發(fā)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(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的虛擬裝配技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：機床專用夾具；參數(shù)化；虛擬化裝配
1 機床專用夾具設(shè)計內(nèi)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(nèi)容主要包括：⑴設(shè)計夾具的定位機構(gòu)。此過程主要包括了對夾具定位元件與機構(gòu)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(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及布置形式等；定位方案是指工件以內(nèi)孔、以平面定位、以外圓柱表面進行定位，之后在根據(jù)不同的定位方式來進行定位誤差的計算。⑵設(shè)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(gòu)、中間的傳力機構(gòu)組成，包括夾具夾緊元件與機構(gòu)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(gòu)、螺旋夾緊機構(gòu)、聯(lián)動夾緊機構(gòu)等則是屬于對夾緊機構(gòu)的選擇，根據(jù)切削力計算夾緊力的大小并且確定合理的夾緊方案。⑶設(shè)計夾具的對定機構(gòu)。夾具對定機構(gòu)的設(shè)計包括對刀裝置與元件、引導(dǎo)裝置與元件、分度裝置以及其相關(guān)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(shè)計。
2 機床專用夾具設(shè)計時的常用步驟
（1）明確設(shè)計的要求和生產(chǎn)所需條件、認真調(diào)查并收集設(shè)計資料；（2）確定夾具所用的結(jié)構(gòu)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(shè)計時其質(zhì)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(jù)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(chǔ)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(guān)系。這種關(guān)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(jù)人們研究的模型來看，組成裝配幾何特征的裝配元素根據(jù)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(guī)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(fù)雜裝配的一種方法，它的設(shè)計步驟為：⑴確定設(shè)計目標。⑵提供設(shè)計時所需要的模型。⑶開始對部件進行設(shè)計。從設(shè)計好的實體模型中可以看出，這種自上而下的設(shè)計方法就是在建立各個零件間的關(guān)系，并且在每個零件設(shè)計好之后自動的進行裝配。這種自上而下的設(shè)計技術(shù)是在參數(shù)化特征造型后，CAD技術(shù)再次重要突破。
5 機床專用夾具設(shè)計實例
本節(jié)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(jù)其工藝規(guī)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(shè)計車床專用夾具。
首先要確定定位方案和設(shè)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(jù)基準垂合的原理，分度滑盤的上表面應(yīng)該為定位基準。分度滑盤的上表面用來限制XY方向轉(zhuǎn)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(shè)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(yīng)按|以下要求進行選擇：主要的夾緊力的方向應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shè)計。
6 結(jié)語
機床夾具在機械加工中直接影響著其質(zhì)量，生產(chǎn)的效率和生產(chǎn)成本。這對一個企業(yè)來說也是一種影響。企業(yè)在長期機床夾具的生產(chǎn)中會積累一定的生產(chǎn)經(jīng)驗領(lǐng)用這些來提高家具生產(chǎn)的效率。本文就簡單的對機床專用夾具參數(shù)化虛擬裝配進行了討論，討論了零件與部件之間的連接關(guān)系、零件的設(shè)計信息和在Pro/E系統(tǒng)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(shù)可以快捷的實現(xiàn)夾具的裝配過程，這樣的方法不僅節(jié)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(chǎn)效率。這對一個企業(yè)來說是不僅提高了生產(chǎn)能力、降低了成本，還提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。機床夾具參數(shù)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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關(guān)鍵詞：設(shè)計；網(wǎng)絡(luò)通信；虛擬校園
中圖分類號：TP391.9
1 虛擬校園總體設(shè)計
虛擬校園系統(tǒng)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(xué)、虛擬數(shù)字圖書館、虛擬實驗室、行政管理系統(tǒng)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(xué)校主要建筑、地形、景觀等進行建模，包括教學(xué)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(jié)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(xiàn)虛擬場景漫游。虛擬數(shù)字圖書館提供三維圖書館的虛擬現(xiàn)實環(huán)境，并實現(xiàn)了漫游圖書館的虛擬角色預(yù)定圖書館自習(xí)室座位的特色功能。行政管理信息系統(tǒng)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(guī)劃提供決策支持。本文的研究內(nèi)容的特點主要有如下幾個方面：首先是在虛擬教學(xué)方面，詳細闡述如何利用強大的三維游戲引擎Unity，結(jié)合socket網(wǎng)絡(luò)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(xué)，相比于傳統(tǒng)的遠程教育模式，本文設(shè)計的虛擬教學(xué)系統(tǒng)具有虛擬角色對應(yīng)、多人實時在線音視頻交流互動、遠程提交批閱作業(yè)等沉浸式虛擬環(huán)境；其次，在虛擬實驗室設(shè)計上，特別是在基礎(chǔ)物理、化學(xué)、生物實驗方面，提供完全仿真過程的實驗系統(tǒng)，避免真實實驗過程中可能發(fā)生的有毒性、爆炸性等潛在安全風(fēng)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(xiàn)裝配過程，節(jié)約了機械零部件成本，同時能給予用戶裝配流程指導(dǎo)；再次，在虛擬校園系統(tǒng)的實現(xiàn)上，充分考慮到現(xiàn)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(tǒng)，特別是支持移動終端的虛擬校園系統(tǒng)，使得用戶能通過訪問移動互聯(lián)網(wǎng)方便的使用本系統(tǒng)提供的豐富的功能，既方便用戶隨時學(xué)習(xí)和使用，也增強了學(xué)習(xí)和使用的趣味性和吸引力，對提高學(xué)生用戶的學(xué)習(xí)興趣有促進作用。本系統(tǒng)設(shè)計思路框圖如圖1。
圖1 虛擬校園系統(tǒng)功能圖
2 部分系統(tǒng)功能詳解
2.1 3D校園模型。為了逼真的表現(xiàn)虛擬校園系統(tǒng)所描繪的環(huán)境，可以給虛擬環(huán)境設(shè)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(xué)校是小區(qū)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(gòu)建中需要注意的是多邊形模型的優(yōu)化，一個虛擬的校園系統(tǒng)還是比較大的，對模型充分的優(yōu)化可以最大化減小最后網(wǎng)絡(luò)文件的大小，利于用戶瀏覽?？臻g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(shè)置背景是通過設(shè)定Background節(jié)點的各域的參數(shù)來實現(xiàn)的，可分為兩種設(shè)定方式，一種是通過顏色插值模擬大地和天空；一種是構(gòu)造背景的全景圖。在虛擬校園系統(tǒng)中采用了設(shè)置背景全景圖的方法，在天空模型的內(nèi)表面，用紋理映射產(chǎn)生全天候天空背景。
2.2 虛擬教學(xué)。虛擬教學(xué)是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來模擬教學(xué)過程，將教學(xué)過程真實的展現(xiàn)出來，它不僅能夠彌補院校硬件設(shè)施的不足，打破傳統(tǒng)的說教的教學(xué)模式，而且虛擬現(xiàn)實的強大的畫面感會很大程度的提高學(xué)生上課的積極性，尤其是在一些實際操作性非常強的專業(yè)上，如導(dǎo)游、旅游、自動化、機械、動漫等專業(yè)，可以通過動畫模擬的形式將理論知識呈現(xiàn)出來。不僅如此，本系統(tǒng)同時還可以對學(xué)校的宣傳起到積極的推動作用，方便想了解學(xué)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(tǒng)的關(guān)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(shè)備控制有關(guān)設(shè)備的運行和理解，并執(zhí)行通過人機交互設(shè)備傳來的有關(guān)的各種命令和要求。虛擬校園的最終用戶主要是學(xué)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(tǒng)中主要的人機交互包括GUI界面設(shè)計和漫游設(shè)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(xiàn)多種的漫游界面以供選擇，例如自動導(dǎo)航、手動導(dǎo)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(fā)生變化，對校園景貌進行環(huán)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(huán)境。由于現(xiàn)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(shè)備的運動而發(fā)生變化，這個過程會導(dǎo)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(tǒng)性能和真實程度。
3 結(jié)束語
隨著計算機水平技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了各個領(lǐng)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(yīng)用。它采用虛擬物體和實景拍攝影音結(jié)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(tǒng)，使用用戶能遠程的通過單機或者網(wǎng)絡(luò)訪問該系統(tǒng)，以虛擬漫游的形式感受正好校園風(fēng)貌。雖然現(xiàn)在虛擬校園技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用還處于起步階段，但其發(fā)展前景不可估量。它現(xiàn)在正在不斷發(fā)展和完善，并且它對硬件設(shè)備的要求不高而且設(shè)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(xùn)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用并發(fā)揮其重要作用。
參考文獻：
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論文摘要：在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計中采用UG（Unigraphics）軟件指導(dǎo)學(xué)生進行減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的空間想象能力。
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程是機械類專業(yè)一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生機械綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新能力和工程意識的重要環(huán)節(jié)，是啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維、開拓學(xué)生創(chuàng)新潛能的重要手段，將為以后的專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計奠定基礎(chǔ)，在教學(xué)計劃中具有承上啟下的重要作用。我院《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計選用的題目是傳動裝置中的減速器設(shè)計，在以前的課程設(shè)計中發(fā)現(xiàn)，由于學(xué)生空間想象能力不足，往往照葫蘆畫瓢，導(dǎo)致學(xué)生對自己設(shè)計的減速器結(jié)構(gòu)似懂非懂，影響了設(shè)計質(zhì)量。筆者結(jié)合自己對UG（Unigraphics）軟件技術(shù)的掌握，對教學(xué)中如何提高學(xué)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(guān)的感性認識作為基礎(chǔ)，理解起來很難?！稒C械設(shè)計基礎(chǔ)》課程是理論性和實踐性都很強的課程，內(nèi)容比較抽象，減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計離不開空間想象，離不開對空間形體的分析和表達。根據(jù)心理學(xué)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(chǎn)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(shè)計能培養(yǎng)學(xué)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(guān)聯(lián)，相互促進。在教學(xué)中從學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律和學(xué)生實際出發(fā)培養(yǎng)學(xué)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(xué)是非常有效的方法之一。
UG系統(tǒng)起源于美國麥道飛機公司。多年來，UG系統(tǒng)匯集了美國航空航天與汽車工業(yè)的專業(yè)經(jīng)驗，發(fā)展成為世界一流的綜合性的設(shè)計、分析和制造一體化的集成系統(tǒng)?？梢詫崿F(xiàn)從產(chǎn)品的概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、虛擬現(xiàn)實到靜力學(xué)及動力學(xué)強度分析，最后由CAM模塊實現(xiàn)計算機輔助加工制造，貫穿了產(chǎn)品的開發(fā)和制造全過程。UG技術(shù)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(gòu)運動仿真、分析等技術(shù)手段，給機構(gòu)設(shè)計提供了極大的方便。相關(guān)技術(shù)手段的結(jié)合應(yīng)用不僅能快速構(gòu)建出相關(guān)的機構(gòu)的抽象模型，也能把這種模型快速地映射于機構(gòu)的裝配模型，還能對機構(gòu)進行快速的運動分析仿真、運動干涉檢查及動力學(xué)分析等。
在課程設(shè)計之前，為了增強學(xué)生的感性認識，最好進行軸系結(jié)構(gòu)測繪和減速器結(jié)構(gòu)裝拆實驗，因為這兩個實驗有利于學(xué)生進一步掌握機械結(jié)構(gòu)設(shè)計知識、了解結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則，建立軸系組成的基本概念。在課程設(shè)計開始時，學(xué)生往往不知從何下手，教師首先應(yīng)該介紹一下設(shè)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(xué)內(nèi)容的個性與教學(xué)過程的適宜性受到了限制，在課堂上不利于發(fā)揮教師的主觀能動性，不利于最大限度地融入和體現(xiàn)教師的設(shè)計思想、教學(xué)特色和個人風(fēng)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(xué)，在課堂的動態(tài)教學(xué)中能夠隨機應(yīng)變、按需造型以及修改模型，提高課堂教學(xué)質(zhì)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(xué)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(chuàng)建的三維模型精度高、質(zhì)感好、形象逼真、色彩豐富，利用UG的局部放大、平移和翻轉(zhuǎn)等工具，能夠在屏幕上觀察零件復(fù)雜形體的外形與內(nèi)腔、相貫體中相貫線的變化等各個側(cè)面和局部細節(jié)特征；可以直觀地顯現(xiàn)整個零件的結(jié)構(gòu)，裝配體中零件之間的連接關(guān)系，使教學(xué)中的知識難點更加清晰、生動、形象；也可以根據(jù)不斷變化的教學(xué)內(nèi)容和不同的教學(xué)對象的需求，利用UG軟件方便地進行教學(xué)模型的修改與新建，滿足教學(xué)中對模型種類及數(shù)量的需要，并能顯著降低教學(xué)成本。
在介紹設(shè)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)設(shè)計，則學(xué)生理解這些傳統(tǒng)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(xué)中向?qū)W生講解清楚空間幾何體的形體問題。
并且學(xué)生的認識始終停留在二維圖紙上，不能很好地了解結(jié)構(gòu)設(shè)計對整機性能的影響以及單個零件與整機之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，不清楚自己設(shè)計的結(jié)構(gòu)是否合理。筆者在教學(xué)中采用UG軟件教學(xué)，使學(xué)生看到零件的設(shè)計過程，讓學(xué)生看到教師在繪圖過程中的細節(jié)，并且使用UG對減速器各個零件進行裝配，使學(xué)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(yīng)考慮哪些因素，軸承如何裝配，間隙如何調(diào)整等問題；各零件之間的相互位置關(guān)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(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)注意的問題等等。這樣，不僅能在較短時間內(nèi)給學(xué)生提供正確的示范，培養(yǎng)學(xué)生的幾何構(gòu)思能力，同時介紹了有關(guān)結(jié)構(gòu)工藝知識，培養(yǎng)學(xué)生合理的設(shè)計思維，有利于學(xué)生理解減速器的工作原理、裝配關(guān)系、各零件的相對位置關(guān)系以及各零件的結(jié)構(gòu)特點。這種視覺效果的刺激能增強學(xué)生的分析、認識和記憶能力，開拓學(xué)生的知識面，活躍課堂氣氛，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能充分發(fā)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(shè)計是工業(yè)發(fā)展的趨勢，我院機械類專業(yè)學(xué)生獲得UG或PRO/E三維設(shè)計技能證書是學(xué)生的畢業(yè)條件之一，這樣的要求有利于提高學(xué)生實際工程設(shè)計能力，創(chuàng)新意識和就業(yè)的競爭能力。因為在課程設(shè)計之前，一些學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了UG或PRO/E軟件，在課程設(shè)計中應(yīng)鼓勵學(xué)生采用三維設(shè)計。將三維設(shè)計融入課程設(shè)計，學(xué)生可以利用UG強大的參數(shù)化功能和裝配功能，完成各零件的設(shè)計和裝配。由于學(xué)生缺乏實際經(jīng)驗，往往要對某些結(jié)構(gòu)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(shù)的數(shù)值即可完成整體修改。而采用二維設(shè)計，結(jié)構(gòu)變動較大時則不得不重新設(shè)計并花費很多時間進行繪圖。而采用三維設(shè)計，整個設(shè)計過程符合學(xué)生的認知規(guī)律，能使學(xué)生更加深入地理解設(shè)計的內(nèi)涵，增強學(xué)生的設(shè)計想象力，啟迪學(xué)生的思維，引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)探究性學(xué)習(xí)。三維設(shè)計能夠使學(xué)生直觀地看到自己的設(shè)計成果，增強學(xué)生的成就感。而且學(xué)生在完成三維設(shè)計后，利用UG的制圖轉(zhuǎn)換功能，可將使用實體建模功能創(chuàng)建的零件或裝配模型引用到工程圖模塊中，快速轉(zhuǎn)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(shè)計所要求的圖紙，從而提高學(xué)生的專業(yè)制圖識圖能力，加深學(xué)生對三維設(shè)計與二維工程圖之間關(guān)系的理解。
實踐表明，用UG軟件講授減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以激發(fā)學(xué)生的觀察力、想象力及邏輯聯(lián)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(xiàn)代教學(xué)技術(shù)開闊了學(xué)生的視野，提高了學(xué)習(xí)的趣味性與教學(xué)效率，然而教學(xué)卻具有生成性，對課堂上出現(xiàn)的新問題，教師的板書和分析必不可少。因此，在教學(xué)實踐中應(yīng)當將傳統(tǒng)教學(xué)和現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)有機結(jié)合，不斷地研究新的教學(xué)方法，與時俱進，注意使各種教學(xué)手段相互穿插、補充，這樣才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強他們學(xué)習(xí)的主動性，實現(xiàn)教學(xué)效果的最優(yōu)化。
參考文獻：
[關(guān)鍵詞]農(nóng)業(yè) 深松技術(shù) 參數(shù)化設(shè)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(yè)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(shù)。土壤深松作業(yè)是農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)領(lǐng)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(chǎn)增收效果。采用深松技術(shù)是我國旱作地區(qū)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要途徑， 但國內(nèi)現(xiàn)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(xiàn)狀
我國是人口眾多的農(nóng)業(yè)大國，傳統(tǒng)的耕作方式越來越不適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的耕作制度下，旱作農(nóng)業(yè)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(nóng)作物產(chǎn)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(xiàn)象、拉尼娜現(xiàn)象等，在很大程度上限制了我國旱作農(nóng)業(yè)的發(fā)展以及該地區(qū)農(nóng)作物的產(chǎn)量，造成了巨大的損失。另外，由于受不同地區(qū)土壤濕度、容重、硬度等土質(zhì)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(qū)通用。
1.2 深松機研究現(xiàn)狀
相比較發(fā)達國家而言，國內(nèi)深松機具的研制起步較晚，主要研究領(lǐng)域為振動式深松機振動機理及應(yīng)用效果的研究、深松鏟鏟形的設(shè)計與優(yōu)化、對于深松機纏繞堵塞問題的解決、深松機工作狀態(tài)與受力分析等。目前，國內(nèi)的深松技術(shù)也取得了很大進展。全方位深松技術(shù)是在傳統(tǒng)耕作技術(shù)基礎(chǔ)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(chǎn)的顯著效果。在設(shè)計方面，國內(nèi)也開始采用現(xiàn)代優(yōu)化手段對深松整地作業(yè)機械進行優(yōu)化，并取得了較好的效果。但這些設(shè)計大多是針對某一部件（如深松鏟）或某些運動參數(shù)的設(shè)計與優(yōu)化，沒有一種針對保護性耕作的深松整地機械的整體設(shè)計，也沒有形成系列化和參數(shù)化，應(yīng)用范圍較窄。
1.3 研究內(nèi)容及方法
本研究采用理論分析與試驗相結(jié)合、傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計相結(jié)合的方法，設(shè)計了一種加裝碎土輥和圓盤刀的振動式深松整地聯(lián)合作業(yè)機。借助于CAD和Pro/E技術(shù)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(shè)計進行模擬和仿真，并利用Pro/E軟件的二次開發(fā)技術(shù)完成關(guān)鍵部件的參數(shù)化設(shè)計。隨著現(xiàn)代設(shè)計方法的廣泛應(yīng)用與軟件的迅猛發(fā)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(tài)和模態(tài)分析等，確定設(shè)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(shè)計與優(yōu)化
2.1 需求分析
隨著國家對深松作業(yè)的扶持政策力度不斷加大。深松技術(shù)越來越得到國家的重視，深松機械將有著廣闊的市場。傳統(tǒng)鏵式犁翻耕使得土壤結(jié)構(gòu)和地表植被遭到破壞，從而使其缺乏抵抗災(zāi)害的能力。深松是傳統(tǒng)翻耕的替代技術(shù)。傳統(tǒng)的鏵式犁翻耕作業(yè)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(fēng)時會形成揚沙等環(huán)境危害。而深松作業(yè)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(gòu)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(chǎn)。但與深松機不斷增長的市場需求相比，國內(nèi)深松機種類較少，機型較為陳舊。深松由于存在上述需求，設(shè)計一種高效節(jié)能，符合保護性農(nóng)業(yè)作業(yè)要求的深松整地聯(lián)合作業(yè)機，既是現(xiàn)實生產(chǎn)發(fā)展的需要，也是生態(tài)環(huán)境保護的需要。
2.2 深松機鏟柄的優(yōu)化設(shè)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(yōu)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(yōu)化方案1：考慮到螺栓組聯(lián)接將減少單個螺栓的受力，決定增加固定孔個數(shù)，將深松鏟柄固定孔個數(shù)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(zhuǎn)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(yōu)化方案2：為了避免鏟柄上某處應(yīng)力出現(xiàn)遠大于其他區(qū)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(yīng)力為下端 U 型螺栓處所受到的壓應(yīng)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(fā)生變形、斷裂等破壞。
優(yōu)化方案3：這種方案改變了前兩種改進設(shè)計的思路，將改進的重點脫離了鏟柄本身，即將原設(shè)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(chǎn)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(yōu)化形式，可以發(fā)現(xiàn)優(yōu)化方案3對深松鏟的結(jié)構(gòu)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(yōu)化設(shè)計
對機架的優(yōu)化主要體現(xiàn)在以下兩個方面：增加斜拉桿的厚度，以減小接觸點的拉應(yīng)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(yōu)化后機架的受力更加均勻，最大應(yīng)力點應(yīng)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(jié)論
論文以深松機關(guān)鍵部件――深松鏟鏟頭、鏟柱和連接裝置為研究對象，運用現(xiàn)代設(shè)計方法，將經(jīng)驗設(shè)計、三維造型與有限元方法有機結(jié)合?；谙嚓P(guān)經(jīng)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(guān)鍵部件的設(shè)計方案。依據(jù)有限元分析結(jié)果，對深松鏟柄和機架的結(jié)構(gòu)尺寸進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)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(chǎn)中鏟柄易損壞、入土角不可調(diào)節(jié)等問題，對深松鏟固定裝置進行重新設(shè)計，使其具有了入土角調(diào)節(jié)和過載保護功能。
參考文獻
[1]柏雪源，程衛(wèi)東.1998.國外幾種新型深松機具的研究.農(nóng)機與食品機械，4： 34-35.
關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；課程設(shè)計；教學(xué)改革
一、機械設(shè)計課程設(shè)計存在的問題
目前，我國大多數(shù)高校機械類學(xué)生通常在第5學(xué)期進行機械設(shè)計課程設(shè)計，該設(shè)計是學(xué)生學(xué)完工程制圖、工程力學(xué)、機械原理、機械設(shè)計課程后完成的一門較為綜合的課程設(shè)計，同時，這也是為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計和今后工作后機械設(shè)計能力培養(yǎng)奠定一定基礎(chǔ)。但是長期一成不變的課程設(shè)計時間和題目，以及傳統(tǒng)的教學(xué)模式，早已不能滿足現(xiàn)代信息快速發(fā)展的今天。
1.傳統(tǒng)的課程設(shè)計時間短。機械設(shè)計課程設(shè)計通常是在《機械設(shè)計》課程結(jié)束以后的3周內(nèi)進行，在期末的這3周中學(xué)生考試科目較多，很難集中精力集中時間做好課程設(shè)計。由于目前招生人數(shù)的增加，而指導(dǎo)老師的數(shù)量并沒有增加，這就造成了老師精力不足，最終導(dǎo)致課程設(shè)計的質(zhì)量越來越低。學(xué)生沒有足夠的時間保證，導(dǎo)致學(xué)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(shè)計所設(shè)置的目的要求。課程設(shè)計由于時間緊張，工作量大，老師不能及時地鼓勵學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計，從而限制了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而對于學(xué)生單一的、不協(xié)作的課程設(shè)計，時間緊張，思維狹窄而受限就更難以充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新才能。雖然有一些學(xué)生有好的想法，但是沒有充足的時間考慮，加上老師對學(xué)生的監(jiān)管不到位，沒有老師的認真點撥和指導(dǎo)導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新能力受到限制。
2.課程設(shè)計題目陳舊、缺乏創(chuàng)新。機械設(shè)計課程設(shè)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(shè)計課題。因為減速器包括了機械設(shè)計課程的大部分零件，具有典型的代表性。傳統(tǒng)的課程設(shè)計重點是鞏固和加強所學(xué)的理論知識，設(shè)計題目和給定數(shù)據(jù)多年不變，只需要按設(shè)計任務(wù)中給定的數(shù)據(jù)、方案及規(guī)定的設(shè)計方法完成一定的工作量即可，這就導(dǎo)致了相互抄襲的后果。學(xué)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(tǒng)課程設(shè)計題目與專業(yè)、畢業(yè)設(shè)計相關(guān)度不大，使得學(xué)生所學(xué)專業(yè)課程無用武之地，缺乏學(xué)習(xí)興趣，設(shè)計與專業(yè)課程學(xué)習(xí)不同步達不到學(xué)以致用的目的和充分培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。
3.考核方式較為傳統(tǒng)死板，沒有調(diào)動學(xué)生的積極性。教師對課程設(shè)計的考核方式也過于簡單，學(xué)生最后提交的是圖紙說明書等紙質(zhì)材料，由于學(xué)生考試的穿插，加上期末老師的年終總結(jié)任務(wù)較多，用于集中指導(dǎo)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(shè)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(xué)生的監(jiān)督與管理不嚴，部分學(xué)生的抄襲很難評判?？己巳狈藴市院屯该鞫?，助長了懶惰學(xué)生抄襲的不良風(fēng)氣，影響了勤奮好學(xué)學(xué)生的積極性，嚴重違背了課程設(shè)計教學(xué)的初衷。
二、改革手段和方法
針對目前課程設(shè)計學(xué)生態(tài)度不積極、時間較短、流于形式等現(xiàn)象，我們就本科生專業(yè)實習(xí)提出“長時間課程設(shè)計”的概念，即在機械設(shè)計課程初進行持續(xù)近一個學(xué)期的時間，以加強學(xué)生創(chuàng)新能力訓(xùn)練，鍛煉學(xué)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(xù)探討。
1.采用“化整為零”法。通過將課程設(shè)計融入平時課程作業(yè)中，學(xué)生在進行課程學(xué)習(xí)時，有的放矢，應(yīng)用所學(xué)知識完成課程設(shè)計計算工作；課程設(shè)計中先進設(shè)計方法和手段的訓(xùn)練，使學(xué)生在實踐中應(yīng)用設(shè)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(shè)計的計算部分，課程設(shè)計節(jié)省的計算時間用于對學(xué)生的應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計軟件，開展先進設(shè)計方法訓(xùn)練及應(yīng)用；增強實踐性環(huán)節(jié)教學(xué)，建議實驗室允許學(xué)生借出減速器模型，在課程設(shè)計室內(nèi)使用，從而通過先進設(shè)計方法訓(xùn)練和增強實踐能力，提高學(xué)生設(shè)計能力和綜合素質(zhì)?！盎麨榱恪狈ㄍ苿诱n程設(shè)計的改革。根據(jù)教學(xué)大綱的要求，在不減少學(xué)生的設(shè)計工作量的前提下，采用“化整為零”法來完成課程設(shè)計任務(wù)，就是在開始講述機械設(shè)計部分的時候就把課程設(shè)計任務(wù)書發(fā)給學(xué)生，將課程設(shè)計的部分計算內(nèi)容（如帶傳動設(shè)計、齒輪傳動的設(shè)計）放在機械設(shè)計課程教學(xué)時，作為課外作業(yè)布置給學(xué)生，這樣可以發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，同時老師在日常教學(xué)期間通過批改課程設(shè)計作業(yè)，及時地發(fā)現(xiàn)學(xué)生的計算錯誤或不合理的設(shè)計，督促學(xué)生及時改正。
2.在課程設(shè)計中引入現(xiàn)代設(shè)計軟件，提高學(xué)生的興趣。學(xué)生在機械制圖課程教學(xué)中已經(jīng)學(xué)習(xí)了Auto-CAD，但是沒有把它與具體的工程設(shè)計結(jié)合起來。我們根據(jù)學(xué)生的具體情況，在課程設(shè)計中以不同的方式把計算機CAD技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計中，鼓勵一般的學(xué)生能夠進行零件的平面CAD繪圖，對于基礎(chǔ)好的學(xué)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(shè)計基礎(chǔ)的課程設(shè)計并不是孤立的，它不僅是與任課指導(dǎo)教師有關(guān)的教學(xué)活動，也是在先修的相關(guān)課程基礎(chǔ)上的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。因此，可在設(shè)計中聘請制圖、公差、力學(xué)等相關(guān)課程的教師，從各個不同的角度加強業(yè)務(wù)指導(dǎo)，進一步提高學(xué)生的工程素養(yǎng)和素質(zhì)。
3.結(jié)合機械創(chuàng)新設(shè)計第二課堂，提高學(xué)生創(chuàng)新能力。為避免設(shè)計的雷同，采用多題目、多數(shù)據(jù)，將全班分成若干小組，每組3～5人，經(jīng)小組成員民主選出組長全面負責設(shè)計工作，小組各成員按照自己的學(xué)習(xí)優(yōu)勢進行合理分工：數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)共享，步調(diào)一致。由于學(xué)生缺乏實際經(jīng)驗，往往需要對某些結(jié)構(gòu)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(shù)的數(shù)值即可完成整體修改，方便省時，且整個設(shè)計過程符合學(xué)生的認知規(guī)律，使學(xué)生能夠更加深入地理解設(shè)計的內(nèi)涵，并可以直觀地看到自己的設(shè)計成果，增強學(xué)生的成就感。采取靈活多樣的教學(xué)方法，根據(jù)設(shè)計對象的不同和設(shè)計過程中隨時出現(xiàn)的具體問題，針對年輕人思想活躍的特點，鼓勵學(xué)生在總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生獲取知識與方法。此外，在設(shè)計節(jié)點組織學(xué)生相互間互查，以提高其對技術(shù)文件的審核、鑒定的能力，以及對工作精益求精的態(tài)度和責任感。采用第二課堂和課程設(shè)計想結(jié)合的方式，設(shè)立專項基金，針對學(xué)有余力的學(xué)生，激勵其進行創(chuàng)新性實驗研究。根據(jù)所申請項目的內(nèi)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(dǎo)。對于特色較為鮮明、成果比較出眾的項目資助其申報發(fā)明專利、撰寫論文和參與學(xué)術(shù)交流，并優(yōu)先推薦評選“國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃”。同時，積極創(chuàng)造條件、出臺措施，鼓勵學(xué)生參加教師的科研項目，給學(xué)生提供廣闊的自由發(fā)展平臺與空間。
4.結(jié)合科研項目提高教師的積極性。這雖然加大了教學(xué)的難度，要求教師具備扎實的工程功底，但既滿足理論聯(lián)系實際的要求，又可達到綜合訓(xùn)練的目的，讓學(xué)生體會到機械設(shè)計中既要參考原有樣機，又要積極思考，有所創(chuàng)新，對提高學(xué)生的設(shè)計水平和促進教師教學(xué)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(wěn)定，并設(shè)立合適的考核節(jié)點，對課程設(shè)計的全過程進行約束和監(jiān)督，以利完成課程設(shè)計的教學(xué)要求。在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程伊始，即下達設(shè)計任務(wù)，通過系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)將原教學(xué)內(nèi)容中相互獨立且略顯繁雜的知識點聯(lián)系起來，置學(xué)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(shè)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(xué)習(xí)課程，設(shè)計中每一步結(jié)果的取得，無論是數(shù)據(jù)還是結(jié)構(gòu)，都與教學(xué)的各章節(jié)密切相關(guān)。在教學(xué)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(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)潛力，鍛煉學(xué)生的實戰(zhàn)設(shè)計能力，培養(yǎng)全面的設(shè)計素質(zhì)，為課程設(shè)計的順利完成奠定良好基礎(chǔ)。
三、結(jié)論
經(jīng)過幾輪的課程設(shè)計實踐，本項目取得如下成果：
1.針對學(xué)生能力，開展分層次教學(xué)，讓學(xué)有余力的同學(xué)利用課程設(shè)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(xué)”的模式讓學(xué)生自主自發(fā)學(xué)習(xí)應(yīng)用先進的設(shè)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(xué)習(xí)方法。
作者:李霞 陳建萍 魏敏 葛云 單位:石河子大學(xué)機械電氣工程學(xué)院 新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與機電工程學(xué)院
參考文獻：
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