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外文資料名稱： 機(jī)械技術(shù)項(xiàng)目機(jī)械設(shè)計(jì)課程 的全面審查 外文資料出處： 附 件： 指導(dǎo)教師評(píng)語： 簽名： 年 月 日 (用外文寫 ) 2 機(jī)械工程技術(shù)設(shè)計(jì)課程的全面審查 &M 俊杰翻譯 摘要 在大多數(shù)的機(jī)械和制造工程技術(shù)項(xiàng)目 中 ，機(jī) 械 設(shè)計(jì) 對(duì) 學(xué)生 獲得 設(shè)計(jì)機(jī)械元件和系統(tǒng)的 知識(shí)和技能 來說是一門關(guān)鍵性課程。雖 然課程內(nèi)容一般包括 重要內(nèi)容例如破壞理論和機(jī)械原理， 全面的機(jī)械設(shè)計(jì)教育也應(yīng) 包含 處理各種 關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)問題的相關(guān)性。機(jī)械設(shè)計(jì)問題應(yīng)該當(dāng)作一個(gè)“綜合問題”而不是一個(gè)孤立的問題來看待。作為 桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 的一個(gè) 專業(yè)發(fā)展項(xiàng)目 ， 德克薩斯 A&開始極為嚴(yán)格的實(shí)施 制造和機(jī)械 工 程 技術(shù)（ 劃以 審查其機(jī)械設(shè)計(jì)課程。 這篇文章介紹了 于教育發(fā)展項(xiàng)目方面的合作， 正在進(jìn)行的機(jī)械設(shè)計(jì)課程 的課程審查 ， 最新的發(fā)現(xiàn)和建議。 在這一方法可以 用來作為一種持續(xù)改進(jìn)的工程技術(shù)教育。 1。導(dǎo)言 典型的機(jī)械工程技術(shù)課程包括機(jī)械設(shè)計(jì)課程或一系列與之相關(guān)的課程。多年以來，這些課程具如機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械零件設(shè)計(jì)，機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)等稱號(hào)。在此背景下，設(shè)計(jì)意味著創(chuàng)造一個(gè)組成部分或一個(gè)系統(tǒng)，以滿足所需的功能要求。因此，課程的目標(biāo)是提供概念，方法，知識(shí)，分析技巧和必要的決策方法去設(shè)計(jì)部件，設(shè)備和系統(tǒng)。建立在學(xué)生對(duì)于靜力學(xué)，動(dòng)力學(xué)和材料力學(xué)的知識(shí)的基礎(chǔ)上，當(dāng)然機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)這門課程往往側(cè)重于設(shè)計(jì)方法，應(yīng)力分析，破壞理論和材料選擇。機(jī)器測(cè)繪這門課程介紹了機(jī)械設(shè)計(jì)中的齒輪，軸承，彈 簧，緊固件這些零件的原理和用途。 真實(shí)世界的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)者有廣泛的知識(shí)基礎(chǔ)和技能。設(shè)計(jì)人員必須能夠想象各組成部分的空間關(guān)系，使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ 具表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，指定具體尺寸和公差，并為零件生產(chǎn)制定適當(dāng)?shù)墓ば颉４送?，機(jī)械設(shè)計(jì)師往往預(yù)期進(jìn)行應(yīng)力分析和選擇原料，以估算費(fèi)用和管理多個(gè)項(xiàng)目，在團(tuán)隊(duì)中有效地開展工作。在學(xué)術(shù)界，一組知識(shí)是在課程上被歸納起來為了有效率的學(xué)習(xí)這些課程。很 3 顯然，機(jī)械設(shè)計(jì)的任務(wù)只能通過由各種課程中獲得的知識(shí)和技能來實(shí)現(xiàn)。因此，一個(gè)最后的課程設(shè)計(jì)通常是在為學(xué)生獲得整合的經(jīng)驗(yàn)。已作出努力制 定不同的最后的課程，從課程的設(shè)計(jì)到執(zhí)行都與以往不同。雖然最后的設(shè)計(jì)可以更好地幫助學(xué)生進(jìn)入生產(chǎn)勞動(dòng)，但努力似乎太少太晚。除了指定用于有關(guān)課題的先決條件，全面機(jī)械設(shè)計(jì)教育應(yīng)建立在機(jī)械設(shè)計(jì)的不同課程相互依賴的關(guān)系上。 在本文中，我們首先介紹了德克薩斯 A ＆ M 大學(xué)（ 工程技術(shù)和工業(yè)分布系的制造和機(jī)械工程技術(shù)（ 計(jì)劃中現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)計(jì)課程 。比較制造業(yè)對(duì)現(xiàn)有課程的需要，作為一個(gè)不斷改善的過程。作為與桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ 作的專業(yè)發(fā)展項(xiàng)目，和一個(gè) 劃支持者的調(diào)查，我們確定了學(xué)生畢業(yè) 前將獲得的機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)和技能。為了提高機(jī)械設(shè)計(jì)教育，我們將在第四節(jié)討論那些被推薦的綜合性機(jī)制和課程改革。簡(jiǎn)短的結(jié)論已被列入第 5 節(jié)。 2 。機(jī)械設(shè)計(jì)課程包含的課程 在 程技術(shù)認(rèn)證委員會(huì)認(rèn)證的 劃學(xué)生需要的最低總學(xué)分是 132分。扣除在通信，數(shù)學(xué)，物理和自然科學(xué)，社會(huì)科學(xué)和人文科學(xué)等課程，技術(shù)方面所需的是 77 個(gè)學(xué)分。該計(jì)劃的組成部分，除其他補(bǔ)充深入的技術(shù)領(lǐng)域，還包括：機(jī)械設(shè)計(jì)。這些課程的機(jī)械設(shè)計(jì)序列描述如下： ?高級(jí)工程師 1A （力學(xué)軌道）。介紹了工程專業(yè)，倫理學(xué)，各學(xué)科；發(fā)展團(tuán)隊(duì)精神 ，問題的設(shè)計(jì)和解決 ;主要側(cè)重于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和規(guī)劃 ;可視化和 具。 ?高級(jí)工程師 2A I（力學(xué)軌道）。繼續(xù)高級(jí)工程師 1 。主題包括主要側(cè)重于計(jì)算機(jī)應(yīng)用和規(guī)劃和使用 行實(shí)體建模。 ?物理 218 學(xué)的學(xué)生組要從事與科學(xué)和工程領(lǐng)域。經(jīng)典力學(xué)的基本原理包括運(yùn)動(dòng)學(xué)，牛頓力學(xué)，能量和動(dòng)量守恒，振動(dòng)和波動(dòng)。 ? 75， 2 - D 和 3 - D 系統(tǒng)的時(shí)間，剛體平衡 ;摩擦和應(yīng)用 ; 質(zhì)心和時(shí)刻慣量 ;審查粒子動(dòng)態(tài)原則 ;剛體的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué) ;脈沖動(dòng)力和工作能量的原理 ;選 定器區(qū)域的電腦應(yīng)用。 ? 76 力和應(yīng)變 ;彈性模量，泊松比，轉(zhuǎn)矩，撓度，不對(duì)稱彎曲，柱和軸的設(shè)計(jì) ;撓度梁 ;屈曲欄 ;材料和強(qiáng)度特性的測(cè)驗(yàn)。 ? 61 何發(fā)展和機(jī)械裝配的基本原則 ;簡(jiǎn)單的有 4 限元分析來評(píng)價(jià)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單的產(chǎn)品模式的快速原型。 ? 63 械設(shè)計(jì)應(yīng)用。機(jī)械元件圖樣的規(guī)范 ;失敗的原理 ;疲勞斷裂設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) ;瑟德貝里和古德曼圖表 ;工程應(yīng)用的材料及其選擇 ;公差和配合，設(shè)計(jì)制造和裝配。 ? 63 I。機(jī)械 動(dòng)力傳送設(shè)計(jì)圖紙的工作原理，如軸，齒輪，滾動(dòng)鏈，皮帶，軸承，離合器和制動(dòng)器 ;電力傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 ? 22 和機(jī)械 ]工程技術(shù)項(xiàng)目。畢業(yè)設(shè)計(jì)是團(tuán)隊(duì)合作完成制造業(yè)[機(jī)械 ]問題的分析報(bào)告和解答方法。 3 。所期望的特性機(jī)械設(shè)計(jì)師 產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力很大程度上受設(shè)計(jì)工序和設(shè)計(jì)人員能力的影響。雖然人們普遍認(rèn)為，良好的工序?qū)深A(yù)見和可持續(xù)的高性能是至關(guān)重要的，個(gè)人能力和專業(yè)技能也不可缺少。在工業(yè)環(huán)境下，吸引和留住熟練的設(shè)計(jì)工程師仍然是公司成功的一個(gè)關(guān)鍵因素。兩個(gè)問題依然存在，是什么創(chuàng)造了一各偉大的 設(shè)計(jì)師？是什么使他們和其他設(shè)計(jì)師區(qū)別開呢？ 在過去的兩年里，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和德克薩斯 A ＆ M 共同努力提高設(shè)計(jì)工程師和制圖員的知識(shí)和能力。這個(gè)專業(yè)的發(fā)展計(jì)劃包括講座，審查會(huì)議和各個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)課題的研討會(huì)，包括力學(xué)和材料力學(xué)，靜態(tài)和疲勞斷裂理論，幾何尺寸和公差，統(tǒng)計(jì)公差分析，緊固件（螺釘 /螺栓）設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)優(yōu)化和有限元分析的基本方法。 這種伙伴關(guān)系取得了令人鼓舞的成果。例如，一位沒有工程學(xué)學(xué)位的制圖員能更深入地了解材料力學(xué)和失敗標(biāo)準(zhǔn)，使他們能夠的使用 為一種分析工具。這種 分析工具使在他們減少制造，裝配過程的情況下能夠評(píng)估其設(shè)計(jì)。此外，重點(diǎn)是美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)的幾何尺寸和公差的認(rèn)證已造成桑迪亞機(jī)械設(shè)計(jì)部百分之五十的設(shè)計(jì)師參加認(rèn)證。這項(xiàng)研究需要和通過認(rèn)證的信心能夠提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。準(zhǔn)學(xué)士學(xué)位設(shè)計(jì)師的越來越多的知識(shí)和已獲得學(xué)位的工程師的令人耳目一新的能力，這些成果鼓勵(lì) 續(xù)這種類型的專業(yè)發(fā)展。 從企業(yè)的角度看，良好的機(jī)械設(shè)計(jì)師應(yīng)該從以下幾個(gè)方面獲得更加深入的知識(shí)和技能： ?計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件 體建模軟件工具已經(jīng) 5 廣泛的被設(shè)計(jì)師使用。這些工具允許設(shè) 計(jì)者迅速的創(chuàng)作模型 /圖樣和想象零件和裝配。這種能力對(duì)滿足快速的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和發(fā)展的需要非常重要。掌握 然是成功設(shè)計(jì)的一個(gè)先決條件，但除了設(shè)計(jì)和制作圖樣的能力外其他知識(shí)也很重要。 ?幾何尺寸和公差 計(jì)師必須掌握公差的說明和分析。熟練的設(shè)計(jì)師能夠熟練的進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇，早期階段的設(shè)計(jì)中使用偏差分析。后來在設(shè)計(jì)過程中，詳細(xì)的 T 是以確保零件可以組裝正確的基礎(chǔ)。 ?制造工藝 D ＆ T 結(jié)果的很大程度上受制造工藝的知識(shí)的影響。工序能力的知識(shí)也可以讓設(shè)計(jì)者創(chuàng)造，估計(jì)和選擇 設(shè)計(jì)方案?；局圃旃に嚨牡谝皇纸?jīng)驗(yàn)和知道先進(jìn)的工序?qū)Τ蔀橐粋€(gè)真正的設(shè)計(jì)師是非常重要的。 ?工程力學(xué) 們必須了解部分幾何形狀和材料結(jié)構(gòu)決定了零件結(jié)構(gòu)上的性能（如應(yīng)力，撓度，屈曲載荷，固有頻率，等等）。因此，及時(shí)的評(píng)價(jià)是需要設(shè)計(jì)師使用集成化的 具。 ?溝通 此，在各個(gè)階段的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的交流是必需的。例如，在 定設(shè)計(jì)，建模，和起草的錯(cuò)誤。這些 立了規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)為了認(rèn)真的 審查由他人的設(shè)計(jì)。因?yàn)槭亲詈玫脑O(shè)計(jì)師進(jìn)行審查，因此他們必須能夠清楚的交流他們的設(shè)計(jì)思路，并提供建設(shè)性的建議。 ?項(xiàng)目管理 好的設(shè)計(jì)師要充分認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)的問題，界面限制和以往的成功解決了相似的問題。有效的設(shè)計(jì)人員還必須控制自己的時(shí)間和成本的限制?；卷?xiàng)目管理紀(jì)律是一個(gè)成功的必要因素。 4 。不斷提高機(jī)械設(shè)計(jì)課程。 用批判性見解和解決問題的技術(shù)準(zhǔn)備學(xué)生是設(shè)計(jì)教育的首要目標(biāo)。批判性見解可以被看作是有兩部分組成： 1）一套信息產(chǎn)生和處理的技能， 2）建立在知識(shí)基礎(chǔ)上的 承諾，使用這些技能指導(dǎo)行為的習(xí)慣 [10] 。設(shè)計(jì)問題的解決涉及到學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展。通過設(shè)計(jì)解決問題，學(xué)生才能變得多樣化。他們開始看到一個(gè)問題沒有標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，并可以有多個(gè)答案 [11] 。 除了如圖 1 所示的課程，下列課程可以提高學(xué)生設(shè)計(jì)的知識(shí)和技能。這些課 6 程主要是材料，制造工藝，和機(jī)械工程技術(shù)原理： ? 81 的制造和裝配工序 I ? 06 非金屬材料 ? 07 金屬材料 ? 81 的制造和裝配流程 03 流體力學(xué)和動(dòng)力 ? 95 機(jī)電系統(tǒng)的技 術(shù)人員 ? 70 熱力學(xué)專家 ? 29 人與項(xiàng)目管理 ? 89 專題（有限元分析） 整合教材 辦法之一就是加強(qiáng)設(shè)計(jì)上的知識(shí)和技能為介紹和審查教材提供機(jī)會(huì)。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)可以通過精心設(shè)計(jì)講座，家庭作業(yè)，和考試來完成。如圖 3 所示課程之間的聯(lián)系顯示了這個(gè)機(jī)會(huì)。例如： ?在力學(xué)課程，在解決了自由體受力圖后教師可以提出給予一些壓力的概念。在材料的強(qiáng)度課程，學(xué)生可以被給予的適當(dāng)家庭作業(yè)以復(fù)習(xí)課程。 ?在教有限元分析這門課程時(shí)，學(xué)生的問題可以用手工計(jì)算和 件來完成。正如圖 4 中顯示， L 外形的正方形條最后（如負(fù)載適用）可通過彎曲和扭轉(zhuǎn)估算來代替。通過合適的估計(jì)，學(xué)生能更好地理解有限元分析的結(jié)果。 ?幾何尺寸和公差可以在制造工藝課程中被引用以解決工序能力的問題。當(dāng)它使用在講授工程制圖與 程，還應(yīng)該融入設(shè)計(jì)課程，這樣公差和配合才是檢查和配合的決定性因素。 ?在機(jī)械設(shè)計(jì)課程，團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目應(yīng)該被分配，這樣將利用項(xiàng)目管理和團(tuán)隊(duì)建設(shè)技巧。 結(jié)合教材要求協(xié)作的技巧，以發(fā)現(xiàn)和充分利用機(jī)會(huì)。在 劃，目前正在作出努力，以解決整合問題 76 ， 61 ， 63 ，和 63 。 從事設(shè)計(jì)研究 在工程，技術(shù)和物理科學(xué)，大多數(shù)大學(xué)本科課程以二元模式教授（有一個(gè)正確的和錯(cuò)誤的） [11]。由于一個(gè)設(shè)計(jì)問題沒有標(biāo)準(zhǔn)的答案，常常可以讓學(xué)生產(chǎn)生 7 多樣性的設(shè)計(jì)。接觸設(shè)計(jì)實(shí)踐也將提高學(xué)生的決策和 能。例如： ?在材料力學(xué)課程，給予截面形狀，軸向力和材料特性，學(xué)生可以計(jì)算出壓力和失敗的條件。通過設(shè)計(jì)研究，這個(gè)問題就可以被改良。僅給予外加負(fù)載，學(xué)生不得不估測(cè)截面的幾何形狀和材料性能，以滿足負(fù)載條件。 ?在機(jī)械原理課程，商品的準(zhǔn)備工作或規(guī)劃可分配都有賴于 具模擬機(jī)械原理。那 個(gè)演習(xí)將給予學(xué)生機(jī)會(huì)提高自己的建模技術(shù)。 通過改變教學(xué)方法，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)學(xué)問目前實(shí)施在 63 和 分配也讓步于 63 為了學(xué)生執(zhí)行工業(yè)品的逆向工程，以提高學(xué)生的設(shè)計(jì)技能。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)方法也適用于其他課程，如 61 ， 03 ，和 修訂機(jī)械設(shè)計(jì)課程 雖然整合教材和改變教學(xué)方法可以使課程生效，但是重大的課程內(nèi)容修改需要在課程設(shè)計(jì)和發(fā)展方面作出新的努力。 目和 查的兩個(gè)重大發(fā)現(xiàn)引起主動(dòng)性的行動(dòng)去推薦總課程的改變： 1）學(xué)生有一個(gè) 強(qiáng)有力的工程制圖基礎(chǔ)，精通 具，并對(duì) 有一個(gè)徹底； 2 代替獨(dú)一無二的建模和起草，未來機(jī)械設(shè)計(jì)師在某些技術(shù)領(lǐng)域執(zhí)行設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，需要深入的知識(shí)和技能。針對(duì)調(diào)查結(jié)果，兩個(gè)建議的修改正在制定： ?目前，在工程系和工程學(xué)院 授和使用于各個(gè)課程。雖然獲得不同的 能聽起來很積極，但學(xué)生沒有足夠的時(shí)間來探索這些國(guó)家最先進(jìn)的 具的所有功能，以便成為精通的設(shè)計(jì)師。因此， 劃已選定 E 的作為一個(gè)主要的 具。沒有各種各 樣的課程學(xué)習(xí)新的 具的壓力，學(xué)生將有更多的時(shí)間致力于重點(diǎn)教材。所建議的改變可能會(huì)影響到所有的課程，要求學(xué)生制作模型和圖紙的家庭作業(yè)和項(xiàng)目。 ?計(jì)劃提供技術(shù)選修課程以提高學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)技能和知識(shí)。技術(shù)選修課有可能是學(xué)生感興趣的先進(jìn)的特別專題。例如，目前在 授的實(shí)體造型和有限元分析。學(xué)生學(xué)習(xí)建模工具和前處理技術(shù)的時(shí)間為進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)有限元方法作了準(zhǔn)備。因此，建議在不同的課程提供 模和有限元分析。 生感興趣的其他技術(shù)選修課包括：運(yùn)動(dòng)學(xué)，模具設(shè)計(jì)，流體動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)制造和裝配。 審查和暗示性的行動(dòng)（包括課程改革）帶來的結(jié)果是大學(xué)教師猜測(cè)誰來教機(jī) 8 械設(shè)計(jì)課程。正在準(zhǔn)備的評(píng)估計(jì)劃為今后改進(jìn)提供反饋。 5 。結(jié)論 機(jī)械設(shè)計(jì)課程的目標(biāo)是為學(xué)生提供概念，知識(shí)，方法，分析技能，和設(shè)計(jì)機(jī)械零件，設(shè)備和系統(tǒng)的必要的決策方法。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)是制造業(yè)和機(jī)械工程技術(shù)教育的一個(gè)關(guān)鍵組成部分。本文介紹了在德克薩斯 A ＆ M 大學(xué) 劃的課程審查和發(fā)展成就。根據(jù)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)發(fā)展計(jì)劃的經(jīng)驗(yàn)和 業(yè)咨詢委員會(huì)的調(diào)查，很顯然，在畢業(yè)之前學(xué)生 必須掌握豐富的知識(shí)和技能。機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域所需的技能的結(jié)果已經(jīng)被確定。期望得到的結(jié)果和 程之間并沒有直接的關(guān)系，結(jié)合與設(shè)計(jì)有關(guān)的科目可以更好地為學(xué)生面對(duì)未來的挑戰(zhàn)作準(zhǔn)備。雖然現(xiàn)行的課程為學(xué)生提供一個(gè)集成經(jīng)驗(yàn)的最后的課程設(shè)計(jì)，很顯然，把關(guān)鍵的思想和問題解決在設(shè)計(jì)的早期階段將大大提高學(xué)生的知識(shí)?；谡w的機(jī)械設(shè)計(jì)課程的觀點(diǎn)，這篇文章提出了三種不同改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)課程的辦法。增加學(xué)生的知識(shí)能通過以制定的 饋機(jī)制來評(píng)價(jià)。這些評(píng)估工具包括：畢業(yè)出口調(diào)查，大學(xué)教職員工作成績(jī)?cè)u(píng)定，通道考試，和 價(jià)。這篇文 章介紹的這些方法可作為工程技術(shù)教育的一種持續(xù)改進(jìn)的方法。 鳴謝 作者要感謝桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的支持本文介紹的 迪亞專業(yè)發(fā)展項(xiàng)目。桑迪亞桑迪亞公司運(yùn)營(yíng)的一個(gè)多項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室，洛克希德馬丁公司為美國(guó)能源部國(guó)家核安全管理局根據(jù) 94同下建立的。 參考資料 1. 械工程設(shè)計(jì)，第七版。 爾， 2004 年。 2. 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