外文翻譯--機械工程技術設計課程的全面審查 中文版

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外文資料名稱： 機械技術項目機械設計課程 的全面審查 外文資料出處： 附 件： 指導教師評語： 簽名： 年 月 日 (用外文寫 ) 2 機械工程技術設計課程的全面審查 &M 俊杰翻譯 摘要 在大多數(shù)的機械和制造工程技術項目 中 ，機 械 設計 對 學生 獲得 設計機械元件和系統(tǒng)的 知識和技能 來說是一門關鍵性課程。雖 然課程內(nèi)容一般包括 重要內(nèi)容例如破壞理論和機械原理， 全面的機械設計教育也應 包含 處理各種 關于機械設計問題的相關性。機械設計問題應該當作一個“綜合問題”而不是一個孤立的問題來看待。作為 桑迪亞國家實驗室 的一個 專業(yè)發(fā)展項目 ， 德克薩斯 A&M 大學 已開始極為嚴格的實施 制造和機械 工 程 技術（ 劃以 審查其機械設計課程。 這篇文章介紹了 于教育發(fā)展項目方面的合作， 正在進行的機械設計課程 的課程審查 ， 于 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)改進的工程技術教育。 1。導言 典型的機械工程技術課程包括機械設計課程或一系列與之相關的課程。多年以來，這些課程具如機械設計，機械零件設計，機械系統(tǒng)設計等稱號。在此背景下，設計意味著創(chuàng)造一個組成部分或一個系統(tǒng)，以滿足所需的功能要求。因此，課程的目標是提供概念，方法，知識，分析技巧和必要的決策方法去設計部件，設備和系統(tǒng)。建立在學生對于靜力學，動力學和材料力學的知識的基礎上，當然機械設計基礎這門課程往往側(cè)重于設計方法，應力分析，破壞理論和材料選擇。機器測繪這門課程介紹了機械設計中的齒輪，軸承，彈 簧，緊固件這些零件的原理和用途。 真實世界的設計要求設計者有廣泛的知識基礎和技能。設計人員必須能夠想象各組成部分的空間關系，使用計算機輔助設計（ 具表達設計意圖，指定具體尺寸和公差，并為零件生產(chǎn)制定適當?shù)墓ば?。此外，機械設計師往往預期進行應力分析和選擇原料，以估算費用和管理多個項目，在團隊中有效地開展工作。在學術界，一組知識是在課程上被歸納起來為了有效率的學習這些課程。很 3 顯然，機械設計的任務只能通過由各種課程中獲得的知識和技能來實現(xiàn)。因此，一個最后的課程設計通常是在為學生獲得整合的經(jīng)驗。已作出努力制 定不同的最后的課程，從課程的設計到執(zhí)行都與以往不同。雖然最后的設計可以更好地幫助學生進入生產(chǎn)勞動，但努力似乎太少太晚。除了指定用于有關課題的先決條件，全面機械設計教育應建立在機械設計的不同課程相互依賴的關系上。 在本文中，我們首先介紹了德克薩斯 A ＆ M 大學（ 工程技術和工業(yè)分布系的制造和機械工程技術（ 計劃中現(xiàn)有的機械設計課程 。比較制造業(yè)對現(xiàn)有課程的需要，作為一個不斷改善的過程。作為與桑迪亞國家實驗室（ 作的專業(yè)發(fā)展項目，和一個 劃支持者的調(diào)查，我們確定了學生畢業(yè) 前將獲得的機械設計知識和技能。為了提高機械設計教育，我們將在第四節(jié)討論那些被推薦的綜合性機制和課程改革。簡短的結論已被列入第 5 節(jié)。 2 。機械設計課程包含的課程 在 32分?？鄢谕ㄐ?，數(shù)學，物理和自然科學，社會科學和人文科學等課程，技術方面所需的是 77 個學分。該計劃的組成部分，除其他補充深入的技術領域，還包括：機械設計。這些課程的機械設計序列描述如下： ?高級工程師 1A （力學軌道）。介紹了工程專業(yè)，倫理學，各學科；發(fā)展團隊精神 ，問題的設計和解決 ;主要側(cè)重于計算機的應用和規(guī)劃 ;可視化和 具。 ?高級工程師 2A I（力學軌道）。繼續(xù)高級工程師 1 。主題包括主要側(cè)重于計算機應用和規(guī)劃和使用 行實體建模。 ?物理 218 學的學生組要從事與科學和工程領域。經(jīng)典力學的基本原理包括運動學，牛頓力學，能量和動量守恒，振動和波動。 ? 75， 2 - D 和 3 - D 系統(tǒng)的時間，剛體平衡 ;摩擦和應用 ; 質(zhì)心和時刻慣量 ;審查粒子動態(tài)原則 ;剛體的運動學和動力學 ;脈沖動力和工作能量的原理 ;選 定器區(qū)域的電腦應用。 ? 76 力和應變 ;彈性模量，泊松比，轉(zhuǎn)矩，撓度，不對稱彎曲，柱和軸的設計 ;撓度梁 ;屈曲欄 ;材料和強度特性的測驗。 ? 61 何發(fā)展和機械裝配的基本原則 ;簡單的有 4 限元分析來評價和優(yōu)化設計，簡單的產(chǎn)品模式的快速原型。 ? 63 械設計應用。機械元件圖樣的規(guī)范 ;失敗的原理 ;疲勞斷裂設計標準 ;瑟德貝里和古德曼圖表 ;工程應用的材料及其選擇 ;公差和配合，設計制造和裝配。 ? 63 I。機械 動力傳送設計圖紙的工作原理，如軸，齒輪，滾動鏈，皮帶，軸承，離合器和制動器 ;電力傳輸系統(tǒng)的設計。 ? 22 和機械 ]工程技術項目。畢業(yè)設計是團隊合作完成制造業(yè)[機械 ]問題的分析報告和解答方法。 3 。所期望的特性機械設計師 產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)競爭力很大程度上受設計工序和設計人員能力的影響。雖然人們普遍認為，良好的工序?qū)深A見和可持續(xù)的高性能是至關重要的，個人能力和專業(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計工程師仍然是公司成功的一個關鍵因素。兩個問題依然存在，是什么創(chuàng)造了一各偉大的 設計師？是什么使他們和其他設計師區(qū)別開呢？ 在過去的兩年里，桑迪亞國家實驗室和德克薩斯 A ＆ M 共同努力提高設計工程師和制圖員的知識和能力。這個專業(yè)的發(fā)展計劃包括講座，審查會議和各個機械設計相關課題的研討會，包括力學和材料力學，靜態(tài)和疲勞斷裂理論，幾何尺寸和公差，統(tǒng)計公差分析，緊固件（螺釘 /螺栓）設計，設計方法和設計優(yōu)化和有限元分析的基本方法。 這種伙伴關系取得了令人鼓舞的成果。例如，一位沒有工程學學位的制圖員能更深入地了解材料力學和失敗標準，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估其設計。此外，重點是美國機械工程師協(xié)會的幾何尺寸和公差的認證已造成桑迪亞機械設計部百分之五十的設計師參加認證。這項研究需要和通過認證的信心能夠提高設計質(zhì)量。準學士學位設計師的越來越多的知識和已獲得學位的工程師的令人耳目一新的能力，這些成果鼓勵 續(xù)這種類型的專業(yè)發(fā)展。 從企業(yè)的角度看，良好的機械設計師應該從以下幾個方面獲得更加深入的知識和技能： ?計算機輔助設計軟件 體建模軟件工具已經(jīng) 5 廣泛的被設計師使用。這些工具允許設 計者迅速的創(chuàng)作模型 /圖樣和想象零件和裝配。這種能力對滿足快速的產(chǎn)品設計和發(fā)展的需要非常重要。掌握 然是成功設計的一個先決條件，但除了設計和制作圖樣的能力外其他知識也很重要。 ?幾何尺寸和公差 計師必須掌握公差的說明和分析。熟練的設計師能夠熟練的進行數(shù)據(jù)選擇，早期階段的設計中使用偏差分析。后來在設計過程中，詳細的 T 是以確保零件可以組裝正確的基礎。 ?制造工藝 D ＆ T 結果的很大程度上受制造工藝的知識的影響。工序能力的知識也可以讓設計者創(chuàng)造，估計和選擇 設計方案?；局圃旃に嚨牡谝皇纸?jīng)驗和知道先進的工序?qū)Τ蔀橐粋€真正的設計師是非常重要的。 ?工程力學 們必須了解部分幾何形狀和材料結構決定了零件結構上的性能（如應力，撓度，屈曲載荷，固有頻率，等等）。因此，及時的評價是需要設計師使用集成化的 具。 ?溝通 此，在各個階段的設計，設計的交流是必需的。例如，在 定設計，建模，和起草的錯誤。這些 立了規(guī)范的標準為了認真的 審查由他人的設計。因為是最好的設計師進行審查，因此他們必須能夠清楚的交流他們的設計思路，并提供建設性的建議。 ?項目管理 好的設計師要充分認識到設計的問題，界面限制和以往的成功解決了相似的問題。有效的設計人員還必須控制自己的時間和成本的限制?；卷椖抗芾砑o律是一個成功的必要因素。 4 。不斷提高機械設計課程。 用批判性見解和解決問題的技術準備學生是設計教育的首要目標。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）建立在知識基礎上的 承諾，使用這些技能指導行為的習慣 [10] 。設計問題的解決涉及到學生的認知發(fā)展。通過設計解決問題，學生才能變得多樣化。他們開始看到一個問題沒有標準的解決方案，并可以有多個答案 [11] 。 除了如圖 1 所示的課程，下列課程可以提高學生設計的知識和技能。這些課 6 程主要是材料，制造工藝，和機械工程技術原理： ? 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 流體力學和動力 ? 95 機電系統(tǒng)的技 術人員 ? 70 熱力學專家 ? 29 人與項目管理 ? 89 專題（有限元分析） 整合教材 辦法之一就是加強設計上的知識和技能為介紹和審查教材提供機會。實現(xiàn)這一目標可以通過精心設計講座，家庭作業(yè)，和考試來完成。如圖 3 所示課程之間的聯(lián)系顯示了這個機會。例如： ?在力學課程，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。在材料的強度課程，學生可以被給予的適當家庭作業(yè)以復習課程。 ?在教有限元分析這門課程時，學生的問題可以用手工計算和 件來完成。正如圖 4 中顯示， L 外形的正方形條最后（如負載適用）可通過彎曲和扭轉(zhuǎn)估算來代替。通過合適的估計，學生能更好地理解有限元分析的結果。 ?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。當它使用在講授工程制圖與 程，還應該融入設計課程，這樣公差和配合才是檢查和配合的決定性因素。 ?在機械設計課程，團隊項目應該被分配，這樣將利用項目管理和團隊建設技巧。 結合教材要求協(xié)作的技巧，以發(fā)現(xiàn)和充分利用機會。在 劃，目前正在作出努力，以解決整合問題 76 ， 61 ， 63 ，和 63 。 從事設計研究 在工程，技術和物理科學，大多數(shù)大學本科課程以二元模式教授（有一個正確的和錯誤的） [11]。由于一個設計問題沒有標準的答案，常常可以讓學生產(chǎn)生 7 多樣性的設計。接觸設計實踐也將提高學生的決策和 能。例如： ?在材料力學課程，給予截面形狀，軸向力和材料特性，學生可以計算出壓力和失敗的條件。通過設計研究，這個問題就可以被改良。僅給予外加負載，學生不得不估測截面的幾何形狀和材料性能，以滿足負載條件。 ?在機械原理課程，商品的準備工作或規(guī)劃可分配都有賴于 具模擬機械原理。那 個演習將給予學生機會提高自己的建模技術。 通過改變教學方法，基礎設計學問目前實施在 63 和 分配也讓步于 63 為了學生執(zhí)行工業(yè)品的逆向工程，以提高學生的設計技能?；A設計學習方法也適用于其他課程，如 61 ， 03 ，和 修訂機械設計課程 雖然整合教材和改變教學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計和發(fā)展方面作出新的努力。 目和 查的兩個重大發(fā)現(xiàn)引起主動性的行動去推薦總課程的改變： 1）學生有一個 強有力的工程制圖基礎，精通 具，并對 有一個徹底； 2 代替獨一無二的建模和起草，未來機械設計師在某些技術領域執(zhí)行設計任務時，需要深入的知識和技能。針對調(diào)查結果，兩個建議的修改正在制定： ?目前，在工程系和工程學院 授和使用于各個課程。雖然獲得不同的 能聽起來很積極，但學生沒有足夠的時間來探索這些國家最先進的 具的所有功能，以便成為精通的設計師。因此， 劃已選定 E 的作為一個主要的 具。沒有各種各 樣的課程學習新的 具的壓力，學生將有更多的時間致力于重點教材。所建議的改變可能會影響到所有的課程，要求學生制作模型和圖紙的家庭作業(yè)和項目。 ?計劃提供技術選修課程以提高學生的機械設計技能和知識。技術選修課有可能是學生感興趣的先進的特別專題。例如，目前在 授的實體造型和有限元分析。學生學習建模工具和前處理技術的時間為進行更深入的學習有限元方法作了準備。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選修課包括：運動學，模具設計，流體動力系統(tǒng)設計，能源系統(tǒng)的設計，機電系統(tǒng)設計，設計制造和裝配。 審查和暗示性的行動（包括課程改革）帶來的結果是大學教師猜測誰來教機 8 械設計課程。正在準備的評估計劃為今后改進提供反饋。 5 。結論 機械設計課程的目標是為學生提供概念，知識，方法，分析技能，和設計機械零件，設備和系統(tǒng)的必要的決策方法。因此，機械設計是制造業(yè)和機械工程技術教育的一個關鍵組成部分。本文介紹了在德克薩斯 A ＆ M 大學 劃的課程審查和發(fā)展成就。根據(jù)桑迪亞國家實驗室的專業(yè)發(fā)展計劃的經(jīng)驗和 業(yè)咨詢委員會的調(diào)查，很顯然，在畢業(yè)之前學生 必須掌握豐富的知識和技能。機械設計領域所需的技能的結果已經(jīng)被確定。期望得到的結果和 程之間并沒有直接的關系，結合與設計有關的科目可以更好地為學生面對未來的挑戰(zhàn)作準備。雖然現(xiàn)行的課程為學生提供一個集成經(jīng)驗的最后的課程設計，很顯然，把關鍵的思想和問題解決在設計的早期階段將大大提高學生的知識。基于整體的機械設計課程的觀點，這篇文章提出了三種不同改進現(xiàn)有的設計課程的辦法。增加學生的知識能通過以制定的 饋機制來評價。這些評估工具包括：畢業(yè)出口調(diào)查，大學教職員工作成績評定，通道考試，和 價。這篇文 章介紹的這些方法可作為工程技術教育的一種持續(xù)改進的方法。 鳴謝 作者要感謝桑迪亞國家實驗室的支持本文介紹的 迪亞專業(yè)發(fā)展項目。桑迪亞桑迪亞公司運營的一個多項目實驗室，洛克希德馬丁公司為美國能源部國家核安全管理局根據(jù) 94同下建立的。 參考資料 1. 械工程設計，第七版。 爾， 2004 年。 2. 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