加装一个高效率、高精准度的过滤装置就可以过滤掉大部分掺杂物，降低杂物与机械的物理磨损。采用防渗透的新材料或改变零部件结构，如密封的销轴等防止渗漏。

4.引入新的技术机械设计节能的实现离不开技术的支持，在设计的过程中不能脱离实际的技术发展水平。但是，又不能完全禁锢设计思想，要大胆的进行创新与尝试，积极的将各种先进的新型技术应用到设计中去。例如，利用太阳能发电技术为机械设备提供动力，再外加传统的动力系统以备不时之需，特别是对于小型机械设备，具有很强的可操作性。

机械设计节能基本原理是在机械设计基本原理的基础上融入节能理念的新型机械设计原理，是对传统设计原理的完善和发展，符合社会可持续发展的要求。应用机械设计节能基本原理进行生产可以降低成本、减少污染、节约能源，其实践意义重大，值得全面推广。值得注意的是，我们还必须采取进一步的措施，解决实践中存在的一些问题，使该理论发挥更大的作用。

机械手设计论文

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。

我国现有机器人研究开发和应用工程单位200多家,其中从事工业机器人研究和应用的有75家,共开发生产各类工业机器人约800台,90%以上用于生产中,引进工业机器人做应用工程的约500台[1]。

计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。在经济全球化的浪潮中，降低人力成本，提高生产率，缩短订单处理时间等已成为生产企业的不断追求。为了达到这一目标，它们越来越依赖于新一代的硬件和软件系统。近年来，由于个人计算机(简称pc)的高速率和对硬件与软件的几乎无限制的开放，使得pc的应用迅猛增长。将pc机cpu的高速处理性能和良好的开放性引入到计算机控制领域，形成了基于pc的控制系统。

随着计算机控制技术在机械手应用中的不断深入，具有独立控制器、程序可变、动作灵活、定位精度高、适用于可变换品种中小批量自动化生产的通用机械手得到迅速发展[2]。各国大企业工业机械化生产过程不同程度实现了工业机械手的计算机控制。

1.2机械手、计算机的发展趋势及其优点。

工业机械手的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。它能部分地代替人工操作;能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸;能制作必要的.机具进行焊接和装配从而大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

广泛采用工业机械手，不仅可以提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。

自从1981年ibm公司进入微型计算机领域推出了ibm-pc以后，计算机的发展开创了一个新的时代——微型计算机时代。微型计算机的迅速、大规模的应用与普及，使计算机真正广泛地应用于工业、农业、科学技术以及社会生活与日常生活的各个方面[3]。计算机以其更高标准平台的网络、高级的控制算法、广泛的数据库操作、在一个平台上的hmi功能、集成自定义的控制程序、复杂的过程模拟、很高的cpu处理速度、内存需求超出plc规格、多重协议接口、无线存取、控制规律灵活多样，改动方便、控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制、能够实现数据统计和工况显示，控制效率高、控制与管理一体化，进一步提高自动化程度等诸多优点使得行业对计算机的接受程度越来越高。

2总体方案论证。

2.1机械系统。

本设计以实验室的5自由度机械手臂为模型进行设计。

现对其机械系统结构叙述如下：

各转动关节采用步进电机作为动力源，步进电机不直接驱动转轴，而是安装在转轴旁边，利用差动变速原理使用适当比例的齿轮基于带齿皮带传动，有效增大机械手臂扭矩从而增强机械手臂的负载能力。

2.2驱动系统。

步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。不过步进电机在控制的精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统的闭环控制的直流伺服电动机。在精度不是需要特别高的场合就可以使用步进电机，步进电机可以发挥其结构简单、可靠性高和成本低的特点。使用恰当的时候，甚至可以和直流伺服电动机性能相媲美，步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机在很多领域得到应用。

所以本设计的机械手驱动部分采用步进电机驱动。

底座安装有4个开关电源，4个步进电机驱动器，其中包括转动基座、臂、腕、钳旋转4转动轴的步进电机驱动器。臂腔内有肘、钳开合2个步进电机驱动器，转动基座、臂、肘、腕、钳旋转决定了机械手的可操作角度和范围。手臂的终端配备可灵活张合的机械钳，可对物体进行拾放。其中腕、钳转动共用一个开关电源，肘、钳开合共用一个开关电源。

整个系统使用220v50hz市电电源。

2.3控制系统。

控制器是整个系统的核心，其处理能力与整个系统的快速性、稳定性、准确性密切相关。对于控制器的选择提出两种方案论证：

方案一：采用计算机+板卡的方式对机械手进行控制。

优缺点：优点是便于实现生产信息化，设计相对较简单，可实现很复杂的运动控制，但计算机稳定性程度不够高，可能出现死机等情况。

方案二：控制器采用plc来控制现场的步进电机。

优缺点：优点是生产安全可靠、提高产品质量及产量、控制环境污染、降低工人劳动强度、提高设备的运转率及劳动生产率。由于plc有着极大的灵活性，易于模块化，当机械手工艺流程改变时，只要对i/o点的接线稍做修改，程序中做简单补充、修改即可[4]。缺点是使系统设计多了一个环节，增加设计工作量，增加成本。

最终方案确立：plc是以微处理器为核心的数字式、电气自动控制装置，其实质是一种工业控制专用plc。机械手的控制系统的可靠性要求比较高、环境比较恶劣，所以采用方案二。

3硬件方案设计。

设计方案采用集成了步进电机驱动器包含转动基座、臂、腕、钳转动、钳开合5自由度步进电机动力源机械手，晶体管输出型plc对步进电机输出脉冲实现机械手运动控制。

现场总线采用profibus-dp通讯方式;其优点在于有国际标准做保证，经实际应用验证具有普遍性。目前广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等领域。

工业控制计算机运行组态通过profibus-dp网络对plc、机械手运行情况进行检测、监视及控制，并采用opc接口将系统接口开放方便其它设备连入实现统一监控、管理，利用数据库软件与组态软件的连接将生产数据归档供其它部门调用。

通过现场上位工业控制计算机、触摸屏(或控制柜)、远程厂长计算机三种方式对机械手的运行情况进行组态监控，其中上位工业控制计算机还将完成对现场数据的采集、归档供其它部门调用，系统的结构使得系统具有开放的接口可以方便地接入其它支持现场总线的控制终端，实现工厂生产的网络化、信息化，同时保证各个控制终端互不影响，易维护，尤其是利用角位移传感器实现了对机械手故障的报警，保证机械手的稳定、安全运行。

3.2步进电机驱动器。

使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如图3-3步进电机驱动过程图：

脉冲信号的产生：

脉冲信号一般由单片机或cpu产生，一般脉冲信号的占空比为0.3-0.4左右，电机转速越高，占空比则越大。

信号分配：

感应子式步进电机以二、四相电机为主，二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种，具体分配如下：二相四拍为,步距角为1.8度;二相八拍为,步距角为0.9度。四相电机工作方式也有二种，四相四拍为ab-bc-cd-da-ab,步距角为1.8度;四相八拍为ab-b-bc-c-cd-d-ab,(步距角为0.9度)。

功率放大：

功率放大是驱动系统最为重要的部分。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流(而样本上的电流均为静态电流)。平均电流越大电机力矩越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。因而不同的场合采取不同的的驱动方式，到目前为止，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。

为尽量提高电机的动态性能，将信号分配、功率放大组成步进电机的驱动电源。二相恒流斩波驱动电源与单片机及电机接线图如图3-4步进电机驱动器连接图：

说明：

cp：接脉冲信号(负信号，低电平有效)。

opto：接+5v。

free：脱机，与cpu地线相接，驱动电源不工作。

dir：方向控制，与cpu地线相接，电机反转。

vcc：直流电源正端。

gnd：直流电源负端。

a：接电机引出线红线。

b：接电机引出线黄线。

步进电机及其驱动器、开关电源的选型：

表3-1步进电机及其驱动器的选型。

根据所使用的电机型号的需求，对开关电源选型如表3-3开关电源的选型：

表3-4开关电源的选型。

4软件方案设计。

整体编程思路：本设计采用控制柜和计算机两种方式对机械手进行运动控制，其中控制柜的控制方式是采用按钮进行点动控制，即在控制柜面板上设置有各关节的控制按钮各两个，每个关节的两个按钮分别控制该关节的两个相反方向的运动，按钮采用自锁型按钮，即当按下某个按钮时，机械手相应关节开始运动，再按一次该按钮，机械手停止运动，当按下该关节的另一个按钮时，该关节开始相反方向的运动，再按一次该按钮，机械手停止运动，要注意的是需要在程序中使两个按钮互锁，避免两个按钮同时按下发生程序运行紊乱。

同时控制柜上有一个自锁型按钮用来切换控制柜控制方式和计算机控制方式，这样，当计算机发生死机等故障时，按下该按钮可将控制方式切换为控制柜控制方式。

4.2变量统计。

根据以上工艺要求，初步统计各种i/o点、v交换区数据统计、中间继电器统计、状态位统计分别如表：

表4-1i/o点统计。

4.3plc程序编写。

程序流程图如图4-1程序流程图：

shape*mergeformat。

图4-1程序流程图。

melsoft系列gxdevelopment程序的编写：

1:大腰的程序。

2：爪的程序。

3：腕的程序。

4：自动程序：

结束语。

本系统以计算机为主完成对机械手的运动监控。机械手的直接控制机构为plc，当上位机出现死机等故障时不影响整个系统的运行，可通过现场的控制柜进行控制。上位机除了点动控制外还借助于位置传感器的输入可进行角度输入控制机械手的精确定位。同时将机械手的位置信息通过位置传感器检测并传送到plc的v区并使用这些信息进行实时检测及数据归档，提供对机械手运行情况的历史纪录及查询。

在设计中我们使用profibus-dp通讯协议，方便了以后扩展系统设备及功能，不至造成因扩展需要使整个系统重新设计制作的浪费。

存在问题：由于机械手的运动为三维运动，采用上位组态监控时无法做到真正的实时画面模拟，只能以平面的方式完成对机械手运动的部分控制。

建议：采用组态软件与三维制作软件结合进行组态监控。

机械手设计论文

摘要：主要从工业机械手的发展现状、机械手的应用、机械部分的设计对工业机械手设计研究等方面进行阐述。

工业机械手在工业生产中起到重要作用,工业机械手在实际工作过程中,必须提高机械手设计的职能,根据企业的实际需要进行科学,合理的进行工业机械手设计,能为企业的发展提供服务职能。工业机械手是一种机械技术与电子技术相结合的高技术产品。采用工业机械手是提高产品质量与劳动生产率,实现生产过程自动化,改善劳动条件,减轻劳动强度的一种有效手段。它是一种模仿人体上肢的部分功能,按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术装备。

1工业机械手的发展现状。

1.1驱动方式发展现状。

现在的工业机械手驱动方式,大多采用电机驱动。电机驱动的工业机械手,具有精度高、驱动力大、响应快等优点。同时采用电机驱动,必须使用减速机构,因此,采用电机驱动方式的机械手的成本,会大大高于其他方式驱动的,因而限制了电机驱动机械手的应用。随着气动技术的高速发展,又由于气压驱动具有其他驱动方式所没有的一些优点,如成本低、高性价比、无污染、结构简单、抗干扰能力强等,因而越来越多的工业机械手,采用气动控制,因而气动技术也得到了迅速发展。

1.2定位精度发展现状。

在气动技术发展初期,由于技术的不成熟,利用气压驱动的工业机械手的定位精度很低,更无法实现在任意位置的起停,只能靠气缸两个终点位置来实现定位,或者采用多位气缸,而多位气缸的定位长度,也已经由气缸的行程确定,同样无法实现机械手在任意位置的起停。如果要多加一个定位位置,或者是要改变预先确定的两个定位位置之间的距离,则需要另外再设计一个多位气缸,这样就会导致气缸的滑块导向机构更加复杂。所以,早期的气动工业机械手不能实现任意位置的定位,因此限制气动工业机械手的发展。

2.1合单机实现自动化。

生产上出现的许多高效专用加工设备(如各种专用机床等),如果工件的装卸等辅助作业,继响人工操作,不仅会增加工人劳动强度,同时亦不能充分发挥专用设备的效能,必然会影响劳动生产率的提高。若采用机械手代替人工上、下料,则可改变上述不相适应的情况,实现单机自动化生产,并为实现多机床看管提供了条件,如:自动机床及其上下料机械手、冲压机械手、注塑机及其取料机械手等。

2.2组成自动生产线。

在单机自动化的基础上,若采用机械手自动装卸和输送工件,可使一些单机连接成自动生产线。目前在轴类和盘类工件的生产线上,采用机械手来实现自动化生产尤为广泛。如:轴类加工自动生产线及其上下料机械手、盘类加工自动生产线及其机械手、齿轮加工机床的上下料机械手等。

3.1手部。

机械手的手部,是用来抓持工件(或工具)的部件。手部抓持工件的迅速、准确和牢靠程度,都将直接影响到机械手的工作性能,是机械手的关键部件之一。

1)手部总体确定。手部是承担抓取刀具的机构,由手指传力机构和驱动装置等组成,是机械手的重要组成部分之一。根据被抓起部件的材料、形状、尺寸以及一些特性的不同,此机械手部分为手指式。2)驱动力的计算。手指夹持工件所需要驱动力的大小,在同一夹紧力的条件下,随所采用的传动结构的不同而异。但其计算方法都是按照具体的传动机构进行力的分析,根据力系平衡原理来进行的。

3.2手腕。

机械手的手腕连接于手和手臂之间,用于调整手的方向。此机械手能旋转任何角度,所以手腕能分别独立的绕x、y、z轴向实现转动,即实现手×腕的任何角度的'伸缩和转动。

手腕回转的驱动力距m通常计按下式计算:。

m摩———手腕支撑处的摩擦阻力矩(n·m);。

m偏——工件重心偏置的偏置力矩(n·m);。

m惯——手腕运动的惯性力矩(n·m)。

3.3手臂。

手臂部是机械手的主要执行部件,其作用是支承手部,主要用来改变刀具的位置。手部在空间的活动范围,主要取决于臂部的运动形式。手臂部的运动和结构形式,对机械手的工作性能有着较大的影响。设计时应注意下列几点:。

1)刚度要好。要合理选择臂部的截面形状和轮廓尺寸。实践证明,空心杆比实心杆刚度大得多。常用钢管作臂部和导向杆,用工字钢和槽钢作支承板,以保证有足够的刚度。2)偏重力矩要小。偏重力矩是指臂部的总重力对其支承或回转轴所产生的力矩。其对臂部的升降运动和转动,均将产生影响,设计时应使臂部各部分的质量分布合理,以减少其偏重力矩。3)自重要轻,惯量要小。由于机械手在高速情况下经常起停和换向,为了减少在运动状态变化时所产生的冲击,除了必须采取有效的缓冲装置外,还要力求结构紧凑,自重轻,以减少惯性力。

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