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机械手设计论文篇1
11）掌握机械手动作流程。
2）掌握电气控制元件的选择与计算方法。
3）掌握PLC选择与应用。
三、设计要求
两条传送带分别由电动机驱动，机械手有液压缸驱动上下左右旋转两个方向运动，液压系统是1000W电机。设计要求
1）机械手由原位下降抓物上升右转下降放物上升左旋原位结束。
2）用常用的电气元件控制。
3）有工作状态指示及照明。
4）有必要的电气保护和联锁。
四、完成的任务
要求说明详细，字迹工整，原理正确，元件选择有理。图纸规范，图形清晰，符号标准，线条均匀。
（1）设计与绘制电气控制原理图，元件安装布置图、接线图。
（2）毕业设计说明书（8000以上）
1）设计题目
2）控制原理说明设计方案论证
3）主要器件选择依据与计算
4）元件明细表
5）设计总结及改进意见
6）主要参考资料
五、 工厂电气控制技术 机械工业出版社 主编 方承远
工厂电气控制设备 机械工业出版社 主编 许廖
机床电气控制技术 机械工业出版社 主编 王炳实
可编程序控制器的应用技术 机械工业出版社 主编 王兆义
可编程序控制器的原理及程序设计 电子工业出版社 主编 崔亚军
前言
由于可编程序控制器具有可靠性高、通用性强、程序设计简单及便于安装调试等优点，它在工业控制的各个领域发挥着越来越重要的作用。社会对可编程序控制器技术人员的需长也越来越迫切。
可编程控制器的机型较多，但其基本结构和工作原理相同，基本指令、控制功能和编程方法类似。本设计书以是用最广泛的德国西门子可编程控制器为核心，主要介绍了可编程控制器的基础知识、基本结构、指令系统、程序设计、控制系统以及可编程序控制器在逻辑控制系统的模拟量控制系统中的应用等知识。本设计书结合了大量的图形，使设计一目了然。并给出了程序调试，最后给出了主要的流程图、梯形图、详细注释及助记符语言等。
本设计书参考了众多可编程序控制器教学用书，结合自己所掌握的知识，并由指导教师田林红老师的指导下完成。在此真诚的衷心的感谢田老师的指导帮助。
由于本人水平有限，错误和不妥之处再所难免，敬请各位老师及各位读者批评指正。
目 录
前言...................................................（）
摘要...................................................（1）
一、电器控制技术的发展状况.............................（3）
二、PLC的基本结构和工作原理...........................（3）
1、PLC的基本结构...................................（ ）
2、PLC的工作原理...................................（ ）
三、可编程控制器的特点及基本功能.......................（）
1、PLC的特点.......................................
2、PLC的基本功能...................................
四、PLC的应用领域和发展趋势...........................（3）
五、PLC应用中应注意的若干问题.........................（4）
六、机械手移动工件的控制系统
1、机械手移动工件控制系统的基本机构................（5）
2、机械手移动工件的控制要求与工作流程..............（6）
3、操作面板布置....................................（6）
4、控制系统构成....................................（6）
七、梯形图设计.........................................（6）
1、梯形图的整体设计................................（6）
2、各部分梯形图的设计..............................（8）
3、机械手的PLC控制梯形图..........................（8）
4、程序语言............................... ........（8）
八、总结... ...........................................（26）
）
附录...............................................
摘 要
在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气，增加了工人的劳动强度，甚至于危机生命。机械手就在这样诞生了,机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、气缸等机械器件组成；电气方面有步进电机、驱动模块、传感器、开关电源、电磁阀、等电子器件组成。该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、气动技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一。本文介绍的机械手是由PLC输出两路脉冲，分别驱动横轴、竖轴步进电机驱动器，控制机械手横轴和竖轴的精确定位，微动开关将位置信传给PLC主机；直流电机拖动手爪和底盘旋转，位置信号由旋转码盘和接近开关反馈给PLC主机；电磁阀控制气开阀的开关来控制机械手手爪的张合，从而实现机械手精确运动的功能。本课题拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。
关键字：
可编程控制器PLC；
机械手；
脉冲；
步进电机驱动器；
步进电机；
直流电机；
传感器；
限位开关；
电磁阀。
一、电气控制技术的发展状况
在现代工业中,为了实现各种生产工艺过程的要求,驱动生产机械的工作机构运动的电器机械装置称为电力动。在电力拖动中，电动机是生产机械的原动力。必须根据生产工艺的要求，通过各种控制电器，自动实现其启动、制动、反转及调速等控制，从而产生了电气自动控制技术。
20世纪20—30年代，人们采用继电器及接触器等元件控制电动机的运行，这种制动系统称为继电器—接触器控制系统。这类系统结构简单、价格低廉、维护方便，因此被广泛应用于各类机床和机械设备中。采用这种系统不但可以方便地实现生产过程自动化，而且还可以实现集中控制。目前，我国的大部分机床和其他机械设备仍旧采用继电器—接触器控制系统。由于该系统是固定接线形式，故在改变生产工艺时需要重新布线，控制的灵活性较差。另外，该系统采用有触点元件控制，动作频率低，触点易损坏，系统的可靠性差。
20世纪40年代，世界上出现了交磁放大机—电动机控制，这是一种闭环反馈系统，它利用输出量与给定量的偏差进行自动控制，其控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管—晶闸管控制，到了70年展成为集成电路—晶闸管控制。由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调速性能大为改善，而且减少了机电设备和占地面积，耗电少、效率高，已完全取代了交磁放大机—电动机系统。
在实际生产中，由于大量存在一些由开关量控制的简单程序控制过程,而实际生产工艺和流程又是经常变化的,因此需要一种能灵活改变程序的次新型控制器.于是,在20世纪60年代出现了一种能够根据生产需要方便的改变控制程序,而又比电子计算机结构简单、价格低廉的自动化装置—顺序控制.它是通过组合逻辑元件插接或编程来实现继电器—接触器控制线路功能的装置,能满足程序经常改变的控制要求,使控制系统具有较大的灵活性和通用性,但它使用的依然是硬件手段,装置体积大,功能也受到一定的限制.随着大规模集成电路和微处理技术的发展和应用,上述控制技术也发生了根本变化,在20世纪70年代出现了以微处理器为核心的、用软件手段来实现各种控制控制功能的新型工业控制器—可编程序控制器(PLC).它不仅充分利用了微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求,而且还照顾到了现场电气操作维护人员的技能和习惯,摒弃了微机常用的计算机程序语言的表达形式,独具风格地形成了一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构,使用户程序的编制清晰直观,方便易学,更容易调试和查错.它已经取代了继电器—接触器控制系统,被广泛应用于大规模的生产过程控制中,具有通用性强、程序可变、编程容易、可靠性高、使用维护方便等优点,故目前世界各国已将它作为一种标准化通用设备普遍应用于工业控制中.
电气控制技术是随着科学的不断发展、生产工艺的不断提高儿讯发展的。在控制方法上，它手动控制到自动控制；在控制功能上，它是从简单到复杂；在操纵上，它笨重到轻巧;在控制原理上,它从由单一的有触点接线的继电器—接触器控制系统,到以微处理器为中心的软件控制系统.随着新的控制理论和新型电器及电子元件的出现,电气控制技术还将不断得到发展.
二、 PLC的基本结构和工作原理
1、 PLC的基本结构
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。根据结构形式的不同，PLC的基本结构分为整体式和模块式结构两类。
1）.整体式结构的PLC
整体式结构的PLC由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）单元、电源电路和通信端口等组装在一起组成。
2）.模块式结构的PLC
模块式结构的PLC是将中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）单元、电源电路和通信端口等分别做成相应的模块，应用时将这些模块根据控制要求插在机架上，各模块间通过机架上的总线相互联系。
3）.PLC各组成部分介绍
（1）、中央处理器（CPU）
中央处理器（CPU）是PLC的核心部分，相当于PLC的“大脑”。它通过系统总线与用户存储器、输入/输出、通信端口等单元相连。通过制造厂家预制在系统存储器内部的系统程序完成各项任务。其主要功能是由编程器写入控制程序和数据到存储器、检验用户程序、从存储器上读取和执行程序，还可以进行PLC内部故障的诊断等。
（2）、存储器
根据存储器存储内容的不同，我们把存储器分为系统程序存储器、用户程序存储器和数据存储器。
系统程序存储器：用来存放系统软件的存储器。系统程序相当于计算机操作系统。是PLC厂家根据选用的CPU的指令来编写的，并固化到ROM里，用户不能修改其内容。
用户程序存储器：用来存放用户根据控制要求编制的程序。不同类型的PLC，其存储容量也不一样。
数据存储器：用以存放PLC运行中的各种数据的存储器。因为运行中数据不断变化，所以这种存储器必须可读写。
（3）、输入/输出（I/O）单元
输入/输出（I/O）单元是PLC与此同时外部设备连接的纽带。输入单元接收现场设备向PLC提供的开头量信号，经过处理后，变成CPU能够识别的信号。输出单元将CPU的信号经处理后来控制 外部设备的。
（4）、电源部分 （5）、通信端口
PLC的CPU模块上至少有一个通信端口。通过这个通信端口PLC可以直接和编程器或上位机相连。
（6）编程器
几乎每个PLC厂家都有自己的编程器。用户通过编程器来编写控制程序，并通过编程器接口将自己的控制程序输入到PLC。它还可以在线检测程序的运行情况。在出现故障时，通过编程器可以很方便的找出错误。
（7）特殊功能单元
主要包括模拟量输入/输出单元、远程I/O模块、通信模块、高速计数模块、中断输入模块和PID调解模块等。随着PLC的进一步发展，特殊功能单元的应用也越来越多。
2、PLC的工作原理
PLC的工作原理与继电器构成的控制装置一样，但是工作方式不太一样。继电器控制是并行方式，即如果输出或电，该线圈的触点立即动作。而PLC则不同，它采用循环扫描技术，只是该线圈通电或断电，并且必须当程序扫描到该线圈时，该线圈触点才会动作。也可以说，继电器控制装置是根据输入和逻辑控制结构就可以直接得到输出，而PLC控制则需要输入传送、执行程序、输出3个阶段才能完成控制过程。
PLC采用循环扫描技术可以分为3个阶段：输入阶段（将外部输入信号的状态传送到PLC）、执行程序阶段和输出阶段（将输出信号传送到外部设备）。
1)、输入阶段
在这个阶段中，PLC读取输入信号的状态和数据，并把它们存入相应的输入存储单元。
2)、执行程序阶段
在这个阶段中，PLC按照由上到下的次序逐步执行指令。从相应的输入存储单元读入输入信号的状态和数据，然后根据程序内部继电器、定时器、计数器数据寄存器的状态和数据进行逻辑运算，得到运算结果，并将这些结果存入相应的输出存储单元。这一阶段执行完后，进入输出阶段。在这个程序执行中，输入信号的状态和数据保持不变。
、输出阶段
在这个阶段中，PLC将相应的输出存储单元的运算结果传送到输出模块上，并通过输出模块向外部设备传送输出信号，开始控制外部设备。
三、 PLC的特点及基本功能
1、PLC的特点
1）、编程简单，易于掌握，PLC的设计者充分考虑到现场技术人员的技能和习惯，经常采用的是梯形图方式的编程语言，它与继电器控制原理图相似，具有直观，清晰、修改方便，易掌握等优点，即便未掌握专门计算机的人也能很快熟悉，因而受到了广大现场技术人员的欢迎。
2）、可靠性高，抗干扰能力 PLC是专为工业控制而设计的，由于采了一系列的措施，使之在恶劣的工业环境下仍能保证很高的可靠性，一般平均无故障时间可达到4-5万小时，远远超过以往电器控制系统和计算机控制系统。
3）、通用性能好，PLC品种多，档次高，同一以PLC可适用于不同的控制对象或同一对象的不同控制要求，同一档次，不同机型的功能也能方便地相互转换。
4）、功能强，PLC运用了计算机、电子技术和集成工艺的最新技术，在
硬件和软件两方面不断发展，使菘具备很强的信息处理能力，可进行逻辑、定时，计数和步进等控制，能完成A/D与D/A
5）、开发周期短 PLC在许多方面是以软件编程来取代硬件接线实现控制功能，大大减轻了繁重的安装接线工作，且编程简单，程序设计和高度修改也很方便安全，因此，大大缩短了PLC控制系统的开发周期。
6）、体积小，使用方便，由于PLC采用了半导体集成电路，其体积小，重量轻，结构紧凑，功耗低，是机电技术的理想控制器，PLC编程简单，自诊断能力强，能判断和显示自身故障，使操作人员检查判断故障方便迅速，而且接线少，维修时只需更换插入式模块，维护方便，修改程序和监视运行状态也容易。
2、PLC的基本功能
1）、逻辑控制 PLC具有逻辑运算功能，它设置有“与”、“或”、“非”等逻辑指令，能工巧匠够描述继电器触点的串联、并联、串并联等各种连接。因此它可以代替继电器进行组合逻辑与顺序逻辑控制。
2）、定时控制 PLC具有定时控制功能。它为用户提供了若干个定时器并设置了定时指令。定时值可由用户在编程时设定，并能在运行中被读出与修改，使用灵活，操作方便。
3）、计数控制 PLC还具有计数功能。它为用户提供了若干个计数器并设置了计数指令，计数值可由用户在编程时设定，并可在运行中被读出与修改，使用与操作都很灵活方便。
4）、步进控制 PLC能完成步进控制功能。步进控制是指在完成一道工序以后，再进行下一步工序，也就是顺序控制。PLC为用户提供了若干个移位寄存器，或者直接有步进指令，可用于步进控制，编程与使用很方便。
5）、A/D、D/A转换 有些PLC还具有“模数”转换（A/D）和“数模”（D/A），功能，能完成对模拟量的控制与调节。
6）、数据处理 有的PLC还具有数据处理能力，并具有并行运算指令，如两个数据并行传送、比较和逻辑运算，进行数据检索、比较、数制转换等操作。
7）、通信与联网 有些PLC采用了通信技术，可以进行远程I/O控制，多台PLC之间可以进行同位链接，计算机作为上机可对其命令并返回执行结果，这种采用一台计算机，多台PLC组成的颁式控制网络可完成圈套规模的复杂控制。
8）、监控控制 PLC具有较强的监控功能。在控制系统中，操作人员通过监控命令可以监视有关部分的运行状态，可以调整定时或计数设定值，因而高度、使用和维护都很方便。
四、PLC的应用领域和发展趋势
目前，PLC在国内已得到了广泛的应用。利用PLC最基本的逻辑运算、定时、记数等功能进行逻辑控制，可以取代传统的继电器控制系统，广泛用于机床、印刷机、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。
较高档次的PLC具有位置控制模块，特别适用于机床控制。大、中型PLC具有多路模拟量输入输出和PID控制，可构成模拟量输入输出的闭环控制系统，用于过程控制。
随着计算机控制技术的发展，国外近几年兴起自动化网络系统，PLC与PLC之间，PLC与上位机之间连成网络，通过光缆传递信息，构成大型的多级分布式控制系统（集散控制系统）。PLC具有可靠性高、使用方便、编程简单、体积小、重量轻等特点。目前，全世界PLC生产厂家约200多家，生产300多个品种。作为控制装置，它在许多工业控制领域都得到了广泛的应用。随着微处理器技术的发展，PLC也得到了迅速的发展，其技术和产品日趋完善。
& nbsp;PLC的主要发展趋势主要表现在以下几个方面。
1、高速度、高I/O容量、功能强大
随着CPU处理速度的提高，PLC程序执行的速度也越来越快；在规模和超大规模集成电路的发展，相应地使I/O的容量也得到增加；智能模块的啬，使PLC能够实现的功能越来越多。
2、强大的PLC联网能力
随着人们对工业自动化的要求越来越高，人们已经不再满足对几个设备、几条生产线的PLC控制，而是要求实现对全工厂的自动化 ，所以提高PLC控制系统的网络功能成为PLC的发展趋势。以后人们不公能通过通信模块进行PLC与PLC、PLC与上位机之间的连接，还能通过拨号或者无线的方式使PLC联网。
3、编程软件多样化
PLC的梯形力语言、助记符语言和功能模块语言虽然使用方便，而且也能很好的实现控制要求，倡在处理一些高级功能（复杂运算、报表生成和打印等功能）时存在明显的不足，所以就要求高级语言（BASIC、C、FORTRAN等）、图形语言、汇编语言兼容。这样不公可以通过梯形图语言、助记符语言和功能 模块语言来编写程序，也可以通过高级语言来编程。
五、 PLC应用中应注意的若干问题
本节主要介绍PLC在应用过程中经常遇到的一些对PLC的某些输入信号的处理问题。
1、PLC输入信号抖动的消除
在实际应用中，有些开关输入信号在接通过程中，由于外界干扰会出现时通时断的“抖动”现象。这种现象在继电器系统中由于继电器的电磁惯性一般不会造成误动作，没什么影响。但在PLC应用系统中，PLC是不断扫描工作，扫描周期一般比继电器动作时间短得多，抖动信号很可能被PLC检测到，造成错误的结果。所以，必须对这些“抖动”进行处理，已保证系统正常工作。
2、两线式传感器输入的处理
如果PLC输入设备采用两线式传感器（如接近开关、光电开关等）时它们的漏电电流较大，可能会出现错误的输入信号。为了避免这种现象，可在输入端并联输入电阻R，
旁路电阻R的阻值由下式确定：
I（Um∕InUn）∕（R+Un∕In）∕≤UL
式子中，I为传感器的漏电流；Un、In分别是PLC的额定输入电压和额定电流；Um是PLC输入电压低电平的上限值。
3、 由晶体管提供输入信号的处理
如果PLC输入信号由晶体管提供，则要求晶体管的截止电阻应大于10千欧姆，导通电阻应小于800欧姆。
六、机械手移动工件的控制系统
1、机械手移动工件的基本机构
机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等，应用非常广泛。应用PLC控制机械手实现各种规定的工序动作，可以简化控制线路，节省成本，提高劳动生产效率。
如图 [1] 所示，是一台工件传送机械手的动作示意图。
其作用是将工件从A位置传送到B位置。其上升、下降和左移、右移动作由双线圈的两位式电磁阀驱动气缸来控制完成，一旦电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动直到相对的线圈通电为止。另外夹紧、放松的动作由只有一个线圈的两位式电磁阀驱动的气缸控制完成，线圈通电，夹住工件，线圈断电，放松工件（若担心停电时的工件跌落，可选用通电时松开、断电时夹紧的夹具）。
图 [1]
2、机械手移动工件的控制要求与工作流程
机械手的全部动作由气官缸驱动，而气缸又有相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈两位电磁阀控制。例如，当下降电磁阀通电时，机械手下降；下降电磁阀断电时，机械手下降停止。只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升；当上升电磁阀断电时，机械手上升停止。同样，左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。机械手的放松/夹紧由一个单线圈两位置电磁阀（称为夹紧电磁阀）控制。当该线圈通电时，机械手夹紧；当该线圈断电时，机械手放松。
当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全，必须右工作台无工件时才允许机械手下降。也就是说，若上一次搬运到右工作台上的工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降，用光电开关进行无工件检测。
机械手的动作过程如图 [2] 所示。
图 [2]
从原点开始，按下起动按钮，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时接通加紧电磁阀，机械手夹紧。夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。若此时右工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止，同时接通左移电磁阀，机械手左移。左移到原点时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。至此，机械手由原位下降抓物上升右转下降放物上升左旋原位结束。经过八步动作完成了一个周期的动作。
3、操作面板布置
如图 [3] 是可编程控制器控制盘面板布置图
; 图 [3]
机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。
手动操作：就是用按钮操作对机械手的每一步运动单独进行控制。例如，当选择上/下运动时，按下启动按钮，机械手下降；按下停止按钮，机械手上升。当选择左/右运动时，按下启动按钮，机械手右移。当选择夹紧/放松运动时，按下启动按钮，机械手夹紧；按下停止按钮，机械手放松。
自动操作方式又分为步进、单周期和连续操作方式。
步进操作：每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。
单周期操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止（如果在操作过程中按下停止按钮，机械手停在该工序上，再按下启动按钮，则又从该工序继续工作，最后停在原位）。
连续操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手的动作将自动地、连续地不断地周期性循环。在工作中若按一下停止按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。
4、控制系统构成
（1）控制系统图
机械手移动工件控制系统图如图 [4] 所示
图 [4]
（2）输入/输出端子地址分配
该机械手控制系统所采用的可编程控制器是由德国西门子公司生产的S7－200CPU214。如图 [5] 是可编程控制器输入输出端子地址分配图。
图 [5]
该机械手控制系统共使用了14个输入量，6个输出量。
七、梯形图设计
机械手的控制属于顺序控制，采用步进指令，根据说明机器工作状态转换的图形，进行程序设计。
1.梯形图的整体设计
根据机械手的工作方式情况，在选择“单步操作”时，应执行“单步操作”程序；在选择“自动”方式时，应执行“自动程序”，故梯形图的总体构成应如图 [6] 所示。其中，自动程序要在启动按钮按下时才执行。
图 [6]
2.各部分梯形图的设计
1）通用部分梯形图设计
（1）状态器的初始化：
初始状态器S600在手动方式下被置位、复位。当方式选择开关处于“返回原位”（X501接通）时，按下返回原位按钮（X505）时被置位；在“单步操作”（X500接通）时，S600复位。处于中间工步的状态器用手动动作复位操作，即在方式选择开关位于“单步操作”或“返回原位”时，中间状态器同步复位，故初始化梯形图如图 [7] 所示（如果状态器要在供电时从断电前条件开始继续工作，则不需要M71）。
图 [7]
（2）状态器转换启动：
若机械手工作在自动工作方式下，当初始状态器S600被置位后，按下起动按钮，辅助继电器M575工作，状态器的状态可以一步步向下传递，即可以进行转换。在执行“连续操作”程序时，转换启动继电器M575一直保持到停机按钮按下为止。另一方面，采用M100检查机器是否处于原位。当M575和M100都接通时，从初始状态器开始进行转换，其梯形图如图 [8] 所示。
图 [8]
（3）状态器转换禁止梯形图：
激活特殊辅助继电器M574，并用步进指令控制状态器转换时，状态器的自动转换就被禁止。
在“单周期”工作期间，按下停止按钮时，M574应被激励并自保持，操作停止在现行工步。当按下启动按钮时，从现行工序重新开始工作，M574应复位，即重新允许转换。
图 [9]
在“步进”工作方式时，M574应始终工作，此时，禁止任何状态转换。但每按下一次启动按钮时，M574断开一次，允许状态器转换一步。
在“手动”工作方式（单一操作，返回原位）情况下，禁止进行状态转换。在手动方式解除之后，按下启动按钮，则状态转换禁止解除，M574复位。
PLC在启动时，用初始化脉冲M71使M 574自保持，以此禁止状态转换。直到按下启动按钮。状态器转换禁止体形图如图 [9] 所示。
通过对图 [8]、图 [9] 分析可得出：在执行“单步操作”和“返回原位”程序时，M575一直不能被接通，而M574长期被接通（按下启动按钮时除外）；执行“步进”程序时，每按一次启动按钮，M574断开一次，M575接通一次，状态器转换一次；在执行“单周期操作”程序时，按下启动按钮，M574断开，M575接通，状态器的状态可一步一步向下转换，直至按下停止按钮时，M574自锁，状态器的状态转换被禁止，操作停止现行工序（再次按下启动按钮时从现行工序开始工作）；在执行“连续操作：程序时，M575一直接通到按下停止按钮，此时M574一直不能接通。
2）单步操作梯形图 ：
图 [10]
3）返回原位梯形图 ：
在“返回原位”状态下，“夹紧”与“下降”动作应被停止，上限位未动作时应进行“上升”；上限位动作时，“右行”动作应停止，并左行至左限位位置。返回原位梯形图如图 [11] 所示。
图 [11]
4）“自动”状态流程图 ：
如图 [12] 所示
图 [12]
图 [12] 表示了机械手自动工作时执行各工步的情况。表明了各工步的实现以及各工步的转换条件。在第一次下降工步中，下降电磁阀Y430接通。自下限位置时，X401接通，转化为“夹持”过程。在夹持工步中，夹持电磁阀Y731置位，同时驱动T450。T450接通后，转化为第一次上升。此后执行类似的操作，完成由初始条件到下一个初始条件的一系列操作。在夹持输出Y431置位后，保持夹持，直到夹持输出复位松开。如上所述一步一步按顺序驱动各个负载动作，称为顺序控制或过程步进型控制。这种控制过程用继电器符号程序很难实现程序设计。
用状态器替代自动工作流程图中的各个工步，可得到图 [13] 所示的功能表图。初始状态在图中用双线框表示。
图 [13]
根据图 [13] 的功能表图，可设计出自动操作时的梯形图，
如图 [14]所示。
图 [14]
3.绘制机械手PLC控制梯形图 &n bsp; 图 [15-1]
该机械手在自动工作时，应先将其工作方式选择开关放在“返回原位”，并按下返回原位按钮，对状态器进行置位，然后再将工作方式选择开关放至自动工作方式下。若自动工作状态解除，则应将工作方式选择开关放至“单步操作”位置 。
4、程序语言：
0 LD X501 30 AND X503
1 AND X505 31 OR X502
2 S S600 32 OR X500
3 LD X500 33 OR X501
4 R S600 34 OR M71
5 LD X500 35 OR M574
6 OR X501 36 ANI M101
7 OR &nbs 陈立定、吴玉香、苏开才 编
7.《电器及PLC控制技术》 机械工业出版社 主编 黄净
8.《机床电器与PLC 》 西安电子科技大学出版社 主编 李伟
9.《PLC应用开发技术与工程实践》 人民邮电出版社 求是科技
10.《PLC实验实训指导书》 河南工业职业技术学院 主编 路剑
11.《可编程控制器的原理与应用》 北京希望电子出版社 主编 史增芳
附录：
表1 数字量输入地址定义
地 址 符 号 定 义 备 注
I0.0 启动按钮
I0.1 下限位 下限位开关
I0.2 上限位 上限位开关
I0.3 右限位 右限位开关
I0.4 左限位 左限位开关
I0.5 无工件检测 无工件检测开关
I0.6 停止按钮
I0.7 单操作 单步方式开关
I1.0 步进操作 步进方式开关
I1.1 单周期操作 单周期方式开关 I1.3 左与右
I1.4 上与下
I1.5 夹与松
表2 数字量输出地址定义
地址 符 号 定 义 备 注
Q0.0 下降电磁阀 下降电磁阀线圈
Q0.2 夹紧电磁阀 松开/夹紧线圈
Q0.1 上升电磁阀 上升电磁阀线圈
机械手设计论文篇2
Key words： machinery design；teaching method；rearch
【中图分类号】G42 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2013）05-0250-01
引言
随着计算机技术的飞速发展， 利用计算机辅助设计来改善机械类专业基础课程机械设计教学学模式已成为必然趋势。机械结构设计作为传统机械设计教学中最基础的一部分，作为教师一方面考虑如何在现有机械设计理论与方法的基础上与现代的机械设计方法和理论，应用现代的计算机将两方面有效的结合起来，更加拓宽了机械设计教学的思路和方法。本文将从以下几个方面来探讨计算机辅助设计如何来贯穿于机械设计的教学中去。
1.传统机械设计教学中面临的挑战
《机械设计》是一门古老的学科，随着时代的发展本课程的教学也出现一系列的问题，主要体现在以下四个方面：（1）传统的课堂教学形式仍占主要地位课堂教学是传授知识的主阵地和主渠道，《机械设计》课程内容的广泛性与授课方式及学时的有限性之间有矛盾，影响了学生掌握更多有关机械设计的知识，限制了学生分析、构思和设计能力的培养，阻碍了教学改革进程。 （2）实践知识的匮乏。现在的大学生尤其是近机专业类的，他们在平时的实践和实验课程中接触机械方面的机会比较少，就是观察到一些机械机构与原理方面的现象，也不会刻意去留意。这样的话，学习本课程，就更缺乏实践方面的知识，甚至连感性认识都没有。（3）现代设计理论及方法的出现。近些年来，现代机械设计方法取得了飞速的发展，目前常用的有：计算机辅助设计、优化设计、可靠性设计、摩擦学设计、设计方法学设计、并行设计、人机工程学设计、虚拟现实、相似系列产品的设计、质量驱动设计、工程反求设计和分型设计等。一个新的机械设计体系正在发展和形成，现代设计方法将不断得到推广和应用。这方面也是我们机械设计教学遇到的新的挑战。（4）缺乏实践手段，教学目标难以实现《机械设计基础》是一门实践性较强的课程，边学习边实践才能实现提高设计能力、培养创造性素质的要求。但实际上由于学时所限，加之一般院校缺乏相关实验、实习操作手段，很难达到上述要求。由于学生缺乏对实际机械系统的感性认识，所以教学效果不太理想。（5）社会需求和要求的不断提高。
2.计算机辅助设计融入机械设计教学模式的研究
就《机械设计》教学在新的时代面前提出了这些迫切的要求，本文对该课程的教学模式进行了初探。主要从以下四个方面进行探究。（1）机械设计教学中推广三维设计的方法。（2）注重培养学生的创新能力。（3）优化教学手段。（4）CAD的虚拟技术是一种新兴的多学科交叉技术，它涉及多方面的学科研究成果与专业技术。以虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象，能使设计人员与多维的信息环境进行交互。同时，利用虚拟技术可以大大地减少实物模型和样件的制造。虚拟技术以CAD为基础，是一种新的制造系统，这种系统按应用情况又可分为增强的可视化系统和基于现实的CAD系统。①增强的可视化系统。利用现行的CAD系统进行建模，通过对数据格式进行适当的转换输出虚拟环境系统。利用三维的交互设备（如头盔式显示器、数据手套等），在一个虚拟真实的环境中，设计人员对虚拟模型进行各个角度的观察。目前投入使用的虚拟设计多采用增强的可视化系统，这主要是因为基于建模系统还不够完善，相比之下，目前CAD建模技术比较成熟，可以利用。②基于虚拟现实的CAD系统。利用这样的技术用户可以在虚拟环境中进行设计活动。与纯粹的可视化系统相反，这种系统不再使用传统的二维交互手段进行建模，而直接进行三维设计。此外，它也支持如语言识别、手势及眼神跟踪等。这种虚拟设计系统在机械设计的教学中融会贯通，更加深入的了解现代机械设计的理念和思维。
3.总结
《机械设计》是一门非常重要的技术基础课程，内容多，课时少。研究如何解决当前机械设计教学中面临的问题，我们一方面要从教学内容，教学方法不断提高和改进，另外还要培养在机械设计中融入现代计算机的设计思想，增强他们学习的主动性，为今后进行相关机械设计工作打好良好的基础。
机械手设计论文篇3
1.1.现代机械设计的内涵
当前，随着我国经济、科技的发展迅速，产品技术的发展不再单纯依赖于设计者的思想灵感或经验技术，而是逐渐发展成为一门科学，并且是以知识为基础，具有科学设计手段的现代机械设计技术。随后，现代机械设计又引进了多种不同的设计方法理念，例如系统科学、信息科学、计算机技术等，这些都为我国的机械设计理念增色不少。
1.2. 现代机械设计的特点
现代机械设计种类繁多，其结构也越来越复杂。现代机械设计可以从实现功能的角度来考查，其中包括系统功能、传统功能、执行功能和操作功能等，这些功能都可以用来协助机械的运作，每一种功能都有其自身的特点。现代机械设计方法一般都是凭借计算机网络或其他一些现代化机械设备，引进先进的现代化设计理念及方法，创造出具有现代化机械设计特点的作品。现代机械设计的主要工具也是计算机，如利用计算机计算、分析、绘图等，可以大大提高现代机械设计的效率。
2. 国内外现代机械设计的方法与理论
随着科技的不断发展，人们对于机械产品的质量要求越来越高，许多科研工作者对现代机械设计方法都进行了研究。在国外有许多现代机械设计方法，比较著名的有普适设计理论方法、公理化设计理论方法和三次设计法理论。
2.1. 国外现代机械设计的方法
2.1.1 .普适设计理论方法
普适设计理论产生于德国，其理论方法的精华就是经验的累积和总结。现代机械设计种类较多，这就需要有一个系统的理论方法对其进行总结与归纳。普适设计理论方法是一种典型的设计方法学，这种理论建立起了一系列系统的理论设计方法，从策略、规则、方法到实施都有其具体的设计规则模型。普适设计理论方法的重点就是构建机械设计的功能结构，其每一步的能量输入与输出都是根据已有的经验作为基础所构建出来的，所以普适设计理论方法是一种基于经验的方法。
2.1.2. 公理化设计理论方法
公理化设计理论方法产生于美国，是一种基于决策的理论设计方法。公理化设计理论方法结合了普适法的经验累积，利用系统理论作为基础，再加上其自身的科学决策，构建起以科学基础和法律公则为基础的设计理论方法。公理化设计理论方法还是一种较为传统的方法，在没有系统知识和经验的时候也可以有效利用。有些机械化设计理论较为复杂，如果根据一般的理论设计方法不能有效地设计出好的机械作品，利用公理化设计理论方法，就能对各种复杂的机械设计进行优化，从而达到很好的设计效果。
2.1.3. 三次设计法理论
三次设计法理论是由日本学者提出的，这种机械设计理论方法主要包括3 个过程，即系统设计、参数设计和容差设计。
（1）系统设计是整个机械设计的核心理念，也是最基础的部分，它是整个机械设计的始发站。
（2）参数设计就是对各个功能进行优化组合，使系统中所有参数组合最佳，这样可以使产品的负面影响减到最小。
（3）容差设计相当于是对整个机械设计的一个检验，确认各个参数的波动范围，从而尽可能减少制作成本，整个设计过程总称为三次设计。三次设计法理论是目前国际公认的质量最高的机械设计方法，其设计的核心内容就是参数设计和容差设计，每一种设计都是整个机械设计过程中的有效工具，利用其设计方法对机械设计的参数进行优选。
2.2. 国内现代机械设计的方法
机械设计理念在不断发展，为适应科学发展的要求，我国大量的科研工作者也对其进行了不断地探讨和研究，并且取得了一些成果。这些新型的设计方法理念，有效地解决了机械设计过程中出现的一些问题，具有很好的实用性。计算机辅助机械设计方法、系统化机械设计方法和局部或全局性的设计方法都是我国科研工作者的研究成果，下面以其为代表进行介绍。
2.2.1. 计算机辅助机械设计方法（简称“电子信息技术”）
计算机辅助机械设计方法是随着计算机科学技术的不断发展而兴起的一种机械设计方法。机械设计人员在画图、构思和高速运算等方面可以运用计算机来协助工作。传统的机械设计方法，除了科学的设计理念，其设计步骤也非常重要，传统的机械设计方法都是利用图纸或手绘而制作出设计方案，而计算机辅助方法出现之后，设计者就可以利用计算机有效地进行产品设计。计算机辅助机械设计方法不仅可以减少设计人员的体力劳动，还可以提高设计质量，缩短设计周期。
2.2.2 .系统化机械设计方法
系统化机械设计方法是对传统机械设计方法的一种突破，它改变了以往一成不变的单纯的功能性要求。系统化机械设计方法使整个机械设计的方法理念更加系统化、信息化与智能化，能够在不丢失数据的前提下，通过对用户信息进行管理或禁用某些程序，使一些丢失的数据还原，保护用户系统的利益，从而保护整个系统。系统化机械设计方法通过多种方式对用户系统进行合理保护：
（1）利用一些软件对硬盘中的信息进行管理；
（2）有效地隐藏备份，如系统化机械设计方法可以还原一些丢失的文件、更改文件属性或对文件加密等。
2.2.3. 局部或全局性设计方法
国内现代化机械设计方法理念较之以前更为全面，实用性更强。现代化机械设计理念更为科学，通过它可以全面了解整个机械设计过程，系统地对整个机械设计过程进行监测或督查，以提高工作效率。
3. 现代机械设计的研究进展
现代机械设计全面发展。随着科技的不断进步，现代机械设计方法逐渐面向大众，适应市场化的发展需求。
3.1.全球化。机械设计全面发展，在全球化的进程当中占据着非常重要的地位，所以面向全球化是机械设计发展的必然趋势。
3.2.网络化。在机械设计的发展中，很多人认为机械化与网络没有太多的联系，但事实上这种思想是错误的，当今社会网络化越来越成为大众交流发展的一个平台，任何事情在网络化这个大平台中都可以得到讨论，因此机械化设计是与其紧密相连、密不可分的。
3.3.虚拟化。设计过程本身就是一个抽象的过程，自然带有一定的虚拟色彩。
3.4.自动化与绿色化。这是现代机械设计中较为先进的一种科学理念，设计者应有效地利用这种理念进行设计，以提高机械设计工作的效率，降低能耗。
4. 结语
随着我国机械制造产业的不断发展，我国的机械设计理念也需要不断更新。高质量、高生产率一直是机械设计的主要目标。因此，21 世纪机械设计应朝着柔性化、灵捷化、智能化、信息化、网络化、绿色化的方向发展。
机械手设计论文篇4
机械设计基础课程是一门用以培养学生机械设计能力的技术基础课，主要内容包括机械传动知识、常用机构、轴系零件等，本课旨在培养学生综合运用先修课程中所学知识和技能，解决机械工程实际问题的能力，结合各种实践教学环节，进行机械工程技术人员所需的基本训练，为学生进一步学习有关专业课程和日后从事机械设计工作打下基础，因此在近机械类专业的教学计划中占有重要地位和作用，是高等工科院校中近机械类专业一门主干课程，在人才培养的教学计划中占有重要的地位。作为基础理论课程，其概念较繁杂，同时也具有很强的实践性和应用性，所以教学过程中必须将理论和实践紧密结合起来，注重对学生解决实际问题能力的培养。然而当前教学中确存在着一定的问题，影响了教学效果。
1.机械设计基础教学重点
机械原理教学重点要求学生掌握运动副的分类和表示方法，机构自由度的计算、机构运动简图的绘制、铰链四杆机构的基本形式及其演化、图解法绘制盘状凸轮机构、齿廓啮合基本定律、设计渐开线齿轮传动的基本尺寸以及轮系传动比的计算等。本部分的基本概念和基本理论比较抽象，如机构自由度计算中虚约束的判断、平面连杆机构曲柄存在条件的判定、滚子半径和基圆半径对凸轮轮廓的影响、渐开线性质等。这些内容学生在学习时既看不到，又摸不着，使教学中存在着很大的难度。实验教学也是机械设计基础课程的一个重要的实践性环节，是培养学生动手能力和工程意识、检验知识的重要手段。实验内容主要有：常用机构、机构运动简图绘制、齿轮范成实验、机械零件现场教学、齿轮减速器拆装等。机械设计基础实验多以验证性的实验为主，学生只需按照实验指导书所列步骤进行，缺乏主动参与意识，这样不利于学生自主学习能力的培养。
2.机械设计基础教学中存在的问题
随着教学改革的深入和课程体系的调整，《机械设计基础》课程的知识不断更新，学时逐渐缩短。但随着科学技术的进步和机械学科的发展，本课程需要向学生讲授的内容越来越多。由于该课程涉及知识点多、难度大，并具有一定的实践性，致使学生对各章节之间的教学联系缺乏清晰的认识，学习效果差。而教学中，有些教师只满足于给学生讲道理，以为道理讲清了，任务就完成了。这样的教学过程完成后，学生仅仅简单地记住了一些名词术语或要点，对知识点的理解和运用仍然没有质的提高。显然，传统的教学方法存在着理论与实践相分离的现象，不能很好地解决该课程的重点、难点。为培养高素质技能型人才，满足社会不断发展的要求，对教学方法的改进迫在眉睫。
3.机械设计基础教学方法改进措施
3.1改革课程设计的教学模式
传统的课程设计教学模式是集中用两周的时间要求学生就某一课题进行设计，完成机械系统总体方案设计、机构运动设计、通用零部件工作能力设计和结构设计等内容，设计性内容和计算量比重较大，时间紧、任务重。因此，在教学中，可以将课程设计的内容分解在理论教学的各个章节中，让学生带着任务去学习，而到最后课程设计就比较简单了，提高理论学习的积极性，综合应用能力也得到了提高机械设计基础不仅要培养学生掌握机械技术的基本知识、基本理论和基本技能，更要培养学生的设计创新能力和解决实际问题的能力。课堂教学要并注意培养目标与教学目标相适应，以更符合高等职业教育人才培养目标的要求。
3.2分利用多种教学手段
要充分利用有利于改善教学效果的多种教学手段。在教学实践中，充分利用实物、模型，增强学生的感性认识；通过多媒体课件教学使学生对各种机构的工作原理及在各种机械中的实际应用有深入的了解，提高学生的工程意识，激发学生的学习兴趣。可以引入CAI教学课件展示各类机构的运动过程，呈现不易观察的零件内部结构与动态特征，演示实际加工机床的运动与加工过程等，使学生的视觉活动和听觉活动有机结合，变枯燥的结构内容为形象生动的内容，增强学生的感性认识，启发和引导学生积极思维，增强教学效果。使用挂图、投影仪等则可省去部分在黑板上画图的时间。
3.3加强实验教学
要有效利用实验教学，由任课老师在课堂上做演示实验，以配合课堂教学。比如在讲解四连杆机构时，运用模型做课堂演示，让学生一边观察一边听讲，能使学生很快弄清曲柄、摇杆等构件之间的实际运动情况，理解了死点、急回特性等重点知识。另外，带学生在实验室进行实验，是很好的教学方式。它可以使学生对机械的运动情况观察得更仔细、更充分，同时还可以培养他们的实际动手能力，为此，要尽可能让每个学生都有机会亲手参加实际操作。为积极创造条件做好实验，任课教师应与试验人员密切配合，根据实验指导书的要求认真做好准备、讲解、指导及批改实验报告等工作，提高实验的质量和效率。
3.4加强实习教学
实习教学是培养学生动手能力的主要手段。《机械设计基础》课程可以结合专业实习来进行。具体来说就是在专业实习前，任课教师根据教学内容拟出实习思考题，让学生带着机械设计基础问题去实习，启发学生自己动脑去发掘尚未掌握的知识，寻找尚未知晓的事物。例如，在齿轮传动机构拆装实习时，可通过对传动齿轮的装拆和齿轮侧隙的测量进一步理解中心距可分性原理，再通过讲解，启发学生自己开动脑筋充分分析，热烈讨论，去理解该原理的现实意义，即生产实际中齿轮的装配虽不按标准中心距安装，但仍然可使传动平稳的道理。因此，《机械设计基础》任课教师应充分利用好专业实习时，认真加以引导，提高学生的积极性和思维能力。
《机械设计基础》教学应与生产实践、技术推广、社会服务紧密结合，更好地面向社会、面向市场，适应企业需求和岗位需要，与生产实践紧密结合。《机械设计基础》课程教学方法还需要教师在教学实践中不断地创新、总结和完善，才能更好地进行教学。
参考文献：
机械手设计论文篇5
【文章编号】0450-9889（2012）10C-0056-02
根据相关调查显示，机械设计与制造专业大部分毕业生在地方区域企业就业，工作岗位有初次就业岗位、发展岗位和拓展岗位三个层次的岗位，具体岗位主要为普通机床操作工、数控机床操作工、产品质量检测员、产品售后服务员、工艺装备设计员等八种。随着汽车等机械制造业的发展壮大，企业急需应用型机械设计与制造专业人才。为有效地提升学生的专业能力和职业素养，高职教育必须将专业建设主动融入地方工业产业链，围绕地方经济发展需要，积极推进专业建设及课程改革，本文就机械设计与制造专业课程改革中专业课程的合理化设置进行探讨。
一、专业培养目标
高职的机制专业即机械设计与制造专业，该专业是面向工程机械、通用机械、汽车制造业等机械行业，培养从事零件制造、产品质量检测、零件加工工艺规程编制、工艺装备设计、产品售后服务、产品销售、生产管理等工作，具有良好职业道德及可持续发展能力的高素质高技能人才。
二、专业课程设计
目前机械设计与制造专业的专业课程设计是围绕专业人才培养目标，深入开展社会调研与工作分析；确定典型工作任务与职业能力需求；以工作过程为导向，系统设计专业课程结构，梳理出专业理论教学部分和实践教学部分；与企业合作开发专业核心课程，确定课程目标和主要内容。
三、专业课程结构
该专业专业课程结构为“1+3”结构。“1”为专业基础平台，“3”为机械加工、机械制造工艺设计、综合实践三个阶段。归纳出的专业课程结构体系如图1所示。
其中，机械制图与测绘、机械结构分析与设计、互换性与技术测量、零件数控车削加工（含考证）、机械制造工艺及夹具设计为核心课程，其学习的质量直接影响到学生在就业岗位的胜任能力。各高职院校在这些课程改革上投入了大量精力，取得了一定成绩，但各专业课程之间是相互联系的，它们之间怎样更好的衔接、过渡，使各科教学组织更合理，教学资源能充分利用，使学生能由浅入深，既有阶段性又有连续性的学习，这就要求教师思考如何合理安排各阶段的专业课程。
四、专业课程安排
（一）第一阶段。即第一学期，新生进入该专业学习的开始，文化基础课程较多，只能同时开设机械制图与测绘（第一阶段）、金属材料与热处理、机械零件手工制作（即钳工实训）三门专业课，在机械制图与测绘和金属材料与热处理两门理论课学习到中后期，即机械制图与测绘课程进行到组合体部分，金属材料与热处理课程讲授完材料牌号、性能及功用部分，可将2周的机械零件手工制作实训课有机的插入，按图样进行零件手工制作。机械制图与测绘课程的看图能力在机械零件手工制作实训中得到实践提高，各种材料的使用性能在机械零件手工制作实训中得到亲身感知，为后继专业课学习培养学习兴趣，奠定初步的基础。
（二）第二阶段。即第二学期，开设有机械制图与测绘（第二阶段）、机械结构分析与设计（第一阶段）、机械加工设备与刀具、互换性与技术测量四门理论课，还有零件普通车削加工和零件普通铣、磨加工两门实训课程。这两门实训课要求学生能看懂图纸，按图加工，正确使用及维护设备与刀具，加工过程中会熟练使用量具进行测量，所以开设的四门理论课实际是为实训课服务，理论课是为实训提供足够的理论指导，再进行两门实训课教学，这样理论知识在实训中及时得到认知应用，对掌握基本操作技能起到积极的指导作用，为后继专业课程的学习打牢基础。
（三）第三阶段。即第三学期，开设有机械结构分析与设计（第二阶段）、液压与气动技术应用、机械制造工艺及夹具（第一阶段）三门主要理论课和零件数控车削加工、零件数控铣削加工、专业顶岗实习三门实训实践课。此阶段的实训课时增加，实训内容也由简单零件进入到复杂零件的加工，加工时必须考虑制造工艺过程的合理安排及夹具的正确使用，同时开始使用数控机床等先进设备，要求掌握其特性，能熟练、正确规范的使用。同期开设的专业理论课同样为实训课提供足够的理论指导，应该在实训前合理安排开设，此阶段的课程学习将为学生今后独立完成各种零件全部加工的工作能力的提升打下稳坚实基础。
（四）第四阶段。即第四学期，开设有机械制造工艺及夹具（第二阶段）、计算机辅助设计、产品逆向设计、专业顶岗实习、零件数控铣削加工（含考证）等课程，以零件数控铣削加工完成零件的设计到加工全过程为主线，先插入相关理论课程学习，到最后完成产品加工，学生通过理论与实践的有机结合学习，逐渐具备产品设计、独立编程、编制工艺及操作加工的综合能力，为今后从事产品设计研发等技术工作打下基础。
（五）第五阶段。即第五、六学期，开设毕业设计与制作和预就业顶岗实习两门课，教师可用预就业顶岗实习的部分内容作为毕业设计与制作的课题同时进行，相辅相成。学生在校期间所学的知识在这两门课程中得到检验，课程的开设提升了学生实际解决问题的能力、综合应用的能力，为今后从事生产技术工作打下全面扎实的基础。
机械设计与制造专业各阶段课程结构安排图如图2所示。
五、教改教学效果
机械手设计论文篇6
农业机械是衡量一国农业现代化发展的水平的主要指标之一，因而提供数字化手段提高我国农业装备的设计水平，对于在贸易全球化背景下提升农业装备制造业企业在国际上的竞争力具有不言而喻的历史意义。随着信息技术与数字化技术的迅猛发展，数字化设计已经全方位多层次的渗透到农业机械设计、生产中的方方面面，也给农业设计带来了巨大的变化。
1）信息技术与数字化的应用极大降低设计成本。
农业机械的产品创新设计涉及到数据开采、知识发现及其重用技术、知识的表达与组织、知识数据库的开发、基于知识的决策技术等。农业机械的设计可以在线上进行互动设计，企业可以与用户进行反馈论证与修改。设计者可以在线农业机械的设计效果，用户可以在线反馈设计过程中存在的问题，相比于以前农业机械设计都在纸质上进行绘图，在线农业机械设计的极大的促进农业机械设计与实践； 以往产品创新主要集中于具体设计过程，如今从产品的概念设计到详细设计的各个阶段均强调创新设计。如基于蓝牙技术的变量施肥机速度采集系统设计、温室环境下黄瓜采摘机器人信息获取设计、基于RFID 的农机安全监理现场巡检系统设计、基于资源管理和Silverlight技术的农业装备信息网络平台，以及Ajax 技术在农业装备信息网中的应用。均是信息技术与数字化技术在农业设计领域中应用的典范
2）数字化技术强调产品协同设计。
农业现代化的发展催生了许多新需求，这些新需求也亟需新的设计的方法，就目前农业机械数字化设计水平来看主要三种主流的设计方法，一是德国设计理论的系统化设计方法，二是TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving）三是公理设计（AxiomaticDesign，AD），对于目前我国而言，需要对先进的设计方法进行引进、消化、吸收再创新。更需要产品设计师跨区域的进行交流互动，跨部门甚至跨企业共同协作进行产品设计与制造等。数字化的设计平台能够为设计者之间提供实时的交流平台。基于互联网信息技术进行学习，可实现跨实现跨部门、跨行业、跨区域的设计者之间的沟通与交流。数字化虚拟设计实现了设计与需求的协同统一，锻炼设计者虚拟想象空间，提升农业机械的设计水平，有效实现零污染的设计理念，促进绿色设计理念的形成与发展。如基于离散元法的数字化设计、精密播种机数字化设计、拖拉机队列自动控制系统、秧盘育秧精准播种的穴孔同步对中装置及其控制系统，以及基于力控组态软件的温室监控系统均是农业机械协同设计的样例。
3）虚拟现实便捷了农业机械设计与展示。
虚拟现实技术独特魅力之处在于能将农业机械的设计构思、实施及展现都表现为多媒体如三维图形、语音和视频，能然设计者和未来的潜在使用者身临其境地体验产品的设计整体过程。通过多媒体技术、互联网技术来实现可以实现海量、实时、丰富的农业接卸虚拟设计素材。面向某些特色农业机械，其结构复杂、设计困难、设计周期长大大影响了农业现代化的进程。然而如果采用虚拟现实技术，可以有效的克服以上缺点，一方面可以利用虚拟现实技术模拟产品的某些性能，另外一方面也便于设计人员对产品的修改与调整。大大缩短了农机产品的设计、生产周期。满足变化莫测的市场需求。如虚拟样机技术在畜牧机械设计、基于ADAMS 的莲藕切片虚拟样机建模与仿真、基于Pro/E三轴卧式TMR 饲料车的建模及运动仿真、SPH 在土壤高速切削仿真系统开发中的应用、莲藕切片机惯性力平衡仿真优化、大型中空轴式静压轴承流固耦合数值模拟，以及电涡流缓速器制动力矩影响因素的仿真均是虚拟现实技术在农业机械化设计中的应用。
结论
本文首先细致的分析了农业机械设计特点与需求，以及存在的问题，针对数字化与信息技术的发展趋势与特点，如CAD/CAE/CAM虚拟现实设计等技术的飞速发展深刻的改变了农业机械化设计的格局与模式，本文首先详细梳理虚拟设计技术与理论研究现状及发展趋势，结合分析了农机产品设计制造现状，进而细致深入地分析基于数字化技术农业机械产品设计的未来的发展趋势，针对信息技术如互联网、虚拟现实等技术对农业机械的数字化发展提供的历史机遇，研究面向农机产品开发过程的数字化设计平台体系与设计模式，采用数字化对农业机械产品进行设计所带来的优点即在产品开发的不同阶段运用数字化模型描述产品，并对产品进行设计、开发、评价、修改，通过这方面的讨论，以期为我国农业机械的数字化设计探索提供有益参考的新途径与新思路。
参考文献
[1] 夏红霞；面向通用类机械产品虚拟装配的工程数据库管理系统研究[D]；合肥工业大学；2010年.
机械手设计论文篇7
一、前言
机械设计基础实际上包括了机械原理和机械设计两门课的内容，它囊括了从机械方案设计（原理设计）、参数设计到结构设计的所有内容，它是高等工科院校近机类和非机类各专业必修的一门技术基础课程，主要研究机械中的常用机构和通用零部件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法等，为学生学习后续课程和将来从事工程技术工作打下良好的技术基础，对培养学生的设计思维和创新能力有着非常重要的作用。因此，机械设计基础不仅在教学计划中有承上启下的作用，而且在人才培养上还有其特殊的作用。
现代机械产品中机电一体化技术的应用日益广泛，机、电、光、液、气一体化趋势越来越明显，它们的优点已日益显现出来。所有这一切都要求机械设计基础课程的体系、内容和教学方法与科学技术发展趋势相配合，与社会需求相一致。但是，目前机械设计基础课程仍存在许多不能适应现代人才培养需求的问题，如联系工程实际不够、实践教学环节薄弱、对学生创新能力培养不够等。因此，有必要且必须对机械设计基础课程进行改革。
二、机械设计基础课程的体系结构
在课程内容体系的构建上，突破该课传统内容的不系统性和零散性，构建以机械系统设计为主线，创新能力为培养目标新的课程体系框架。该体系突出了机械的整体观、系统观、创新观和发展观，从总体和系统的角度将教学内容拓展为“五大模块”，行成课程的知识体系和“四位一体”，即理论教学、课程实践、课程设计和课外实践的课程体系。新的课程体系更加贴合工程实际和人才培养的规律，充分体现了学生设计能力培养的循序渐进性。
三、实践教学内容体系的构建与学生创新能力的培养
学生对知识的掌握和创造能力的行成，最终都将通过实践活动来检验。实践活动，特别是创造性的实践活动，是培养学生创造性思维、创造技能及实现创造目标的手段和桥梁，是培养创新能力的重要环节。针对机械设计基础课程中工程应用性极强这一特点和目前实践环节薄弱的问题，我们对实践教学内容进行了改革与重组。
（一）加强实验室建设，充分发挥实验室职能
在原有的机械原理、机械设计陈列室的基础上，补充一些新型的机构和典型机械的模型和实物。我们在一些工矿企业，收集了各种典型的失效零部件和各种机械，为学生认识零件的失效情况和学生亲自动手拆装机器认识掌握各种传动方式提供条件。为加强学生创新设计的能力和动手能力，机械学院每年主办一次机械创新设计大赛。
（二）开设创新性的课程设计
以前机械设计基础的课程设计大多是给定题目和参数，让学生一步一步计算下去，几乎没有创新的空间。现在机械设计基础的课程设计采用灵活的选题方式，学生可以自主的拟定题目来进行设计，或是对自己熟悉机械的缺陷进行改造。采用这种课程设计的方式之后，发现大大提高了学生对课程设计的积极性与兴趣，从而还培养学生的实践能力和创新能力。
（三）加强课外综合实践，开展创新竞赛活动
为了提高学生的创新设计能力，激发学生的创新热情，为学生的实践训练和创新活动提供宽广的平台，为学生个性化教育创造广阔的空间，促进学生对所学知识的融会贯通，实现“发现问题、分析问题、解决问题”能力的全程训练。大力开展创新竞赛活动，如机械设计竞赛、机械设计创新论坛等，我们每年定期举办一次机械创新设计大赛，使学生对其设计的项目进行评价，从而活跃学习气氛。实现由知识积累向能力培养的转变。
四、教学方法和手段的改革
（一）采用多种适宜的教学方法，注重学生创新能力的培养
在课堂教学上，结合不同的讲授内容采用不同的讲授方法，如启发式、案例式、讨论式等。如在讲授机构这一部分内容时，注意结合实例介绍机构的创新与应用，开展讨论式教学，给学生一些小型的具有新颖性、趣味性和实用性的设计题目，如电动黑板擦、升缩式梯子、硬币分选机等由学生当堂提出设计方案并在课堂上进行讨论，以引导学生积极思考，激发学生的创造性。
（二）采用现代化的教学手段，提高课堂教学的质量和效率
多媒体CAI课件的网络资源共享随着计算机网络的快速普及和计算机辅助教学的发展，计算机辅助教学软件已经逐渐成为辅助教学的重要工具。传统的辅助教学课件只能反映某种教学策略，教授知识的重点和难点，但由于其是特定的、封闭的和整体型的系统，所以很难适应千变万化的教学需要。因此，基于多媒体CAI课件的网络资源共享与实现已经成为计算机辅助教学发展的必然[1]。
（三）开展课堂讨论，为学生的创新活动搭建舞台
在教学过程中教师应营造一种和谐的氛围，采用启发式、讨论式教学，开放式地管理和控制课堂教学活动的进程，发挥教师的主导作用，学生在教师创设情景的帮助下，主动地进行探索式、发现式学习，充分调动学生的认知主体作用，从而达到教学的终极目标――培养学生的创造性思维，最大限度地挖掘每一个人的潜力[2]。这样的训练使学生拥有了信心，感觉到了成功，学习的积极性就会提高，其创造性思维能力也会随之提高。
（四）提高学生自学能力
课堂讲授内容与教材内容必须明确规定自学的课程内容与要求，强制学生自学。并将习题、作业作为“自学”与“应用实践”的主要环节，明确要求，进行考核，从而加强学生自主学习的能力和分析应用能力的培养。为了“自学”的可行有效，注意自学内容的选择应是课堂讲授中已提供了相应的基础，是学习必须掌握或了解的内容。还适当安排一定时间的课堂讨论与点评，以督促学生自学，帮助更好掌握相关的内容。
五、结束语
在机械设计基础的教学实践中，本人最有体会的是教师如何在学时少，学生对机械的感性认识和实践经验缺乏的情况下培养他们较高的工程素质和较强的机械设计能力，并且能够很快适应社会的需要，尽快成为不同领域的专业人才。
参考文献：
[1]于霞. 机械设计基础课程教学探讨.科教丛书，2007（3）；254
机械手设计论文篇8
1 教学改革内容
1.1 课程设计任务的改变 一般而言，课程设计课题应具有普遍性和实践性，所谓普遍性是指能够充分反映课程的理论教学内容，即通过课题的完成能够将课程大部分知识加以应用；实践性是指课题的选择要符合生产实际及要尽可能与专业相结合，也就是设计课题必须来源于本专业的企业真实生产产品。本次教改变化最大的就是课程设计任务的变化，课题组定的设计任务已不再延续减速器设计，而是结合温州地域及经济发展特色首先选择行业方向，经课题小组第一次市场调研，入选的行业锁定为包装、印刷、食品、橱卫行业，本次教改就定为包装业。接着课题小组进行第二次市场调研，选择机器设备，经过多方对比、咨询、技术文献检索、企业实地考察，考虑到机器设计方案对学生起到的思路引导作用和创新要求，考虑到课程设计的难度、工作量及学生的水平，考虑到机器设备结构对课程知识面的覆盖程度，课题组最终选定了手扳封罐机项目。这款设备符合温州民营小微企业的生产特征，它来源于温州日强机械设备有限公司，项目真实、新颖，贴近生活本源，它是易拉罐的卷边封口包装机械，学生对易拉罐非常熟悉，对封罐机实现的封罐功能动作有着莫大的兴趣，正好用来印证兴趣是最好的老师。温州是座轻工业城市，有着包装、印刷之都的城市名片，手扳封罐机项目无论是从封罐工作原理，还是从封罐机传动装置而言，都非常适合做机械设计训练之用，机器设计难度适中，工作量适中。
本次教改另一个显著的特征是做机器整机设计。在课程设计内容上，课题组提出以整机设计为要求的设计任务，为了在真正意义上实现学校教授内容与企业生产产品的“零距离”，课题组决定设计课题必须来源于教师科研或企业现行的真实产品，注重工程设计环节（工作原理与方案设计——运动设计——承载能力设计——结构设计）的训练以及创新能力的培养。手扳封罐机就是一整的机器设备，不象减速器只是一个传动部件，完整的机器设计可以让学生更深刻地认识机械，可以对学生的机械工程观念起到进化作用；完整的机器设计可以在任务分配上更好地细拆（拆分成部件），达到让每位同学的工作任务不一样（工作量相当），但全班组合起来就是一套完整的机器技术文件。
1.2 机器方案设计的多元及创新 本次教改的机器设计方案不是唯一的，学生通过头脑风暴法、分组讨论法提出了2种手扳封罐机设计方案，绘制出机器传动系统图，从中择优。这种做法把学生从减速器单一的设计思路中解放出来，让学生的思维多元化，起到实质性的创新锻炼。
1.3 课程设计形式的改变 在课程设计教学形式上，学生以团队为单位完成一个具体的设计任务，每组4～6人，学生以各种方式查找课程设计参考资料，组内讨论确定设计方案，参加由指导教师主持的课程设计讨论会。团队内部各成员分工合作，各自完成一部分设计任务内容，组内合并、整理修改后，就完成了团队设计任务。以前的课程设计，全班每位学生的工作量及工作任务完全一样，本次教改改变了这种传统做法，采用了错开机制，使得每位学生的工作任务都不一样。
方法1：装配图按照团队内学生自己确定的设计方案绘制，零件设计每位同学是不一样的，每人画4-5张不同的零件图，团队就可完成（4-5）x6=24-30张零件图，整合后重要的机器零件都绘制了零件图，培养了学生的团队协作精神。方法2：把机器拆分成几个部件，每个团队承担一个部件的设计任务，每位同学承担的零件设计任务也是不一样的，团队内整合就是一个部件，全班整合就是一整的机器设计文件。
1.4 学生工作能力的培养 本次教改在学生工作任务的分配上采用了错开机制，使得每位学生承担的工作任务都不一样，但整合起来就是一整的机器设计文件，锻炼了学生的团队合作能力、交流沟通能力；本次教改的设计任务不象减速器设计，有关减速器设计的资料数量众多，如网络资源、图书、工程图、教材、教参、音视频等等，来源广泛，而封罐机资料不多，查找也不易，但可以培养学生对技术文献、技术资料的检索能力，培养学生的研究能力；经历了工程设计路径、方法与过程的锻炼，达到了培养学生设计能力、机械制图能力、创新能力以及对项目驾驭能力的目的；课题小组一改以往重结果的单一考核模式，采用了设计方案、设计过程、设计结果并重的考核模式，并让学生锻炼了如何答辩。
2 教学改革过程
课程设计前，课题小组利用课余时间给学生讲解课程设计的任务、要求、内容、方案、进度，让学生先行了解，并通过作业形式做了一些前期准备（如设计计算、零件结构设计等）。具体做法就是把课程设计和课程的讲授结合在一起，即在机械设计基础课程教学过程中就将课程设计任务下达给学生，将课程设计的部分内容放在课程教学中或者作为课后作业完成，让学生带着任务有针对性地学习。比如课程讲授弹簧的特性及设计后，就可以安排手扳封罐机升降机构的设计；讲授齿轮传动、轴、轴承知识后，就可以布置学生进行减速装置的设计等。
在课程设计期间，课题小组与学生共同执行了机械设计基础课程教学整体设计、机械设计基础课程教学案例的要求，共同执行了教学改革项目实施方案与进度，效果良好，正是因为课题小组的努力、学生的努力，使得教改工作能够顺利开展，取得了相应成果，当然也发现了不足。
3 教学改革成果与问题
课题小组按照机械设计基础课程教学整体设计、机械设计基础课程教学案例的要求，本着过程、结果并重的思路，从设计方案、设计计算、装配图、零件图、设计说明书、答辩等环节对课程设计进行了全过程指导、考核，着力培养、打造学生的机械工程观念，使得教改项目取得了三点创新、三项成果，当然也发现了三处不足。
3.1 三点创新 ①本教改项目是设计一整的工作机器——手扳封罐机，没有限定设计思路，可以有不同的设计方案，让学生有拓展和创新的空间。②本教改项目是设计易拉罐封口机器，机器有具体的封罐功能动作，容易激起学生的探索兴趣，且学生非常熟悉易拉罐，新项目贴近生活本源。③本教改项目在学生工作任务分配上采用错开方法，使学生分别承担不同的设计任务（工作量相当）。
3.2 三项成果 ①每个学生都以文件袋的形式有了一套技术文件（设计任务书、装配图、零件图、设计说明书），全班整合后就形成了手扳封罐机全套技术文件。②课题小组积累了大量教改原始数据、资料及经验，形成了课题研究报告，使教改项目的后续改进、完善有了明确的工作方向。③课程设计使学生有了综合实践的平台，有了理论联系实际的工作，有了查找资料、检索文献的能力，使学生向着机械工程又迈进了一步。
3.3 三处不足 ①虽然本次教改提倡机器方案设计的多元及创新，通过头脑风暴法、讨论研究法，学生对手扳封罐机确实提出了2种设计方案，绘制出了机器传动系统图，但根据设计方案择优原则，最后全班统一选择了企业样机的设计方案。这种做法虽然在一定程度上把学生从减速器单一的设计思路中解放出来，让学生的思维多元化，但最终结果仍然没有起到实质性的创新锻炼。②虽然本次教改强调了过程考核，但收效不是很明显，如何对学生进行过程考核还有待思考、加强。③学生完成的技术文件（装配图、零件图、设计说明书）总体而言质量不是很高，如何在有限的时间内提升设计质量也是要亟待解决的一大问题。
课题组在后续的教学工作中还要持续去改进，努力去完善，最大限度地把问题的影响降到最低，让师生均通过教改受益，课题组也会考虑扩大教改项目的使用班级，让更多的学生参与到教学改革中来，让更多的学生受益。教改实践证明，机械设计基础课程设计新的教学内容和形式，有利于培养学生的主动实践能力和团队合作精神，有利于培养学生的研究能力以及对实际项目的驾驭能力；使学生对所学科目如机械制图、机械原理、机械零件有更深刻和更明确的认识，加深了学生对机械结构设计、机械传动精度分析、公差配合选用的理解；使学生在自主实践中熟悉产品从市场调研、方案设计、结构设计到绘制图纸的整个设计流程，让学生懂得工程设计的路径、方法与过程；达到了培养学生设计能力、机械制图能力、团队合作能力、交流沟通能力的目的，提高了学生学习的主动性与创新意识，为今后从事机械专业工程技术工作打下坚实的基础。
参考文献：
[1]张红.机械设计基础实验教学探索[J].价值工程，2011（36）.
机械手设计论文篇9
据统计,我国60 岁以上的老年人已有1.12 亿。伴随老龄化过程中明显的生理衰退就是老年人四肢的灵活性不断下降，进而对日常的生活产生了种种不利的影响。此外，由于各种疾病而引起的肢体运动的病人也在显著增加，与之相对的是通过人工或简单的医疗设备进行的康复理疗已经远不能满足患者的要求。随着国民经济的发展，这个特殊群体已得到更多人的关注，治疗康复和服务于他们的产品技术和质量也在相应地提高，因此服务于四肢的康复机器人的研究和应用有着广阔的发展前景。
目前世界上手功能康复机器人的研究出于刚起步状态，各种机器人产品更是少之又少，在国内该领域中尚处于空白状态，临床应用任重而道远，因此对手功能康复机器人的研究有广阔的应用前景和重要的科学意义。
目前大多数手功能康复设备存在以下一些问题：康复训练过程中，缺乏对关节位置、关节速度的观测和康复力的柔顺控制，安全性能有待提高;大多数手功能康复设备没有拇指的参与;感知功能差，对康复治疗过程的力位信息和康复效果不能建立起有效地评价。本课题针对以上问题，采用气动人工肌肉驱动的手指康复训练机器人实现手指康复训练的多自由度运动，不仅降低了设备成本，更重要的是提高了系统对人类自身的安全性和柔顺性，且具有体积小，运动的强度和速度易调整等特点。
课题的研究思想符合实际国情和康复机器人对系统柔顺性、安全性、轻巧性的高要求 。它将机器人技术应用于患者的手部运动功能康复，研究一种柔顺舒适、可穿戴的手功能康复机器人，辅助患者完成手部运动功能的重复训练，其轻便经济、穿卸方便，尤其适于家庭使用，既可为患者提供有效的康复训练，又不增加临床医疗人员的负担和卫生保健。
综上所述，气动人工肌肉驱动手指康复训练机器人的设计是气压驱动与机器人技术相结合在康复医学领域内的新应用，具有重要的科学意义。
二、 国内外研究动态
2.1 国外研究动态
美国是研究气动肌肉机构最多的国家，主要集中在大学。
华盛顿大学的生物机器人实验室从生物学角度对气动肌肉的特性作了深入研究，从等效做功角度建模，并进行失效机理分析，论文制作力假肢和仿人手臂用于脊椎反射运动控制研究。
vanderbilt 大学认知机器人实验室(cognitive robotics lab, crl)研制了首个采用气动肌肉驱动的爬墙机器人，并应用于驱动智能机器人(intelligent soft-arm control, isac)的手臂。
伊利诺伊大学香槟分校的贝克曼研究所对图像定位的5自由度soft arm 机械手采用神经网络进行高精度位置控制和轨迹规划。亚利桑那州立大学设计了并联弹簧的新结构气动肌肉驱动器，可以同时得到收缩力和推力，并与工业界合作开发了多种用于不同部位肌肉康复训练的小型医疗设备。
英国salford 大学高级机器人研究中心对气动肌肉的应用作了长期的系统研究，开发了用于核工业的操作手、灵巧手、仿人手臂以及便携式气源和集成化气动肌肉，目前正在研究10 自由度的下肢外骨骼以及仿人手的远程控制。
法国国立应用科学学院(instituted national dissidences appliqués, insa)研究了气动肌肉的动静态性能和多种控制策略，目前正在研制新型驱动源的人工肌肉以及在远程医疗上的应用。
比利时布鲁塞尔自由大学制作了新型的折叠式气动肌肉用于驱动两足步行机器人，实现了运动控制。
日本bridgestone 公司在rubber tauter 之后又发明了多种不同结构的气动肌肉。德国festoon 公司发明了适合工业应用的气动肌腱fluidic muscle，寿命可达1000万次以上，同时还对气动肌肉的应用作了许多令人耳目一新的工作。英国shadow 公司研制了目前世界上最先进的仿人手。美国的kinetic muscles 公司与亚利桑那州立大学合作开发了多种用于肌肉康复训练的小型医疗设备。
lilly采用基于滑动模的参数自适应控制策略，实现了单气动肌肉驱动的关节位置控制。
2.2 国内研究动态
自20 世纪90 年代以来，我国陆续开始了气动肌肉的研究。
北京航空航天大学的宗光华较早开始气动肌肉的研究，分析了其非线性特性、橡胶管弹性及其自身摩擦对驱动模型的影响，并应用于五连杆并联机构，通过刚度调节实现柔顺控制。
上海交通大学的田社平等运用零极点配置自适应预测控制、非线性逆系统控制以及基于神经网络方法，实现单自由度关节的快速、高精度位置控制。
哈尔滨工业大学的王祖温等分析了气动肌肉结构参数对性能的影响、气动肌肉的静动态刚度特性以及与生物肌肉的比较，提出将气动肌肉等效为变刚度弹簧，设计了气动肌肉驱动的具有4 自由度的仿人手臂、外骨骼式力反馈数据手套和6 足机器人，采用输入整形法解决关节阶跃响应残余震荡问题。
北京理工大学的彭光正等先后进行了单根人工肌肉、单个运动关节以及3 自由度球面并联机器人的位置及力控制，采用了模糊控制、神经网络等多种智能控制算法，并设计了6 足爬行机器人和17 自由度仿人五指灵巧手。
哈尔滨工业大学气动中心的隋立明博士也通过实验得到了气动人工肌肉的一个更简洁的修正模型和经验公式并对两根气动人工肌肉组成的一个简单关节系统进行实验建模和采用位置闭环的控制方法进一步验证气动人工肌肉的模型。
上海交通大学的林良明也对气动人工肌肉的轨迹学习控制进行了仿真研究给出了学习的收敛性的初步结论为下一步的学习控制奠定了基础。其中田社平通过对气动人工肌肉收缩在频率域上的数学模型并对它的结构及其静动态特性进行了理论分析建立了相应的静态力学方程。
2003年付大鹏等，以机械手抓取物体为分析对象，采用矩阵法来描述机械手的运动学和动力学问题，以四阶方阵变换三维空间点的齐次坐标为基础，将运动、变换和映射与矩阵计算联系起来建立了机械手的运动数学模型，并提出了机械手运动系统优化设计的新方法，这种方法对机械手的精密设计和计算具有普遍适用意义。
2005年车仁炜，吕广明，陆念力对5自由度的康复机械手进行了动力学分析，将等效有限元的方法应用到开式的5自由度的康复机械手的动力分析中，这种方法比传统的分析方法建模效率高、简单快捷，极其适合现代计算机的发展，的除了机械臂的动力响应曲线，为机械手的优化设计及控制提供理论依据。
2008年北京联合大学张丽霞，杨成志根据拿取非规则物品的任务要求，采用转动机构和连杆机构相结合，设计了五指型机器手，手指弯曲电机与指间平衡电机耦合驱动，实现了机器手的多角度张开、抓握运动方式,对实用型仿人机器手的机构设计有参考意义。
2009年杨玉维等人对轮式悬架移动2连杆柔性机械手进行了动力学研究与仿真，。采用经典瑞利.里兹法和浮动坐标法描述机械手弹性变形与参考运动间的动力学耦合问题， 综合利用拉格朗日原理和牛顿.欧拉方程并在笛卡尔坐标系下，以矩阵、矢量简洁的形式构建了该移动柔性机械手系统的完整动力学模型并进行仿真。
2009年罗志增，顾培民研究设计了一种单电机驱动多指多关节机械手，能够很好的实现灵巧、稳妥的抓取物体，这个机械手共有4指12个关节。每个手指有3个指节，由两个平行四边形的指节结构确保手指末端做平移运动，这种设计方案很好的实现了控制简单、抓握可靠的目的。
从目前来看，国内对气动人工肌肉的研究仍处于刚起步的阶段。有关气动人工肌肉的研究与国外还有相当的差距对气动人工肌肉中的许多问题，还没有进行深入的研究。此外，采用气动人工肌肉作为机器人驱动器的研究还不成熟。
三、 主要研究内容和解决的主要问题
目前大多数手功能康复设备存在以下一些问题:康复训练过程中，缺乏对关节位置、关节速度的观测和康复力的柔顺控制，安全性能有待提高;大多数手功能康复设备没有拇指的参与;感知功能差，对康复治疗过程的力位信息和康复效果不能建立起有效地评价。为此，课题主要研究内容：设计一种结构简单，易于穿戴，并且安全、柔顺、低成本，使用方便的气动手功能康复设备。对气动手指康复系统进行机构运动学分析、用mat lab软件对康复训练机器人的康复治疗过程的力位信息进行仿真分析。
要实现上述的目标，系统中需要着重解决的关键技术有：
(1)基于已有上肢康复训练机器人外骨骼机械手机械结构部分的设计，对手指康复训练方法分析和提炼。 主要包括：人手部的手指弯曲抓握动作分析，气压驱动关节机构自由度的优化配置。使机械手能够实现手指的弯曲、物体的抓握等手部瘫痪患者不能实现的动作。
(2)对机器人机械机构的运动学分析。主要包括：气压驱动的手指关节外骨骼机械机构的运动学分析。
(3)机器人机构的力位信息仿真。主要包括：用mat lab软件进行机器人气压驱动终端的力位信息 仿真。
根据总体方案设计以及工作量的要求，外附骨骼机械手系统是上肢康复训练机器人的一部分，本文主要是研究手指康复机械系统运动学、动力学分析工作。
四、论文工作计划与方案
论文工作计划安排：
2010年9月——2011年6月准备课题阶段：
主要工作：学习当今最先进的机器人设计技术;学习用matlab软件进行计算仿真及优化，查阅国内外的资料，对康复机械手作初步了解。
2011年7月——2011年9月课题前期阶段
主要工作：课题方案设计，拟写开题报告，开题。
2011年10月——2012年7月课题中期阶段
主要工作：开始具体课题研究工作，根据已有上肢康复训练机器人外骨骼机械手机械结构部分设计，对手指康复训练方法分析和提炼。研究手指康复机械系统运动学、动力学分析工作。
2012年8月——2012年12月课题后期阶段
主要工作：对手指康复机器人进行模拟仿真，对设计进行优化，并在此基础上进一步完善课题。
2013年1月——2013年4月结束课题阶段
主要工作：整理相关资料，撰写论文，准备进行毕业论文答辩。
2013年5月——2013年6月论文答辩阶段
主要工作方案：
1. 完成学位课与非学位课学习的同时，进行市场调研，对手指康复机械手作初步了解。
2. 查阅资料，了解气动手指康复机器人的国内外发展现状。
3. 分析已有上肢康复训练机器人外骨骼机械手机械结构的部分设计。
4. 对现有手指康复训练方法设计进行分析和提炼，分析其优缺点。
机械手设计论文篇10
“机械设计基础”作为一门培养大学生的设计能力、创新思维的机械类课程[3]，是工科生由公共课转入专业课学习的基础课程。对机械设计基础采用双语教学，其首要目标是课程的国际化学习，使学生掌握常用机构和通用零件的工作原理、结构、设计理论及其在外文文献中的规范化表达。学生通过原版教材能够深入了解国外先进的工程理念和应用成果，大量接触本专业词汇及特定表达，在学习专业知识的同时，提高专业知识的外语表达能力[4-5]。
2 做好机械设计基础双语教学的对策
“机械设计基础”不同于一般公共课，它涉及知识面广，理论性强，与实践结合紧密[6]。简单的将中文教学内容转变为英文教学的传统双语教学方法，并不能获得理想的教学效果。所以，研究“机械设计基础”双语教学的方法与技巧，改革传统双语教学模式，成为摆在“机械设计基础”授课教师面前的一个重要课题。
2.1 提高重视程度
“机械设计基础”双语课程是一门文理兼备的课程，既具有机械原理与机械设计等实践性较强的学习内容，又具有较强的外语学习内容。在教学过程中，既需要理论联系实践，不断提高学生设计与创新技能，又需要学生重视外语知识的学习与掌握。所以，教师首先要从思想上正确认识这门课开设的意义及所面临的困难，提高对该门课程教学实践的重视程度。
2.2 双语教材建设
好教材是教学进展顺利的前提，是提高教学质量的保证。目前的双语教材主要有两类，一类是根据国内优秀机械设计基础教材翻译而成，侧重基本概念及定理的演绎推理，方便外语基础薄弱的学生对照中文版教材学习。另一类为国外优秀原版教材，以国外知识体系为基础，侧重学生提出问题、分析问题及解决问题能力的养成，内容涵盖较广，适合外语水平较好的学生学习。
在选择机械设计基础双语教材时，一方面需要考虑学生对机械专业知识的掌握程度，为后续专业课学习奠定基础，教材应该保证基础理论与实践应用等相关内容；另一方面，考虑学生对专业术语的外语表达能力，教材应该突出学生需要掌握的机械外文词汇、术语与表达方式，以提高学生的文献阅读与学术论文撰写能力。高校应鼓励教师根据学生实际情况及教学要求，参照国内外优秀教材自行编写双语教材。
2.3 双语教学内容探索
在机械设计基础双语课程教案设计及课堂讲授过程中，教师应根据所授专业与班级学生的实际状况，将机械知识与专业外语学习结合，合理调整与安排教学内容。
（1）教学内容重点突出
机械设计基础双语课程内容多且课时有限，应改变传统的“填鸭式”教学方法，重视学生在课堂学习过程中的主体地位，精简讲授内容，突出机械知识难点与外语掌握重点，将部分内容改为辅导内容，这既有利于学生课外掌握外语知识，又有利于课堂上理解重点内容，提高学生学习过程中的主动性，培养学生提出问题、分析与解决问题的能力。
（2）中英文比例灵活调整
机械设计基础双语教学的目的在于学生在掌握机械知识的基础上，能够灵活应用外语开展学习与交流。授课重点在于机械知识的讲授，并非纯粹的纯英文授课，学生接受专业知识能力受其外语水平制约严重。教学过程中应平衡好专业教学与外语教学之间的矛盾，不能过分追求英文教学比例，推荐采用60%～70%的外语授课比例。具体授课过程中，开始阶段用中文解释内容重点与难点，避免学生因畏难心里而丧失学习兴趣和信心；随课程内容深入而逐步提高英文比例，到教学中期英文授课内容提高到80%比例[6]；后期课堂可采用全英文授课，让学生循序渐进适应英文授课。
2.4 不断创新双语教学手段
适宜的教学手段能使师生协作，达到良好的授课效果。考虑到学生对英文讲授的理解速度慢，课堂教学应减少理论推导，灵活运用模型展示、多媒体技术、课堂讨论等多种教学手段，吸引学生兴趣，持续保持课堂专注度，提高教学质量和效率。
（1）模型演示
模型演示有利于学生对机械原理的直观认识，深化对英文描述的理解，生动形象的教具演示来阐述抽象的机构理论知识，更便于专业知识理解与英文记忆。
（2）多媒体技术
在描述机构死点问题时，教师利用含有英文讲解的飞机起落架视频演示，不仅具有了模型演示的形象直观性，也非常有利于学生课后温习与掌握。
（3）学生讲课
大部分机械理论体现在生活实际中，应鼓励学生观察并用英文描述与机械有关的常识。每堂课前五分钟由学生英文讲解与机械相关的生活现象，将会极大地提高学生学习主动性。
2.5 改革考核方式
目前仅有的期中与期末两次考试成绩并不能准确反映学生对课程的掌握程度。由于机械设计基础双语课程知识量大，需要学生课外花费较多精力来消化课堂内容，容易引起学生平时不学习而最后突击考试。所以，加大平时成绩比重，将课后作业、课堂讨论、实验报告、课外论文等纳入考核范围，采用多样化的考核方式，通过对学习过程与应用能力的综合权衡，公正考核出学生对专业知识掌握的真实水平。
2.6 双语教师队伍的建立
机械手设计论文篇11
机械制造技术基础课程的教学目的，是让中职学生掌握机械制造技术方面最基本的理论知识和技能，对制造活动有一个总体的了解与把握，为今后专业课的学习及毕业后从事机械产品的设计、制造及生产管理等工作打下坚实的基础。本文论述机械制造技术基础课程教学内容改革和实践的思路及做法。
一、机械制造技术基础课程教学内容改革的思路
设计好机械制造技术基础课程的教学内容，是课程组必须解决的一个难点问题。在教学内容的改革中，要遵循以下三点指导思想。
（1）拓宽专业，培养通才。过去的专业划分过细，造成学生知识面比较狭窄，难以适应各项建设工作和继续深造的需要。随着新专业目录的确定，学校要对过去老专业的培养计划进行适当修改，并对它的课程体系及教学内容进行改革。机械制造技术基础课程是新制订的教学计划中所规定的机械类各专业必修的三门技术基础课程之一，因此，该课程的教学内容也应遵循“拓宽专业，培养通才”思想，应具备机械类各专业学生所必需的机械制造过程有关的基础知识。
（2）扩宽学生知识面，增强机械类各专业学生的从业能力。从过去机械类各专业的培养计划来看，只有机械制造专业开设机械制造工艺学、机床概论、切削原理等有关机械制造过程的专业课程，但教学内容过专过细，内容庞杂陈旧。而其他机械类专业如机械设计、汽车、工业工程管理等专业，只开设机械制造工艺学课程，造成这些中职生缺乏切削原理、机床及工艺装备等方面的知识，影响从业能力。从统计来看，机械类各专业中职学生毕业后大多数从事机械产品开发、设计、制造、管理和运销等工作。因此，在设置课程教学内容时，要重基础，避免原专业课程内容陈旧庞杂、太专太细等缺点，要强调基础理论知识的实际应用。
（3）提高教学质量，减轻学生负担。过去开设的专业课程较多，各门课程之间的衔接没有处理好，导致一些教学内容重复讲授，而一些教学内容又没有讲到。因此，在机械制造技术基础课程的整合过程中，要注意精选教学内容，要适当增添一些新的知识要点，使课程与现代制造技术相结合，让教学内容具有先进性，能反映出本学科领域的最新科技成果。这样，既提高教学质量，又减轻中职学生的学习负担。
二、机械制造技术基础课程内容体系的改革
机械制造技术基础课程的教学内容应该包括机械产品制造过程的基本理论和方法，它涉及公差及技术测量、金属切削原理与刀具、机床概论及设计、机械制造工艺及机床夹具等方面的知识。本课程的教学主线是：学生学习金属切削原理、金属切削机床以及零件加工表面的技术要求（即公差与配合的相关知识）、零件的定位原理等基础知识之后，再依次叙述机械零件的特征、表面加工方法与加工设备等知识，然后重点研究机械加工工艺规程和机械装配工艺规程的问题，最后，再了解自动化加工、数控加工、特种加工等方面知识。
三、实践性教学的设计思想与教学效果
机械制造技术基础是一门实践性很强的课程，它的内容很多，涉及面比较广。为了让学生真正掌握本课程的教学内容，达到学以致用的效果，除课堂上的理论教学外，教师还要重点加强实践教学环节，提高学生的实践动手能力。为达到预期教学效果，可以设计如下实践教学环节。
（1）计算机辅助课程设计。本课程在理论教学完成以后，要安排一周的计算机辅助机械加工工艺规程（CAPP）课程设计。它要求学生综合运用所学过的知识（包括本课程的基本理论和其他相关课程的知识），在计算机工艺设计软件的辅助下正确分析和合理解决一个比较简单的机械零件工艺规程的设计问题。其目的是通过课程设计，使学生学习并掌握工艺设计方法，能够学以致用。实际上，课程设计也是对学生学习情况的一次验收和巩固。实践证明：课程设计训练可使学生面对具体的工程问题时能综合应用以前所学过的知识，做到正确分析和处理；课程设计训练能够加深学生对机械加工工艺设计原则的理解；在设计过程中，不同工艺方案的分析与对比可使学生初步掌握优化工艺方案的能力；课程设计训练可使学生熟悉各种技术手册、规范、图表等技术资料的运用；课程设计训练能够进一步培养学生的工程应用能力和编写工程技术文件的文字表达能力。
（2）教学实验。为配合机械制造技术基础课程理论教学，培养中职生的动手操作能力，本实践教学环节还设置车刀角度的测量、切削力实验、切削温度实验等三个教学实验，以便学生更好地理解与掌握机械制造过程的基本规律。
四、结束语
江苏省张家港市中等专业学校开设机械制造技术基础课程以来，课程组不断总结经验，对课程教学内容进行补充和完善。从近几年学生所做的课程设计来看，中职生的知识面和实践动手能力达到预期的教学效果。
机械手设计论文篇12
机械基础系列课程，具有较强的理论性和实践性，在机械教学体系中起着承上启下的关键作用，其教学的创新性在新世纪机械工程创新型人才培养的环节中至关重要。如何提高学生的创新能力，如何进行相应的行之有效的创新教学改革，成为该学科的一大课题。针对知识、素质和能力三位一体的培养理念，教研室以基本理论教学的创新性为先导，特别突出工程素质、工程实践与创新能力的培养，构建了理论教学、实验教学和设计训练的新体系，进一步促进学生的自主学习、研究性和创造性学习。
实践是以理论为指导，理论在实践过程中得以验证和深化。随着教学改革的层层深入，机械基础系列课程在理论教学上充分运用多媒体和现代教育技术手段，丰富课程课堂教学素材和网络教学资源，增加立体化教学比例，建立创新教学理论，推进课堂创新教学模式，极大地调动了学生的学习积极性和自主性，为指导实践教学打下坚实的基础。同时，实践教学也改变了实验课程与设计训练的割裂局面，除了加强各自实力之外，二者有机融合，达到了相互配合、相互促进的效果，增强了学生的动手动脑能力和主观能动性。下面介绍教学实践改革的几条措施：
1 增加综合性与研究性实验和创新实验
学生的工程实践环节比较薄弱，要培养学生的动手能力和创新能力就必须依靠课程的实验环节配合。实验不能光是对书本知识的验证与演示，而应产生验证理论、提高动手能力与激发创新思维的三重效果。
为此，教研室在传统的实验项目基础上增加一定量的创新与综合实验项目，如机械原理课程的JPCC平面机构组装实验 、3DMC机构组合与创新实验、机械设计课程的轴系结构创意设计实验及机械传动性能综合实验等。如3DMC实验台根据创造性思维原理和机构组成原理设计，是二十一世纪新一代综合性智能化实验测试设备。学生通过机械原理、机械设计和机械创新设计学习所萌发的创造性思维可以从本实验台上得以实现。实验台既有组成机构的低副杆组、高副杆组及组成这些杆组的各构件、机架和其他辅助连接件等，也有机械传动等内容，可拼装连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇运动机构、带传动、链传动、蜗轮蜗杆传动以及由它们组合成的性能各异、平面的、空间的机械传动系统，培养了学生机械传动方案的设计能力。实验台可以测试原动件和执行构件以及中间任意构件的位移、速度、加速度。无论构件是转动还是移动，计算机都能准确地反应这些机构的参数，对已知机构的运动参数进行验证分析；也可测试创新机构的运动参数，为动力学分析提供依据。
学生在实验过程中，将课堂知识与自身的判断、联想、动手能力结合起来。通过对实验题目的分析、实验方案的构思和优化、对实验设备的拆装、实验过程成与败的反复，不断提高学生分析问题、解决问题的能力，提高学生理论与实践相结合的基本素质，真正发现理论与实践的不可分离性，理论在实践中得以验证、延伸与创新。
2 改变课程设计模式，增加设计内容的创新性
机械基础设计训练主要包括相关课程设计及机械设计创新活动。课程设计是课程体系中的一个重要实践环节，传统的课程设计模式和设计内容已经不能满足现代人才培养的需要，为此教研室对课程设计进行了相应的改革。如机械原理课程设计由原来的利用图解法或解析法进行机构的运动分析变成了机械系统的运动方案设计。课程设计任务可在理论课结束进行，也可在理论课上到一定程度时与理论课并行。提前布置任务，学生就可提前入手，调研资料。这样就可带着问题设计，不懂的内容可通过网络查询或到书本上提前自学，或在老师讲课的时候有针对性地去学，从而获得更深刻的理解。课程设计本着学生为主、教师为辅的思想，激发学生的主观能动性，实际上是对学生将来成为一名工程技术人员的提前演练。设计内容灵活化，可由教师给出，也可由学生自定，自定时就又增加了相关的很多调研工作，增加了对更多设计内容的了解。机械系统运动方案的设计一般分组进行，同学们既群策群力，又有自己的独特之处，大大提高了学生的综合素质和创新能力。又如机械设计的课程设计模式发生转变，由减速器传统设计模式变为CAD编程，既让学生了解现代设计理论，又提高了计算机编程水平。计算机仿真软件也运用到课程设计环节中，便于学生在设计中完成虚拟样机的制作等。
3 开展创新型实验开发与创新设计活动，促使实验与设计训练的有机融合
将实验装置作为课程设计或创新设计的载体，也成为教研室课程改革的一项内容。课程设计或创新设计在实验室进行，如利用3DMC组合与创新实验成部分同学的课程设计，学生通过机械原理、机械设计和机械创新设计学习所萌发的创造性思维可以从实验台上得以实现。各种基本机构的性能是有局限性的，对基本机构创新也是困难的，而将多个基本机构联合起来组成一种组合机构来使用，往往能较好地满足人们对运动形式、运动规律和机械性能的要求。实践中已产生和创造发明了多种实用的组合机构，实验台可提供大量的组合机构供拼装，从中可以很好地认识组合机构的多种性能，为今后的创新和工程设计打下良好基础。课程设计内容可通过“黑箱” 的形式给出机构的功能要求，作为机构创新设计题目，同学们仔细研究机构的功能要求，将总功能分解为各子功能，选择确定各子功能的功能元解，完成机构的功能设计。所解方案灵活多样，要能满足题目要求，同时展开积极的交流与方案对比，促进学习提高。同学们也可自行拟定题目，但涉及的构（零）件应在实验台配置范围内。在题目自行设计过程中，不断研究，不断发现问题，并进一步开发出新的创新性实验，完成了实验内容的积累工作，使设计与实验良好地融合起来。
为了激励学生创新设计的热情，教研室开展了机械创新设计活动。好的作品可参加机械创新设计比赛，以便设计成果的验证，促进技术交流。这给学生又一提高自我、展示自我的平台。创新设计同样可在实验室进行，部分实验开放，学生可自主选择实验内容，可以是创新科技小制作，甚至是小型科学研究。自主安排设计步骤，在教师指导下独立完成，至今已有同学的作品在省机械设计创新竞赛中获奖。
4 结论
课程实验与设计训练的改革，为机械基础课程理论与实践的结合搭建了更多的平台，将创新的触角延伸到多自由度的空间。实验与设计理念、模式的变化以及内容的完善补充，特别是二者的有机融合，大大提高了学生的学习积极性和责任感，进一步培养了创新设计能力，对将来学生走上工作岗位，独立从事科学研究非常有利，也大大提高了教学效果。
参考文献
机械手设计论文篇13
Reform Experiments and Design Training and Promote Innovative
Teaching of Machinery Basic Courses
HAN Shangyun
（Guangzhou Public Utility Technician College， Guangzhou， Guangdong 510100）
Abstract Machinery foundation course as a professional basic course of machinery professional， has a strong theoretical and practical， is the successor of students studying professional courses necessary theoretical foundation courses， mechanical foundation courses on innovative teaching mechanical engineering training innovative talents with important effect. Based on the mechanical basis for curriculum reform experiment with design， develop and improve students' innovative design and practical ability， so as to promote innovative teaching mechanical foundation courses.
Key words machinery basic course； innovative teaching； experiment； design
1 在教学中增加研究性实验和创新性实验
我国的机械工程技工教育的教学目标就是为了培养具备工程实践能力和创新能力的技术人才，根据这一目标就可以发现，传统的机械基础教学实验注重于课程基本原理的演示、理论验证以及实验操作技术的掌握方面，而忽视了对学生的实验设计、实验技术、创新能力等培养，因此在教学中关于工程实践环节方面相对比较薄弱，而要培养和提高学生的动手能力和创新能力就需要各种试验进行配合。实验不仅仅只是对教材知识的验证和演示，而应该更加关注实验是否能够激发学生的创新思维和提高学生的动手能力。
因此，就可以在以往的实验项目基础上增加一些具有创新性与综合性的实验项目，如3DMC机构组合与创新实验、JPCC平面机构组装实验、轴线结构创意设计实验等。通过这些实验让学生亲自动手进行组装、调试、设计、研究，从而培养学生的综合能力。如在3DMC试验台的开发和研制中，就是按照机构组成原理和创造性思维原理进行设计的，它是具有综合性较强的智能化实验测试设备。这个试验台可以对学生在机械原理、机械设计学习中所萌发的各种创新性思维进行实现。试验台不仅包括了组成机构的高、低副杆组，组成这些杆组的各种构件、机架以及其它的辅助连接件等，也包括了关于机械转动方面的内容，有凸轮机构、齿轮机构、带传动、蜗轮蜗杆传动，通过对实验台的研究提高学生的机械传动方案的设计能力。通关试验台还可以对执行构件和中间任意构件的速度、位移、加速度进行测试通过进行实验，让学生将教材中的知识与自身的思维、动手能力相结合，对实验题目进行分析，对实验方案进行构思和优化，对试验设备进行拆装等，从而逐渐培养和提高学生的分析能力和解决问题的能力，将理论与实践相结合，通过实践让理论知识得到验证、延伸和创新。
2 对课程设计模式进行改革，使设计内容更具创新性
机械基础设计训练一般有课程设计和机械设计创新活动。在机械课程体系中，课程实践是一个非常重要的实践环节，传统的课程设计模式与设计内容已经不符合对创新人才培养的要求，因此需要改变课程设计。如在机械原理课程设计中，将原来使用解析法和图解法在做机构的运动分析改成了机械系统的运动方案设计。可以在完成理论教学后进行课程设计任务，也可以在理论教学完成一定程度就与其同步进行。提前将任务告诉学生，让学生做好准备，查阅资料。这样就可以发现问题，如果遇到不懂的问题就可以自己查阅资料进行解决，或者是教师在进行教学时，就可以针对性地去解决问题，从而提高学生的自学能力以及加深他们对知识的理解。在进行课程设计时，要本着学生是主体，而教师只是辅导的思想进行，提高学生的主观能动性。同时课程内容的设计要具有灵活性，可以让教师给出，也可以让学生自己拟定题目，而学生自定题目就要求他们要进行更多的调研工作，这样就可以了解更多的设计内容。在进行机械系统运动方案的设计时，可以分小组进行，这样学生通过交流合作发挥出集体的力量，同时学生个人也能够发挥出自己的独特见解，这样有利于学生综合素质和创新能力的提高。又如在机械设计中改变课程设计模式时，利用CAD编程代替原来的减速器传统设计模式，这样不仅可以让学生熟悉现代设计理论，同时也可以提高他们的计算机编程水平。在课程设计环节利用计算机仿真软件，可以辅助学生制作虚拟样机操作等。 （下转第107页）（上接第103页）
3 开展创新设计活动与创新型实验开发
在课程设计与创新设计中将实验装置作为相关载体，是课程改革的一项重要任务。在实验室中进行课程设计或创新设计，如通过对3DMC试验台的开发和研制中，完成一些学生的课程设计，通过试验台将学生在机械原理、机械设计学习中所萌发的各种创新性思维进行实现。对于各个基本结构，它们的性能是非常有限的，只是针对基本结构进行创新也是不容易的，如果将多个基本结构进行联合使其成为一个组合机构再进行利用，这样就能够满足人们对机械性能、运动规律和形式的需要。通过利用试验台提供的组合机构供拼装置，对组合机构进行创造和研究，从而让学生认识到各种组合结构的各种性能，为以后的机械创新和工程设计创造良好的条件。可以利用“黑箱”的形式来体现出课程设计内容中对机构的功能要求，在给出的机构创新设计题目中，要求学生对机构的功能要求进行仔细具体的研究，用多个子功能来表现总体功能，并对各个子功能的功能元解进行有效选择和确定实现对机构的功能设计。运用的方案需要具有灵活性，符合对题目的要求，对各个方案进行对比分析并进行交流，不断促进学习的提高。同时学生也可以自己给出题目，但关于构件方面做好要求控制在试验台配置范围内。在进行题目的设计时，要不断地研究，从中找到问题，并从中设计出具有创新性的实验，实现设计与试验的有效结合。
同时开展一些形式多样的机械创新设计活动，来激发学生对创新设计的积极性和主动性。将一些好的作品设计拿到机械创新设计比赛中进行评比，有利于验证设计的成果，同时可以加强技术的交流 。创新设计活动的开展为学生提供了一个展示自我、提升自我的良好平台。在实验室中也可以进行一些创新设计，将一些实验对学生开放，让他们对试验内容进行自主选择，并安排好设计步骤，通过老师的指导下，发挥自己的创造性思维和动手能力独立完成设计。通过这种实验设计，来提高学生的创造能力和实践能力。
4 总结
通过对机械基础课程教学的改革，不断加强实践环节教学，激发学生对学习的兴趣，调动他们对学习的积极性和主动性，这样提高了教学质量，同时也让学生得到了各种机械工程的实践训练，从而有利于培养和提高学生的工程实践能力、动手能力及创新能力等综合素质。
参考文献
[1] 徐建生，吕亚清，张志.基于项目制的《机械基础》课程创新模式[J].教育教学论坛，2013.27：46-48.
