發布時間：2023-03-20 16:18:18
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的虛擬裝配技術論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
關鍵詞：機床專用夾具；參數化；虛擬化裝配
1 機床專用夾具設計內容
機床專用夾具一般是由夾緊裝置、對刀裝置、定位裝置和夾具體等基本裝置組成，其內容主要包括：⑴設計夾具的定位機構。此過程主要包括了對夾具定位元件與機構的選擇、方案的確定和對定位誤差的計算等。定位元件的選擇則是包括定位元件的結構、形狀、尺寸及布置形式等；定位方案是指工件以內孔、以平面定位、以外圓柱表面進行定位，之后在根據不同的定位方式來進行定位誤差的計算。⑵設計夾具的夾緊裝置。這部分主要是由力源裝置、夾緊元件與夾緊機構、中間的傳力機構組成，包括夾具夾緊元件與機構的選擇、夾緊方案的確定以及計算夾緊力和切削力等。斜楔夾緊機構、螺旋夾緊機構、聯動夾緊機構等則是屬于對夾緊機構的選擇，根據切削力計算夾緊力的大小并且確定合理的夾緊方案。⑶設計夾具的對定機構。夾具對定機構的設計包括對刀裝置與元件、引導裝置與元件、分度裝置以及其相關的計算，如定向鍵、對刀塊、計算刀塊到定位元件位置的尺寸、分度裝置、計算分度誤差等。
⑷夾具總體裝配布置和其工藝的設計。
2 機床專用夾具設計時的常用步驟
（1）明確設計的要求和生產所需條件、認真調查并收集設計資料；（2）確定夾具所用的結構方案、并且繪制夾具所需要的總圖；（3）對夾具精度的校核和繪制夾具零件的工作圖；（4）夾具設計時其質量的評估。
3 機床專用夾具的對象裝配
機床專用夾具裝配時的的對象模型是由機床專用夾具的裝配對象和另一個對象之間的組合，因為根據大量的實例研究來看，無論是機床專用夾具的零件的裝配還是部件的裝配，都是以一種裝配模型為基礎的。機床專用夾具的對象裝配之間的原則是指裝配對象之間互相存在的約束關系。這種關系都是由裝配對象以及幾何特征和裝配幾何特征之間的裝配來進行約束的。根據人們研究的模型來看，組成裝配幾何特征的裝配元素根據幾何特點可以分為平面、曲面、直線、曲線、點等；通過對它的特點分析，幾何特征的元素主要為面元素，其中包括有平面、錐面、柱面、球面等。不僅這樣，對裝配幾何特征來說，它的排列方式不是沒有規則可言的，它的排列還存在著尺寸的約束。
4 機床專用夾具的裝配過程
自上而下的裝配過程是非常符合復雜裝配的一種方法，它的設計步驟為：⑴確定設計目標。⑵提供設計時所需要的模型。⑶開始對部件進行設計。從設計好的實體模型中可以看出，這種自上而下的設計方法就是在建立各個零件間的關系，并且在每個零件設計好之后自動的進行裝配。這種自上而下的設計技術是在參數化特征造型后，CAD技術再次重要突破。
5 機床專用夾具設計實例
本節以壓泵上體的零件圖為例子，加工液壓泵上體部分的三個階梯孔，根據其工藝規程在2nT_階梯孔之前，部件的頂面與底面、兩個8H7的孔和兩個奎8mm TL都已加工好。而本工序加工時所需的要求有：三孔軸線與底面垂直度，四小孔和中間階梯孔的位置要求以及三個階梯孔的距離是254-O.1mm。后兩項要注公差，加工的要求較低，試設計車床專用夾具。
首先要確定定位方案和設計定位裝置。工階梯孔的加工工序的基準和限位基準為都分度滑盤的上表面。根據基準垂合的原理，分度滑盤的上表面應該為定位基準。分度滑盤的上表面用來限制XY方向轉動和Z方向移動這三個自由度的。第二確定夾緊的方案和設計其夾緊裝置。車床夾具的夾緊裝置必須安全又可靠。夾緊時力作用點和方向應按|以下要求進行選擇：主要的夾緊力的方向應朝向主要定位基準，作用點靠近支承面的幾何中心；夾緊力方向應利于減少夾緊力，盡量和工件的主要定位基面垂直，和切削力、重力的方向是一致的；夾緊力的方向和作用點應作用于工件剛性較好的方向和部位。第三就要確定夾具與機床的連接方式。對于徑向尺寸大的夾具，一般是通過車床主軸軸頸和過渡盤進行連接的。之后裝配在過渡盤的凸緣上，然后再用螺釘進行緊固。最后進行分度裝置設計。
6 結語
機床夾具在機械加工中直接影響著其質量，生產的效率和生產成本。這對一個企業來說也是一種影響。企業在長期機床夾具的生產中會積累一定的生產經驗領用這些來提高家具生產的效率。本文就簡單的對機床專用夾具參數化虛擬裝配進行了討論，討論了零件與部件之間的連接關系、零件的設計信息和在Pro/E系統中機床專用夾具怎樣進行虛擬裝配等。
通過對機床夾具的了解，我們知道了利用CAD平臺上機床虛擬裝配技術可以快捷的實現夾具的裝配過程，這樣的方法不僅節省了很多時間和裝配人員的體力，還不易出錯，這樣大大的提高了機床專用家具的生產效率。這對一個企業來說是不僅提高了生產能力、降低了成本，還提高了產品的質量。機床夾具參數化虛擬裝配的研究對我國也起著很大的作用。
[參考文獻]
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[2]蔣小瑩.機床專用夾具參數化虛擬裝配技術研究（學位論文）[J].
關鍵詞：設計；網絡通信；虛擬校園
中圖分類號：TP391.9
1 虛擬校園總體設計
虛擬校園系統包括三維虛擬校園場景建模、虛擬漫游、虛擬教室和虛擬教學、虛擬數字圖書館、虛擬實驗室、行政管理系統等功能模塊。三維虛擬場景建模主要是利用三維建模軟件3DS Max對學校主要建筑、地形、景觀等進行建模，包括教學樓、實驗樓、圖書館、體育場館、行政樓、宿舍樓等主要標志建筑；虛擬漫游是利用三維游戲引擎Unity3D提供的角色控制組件、相機控制組件等結合C#代碼控制虛擬角色在虛擬校園場景模型里的行動來實現虛擬場景漫游。虛擬數字圖書館提供三維圖書館的虛擬現實環境，并實現了漫游圖書館的虛擬角色預定圖書館自習室座位的特色功能。行政管理信息系統為校園管理者提供可視化的管理解決方案，并對校園遠景規劃提供決策支持。本文的研究內容的特點主要有如下幾個方面：首先是在虛擬教學方面，詳細闡述如何利用強大的三維游戲引擎Unity，結合socket網絡通信，建立實時多人在線虛擬教室，使得用戶能遠程接受如同身臨其境般的虛擬教學，相比于傳統的遠程教育模式，本文設計的虛擬教學系統具有虛擬角色對應、多人實時在線音視頻交流互動、遠程提交批閱作業等沉浸式虛擬環境；其次，在虛擬實驗室設計上，特別是在基礎物理、化學、生物實驗方面，提供完全仿真過程的實驗系統，避免真實實驗過程中可能發生的有毒性、爆炸性等潛在安全風險，同時能省去實驗器材、實驗藥品等的花費；在機械的虛擬裝配方面，參照裝配流程，通過三維模型在虛擬空間的三維坐標的控制實現裝配過程，節約了機械零部件成本，同時能給予用戶裝配流程指導；再次，在虛擬校園系統的實現上，充分考慮到現在校園用戶對移動終端的使用頻繁度，利用Unity引擎強大的跨平臺特性，多平臺的虛擬校園系統，特別是支持移動終端的虛擬校園系統，使得用戶能通過訪問移動互聯網方便的使用本系統提供的豐富的功能，既方便用戶隨時學習和使用，也增強了學習和使用的趣味性和吸引力，對提高學生用戶的學習興趣有促進作用。本系統設計思路框圖如圖1。
圖1 虛擬校園系統功能圖
2 部分系統功能詳解
2.1 3D校園模型。為了逼真的表現虛擬校園系統所描繪的環境，可以給虛擬環境設置背景，加上地表與天空，建立的三維世界處于大地的中心，就如同自然界的大地和天空一樣，由于學校是小區域，而且實地地勢比較平坦，因而，本論文的地表模型建立為一個平面。在模型的構建中需要注意的是多邊形模型的優化，一個虛擬的校園系統還是比較大的，對模型充分的優化可以最大化減小最后網絡文件的大小，利于用戶瀏覽。空間背景和空間本身都是無限大的，但是空間背景可以理解為包圍在空間周圍的一個球狀殼體，稱為空間背景球體。整個空間背景可以分為兩個部分：天空和地面，兩者之間以地平線分隔。設置背景是通過設定Background節點的各域的參數來實現的，可分為兩種設定方式，一種是通過顏色插值模擬大地和天空；一種是構造背景的全景圖。在虛擬校園系統中采用了設置背景全景圖的方法，在天空模型的內表面，用紋理映射產生全天候天空背景。
2.2 虛擬教學。虛擬教學是利用虛擬現實技術來模擬教學過程，將教學過程真實的展現出來，它不僅能夠彌補院校硬件設施的不足，打破傳統的說教的教學模式，而且虛擬現實的強大的畫面感會很大程度的提高學生上課的積極性，尤其是在一些實際操作性非常強的專業上，如導游、旅游、自動化、機械、動漫等專業，可以通過動畫模擬的形式將理論知識呈現出來。不僅如此，本系統同時還可以對學校的宣傳起到積極的推動作用，方便想了解學校的用戶在電腦上就能身臨其境的獲得更多的校園信息，使任何用戶只需一步就能“踏進”校園參觀了解。
2.3 交互功能模塊。漫游是該虛擬校園系統的關鍵，人機交互部分的主要是利用鼠標或者鍵盤等計算機輸入、輸出設備控制有關設備的運行和理解，并執行通過人機交互設備傳來的有關的各種命令和要求。虛擬校園的最終用戶主要是學生、老師或者家長，所以其人機交互界面，必須以一般大眾（而非專家）為其用戶對象，以簡單直觀、方便快捷為目的。在本系統中主要的人機交互包括GUI界面設計和漫游設計。用戶通過瀏覽器可以直接打開軟件，進入使用界面，界面中可以呈現多種的漫游界面以供選擇，例如自動導航、手動導航燈。
基于虛擬校園的人機交互，它能使得用戶就像親身行走在校園之中。隨著天氣和時間的不同，校園中的光線等也隨之發生變化，對校園景貌進行環視、俯視、仰視，使人感覺更真實。同時，用戶能夠由遠及近的觀看校園中建筑物，熟悉校園環境。由于現在的虛擬校園都是從外觀進行游覽，下一階段的目標就是能夠讓用戶進入教室里體驗。在人機交互時，視點會隨著輸入設備的運動而發生變化，這個過程會導致視點進入地面下、飛出天空外和穿過建筑物或樹木、路燈等特征物，這樣就不夠完美，因此必須進行實時漫游的碰撞測試。通過Vega中的相交矢量控制視點與碰撞檢測目標的距離，減少了不必要的碰撞，提高系統性能和真實程度。
3 結束語
隨著計算機水平技術的不斷發展，虛擬現實技術已經被廣泛的應用到了各個領域中，與人們的生活、工作密不可分，其中虛擬校園是一個很重要的應用。它采用虛擬物體和實景拍攝影音結合的手法，借助一種新的三維引擎Unity3D生成三維虛擬校園漫游系統，使用用戶能遠程的通過單機或者網絡訪問該系統，以虛擬漫游的形式感受正好校園風貌。雖然現在虛擬校園技術在國內的應用還處于起步階段，但其發展前景不可估量。它現在正在不斷發展和完善，并且它對硬件設備的要求不高而且設備價格不斷降低，使得它逐漸受到越來越多教育工作者的重視和青睞，因此它會在教育培訓領域廣泛應用并發揮其重要作用。
參考文獻：
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[2]李芙蓉，靳盼盼.基于ArcScene和3Dsmax虛擬校園的初步實現[J].計算機光盤軟件與應用，2013（04）：250-251.
論文摘要：在《機械設計基礎》課程設計中采用UG（Unigraphics）軟件指導學生進行減速器的結構設計，可以增加學生的學習興趣，提高學生的空間想象能力。
《機械設計基礎》課程是機械類專業一門重要的技術基礎課程。課程設計是培養學生機械綜合設計能力、創新能力和工程意識的重要環節，是啟迪學生的創新思維、開拓學生創新潛能的重要手段，將為以后的專業課程設計和畢業設計奠定基礎，在教學計劃中具有承上啟下的重要作用。我院《機械設計基礎》課程設計選用的題目是傳動裝置中的減速器設計，在以前的課程設計中發現，由于學生空間想象能力不足，往往照葫蘆畫瓢，導致學生對自己設計的減速器結構似懂非懂，影響了設計質量。筆者結合自己對UG（Unigraphics）軟件技術的掌握，對教學中如何提高學生空間思維能力的問題進行了探索。
人們的認識過程建立在實踐活動中，從具體到抽象，從感性認識上升到理性認識，在此過程中，如果缺乏與之有關的感性認識作為基礎，理解起來很難。《機械設計基礎》課程是理論性和實踐性都很強的課程，內容比較抽象，減速器結構設計離不開空間想象，離不開對空間形體的分析和表達。根據心理學的觀點，空間想象能力是形象思維與抽象思維兩種思維活動的分析、綜合、加工處理，從而產生新形象的一種綜合性能力，主要來源于對空間形體的感性認識。課程設計能培養學生對空間形體的想象能力、分析能力和表達能力。這三種能力彼此關聯，相互促進。在教學中從學生的身心發展規律和學生實際出發培養學生空間想象能力的途徑有很多，利用UG軟件進行多媒體教學是非常有效的方法之一。
UG系統起源于美國麥道飛機公司。多年來，UG系統匯集了美國航空航天與汽車工業的專業經驗，發展成為世界一流的綜合性的設計、分析和制造一體化的集成系統。可以實現從產品的概念設計、結構設計、虛擬現實到靜力學及動力學強度分析，最后由CAM模塊實現計算機輔助加工制造，貫穿了產品的開發和制造全過程。UG技術提供的草圖功能、曲線曲面建模、基于特征的實體建模、虛擬裝配建模、機構運動仿真、分析等技術手段，給機構設計提供了極大的方便。相關技術手段的結合應用不僅能快速構建出相關的機構的抽象模型，也能把這種模型快速地映射于機構的裝配模型，還能對機構進行快速的運動分析仿真、運動干涉檢查及動力學分析等。
在課程設計之前，為了增強學生的感性認識，最好進行軸系結構測繪和減速器結構裝拆實驗，因為這兩個實驗有利于學生進一步掌握機械結構設計知識、了解結構設計的原則，建立軸系組成的基本概念。在課程設計開始時，學生往往不知從何下手，教師首先應該介紹一下設計總體過程。采用課件比較方便，然而也有很大的局限性，因為制作好的軟件不宜改動，教學內容的個性與教學過程的適宜性受到了限制，在課堂上不利于發揮教師的主觀能動性，不利于最大限度地融入和體現教師的設計思想、教學特色和個人風格。筆者采用UG軟件對零件直接進行三維建模和用UG建造好的虛擬模型進行教學，在課堂的動態教學中能夠隨機應變、按需造型以及修改模型，提高課堂教學質量。采用UG軟件建造的虛擬模型比以前采用實物模型來增強學生感性認識要好，因為實物模型由于體積和重量原因會造成攜帶、拆卸和解剖不便，且操作較為費時。而UG軟件創建的三維模型精度高、質感好、形象逼真、色彩豐富，利用UG的局部放大、平移和翻轉等工具，能夠在屏幕上觀察零件復雜形體的外形與內腔、相貫體中相貫線的變化等各個側面和局部細節特征；可以直觀地顯現整個零件的結構，裝配體中零件之間的連接關系，使教學中的知識難點更加清晰、生動、形象；也可以根據不斷變化的教學內容和不同的教學對象的需求，利用UG軟件方便地進行教學模型的修改與新建，滿足教學中對模型種類及數量的需要，并能顯著降低教學成本。
在介紹設計過程時，如果采用機械制圖方法將零件的三維實體利用投影法原理將其轉化到二維平面圖上，再通過二維視圖想象出三維形狀講解減速器結構設計，則學生理解這些傳統的二維平面圖知識需要有豐富的空間想象力。即使用一些軸測圖，也只能看到實體的部分表面，不能解決教學中向學生講解清楚空間幾何體的形體問題。
并且學生的認識始終停留在二維圖紙上，不能很好地了解結構設計對整機性能的影響以及單個零件與整機之間的關聯關系，不清楚自己設計的結構是否合理。筆者在教學中采用UG軟件教學，使學生看到零件的設計過程，讓學生看到教師在繪圖過程中的細節，并且使用UG對減速器各個零件進行裝配，使學生比較容易理解。如圖（軸上零件周向、徑向定位）所示，在講解對減速器軸上各個零件進行裝配時，介紹裝配基準，演示如何進行傳動件的周向和軸向固定；軸的支承、固定；軸承類型如何選擇，應考慮哪些因素，軸承如何裝配，間隙如何調整等問題；各零件之間的相互位置關系、零件的布置方案、裝拆順序；圖樣上的尺寸和公差標注及零件的結構工藝性應注意的問題等等。這樣，不僅能在較短時間內給學生提供正確的示范，培養學生的幾何構思能力，同時介紹了有關結構工藝知識，培養學生合理的設計思維，有利于學生理解減速器的工作原理、裝配關系、各零件的相對位置關系以及各零件的結構特點。這種視覺效果的刺激能增強學生的分析、認識和記憶能力，開拓學生的知識面，活躍課堂氣氛，提高學生的學習興趣，也能充分發揮計算機與教師的雙重作用。
軸上零件周向、徑向定位圖
三維設計是工業發展的趨勢，我院機械類專業學生獲得UG或PRO/E三維設計技能證書是學生的畢業條件之一，這樣的要求有利于提高學生實際工程設計能力，創新意識和就業的競爭能力。因為在課程設計之前，一些學生已經學習了UG或PRO/E軟件，在課程設計中應鼓勵學生采用三維設計。將三維設計融入課程設計，學生可以利用UG強大的參數化功能和裝配功能，完成各零件的設計和裝配。由于學生缺乏實際經驗，往往要對某些結構不夠合理的地方進行多次修改，采用UG軟件只需修改零件的某個參數的數值即可完成整體修改。而采用二維設計，結構變動較大時則不得不重新設計并花費很多時間進行繪圖。而采用三維設計，整個設計過程符合學生的認知規律，能使學生更加深入地理解設計的內涵，增強學生的設計想象力，啟迪學生的思維，引導學生實現探究性學習。三維設計能夠使學生直觀地看到自己的設計成果，增強學生的成就感。而且學生在完成三維設計后，利用UG的制圖轉換功能，可將使用實體建模功能創建的零件或裝配模型引用到工程圖模塊中，快速轉換為二維的工程圖，再進行尺寸標注、注釋等等，最終完成課程設計所要求的圖紙，從而提高學生的專業制圖識圖能力，加深學生對三維設計與二維工程圖之間關系的理解。
實踐表明，用UG軟件講授減速器的結構設計，可以激發學生的觀察力、想象力及邏輯聯想能力，能夠達到“教人以漁，則終身受用無窮”的效果。不過，雖然現代教學技術開闊了學生的視野，提高了學習的趣味性與教學效率，然而教學卻具有生成性，對課堂上出現的新問題，教師的板書和分析必不可少。因此，在教學實踐中應當將傳統教學和現代教學技術有機結合，不斷地研究新的教學方法，與時俱進，注意使各種教學手段相互穿插、補充，這樣才能提高學生的學習興趣，增強他們學習的主動性，實現教學效果的最優化。
參考文獻：
[關鍵詞]農業 深松技術 參數化設計
中圖分類號：TH 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）27-0025-01
土壤深松作業是指運用大型拖拉機牽引深松機具進行行間（行間距為40～60cm）或全方位深層土壤耕作的機械化整地技術。土壤深松作業是農業耕作技術領域的一種全新的耕作模式，深松機是保護性耕作機具之一， 深松后的土壤具有明顯的蓄水保墑和增產增收效果。采用深松技術是我國旱作地區農業持續發展的重要途徑， 但國內現有的深松機工作阻力和能耗都較大。
1.研究的背景和意義
1.1 我國耕作現狀
我國是人口眾多的農業大國，傳統的耕作方式越來越不適應現代農業的發展需要。在傳統農業的耕作制度下，旱作農業耕地的土壤侵蝕嚴重，耕地退化、沙化嚴重，從而造成土壤蓄水、儲肥等能力降低，進而造成農作物產量的大幅度降低。特別是近年來，伴隨著氣候的變化、反常，如沙塵暴、厄爾尼諾現象、拉尼娜現象等，在很大程度上限制了我國旱作農業的發展以及該地區農作物的產量，造成了巨大的損失。另外，由于受不同地區土壤濕度、容重、硬度等土質因素及地表植物的影響，造成土壤比阻不同，而且犁底層深度也不盡相同，這就使得同一種機具無法在不同地區通用。
1.2 深松機研究現狀
相比較發達國家而言，國內深松機具的研制起步較晚，主要研究領域為振動式深松機振動機理及應用效果的研究、深松鏟鏟形的設計與優化、對于深松機纏繞堵塞問題的解決、深松機工作狀態與受力分析等。目前，國內的深松技術也取得了很大進展。全方位深松技術是在傳統耕作技術基礎上改進形成的一種新的耕作方法，它能夠增加土壤的孔隙度，加快土壤空氣和大氣的交換，使土壤微生物活動旺盛，達到作物增產的顯著效果。在設計方面，國內也開始采用現代優化手段對深松整地作業機械進行優化，并取得了較好的效果。但這些設計大多是針對某一部件（如深松鏟）或某些運動參數的設計與優化，沒有一種針對保護性耕作的深松整地機械的整體設計，也沒有形成系列化和參數化，應用范圍較窄。
1.3 研究內容及方法
本研究采用理論分析與試驗相結合、傳統設計與現代設計相結合的方法，設計了一種加裝碎土輥和圓盤刀的振動式深松整地聯合作業機。借助于CAD和Pro/E技術完成二維圖形的繪制和三維建模，運用有限元理論，借助有限元分析軟件對設計進行模擬和仿真，并利用Pro/E軟件的二次開發技術完成關鍵部件的參數化設計。隨著現代設計方法的廣泛應用與軟件的迅猛發展，可以直接進行三維建模，然后對實體模型進行仿真、虛擬裝配、形態和模態分析等，確定設計是否滿足要求。然后，再通過三維建模軟件直接生成二維平面視圖。
2.深松部件總體方案設計與優化
2.1 需求分析
隨著國家對深松作業的扶持政策力度不斷加大。深松技術越來越得到國家的重視，深松機械將有著廣闊的市場。傳統鏵式犁翻耕使得土壤結構和地表植被遭到破壞，從而使其缺乏抵抗災害的能力。深松是傳統翻耕的替代技術。傳統的鏵式犁翻耕作業后土壤，地表無覆蓋物，在遇到雨水沖刷時會形成地表徑流，造成水土流失，遇到大風時會形成揚沙等環境危害。而深松作業則很好地避免了上述缺點，深松后地表覆蓋良好，犁底層被打破，在耕層和犁底層形成了虛實相間的土壤構造，能起到“通水通氣”的作用，有利于作物根部向下生長，促進作物早熟高產。但與深松機不斷增長的市場需求相比，國內深松機種類較少，機型較為陳舊。深松由于存在上述需求，設計一種高效節能，符合保護性農業作業要求的深松整地聯合作業機，既是現實生產發展的需要，也是生態環境保護的需要。
2.2 深松機鏟柄的優化設計
鏟柄存在的主要問題是下端螺孔處受力較大，有失效的可能性，所以優化的目的是在螺孔處的受力突然增大時，不會對深松鏟柄造成破壞。
優化方案1：考慮到螺栓組聯接將減少單個螺栓的受力，決定增加固定孔個數，將深松鏟柄固定孔個數有兩個增加到六個。這種改進方法部分減少了深松鏟柄最下端螺栓孔的受力，但距離鏟柄旋轉中心最遠的兩個螺栓受力依然很大，較多的螺栓孔也降低了深松鏟柄的強度，無法有效保證鏟柄的失效。
優化方案2：為了避免鏟柄上某處應力出現遠大于其他區域的情況，將深松鏟柄采：用無孔固定的方式。這種固定方式下深松鏟柄的受力會有所減小，最大應力為下端 U 型螺栓處所受到的壓應力，其大小為 194MPa，這種受力方式仍然不能保證鏟柄在受到較大沖擊載荷的情況下不發生變形、斷裂等破壞。
優化方案3：這種方案改變了前兩種改進設計的思路，將改進的重點脫離了鏟柄本身，即將原設計的深松鏟柄下端的緊固螺栓改為安全銷。同時為了保證深松機在工作過程中不會因機座對鏟柄的夾持不牢而產生橫向晃動，可將機座護板與鏟柄的重合面積適當增大。綜合比較以上三種優化形式，可以發現優化方案3對深松鏟的結構改變不大，卻能夠有效的避免深松鏟柄因受到載荷過大而損壞。
3.深松機機架的優化設計
對機架的優化主要體現在以下兩個方面：增加斜拉桿的厚度，以減小接觸點的拉應力。將斜拉桿厚度由30mm增加到50mm，使得斜拉桿與上懸掛點之間的接觸面積有較大的增加，從而增加受力最大點的強度。適當減小機架前后橫梁的管壁厚度。機架管壁厚度過大，不僅使得機械笨重，而且造成一定的資源浪費，再考慮到載荷的情況下，將原機架管壁厚度由10mm減小到8mm。優化后機架的受力更加均勻，最大應力點應力由 226MPa減小為136MPa，有效地避免了在載荷增大的情況下危險點斷裂的可能性。
4.結論
論文以深松機關鍵部件――深松鏟鏟頭、鏟柱和連接裝置為研究對象，運用現代設計方法，將經驗設計、三維造型與有限元方法有機結合。基于相關經驗和理論，通過多方案比較，確定了整機方案：深松類型為行間深松，減阻方案為自激振動;防堵方案：安裝破茬裝置，深松鏟均勻安裝在單梁上。確定了關鍵部件的設計方案。依據有限元分析結果，對深松鏟柄和機架的結構尺寸進行了結構優化，縮小鏟柄下端固定孔徑，增加機架斜拉桿強度。并針對實際生產中鏟柄易損壞、入土角不可調節等問題，對深松鏟固定裝置進行重新設計，使其具有了入土角調節和過載保護功能。
參考文獻
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關鍵詞：機械設計；課程設計；教學改革
一、機械設計課程設計存在的問題
目前，我國大多數高校機械類學生通常在第5學期進行機械設計課程設計，該設計是學生學完工程制圖、工程力學、機械原理、機械設計課程后完成的一門較為綜合的課程設計，同時，這也是為學生畢業設計和今后工作后機械設計能力培養奠定一定基礎。但是長期一成不變的課程設計時間和題目，以及傳統的教學模式，早已不能滿足現代信息快速發展的今天。
1.傳統的課程設計時間短。機械設計課程設計通常是在《機械設計》課程結束以后的3周內進行，在期末的這3周中學生考試科目較多，很難集中精力集中時間做好課程設計。由于目前招生人數的增加，而指導老師的數量并沒有增加，這就造成了老師精力不足，最終導致課程設計的質量越來越低。學生沒有足夠的時間保證，導致學生思考問題不認真、不周全，照搬照抄，計算繪圖盲目倉促，難以達到課程設計所設置的目的要求。課程設計由于時間緊張，工作量大，老師不能及時地鼓勵學生的創新設計，從而限制了學生創新能力的培養。而對于學生單一的、不協作的課程設計，時間緊張，思維狹窄而受限就更難以充分發揮學生的創新才能。雖然有一些學生有好的想法，但是沒有充足的時間考慮，加上老師對學生的監管不到位，沒有老師的認真點撥和指導導致學生的創新能力受到限制。
2.課程設計題目陳舊、缺乏創新。機械設計課程設計通常選擇一般用途的機械傳動裝置或簡單機械。通常以齒輪減速器或蝸桿減速器為主體的機械傳動裝置作為設計課題。因為減速器包括了機械設計課程的大部分零件，具有典型的代表性。傳統的課程設計重點是鞏固和加強所學的理論知識，設計題目和給定數據多年不變，只需要按設計任務中給定的數據、方案及規定的設計方法完成一定的工作量即可，這就導致了相互抄襲的后果。學生缺乏主動性、積極性，教師缺乏新思維，師生同受其害。同時，傳統課程設計題目與專業、畢業設計相關度不大，使得學生所學專業課程無用武之地，缺乏學習興趣，設計與專業課程學習不同步達不到學以致用的目的和充分培養學生理論聯系實際的能力。
3.考核方式較為傳統死板，沒有調動學生的積極性。教師對課程設計的考核方式也過于簡單，學生最后提交的是圖紙說明書等紙質材料，由于學生考試的穿插，加上期末老師的年終總結任務較多，用于集中指導的時間少，教師只憑印象批閱說明書和圖紙，自行決斷，確定最終得分。整個課程設計過程前期組織動員工作準備不充分，缺乏師生的交流與互動，對學生的監督與管理不嚴，部分學生的抄襲很難評判。考核缺乏標準性和透明度，助長了懶惰學生抄襲的不良風氣，影響了勤奮好學學生的積極性，嚴重違背了課程設計教學的初衷。
二、改革手段和方法
針對目前課程設計學生態度不積極、時間較短、流于形式等現象，我們就本科生專業實習提出“長時間課程設計”的概念，即在機械設計課程初進行持續近一個學期的時間，以加強學生創新能力訓練，鍛煉學生在工作中解決實際問題的能力。這一概念通過近幾年的實施取得了一定的成果，但有些方式仍需繼續探討。
1.采用“化整為零”法。通過將課程設計融入平時課程作業中，學生在進行課程學習時，有的放矢，應用所學知識完成課程設計計算工作；課程設計中先進設計方法和手段的訓練，使學生在實踐中應用設計軟件，掌握三維建模知識，了解虛擬裝配過程。在平時上課時完成課程設計的計算部分，課程設計節省的計算時間用于對學生的應用現代設計軟件，開展先進設計方法訓練及應用；增強實踐性環節教學，建議實驗室允許學生借出減速器模型，在課程設計室內使用，從而通過先進設計方法訓練和增強實踐能力，提高學生設計能力和綜合素質。“化整為零”法推動課程設計的改革。根據教學大綱的要求，在不減少學生的設計工作量的前提下，采用“化整為零”法來完成課程設計任務，就是在開始講述機械設計部分的時候就把課程設計任務書發給學生，將課程設計的部分計算內容（如帶傳動設計、齒輪傳動的設計）放在機械設計課程教學時，作為課外作業布置給學生，這樣可以發揮學生學習的主動性和積極性，同時老師在日常教學期間通過批改課程設計作業，及時地發現學生的計算錯誤或不合理的設計，督促學生及時改正。
2.在課程設計中引入現代設計軟件，提高學生的興趣。學生在機械制圖課程教學中已經學習了Auto-CAD，但是沒有把它與具體的工程設計結合起來。我們根據學生的具體情況，在課程設計中以不同的方式把計算機CAD技術應用到設計中，鼓勵一般的學生能夠進行零件的平面CAD繪圖，對于基礎好的學生鼓勵他們對零件進行三維CAD繪圖或者運用UG、Pro/E、SolidWorks軟件繪圖，也可以在電腦上完成裝配圖的繪制。機械設計基礎的課程設計并不是孤立的，它不僅是與任課指導教師有關的教學活動，也是在先修的相關課程基礎上的實踐教學環節。因此，可在設計中聘請制圖、公差、力學等相關課程的教師，從各個不同的角度加強業務指導，進一步提高學生的工程素養和素質。
3.結合機械創新設計第二課堂，提高學生創新能力。為避免設計的雷同，采用多題目、多數據，將全班分成若干小組，每組3～5人，經小組成員民主選出組長全面負責設計工作，小組各成員按照自己的學習優勢進行合理分工：數據計算與整理、查閱手冊資料、繪制圖樣、三維造型與裝配等，每人各負其責，獨立完成，但要數據共享，步調一致。由于學生缺乏實際經驗，往往需要對某些結構不夠合理的地方進行多次修改，采用軟件只需修改零件某個參數的數值即可完成整體修改，方便省時，且整個設計過程符合學生的認知規律，使學生能夠更加深入地理解設計的內涵，并可以直觀地看到自己的設計成果，增強學生的成就感。采取靈活多樣的教學方法，根據設計對象的不同和設計過程中隨時出現的具體問題，針對年輕人思想活躍的特點，鼓勵學生在總結前人經驗的基礎上有所創新，引導學生獲取知識與方法。此外，在設計節點組織學生相互間互查，以提高其對技術文件的審核、鑒定的能力，以及對工作精益求精的態度和責任感。采用第二課堂和課程設計想結合的方式，設立專項基金，針對學有余力的學生，激勵其進行創新性實驗研究。根據所申請項目的內容及課題完成情況進行審批，給予一定額度的資金支持并配備專門教師給予指導。對于特色較為鮮明、成果比較出眾的項目資助其申報發明專利、撰寫論文和參與學術交流，并優先推薦評選“國家大學生創新性實驗計劃”。同時，積極創造條件、出臺措施，鼓勵學生參加教師的科研項目，給學生提供廣闊的自由發展平臺與空間。
4.結合科研項目提高教師的積極性。這雖然加大了教學的難度，要求教師具備扎實的工程功底，但既滿足理論聯系實際的要求，又可達到綜合訓練的目的，讓學生體會到機械設計中既要參考原有樣機，又要積極思考，有所創新，對提高學生的設計水平和促進教師教學水平的提高都非常有益。需要注意的是選題的適當和題目的相對穩定，并設立合適的考核節點，對課程設計的全過程進行約束和監督，以利完成課程設計的教學要求。在《機械設計基礎》課程伊始，即下達設計任務，通過系統的設計任務將原教學內容中相互獨立且略顯繁雜的知識點聯系起來，置學生于實際的工作情境之中，使其切身去解讀一個機械裝置的實際設計過程，并掌握由此所涉及到的原理、知識以及問題解決思路和方法。帶著問題來學習課程，設計中每一步結果的取得，無論是數據還是結構，都與教學的各章節密切相關。在教學中進行實際工作的演練，是抽象知識與具體行動的有機融合，能夠極大地激發學生的學習興趣和學習潛力，鍛煉學生的實戰設計能力，培養全面的設計素質，為課程設計的順利完成奠定良好基礎。
三、結論
經過幾輪的課程設計實踐，本項目取得如下成果：
1.針對學生能力，開展分層次教學，讓學有余力的同學利用課程設計的平臺鍛煉三維建模能力，二維繪圖能力，并起到輻射帶動作用；
2.以“做中學”的模式讓學生自主自發學習應用先進的設計軟件，一方面提高了他們軟件水平，另一方面，提高了他們的自信心和主動性，促使他們掌握了一種有別于死記硬背的新的學習方法。
作者:李霞 陳建萍 魏敏 葛云 單位:石河子大學機械電氣工程學院 新疆交通職業技術學院汽車與機電工程學院
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