牛头刨床设计说明书重庆理工大学机械原理课程设计

牛头刨床设计说明书重庆理工大学机械原理课程设计（共10篇）

篇1：牛头刨床设计说明书重庆理工大学机械原理课程设计

重庆理工大学 机械原理课程设计说明书

牛头刨床设计说明书

学号:

姓名:

班级:

组别:

指导教师：

林昌华

二、牛头刨床机构简介

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图一，电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2 和固接在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动滑枕6和刨刀7作往复运动。要求工作行程时，滑枕6应速度较低，且近似等速移动，而空回行程时，滑枕具有较高速度，实现快速返回。另外，齿轮等速转动时，通过四杆机构带动棘轮G转动。棘轮与丝杆相连，实现自动进刀。刨床机构在一个工作循环内，主轴速度波动很大，为此，常采用飞轮调整速度波动。

篇2：牛头刨床设计说明书重庆理工大学机械原理课程设计

机械原理课程设计说明书

题目：牛头刨床的综合与分析

篇3：牛头刨床设计说明书重庆理工大学机械原理课程设计

一、改革主要任务与方法

改革主要涉及课程设计题目和时间安排。以前, 本校《机械原理课程设计》源于传统的几个题目, 如牛头刨床机构设计, 凸轮、齿轮机构设计, 主要以基础训练为住, 是对理论课内容的加深巩固, 基本等同于一个大作业, 虽然能起到理论教学内容的目的, 毕竟与时代的要求有一定的距离, 因此必须做出改进。

机械原理课程改革主要体现在课程设计题目的改变。本课程设计提供了A、B、C三类题目。A为指定性设计题目, B为创新性题目, C为机构仿真类题目, 要求每个学生选择其中的一个题目。下面是部分题目名称:A.指定性设计题目, 题目1:洗瓶机设计;题目2:医用棉签卷棉机设计;题目3:步进输送机设计。B.创新性设计题目, 题目1:设计适合老、中、青不同年龄段使用并针对不同职业活动性质 (如坐办公室人员运动少的特点) 的健身机械;题目2:汽车夏天露天停车, 设计一伞状机械装置, 为汽车遮挡阳光;题目3:多功能担架。设计一种可用于崎岖路上手抬、平路上手推、静止时可作休息的小床或座椅的多功能担架。C.机构仿真题目, 题目1:铰链式颚式破碎机方案分析;题目2:一种夹紧机构模拟与分析;题目3:汽车转向机构模拟。每年给出的题目可以有所变化。例如, 对于B类创新性题目, 可以结合每两年一次的全国机械创新大赛给出的题目, 给出类似的题目, 可以从中筛选出具有潜力的学生, 参加大赛。改革的另一项体现在课程设计时间的安排上。由于新设计题目难度较大, 一周的课程设计时间, 很难完成, 因此做了如下安排: (1) 第18周一课程考试完后, 老师就可提前布置设计任务。学生即日起可根据本任务选择自己的题目, 查阅

中学管乐团日常排练存在问题的对策讨论

张熠

(陕西省西安市育才中学, 陕西西安710061)

摘要:中学管乐团作为中学艺术教育和素质教育的重要组成部分, 不仅丰富了校园文化生活, 而且对提高学生的审美情趣和文化艺术修养起到不可替代的作用。管乐团在日常排练中还存在一些实际问题, 凸显出一些亟待改进的方面。文章分析了管乐团容易出现的问题, 并对提高管乐团排练水平提出了有效的解决方法和合理建议。

关键词:管乐团;排练;器乐教学;问题;方法中图分类号:J621文献标志码:A

一、序言

教育部《学校艺术教育工作规程》指出, 艺术教育是中学实施美育的重要途径和内容, 是素质教育的有机组成部

资料, 构思设计。 (2) 课程设计周第1天~第3天, 老师到新校区授课教室答疑式辅导, 有问题的学生可以来问。 (3) 课程设计周第4~5天, 小答辩方式, 老师在教室检查设计。每个学生展示自己的设计结果, 并做说明。 (4) 课程设计周第5天, 学生上交课程设计结果。

二、实施效果

此次课程设计, 学生总体经历和感受可以概括为“困惑—讨论—实做—成就感”。从选择三类题目的数量来看, 指定性设计题目和创新性题目选择的人较多, 且数量相当, 自己选定题目后, 马上发现题目很难;对创新性题目, 一时想不起具有创新点的设计, 对指定性设计题目, 发现自己理论基础欠缺的有很多;对机构仿真类题目, 发现自己软件应用能力很差。总之, 学生的自信受到严峻的考验。课程设计周的前几天, 也是最艰难的几天, 同学们在受到暂短的挫折之后, 会积极地查阅资料, 与同类型题目同学相互探讨, 相互学习, 遇到不能解决的问题, 辅导教师给出详细的解释, 大多数同学能在规定的时间内独立完成主体设计。从完成的情况来看, 对指定性设计题目, 学生能给出完整的设计方案, 基础知识应用较全面;对创新性题目, 不少同学提出了很好的选题, 在与老师和同学讨论后, 图文并茂地描述出自己的设想;对机构仿真类题目, 这些同学一般是对软件有较大爱好, 有一定基础, 也有的是在短短几天内突击学习, 也有不俗的表现, 对设计、分析软件的应用有了良好的开端。绝大多数学生独立地完成了设计, 其中不乏具有创意的高水平作品, 有的已经上报申请专利, 总体成绩和往届相比较好。不少同学用“非常好的训练”、“艰难的过程”、“成就感”等来总结自己的课程设计。

三、存在的问题

此次课程设计的改革尝试, 也暴露出不少问题:课程设计时间紧迫, 不足以最好地供学生完成任务。目前课程设计时间为一周, 但是, 在前面的1~2天常被拖延到后面的考试科目占据, 后面又面临回家, 如果没有充分的时间保证, 任何完美的改革尝试均不能收到实效。学生机械相关基础知识有缺陷, 不足以完整表达自己的设计思想。《机械原理课程设计》的主要重点在方案设计, 这是目前的共识, 但是, 即使仅仅表达设计方案, 学生表现也力有不逮。反映在制图能力、计算能力, 甚至文字表达能力, 均很欠缺。这点有待整个机械类课程体系的全面改革, 才能从根

文章编号:1674-9324 (2013) 08-0134-03

分, 课外、校外艺术教育活动是学校艺术教育的重要组成部分。基于此要求, 许多中学组建了包括管乐团在内的多种艺术教育团体, 经过一个阶段的发展, 中学管乐团已经成为普

本上解决。设计题目有待进一步完善。此次改革, 设计题目是在短期内集思广益收集得到的, 难度参差不齐, 总体来说较有新意, 但是结合以后的专业发展, 应该多纳入一些实际类型的题目。

四、进一步设想

目前, 机械类学生的实践性教学环节大致有《机械原理课程设计》、《机械设计课程设计》、《金工实习》、《专业课程设计》和《毕业设计》等, 这是数十年来一直沿用的模式, 随着现代制造加工的更深、更广的要求, 这种各种为战的教学模式, 已经暴露出很多问题, 难以分别解决, 这里设想对这些课程加以整合, 在不增加总体课时的基础上, 用一门大的课程, 姑且称为创新设计课程, 来取而代之, 时间安排在大三以后。这门课程的特点在于:教师给出一个大的题目范围, 学生自己用三维设计软件进行产品设计, 在计算机上制造出虚拟机械, 并对此进行运动和动力学分析、有限元分析和优化等, 最大限度地减少设计失误。学生自己动手, 加工出自己设计的产品, 进行产品答辩、发布。如此, 学生对整个产品的开发有一个全面的认识, 由于加工产品需要原料成本, 学生将更具有对自己产品的责任意识, 一个大的题目, 是以小组的形式完成, 在设计、制作过程中, 可以培养学生的团队精神, 对优秀的设计作品, 完成后组织上报专利申请, 并推荐参加各种大学生竞赛, 如挑战杯、机械创新大赛等, 激励学生创新。这也是对学生将来在企业工作的一次逼真的预演。

摘要：本文通过近三年来在本校开展的《机械原理课程设计》改革的尝试及所获得的良好效果, 对如何培养学生的机械运动方案设计、创新设计和解决工程实际问题的能力, 阐述了改革的步骤和方法, 对改革中出现的问题进行了思考, 为机械原理课程教学提供借鉴。

关键词：机械原理课程设计,改革,设计题目

参考文献

[1]邹焱飚, 翟敬梅.机械原理课程设计[M].北京:中国轻工业出版社, 2010.

[2]师忠秀.机械原理课程设计[M].北京:机械工业出版社, 2009.

[3]曲继方.机械原理课程设计[M].北京:机械工业出版社, 1999.

[4]邹慧君.机械原理课程设计手册[M].北京:高等教育出版社, 1998.

[5]张春林, 等.机械创新设计[M].北京:机械工业出版社, 2001.

[6]姜琪.机械运动方案及机构设计——机械原理课程设计题例及指导[M].北京:高等教育出版社, 1991.

[7]黄纯颖, 等.机械创新设计[M].北京:高等教育出版社, 2000.

篇4：牛头刨床设计说明书重庆理工大学机械原理课程设计

关键词 教学改革;机械原理;创新设计

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2014）24-0139-02

机械原理是高等院校机械类各专业一门重要的主干技术基础课，本课程主要研究各种机构的组成原理、常用机构的特点及应用与设计、机构的运动学及机构动力学和机械系统的方案设计等问题[1]，是培养学生设计能力和创新思维的重要基础。因此，在培养学生设计能力和创新思维方面，机械原理课程有着其他课程不可代替的作用[2]。本文就机械原理的教学过程中如何培养学生的创新设计思想，结合自己多年的教学经验，谈几点教学体会。

1 整合教学内容，做到突出重点

机械原理课程涉及的知识点比较多，而内容又抽象难懂。现有的机械原理教材理论知识大都比较完整，所以教材包含的内容多、涉及的知识面广。而在教学过程中应该注重理论知识的实用性，学生在课堂上所学到的知识既要能够满足学生毕业后从事技术工作的需要，还要培养学生的设计能力和创新思维。因此，必须在有限的课时内优化教学内容。

优化内容  在教学过程中将教学内容分为必修、选修和自学三类，其中机构的结构分析、平面机构的运动和力分析、三种典型机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构）的设计、齿轮系及其设计以及轮系传动比的计算作为必修内容。同时，根据专业的不同，将机械系统的方案设计、机械的运转及其速度波动的调节等章节作为选修内容，将机械的平衡和其他常用机构等作为自学内容。这样可以对教材所讲述的内容做出合理的取舍。

随着科学技术的发展，解析法由于其自身的优点应用越来越广泛。所以在教学过程中应加强解析法的讲解，以适应时代的变化。但是在讲反转法设计凸轮的廓线时，图解法仍然有着不可替代的作用，因为图解法直观易懂，有助于学生对教学内容的理解和掌握。

突出重点  在选取教学内容时，要注意做到突出重点，以点带面，从而使学生对相关知识点的掌握达到举一而三反的目的。例如，在齿轮机构中，着重讲清直齿轮传动的基本概念、理论及方法，直齿轮齿廓曲线的形成、齿轮的基本参数、几何尺寸的计算、啮合传动及切制原理;当讲到斜齿轮时，着重讲清楚直齿轮和斜齿轮的区别;当介绍锥齿轮齿时，着重讲清锥齿轮和直齿轮的区别以及当量齿轮的概念，而不做具体的推导计算，使得教学内容精练，避免了教学内容的简单重复。这样既突出了本章内容的重点，而且简化了分析问题的演化思想及方法，也节省了讲授学时[3]。

突出课程的创新性  结合实例教学，加强学生对机械系统的感官认识，增强学生对机械系统传动方案的设计能力，使学生学会用系统的观点去分析问题、解决问题。如在机械系统的方案设计教学过程中，增加机构的选型等内容，使学生通过对各种机构的比较研究，根据使用要求、工作性能、经济性、机械结构的合理性等方面，综合选择合理可行的机构。同时，在平时的课堂教学过程中分章节引入往年学生在科创中遇到的问题，这样不仅能培养学生的学习兴趣，而且能激发学生的设计思维和创新能力。

2 充分利用各种教学手段，培养学生的学习兴趣

多媒体教学  机械原理教学中的有些内容，仅靠教师的课堂讲解，学生很难理解。如运动副、连杆机构、凸轮机构等，如果仅用语言叙述，学生很难明白，所以要恰当地使用图示、模型、动画等多种教学方式，加深学生对学习对象的认知。也就是说，把抽象的概念用形象、直观的图和动画展示出来，有助于学生对相关知识的理解和掌握。

在课堂教学的过程中经常会发现，哪一节课的动画比较多，学生的学习兴趣就比较浓。但是，教师在教学过程中也不能片面地追求多媒体教学。如在教授矢量方程图解法对机构进行运动分析时，宜采用多媒体和板书相结合的方法。因此，在教学过程中要充分、合理地采用多媒体教学，提高学生的学习兴趣。

传统教具与现代教学的有机结合  现在大多数教师在教学过程中使用动画来辅助教学，但这并不是对传统教具的否定。比如在介绍铰链四杆机构的基本类型时，完全采用多媒体课件，学生可能会对曲柄摇杆机构选取不同的构件作为机架，能得到不同类型机构，即对“机构倒置”这一概念难以真正理解，如果在多媒体教学的同时，加上教具实物演示，可能会收到更好的教学效果。

多结合生活、生产实例以增强教学效果  因为多结合生活、生产实例可以加深学生的印象，提高说服力。如讲四杆机构时，以缝纫机脚踏板机构为例，说明哪一部分是曲柄，哪一部分是摇杆，哪个构件是原动件，哪一部分是从动件，以及当取摇杆为原动件时曲柄摇杆机构的死点以及死点的克服方法等问题。因为很多学生都有使用缝纫机的经历，这样很容易和学生产生共鸣，提高学生的学习兴趣，增强课堂教学效果。

再如，讲述凸轮机构的应用时引入学生的科创项目——非圆形喷域面积喷头的设计，利用圆柱凸轮机构改变喷头的仰角，从而达到改变喷头的射程来控制喷域的形状。通过这一实例，不仅使学生对凸轮机构的应用有了更深的认识，更激发了学生的科创兴趣。

3 加强和改进实践教学环节

充实实验内容  传统的机械原理实验主要是演示实验及验证性实验，对学生掌握课堂知识具有一定的帮助，但这些实验教学内容相对简单，很难激发学生的学习兴趣。西北农林科技大学从2009年开始增加了机构传动系统设计、拼装及运动分析实验，该实验为学生提供了动手拼装实际传动机构的平台，学生可以设计、拼装实现不同运动要求的机构传动系统，验证课堂所讲的理论内容。每次实验通常需要4～8小时，学生不仅没有因为时间长而抱怨，而且由于对内容感兴趣、能自己动手而兴致高涨。学生通过自己动手、动脑搭建自己设计的机构，从而使其创新意识得到进一步的培养，创新设计能力得到进一步的提高，也使其更加认识到理论与实践相结合的重要性[4]。

细化课程设计  课程设计是机械原理教学的另一个重要的实践性环节，它可以将分散的知识融会贯通起来，加深学生对本课程所学知识内涵的理解。西北农林科技大学的课程设计是以机械传动方案设计为主要内容，正确地选择或合理地设计机构传动方案是整个设计成败的关键。为激发学生的创新思维，教师要求4～6人为一组，在一周的课程设计中，同组学生针对教师布置的设计题目或学生自主选题，提出多种不同设计方案，然后互相讨论从机构的可行性、对要求的符合程度以及机构的性价比等多方面综合考虑，最后确定出最佳传动方案并进行详细的结构设计。这种形式的讨论和方案选型，使学生对机械设计的流程有了大概了解，开阔了学生的视野，培养了学生的创新设计思维。

4 结束语

总之，机械原理教学改革的重点就是如何巧妙地引入创新设计的思想，使学生在掌握课堂知识的同时激发学生的学习兴趣，使学生主动去思考问题，进行创新设计。

参考文献

[1]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].7版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]孙恒.机械原理教学指南[M].北京：高等教育出版社，

1998.

[3]葛文杰.对机械基础课程教学方法改革的思考与探讨[J].中国大学教学，2009（10）：4-7.

[4]郭红利，张李娴，张军昌，等.机械原理课程教学体系改革的探索[J].高等农业教育，2011（6）：60-61.

*基金项目：西北农林科技大学教学改革研究项目（编号：JY1302060）;2011年省级特色专业建设点项目;2011年陕西省普通高等学校省级人才培养模式创新实验区建设项目。

篇5：牛头刨床设计说明书重庆理工大学机械原理课程设计

在安装AutoCAD的情况下，双击图片，自动CAD中打开，另存为CAD文件。(CAD图纸)牛头刨床机械原理课程设计2点和6点

机构运动简图速度和加速度多边行μμμ选取长度比例尺μl=0.001m/mm,选取力比例尺μP=10N/mmy杆组示力体FFRI6G6F455-6杆力的多边形G6FBCG杆组示力体FDCGFF45BF54MFFRI6FEFF54GFMFF12曲柄的平衡力矩FF牛头刨床导杆机构的运动分析与动态静力分析设计者审阅者日期图号总图数日期方案号日期位置号机械原理课程设计FF力的多边形A成绩

篇6：牛头刨床设计说明书重庆理工大学机械原理课程设计

一．课程设计说明书内容

封面（见附件1）

目录（小标题、页码）

1．设计题目（包括机器的功能、工作条件及设计要求、原始数据）

2．原动机的选择

3．总传动比的确定及选定运动方案中传动比分配

4．执行机构的选择与比较

5．传动机构的选择（含原动机）与比较

6．机械系统运动方案的拟定（方案布置图4种）

7．机械系统运动方案的分析与比较

7．1方案1分析（主要指原理分析）

7．2方案2分析

7．3方案3分析

7．4方案4分析

7．5各方案的比较（可从是否能顺利地实现预定功能目标，是否满足其运动性能及动力性能，机械效率，机构结构的复杂程度、制造的难易程度等经济性和实用性等多方面进行比较，最后选出最优方案。）

8．执行机构设计

8．1执行机构运动参数的选定及设计

8．2执行机构运动和动态静力分析

9．设计小结（课程设计的体会、本人设计的优缺点及改进意见）

10． 参考资料（作者、书名、出版单位、出版时间）

(例： 1.孙桓,陈作模.机械原理.北京:高等教育出版社,2001.2.作者…)

说明：3，8项内容可根据各组设计题目要求调整，其它为必写内容

二．说明书撰写规范

1．封面用A4纸电子文本打印

2．课程设计说明书要求手工书写在A4纸上，上下左右边距各留20mm，说明书中的计

量单位、制图、制表、公式、缩略词和符号应遵循国家的有关规定。格式如下：

20mm……………………20mm2．原动机的选择

电动机因构造简单、工作可靠、控制简便、维护容易，一般生产

机械上大多采用电动机驱动。而Y系列三相交流异步电动机具有高效、节能、振动小、噪声小和运行安全可靠的特点，安装尺寸和功率等级符合装

订

线国际标准，适合于无特殊要求的各种机械设备。因此，本设计任务选择 Y系列三相交流异步电动机作为原动机。电动机

转速

n=1000

r/min电动机的转速 n=--------……………………

7．机械系统运动方案的分析与比较

……………………

……………………

2）机械运动方案图中应包括电动机、传动机构和执行机构三部分，全部用计算机绘图

软件完成。要求4种方案各自打印在一张A4纸上（注意图纸上加边框），共四张。图形绘制时各机构运动简图应按国标规定的符号和画法，并且注意粗实线、细实线应有所区分。（图纸打印输出时，要定义线宽。建议：粗实线0.5mm，细实线0.25mm）3）执行机构运动简图、机构运动分析和动态静力分析要求在图纸上完成，简图绘制时

粗实线、细实线应按国标规定。

4）应用三维造型软件进行机构运动仿真时，要求选择反映多数构件的运动平面为视图

平面并打印在A4上。

三.参考文献

篇7：牛头刨床设计说明书重庆理工大学机械原理课程设计

曲柄位置“1＇”

1、速度分析

υA3 =0.8294m/s

（1）取构件3和4的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程。得：

υA4=υA3+υA4A（2-1-3）

大小

?

√

? 方向 ⊥O4A ⊥O2A ∥O4B

取速度极点P，速度比例尺µv=0.02(m/s)/mm 由图得：，作速度多边形如图

υA4=18mm×0.02=0.36m/s

υA4A3=37.5mm×0.02=0.75 m/s

因B与A同在导杆4上，由速度影像法

υB4/υA4= lO4B/ lO4A

（2-1-4）

计算得： υB4=31.4563×0.02=0.6291m/s 而：

υB5=υB4=0.6291m/s

（2）取5构件作为研究对象，列速度矢量方程。得：

υC5=υB5+υC5B5

大小：

?

√

? 方向： 水平⊥O4B ⊥BC

（2-1-5）

由图得：

υC5=30.5mm×0.02=0.61m/s

υC5B5=7.5mm×0.02=0.15m/s ω4=υA4/ lO4A=0.776699 rad/s ω3=υA3/ lO2A=7.5398 rad/s

《 机械原理课程设计 》说明书

2、加速度分析

因构件2和3在A点处的转动副相连，故aA2A指向O2。

n

= aA3n其大小等于ω22lO2A,方向由aA3n = aA2n =0.829382/0.11=6.253m/s2 取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程。得：

aA4 = 大小: aA4n + aA4τ

= aA3n

+ aA4A3k

+

aA4A3r（2-2-2）

?

ω42lO4A= 0.2796 ?

√

2ω4υA4 A3=1.16

5?

B→A

⊥O4B

A→O⊥O4B（向右）

∥O4B（沿导路）

2方向:

?

取加速度极点π,加速度比例尺µa=0.1（m/s所示。

由图1知：）/mm，作加速度多边形如图aA4τ=6.8m/s2 由加速度影象法得：

aB4 / aA4= lO4B/ lO4A

（2-2-3）

计算得：

aB4=11.97087m/s2 aB5= aB4=11.97087m/s2 取5构件为研究对象,列加速度矢量方程。得：

ac5 = aB5 + ac5B5n + a c5B5τ

（2-2-4）

《 机械原理课程设计 》说明书

大小：

?

√

V cB2/ lCB=0.07716

? 方向：

水平

√

C→B

⊥BC 由图得：

ac5 =115mm×0.1=11.5m/s2

a c5B5τ=2.25 m/s2

三、导杆机构的动态静力分析

1、运动副反作用力分析

取“1＇”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作阻力体如图3-1-1所示。

FI6=-G6/g×ac

（3-1-1）

已知：

P =8000N G6=620N ac=ac5=-11.5m/s2, 计算得：

FI6 =-620/9.8×(-11.5)=727.55N

取比例尺µN=100N/mm和µN=10N/mm分别作有阻力P时与没阻力P时力的多边形

由图得：有阻力P时

FN =9.5 mm ×100 mm =950N F45 =88mm×100 N/mm=8800N（方向沿5杆向右）

《 机械原理课程设计 》说明书

无阻力P时：

FN＇ =65 mm ×10mm =650N F45＇ =72mm×10 N/mm=720N（方向沿5杆向右

2、曲柄平衡力矩分析

（1）分离3、4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图所示。

已知：G4=220 N

Fi4=-G6/g×ac=220/9.8×(-11.97087/2)=134.36N ε

τ2 = a/ l

=14.67098 rad/s4 A4O4AM i4 =J i4

ε=17.6052N*m 有阻力时：F54 = F45 =8800N 无阻力时：F54＇=F45＇=720N

对O4点取矩得： 有阻力时 ：ΣMo4=F54·h5 +FI4·hI4-M +G4·h-F23·h23=0

8800×261×3+134.3669×135.5×3-17.6052+220×30×3-F23×155×3=0 F23=14978.06998N 取µ=100N /mm作图得：

F14 =6600N 没有阻力时：ΣMo4=F54＇·h5 +FI4·hI4-M +G4·h-F23＇·h23=0

720×261×3+134.3669×135.5×3-17.6052+220×30×3-F23＇×155×3=0 F23＇ =1372.392558N 取µ=100N /mm作图得

《 机械原理课程设计 》说明书

F14＇=490N

（2）对曲柄2进行运动静力分析，作力分析如图3-2-3所示。对O2点取矩得：

有阻力P时： 没有阻力P时：F23×h-Mb =0

Mb =718.947359N*M

F23＇×h-Mb＇ =0

篇8：牛头刨床设计说明书重庆理工大学机械原理课程设计

一、科学选题, 强化学生机械运动方案设计和创新能力的培养

上海电机学院是一所2004年由专科学校整合重组后设立的本科学校, 机械类专业培养面向生产一线的车间工程师。学校隶属上海电气集团公司, 行业特色使我校与企业实现了零距离接触。学校的办学方针是“技术立校, 应用为本”, 结合学校技术本科的定位和学校学生文化理论基础差异较大的现实, 机械原理课程设计的改革应以满足社会对专业的岗位需求为导向, 结合不同专业的服务面向及特点, 大力推进因材施教, 充分体现学生创新意识、创造精神和创新能力的培养。调研表明:在机械工程类专业中最受用人单位欢迎的是具有工程意识、技术应用、操作技能和反求能力的人才。

机械原理课程设计是在教师指导下学生独立进行的一次重要的综合设计实践。把握住这一重要的教学环节, 使学生受到创新设计训练, 对于提高大学生的设计能力和创新能力具有重要意义。课题的选择、实施决定了课程的教学效果。对于机械原理课程设计的内容选择, 各高校在教学中存在着两种不同的做法:一种选用已有的典型机械, 对其进行较系统的运动分析与受力分析等, 以加深学生对机械原理课程主要内容的理解和掌握;另一种提出某些功能要求, 要求学生独立地确定机械系统的运动方案, 并对其中的某些机构进行设计。前者侧重于分析, 后者侧重于设计。由于前者有成熟的教材和参考资料, 指导老师又有大量的资料积累, 再加之多年的扩招使得专业基础课教师数量不足、师生比过大, 导致大多数学校采用第一种做法。后续课程教学中发现学生设计新机械与提出分析解决实际问题的能力显得不足, 对毕业的学生及用人单位的回访也证明了问题的存在。采用第二种做法, 尝试只给出设计题目, 明确设计目标, 让学生自己独立地进行机械运动方案确定和对其中某些机构进行设计, 能够使学生主动地进行独立思考、自觉地进行资料查询、整理, 但由于学生在此之前没有进行过系统的设计过程训练, 加之设计时间短, 学生较难进入较佳设计状态。另外, 学生知识掌握程度也会限制学生的设计能力和设计进度, 导致设计周期长, 甚至设计结果不符合设计要求。以上两种做法都是很重要, 如何在有限的时间内同时实现这两种目的, 许多指导教师都做了大量的研究和探索。但两种做法与创新能力的培养也是有差距的。许多大学生有创新的欲望、兴趣、热情, 他们思维敏捷, 有灵感、有潜能, 但缺少沟通和对生活、生产实际的了解, 缺少创新的毅力、思维方式、技能和系统的挖掘与开发。机械原理课程设计作为大学生在大学的首次设计实践, 承担着培养大学生设计和创新能力的重要责任。笔者认为课程设计的选题十分重要, 选题应结合学校技术本科的定位, 行业或专业培养方案特点和技术本科学校大学生的实际情况, 从培养学生工程意识、创新设计能力出发, 强调使用现代设计手段, 以期对学生有一个较全面的设计训练。选用能开发学生的潜能和聪明才智的新型设计课题, 并鼓励、引导学生结合生活、生产需要, 结合专业需要和所学自拟设计题目, 为学生提供尽可能多地发挥创新能力的空间。课程设计一定要理论与实践密切结合, 创新型设计不给学生设框框, 让学生自主地进行科技文献检索、运动方案设计、分析和仿真、方案综合分析与评价等, 以期达到对学生创造精神和综合能力的培养。创新型课程设计的考核, 不要求完整, 但要求设计的方案要有创意。通过对课程设计选题、实施方式、组织管理及考核办法等环节的研究和实施, 对学生创造精神、设计能力和创新能力的培养起到了积极的促进作用。我校机械原理课程设计课题有三种形式:一是学生自主拟定并经指导教师审核的创新型设计课题, 这类课题主要是大学生结合生活、生产, 结合机械原理课程大作业“一种新型机械的结构方案”所提出了创新型机械结构, 经师生共同讨论修改所形成的新机械运动方案。鼓励、引导学生进行自拟课题设计。自拟选题的方式, 在设计内容、创新空间等方面可以充分发挥学生的主观能动性和创造性, 有利于学生个性的充分发挥。二是参加任课教师布置的创新型设计课题, 或选择学生参加教师科研项目中的相关内容经指导教师许可后作为设计课题。三是选择机械原理课程设计指导书中传统型设计题目。前两种为创新型课题, 第三种为一般课题。无论何种课题, 都要求学生按照拟定或给出的功能要求、技术参数, 进行讨论、构思各种可能的运动方案, 进行方案评价, 对确定的方案的机构进行分析和设计, 从而培养学生理论与实践密切结合、锐意创新精神和创新设计能力, 培养学生机械系统运动方案设计能力和应用现代设计手段解决工程实际问题的能力。根据学生文化基础、能力和潜力之间的差异, 允许他们选择不同的课题, 不同课题提出不同的要求, 解决课程设计中存在的“吃不饱”、“吃不了”问题。这种“因材施教”的教学安排, 能够使每个学生的潜能得到充分发挥, 体现了以学生为主体, 以学生为本, 以学生定教, 教会全体学生的现代教学理念。

二、加强课程教学团队建设, 创造师生互动的研究式教学模式

机械原理课程设计教学的改革和实践离不开教师的主导作用。改革和实践过程要始终依靠教师、重视发挥的教师作用。若指导教师的思路狭窄, 创造性不强, 必将严重影响学生创新能力的发展, 造成学生思维滞塞, 缺乏质疑的创新品质。为此, 在教学团队建设上, 我们注重年龄上新老结合、结构上智力互补, 来源上校企结合, 思想上爱岗敬业, 目前已初步形成了一支队伍优化, 整体优势明显的课程教学团队。其次, 围绕学生专业培养目标和生源的实际, 贯彻学校“技术立校、应用为本”的办学方针和技术本科的办学定位, 结合机械原理课程及相关技术的最新发展, 积极开展教学研究和教学改革, 提高教研活动质量。围绕提高课程设计的教学质量, 针对教学过程中重点和难点, 研讨提高教学质量的措施和手段, 交流课程设计教学的重点以及攻克难点的方法。第三, 在教学过程中, 采用“传、帮、带”形式, 对青年教师的教学过程予以指导, 安排青年教师到企业挂职锻炼, 提高教师的教学、科研能力和业务水平。为胜任课程的教学工作, 承担起培养大学生创新能力的重任, 任课教师积极投身于专业活动中, 积极了解本学科的最新技术进展和技术应用案例。按项目组建教师科研课题团队、安排部分同学参加。按照动态管理的方法组建了年级结构合理、成绩优良, 创新热情高的大学生科技创新团队。在队里, 教师指导高年级同学, 高年级同学带低年级同学。师生间形成了有效的交流与沟通机制, 良好的互动促进了大学生创新能力的提高。通过合作学习和研究、团队训练、老师指导和高年级同学带低年级同学等措施形成了支撑学生创新的氛围, 创造了师生互动的教学模式, 也帮助教师和学生跨学科整合和应用知识。老师与学生共同参加课外科技活动, 促进师生的相互了解, 建立了融洽的师生关系。课外与教师的交流, 学生可以了解教师的独立见解和独立工作能力, 减少科创依赖性, 培养自信心, 在智力、道德、体格和社会意识等方面得到发展。创新团队形式为机械原理课程设计准备了丰富的创新课题, 也为学生提供了一种一对一交流和使课堂上的理论内容具体化的机会, 有利于培养学生应用与综合知识的能力, 培养学生解决问题的能力, 培养工程师的创造力与动手能力。通过团队的合作学习, 团队成员均掌握了一种以上的流行软件的使用技能, 诸如:UG、ADAMS、SOLIDWORKS、ANSYS等, 并具有应用这些软件进行机械的设计和分析, 为机械原理课程设计的开展奠定了基础。在科创活动中, 师生间建立起一种师徒兼同事关系。指导教师投入大量的时间和精力从事这项工作, 学院也购置了科研设备和软件, 为科创活动提供必要的手段。机械原理课程教学团队的指导教师兼任科创团队的指导教师, 这促进了机械原理课程设计与机械创新设计的有机结合。

三、重视课程设计与相关课程的有机结合

创新能力源于宽厚的基础知识和良好的素质, 靠单一的专业知识是很难做到。机械原理课程设计是机械原理课程体系的重要组成部分, 它需要学生具有牢固的知识结构, 系统的掌握和综合应用已学过的理论力学、高级语言、机械制图、机械原理等知识。对于的优秀学生, 还应通过自学掌握三维设计及分析软件和机构创新设计理论等进行新的机械产品设计的能力。以前的机械原理课程教学一般只着重强调机构结构分析, 忽略了机构的结构综合, 使得学生对于工程实际中常常需要的改进现有机构或创造新机构课题感到茫然, 无从下手。后续课程的教学, 毕业生的调查也反映出此问题。因此, 在机械原理教学中加强机构结构综合内容, 采用结合工程实际进行工程案例教学的方式和布置有关设计作业形式, 引导学生综合应用所学知识, 开拓思路, 巧妙构思、敢于创新, 通过基本机构的转化、变异、组合, 创造新机构, 培养学生创新意识和创新设计能力。机械原理课程设计应“突出计算机应用技术, 强化工程意识、设计和创新能力培养”, 体现以学生为主体, 教师为主导, 培养学生独立设计和团队协作能力的改革思路。机械原理与高级语言融合, 使同学们体会到, 机械原理课程设计不是孤立的, 而是应用多门课程知识进行的综合设计实践。由于课程设计的时间较短, 而较好的机械创新方案的产生又需要长时间思想的不断碰撞。因此, 将机械原理课程设计看做是一个独立过程是难以取得成效的, 必须与其他课程有机结合。在具体实施中, 注重课程设计与相关课程的有机结合, 注重课程设计与创新实践的结合。首先, 注重机械原理课程的案例教学, 尤其是选用具有新颖性、创造性和实用性的机械专利产品和大学生自主设计的科技作品的案例进行教学, 并采用多媒体教学手段, 通过三维动画来模拟机构的运动关系, 充分展现机械中抽象的、不易观察的动态特点, 激发学生的学习热情和求知欲望, 启发和引导学生积极思维, 提高教学效果和教学效率。实验教学对机械原理课程设计也有重要影响, 将原有认知性、验证性基本实验加以扩展, 赋予新的内涵, 形成创新性实验。同时将实验教学由实验室延伸至生活实际, 加深学生对机构及机器组成和运动原理的认识, 培养学生从实际机械中抽象出机构几何模型的形象思维能力, 激发学习兴趣和热情。我校的机构创新设计实验和机器人创意设计实验能够使学生利用创新实验装置, 基于机构组成原理和运动原理, 拼接出各种基本机构, 并进一步应用机构创新原理和技巧, 组合创造出各种新机械系统, 深受学生的欢迎。第二, 以课程的综合性大作业为载体, 使学生对现代工程问题的多学科综合性有一定了解, 拓宽视野, 激发求知欲望和多学科全面发展的学习自觉性。课程大作业以课题组为单位讨论完成, 让学生了解本学科技术的最新研究成果, 并应用所学知识, 开拓思路, 巧妙构思、充分发挥想象力, 创造各种新机械。在完成机构的结构分析和综合教学内容教学后, 布置“机械原理学科研究现状与发展趋势”和“**机械的研究现状及发展”大作业, 要求学生查阅相关技术文献, 写出综述性报告, 教师组织学生相互交流, 加深对机械学科发展的最新研究成果的认识。在机构的结构分析和综合内容完成后, 布置大作业“一种新型机械的结构方案”, 加强理论教学和工程应用背景的联系, 激发学生的创新热情和创新能力。让学生结合生活、生产中某功能要求自拟题目, 自主构思出尽可能多的实现该功能的机构组成方案, 进行方案对比, 评价最优的方案。该题目只要求学生提出机械的功能、基本结构和工作原理, 着重培养学生发散思维和创新设计能力。自拟课题本身也是一个创造性的思维过程和发现问题的过程, 培养学生自拟课题的能力实际上也是在培养学生的创新意识和创新实践能力。为达到培养学生创新设计和应用计算机解决工程实际问题能力的目的, 将解析法与高级语言结合起来分析和设计机构贯穿课堂教学和课程设计的全过程。第三, 机械原理课程设计前移, 设计成果服务后续课程。将机械原理课程设计与相关课程在专业培养目标的框架下整体考虑, 在学生学习完机构的结构分析和综合一章, 初步具备机械原理的知识后, 布置课程设计任务, 使得学生较早进入课程设计状态。采用的机械原理课程教学与机械原理课程设计并行的教学模式较通用的进行完机械原理课程教学再开展机械原理课程设计的串行式教学模式有较大的优势。分阶段实施既有利于学生知识的掌握, 提高教学质量, 更有利于以创新能力为核心的综合能力的提高, 为参与社会竞争积蓄力量。

创新设计是训练创造性思维和提高综合素质的重要环节, 要放手让学生思考, 实行开放式设计。改革老师抱着学生走的方式, 注重对学生的个性培养。对大学生来说, 在大学首次进行创新设计, 是有一些压力的, 但一些同学的积极性却十分高。每个同学的能力大小是不同的, 兴趣也有差异, 通过举办科技创新讲座和创新辅导、专利申报辅导、学生科技骨干介绍科创经验, 打破学生对创新设计的神秘感。学生为了获取最佳设计方案, 收集、分析资料, 复习或自学有关理论知识, 相互讨论, 相互启发;在学生的创新设计过程中, 教师主要启发学生独立思考、独立设计, 这样既提高了学生学习兴趣, 调动了学习积极性, 树立了主动学习意识, 又破除学生对机械创新设计的神秘感。对于部分优秀作品让学生采用动画仿真或制作产品, 这有助于让学生对自己的设计方案有全面的认识。

四、鼓励并引导大学生参加科创活动, 培养学生的创新能力

学生课外科技创新活动是机械原理课程设计创新型课题的主要来源, 也是课程设计的延续。同时, 课程设计成果也是科技创新活动成果的重要组成部分。学生掌握知识固然重要, 而用已知的知识获取未知的知识, 逐步掌握用所学的知识创造性地解决实际问题, 并养成创新的习惯则更为重要。调查表明, 大学生希望学校培养创新能力的活动开展的多一些, 并给学生提供展示自己创新能力的舞台和各种支持。希望教师能在课堂上能介绍自己的科研创新成果或本学科的前沿知识, 或就学术问题和正在进行的科研项目开展课堂讨论, 真正建立起“以学生为中心”的课堂教学模式。课外科技创新活动为学生提供了平台, 应鼓励并引导学生参加科创活动, 在平台上展示自己。大学生可以参加教师的科研课题, 也可以由学生自拟题目申请学校或上级经费支持, 学院选派教师具体指导。学校对学生的科技活动要进行检查和鉴定, 以培养学生的创新毅力和责任心。2006年, 我院成立的5支科技创新集训队, 将兴趣和爱好相同的学生聚集到一起, 充分调动学生的参与意识与积极性、主动性和开拓创新精神, 通过这些同学的引领和示范作用, 更多的学生主动参与到科技创新活动。在完成“一种新型机械的结构方案”大作业后, 同学们设计的“多功能自助式翻书桌”、“翻书机器人”均申报了国家发明专利。结合机械原理课程的学习, 许多同学结合生产生活需要, 提出了许多新机械创意, 其中某同学提出的“便携式环保多功能手提购物车”、“节水型座便器”、“基于F A N U C工业机器人机械仿人手设计”、“户外保洁椅”等10个项目经申请、评审后入选上海市大学生创新活动计划, 成为学生自主管理的科技项目创新团队, 项目正按计划顺利进行。学生独立研制的翻书机器人、参与研制的多功能医用护理床两个样机参加了2007年上海国际工业博览会, 受到了与会观众和领导的好评, 也受到了上海多家新闻媒体的关注。以上课题既是创新课题, 也是项目组成员的课程设计课题, 两者的结合极大地提高了学生设计能力和创新能力。

参考文献

[1]纪莲清, 杨莉《.机械原理》课程设计内容与体系的改革.中国科技信息.2006, (11) :270～271, 263

篇9：牛头刨床设计说明书重庆理工大学机械原理课程设计

[关键词]机械原理 课程改革 创新设计 实践

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）05-0131-03

一、引言

随着科学技术的迅猛发展、社会竞争的日益加剧以及社会需求的日渐多样化，探索并实践集传授知识、培养创新能力、鼓励个性发展、全面提高学生素质为一体的人才培养模式，是培养适应社会发展的高素质应用型人才的一个基本思路。本文以南京航空航天大学金城学院为例，进一步深化机械原理课程改革和创新设计实践的探索。

机械原理课程作为机械类专业的一门主干技术基础课，在培养学生综合设计能力的全局中，承担着培养学生机械系统方案创新设计能力的任务，在机械设计系列课程体系中占有十分重要的地位。[1]本文从教学内容、教学方法和教学手段、实践教学环节及课外创新设计实践等方面进行改革和探索。

二、精选教学内容，改进教学方法和教学手段

机械原理是一门以机器和机构为研究对象的学科。针对我院培养高级应用型人才的目标和要求，教学内容以加强基础，突出重点和工程应用，加强实践教学环节，着重培养学生的综合设计能力和创新意识为目标进行设置。课堂教学精选讲授内容[2] [3] [4]，根据每部分的特点，改进并灵活设置教学方法和教学手段，以工程设计实例引导学生积极参与课堂学习。

对于各种机构的共性问题，要注重让学生弄清基本概念，理解基本原理，掌握机构分析和综合的基本方法，以及这些原理和方法在工程实际中应用的范围和条件。机构的结构分析是合理设计机构和创新机构的重要途径和方法，讲授时结合实验室中常见机构的模型让学生多观察、多分析机构的组成原理。机构的运动分析与理论力学直接相关，是理论力学中运动学部分的延续和推广，但研究对象从质点和刚体转换为构件和机构，要让学生以工程的观点分析和解决有关问题。如以学生熟悉的牛头刨床为例，分析构件的运动参数及机构的运动特性。机械中的摩擦和效率，涉及理论力学中的受力分析，应以习题课的形式分析工程实际问题。机械的运转及其速度波动的调节和机械的平衡的学习放在实验课环节，让学生直观的学习有关的基本原理和方法等。

在常用机构及其设计的学习中，需要加强理论和实际的联系。教师以课外作业的形式要求学生在每种机构学习之前查找其应用实例，并分析其工作原理等，让学生提前了解机构的应用，调动了学生学习的主动性，提高了课堂学习质量和效率。教师在讲授时，选择一两个典型的创新设计工程实例为切入点，引出讲解内容。为了增强教学的直观性和形象性，常用机构的部分讲授内容安排在机械原理模型室进行，即开展校内情景式教学。情景式教学，可把抽象的理论和形象具体的实物联系起来，引导学生从理论与实践的结合中去理解理论知识，进而去分析问题，解决问题。[5]借助机构实物模型的运动，教师可方便地开展启发式、探讨式、引导式课堂教学，激发学生的学习兴趣，增强师生间的课堂互动性，课堂效果良好。对其他常用机构如间歇运动机构、螺旋机构等，要求学生自学，并开放机械原理陈列室，让学生可通过课余时间分析这些机构的实物模型仿真运动。针对不同的机构，教师设置不同的问题，启发学生讨论这些机构的工作原理、运动特点和用途，不仅提高了学生的观察能力、分析能力，且扩展了学生的知识面，完善了学生的知识机构。

在课程开始之初，教师要对课程的地位、任务及学习方法进行详细介绍，强调机械原理与高等数学、物理、理论力学等课程之间的交叉渗透作用，让学生提前为本课程的学习做好准备。在课程学习过程中，应引导学生将前面所学内容和方法应用到后续所学内容中，如机架转换法在平面连杆机构的演化和设计、凸轮轮廓曲线的设计、周转轮系传动比的计算中都有应用，包络原理在滚子及平底凸轮轮廓曲线的设计、范成法加工齿轮齿廓曲线中都有应用，应前后联系起来，学会融会贯通，为提高学生的应用实践能力和创新能力打下良好的基础。

本课程实践性强，为了增强教学效果，提高教学质量，在讲授时，要合理地利用计算机辅助教学（Computer Aided Instruction，CAI）课件。如在学习平面连杆机构的各种演化形式时，通过演示构件形状及相对尺寸的渐变，加以教师的启发，让学生形象直观地掌握各类平面连杆机构之间的区别和联系；在学习凸轮轮廓曲线的设计原理时，推杆的反转演示动画可形象地展示出凸轮轮廓曲线的形成过程。这样，通过动画演示，让学生易于掌握抽象、难懂的理论知识。探索制作交互式课件，将课程教学内容、交互式设计方案以及丰富的教学参考资料形象、生动、直观地展示出来，提高课堂教学的有效性和互动性[6]，是对现有教学课件进行优化的一个新思路。因课堂教学课时的限制，可增加学生的课外自学课时，开放网络课件及实验室，丰富学生自学资源。

三、改革实验课，强化实践教学环节

为了进一步提高学生的实践动手能力和创新设计能力，在原有6学时课内实验课的基础上，增设了机构运动方案创新设计综合实验课。本实验课安排在机械原理课程结束之后的下一个学期，由机构运动方案创新设计搭建和Pro / E上机两个实践环节组成。本实验旨在让学生掌握机械传动系统方案拟订及机构选型、变异的基本知识，掌握常见机构的组合方式及机械各执行构件间的协调运动设计方法，了解机构选型的评价体系，逐步树立工程设计的观点。同时，运用计算机三维辅助设计软件Pro / E对所设计的方案进行运动分析和优化，不仅增强了学生的软件应用能力，更让学生掌握了现代设计和创新设计的特点，并把现代设计和创新设计的思想融合在本课程实践之中，培养学生实践动手能力和创新设计意识。

根据教师布置的任务要求，每个学生至少自行设计5个结合实际应用的机械传动系统方案。在上机环节，按照设计的方案，结合机构运动方案搭建实验平台提供的功能零部件的参数和尺寸，在Pro / E软件中对方案中使用的零部件进行三维建模、虚拟装配和运动仿真，从而直观形象地分析机构运动的可行性和构件布局的合理性，并对机构进行运动学分析。利用Pro / E软件的“测量”功能，可对机构各部分的运动特性进行测量，分析机构在整个运动过程中的各个运动参数，如从动件上指定点的位移、速度、加速度等，而利用运动仿真结果输出的运动参数图表，可实现对设计方案的调整和优化设计。在实物模型搭建环节，参与实验学生3个人一组，利用机构运动方案创新搭建和仿真实验平台，对所设计的方案进行实物模型的拼装和运动演示，利用平面机构创意组合，可对所设计的方案进一步优化和创新设计。对于搭建后的机构，根据对某个从动件的运动要求，组建测试系统，实现对位移、速度、加速度等参数的测试，进而对机构的运动性能进行分析和优化。

在本实验课程开设过程中，学生表现出浓厚的学习兴趣和积极性，每组同学协作互助，共同完成每一个设计方案的搭建。学生设计的方案新颖多样，切合工程实际，如工业机械手、自动打标机、精压机、无链条杠杆式自行车等。小组内各成员间对不同方案的对比和探讨，不仅深化了自己对理论知识基础的学习，更提升了自己的创新思维能力，增强了团队协作能力。

四、建立大学生创新设计实践平台，开展课外科技创新活动

机械创新设计是充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术知识进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品（装置）的一种实践活动[7]，是激发大学生潜能，培养机械类大学生创新意识和创新能力的重要手段。我院建立了开放性的机电工程系大学生创新实验室。该实验室主要面向机电工程系学生开展各类课外科技活动，旨在提高我系学生的科技创新意识，激发学生创新潜能，增强学生实践动手能力，培养学生的团队协作精神，促进学生理论与实践相结合，是提升学生机械创新设计综合素质和能力的重要平台。经过近几年的发展，实验室具备了进行机械创新设计的各种设备，包含车床、铣床、钻床等加工制造设备，25台智能两轮车，两台电脑鼠及IEEE标准迷宫板，各种电子元器件及制作工具和调试设备等，配备了专用电脑和网络设备，并聘请了一位机械加工技术人员协助学生进行各种机床、工具等的操作使用，为对机械创新设计有兴趣有潜能的学生提供了科技创新实践的良好条件。

为了开阔学生的视野，增强学生对科技创新活动的兴趣，实验室选择机器人作为课外创新设计和科技制作的载体之一，成立了机器人兴趣小组，并为机器人兴趣小组配备了指导教师，为学生进行结构及控制设计指点迷津。我院每年举办一次面向全院学生的机器人创新设计大赛，每次比赛都吸引了不少学生参加，部分学生制作的机器人结构新颖、功能多样，总体设计和制作水平逐年提高。通过比赛，调动了学生的学习积极性，激发了他们的学习兴趣和潜能，丰富了他们的课外生活，增加了同学间的互动性，使学生所学的理论知识和实践有效结合起来。

依托江苏省大学生创新基金项目，创新实验室小组成员依次顺利完成了多足爬壁机器人和自动化立体停车库等机电一体化作品的设计及制作。实验室小组成员还成功设计制作了航空模型飞机、旋翼飞行器、遥控模型车、跳高机器人等科技作品。这些科技作品又可以应用到课堂教学之中，丰富课堂内容。

实验室齐全的实验设备和良好的学习氛围，吸引了越来越多的优秀学生参与到科技创新的实践中来。实验室由学生自行管理，要求学生遵守实验室的使用管理规范，满足了学生课外科技创新训练要求，提高了实验室的利用率，已逐步形成可持续发展的课外科技创新活动机制。

五、结论

为适应当前高科技的快速发展和社会形势对高素质应用型人才的需求，结合我院创新育人模式，本文阐述了对机械原理理论及其实践教学进行的一系列改革尝试和探索。通过加强基础学习、改进教学方法和教学手段、强化实践教学环节、开展课外科技创新活动等教学改革措施，有效培养了学生的综合设计能力和创新实践能力，增强了学生的社会竞争能力。

[ 注 释 ]

[1] 郑文纬，吴克坚.机械原理[M].北京：高等教育出版社，1996：1-8.

[2] 朱如鹏.机械原理[M].北京：航空工业出版社，1998：1-5.

[3] 孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2013：1-4.

[4] 潘存云.机械原理[M].长沙：中南大学出版社，2012：1-16.

[5] 朱焕勤.开展情景式教学实践活动，提高职业教育教学质量[J].中国教育发展研究，2007（4）：67-69.

[6] 罗继曼，郑夕健，侯祥林.机械原理课程多媒体辅助教学系统的研究与实践[J].高等建筑教育，2013（5）：148-150.

[7] 张春林.机械创新设计[M].北京：机械工业出版社，2007：5.

篇10：通信原理课程设计说明书

前言....................................................................1 正文....................................................................1 2.1目的与总体方案：.....................................................1 2.2幅度调制的一般模型...................................................1 2.3 普通调幅（AM）的基本原理............................................1 2.3.1.AM信号的表达式、频谱及带宽.......................................1 2.3.2 AM信号的解调.....................................................2 2.4 双边带调制（DSB）的基本原理.........................................3 2.4.1 DSB信号的表达式、频谱及带宽.......................................3 2.4.2 DSB信号的解调.....................................................3 2.5单边带调制（SSB）的基本原理..........................................3 2.5.1 SSB信号的产生.....................................................3 2.5.2SSB信号的解调......................................................4 Simulink仿真与分析......................................................5 3.1 普通调幅（AM）的仿真与分析..........................................5 3.2双边带调制（DSB）的仿真与分析........................................7 3.3 单边带调制（SSB）的仿真与分析.......................................8 致谢....................................................................9 参考文献...............................................................10

塔里木大学信息工程学院课程设计

前言

在通信技术的发展中，通信系统的仿真是一个技术重点。这次课程设计的重点就是模拟通信系统中的调制解调系统的基本原理以及仿真，并在MATLAB软件平台上的仿真实现几种常见的模拟调制方式。最常用最重要的模拟方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。常见的调幅（AM）,双边带（DSB）和单边带（SSB）等调制就是幅度的几个典型实例。

此次课程设计主要用调幅（AM）,双边带（DSB）和单边带（SSB）等调制为说明对象，从原理等方面进行分析阐述并进行仿真分析，说明其调制原理，并进行仿真分析。利用MATLAB对模拟调制系统进行仿真，结合MATLAB模块和Simulink工具箱的实现，对仿真结果进行分析，从而能够更深入地掌握通信原理中掌握模拟调制系统的相关知识。

在模拟调制中，调制信号的取值是连续的：而数字调制中的调制信号的取值则为离散的。调制在通信系统中具有重要的作用。通过调制，不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成合适于信道传输或便于信道多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。调制方式往往决定了一个通信系统的性能。

正文

2.1目的与总体方案：

1.建立通信系统的数学模型

根据通信系统的基本原理，确定总的系统功能，将各部分功能模块化，并找出各部分之间的关系，画出系统框图。

2.熟悉仿真工具，采用m编程和Simulink模块化设计，组建通信系统 首先新建一个m文件，再根据系统原理框图画出软件实现流程图，然后根据流程编写相应程序，最后对代码进行修正优化，最终实现系统功能

3.根据系统新能指标，设置和调整各模块参量及初始变量值

4.实现系统运行仿真，观察分析结果（计算的数据，显示的图形）；根据线性幅度调制原理，确定调制系统设计方案；画出AM,DSB,SSB调制解调信号时域波形和频谱图；对数据结果进行分析。

2.2幅度调制的一般模型

幅度调制时用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如图所示：

图2-1 幅度调制器的一般模型

图中，mt为调制信号，smt为已调信号，ht为滤波器的冲激响应，则已调信号的时域和频域一般表达式分别为

Smtm(t)cosct*ht

Sm12McMcHw

式中，M为调制信号mt的频谱，Hht，c为载波角频率。

由以上表达式可见，对于幅度调制信号，在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。由于这种搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线性调制，相应地，幅度调制系统也称为线性调制系统。

在上图的一般模型中，适当选择滤波器的特性H，便可得到各种幅度调制信号，例如：常规双边带调幅（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB-SC）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）信号等。

2.3 普通调幅（AM）的基本原理

2.3.1.AM信号的表达式、频谱及带宽

在上图中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号叠加直流后再与载波相乘，则输出的信

塔里木大学信息工程学院课程设计

号就是常规双边带调幅（AM）信号。AM调制器模型如下图所示。

图2-2 AM调制器模型

AM信号的时域和频域表达式分别为

SAMtA0mtcosctA0cosctmtcosct

SAMA0cc12McMc

式中，A0为外加的直流分量；mt可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即mt0

AM信号的典型波形和频谱分别如下图（a）、（b）所示，图中假定调制信号显然，调制信号的带宽为Bmfh。的上限频率为h。

图2-3 AM信号的典型波形和频谱图

由图（a）可见，AM信号波形的包络与输入基带信号mt成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足A0mtmax，否则将出现过调幅现象而带来失真。

由它的频谱图可知，AM信号的频谱SAMt是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。故AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽为基带信号带宽的两倍，即

BAM2fh2Bm式中，Bmfh为调制信号的带宽，fh为调制信号的最高频率。2.3.2 AM信号的解调

调制过程的逆过程叫做解调。AM信号的解调是把接收到的已调信号SAMt还原为调制信号mt。AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。这里用的是相干解调。

由AM信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。相干解调的原理框图。

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图2-4 相干解调原理图

将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，得：

SAMtcosctA0mtcosct212A0mtA0mtcos2ct

由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以将

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用滤波法实现单边带调制的原理图如图所示，图中的HSSB为单边带滤波器。产生SSB信号最直观方法的是，将HSSB设计成具有理想高通特性的Hh或理想低通特性Hl的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。产生上边带信号时HSSB即为Hh，产生下边带信号时HSSB即为Hl。

图2-6 SSB信号的滤波法产生

显然，SSB信号的频谱可表示为：

SSSBSDSBHSSB12McMcHSSB

用滤波法实现SSB信号，原理框图简洁、直观，但存在的一个重要问题是单边带滤波器不易制作。这是因为，理想特性的滤波器是不可能做到的，实际滤波器从通带到阻带总有一个过渡带。滤波器的实现难度与过渡带相对于载频的归一化值有关，过渡带的归一化值愈小，分割上、下边带就愈难实现。而一般调制信号都具有丰富的低频成分，经过调制后得到的DSB信号的上、下边带之间的间隔很窄，要想通过一个边带而滤除另一个，要求单边带滤波器在fc附近具有陡峭的截止特性――即很小的过渡带，这就使得滤波器的设计与制作很困难，有时甚至难以实现。为此，实际中往往采用多级调制的办法，目的在于降低每一级的过渡带归一化值，减小实现难度。2.5.2SSB信号的解调

从SSB信号调制原理图中不难看出，SSB信号的包络不再与调制信号mt成正比，因此SSB信号的解调也不能采用简单的包络检波，需采用相干解调，如图所示。

图2-7 SSB信号的相干解调

此时，乘法器输出： SptSSSB(t)cosct121mtcosct212m(t)cosctmtsinctcosct1mtcosctsinct2

1mtcosctmtsin2ct44经过低通滤波后的解调输出为：

1motmt

4因而可得到无失真的调制信号。

综上所述，单边带幅度调制的好处是，节省了载波发射功率，调制效率高；频带宽度只有双边带的一半，频带利用率提高一倍。缺点是单边带滤波器实现难度大。

mtcos2ct

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Simulink仿真与分析

3.1 普通调幅（AM）的仿真与分析

DSB AMSignalGeneratorDSB AMModulatorPassbandZero-OrderHoldB-FFTSpectrumScope图3-1 AM频谱模块

图3-2 AM频谱图

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3ConstantDivideScopeDivide1Sine WavebutterSine Wave1Sine Wave2AnalogFilter Design图3-3 AM调制解调模块

图3-4 AM调制解调波形图

分析：由频谱可以看出，AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成。上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。因此，AM信号是带有载波分量的双边带信号，它的带宽是基带信号带宽的2倍。对AM信号的解调采取乘积型同步检波。实现方式是使调制信号与相干载波相乘，然后通过低通滤波器。

由AM仿真分析可得出：

（1）此调制方式占用频带较宽，已调信号的频带宽度是调制信号的频带的两倍；

（2）由于被调信号的包络就是调制信号叠加一个直流，所以容易实现峰值包络解调；（3）含有正弦载波分量，即有部分功率耗用在载波上，而没有用于信息的传送；（4）从效率上看，常规调幅幅度方式效率较低，但调制和解调过程简单。

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3.2双边带调制（DSB）的仿真与分析

ScopebutterSine Wave2ProductProduct1AnalogFilter DesignSine WaveSine Wave1图3-5 双边带调制（DSB）调制解调模块

图3-6 DSB调制解调波形图

分析：由图可以看出DSB调制有如下特点：

（1）DSB信号的幅值仍随调制信号变化，但与普通调幅波不同，它的包络不再在载波振幅上下变化；

（2）DSB信号的高频载波相位在调制电压零交点处（调制电压正负交替时候）要突变180度；（3)DSB调制，信号仍集中在载频附近，由于DSB调制抑制了载波，它的全部功率为边带占有，输出功率都是有用信号，它比普通调幅波经济，但在频带利用率上没有改进；

进一步观察DSB信号的仿真图形可见，上下半轴对称，这是因为上下两个边带所含的消息完全相同，故从消息传送的角度看，发送一个边带即可，这样不仅可以节省发射功率，而且频带的宽度也缩小一半。

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3.3 单边带调制（SSB）的仿真与分析

butterSSB AMSignalGeneratorSSB AMModulatorPassband1SSB AMSSB AMDemodulatorPassbandAnalogFilter DesignScope1Zero-OrderHoldB-FFTSpectrumScope图3-7 SSB调制解调频谱模块

图3-8 SSB频谱

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图3-9 SSB调制解调波形图

分析：SSB信号的解调和DSB一样，不能采用简单的包络检波，因为SSB信号也是抑制载波的已调信号，它的包络不能直接反映调制信号的变化，所以采用相干解调法，即对SSB信号的解调采取乘积型同步检波。实现方法是使调制信号与相干载波相乘，然后通过低通滤波器。

单频调制信号仍是等幅波，但它与原载波的电压是不同的。SSB的振幅与调制信号的幅度成正比，它的频率随调制信号的频率不同而不同，因而它含消息特征。单边带信号的包络与调制信号的包络形状相同。

致谢

这次课程设计进行了一个星期。在运行MATLAB和Simulink仿真的过程中，我对MATLAB和simulink的相关知识及其应用也一定的了解，从而达到了各类调制解调系统的仿真实现。这次设计中接触了很多新的知识，扩展了我的知识面，更加锻炼了我的动手能力，使我受益匪浅。本次的课程设计到此暂时结束了，设计中仍存在很多的瑕疵与不足，由于时间仓促，我学习的能力也有限，没能够做到尽善尽美.这次能够勉强完成任务，主要是在靠老师的帮助，在此表示感谢。当然，还有和我共同解决困难的搭档，在设计过程中，我们遇到了很多问题，大大小小的，我们不懂的互相讨论，我学到了很多知识，同时也加深了我们之间共同解决问题的默契，这就是团队精神吧。

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参考文献