機(jī)械設(shè)計(jì)論文發(fā)表
機(jī)械設(shè)計(jì)論文發(fā)表
機(jī)械生產(chǎn)制造行業(yè)是世界工業(yè)的重中之重,為了能夠進(jìn)一步發(fā)展機(jī)械工業(yè),加強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)用價(jià)值,機(jī)械設(shè)計(jì)方面開(kāi)始了更大的革新與發(fā)展。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的機(jī)械設(shè)計(jì)論文，供大家參考。
機(jī)械設(shè)計(jì)論文范文一：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的三位一體模式研究
摘要：
信息技術(shù)的推廣和工業(yè)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的發(fā)展，對(duì)高校實(shí)踐課程提出了新的要求。針對(duì)當(dāng)前機(jī)械專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式的不足，提出了課程內(nèi)容與形式改革措施。為有效提升學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新思維能力，將模型3D繪圖與加工制造引入機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中，探索理論計(jì)算、設(shè)計(jì)繪圖、加工制造“三位一體”的教學(xué)模式。經(jīng)實(shí)踐證明，新模式下教學(xué)效果突出。
關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);課程設(shè)計(jì);模式;探索
隨著我國(guó)社會(huì)結(jié)構(gòu)的變化，催生高等教育教學(xué)結(jié)構(gòu)與形式轉(zhuǎn)型，國(guó)內(nèi)地方高校在不斷探索應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式與體系。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)融合了機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械制圖、機(jī)械制造基礎(chǔ)、極限配合與測(cè)量技術(shù)等課程的知識(shí)，是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新能力的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)在培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的機(jī)類(lèi)和近機(jī)類(lèi)高校實(shí)踐教學(xué)中具有十分重要的作用。當(dāng)前，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)仍為減速器的理論設(shè)計(jì)計(jì)算為主，輔以二維圖紙表達(dá)，致使實(shí)踐性課程缺乏足夠的實(shí)踐環(huán)節(jié)。為此，以提高學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新思維能力為目標(biāo)，將模型3D繪圖與加工制造引入機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中，探索理論計(jì)算、設(shè)計(jì)繪圖、加工制造三位一體的教學(xué)模式。
1機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀
傳統(tǒng)教學(xué)模式將機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為著重培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械制造與設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思維，其是在機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)課程中機(jī)械零部件設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)機(jī)械裝置，進(jìn)行機(jī)械機(jī)構(gòu)選擇與方案設(shè)計(jì)、總體布置、總裝配圖設(shè)計(jì)、主要零件設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)等訓(xùn)練。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)選擇最具代表性的機(jī)械裝置“減速器”作為設(shè)計(jì)題目，其課程學(xué)習(xí)要求包括以下3點(diǎn)：①要求學(xué)生熟悉減速器的工作原理、各零部件裝配裝配關(guān)系和箱體類(lèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等知識(shí)與技能;②著重要求學(xué)生掌握齒輪機(jī)構(gòu)、軸、螺栓組件、軸承、鍵、銷(xiāo)等零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇;③要求學(xué)生熟練應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖表和設(shè)計(jì)資料。以采用塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)為例，其教學(xué)模式采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，在完成88學(xué)時(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)理論學(xué)習(xí)后，再開(kāi)展為期2至3周的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，學(xué)生以4~6人為一小組合作完成減速器理論設(shè)計(jì)、計(jì)算及二維圖繪制。在課程設(shè)計(jì)時(shí)間段內(nèi)，學(xué)生對(duì)減速器的設(shè)計(jì)僅停留方案構(gòu)思、機(jī)械零部件和機(jī)械總成的結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計(jì)，均屬理論設(shè)計(jì)與繪圖，回顧以往的課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)與學(xué)生反饋信息，發(fā)現(xiàn)在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中體現(xiàn)出以下弊?。?/p>
(1)多數(shù)學(xué)生對(duì)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)與技能解決實(shí)際問(wèn)題的能力較差，對(duì)減速器的結(jié)構(gòu)缺乏認(rèn)識(shí);
(2)學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)興趣不夠濃厚，缺乏自我設(shè)計(jì)與創(chuàng)新主動(dòng)性，且過(guò)度依賴(lài)指導(dǎo)教師指引;
(3)在減速器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)計(jì)算生硬套搬設(shè)計(jì)步驟，照抄設(shè)計(jì)手冊(cè)和減速器圖冊(cè)的減速器圖樣與尺寸;同時(shí)，在此教學(xué)模式下學(xué)生以完成作業(yè)任務(wù)式的心態(tài)對(duì)待課程設(shè)計(jì)，導(dǎo)致課程設(shè)計(jì)抄襲現(xiàn)象，亦無(wú)法達(dá)到課程設(shè)計(jì)原本教學(xué)要求。該模式下無(wú)法體現(xiàn)出設(shè)計(jì)創(chuàng)新與實(shí)踐教學(xué)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)作用微乎其微。
2機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)改革措施
現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展要求高校培育的人才能運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題和探索問(wèn)題的能力。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)作為一門(mén)機(jī)械專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)綜合知識(shí)與技能應(yīng)用的平臺(tái)，是提高學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)與工程素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)不僅是為培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械制造與設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程，也是在培育學(xué)生掌握機(jī)械產(chǎn)品或機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維，以及培養(yǎng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)工作的適應(yīng)能力。針對(duì)傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的不足，基于培育具備理論設(shè)計(jì)、實(shí)踐加工、理念創(chuàng)新的新型機(jī)械設(shè)計(jì)人才，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行探索性改革，具體措施如下：
(1)重組機(jī)械設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐教學(xué)體系。傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)設(shè)認(rèn)識(shí)性或驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，主要包括機(jī)械零件結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)、帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)、液壓滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)、軸系部件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、減速器拆裝實(shí)驗(yàn)等項(xiàng)目。以培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造能力為主線(xiàn)，重組機(jī)械設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐教學(xué)體系，增設(shè)實(shí)操性實(shí)驗(yàn)，制定新的教學(xué)計(jì)劃?；趥鹘y(tǒng)的教學(xué)模式下，對(duì)已有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目做改進(jìn)增設(shè)實(shí)踐操作性?xún)?nèi)容。以帶傳動(dòng)試驗(yàn)為例，以往實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生觀(guān)察帶傳動(dòng)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，計(jì)算帶傳動(dòng)的參數(shù)，新教學(xué)體系在此基礎(chǔ)上增設(shè)帶與帶輪的安裝和拆卸。
(2)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容改革。傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)二級(jí)減速器為主，設(shè)計(jì)內(nèi)容以理論設(shè)計(jì)計(jì)算為核心。針對(duì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容實(shí)踐性環(huán)節(jié)不足，課程設(shè)計(jì)選擇相對(duì)較為簡(jiǎn)單的一級(jí)減速器作為設(shè)計(jì)內(nèi)容，增設(shè)減速器3D繪圖和模型加工部分。減速器3D繪圖采用UG、SOLID-WORKS等軟件繪制，此項(xiàng)內(nèi)容增設(shè)依據(jù)新大綱模式下機(jī)械制圖、三維制圖課程整合為一體。減速器模型加工采用優(yōu)耐美、謝蘭微型模具加工機(jī)床加工。在新課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與模式下，安排學(xué)生開(kāi)展為期3周的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，學(xué)生以6~8人為一小組合作完成一級(jí)減速器理論設(shè)計(jì)計(jì)算、二維和三維圖繪制、模型制作。新課程設(shè)計(jì)模式大幅增加了課程設(shè)計(jì)實(shí)踐性環(huán)節(jié)，不僅促進(jìn)了學(xué)生課程設(shè)計(jì)的興趣，也消除了課程設(shè)計(jì)片面最求負(fù)責(zé)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)而教學(xué)效果不良的現(xiàn)象。
(3)創(chuàng)新環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)選題采取多樣性、靈活性原則，將固定式的減速器設(shè)計(jì)改變?yōu)閯?chuàng)新與思考結(jié)合的裝置設(shè)計(jì)?；诖藶橥怀稣n程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性，開(kāi)展創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目的調(diào)研、機(jī)械裝置設(shè)計(jì)方面專(zhuān)利文獻(xiàn)資料的檢索與收集、裝置設(shè)計(jì)方案構(gòu)思。課程設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)涉及機(jī)械設(shè)計(jì)課程中所學(xué)的機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)方式。設(shè)計(jì)任務(wù)確定為每組按照所選定的設(shè)計(jì)題目，綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程以及其他先修課程的理論和技能，運(yùn)用合理的方法設(shè)計(jì)出方案。學(xué)生小組可選擇指導(dǎo)教師擬定設(shè)計(jì)題目，學(xué)生小組也可自行擬定確定設(shè)計(jì)題目，但需指導(dǎo)教師審核。
3設(shè)計(jì)模型加工
模型作為設(shè)計(jì)理念的具體表達(dá)，具有三維直觀(guān)、真實(shí)準(zhǔn)確的特點(diǎn)，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)最終的設(shè)計(jì)表達(dá)形式。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，模型制作不僅有助于分析和掌握產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、材料、工藝等，還能夠啟發(fā)設(shè)計(jì)靈感，開(kāi)拓設(shè)計(jì)思維。在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中增設(shè)模具加工環(huán)節(jié)，可提升機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)學(xué)生的設(shè)計(jì)思維與動(dòng)手能力，也可有效融合機(jī)械制圖、二維制圖、三維制圖、機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)等多門(mén)專(zhuān)業(yè)課程的知識(shí)。機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新離不開(kāi)模型設(shè)計(jì)加工工具與設(shè)備;優(yōu)耐美(奧地利進(jìn)口)、謝蘭(美國(guó)進(jìn)口)微型模具加工機(jī)床是模具設(shè)計(jì)的創(chuàng)新平臺(tái)，其安全、穩(wěn)定的性能是培養(yǎng)動(dòng)手能力優(yōu)良設(shè)備。國(guó)內(nèi)部分高校已開(kāi)設(shè)微型模具設(shè)計(jì)加工課程應(yīng)用于學(xué)生實(shí)踐操作技能和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程。微型模具加工機(jī)床采用模塊式結(jié)構(gòu)，機(jī)體微型輕巧，組裝、操作簡(jiǎn)單，由鋸床、車(chē)床、磨床、鉆床、銑床、銑齒床六大類(lèi)機(jī)床組成，可對(duì)木質(zhì)、軟質(zhì)金屬、樹(shù)脂膠板等材料進(jìn)行切、削、磨、銑、鉆等加工功能。據(jù)課程試驗(yàn)性操作證明，微型加工機(jī)床可以車(chē)軸(木質(zhì)、鋁質(zhì)等材料)、銑齒輪、鉆孔、裁切板材、磨削毛坯等。在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中引入微型模具加工，極大的提升了學(xué)生課程設(shè)計(jì)的興趣，也有效提升了學(xué)生的動(dòng)手操作能力，也為了數(shù)控加工課程的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。
4“三位一體”模式構(gòu)建
在1979年，北京科技大學(xué)“機(jī)械設(shè)計(jì)制圖”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)非機(jī)械類(lèi)機(jī)械基礎(chǔ)系列課程進(jìn)行了改革試驗(yàn)，把“畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖”、“機(jī)械原理”、“機(jī)械零件”三門(mén)課程有機(jī)地整合為一門(mén)課，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)方法上進(jìn)行了改革創(chuàng)新，并多次獲得教學(xué)成果獎(jiǎng)。國(guó)內(nèi)諸多教學(xué)工作者開(kāi)展了二維教學(xué)模式向三維立體教學(xué)模式的轉(zhuǎn)化與融合的嘗試，提出了工程制圖三維化教學(xué)模式。舒宏等提出CAD制圖內(nèi)容穿插在制圖教學(xué)中開(kāi)展。在制圖課程中融入形體、零件三維建模，部件的裝配與驅(qū)動(dòng)關(guān)系，直觀(guān)地理解零件的形狀、配合、部件的工作原理等。三維CAD教學(xué)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度，以三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)到二維工程圖為主線(xiàn)。機(jī)械制圖、三維實(shí)體設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)三門(mén)課程的內(nèi)容相互聯(lián)系緊密，國(guó)內(nèi)外諸多教育工作者試圖將此三門(mén)課程融合為一體。而此三門(mén)課程內(nèi)容在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容中得到綜合體現(xiàn)與應(yīng)用，將設(shè)計(jì)與加工制造結(jié)合可將設(shè)計(jì)思維正確與否得到準(zhǔn)確的驗(yàn)證。故探索將模型3D繪圖與加工制造引入機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中，探索理論計(jì)算、設(shè)計(jì)繪圖、加工制造“三位一體”的教學(xué)模式。在此教學(xué)模式中，學(xué)生的課程設(shè)計(jì)不在單純意義上的設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)計(jì)模型加工與制造是課程設(shè)計(jì)重要的組成部分。以往依據(jù)理論計(jì)算，確定零件尺寸與裝配關(guān)系，依據(jù)選材校核零部件的強(qiáng)度與剛度?，F(xiàn)在需要依據(jù)加工單元與材料來(lái)考慮所設(shè)計(jì)裝置各零件形狀與尺寸，形成了由零件加工形式、模型裝配、零件設(shè)計(jì)計(jì)算等一體化的設(shè)計(jì)加工模式。以一級(jí)減速器設(shè)計(jì)模型為例，新教學(xué)模式下齒輪、軸的模型設(shè)計(jì)需要依據(jù)微型模具加工機(jī)床加工范圍來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算零件的尺寸與材料，箱體模型采用木板裁切、粘拼而成，螺栓組件、軸承、鍵、銷(xiāo)等標(biāo)準(zhǔn)零部件可選配或采用其他材料替代。零部件理論設(shè)計(jì)計(jì)算、裝置傳動(dòng)效率計(jì)算過(guò)程不再是單純的搬套，裝置二維或三維圖形繪制亦無(wú)從過(guò)度復(fù)制粘帖，且在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要多位同學(xué)協(xié)同完成設(shè)計(jì)。
5實(shí)踐效果
2014年，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)單班的課程設(shè)計(jì)中應(yīng)用新的教學(xué)模式，課程設(shè)計(jì)期間學(xué)生無(wú)缺勤現(xiàn)象，且改變了以往小組內(nèi)“吃大鍋飯”的現(xiàn)象，整個(gè)小組內(nèi)按照設(shè)計(jì)要求分工任務(wù)。經(jīng)問(wèn)卷調(diào)查表明，學(xué)生對(duì)新模式下的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)滿(mǎn)意度極高。同時(shí)，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的改革也為后期學(xué)生開(kāi)展大學(xué)生創(chuàng)新試驗(yàn)與設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ)。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革以來(lái)，有效促進(jìn)了機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的建設(shè)與發(fā)展，有效提升了學(xué)校教學(xué)質(zhì)量，逐步形成了以設(shè)計(jì)項(xiàng)目為主線(xiàn)組織設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖、模型制作“三位一體”的新模式。
參考文獻(xiàn)
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機(jī)械設(shè)計(jì)論文范文二：煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中有限元分析問(wèn)題與對(duì)策
煤礦安全管理是煤礦安全生產(chǎn)運(yùn)行體系中的重要環(huán)節(jié)，要從隨著科技的不斷進(jìn)步，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的不斷發(fā)展，有限元分析技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，在相關(guān)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)不斷加強(qiáng)，產(chǎn)品的更新速度也有了明顯的加快，而有限元分析法在這個(gè)過(guò)程中對(duì)于雖短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力有著重要的幫助作用，已經(jīng)在復(fù)雜工程分析中成為了重要的工具，在相關(guān)的工程設(shè)計(jì)和科研領(lǐng)域得到了普遍的應(yīng)用，成功地幫助它們實(shí)現(xiàn)了各個(gè)領(lǐng)域設(shè)計(jì)水平的提高。本文在此就對(duì)有限元分析法的涵義與其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用做了一番闡述，然后對(duì)其應(yīng)用過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，即網(wǎng)格密度、單元選擇、容差設(shè)置和量綱選擇進(jìn)行了分析，并對(duì)各類(lèi)實(shí)際情況下的問(wèn)題給出了必要的對(duì)策建議。
1有限元分析的涵義
有限元分析法是近年來(lái)被引入到我國(guó)的，作為一種數(shù)據(jù)分析處理方法，它對(duì)真實(shí)的物理系統(tǒng)利用數(shù)學(xué)近似的方法進(jìn)行模擬，在這個(gè)過(guò)程中有限元分析[1]的原理是將復(fù)雜的問(wèn)題用簡(jiǎn)單的問(wèn)題替代然后再求解，以有限去逼近無(wú)限的未知量。在這種分析法中，有限元的小的互連子域被看做是組成解域的因素，然后將一個(gè)假定的簡(jiǎn)單的近似解匹配給每一單元，在此基礎(chǔ)上對(duì)這個(gè)域的總的滿(mǎn)足條件進(jìn)行求解推導(dǎo)，就可以將問(wèn)題的解求出。在有限元分析法基礎(chǔ)上的求解并不是得到的準(zhǔn)確值，而是得到一類(lèi)近似值，這正是利用簡(jiǎn)單問(wèn)題替代實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行求解的結(jié)果，在有限元分析法的幫助下，各種復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題可以得到精度較高的計(jì)算，而且該方法的適用性也較強(qiáng)，所以在工程分析中其已經(jīng)成為了一種重要的手段，并且開(kāi)始擴(kuò)展到各類(lèi)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
2有限元分析法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的相關(guān)應(yīng)用
在相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)中有限元分析法憑借著自身的優(yōu)勢(shì)有著廣泛的應(yīng)用，并且在當(dāng)前計(jì)算技術(shù)和數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)不斷發(fā)展的幫助下，有限元分析法在各類(lèi)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮了重要的作用，對(duì)于其中各類(lèi)復(fù)雜問(wèn)題的解決有著很大功勞。如在外部荷載對(duì)機(jī)體結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變的分析中，就可利用有限元分析法進(jìn)行;同樣其還可被應(yīng)用于損傷容限分析以及對(duì)實(shí)驗(yàn)中的荷載進(jìn)行驗(yàn)證的問(wèn)題中。在這個(gè)過(guò)程中有限元分析法能夠大大減少相關(guān)設(shè)計(jì)人員的工作量，為相關(guān)的工程設(shè)計(jì)節(jié)省了大量的資源和成本，同時(shí)也使得工作效率得到提升，依據(jù)上述的論述，我們就能看出有限元分析法的優(yōu)勢(shì)所在，其在機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中的流程如下圖所示：此方法的應(yīng)用步驟主要是：首先進(jìn)行簡(jiǎn)化模型處理，然后對(duì)單元格進(jìn)行劃分，之后依次對(duì)幾何、材料特性、接觸、邊界條件、載荷狀況、作業(yè)和單元類(lèi)型進(jìn)行定義。在這個(gè)過(guò)程中相關(guān)人員一定要對(duì)邊界條件和單元格給予更多的重視，因?yàn)檫@兩個(gè)因素能夠直接影響到有限元分析的最終結(jié)果，而且在分析的過(guò)程中不同方法的使用也會(huì)對(duì)最終的結(jié)果產(chǎn)生影響，但是在軟件、建模方面是不會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響的，而且在有限元分析法的應(yīng)用過(guò)程中也存在著不成熟的方面，如有限元在強(qiáng)度校核就是一個(gè)還在處于探索階段的方面。因此在有限元分析法的應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)人員對(duì)其結(jié)果應(yīng)該辯證的看待，并不能盲目地相信它的結(jié)果，也不能對(duì)其進(jìn)行徹底的否定，研究人員要有自己的嚴(yán)密的思維和科學(xué)的判斷，所以這就要求研究人員要對(duì)有限元分析的計(jì)算原理有一個(gè)充分的料及，對(duì)其常規(guī)強(qiáng)度的計(jì)算要加以重視，對(duì)于實(shí)際情況與軟件處理結(jié)果之間的差異要做充分地分析，同時(shí)還要驗(yàn)證有限元結(jié)果的可行性問(wèn)題。
3有限元分析在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中的問(wèn)題與對(duì)策分析
在有限元分析的應(yīng)用過(guò)程中，很多因素都會(huì)對(duì)其處理結(jié)果產(chǎn)生影響，這在一定程度上就是對(duì)其分析精度和準(zhǔn)確性的影響，所以在元分析使用的過(guò)程中相關(guān)研究人員應(yīng)該盡量減少干擾因素對(duì)其分析結(jié)果的影響，在操作的過(guò)程中做到科學(xué)合理的安排，從而能夠得到科學(xué)合理的分析結(jié)果，以提高有限元分析在相關(guān)的工程設(shè)計(jì)和管理中的應(yīng)用可靠性，和對(duì)實(shí)際情況的適用性。在分析有限元理論的基礎(chǔ)上，并總結(jié)相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中有限元分析的實(shí)際應(yīng)用，筆者將有限元分析應(yīng)用過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題總結(jié)如下，并且針對(duì)此問(wèn)題提出了相關(guān)的建議：
3.1容差設(shè)置方面應(yīng)注意的問(wèn)題和建議
前置處理、后置處理和解算器是有限元分析軟件的組成部分，其中前兩者在某些方面的操作對(duì)于此后幾何模型的精度有著直接的影響，所以它們就在一定程度上對(duì)有限元軟件的分析結(jié)果產(chǎn)生了重要的影響，主要是體現(xiàn)在有限元處理的精確度方面。在相關(guān)的容差設(shè)置中，如果采用不同的設(shè)置，其對(duì)模型的整合結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生不同的影響，相關(guān)研究人員對(duì)有限模擬結(jié)果受幾何精度的影響狀況進(jìn)行了分析，有關(guān)研究人員也對(duì)容差設(shè)置的在這方面的影響進(jìn)行了研究，如下圖所示，圖表中展示的正是采用11個(gè)分塊的模型整合后的節(jié)點(diǎn)數(shù)。在有限元分析的過(guò)程中求解收斂精度在解算器中的設(shè)置還影響到了有限元分析處理的計(jì)算成本，主要是因?yàn)槭諗烤人训搅嗽O(shè)置的求解的收斂精度而直接造成的，因此相關(guān)的工程技術(shù)人員一定要在這方面給予充分的重視。
3.2量綱選擇方面應(yīng)注意的問(wèn)題和建議
力、應(yīng)力、質(zhì)量、時(shí)間、能量、長(zhǎng)度是有限元分析在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中常用的量綱組成部分，工程技術(shù)人員在將量綱輸入的過(guò)程中一定要注意他們前后的一致協(xié)調(diào)。雖然量綱的選擇在理論上只要滿(mǎn)足其協(xié)調(diào)關(guān)系就可以對(duì)其進(jìn)行任意的選擇，但是在實(shí)際的操作過(guò)程中，精度也受到了量綱細(xì)微變化的影響，如果選擇量綱的過(guò)程出現(xiàn)不合理的想象，那么相關(guān)的參數(shù)就會(huì)在有限元分析處理的過(guò)程中出現(xiàn)大小不同的變化，從而使舍入誤差出現(xiàn)于相關(guān)的處理分析過(guò)程中。盡管這種誤差看起來(lái)很小，但是其對(duì)有限元分析的結(jié)果的影響是不可忽視的，因此在量綱的合理選擇在有限元分析的處理過(guò)程中就顯得很重要，是相關(guān)工程技術(shù)人員必須注意的問(wèn)題。
3.3單元選擇方面應(yīng)注意的問(wèn)題和建議
有限元分析的前置處理中主要包括了一下主要組成部分：網(wǎng)格劃分、單元定義、幾何建模、材料定義。根據(jù)定義的單元形狀將幾何模型進(jìn)行離散就是我們所謂的網(wǎng)格劃分。在節(jié)點(diǎn)處和單元內(nèi)物理量的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系受到了插值函數(shù)的決定性的影響，這類(lèi)插值函數(shù)又被稱(chēng)為形函數(shù)。在等參元中，插值階次在幾何形函數(shù)矩陣中是與其在位移形函數(shù)矩陣中相等的，但是當(dāng)為線(xiàn)性形函數(shù)時(shí)，單元內(nèi)的應(yīng)變應(yīng)變?yōu)槌Ａ?，線(xiàn)性分布就是單元內(nèi)位移的主要特征;當(dāng)是二次形函數(shù)時(shí)，應(yīng)變就不會(huì)為常量，而是有著線(xiàn)性分布的特點(diǎn)。由上可知，有限元分析的處理結(jié)果直接受到了單元格選擇的影響，其結(jié)果的精度受到了形函數(shù)階次的重要影響，階次越高，結(jié)果的精度也就越高。但是研究人員也應(yīng)該看到，單元節(jié)點(diǎn)會(huì)在形函數(shù)階次增加的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)成倍的增長(zhǎng)，這就在相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的有限元分析過(guò)程中使得計(jì)算的成本大幅增加。所以單元格的選擇應(yīng)該根據(jù)實(shí)際對(duì)象要求來(lái)進(jìn)行選擇，以實(shí)現(xiàn)對(duì)有限元分析成本和結(jié)果精度的平衡。軟件中每個(gè)單元所處的單元庫(kù)中都有對(duì)應(yīng)的計(jì)算說(shuō)明存在著，所以充分了解單元對(duì)應(yīng)的單元特性、荷載類(lèi)型和自由度就成為了單元分析處理之前應(yīng)該事先做好的準(zhǔn)備，并在實(shí)際情況的指導(dǎo)下對(duì)所需的單元格進(jìn)行選擇。在網(wǎng)格的選擇過(guò)程中等邊四面、立方體、三角形和正方形都是較為理想的網(wǎng)格選擇，但是在實(shí)際的操作過(guò)程中，多樣且復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的幾何形狀是無(wú)法用理想的但與對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散的，盡管如此，相關(guān)工程技術(shù)人員應(yīng)該盡量的使單元格的選擇接近理想狀態(tài)，從而保證有限元分析的結(jié)果的精確性。而在評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇過(guò)程中，不同節(jié)點(diǎn)的不同單元格的選擇也要給予重視：對(duì)線(xiàn)性單元而言，對(duì)其六面體(8節(jié)點(diǎn))、四邊形或四面體(4節(jié)點(diǎn))、三角形(3節(jié)點(diǎn))，他們的單元邊長(zhǎng)比都應(yīng)該不大于3;對(duì)二次單元來(lái)講，他們各種形態(tài)的單元格邊長(zhǎng)比都應(yīng)該不大于10.
3.4網(wǎng)格密度方面應(yīng)注意的問(wèn)題和建議
在有限元分析的應(yīng)用過(guò)程中網(wǎng)格密度也會(huì)對(duì)其有較大的影響，相關(guān)機(jī)械工程人員在利用有限元分析法的建模過(guò)程中，可利用手工分割法、自由劃分法、拉伸法和映射法等，而相關(guān)人員要在一些應(yīng)力急劇變化的部位對(duì)網(wǎng)格密度實(shí)施增加密度的多是，如突變部位、相連的部位、復(fù)雜的邊界區(qū)域等都有應(yīng)力集中等現(xiàn)象，這種措施有利于提高計(jì)算分析的精確度。除此之外，應(yīng)變梯度在兩相鄰單元之間過(guò)大(特別是對(duì)一次形函數(shù)的單元來(lái)京)會(huì)對(duì)有限元分析法的計(jì)算精度產(chǎn)生消極影響，所以相關(guān)研究人員在塑形的過(guò)程中要對(duì)應(yīng)變梯度進(jìn)行酌情考慮，通常情況下以小于5%為宜。雖然網(wǎng)格過(guò)低的密度會(huì)對(duì)有限元分析的計(jì)算精度產(chǎn)生影響，但是其過(guò)高的網(wǎng)格密度也會(huì)對(duì)有限元分析法的計(jì)算也會(huì)產(chǎn)生消極影響。這主要是因?yàn)橛邢拊治龇ǖ挠?jì)算精度在網(wǎng)格的密度達(dá)到一定程度時(shí)，其密度的增大對(duì)網(wǎng)格的影響將會(huì)很小，所以出于計(jì)算成本方面考慮，相關(guān)工程技術(shù)人員在有限元分析法的使用過(guò)程中沒(méi)有必要過(guò)分追求網(wǎng)格密度，而要選擇最優(yōu)的網(wǎng)格密度。
4結(jié)論
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展人們對(duì)于機(jī)械工程設(shè)計(jì)的相關(guān)產(chǎn)品的要求也會(huì)越來(lái)越高，有限元分析法在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用就為相關(guān)機(jī)械工程設(shè)計(jì)人員減少了勞動(dòng)量、提高了工作效率，成為了他們重要的設(shè)計(jì)工具。但是有限元分析法的發(fā)展并未完全成熟，其在應(yīng)用過(guò)程中依然還存有許多的問(wèn)題，所以這就需要相關(guān)研究人員加強(qiáng)在這方面的研究，結(jié)合實(shí)際情況和自身的經(jīng)驗(yàn)對(duì)有限元分析法的應(yīng)用進(jìn)行綜合考慮。
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