机械设计专业论文

评职称或毕业的时候，都会遇到论文的烦恼，为此精选了《机械设计专业论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。[摘要]对职业高中机械专业的学生来说，机械设计基础这门课程十分重要。教师在教学中应当积极寻求教学方式的改变，为学生提供更加自主而科学的教学模式，以此来帮助学生深入了解机械专业，提升学生的专业素养。

第一篇：机械设计专业论文

机械类专业机械故障诊断综合实验设计与教学探索

[摘 要] 综合实验有助于学生应用创新能力培养，是工科专业重要的实践教学环节。文章从机械故障诊断技术概念出发，介绍了旋转机械典型故障、检测手段、工况模拟及信号处理方法、如何构建故障诊断综合实验等内容。以转子不平衡故障诊断为例，设计了实验台，提出了一种基于轴心轨迹的诊断方法，设计了对比实验方案，为机械类专业故障诊断综合实验设计与教学实践提供了参考。

[关键词] 机械专业;故障诊断;实验设计

[课题项目] 西安科技大学新工科教学改革研究项目（XGK1816，XGK1808）;西安科技大学学位与研究生教育教学改革与研究项目（西科办发〔2018〕111号）

[作者简介] 樊红卫（1984—），男，陕西宝鸡人，博士，讲师，主要从事机械动力学与故障诊断研究。

目前，我国高等教育正在经历新一轮变革，“新工科”[1]浪潮正席卷高校工科教育。“新工科”背景下，高校工科专业综合改革势在必行。长期以来，工科院校十分重视实践教学环节建设。工科专业特别是机械类专业实践教学环节普遍包括金工实习、电子实习、认识实习、生产实习、毕业实习和课程设计、强化训练及综合实验。尤其是综合实验在学生应用创新能力培养中的作用，越发得到重视。综合实验通常是指面向某专业综合知识应用能力训练的独立设课的实践环节，一般安排在大学四年级，占2学分。综合实验[2]具有创新性、复杂性和开放性的特征，要求教师能设计出满足学生综合能力训练的专业实验。大型机械故障复杂多样，诊断手段也很灵活，因此机械故障诊断实验是一项可以训练学生机械动力学、测试技术和计算机编程能力的综合性实验。

一、机械故障诊断实验设计

机械故障诊断技术[3]是通过测取机械设备在运行中的状态信息并结合诊断对象的历史状态对所测信号进行分析处理和定量识别机械设备及其零部件的实时运行参数及工作状况，推断设备已经发生或将要发生的故障，从而确定必要对策的一门综合性技术。从定义可以看出，机械故障诊断技术涉及传感器、信号处理、故障诊断或趋势预测等多方面知识，通常需要借助计算机程序实现诊断或预测。

就目前应用来看，故障诊断技术在各类旋转机械中应用最为广泛。设计机械故障诊断实验时，可以旋转机械为对象，针对功能部件如轴承、齿轮、轴等设置故障，典型故障有：（1）轴承故障：内圈、外圈、滚动体的划伤、磨损、点蚀、裂纹等;（2）齿轮故障：断齿、齿根裂纹、齿面点蚀、磨损等;（3）轴故障：不平衡、不对中、弯曲、碰摩、轴上零件松脱等。

在设计故障检测手段时，可通过振动、温度、电流和油液等信息的分析处理，获得可以反映故障的有效特征，如振动特征频率等，由此诊断故障发生的部件及故障的类型。

实验设计时，对载荷、速度等可以进行多样化模拟，从而实现系统的定载、变载、恒速、变速等，不同的工况作用于故障机械系统，可激发出包含诊断特征的有效信息。

以基于振动信号的故障诊断实验为例，振动信号处理方法有时间域、频率域和时间-频率域。时间域分析有基本波形分析和相关分析，频率域分析有快速傅里叶变换、功率谱、包络解调谱等，时间-频率域分析有短时傅里叶分析、小波分析等。频率域分析主要用于平稳信号的处理，时间-频率域分析主要用于非平稳信号处理。

通过不同部件不同故障类型的组合，及不同运行工况的模拟，采用不同的信号分析手段可实现旋转机械的故障诊断，实现由单一故障到复合故障、由恒定工况到时变工况、由简单分析到复杂分析的不同程度故障诊断综合能力训练。

二、机械故障诊断实验教学实践

自2016年以来面向机械类专业开设了“旋转机械故障诊断综合实验”，以电机-转子系统为对象，以振动信号分析为主要手段，对转子不平衡故障诊断实验进行了系统设计与教学实践。在实验中，将学生分为若干组，每组完成不同实验任务，包括故障模拟、信号测试、数据处理和诊断分析等，要求学生采用LabView程序完成一部分程序自主开发，如快速傅里叶算法、传感器输出信号转化、分析结果可视化等。学生根据实验任务，查阅资料并设计实验方案，完成实验工况和故障模拟，选用振动传感器并与上位机关联，实现信号采集，进而设计分析算法和可视化程序，对分析结果进行分析论证，据此修改实验方案完成下一轮实验，如此获得对实验中理论知识和应用技能的熟练掌握。下面以“转子不平衡故障诊断实验[4]”为例，介绍笔者近年实验设计及教学过程。

1.实验台。设计了一种旋转机械故障模拟与诊断实验台，如图所示，由电机驱动一根细长轴，轴上装有一个圆盘，在圆盘上通过施加偏心块来模拟轴偏心故障（质量不平衡）。通过光电、涡流、编码器等测量轴的转速，通过压电、磁电和涡流传感器测量轴振动。通过PWM原理对电机进行无级调速，通过轴左端加载螺栓进行轴承预紧，从而改变轴运行工况。

2.实验数据分析。对涡流传感器测得的水平和竖直方向振动位移，可合成轴心轨迹，根据轴心轨迹是否为椭圆及椭圆度大小可判定是否发生了转子不平衡及不平衡的严重程度。数据处理时，注意对原始信号需进行滤波，以消除噪声影响。

3.实验对比研究。通过反复多次实验，探究实验所反映的物理规律。可设计如下实验对比方案。

实验1：在转轴上拧1个偏心块，转速设置为500r/min;

实验2：在转轴上拧1个偏心块，转速设置为1000r/min;

实验3：在转轴上拧3个偏心块，转速设置为500r/min;

实验4：在转轴上拧3个偏心块，转速设置为1000r/min。

通过上述四个实验，可研究不同偏心量和不同转速对轴振动信号的影响，进而从信号表现上反映设备发生了什么样的故障状况。

结语

全文介绍了机械故障诊断实验设计方案和教学案例。首先，介绍了机械故障诊断技术的内涵，提出了故障诊断实验中的故障类型、诊断信号和实验模拟方案。结合笔者近年教学实践，设计了一个转子不平衡故障诊断实验，介绍了基于轴心轨迹进行不平衡故障诊断的原理和如何进行不同实验工况下的诊断实验。介绍了从实验方案设计到教学实践全过程，对此类实验设计及教学具有参考价值。

参考文献

[1]罗忠.新工科背景下机械工程专业培养体系改革探析[J].中国現代教育装备，2019（19）：109-111.

[2]段朋云，姚胜卫，丁晓红，等.机械基础综合实验教学改革初探[J].科教文汇（上旬刊），2019（09）：62-63+72.

[3]窦东阳，王艳飞，何敏，等.面向工程教育认证的旋转机械状态监控与故障诊断实验系统研发[J].实验技术与管理，2019，36（07）：29-32+39.

[4]樊红卫，杨一晴，马宏伟，等.一种转子振动故障诊断及预警的虚拟仪器系统开发与验证[J].机械设计与制造，2019（06）：77-79+83.

作者：樊红卫 万翔 张旭辉 毛清华 李曼

第二篇：职业高中机械专业机械设计基础教学探微

[摘 要] 对职业高中机械专业的学生来说，机械设计基础这门课程十分重要。教师在教学中应当积极寻求教学方式的改变，为学生提供更加自主而科学的教学模式，以此来帮助学生深入了解机械专业，提升学生的专业素养。

[关 键 词] 职业高中;机械专业;机械设计;基础教学

机械设计基础知识对职业高中机械专业的学生，有着十分重要的意义，学好机械设计基础知识，能够让学生对自己的专业有更加深刻的认识，在以后的学习过程中也会端正学习态度，在进一步学习中尝试结合基础知识进行探究，提升学习效率。接下来，笔者将从三个方面简单介绍如何在职业高中机械专业教学中高效开展机械设计基础教学。

一、利用媒体教学设备，改进机械设计基础教学

机械设计基础不仅仅是机械专业的学生需要学习的一门课程，很多非机械专业也开设了这门课程，为了让更多的学生对机械设计基础这门学科产生兴趣，教师就可以利用多媒体教学设备为学生播放生动形象的机械设计基础知识，如幻灯片或者Flash动画，学生在这样的学习模式下也更乐意听从教师的指挥，仔细学习和研究机械知识。

比如，教师在为学生讲解齿轮机构的时候，若直齿圆柱齿轮渐开线的形成仅仅通过课件以及书本图示来讲解，学生不太容易理解球面渐开线是怎样的一个概念，而利用多媒体教学，学生就能够在模型的具体演示中更全面地观察球面渐开线模型。对于部分重点、难点知识，教师还可以统一制作复习幻灯片，利用幻灯片直观生动的特点，将各类重难点进行比较和类比，以此帮助学生更好地认识不同零件，提升学生学习效率。

二、善于启发学生思维，改进机械设计基础教学

对于职业高中机械专业的学生来说，由于学生已经有了一定的自主意识，无论是在生活中还是学习中都有着比较强的主观意愿，如果教师依旧采取传统的单向知识灌输的授课模式， 学生很容易产生逆反心理，不满足于在课堂上被动接受知识的角色。因此，教师需要在学生学习机械设计基础课程的时候，启发学生的思维，鼓励学生在课堂上释放天性，在学习机械设计基础知识的时候投入更多的精力以及情感，愿意在与教师的合作交流中完成知识的消化和理解。这样的教学方案能够更好地将理论知识与实践探究结合在一起，帮助学生在课堂上探究机械设计基础知识，逐渐引导学生养成自主动思考的学习习惯。

比如，机械设计基础教材当中的“序论”部分作为该课程的第一节教学内容，对学生未来的学习有着深遠的影响。教师能否将该绪论部分进行细致而浅显的讲解，直接影响学生未来对这门课程的兴趣。因此，在教学过程中，教师应充分结合学生所能接触到的实物进行讲解，比如，教师可以从洗衣机等家用电器入手，为学生细致分析洗衣机的组成：洗衣机一般由电动机、带传动、轮系、脱水桶等部件组成，由此，教师就可以引入一般机械系统的主要组成部分有驱动系统、传动系统、执行部分、引出机构等，从而让学生在课堂上很好地缓解情绪，认识到机械设计基础知识对人们生活实际有着深刻的影响，继而启发学生思维，帮助学生更加直观地认识这门课程，提升学习效率。

三、设计动手实践活动，改进机械设计基础教学

职业高中机械专业的学生不仅仅要认真学习各种专业理论知识，而且还需要具备一定的动手能力，能够在面对真正的机械设备的时候，巧妙结合所学理论知识，完成相应的操作。而机械设计基础课程中最为重要的就是实际的机械设计实验内容，学生只有通过大量的机械设计实验，才能够很好地锻炼自己的设计能力和动手能力，不局限于自动车床、牛头刨床和多工位钻床这些机械专业常做的机械设计，而是有更为丰富的贴合不同专业具体的设计，让学生不断在实验过程中开发自身思维，在实践中消化理论知识，提升自身专业素养。

比如，教师组织学生进行机械方案创意设计实验，让参与活动的学生开动脑筋，依据自己所学的各种机械设计基础知识以及课堂教学中的各种机构来设计机械运动方案，而且，教师还应赋予学生更为自主的活动空间，要求学生在完成机械运动方案以后进一步绘制相应的机械运动简图，并且为了确保运动简图的正确性和合理性，学生还需要依照运动简图精准地将简单结构组合起来。学生在该活动中不仅要开动脑筋，而且还需要动手亲自将各种简单机构搭建为具有预想功能的机械模型，这样的教学方式不仅能够很好地检验学生的机械设计基础知识学习成果，而且还能够让学生产生成就感和自豪感，真正爱上机械专业。

总而言之，对职业高中机械专业的学生来说，机械设计基础是一门十分重要的课程，教师应改变教学方法，尽可能激发学生的学习兴趣，让学生能够在学习机械专业课程时熟练掌握各种机械设计基础知识，从而在今后的学习以及工作中保持比较高的专业素养。

作者：张树平

第三篇：机械设计专业毕业设计的改革与实践

摘要：本文在分析毕业设计实训环节中存在问题的基础上，阐述了具有专业特色毕业设计的特征，课题的选取原则与实施过程。多年的教学实践表明，毕业设计中采用具有专业特色的工程课题进行训练，不仅可以使学生综合运用所学专业知识和技能解决工程实际问题，而且还能够引导和造就一批具有海洋特色的专业技术人才。

关键词：毕业设计;专业特色;工程课题;改革与实践

毕业设计是在学生完成全部理论教学和实践教学后所进行的一次综合训练，是整个教学过程中最后一个重要的实践教学环节。其目的是使学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，进行一次完整的机械工程设计的训练。通过毕业设计的有效训练，可以培养学生树立正确的设计思想和设计方法，培养学生严谨的科学态度、独立分析和解决问题的能力以及勇于创新的精神，并为今后的学习和工作打下坚实的基础。根据我校对机械设计本科专业培养目标要求，需要对毕业设计在选题方向、课题的内容以及实施过程进行全方位的改革与实践。

一、常规毕业设计存在问题

传统毕业设计存在的问题主要表现为以下几方面：一是课题选择没有本专业特色，并且不符合专业培养需求，学生不感兴趣;二是设计内容不真实、内容单一，设计方法太片面，设计过程不完整，学生工程意识得不到培养，学生不能运用所学的专业知识解决工程实际问题，导致学生全方位能力达不到训练目标;三是设计内容复杂程度及难度不能达到训练要求，学生的创造潜能力得不到充分的激发和体现，从而降低了毕业设计效果。

二、专业特色毕业设计特征及选题原则

所谓专业特色毕业设计是指课题方向及内容选择要具有本专业特色并且符合培养目标要求。其最显著特征是面向海洋工程行业的生产实际，提出典型行业加工技术及加工设备作为毕业设计课题进行训练。例如本专业设计类课题，在选题环节上遵循面向海洋工程行业突出专业特色原则，课题实施过程可以确保课题训练的系统性、真实性、设计方法及设计过程的完整性，使学生得到全方位能力的训练。另外，毕业设计采用工程实际课题有利于培养学生分析和处理工程问题的能力。这种模式的训练，为学生设置了一个现实的工程场景，让学生直面一些具体、活生生、错综复杂的工程问题，以工程师的身份分析、思考，从中学会分析和处理实际工程问题的能力。总之，专业特色毕业设计课题应具有海洋行业特色、工程实际性、典型性、系统性等基本特征。

三、专业特色毕业设计的实施

1.专业特色毕业设计实施步骤。①毕业设计课题的选择及准备工作。毕业设计实训前首先要做的工作就是课题的选择。课题内容的选择对设计过程是否可行及设计成果的优劣在某种程度上具有至关重要的影响。选题工作包括教师和学生两方面，教师的选题工作包括课题筛选和编写选题报告。教师根据本专业课程设置情况、学生本身知识的掌握和就业状况，面向海洋工程领域对具有专业特色生产行业进行调研、筛选。例如调查该行业的发展现状及市场前景，查阅有关文献资料等作为选题依据，制定符合毕业设计要求和标准的工程课题供学生选择。比如可以选择水产加工行业、海洋渔业等行业，课题内容可以选择水产制品的加工设备、捕捞作业机械与设备、渔货物保鲜机械与设备等，学生根据个人兴趣爱好和就业情况选择课题，做到一人一题。课题选定后，教师向学生布置设计任务，提出设计要求，让学生有针对性地开展设计准备工作。学生的准备工作主要是设计前熟悉课题的设计任务、设计内容和设计要求，需要查阅与课题有关的文献资料并到生产企业实地调研，搞清课题的目的意义、课题的工程背景、功能原理以及设计思路和方法，为后续设计工作做好充分准备。②课题的实施过程。在选题及准备工作完成后，学生就可以在教师指导下开展各阶段设计工作。设计实施阶段的过程一般为：开题→方案设计→设计计算→装配草图设计→绘制工作图→编写设计说明书→准备答辩。开题的目的是了解学生对课题的理解和准备情况，论证课题是否可行。开题工作是按照课题类型分组进行，首先由学生介绍课题的目的意义、设计思路、设计方法及设计内容，然后老师提出问题由学生解答，最后小组评定并提出改进意见和建议。接下来是机械系统的方案设计，方案设计分为机械原理方案和机械结构方案设计，这部分内容是设计的关键。方案设计的优劣直接影响到设计成果，因此，方案设计是在广泛查阅有关资料、了解国内外研究现状、分析发展趋势的基础上提出实现机械功能原理多种方案，然后进行方案论证，确定最佳原理方案和结构方案。方案设计确定以后，要进行必要的设计计算和装配草图的设计工作，装配草图设计过程是系统结构设计的重要阶段，系统中各个零部件结构型式、尺寸以及零部件之间装配和位置关系均在这一过程确定。随后进行机械总装配工作图、零件工作图的绘制，编制设计说明书，修改和完善毕业设计，做好答辩准备工作。

2.专业特色课题实施注意事项。①好课题是提高毕业设计效果的基础和前提。在选择课题时一定注意课题的内容最好是能使学生感兴趣的具有专业特色的工程实际课题，这样能激发学生设计的主动性。②课题设计内容及复杂程度要符合本专业培养计划和毕业设计要求和标准，这样能够充分运用所学专业知识和技能解决工程实际问题，到达综合训练目标。③课题实施关键阶段的指导。由于初次进行机械系统的整机设计，学生选择课题后还不清楚设计思路及设计路线，为了各阶段的顺利进行，老师应给予及时和有效的专业指导，并且把控每个关键设计阶段的设计进度和设计结果，指出修改建议与意见，顺利高效完成设计任务。④要鼓励学生创新设计。机械的原理方案和结构方案设计阶段是实现创新设计的最佳时机，要激发学生的想象力和创造力，鼓励学生多种途径解决问题，例如原理方案确定，只要论证充分、合理、有据、可行即可。采用多种途径设计，可以提升学生的创新能力和培养创新精神，这一点很重要，要给予充分肯定和鼓励。

培养具有海洋特色的专业技术人才，毕业设计是非常重要的实训环节。多年毕业设计改革与实践表明，突出海洋专业特色的毕业设计，其内容更具有工程实际性、真实性和针对性，学生对课题充满了兴趣，切实感到通过毕业设计可以学以致用。通过突出专业特色的毕业设计，在培养学生综合运用所学专业知识和技能解决工程实际问题能力的同时，又能造就一批未来具有海洋特色的专业技术人才。尤为重要的是，通过这种模式的毕业设计训练，学生在综合素质方面会有全方位提升。

参考文献：

[1]徐起贺，刘静香，程鹏飞.机械设计课程设计[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2]李景阳，康玉辉.机械设计专业毕业设计的问题和优化[J].科技信息，2013，(21)：251.

[3]陶平.工程案例教学在机械类课程中的运用[J].中国冶金教育，2013，(3)：53.

作者简介：马先英(1962-)，女，辽宁大连人，大连海洋大学机械与动力工程学院，副教授，硕士，从事机械设计及渔业装备研究。

作者：马先英，丁晓非，蔡卫国，谢忠东