发布时间：2023-03-20 16:18:18
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的虚拟装配技术论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词：机床专用夹具；参数化；虚拟化装配
1 机床专用夹具设计内容
机床专用夹具一般是由夹紧装置、对刀装置、定位装置和夹具体等基本装置组成，其内容主要包括：⑴设计夹具的定位机构。此过程主要包括了对夹具定位元件与机构的选择、方案的确定和对定位误差的计算等。定位元件的选择则是包括定位元件的结构、形状、尺寸及布置形式等；定位方案是指工件以内孔、以平面定位、以外圆柱表面进行定位，之后在根据不同的定位方式来进行定位误差的计算。⑵设计夹具的夹紧装置。这部分主要是由力源装置、夹紧元件与夹紧机构、中间的传力机构组成，包括夹具夹紧元件与机构的选择、夹紧方案的确定以及计算夹紧力和切削力等。斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、联动夹紧机构等则是属于对夹紧机构的选择，根据切削力计算夹紧力的大小并且确定合理的夹紧方案。⑶设计夹具的对定机构。夹具对定机构的设计包括对刀装置与元件、引导装置与元件、分度装置以及其相关的计算，如定向键、对刀块、计算刀块到定位元件位置的尺寸、分度装置、计算分度误差等。
⑷夹具总体装配布置和其工艺的设计。
2 机床专用夹具设计时的常用步骤
（1）明确设计的要求和生产所需条件、认真调查并收集设计资料；（2）确定夹具所用的结构方案、并且绘制夹具所需要的总图；（3）对夹具精度的校核和绘制夹具零件的工作图；（4）夹具设计时其质量的评估。
3 机床专用夹具的对象装配
机床专用夹具装配时的的对象模型是由机床专用夹具的装配对象和另一个对象之间的组合，因为根据大量的实例研究来看，无论是机床专用夹具的零件的装配还是部件的装配，都是以一种装配模型为基础的。机床专用夹具的对象装配之间的原则是指装配对象之间互相存在的约束关系。这种关系都是由装配对象以及几何特征和装配几何特征之间的装配来进行约束的。根据人们研究的模型来看，组成装配几何特征的装配元素根据几何特点可以分为平面、曲面、直线、曲线、点等；通过对它的特点分析，几何特征的元素主要为面元素，其中包括有平面、锥面、柱面、球面等。不仅这样，对装配几何特征来说，它的排列方式不是没有规则可言的，它的排列还存在着尺寸的约束。
4 机床专用夹具的装配过程
自上而下的装配过程是非常符合复杂装配的一种方法，它的设计步骤为：⑴确定设计目标。⑵提供设计时所需要的模型。⑶开始对部件进行设计。从设计好的实体模型中可以看出，这种自上而下的设计方法就是在建立各个零件间的关系，并且在每个零件设计好之后自动的进行装配。这种自上而下的设计技术是在参数化特征造型后，CAD技术再次重要突破。
5 机床专用夹具设计实例
本节以压泵上体的零件图为例子，加工液压泵上体部分的三个阶梯孔，根据其工艺规程在2nT_阶梯孔之前，部件的顶面与底面、两个8H7的孔和两个奎8mm TL都已加工好。而本工序加工时所需的要求有：三孔轴线与底面垂直度，四小孔和中间阶梯孔的位置要求以及三个阶梯孔的距离是254-O.1mm。后两项要注公差，加工的要求较低，试设计车床专用夹具。
首先要确定定位方案和设计定位装置。工阶梯孔的加工工序的基准和限位基准为都分度滑盘的上表面。根据基准垂合的原理，分度滑盘的上表面应该为定位基准。分度滑盘的上表面用来限制XY方向转动和Z方向移动这三个自由度的。第二确定夹紧的方案和设计其夹紧装置。车床夹具的夹紧装置必须安全又可靠。夹紧时力作用点和方向应按|以下要求进行选择：主要的夹紧力的方向应朝向主要定位基准，作用点靠近支承面的几何中心；夹紧力方向应利于减少夹紧力，尽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；夹紧力的方向和作用点应作用于工件刚性较好的方向和部位。第三就要确定夹具与机床的连接方式。对于径向尺寸大的夹具，一般是通过车床主轴轴颈和过渡盘进行连接的。之后装配在过渡盘的凸缘上，然后再用螺钉进行紧固。最后进行分度装置设计。
6 结语
机床夹具在机械加工中直接影响着其质量，生产的效率和生产成本。这对一个企业来说也是一种影响。企业在长期机床夹具的生产中会积累一定的生产经验领用这些来提高家具生产的效率。本文就简单的对机床专用夹具参数化虚拟装配进行了讨论，讨论了零件与部件之间的连接关系、零件的设计信息和在Pro/E系统中机床专用夹具怎样进行虚拟装配等。
通过对机床夹具的了解，我们知道了利用CAD平台上机床虚拟装配技术可以快捷的实现夹具的装配过程，这样的方法不仅节省了很多时间和装配人员的体力，还不易出错，这样大大的提高了机床专用家具的生产效率。这对一个企业来说是不仅提高了生产能力、降低了成本，还提高了产品的质量。机床夹具参数化虚拟装配的研究对我国也起着很大的作用。
[参考文献]
[1]吴禄慎，蔡厚道.基于UG平台的专用机床夹具设计[J].南昌大学学报（工科版），2010，32（1）.
[2]蒋小莹.机床专用夹具参数化虚拟装配技术研究（学位论文）[J].
关键词：设计；网络通信；虚拟校园
中图分类号：TP391.9
1 虚拟校园总体设计
虚拟校园系统包括三维虚拟校园场景建模、虚拟漫游、虚拟教室和虚拟教学、虚拟数字图书馆、虚拟实验室、行政管理系统等功能模块。三维虚拟场景建模主要是利用三维建模软件3DS Max对学校主要建筑、地形、景观等进行建模，包括教学楼、实验楼、图书馆、体育场馆、行政楼、宿舍楼等主要标志建筑；虚拟漫游是利用三维游戏引擎Unity3D提供的角色控制组件、相机控制组件等结合C#代码控制虚拟角色在虚拟校园场景模型里的行动来实现虚拟场景漫游。虚拟数字图书馆提供三维图书馆的虚拟现实环境，并实现了漫游图书馆的虚拟角色预定图书馆自习室座位的特色功能。行政管理信息系统为校园管理者提供可视化的管理解决方案，并对校园远景规划提供决策支持。本文的研究内容的特点主要有如下几个方面：首先是在虚拟教学方面，详细阐述如何利用强大的三维游戏引擎Unity，结合socket网络通信，建立实时多人在线虚拟教室，使得用户能远程接受如同身临其境般的虚拟教学，相比于传统的远程教育模式，本文设计的虚拟教学系统具有虚拟角色对应、多人实时在线音视频交流互动、远程提交批阅作业等沉浸式虚拟环境；其次，在虚拟实验室设计上，特别是在基础物理、化学、生物实验方面，提供完全仿真过程的实验系统，避免真实实验过程中可能发生的有毒性、爆炸性等潜在安全风险，同时能省去实验器材、实验药品等的花费；在机械的虚拟装配方面，参照装配流程，通过三维模型在虚拟空间的三维坐标的控制实现装配过程，节约了机械零部件成本，同时能给予用户装配流程指导；再次，在虚拟校园系统的实现上，充分考虑到现在校园用户对移动终端的使用频繁度，利用Unity引擎强大的跨平台特性，多平台的虚拟校园系统，特别是支持移动终端的虚拟校园系统，使得用户能通过访问移动互联网方便的使用本系统提供的丰富的功能，既方便用户随时学习和使用，也增强了学习和使用的趣味性和吸引力，对提高学生用户的学习兴趣有促进作用。本系统设计思路框图如图1。
图1 虚拟校园系统功能图
2 部分系统功能详解
2.1 3D校园模型。为了逼真的表现虚拟校园系统所描绘的环境，可以给虚拟环境设置背景，加上地表与天空，建立的三维世界处于大地的中心，就如同自然界的大地和天空一样，由于学校是小区域，而且实地地势比较平坦，因而，本论文的地表模型建立为一个平面。在模型的构建中需要注意的是多边形模型的优化，一个虚拟的校园系统还是比较大的，对模型充分的优化可以最大化减小最后网络文件的大小，利于用户浏览。空间背景和空间本身都是无限大的，但是空间背景可以理解为包围在空间周围的一个球状壳体，称为空间背景球体。整个空间背景可以分为两个部分：天空和地面，两者之间以地平线分隔。设置背景是通过设定Background节点的各域的参数来实现的，可分为两种设定方式，一种是通过颜色插值模拟大地和天空；一种是构造背景的全景图。在虚拟校园系统中采用了设置背景全景图的方法，在天空模型的内表面，用纹理映射产生全天候天空背景。
2.2 虚拟教学。虚拟教学是利用虚拟现实技术来模拟教学过程，将教学过程真实的展现出来，它不仅能够弥补院校硬件设施的不足，打破传统的说教的教学模式，而且虚拟现实的强大的画面感会很大程度的提高学生上课的积极性，尤其是在一些实际操作性非常强的专业上，如导游、旅游、自动化、机械、动漫等专业，可以通过动画模拟的形式将理论知识呈现出来。不仅如此，本系统同时还可以对学校的宣传起到积极的推动作用，方便想了解学校的用户在电脑上就能身临其境的获得更多的校园信息，使任何用户只需一步就能“踏进”校园参观了解。
2.3 交互功能模块。漫游是该虚拟校园系统的关键，人机交互部分的主要是利用鼠标或者键盘等计算机输入、输出设备控制有关设备的运行和理解，并执行通过人机交互设备传来的有关的各种命令和要求。虚拟校园的最终用户主要是学生、老师或者家长，所以其人机交互界面，必须以一般大众（而非专家）为其用户对象，以简单直观、方便快捷为目的。在本系统中主要的人机交互包括GUI界面设计和漫游设计。用户通过浏览器可以直接打开软件，进入使用界面，界面中可以呈现多种的漫游界面以供选择，例如自动导航、手动导航灯。
基于虚拟校园的人机交互，它能使得用户就像亲身行走在校园之中。随着天气和时间的不同，校园中的光线等也随之发生变化，对校园景貌进行环视、俯视、仰视，使人感觉更真实。同时，用户能够由远及近的观看校园中建筑物，熟悉校园环境。由于现在的虚拟校园都是从外观进行游览，下一阶段的目标就是能够让用户进入教室里体验。在人机交互时，视点会随着输入设备的运动而发生变化，这个过程会导致视点进入地面下、飞出天空外和穿过建筑物或树木、路灯等特征物，这样就不够完美，因此必须进行实时漫游的碰撞测试。通过Vega中的相交矢量控制视点与碰撞检测目标的距离，减少了不必要的碰撞，提高系统性能和真实程度。
3 结束语
随着计算机水平技术的不断发展，虚拟现实技术已经被广泛的应用到了各个领域中，与人们的生活、工作密不可分，其中虚拟校园是一个很重要的应用。它采用虚拟物体和实景拍摄影音结合的手法，借助一种新的三维引擎Unity3D生成三维虚拟校园漫游系统，使用用户能远程的通过单机或者网络访问该系统，以虚拟漫游的形式感受正好校园风貌。虽然现在虚拟校园技术在国内的应用还处于起步阶段，但其发展前景不可估量。它现在正在不断发展和完善，并且它对硬件设备的要求不高而且设备价格不断降低，使得它逐渐受到越来越多教育工作者的重视和青睐，因此它会在教育培训领域广泛应用并发挥其重要作用。
参考文献：
[1]沈国钧.三维虚拟校园交互系统的设计[J].计算机光盘软件与应用，2012（03）：200+196.
[2]李芙蓉，靳盼盼.基于ArcScene和3Dsmax虚拟校园的初步实现[J].计算机光盘软件与应用，2013（04）：250-251.
论文摘要：在《机械设计基础》课程设计中采用UG（Unigraphics）软件指导学生进行减速器的结构设计，可以增加学生的学习兴趣，提高学生的空间想象能力。
《机械设计基础》课程是机械类专业一门重要的技术基础课程。课程设计是培养学生机械综合设计能力、创新能力和工程意识的重要环节，是启迪学生的创新思维、开拓学生创新潜能的重要手段，将为以后的专业课程设计和毕业设计奠定基础，在教学计划中具有承上启下的重要作用。我院《机械设计基础》课程设计选用的题目是传动装置中的减速器设计，在以前的课程设计中发现，由于学生空间想象能力不足，往往照葫芦画瓢，导致学生对自己设计的减速器结构似懂非懂，影响了设计质量。笔者结合自己对UG（Unigraphics）软件技术的掌握，对教学中如何提高学生空间思维能力的问题进行了探索。
人们的认识过程建立在实践活动中，从具体到抽象，从感性认识上升到理性认识，在此过程中，如果缺乏与之有关的感性认识作为基础，理解起来很难。《机械设计基础》课程是理论性和实践性都很强的课程，内容比较抽象，减速器结构设计离不开空间想象，离不开对空间形体的分析和表达。根据心理学的观点，空间想象能力是形象思维与抽象思维两种思维活动的分析、综合、加工处理，从而产生新形象的一种综合性能力，主要来源于对空间形体的感性认识。课程设计能培养学生对空间形体的想象能力、分析能力和表达能力。这三种能力彼此关联，相互促进。在教学中从学生的身心发展规律和学生实际出发培养学生空间想象能力的途径有很多，利用UG软件进行多媒体教学是非常有效的方法之一。
UG系统起源于美国麦道飞机公司。多年来，UG系统汇集了美国航空航天与汽车工业的专业经验，发展成为世界一流的综合性的设计、分析和制造一体化的集成系统。可以实现从产品的概念设计、结构设计、虚拟现实到静力学及动力学强度分析，最后由CAM模块实现计算机辅助加工制造，贯穿了产品的开发和制造全过程。UG技术提供的草图功能、曲线曲面建模、基于特征的实体建模、虚拟装配建模、机构运动仿真、分析等技术手段，给机构设计提供了极大的方便。相关技术手段的结合应用不仅能快速构建出相关的机构的抽象模型，也能把这种模型快速地映射于机构的装配模型，还能对机构进行快速的运动分析仿真、运动干涉检查及动力学分析等。
在课程设计之前，为了增强学生的感性认识，最好进行轴系结构测绘和减速器结构装拆实验，因为这两个实验有利于学生进一步掌握机械结构设计知识、了解结构设计的原则，建立轴系组成的基本概念。在课程设计开始时，学生往往不知从何下手，教师首先应该介绍一下设计总体过程。采用课件比较方便，然而也有很大的局限性，因为制作好的软件不宜改动，教学内容的个性与教学过程的适宜性受到了限制，在课堂上不利于发挥教师的主观能动性，不利于最大限度地融入和体现教师的设计思想、教学特色和个人风格。笔者采用UG软件对零件直接进行三维建模和用UG建造好的虚拟模型进行教学，在课堂的动态教学中能够随机应变、按需造型以及修改模型，提高课堂教学质量。采用UG软件建造的虚拟模型比以前采用实物模型来增强学生感性认识要好，因为实物模型由于体积和重量原因会造成携带、拆卸和解剖不便，且操作较为费时。而UG软件创建的三维模型精度高、质感好、形象逼真、色彩丰富，利用UG的局部放大、平移和翻转等工具，能够在屏幕上观察零件复杂形体的外形与内腔、相贯体中相贯线的变化等各个侧面和局部细节特征；可以直观地显现整个零件的结构，装配体中零件之间的连接关系，使教学中的知识难点更加清晰、生动、形象；也可以根据不断变化的教学内容和不同的教学对象的需求，利用UG软件方便地进行教学模型的修改与新建，满足教学中对模型种类及数量的需要，并能显著降低教学成本。
在介绍设计过程时，如果采用机械制图方法将零件的三维实体利用投影法原理将其转化到二维平面图上，再通过二维视图想象出三维形状讲解减速器结构设计，则学生理解这些传统的二维平面图知识需要有丰富的空间想象力。即使用一些轴测图，也只能看到实体的部分表面，不能解决教学中向学生讲解清楚空间几何体的形体问题。
并且学生的认识始终停留在二维图纸上，不能很好地了解结构设计对整机性能的影响以及单个零件与整机之间的关联关系，不清楚自己设计的结构是否合理。笔者在教学中采用UG软件教学，使学生看到零件的设计过程，让学生看到教师在绘图过程中的细节，并且使用UG对减速器各个零件进行装配，使学生比较容易理解。如图（轴上零件周向、径向定位）所示，在讲解对减速器轴上各个零件进行装配时，介绍装配基准，演示如何进行传动件的周向和轴向固定；轴的支承、固定；轴承类型如何选择，应考虑哪些因素，轴承如何装配，间隙如何调整等问题；各零件之间的相互位置关系、零件的布置方案、装拆顺序；图样上的尺寸和公差标注及零件的结构工艺性应注意的问题等等。这样，不仅能在较短时间内给学生提供正确的示范，培养学生的几何构思能力，同时介绍了有关结构工艺知识，培养学生合理的设计思维，有利于学生理解减速器的工作原理、装配关系、各零件的相对位置关系以及各零件的结构特点。这种视觉效果的刺激能增强学生的分析、认识和记忆能力，开拓学生的知识面，活跃课堂气氛，提高学生的学习兴趣，也能充分发挥计算机与教师的双重作用。
轴上零件周向、径向定位图
三维设计是工业发展的趋势，我院机械类专业学生获得UG或PRO/E三维设计技能证书是学生的毕业条件之一，这样的要求有利于提高学生实际工程设计能力，创新意识和就业的竞争能力。因为在课程设计之前，一些学生已经学习了UG或PRO/E软件，在课程设计中应鼓励学生采用三维设计。将三维设计融入课程设计，学生可以利用UG强大的参数化功能和装配功能，完成各零件的设计和装配。由于学生缺乏实际经验，往往要对某些结构不够合理的地方进行多次修改，采用UG软件只需修改零件的某个参数的数值即可完成整体修改。而采用二维设计，结构变动较大时则不得不重新设计并花费很多时间进行绘图。而采用三维设计，整个设计过程符合学生的认知规律，能使学生更加深入地理解设计的内涵，增强学生的设计想象力，启迪学生的思维，引导学生实现探究性学习。三维设计能够使学生直观地看到自己的设计成果，增强学生的成就感。而且学生在完成三维设计后，利用UG的制图转换功能，可将使用实体建模功能创建的零件或装配模型引用到工程图模块中，快速转换为二维的工程图，再进行尺寸标注、注释等等，最终完成课程设计所要求的图纸，从而提高学生的专业制图识图能力，加深学生对三维设计与二维工程图之间关系的理解。
实践表明，用UG软件讲授减速器的结构设计，可以激发学生的观察力、想象力及逻辑联想能力，能够达到“教人以渔，则终身受用无穷”的效果。不过，虽然现代教学技术开阔了学生的视野，提高了学习的趣味性与教学效率，然而教学却具有生成性，对课堂上出现的新问题，教师的板书和分析必不可少。因此，在教学实践中应当将传统教学和现代教学技术有机结合，不断地研究新的教学方法，与时俱进，注意使各种教学手段相互穿插、补充，这样才能提高学生的学习兴趣，增强他们学习的主动性，实现教学效果的最优化。
参考文献：
[关键词]农业 深松技术 参数化设计
中图分类号：TH 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0025-01
土壤深松作业是指运用大型拖拉机牵引深松机具进行行间（行间距为40～60cm）或全方位深层土壤耕作的机械化整地技术。土壤深松作业是农业耕作技术领域的一种全新的耕作模式，深松机是保护性耕作机具之一， 深松后的土壤具有明显的蓄水保墒和增产增收效果。采用深松技术是我国旱作地区农业持续发展的重要途径， 但国内现有的深松机工作阻力和能耗都较大。
1.研究的背景和意义
1.1 我国耕作现状
我国是人口众多的农业大国，传统的耕作方式越来越不适应现代农业的发展需要。在传统农业的耕作制度下，旱作农业耕地的土壤侵蚀严重，耕地退化、沙化严重，从而造成土壤蓄水、储肥等能力降低，进而造成农作物产量的大幅度降低。特别是近年来，伴随着气候的变化、反常，如沙尘暴、厄尔尼诺现象、拉尼娜现象等，在很大程度上限制了我国旱作农业的发展以及该地区农作物的产量，造成了巨大的损失。另外，由于受不同地区土壤湿度、容重、硬度等土质因素及地表植物的影响，造成土壤比阻不同，而且犁底层深度也不尽相同，这就使得同一种机具无法在不同地区通用。
1.2 深松机研究现状
相比较发达国家而言，国内深松机具的研制起步较晚，主要研究领域为振动式深松机振动机理及应用效果的研究、深松铲铲形的设计与优化、对于深松机缠绕堵塞问题的解决、深松机工作状态与受力分析等。目前，国内的深松技术也取得了很大进展。全方位深松技术是在传统耕作技术基础上改进形成的一种新的耕作方法，它能够增加土壤的孔隙度，加快土壤空气和大气的交换，使土壤微生物活动旺盛，达到作物增产的显著效果。在设计方面，国内也开始采用现代优化手段对深松整地作业机械进行优化，并取得了较好的效果。但这些设计大多是针对某一部件（如深松铲）或某些运动参数的设计与优化，没有一种针对保护性耕作的深松整地机械的整体设计，也没有形成系列化和参数化，应用范围较窄。
1.3 研究内容及方法
本研究采用理论分析与试验相结合、传统设计与现代设计相结合的方法，设计了一种加装碎土辊和圆盘刀的振动式深松整地联合作业机。借助于CAD和Pro/E技术完成二维图形的绘制和三维建模，运用有限元理论，借助有限元分析软件对设计进行模拟和仿真，并利用Pro/E软件的二次开发技术完成关键部件的参数化设计。随着现代设计方法的广泛应用与软件的迅猛发展，可以直接进行三维建模，然后对实体模型进行仿真、虚拟装配、形态和模态分析等，确定设计是否满足要求。然后，再通过三维建模软件直接生成二维平面视图。
2.深松部件总体方案设计与优化
2.1 需求分析
随着国家对深松作业的扶持政策力度不断加大。深松技术越来越得到国家的重视，深松机械将有着广阔的市场。传统铧式犁翻耕使得土壤结构和地表植被遭到破坏，从而使其缺乏抵抗灾害的能力。深松是传统翻耕的替代技术。传统的铧式犁翻耕作业后土壤，地表无覆盖物，在遇到雨水冲刷时会形成地表径流，造成水土流失，遇到大风时会形成扬沙等环境危害。而深松作业则很好地避免了上述缺点，深松后地表覆盖良好，犁底层被打破，在耕层和犁底层形成了虚实相间的土壤构造，能起到“通水通气”的作用，有利于作物根部向下生长，促进作物早熟高产。但与深松机不断增长的市场需求相比，国内深松机种类较少，机型较为陈旧。深松由于存在上述需求，设计一种高效节能，符合保护性农业作业要求的深松整地联合作业机，既是现实生产发展的需要，也是生态环境保护的需要。
2.2 深松机铲柄的优化设计
铲柄存在的主要问题是下端螺孔处受力较大，有失效的可能性，所以优化的目的是在螺孔处的受力突然增大时，不会对深松铲柄造成破坏。
优化方案1：考虑到螺栓组联接将减少单个螺栓的受力，决定增加固定孔个数，将深松铲柄固定孔个数有两个增加到六个。这种改进方法部分减少了深松铲柄最下端螺栓孔的受力，但距离铲柄旋转中心最远的两个螺栓受力依然很大，较多的螺栓孔也降低了深松铲柄的强度，无法有效保证铲柄的失效。
优化方案2：为了避免铲柄上某处应力出现远大于其他区域的情况，将深松铲柄采：用无孔固定的方式。这种固定方式下深松铲柄的受力会有所减小，最大应力为下端 U 型螺栓处所受到的压应力，其大小为 194MPa，这种受力方式仍然不能保证铲柄在受到较大冲击载荷的情况下不发生变形、断裂等破坏。
优化方案3：这种方案改变了前两种改进设计的思路，将改进的重点脱离了铲柄本身，即将原设计的深松铲柄下端的紧固螺栓改为安全销。同时为了保证深松机在工作过程中不会因机座对铲柄的夹持不牢而产生横向晃动，可将机座护板与铲柄的重合面积适当增大。综合比较以上三种优化形式，可以发现优化方案3对深松铲的结构改变不大，却能够有效的避免深松铲柄因受到载荷过大而损坏。
3.深松机机架的优化设计
对机架的优化主要体现在以下两个方面：增加斜拉杆的厚度，以减小接触点的拉应力。将斜拉杆厚度由30mm增加到50mm，使得斜拉杆与上悬挂点之间的接触面积有较大的增加，从而增加受力最大点的强度。适当减小机架前后横梁的管壁厚度。机架管壁厚度过大，不仅使得机械笨重，而且造成一定的资源浪费，再考虑到载荷的情况下，将原机架管壁厚度由10mm减小到8mm。优化后机架的受力更加均匀，最大应力点应力由 226MPa减小为136MPa，有效地避免了在载荷增大的情况下危险点断裂的可能性。
4.结论
论文以深松机关键部件――深松铲铲头、铲柱和连接装置为研究对象，运用现代设计方法，将经验设计、三维造型与有限元方法有机结合。基于相关经验和理论，通过多方案比较，确定了整机方案：深松类型为行间深松，减阻方案为自激振动;防堵方案：安装破茬装置，深松铲均匀安装在单梁上。确定了关键部件的设计方案。依据有限元分析结果，对深松铲柄和机架的结构尺寸进行了结构优化，缩小铲柄下端固定孔径，增加机架斜拉杆强度。并针对实际生产中铲柄易损坏、入土角不可调节等问题，对深松铲固定装置进行重新设计，使其具有了入土角调节和过载保护功能。
参考文献
[1]柏雪源，程卫东.1998.国外几种新型深松机具的研究.农机与食品机械，4： 34-35.
关键词：机械设计；课程设计；教学改革
一、机械设计课程设计存在的问题
目前，我国大多数高校机械类学生通常在第5学期进行机械设计课程设计，该设计是学生学完工程制图、工程力学、机械原理、机械设计课程后完成的一门较为综合的课程设计，同时，这也是为学生毕业设计和今后工作后机械设计能力培养奠定一定基础。但是长期一成不变的课程设计时间和题目，以及传统的教学模式，早已不能满足现代信息快速发展的今天。
1.传统的课程设计时间短。机械设计课程设计通常是在《机械设计》课程结束以后的3周内进行，在期末的这3周中学生考试科目较多，很难集中精力集中时间做好课程设计。由于目前招生人数的增加，而指导老师的数量并没有增加，这就造成了老师精力不足，最终导致课程设计的质量越来越低。学生没有足够的时间保证，导致学生思考问题不认真、不周全，照搬照抄，计算绘图盲目仓促，难以达到课程设计所设置的目的要求。课程设计由于时间紧张，工作量大，老师不能及时地鼓励学生的创新设计，从而限制了学生创新能力的培养。而对于学生单一的、不协作的课程设计，时间紧张，思维狭窄而受限就更难以充分发挥学生的创新才能。虽然有一些学生有好的想法，但是没有充足的时间考虑，加上老师对学生的监管不到位，没有老师的认真点拨和指导导致学生的创新能力受到限制。
2.课程设计题目陈旧、缺乏创新。机械设计课程设计通常选择一般用途的机械传动装置或简单机械。通常以齿轮减速器或蜗杆减速器为主体的机械传动装置作为设计课题。因为减速器包括了机械设计课程的大部分零件，具有典型的代表性。传统的课程设计重点是巩固和加强所学的理论知识，设计题目和给定数据多年不变，只需要按设计任务中给定的数据、方案及规定的设计方法完成一定的工作量即可，这就导致了相互抄袭的后果。学生缺乏主动性、积极性，教师缺乏新思维，师生同受其害。同时，传统课程设计题目与专业、毕业设计相关度不大，使得学生所学专业课程无用武之地，缺乏学习兴趣，设计与专业课程学习不同步达不到学以致用的目的和充分培养学生理论联系实际的能力。
3.考核方式较为传统死板，没有调动学生的积极性。教师对课程设计的考核方式也过于简单，学生最后提交的是图纸说明书等纸质材料，由于学生考试的穿插，加上期末老师的年终总结任务较多，用于集中指导的时间少，教师只凭印象批阅说明书和图纸，自行决断，确定最终得分。整个课程设计过程前期组织动员工作准备不充分，缺乏师生的交流与互动，对学生的监督与管理不严，部分学生的抄袭很难评判。考核缺乏标准性和透明度，助长了懒惰学生抄袭的不良风气，影响了勤奋好学学生的积极性，严重违背了课程设计教学的初衷。
二、改革手段和方法
针对目前课程设计学生态度不积极、时间较短、流于形式等现象，我们就本科生专业实习提出“长时间课程设计”的概念，即在机械设计课程初进行持续近一个学期的时间，以加强学生创新能力训练，锻炼学生在工作中解决实际问题的能力。这一概念通过近几年的实施取得了一定的成果，但有些方式仍需继续探讨。
1.采用“化整为零”法。通过将课程设计融入平时课程作业中，学生在进行课程学习时，有的放矢，应用所学知识完成课程设计计算工作；课程设计中先进设计方法和手段的训练，使学生在实践中应用设计软件，掌握三维建模知识，了解虚拟装配过程。在平时上课时完成课程设计的计算部分，课程设计节省的计算时间用于对学生的应用现代设计软件，开展先进设计方法训练及应用；增强实践性环节教学，建议实验室允许学生借出减速器模型，在课程设计室内使用，从而通过先进设计方法训练和增强实践能力，提高学生设计能力和综合素质。“化整为零”法推动课程设计的改革。根据教学大纲的要求，在不减少学生的设计工作量的前提下，采用“化整为零”法来完成课程设计任务，就是在开始讲述机械设计部分的时候就把课程设计任务书发给学生，将课程设计的部分计算内容（如带传动设计、齿轮传动的设计）放在机械设计课程教学时，作为课外作业布置给学生，这样可以发挥学生学习的主动性和积极性，同时老师在日常教学期间通过批改课程设计作业，及时地发现学生的计算错误或不合理的设计，督促学生及时改正。
2.在课程设计中引入现代设计软件，提高学生的兴趣。学生在机械制图课程教学中已经学习了Auto-CAD，但是没有把它与具体的工程设计结合起来。我们根据学生的具体情况，在课程设计中以不同的方式把计算机CAD技术应用到设计中，鼓励一般的学生能够进行零件的平面CAD绘图，对于基础好的学生鼓励他们对零件进行三维CAD绘图或者运用UG、Pro/E、SolidWorks软件绘图，也可以在电脑上完成装配图的绘制。机械设计基础的课程设计并不是孤立的，它不仅是与任课指导教师有关的教学活动，也是在先修的相关课程基础上的实践教学环节。因此，可在设计中聘请制图、公差、力学等相关课程的教师，从各个不同的角度加强业务指导，进一步提高学生的工程素养和素质。
3.结合机械创新设计第二课堂，提高学生创新能力。为避免设计的雷同，采用多题目、多数据，将全班分成若干小组，每组3～5人，经小组成员民主选出组长全面负责设计工作，小组各成员按照自己的学习优势进行合理分工：数据计算与整理、查阅手册资料、绘制图样、三维造型与装配等，每人各负其责，独立完成，但要数据共享，步调一致。由于学生缺乏实际经验，往往需要对某些结构不够合理的地方进行多次修改，采用软件只需修改零件某个参数的数值即可完成整体修改，方便省时，且整个设计过程符合学生的认知规律，使学生能够更加深入地理解设计的内涵，并可以直观地看到自己的设计成果，增强学生的成就感。采取灵活多样的教学方法，根据设计对象的不同和设计过程中随时出现的具体问题，针对年轻人思想活跃的特点，鼓励学生在总结前人经验的基础上有所创新，引导学生获取知识与方法。此外，在设计节点组织学生相互间互查，以提高其对技术文件的审核、鉴定的能力，以及对工作精益求精的态度和责任感。采用第二课堂和课程设计想结合的方式，设立专项基金，针对学有余力的学生，激励其进行创新性实验研究。根据所申请项目的内容及课题完成情况进行审批，给予一定额度的资金支持并配备专门教师给予指导。对于特色较为鲜明、成果比较出众的项目资助其申报发明专利、撰写论文和参与学术交流，并优先推荐评选“国家大学生创新性实验计划”。同时，积极创造条件、出台措施，鼓励学生参加教师的科研项目，给学生提供广阔的自由发展平台与空间。
4.结合科研项目提高教师的积极性。这虽然加大了教学的难度，要求教师具备扎实的工程功底，但既满足理论联系实际的要求，又可达到综合训练的目的，让学生体会到机械设计中既要参考原有样机，又要积极思考，有所创新，对提高学生的设计水平和促进教师教学水平的提高都非常有益。需要注意的是选题的适当和题目的相对稳定，并设立合适的考核节点，对课程设计的全过程进行约束和监督，以利完成课程设计的教学要求。在《机械设计基础》课程伊始，即下达设计任务，通过系统的设计任务将原教学内容中相互独立且略显繁杂的知识点联系起来，置学生于实际的工作情境之中，使其切身去解读一个机械装置的实际设计过程，并掌握由此所涉及到的原理、知识以及问题解决思路和方法。带着问题来学习课程，设计中每一步结果的取得，无论是数据还是结构，都与教学的各章节密切相关。在教学中进行实际工作的演练，是抽象知识与具体行动的有机融合，能够极大地激发学生的学习兴趣和学习潜力，锻炼学生的实战设计能力，培养全面的设计素质，为课程设计的顺利完成奠定良好基础。
三、结论
经过几轮的课程设计实践，本项目取得如下成果：
1.针对学生能力，开展分层次教学，让学有余力的同学利用课程设计的平台锻炼三维建模能力，二维绘图能力，并起到辐射带动作用；
2.以“做中学”的模式让学生自主自发学习应用先进的设计软件，一方面提高了他们软件水平，另一方面，提高了他们的自信心和主动性，促使他们掌握了一种有别于死记硬背的新的学习方法。
作者:李霞 陈建萍 魏敏 葛云 单位:石河子大学机械电气工程学院 新疆交通职业技术学院汽车与机电工程学院
参考文献：
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[2]易传佩.机械设计课程设计融入课堂教学的探索[J].职业技术教育，2007，（14）：20-21.
[3]成经平，林建华.提高“机械设计”课程设计教学质量的探讨[J].湖北理工学院学报，2012，（05）：59-61.
