关键词：施工机械；性能；选择原则；经济性；适用；
中图分类号：U227.5文献标识码：A文章编号：
1.引言
公路施工机械的施工对象是各种公路工程项目，当今公路工程施工，是由众多的、不同种类和型号的施工机械所组成的机械化施工系统实现。各种施工机械都有其独特的技术性能，为了正确地使用施工机械，取得良好的实物成果和经济成果，了解施工机械的使用性能的同时合理的选择机械非常重要。
2.施工机械的使用性能
施工机械的使用性能主要有牵引特性、动力特性、机动性、稳定性和经济性等。
2.1牵引特性
牵引特性是反映施工机械牵引性能和燃料经济性最基本的指标。牵引特性以牵引特性图解曲线形式表示，它反映在一定的地面条件下，在水平地段以全油门做等速运动时，机械各档速度下的牵引功率、实际速度、牵引效率、发动机油耗量、发动机功率等。它直接影响着机械的作业性能与作业效率。
牵引特性曲线是施工机械的基本技术指标，无论在机械设计中还是机械的使用中都是十分重要的。在使用过程中，牵引特性有助于合理地使用机械，有效地发挥它们的生产能力，在组织机械化施工时，牵引特性也常常是解决各种机种进行合理配合的基本依据。
2.2动力特性
动力特性是反映铲土运输机械在运输工况下动力性的基本特性，它用来评价铲土运输机械的速度性能、加速性能和爬坡能力。铲土运输机械动力性指标用动力因素D来评价，动力性直接影响机械的生产效率。
D=
式中：FK—切线牵引力;
FW—风阻力、坡度阻力、惯性阻力等阻力总和;
MS—机械总质量。
动力因素反映了在除去风阻力后，机械单位机重所能获得的用于克服滚动阻力、坡道阻力、惯性阻力等的切线牵引力。因此在机械使用中应注意利用低档起步、中档作业、高档行驶。在机械设计规定的最大坡度角度内工作，才能充分发挥机械的效能，确保机械稳定、安全地作业。
2.3机动性及稳定性
机动性是反映施工机械在直线行驶时的稳定性和在狭窄地点转向和通过的能力。机动性与操纵性有很大关系。操纵性是以最小转弯半径来评价的。机动性影响施工机械的适用程度。稳定性是表明施工机械作业时，在坡道上行驶时抵抗纵向和横向倾翻与滑移的能力。
2.4经济性
经济性主要表示施工机械在作业过程中燃料消耗是否经济合理。它通常用两个指标来评价：一个是发动机油耗率，即每千瓦小时所消耗燃料的克数，这一指标可以用来比较相同机种不同型号机械经济性的好坏;另一个指标是发动机油耗量，即发动机每小时所消耗燃料的千克数，这一指标可以用来核算作业成本。
3选择施工机械的原则
施工机械种类、规格繁多，各种机械又有着自身独特的技术性能和作业范围。一种机械可能有多种用途，而某一施工内容往往可以采用不同机械去完成，或者需要若干机种联合工作。为了获得最佳的技术经济效果，根据具体的施工条件，对施工机械的合理选择和组合，使其发挥尽可能大的效能，是机械化施工中的一个非常重要的环节。
工程量和施工进度是合理选择机械的重要依据。一般地，为了保证施工进度和提高经济效益，施工量大时采用大型机械，而施工量小时则采用中、小型机械。但这不是绝对的，因为影响机械施工的因素是多方面的。因此，选择施工机械应遵循下述原则。
3.1施工机械与工程项目的具体情况相适应
在路基工程中，施工范围非常广泛，施工条件千变万化，选用的施工机械一方面其类型应适合于具体工程项目的地形、土质、气候、施工场地大小、运输距离、施工断面形状尺寸、工程质量要求等;另一方面，机械的容量要与工程进度及工程任务相符合，尽量避免因机械工作能力不足或剩余，造成延缓工期或机械利用效率太低的现象，在条件允许的情况下，尽量选择最能满足施工内容的机种和机型。
3.2施工机型应有较好的经济性
施工机械经济性的衡量标准是施工单价，主要和机械固定资产消耗及运行费等因素有关。固定资产消耗与施工机械的投资成正比，包括折旧费、大修费和投资的利息等费用；而机械的运行费用则是与完成施工量成正比的费用，包括劳动工资、直接材料费、燃料费、材料费、劳保设施费等。采用大型机械施工，虽然一次性投资大，但它可以分摊到较大的工程量当中，对工程成本影响较小。因此在选择机械时，必须权衡工程量与机械费用的关系，同时要考虑机械的先进性和可靠性，这是影响经济效益的重要因素。
3.3保证工程质量要求和施工安全
这是与上述两点密切相关的，根据工程项目的技术要求，选择合适的施工机械是保证工程质量的重要因素之一。对于技术要求高的作业项目，应考虑采用性能优良或专用的机械，以保证工程质量和较高的生产效率。但不可片面追求高性能专用机械，应在满足工程质量要求的前提下，与机械的通用性相结合。同时，机械应具有可靠的安全性能，如行驶稳定、有翻车或落体保护装置、防尘隔声、危险施工项目可遥控作业等。此外，在保证施工人员、设备安全的同时，应注意保护自然环境。施工现场及其附近已有的其它建筑设施，不应因所采用的机械施工而受到破坏或质量降低。
3.4机械的合理组合—机械化施工方案
合理地进行机械组合是发挥机械设备效能、形成机械化施工方案的重要因素，也是机械化施工的一个基本要求，它包括技术性能和机械类型及其数量两个方面的配置。
(1)主要机械与配套机械的组合。
与主要机械相配套的配套机械，其工作容量、数量及生产率应稍有储备。机械的工作能力应配合适宜，以充分发挥主要机械的生产率。例如，挖掘机与运输车辆配合作业，挖掘机的铲土容量与运输车车厢容量应协调，一般以3-5斗能装满运土车车厢为宜，以保证作业的连续性。
(2)牵引车与配套机具的组合。
路基施工中，经常会使用些没有独立动力行走装置的辅机具或拖式机械，需要配以另外的牵引车牵引工作，这时，两者组合要协调和平衡，避免动力剩余过大，造成浪费，或动力不够而不能完成要求的作业。
(3)配合作业机械组合数尽量少。
作业机械组合数越多，其总的效率就越低，例如，两台效率均为0.9的机械组合时，其总效率只有0.9×0.9=0.81，而且每一组合中，当其中一台发生故障停车时，组合中的其它机械便无法正常工作。因此，在能完成作业内容的前提下，应尽量减少机械组合的数量。
为了避免上述不利情况的发生，尽可能地组织多个系列的组合，并列进行施工，从而减少因组合中一台机械出现故障而造成全面停工的现象，减少配合机械工作能力的损失。
(4)尽量选用系列产品。
机械化施工中，应减少同一功能机械的品种类型，力求尽可能使用统一、标准化的系列产品，以便于维修和管理。除此之外，施工单位要结合机械装置情况及完好率、新购机械的可能性等具体情况，选择和组合。因地制宜，机械化、半机械化相结合，确实做到技术上合理和经济上有利，达到两方面的有机统一。
4.结语
机械设备管理是施工管理的重要组成部分，设备利用管理的好坏直接影响施工任务能否顺利完成。本文对沥青混凝土路面施工机械的牵引特性、动力特性、机动及稳定性、经济型方面的性能等方面进行了系统地阐述，提出了施工中合理选择施工机械的原则，为理清混凝土路面机械的施工配置提供参考。
参考文献：
[1]张宏春.公路机械化施工与管理[M].北京:人民交通出版社,2005.
[2]李之锋.加强公路施工机械设备管理方法新探[J].滁州职业技术学院学报,2003.
[3]郭小宏.公路工程机械化施工与管理[M].北京:人民交通出版社,2004.
关键词工程机械；结构设计；仿生学；应用
1仿生学原理
结构仿生是通过研究生物肌体的构造建造类似生物体或其中一部分的机械装置通过结构相似实现功能相近。结构仿生中分为蜂巢结构、肌理结构、减粘降阻结构和骨架结构四种结构类型。随着现代科学技术的不断进步，仿生学的概念也被不断完善和改进，逐步形成系统的仿生学体系。实质上看，仿生学的产生是人类主动学习意识下的产物。它带给人类带来了创新的理念与学以致用的方法，使人类以不同的视角看世界发现未曾发现的事物实现科学技术的原始创新，这是其他科学不具备的先天优势。
2工程机械概述
2.1基本组成
工程机械结构的种类繁多，大到国民经济建设中起着重要作用的交通运输、能源、矿山、农林水利、市政建设、国防安全建设；小到计量仪器仪表、日用生活器具等方面都起着重要的作用。我国的工程机械是对各施工部门所使用的机械设备的总称，包括建筑机械、铁路与公路工程机械、矿山机械、水电工程机械、林业机械、港口机械、起重运输机械、生产制造业辅助机械、仪表及设备传动机械等。由于种类繁多，而且在每个种类下都细分有更多的型号，所以工程机械的分类方法很多。工程机械种类繁多，结构和功能多种多样。不过从总体上看一台完整的工程机械是由动力部分、传动部分和工作装置三大块构成。动力装置。通过能量交换给工程机械提供能量的发动机称为动力装置。常用的有电机和内燃机。传动装置。将发动机提供的机械能传递给工作装置，一般有四种形式：机械传动（如膜式燃气表中计量单元应用的四连杆传动机构）、液压传动、液力传动和电传动。工程机械当中机械传动和液压传动应用较多。工作装置。工程机械实现预期的功能和作业要求都是通过工作装置完成的。设计时，是先确定工作装置，然后进行动力部分和传动部分的设计。由于作业要求和施工条件的不同，工作装置的结构也是各式各样，是工程机械结构中种类最多的部件。工作装置要求高效率、多功能，笨重低效的结构会被淘汰。另外也有资料将动力部分、底盘和工作装置作为工程机械的三个基本组成。
2.2工程机械总体设计与结构仿生学的结合
总体设计是工程机械设计中一个重要的环节，对工机械的性能起着决定性的影响。总体设计过程中需要考虑许多因素，包括机械的用途、作业的特点、使用要求等内容，合理地选择整机各部件的结构形式，合理的选定结构尺寸和性能参数，对总体结构和运动形式进行校核，保证所确定的机器尺寸和参数满足设计要求。从总体设计的内容可以看出，该部分较多的涉及机械总体尺寸、结构形式和主要的性能参数等内容。生物结构中合理的尺寸和构成形式能够在一定程度上为工程机械的总体设计提供很好的参考。在整机的主要性能参数设计内容中，能够与结构仿生学相结合的内容有外形尺寸、工作装置的特征尺寸等内容。对于施工中常见的工程机械，如挖掘机、装载机、起重机等产品经过长期的生产和使用，结构形式都已经标准化，因此，要进行结构的仿生学设计就要突破以往的形式。接下来本文主要探讨了结构仿生学在工程机械结构设计中的应用。
3仿生学原理在机械设计中的实际应用
纵观当前机械仿生设计的发展趋势，在实际生产中的应用更加多元化与广泛化，而相应的技术革新也正逐步走向智能化与全面化，现具体举出以下几例加以分析：
3.1半步行轮驱动机构
在地面工作机械的仿生设计研究中，半步行轮驱动机构是根据传统的水牛耕地现象而创造出的新型技术，通过对水牛在水田中的工作特征分析，陈秉聪等人提出了全新的“半浮式理论”，有效地将机械运动中的“沉”、“浮”以及“滑行”、“驱动”加以有机结合，以此改变了传统生产中承重与驱动并存的结构体系，而代之以一种适用于水田及松软土壤工作的高效生产方式。同时，从机械仿生设计所延伸的一系列研究中，也相继推出了眾多滚动阻力较小，而驱动动力较大的先进设备，为行业生产提供了巨大的动力。显然，仿生学原理在机械设计中的实际应用不仅加快了机械设备的改革，而且还有效促进了设备实效化、便利化的发展[1-2]。
3.2大型触土机械设计
在大型触土机械的设计方面，相关科研人员也从深松部件、钻头以及推土板三个方面的结构中找到了仿生学结合要点。通过不断操作试验，在减小深松阻力这点上，成功提出了仿生弯曲型结构，而且在钻头设计上，同样参照穿山甲体表鳞片分布形式制作出了新型的仿生钻头，不仅有效解决了生产工作中的钻头泥包问题，还极大地加强了泥质岩钻探中机械设备的实际工作效率。由此可见，随着仿生学原理的不断深化应用，机械设计中存在的一些难题也将逐步得到妥善的解决，实际设备生产效率也将因此而大大提高。
3.3人工智能机器人
近代机械设计领域的发展成果中，最重要的莫过于机器人，这不仅仅是机械制造重大变革的体现，更是仿生学原理在机械设计方面的本质性应用。目前，相关的人工智能机器人的设计制造等都已较为纯熟，通过对人体相关结构体系的不断认知，机器人已然能够适应人类生产生活中的大部分工作。仿生机械手关节的设计无疑大大加强了机械设备的灵活性，而随着计算机网络技术的配合推进，机械自动化生产进程也因此而得到了促进。
4结束语
生物为了适应自然界的发展规律，不断进化和完善自身的性能及组织结构，获得了结构完整、新陈代谢和自我更新的保障体系，从而得以生存和繁衍，确保生物链的延续性与平衡性。工程机械仿生学的研究主要是为了从自然界获取灵感，使工程机械与自然生态环境能够协调发展，提高工程机械的使用效率。本文主要分析了仿生学在工程机械结构设计中的相关应用，仅供参考。
作者：王磊
参考文献
关键词:机电一体化系统；机械工程；自动化
1机电一体化系统在机械工程中运用的优势分析
1.1降低人力成本
机械工程中机电一体化技术的应用，能够通过远程自动化技术运作，转变传统的人为操作模式，简化工作流程，以实现机械工程的高效率、高质量操作[1]。机电一体化系统的应用，能够有效减轻人员工作压力，降低机械工程单位的人力资本投入数额。通过流程化、系统化及自动化的运作流程，还能够准确筛选重点需求，对后续机械工程项目的开展奠定良好基础。
1.2提升安全性能
机电一体化系统具有安全监督、预警的作用，能够保证工程建设的安全性，且能够对工作人员的安全提供保障[2]。机电一体化系统融入到机械工程中，能够基于机械工程运行的具体情况设置预警防控系统，帮助机械工程单位实时了解、观察工程操作的过程，自动分析运行期间存在的故障。若发现问题，及时发送预警信号，便于快速、准确解决问题，降低机械工程单位的经济损失及安全问题发生率。
2机电一体化系统在机械工程中运用的方式
2.1降低能耗，科学节能
常规民用工程机械运行的过程中，需要消耗较多的机械能量。产生这种情况的原因，在于传统工程机械难以在额定的负荷下运行[3]。在工程操作过程中，具有工程机械运行期间效益难以满足要求，超负荷生产等情况，均会影响机械施工中能源的消耗量，不利于机械工程单位资源的合理利用及经济效益的提升。机电一体化系统在机械工程中的应用，结合机械工程施工的具体情况，合理调节工程中的应用功率，发挥节能环保的作用。比如在企业行业中，则可以通过机电一体化系统降低人员消耗，合理控制能耗，促进机械工程行业的可持续发展。
2.2精准称量，智能操作
机电一体化系统应用到机械工程中，能够准确、快速测量相关数据，保证数据的准确性，为各项后续工程的开展及设计方案的调整等均能够提供科学参考依据。根据智能化运行的要求，规范顺序操作，保证工程数据、信息应用的有效性。比如可以在汽车生产过程中应用自动化的电子操作过程控制称量系统，对系统中精确成品实施称量操作。以自动化的技术，降低人工误差发生率，减轻人员工作量，且保证混合产品的称量操作准确性、精确度。
2.3全面监督，排查故障
机电一体化系统在机械工程的应用，可对工程机械设备、系统正常运行的情况进行监督，且通过远程监控的形式，实时了解工程运行的状态，及时发现系统故障且发送故障信号。先进的机电监控系统具有自动排查故障、修复监控系统的功能，可保证机械工程项目的安全性、有序性开展，降低经济损失及安全故障的发生率。机电一体化系统能够预防工程机械零部件、机械设备故障问题的发生，对各类传动系统、发动机运行情况等进行监督。以专业的子监控、故障传感器及诊断专家系统等，对机械工程的设备运行状态进行检查。比如在汽车制造行业中，则可以应用机电一体化系统检测汽车行驶期间的安全性。应用电子监控、自动报警及故障自诊断技术等，对汽车运行的能力进行测评、监督。根据获取的信息及数据，判断汽车的性能，及时调整、优化改进不足之处，使汽车生产过程中更加的稳定。这种方式能够保证驾驶人员及车内人员的安全，对汽车行业的发展可产生积极促进作用。
3机电一体化系统在机械工程中运用的未来展望
3.1柔性化
在机电一体化技术的应用过程中，柔性制造系统主要指的是信息系统和物质储存系统。柔性化制造是建立在现有技术基础上，柔性化制造系统模式可以变换加工对象，在实际应用中确定具体机械制造过程，对加工设备和物料进行合理选择。柔性化制造系统在我国机械工程应用范围不断扩大，在实际应用中也起到了重要的作用。机电一体化系统柔性化制造模式可以满足多批次不同产品的需求，有效的结合市场的实际需求进行调整，确保人力资源和设备资源得到合理的应用[4]。
3.2智能化
工业数字化、智能化发展的环境下，越来越多的信息化设备开始和机电工程融合，促进了机械工程事业的发展。机电一体化系统在机械工程中的应用，能够实现工程项目的智能化、全程化管控。在未来机械工程发展的过程中，还将整合人工智能、计算机工程科学、心理学等多学科内容，更好的为机械工程发展服务。基于机械工程建设的需求不断创新发展，持续提升机械工程生产的质量及效率，强化管理效果，降低能源消耗量。
3.3微型化
近年来我国机械工程技术水平不断提升，技术研究的重视程度增强，且机电一体化系统逐渐趋向于微型化的方向发展。当前机电一体化系统技术的标准，一般电子机械的体积和尺寸均低于1cm3，在未来的发展过程中，还会趋向于更小的微型化目标、方向发展。微机电一体化技术，能够将机电技术融合为一体，且通过更小的体积，更低的能源消耗量及灵活的应用能力等，在机械工程中全面得到应用。超精密加工技术的研究质量，能够直接影响微机电一体化产品生产的效率，故而需要加强研究与创造，为机械工程行业的发展奠定良好基础。
3.4模块化
当前机械一体化关联产品的类型、种类较多，故而在机械传感器接口、电气传感器接口设计的过程中，需要考量的影响因素较多，无法构成统一性的标准，也会影响机电一体化系统具体应用的可行性[5]。针对上述问题，未来需要强化系统化、标准化管理的重视程度。加强新技术的研究，根据常见的机械工程生产需求等，制定模块化的产品，推动相关设备生产企业规模的扩展。
3.5网络化
机电一体化产品的应用，能够发挥远程控制的作用。将机电一体化系统与网络连接，实现网络化的远程监管，自动化控制。比如可以通过现场监控总线、移动局域网监控技术等，为机械工程工作的开展创设便利条件。在网络化的管理模式下，还能够实时与相关部门、技术人员沟通等，合理应用各类资源，加强信息沟通及技术研究。
关键词:工程机械装配工艺;特征;现状;发展趋势
0引言
在工程机械中，装备工艺是必不可少的工序。工程机械工作人员需要通过将设计的装配零件图纸按照一定的流程进行装配，然后用于工程施工中。可以说，工程装配工序是工程机械中的关键工序，如果工程机械的装配工序未到位，工程机械的使用效率必然会大大降低［1］。而正是因为工程机械装配工艺在工程机械中发挥着重要的作用，我国工程建设和工程机械企业才会更加重视对工程机械装配工艺的研究。以下就工程机械装配工艺的现状和发展趋势等问题进行简要分析。
1工程机械装配介绍及其作用
工程机械装配所涉及的内容较为广泛:一方面工程机械装配指的是批量生产的工程机械装配。这些机械装配对科学技术的要求较高，批量生产之后可以帮助解决较为复杂的工程机械装配问题，降低工程机械装配的经济成本，提高工程机械装配的适用性。另一方面柔软性较佳的机械设备［2］。与传统的工程机械装配相比，现代化的工程机械装配更加具有灵活性和柔软性，适合于小批量生产。现代化工程机械装配有助于改善工程机械的性能，在工程机械中具有较强的适用性。工程机械装配工艺随着工程机械行业的发展而逐渐发展，现代化工程机械装配工艺的出现可以帮助实现工程机械性能的提高，使机械设备在使用过程中能发挥出更大的作用，有助于促进工程机械行业的发展。
2工程机械装配工艺的特征
2．1装配形式方面的特征
从工程机械装配工艺的装配形式来看，目前我国工程机械采用的装配形式主要为两种，一种是移动的装配形式，而另一种是固定的装配形式。具体来说，固定的装配形式需要在装配车间内寻找到若干个需要固定的装配点，然后再在这些装配点的位置放置好相关的零部件，以便接下来在这些固定点的位置进行工程机械装配［3］。固定装配形式又可以分为分散式固定形式和集中式固定形式，分散式的固定装配形式具有较强的流动性，工作人员可以在不同的装配地点由不同的装配人员进行组装。采用分散式的固定装配方法可以较好地提高装配效率，因此在生产时可以采用大批量生产方式。而集中式固定装配形式则与分散式不同，一组的装配任务必须由同一个工作人员完成，因此需要花费大量的时间和精力，工作效率不高。一般情况下，这种工程机械更加适合于小批量的生产。而移动式装配形式则是目前我国工程机械装配中较受欢迎的装配方法。它所指的是由不同的工作人员和移动的装配地点组合成的装配形式。很显然，相对于固定的装配形式而言，移动式的装配形式灵活性提高不少，因为深受企业的喜爱和欢迎，在机械装配中的应用也较为广泛。
2．2装配方法方面的特征
目前我国比较常用的工程机械装配方法主要有互换法、选配法、修配法以及调整法，不同的装配方法有着自己独特的特点，因而适用的方法也各有不同［4］。互换法是工程机械装配中使用频率较高的方法，这种装配方法的主要特征是零件可以随意调换使用，且经济成本低，效益高，因此可以较好地提高生产效率;选配法与互换法接近，但是效率低于互换法，但是经济成本和零件加工的精准度较低;修配法的主要特征在于不同的零件相互之间不能互换使用，装配精准度要求较高，在很大程度上会限制装配的效率;调整法在所有的方法中，对零件的精准度要求是最高的，在装配工艺方面要求也较高，因此性能极佳。综合以上四种装配方法和技术来看，如何选择装配方法还需要工作人员根据具体的情况和对零部件的精准度要求而定。
2．3装配方面的特征
从总体来说，工程机械装配的种类较为多样，工程机械装配涉及的零部件也较多，材质也各有区别。要想将不同材质、不同大小、不同类型以及不同性能的细小零件组装在一起是相当复杂的。因此，这也就决定了我国工程机械零件装配工艺的复杂性和灵活性。工程机械装配工艺的组装可能需要大量的人力、物力和财力，以生产批量的零部件，并实现零部件的组装。综合以上分析，工程机械装配的主要特征就在于流程的复杂性以及对人力、物力和财力的消耗量较大。
3工程机械装配工艺现状
3．1自动化程度较低
与传统的工程机械装配工艺相比，我国现代化工程机械装配工艺在批量生产与科技含量方面已经取得了较大的进展，发展水平也有所提高。但是通过与其他机械装配工艺水平比较，我们依然可以发现，我国工程机械装配工艺还存在不少问题，其中之一就是自动化程度仍然较低。首先，从我国输送自动化程度来进行分析［6］。目前我国工程机械大多属于批量生产，批量生产形式大多以小批量生产为主，这是因为部分零件对加工精准度的要求较高，而这些加工精准度较高的工程机械装配形式也主要以固定式的装配为主，因此导致输送自动化程度较低，流水生产的现象较为严重;此外，从我国工程机械装配的作业形式来看，虽然我国目前的工程机械装配作业形式已经开始由人工作业向自动化装配转变，但是整体水平还较低，人工作业的现象仍然较多，自动化程度有待提高。
3．2装配工具较为落后
工程机械装配工艺需要以工艺装配和工具为基础，工艺装配和工具的科技含量越高，工程机械装配的效率和零件加工的精准度就越高。但是从我国工程机械装配工艺的发展现状来看，我国工程机械装配工艺所需的工艺装备和工具整体水平仍然较低。工程机械装配工艺经常需要使用到的工艺装配和工具有拧紧机和压装机。装配过程中需要采用冷热交替的方法来实现外圈与孔、轴承内圈与轴以及销与孔的装配，但是很显然这样的装配程序需要花费的工序较多，还需要使用到专业的冷冻柜和加热箱，效率较低。压装机虽然结构比较简单，也具有较强的适用性，使用压装机可以较好提高工程机械装配的效率。但是采用压装机工艺需要另外设计，所需生产成本较高。而拧紧机主要负责的是装配作业中的连接和固定。工程机械装配中使用的螺栓大部分属于大螺栓，只有大螺栓才能够对机械关键部位拧紧，协助做好机械装配工作。然而，直径太大的螺栓对于拧紧的力度要求较高，单纯依靠普通的气动扳手进行拧紧无法达到固定效果，时间长了之后还有可能导致螺栓松动，对机械安全十分不利。因此，我国相关人员和部门还需要采用更加先进的拧紧机，来对螺栓进行拧紧和固定。
3．3人力劳动的强度较大
结合当前我国工程机械装配过程中自动化程度较低以及装配工具较为落后的现状来看，不难想象，当前我国工程机械装配还需要运用到大量的人力。工程机械装配是一项劳动力密集型工作，其对工作人员的劳动力要求较高，如工人需要对零件进行搬运、移动和组装。过强的劳动力度不仅会降低工程机械装配的效率，还对工人的身体素质有着严重的不良影响，最终将会制约整个工程机械装配行业的发展，必须要引起相关企业和人员的注意。
4工程机械装配工艺的发展趋势
4．1自动化发展趋势
工程机械装配需要考虑的几个问题为:工程机械装配工艺的质量、装配的效率以及装配的劳动强度。输送自动化的发展可以提高工程机械装配的效率，减轻工人的劳动强度，提高企业的长远经济效益，促进工程机械企业的可持续发展。因此，企业在保证工程机械装配质量的同时需要加强自动化技术的提高。要提高企业工程机械装配的自动化程度需要企业能够加大对工程机械装配的资金和技术投入，大量引进和自主研发先进的工程机械装配技术，并配合实现高自动化水平的流水生产线，提高工程机械装配的自动化技术。
4．2设备柔性化的发展趋势
提高了工程机械装配的自动化和输送自动化水平可以较好地提高工程机械装配的效率，促进工程机械企业的长远发展。但是我国工程机械生产中还存在着批量生产规模较小的问题。目前我国依然有较多的企业在工程机械装配过程中采用的是固定式的装配方式，这种装配方式的灵活度较低，装配效率也有待提高，要提高固定装配方式的效率需要采用装配生产线的方式。但是要装配生产线就必须要求设备要具有更强的柔性，这样才能够增加生产的批量。因此，企业必须要根据产品的不同特征进行生产线的设计，使生产线可以满足不同产品的装配。当然，在生产线的设计过程中，设计人员还需要充分考虑到装配的时间问题，提高装配的效率。
4．3操作人性化的发展趋势
之所以要实现工程机械装配工艺的自动化，是为了能够提高装配的效率，减轻工人的劳动负担，降低工人的劳动压力。也就是说，企业在实现工程机械装配工艺发展的同时还需要充分考虑到工人的因素，以人为本，促进工程机械装配的人性化发展。输送的自动化可以减轻输送操作工人的劳动强度，而同样的，升降平台、助力机械臂以及平衡式起重机等设备的应用也是操作人性化的具体体现。未来的工程机械装配工艺发展过程中，企业还需要进一步加强对操作人性化的重视，为劳动工人营造更加良好的工作环境，配置冷暖空调，以提高工人的工作积极性，保证工人身体素质的健康发展。
4．4新产品虚拟化装配
随着时代的不断发展，人们对工程机械产品的需求也在不断提高，要求企业能够及时更新工程机械产品，提高产品更新换代的速度。三维可视技术在工程机械产品的开发中具有较强的应用，企业可以利用三维可视技术对工程机械产品进行虚拟化装配，以便于仔细观察工程机械装配新产品的各部分零部件设计是否合理，发现问题时也可进行调整。这样可以使企业开发新产品时因产品设计的细微差错而再次进行修补和切割，有助于大大提高新产品研发的效率和质量，减小产品研发的周期。
5结语
工程机械装配工艺的现状主要表现为:工程机械装配自动化程度较低，装配工具较为落后以及人力劳动的强度较大。未来工程机械装配工艺的发展趋势会朝着自动化、设备柔性化、操作人性化以及新产品虚拟化装配等方面发展，这对于促进我国工程机械装配行业的发展有着重要的意义。
参考文献:
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［2］邹翔．工程机械装配工艺的重要性与发展趋势［J］．山东工业技术，2015(17):83．
［3］田志强，张云飞，付成安，等．薄规格高强度工程机械用钢板的现状与发展趋势［J］．机械工程材料，2013(6):1－5．
［4］刘会卿．机械制造工艺的发展现状及未来发展趋势［J］．科技创业家，2013(18):77－79．
关键词工程机械；结构设计；仿生学；应用
1仿生学原理
结构仿生是通过研究生物肌体的构造建造类似生物体或其中一部分的机械装置通过结构相似实现功能相近。结构仿生中分为蜂巢结构、肌理结构、减粘降阻结构和骨架结构四种结构类型。随着现代科学技术的不断进步，仿生学的概念也被不断完善和改进，逐步形成系统的仿生学体系。实质上看，仿生学的产生是人类主动学习意识下的产物。它带给人类带来了创新的理念与学以致用的方法，使人类以不同的视角看世界发现未曾发现的事物实现科学技术的原始创新，这是其他科学不具备的先天优势。
2工程机械概述
2.1基本组成
工程机械结构的种类繁多，大到国民经济建设中起着重要作用的交通运输、能源、矿山、农林水利、市政建设、国防安全建设；小到计量仪器仪表、日用生活器具等方面都起着重要的作用。我国的工程机械是对各施工部门所使用的机械设备的总称，包括建筑机械、铁路与公路工程机械、矿山机械、水电工程机械、林业机械、港口机械、起重运输机械、生产制造业辅助机械、仪表及设备传动机械等。由于种类繁多，而且在每个种类下都细分有更多的型号，所以工程机械的分类方法很多。工程机械种类繁多，结构和功能多种多样。不过从总体上看一台完整的工程机械是由动力部分、传动部分和工作装置三大块构成。动力装置。通过能量交换给工程机械提供能量的发动机称为动力装置。常用的有电机和内燃机。传动装置。将发动机提供的机械能传递给工作装置，一般有四种形式：机械传动（如膜式燃气表中计量单元应用的四连杆传动机构）、液压传动、液力传动和电传动。工程机械当中机械传动和液压传动应用较多。工作装置。工程机械实现预期的功能和作业要求都是通过工作装置完成的。设计时，是先确定工作装置，然后进行动力部分和传动部分的设计。由于作业要求和施工条件的不同，工作装置的结构也是各式各样，是工程机械结构中种类最多的部件。工作装置要求高效率、多功能，笨重低效的结构会被淘汰。另外也有资料将动力部分、底盘和工作装置作为工程机械的三个基本组成。
2.2工程机械总体设计与结构仿生学的结合
总体设计是工程机械设计中一个重要的环节，对工机械的性能起着决定性的影响。总体设计过程中需要考虑许多因素，包括机械的用途、作业的特点、使用要求等内容，合理地选择整机各部件的结构形式，合理的选定结构尺寸和性能参数，对总体结构和运动形式进行校核，保证所确定的机器尺寸和参数满足设计要求。从总体设计的内容可以看出，该部分较多的涉及机械总体尺寸、结构形式和主要的性能参数等内容。生物结构中合理的尺寸和构成形式能够在一定程度上为工程机械的总体设计提供很好的参考。在整机的主要性能参数设计内容中，能够与结构仿生学相结合的内容有外形尺寸、工作装置的特征尺寸等内容。对于施工中常见的工程机械，如挖掘机、装载机、起重机等产品经过长期的生产和使用，结构形式都已经标准化，因此，要进行结构的仿生学设计就要突破以往的形式。接下来本文主要探讨了结构仿生学在工程机械结构设计中的应用。
3仿生学原理在机械设计中的实际应用
纵观当前机械仿生设计的发展趋势，在实际生产中的应用更加多元化与广泛化，而相应的技术革新也正逐步走向智能化与全面化，现具体举出以下几例加以分析：
3.1半步行轮驱动机构
在地面工作机械的仿生设计研究中，半步行轮驱动机构是根据传统的水牛耕地现象而创造出的新型技术，通过对水牛在水田中的工作特征分析，陈秉聪等人提出了全新的“半浮式理论”，有效地将机械运动中的“沉”、“浮”以及“滑行”、“驱动”加以有机结合，以此改变了传统生产中承重与驱动并存的结构体系，而代之以一种适用于水田及松软土壤工作的高效生产方式。同时，从机械仿生设计所延伸的一系列研究中，也相继推出了眾多滚动阻力较小，而驱动动力较大的先进设备，为行业生产提供了巨大的动力。显然，仿生学原理在机械设计中的实际应用不仅加快了机械设备的改革，而且还有效促进了设备实效化、便利化的发展[1-2]。
3.2大型触土机械设计
在大型触土机械的设计方面，相关科研人员也从深松部件、钻头以及推土板三个方面的结构中找到了仿生学结合要点。通过不断操作试验，在减小深松阻力这点上，成功提出了仿生弯曲型结构，而且在钻头设计上，同样参照穿山甲体表鳞片分布形式制作出了新型的仿生钻头，不仅有效解决了生产工作中的钻头泥包问题，还极大地加强了泥质岩钻探中机械设备的实际工作效率。由此可见，随着仿生学原理的不断深化应用，机械设计中存在的一些难题也将逐步得到妥善的解决，实际设备生产效率也将因此而大大提高。
3.3人工智能机器人
近代机械设计领域的发展成果中，最重要的莫过于机器人，这不仅仅是机械制造重大变革的体现，更是仿生学原理在机械设计方面的本质性应用。目前，相关的人工智能机器人的设计制造等都已较为纯熟，通过对人体相关结构体系的不断认知，机器人已然能够适应人类生产生活中的大部分工作。仿生机械手关节的设计无疑大大加强了机械设备的灵活性，而随着计算机网络技术的配合推进，机械自动化生产进程也因此而得到了促进。
4结束语
生物为了适应自然界的发展规律，不断进化和完善自身的性能及组织结构，获得了结构完整、新陈代谢和自我更新的保障体系，从而得以生存和繁衍，确保生物链的延续性与平衡性。工程机械仿生学的研究主要是为了从自然界获取灵感，使工程机械与自然生态环境能够协调发展，提高工程机械的使用效率。本文主要分析了仿生学在工程机械结构设计中的相关应用，仅供参考。
参考文献
[1]王珂.基于结构仿生的塔式起重机臂架优化设计研究[D].山西太原：中北大学，2015.
本文作者：边睿工作单位：山西省交通科学研究院
公路工程机械故障原因分析公路工程机械主要施工目的是取代人力,进行高效率和完成高负载的工作。机械故障在很大意义上是不可避免的,在工程实际中只能采取合适的手段进行维护和防止。通过分析工程机械故障原因如下。(1)作业时间只考虑工期,忽略了工程机械本身的作业时间和作业规律,缺乏有效地时间控制机械。在实际公路施工工程中,机械从投入生产就必须肩负整个施工责任,没有合理的规划,导致机械在应用过程中不能适应本身磨损规律,出现过早和过重失效。(2)设备使用不当,操作工人缺乏正确的使用指导。工程机械功率大,作业载荷大,当工程机械不能正确按照规范作业时,往往会发生机械故障或导致机械故障率升高,严重影响机械作业能力。此外,超载荷使用能够急剧增加机械的故障率,工程机械虽然存在设计安全系数,但超负荷对机械的损伤具有相当的危害。(3)机械维护措施不规范,缺乏故障检测措施。针对某些重大的安全事故,并不是故障发生后立刻导致机械发生故障,而是机械缺乏有效的检测措施,导致初始的小故障恶化为重大故障。因此,检测故障措施是机械正常工作的有利保证,缺乏规范会导致故障不断恶化,产生更大的危害。(4)机械维护措施不当,导致不能正确的处理机械故障。公路工程机械发生故障后,应根据机械使用说明,维护后的机械达到正常使用标准才能投入继续施工。然而,在公路工程机械施工过程中,维护人员缺乏专业的机械知识,不能彻底的找出发生故障原因,做出正确的处理办法,使机械存在安全隐患的前提下继续工作。
公路工程机械故障维护分析要综合机械的整体功能和结构组成,对工程机械故障维护需要全方位的故障控制才能保证其正常工作[4]。在工程机械中,重要的部分包括发动机、整个传动系、整体结构强度等,以下针对各部分展开分析。发动机故障维护分析发动机是公路工程机械的动力来源,也是工程机械最为核心的部件。发动机故障在工程机械故障中较为常见,并且发动机故障严重影响着工程机械的作业效率和作业质量。针对发动机故障维护分析措施如下。(1)发动机异响故障分析。发动机当出现故障时首先会发出异响,或者发出非正常工作的异响。发动机异响最可能是由于发动机部件发生损坏,导致在发动机发生碰撞。此外,发动机若出气和进气控制不灵敏,会发出不正常工作的震动声。当出现发动机异响时,应立刻停机进行检查,确认异响消除后才能继续工作。(2)水滤芯更换分析。对于工程机械的发动机多装有水滤芯,由于发动机缸壁相对较薄,水滤芯内装有活性物质就会腐蚀发动机缸壁,导致缸壁出现锈穿危险,严重发生发动机故障。因此,必须定期检测水滤芯,保证其正常的工作环境,以防其装有的活性物pH值发生大范围变化。(3)发动机停转故障分析。当发动机发生烧瓦和气门脱落时,最容易引发发动机停转。发动机停转对于工作的施工机械危害极大,容易引发无动力倾翻等事故。此外,对于发动机的飞轮和传动齿轮咬死也会导致发动机停转。发动机在发生停转前均会发生剧烈的波动,这些因素可以判定故障原因,因此,当发动机发生停转时,应立刻进行发动机停机维护,更换损坏部件。(4)发动机过热故障分析。当发动机散热条件和措施不能保证发动机散热时,发动机就会出现过热,从而导致“粘缸”现象,影响发动机正常工作。发动机发热故障往往是由于不能正常散热所引起的整个发动机温度急剧上升,其危害不容忽视。因此,必须严格控制发动机的散热条件,有效降低发动机发热故障。传动系故障分析传动系是工程机械施工过程中动力传递关键部件,传动系主要部件为螺旋锥齿轮、差速器、轮边减速器、传动轴等,由于齿轮为受载最为严重部件,其故障在工程机械中占重要地位。其故障分析如下。(1)传动系异响故障。传动系设计不合理或在不合理的工况下使用时,传动系会发生异响故障。异响故障是由于传动系振动过大,机械部件之间发生碰撞,导致发出各种异响。此外,当机械传动系已发生故障时,例如齿轮打齿,轮齿脱落等故障,严重影响了工程机械的正常工作。因此,对传动系进行实时监控有着重要的作用。(2)传动系不良故障。对于机械传动部件,均需要采用措施,降低齿面之间的摩擦和冷却齿面之间热量。在工程机械中,采取合理的油能够极大地提高齿轮的传递效率。由于油性能不能做出及时的判定,劣质的油很容易引起齿轮齿面的失效,影响传动。工程机械结构故障分析工程机械结构失效往往是达到寿命极限和超载等工况引起的,机械结构出现裂纹或者直接诱发断裂,严重影响机械的正常工作。其失效故障分析如下。(1)机械结构存在裂纹。机械结构的裂纹主要来自两个方面,一是设计制造存在缺陷,导致在工作前工程机械就存在裂纹隐患;二是工程机械在使用过程中出现疲劳失效。裂纹是机械结构最为危险的隐患,极易引发机械施工。因此,在机械投入使用和在使用过程中,要对机械结构进行仔细检查,尤其是结构薄弱的环节。(2)机械结构存在大变形。机械结构均为弹塑性钢材,当受到外界载荷作用后,机械结构将会发生变形产生位移,影响结构的刚度。在工程机械中,存在大量的大尺寸结构在受到载荷后发生塑性变化。因此,在机械作业过程中,需要确保机械的整体塑性变形,防止出现失效。
随着我国工程机械不断地发展,公路施工将引进更多的工程机械,确保工程机械的维护工作有着重要的意义。在工程施工中,必须强化操作工人的维护意识,形成良好的故障警觉,当发生故障后能够采取有利的控制措施,防止故障的进一步恶化。公路工程机械维护对于我国的公路施工发展有着积极的作用,节约经济成本,保证施工效率。
【关键词】机电自动化；工程机械；制造工艺
引言
从一定程度上讲，工程机械制造业的发展与人类文明的发展存在着深层次的联系。传统的工程机械制造业是在建筑、市政等工程建设施工中所有机械设备的总称，如今的工程机械制造业已经扩大到了市政道路交通建设、港口建设、建筑行业、矿产开采、石油、电力以及国防工程等更多方面。扩展到如此多领域的工程机械制造业在经济发展中开始占有越来越重要的地位，同时主抓工程施工建设的企业肩上的担子也越来越重。在经济和生产高速发展的今天，提高工程机械生产制造水平开始变得尤为重要。
一、对工程机械制造和机电自动化技术的简单分析
工程机械制造有狭义和广义之分，广义上的工程机械制造的范围较大，包括了工程建设施工中建筑机械、运输机械等所有的机械设备。作为对国民经济发展起到无可替代作用的一个领域，工程机械制造应备受重视，工程机械制造业的良好发展，往往代表着一个国家的工业化发展水平。
我国的工业化发展水平一直在不断上升，但与西方发达国家相比仍存在差距。从工程机械设备的生产来讲，国内生产水平不够先进，以至于许多大型的先进的工程机械设备依然需要依赖进口，这在一定程度上成为了工程机械制造业发展的阻碍。但我国相对于发达国家讲同时也存在着优势，我国人口、劳动力资源及自然资源都很丰富，只要引进先进技术，我国的机械制造业依然有可能达到发到国家的水平，这在无形中就为机电自动化的应用埋下了伏笔。
新事物总是会随时代产生，并促进时代的发展。随着经济和科技的发展，机电自动化技术作为新世纪的产物应运而生，并逐步取代了原有的传统的机械制造模式，使机械制造业的发展上到了一个新的台阶。机电自动化技术的应用主要得益于计算机的出现和发展，因此熟练的掌握计算机操控技术，也是把机电自动化应用到工程机械中的一个前提。
二、被应用到工程机械制造中的机电自动化技术
机电自动化技术作为科学技术发展的产物，不仅仅为人们的生活带来了便利，同时也大大促进了工程机械制造业的发展，在工程机械制造中应用机电自动化技术进行全面的系统设计，以及现场调试等可以提高工程机械制造的效率，因此会促进企业的发展。对工程机械制造业的发展及企业的盈利起着重要的作用。
1、集成化自动化技术
所谓的集成是指生产经营和技术功能的集成。而计算机集成化制造则是信息技术和机械制造的结合。信息技术与机械制造的结合使得工程机械制造业迅速发展，使企业整体素质得到提升。企业的良好发展是其在激烈的市场竞争中取胜的关键。机械制造业同其他所有领域一样，一定要随时代的发展也发展，通过将电子计算机辅助设计技术、数控加工技术和企业管理信息系统应用技术逐步引入到制造系统中，并保持着CIMS工程应用的发展趋势，机械制造业一定会取得长远的发展。
2、柔性自动化技术
柔性自动化技术是一种以数控技术为核心，结合其他各种先进技术的一项新兴技术。新兴技术的出现要经得起时间和事实的考验，柔性自动化技术，顾名思义，能做到生产和操作过程的全自动化。既整个过程利用计算机操作，计算机的使用能够保证操作过程的准确性，并且使人力、财力和物力都得到了节约，从而节约了生产成本，从根本上保证了企业的盈利，盈利是企业的最终目的，因此柔性自动化技术具有很大的发展空间和发展潜力。
3、智能化机电自动化技术
所谓的智能化机电自动化技术是指，利用智能化计算机系统模拟人类的行为，并保证其专业水平达到专家的程度，从而使机械设备的设计水平提高，性能增强的一门技术。应用智能化自动化技术可以使操作的准确性进一步增加，并能保证工程机械的质量以及设计水平。但智能化机电自动化技术也存在一定弱点和缺陷，由于系统需要人工操作，因此在实行智能化机电自动化过程中要注意对智能化系统的严格控制检测，使其在出现突发事故时能够第一时间得到维护，这样才能保证其良好健康的发展，才能更好的为企业服务。
4、在水泵机械中应用的机电自动化
目前的机电自动化已经被广泛应用到了各个领域，同样水泵机械领域也是如此，水泵机械的工作原理是通过能量的转化实现对液体的增压，使得水泵机械得以运行，机电自动化技术在水泵机械中应用能够使得操作人员的工作量得到减少，工作压力减轻，可同时高新科技的应用可以使水泵机械更具功能性，功能性多能够使水泵机械得销量增加，同时能够节约生产成本，扩大企业的盈利空间。
三、机电自动化技术运用于工程机械制造时的注意事项
在将机电自动化技术运用到工程机械制造时应注意的有：（1）严格按照机电自动化要求的流程工作，以免发生失误失误，失误的发生会导致损失的增加，损失增加就会导致盈利的减少，对企业的发展造成损失；（2）机电自动化的发展势在必行，但科技的发展一定要在保证机械制造质量的前提下进行才有意义，因此实现机电自动化的同时也不能忽视了产品质量，良好的质量对企业信誉和形象的树立有很大的帮助，同时在保质保量的同时也要努力提高生产效率，生产效率提升能够使企业利润有所增加；（3）机电自动化技术在工程机械制造中的实施的前提是工程机械能够良好的运行，这就对工程机械的维修及养护产生了严格的要求，做好工程机械的维修及养护工作，保证机械的使用寿命，可以在一定程度上节约成本，同时也可以减少生产事故的发生，使工作人员的安全得到了保证，同时也保证了企业的形象不受影响。
四、结论
应用机电一体化到工程机械制造中好处多多，机电一体化使工程机械制造效率有了很大提高，并且质量得到了保证，工程机械制造业的发展可以有效的防止国外先进设备的流入，拥有良好质量的工程机械对本国工业的发展起着至关重要的作用，工业是三大产业之一，工业的发展无疑会带动国家经济的发展，工业化水平的提高是一国经济实力提高的象征，因此在工程机械制造中应用机电一体化能够有效的促进工程机械制造业的发展，尽快的缩小我国与发达国家之间的差距。
参考文献
【关键词】机械设计;高职教育;教学资源;教学法
【中图分类号】G40-057【文献标识码】B【论文编号】1009―8097(2010)10―0076―03
引言
高等职业教育是高等教育的重要组成部分,是以培养具有一定理论知识和较强实践能力,面向基层、生产、服务和管理第一线岗位的实用型、技能型人才为目的的教育[1]。机械设计基础是高职教育机械系列课程中的一门主干课程,对于培养学生机械设计和解决工程实际问题的能力发挥着重要的作用[2]。同时,它也是一门综合性很强的课程,涉及到力学、机械原理和机械设计等多门课程的知识,是这些基础知识的综合体现和运用。目前,机械设计教学方法的研究已经得到了广泛的关注,见参考文献[3-9]。传统的教学方法是将工程力学、机械原理和机械设计等课程分开来讲,忽视了彼此之间的联系,学生学完后难以将所学知识融合起来应用于机械设计。高职机械设计基础课程的特点是重视应用性教学,强调知识的运用,降低理论的深度,对于公式、公理等推导、证明的理解、认知不重要。教学内容以“必须够用”为原则,在不影响知识理解连贯性的前提下可以减略,以便学生集中精力掌握实用的结论,以解决实际设计问题[10]。针对传统教学存在的问题,结合高职教育的特点,提出了基于知识融合的机械设计教学法。以应用为目的,本着优化、适用、适度的原则,将工程力学、常用机构、通用机械等教学内容有机的融合,并开发了相应的教学资源,运用后取得了良好的效果。
一教学目标
从高等职业教育培养应用型、技术型人才的总目标出发,遵循“以应用为目的”,“以必需、够用为度”,“以掌握概念、强化应用、培养技能为教学重点”的原则,提出了基于知识融合的机械设计教学法。传统的教学目标只是针对某一课程基础知识的掌握,忽视了课程之间的交叉与联系。不同的老师担任不同的课程,学生可能在学习某一门课程时掌握得很好,但是在机械设计真正的应用时,会感觉很迷茫,不知从哪里入手,所学的知识不能得以应用。原因在于学生没有从整体上把握机械设计的过程,所学的知识没有融合在一块,各自是孤立的。
机械产品的设计一般要经过产品的规划、方案设计、技术设计、施工设计等环节。通过学习,学生不仅应掌握一般机械产品设计所需的基本理论知识,还应对机械系统有一个整体的认识,并应掌握机械产品设计的基本过程。基于知识融合的机械设计教学法打破传统的工程力学、机械原理和机械设计基础等课程的界限。将理论力学、材料力学、常用机构和通用机械的知识相互融合,使力学的内容渗透到常用机构和通用机械以及与之相关的内容中,理论与实践紧密结合。不但使学生掌握机械设计所必需的基础知识,包括常用机构的结构、运动特性和工程力学方面的基本理论。更为重要的是使学生将所学的知识融汇贯通,对机械设计形成一个整体的认识。超越各门课程之间界限,随时能够灵活熟练地运用所学的知识进行机械产品的设计,具备一般通用机械的设计能力。培养学生建立初步的工程概念,对机械产品具有整体的概念和正确的设计思想,为解决实际问题打好基础。
二基于知识融合的机械设计教学法
在有限的学时内,合理取舍课堂教学内容,是关系到能否真正实现课程目标的关键。高职院校的机械设计课程应遵循以下的原则:精选重点和难点的内容进行详解与指点,避免烦琐公式的推导和易于自学的内容占用过多的学时;拓宽学生的知识面,注重工程应用,启发学生举一反三;注重机械学科发展,将机械学科的科研成果融入教学,让学生了解机械学科的新技术、新方法[3]。
以机械系统分析和综合设计能力的培养为主线,突出工程意识和创新精神的培养,并将这一思想贯穿课程始终。从整体设计思想出发,精简烦琐的公式推导及过时的工程方法,删减各门课程重复交叉的内容,实现教学内容的整体优化。多年来机械原理和机械设计两门课程的教学内容基本变化不大,课程内容自成体系,相互之间缺少衔接,存在内容交叉和重复的问题。如齿轮传动设计,历来是机械原理和机械设计课程的重点内容,由两门课程分别讲授,不但部分内容重复,且从设计的思维过程来看,有些内容本来是紧密联系的,却被两门课程所分割。基于知识融合的机械设计教学法打破传统的工程力学、机械原理和机械设计基础等课程的界限,将这些课程有机地融为一体,如图1所示。
常用机构及其传动设计一般包括工作原理、运动设计、承载能力设计和结构设计四个方面的内容,将这些内容所涉及的基本理论进行融合。首先学习工程实际中常用机构和机械的有关力学方面的必要知识。包括力学模型的概念,对力学模型的受力分析方法,力、力矩、力偶的概念及其基本性质,平面一般力系平衡问题的解法。四种基本变形的内力和应力分析、强度计算,减速器轴的弯扭组合变形分析及强度计算等。在讲授力学方面的知识时,将一些机械设计中的常用的机构融汇进来,对后面的机构学习可以起到抛砖引玉的作用。同时,也让学生学会了如何将力学知识应用到机械设计中。再接着学习机械中常用机构及通用零部件的类型、特点、工作原理、运动特性、工作能力设计、结构设计、组合设计以及标准零部件的选用等。在讲授具体机构及零部件设计计算时,针对具体机械的工况与技术要求,进行力学性能的强度校核。又可以回顾以前所学的力学知识,真正做到知识的前后呼应,融会贯通。与目前的基于项目的教学法有异曲同工之妙。而原来的工程力学、机械原理和机械设计的课程是分开的,工程力学以受力分析为主,机械原理是以机构的分析为主,机械设计是以零件的强度分析和绘制图纸为主。各自独立的课程配置使学生学习起来难以真正体会它们之间的联系,相互之间的应用就更无从谈起。而机械产品的设计正是融合了多学科的知识,相互之间应用起来更是融为一体,难以分割。
三教学资源的开发
根据基于知识融合的机械设计教学法,编写了机械设计基础教材,制作了相应的教学资源,如图2所示。教材包括物体受力分析基础、常用机构、联接、传动件及传动装置、支承零部件五部分。物体受力分析基础对物体所受力进行了分析,介绍了平面力系和空间力系;常用机构介绍了机构运动简图和自由度、平面连杆机构、凸轮机构和其他常见机构;联接主要介绍了联接件的变形、螺纹连接、轴毂联接、轴间连接和弹性联接;传动件及传动装置对齿轮传动、蜗杆传动、轮系、带传动和链传动等传动装置的结构、特点、应用范围及设计计算进行阐述;支承零部件介绍了常用的支承零部件轴和轴承。
多媒体教学因其具有直观性、动态性、可重复性、针对性、图文并茂等优点,为课堂教学打开了一幅别开生面的画卷,日益受到广大教师和学生的青睐。机械设计基础课程要求学生对机械传动有较强的感官认识,懂得各种机构运动的原理和动作的顺序,而这些单凭黑板上讲解是掌握不了的,必须通过实物演示或实验操作才能获得。以螺栓联接的结构和受力分析为例。如图3所示为螺栓联接的结构和受力分析,包含了预紧前、预紧和受载三个状态。上面有正常加载、超常加载、加载和卸载四个按钮,当点击其中的任一按钮时,在右边力的坐标系中可以显示力的变化情况,同时受载状态结构图中也可模拟结构实际的变化情况。如图4所示,即为点击超常加载按钮的模拟情况,不但在力的坐标系中显示了此时力的大小,而且可以在螺栓联接的结构中呈现出结构的实际变化情况。其图文声像并茂等优势能将教学中抽象、陌生的知识直观化、形象化,创建出生动的表象,增大课堂信息量,活跃气氛,有效激发学生学习的兴趣,调动其学习的积极性,获得较好的教学效果。
四结论
机械设计课程有着其他课程不能替代的作用,这是由课程的性质、任务、地位和内容决定的。针对传统教学存在的问题,结合高等职业技术教育的特点,提出了基于知识融合的机械设计教学法,以应用为目的,本着优化、适用、适度的原则,将多科目基础课程内容融合。完善整个机械设计过程所必要的基本知识和基本理论,增加基本设计方法和实践性内容。着力体现了高等职业教育的特色,有利于提高学生认识问题和解决问题的能力。编写了机械设计基础教材,制作了相应的多媒体教学资源,在教学中进行了实际应用,取得了良好的效果,具有重要的实际应用和广阔的推广价值。
参考文献
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关键词：机电一体化；工程机械；应用
1机电一体化的应用优势以及在工程机械中的应用
（1）机电一体化的应用优势。机电一体化的技术应用有着诸多的优势，能有效提高生产力，工程机械机电一体化设备的应用，在信息自动化的处理能力上比较突出，自动化的信息处理能力大大提高了作业效率，可进行高精度控制以及检测。机械系统的启动控制能力强，这些优势就使得机电一体化技术的应用比较广泛。机电一体化的应用优势还体现在安全性能强的层面，一体化技术的科学应用能大大提高机械设备的性能，功能比较全，其中报警以及监控的功能下，能保障机械应用的安全。（2）机电一体化的应用发展。机电一体化的技术应用在工程机械当中，在20世纪70年代就已经开始了，一些西方发达国家意识到机电一体化技术和工程机械领域结合的重要性，到了20世纪80年代的时候，微电子技术的发展比较快速，对机电一体化的技术发展有着促进作用，并加强了机电一体化在工程机械当中的应用程度，工程机械的技术水平得到了显著提高。当前工程机械设备总体研发的理论有着突破，架构在电子计算机技术基础上的数控技术成为工程机械发展的主流技术，工程机械的智能化发展将会成为未来的发展趋势，工程机械设备技术水平将会进一步的升级。（3）机电一体化在工程机械中的应用。机电一体化应用在工程机械当中，能发挥其积极作用，在节能机械设备方面应用可发挥节约能源的作用。以往的工程机械应用，生产过程中机械设备的运行不稳定以及不畅的现象比较突出，这会造成能源资源的浪费。由于机械设备自身的功能协调性差、功能性不强，就出现了这些问题。机电一体化技术的应用就能够提高机械设备自身的性能，在自动化的程度上大大提高了，从而有助于减少材料资源的使用，材料成本就能有效降低，机电一体化下的工程机械应用安全性能好，环保性能也好，提高了设备使用效率。机电一体化在工程机械中的应用，自动化作业的功能发挥比较突出，自动化技术和机械设备的结合，就能带动机械设备的运行效率。机电一体化技术应用对工程机械的自动化水平得到了有效提高，能有效实现半自动化以及全自动化的操作，和传统工程机械的作业方式相比就有着很大转变，大大提高了生产效率。工程机械当中机电一体化的应用过程中，监控的功能应用发挥着重要作用，能有效保障工程机械的应用安全，及时解决故障。监控技术在工程机械运作当中，是对电子技术的应用构建了远程监控系统，运用到了电子以及控制多项的技术，对电子监控装置有效进行了创造，改善了整体工程的工作状态，也有助于设备内部传动系统的性能提高，能有效实现自动故障诊断的目标诊断。在机械设备出现故障的时候，系统就会发出警报，工作人员根据警报所提示的信息找到解决故障的方案，大大提高了故障解决效率，也能有效降低故障发生率。
2机电一体化背景下工程机械应用发展前景
（1）工程机械智能化发展。机电一体化技术的支持下，工程机械的发展在未来将会向着智能化方向迈进。当前已经有诸多国家在工程机械当中运用机电一体化技术，实现了智能化的发展。从我国工程机械智能化的程度来看还处在初期的发展阶段，对于工程机械机电一体化的技术应用研究还在进一步的深化当中，主要的发展方向还是实现全面智能化的目标。当前已经出现机器人和数控机床的结合，通过将混沌动力学以及运筹学和数学等各种学科技术知识进行了整合，使数控的能力水平得到了显著提高，智能化工程机械的发展将会在高技术以及高性能和高效率目标方面得以实现。（2）工程机械自动化发展。机电一体化的技术应用以及技术的进一步升级下，会有助于工程机械的自动化水平提高，这也是我国工程机械技术发展的重要目标。机电一体化下的机械自动化水平的提高，能够将机械系统性能有效优化，使生产的自动化程度提高，保障机械设备的应用质量，最大化的减少事故的发生，保障了机械应用的安全。在未来的进一步技术发展中，我国对工程机械的自动化要求将会有所提高，届时就能从整体上提高工程机械领域发展水平。（3）工程机械微型化及网络化发展。技术水平的进一步提高下，工程机械在微型化的发展方面将会有很大进步。微型机电一体化系统主要是把电子技术、机械技术和纳米尺度进行融合，将机电一体化产品的体积缩小，突出运动灵活的特征，采取精细化加工的技术应用，这样就能有助于保障工程机械性能的提高。另外，网络技术水平的提高和广泛应用，将网络技术和工程机械的发展相结合，这就能进一步强化机电一体化的整体性能，使产品向着网络化的方向发展。
3结语
关键词:水利工程;施工机械;影响因素;原则;选择
水利工程建设关乎国家经济发展,以及人民的生产生活,具有极其重要的意义.在水利工程的施工活动中,必须对施工机械进行合理正确的选择,依据工程建设实际情况选择对应的施工机械,保证施工活动顺利进行,施工质量达到要求.
1影响水利工程施工机械选择的基本要素
在实际的水利工程当中,影响机械选择的因素是比较多的,但最为主要的几个因素是机械性能和定额产量,而机械性能又可以分为牵引性、机动性以及动力性这几个方面.牵引性是指机械设备的牵引功率和牵引效率所表现出的具体性能,其体现了机械设备在实际作业中对发动机功率的有效利用程度.比如,对于推土机而言,在阻力突然增大的情况下,往往会来不及调整铲土深度,这就使得发动机熄火的问题容易出现.这时,合理掌握其牵引性,就可以在额定牵引力范围内进行有效作业,避免出现问题.在机动性方面,其主要是指机械在施工过程中的运动灵活性,尤其是在狭小场地或空间中进行有效作业的可靠度.机动性和机械设备的可操作性具有直接关系,可操作性越高,其机动性也就越好.动力性是指机械所具备的动力性能,如加速度、爬坡能力等,这些性能决定了机械设备展开施工的范围.而产量定额是指生产率定额,反应了施工效率的高低,其可以分为单项和综合两种,在数量选择或是竣工决算上需要区分使用.
2水利工程施工机械选择的基本原则
在选择机械设备时,只有遵循一定的原则,才能确保选择的机械合理可靠,在施工活动中发挥出切实效用.首先,机械选择需要满足安全性.施工安全是水利施工活动中所明确强调的,不论是排灌工程,还是水电站项目,其施工区域的地质条件和水文条件都比较复杂,在施工中可能遭遇的施工问题比较多样,出现安全事故的概率较大.这就需要机械选择对安全性加强考量,不仅要在施工中能够有效规避风险问题出现,保证施工活动的安全;也要能够在出现安全事故之后,对操作人员的人身安全形成有效保证.不仅如此,安全性还体现在对自然环境的保护,以及对周边建筑的扰动低等方面.其次,机械选择需要满足经济性.经济性的要求是从工程成本的角度来说的,对于水利工程建设而言,施工成本预算是一定的,而要应对潜在的风险,必须要在各个施工环节做好成本控制,这就体现在机械选择的经济性上.经济性的体现需要结合工程实际,若工程规模较大,那么就适宜选择大型机械,这样可以减少机械设备的投入数量,一台机械的费用分摊到各个环节也就很少了.对于规模较小的工程,则适宜选择小型机械,避免大型机械出现性能浪费的问题.再次,机械选择需满足适应性.在不同的水利工程之中,其具体的施工环境是不一样的,因此,在机械设备的选择上,需要对实际的施工条件加强考量,是施工机械和施工环境体现出相互协调的特性.比如地形、场地大小、天气、施工断面等因素,都需要和施工机械对应.不仅如此,施工进度、施工安全以及施工质量等也需要和施工机械形成对应,即施工机械的选择要保证进度、安全和质量.最后,机械选择需满足通用性和专用性.在水利工程中,基础施工可能使用到灌注桩技术,这就需要钻孔设备.而在房屋建筑中也会使用到这类型机械,因此这类机械的选择就应该以通用性机械为主.而对于某些核心构件的施工,就需要通过专用性机械强化施工质量.所以,在水利工程施工中,需根据施工环节的不同,对应选择通用性或是专用性机械,增强施工的合理性.
3水利工程施工机械的选择方法
3．1施工机械的选择
在施工机械的选择上,可以从四个方面落实这一工作.首先,需要根据水利工程项目的质量要求选择施工机械,因为质量等级要求不同,所对应的施工机械就存在差异.而质量又是水利工程的核心因素,关乎经济效益与社会效益的取得,所以在施工机械的选择上就需要加强对这一要点的考量,满足质量要求.其次,根据运输距离和实际道路情况,对施工机械进行合理选择.由于水利工程大多在比较偏远的区域,运输施工机械需要投入较大成本,在综合考量道路条件和运输距离这两方面因素下,才能选择适当的施工机械.再次,根据地质条件选择施工机械,由于我国地域广大,不同地区的施工地质条件存在显著差异,因此在推土机、平地机、装载机以及挖掘机等设备的选择上,就需要针对具体的施工地质条件合理选择.不仅如此,还需对机械设备的驱动方式、作业原理等加强考量,使其和施工条件相符.最后,根据气候条件选择施工机械.对于水利工程施工而言,气候条件是影响施工的重要因素,其主要表现在雨季和冬季这两种条件下.雨季施工要考虑地下水、道路情况等问题,避免泥石流、滑坡等问题对施工造成的影响.而冬季气温较低,尤其是在北方地区,零下几十度的温度对施工造成的影响是非常大的,因此施工机械的选择就需要考虑破冻土的问题,此外还有燃油、电力等在低温环境下的正常供应,这些在机械选择时都需要考量.
3．2施工机械的组合配套
在水利工程中,施工机械的使用并不是单一独立的,其往往需要和其他机械设备联合使用,才能发挥出更大作用.所以在选择施工机械的时候,还需加强对组合配套的考量.首先,要确保主要机械和配套机械实现配合,在数量、容量以及生产效率上对应一致,以确保施工机械发挥出全部性能.比如挖掘机和运输车就需要实现配合,实现挖掘连续作业.其次,牵引车和配套机械的配合,这两者实现配合,可以避免动力出现浪费.再次,在组合配套上应该尽量减少组合数,一般两两组合效率最高,参与组合的机械越多,效率就越低.最后,机械设备应该选择系列产品,这样管理和维护比较方便.
4结束语
在水利工程的施工活动中,需要对施工机械进行合理选择,遵循安全性、经济性等基本原则,在选择中加强对质量、成本和施工条件的控制,在此基础上优化施工机械的配套组合,使其发挥出最大效用,促进水利工程建设。
参考文献
[1]马福才．水利工程施工机械的合理配置及管理[J]．安徽水利水电职业技术学院学报,2009,(03):30G32．
[2]张剑军．浅谈水利工程施工机械的合理选择[J]．广西水利水电,2009,(06):97G98,101．
【关键词】机械工程研发应用发展策略
随着时代的发展与能源的耗费，21世纪人类社会面临资源枯竭、气候变暖、环境恶化、人口增加四个问题，面临着严峻挑战。我国要向“制造强国”的战略转变，要实现此战略转移，关键在于制造技术的不断发展，为了采取应对未来机械工程的发展，需要正确认识、预测工程面临这些挑战，并且加强制造科技创新能力，提升我国机械工程的不断发展[1]。
1机械工程学科的定义与进展综述
1.1机械工程学科定义
机械工程学科包括机械学和制造科学两大领域，主要是研究机械系统的性能、设计及制造的理论和技术的科学。其中机械学是研究机械结构和系统性能的学科，包括制造过程中的机构学、设计学、动力学、传动学、摩擦学、仿生机械学以及微纳机械学等；制造科学是研究制造过程及其系统的科学，制造科学包括产品设计、成形制造、加工制造、测量及仪器、表面功能结构制造、微纳制造以及制造系统运作管理等科学。
1.2我国机械工程研究进展综述
机械工程研究推动世界制造技术发展的主要动力，我国的机械工程技术虽然起步较晚，但是在航空、家电、微电子、石化、工程机械等行业，机械工程自主创新以及取得了长足的发展，为我国机械工程发展提供了大批新理论、新技术和新方法，为促进我国经济发展提供了技术支持，下面将介绍我国机械工程重点领域的发展情况[2，3]。
1.2.1机械动力学与传动学科发展
非线性动力学、复杂机电系统智能维护是当前机械动力学的前沿领域。闻邦椿率先提出振动利用工程的概念，采用动态设计方法，创建了振动利用工程学科。近年来，机械传动和控制的研究主要是高效、低能耗以及微型化。在相关的研究中，超声电机是较为典型的传动机械，它突破了传统电磁效应电机原理，具有结构简单、噪声低等优点。王家序等针对船舶推进系统的污染问题，提出了新型复合材料水动密封轴承，节省了大量贵金属、减少了对河海水的污染，得到了广泛应用。
1.2.2仿生机械和生物制造领域发展
机械工程学科与纳米科学、生物科学的交叉近年来的研究热点，其中仿生机械学已经成为一门新学科。任露泉通过研究动物表面脱附减阻，采用仿真模拟和理论分析，开辟了我国机械仿生学领域，近年来根据该理论研制的机械已经应用于农业机械和国防工程。
1.2.3机械测量学科领域发展
近年来机械工程研究中，机械测量产生原创性成果最多的领域，关于极端环境条件、智能数字化以及尺寸的测量是测量领域的主要发展方向。叶声华等利用多种靶标特殊几何结构，制备了能够用于空间大尺寸测量的装置，测量结果稳定性好，现已用机和汽车工业。张书练等正交偏振激光器为核心，研发了精密测量仪器。秦树人等提出了“智能虚拟控件”概念，并在此基础上研制获得可直接用于组建仪器产品的虚拟产品，该技术已经广泛用于教学测量分析中。
1.2.4加工制造与设计学科领域
加工制造学科的发展重点在于高效、高精度以及柔性数字智能自动化制造技术的研究。康仁科等针对天线罩电性能的特殊要求，构建相关的理论模型，实现了测量加工一体化的精密修磨技术。谭建荣提出并实现了产品配置等4项设计技术，从而实现了机电产品的功能定制设计。黄庆学等自主设计制造中厚板剪切装备，打破了国外产品的垄断局面。韩旭提出高精度数字化模型的建模方法，提出了应用于汽车零部件的结构优化设计技术。
1.2.5微纳制造与纳米加工领域
目前微型机械系统发展的主要趋势是工程性能优化、智能系统集成、批量低成本；而纳米加工主要研究是材料加工方法、尺度效应、纳米结构及系统的制造。在微纳系统设计制造方面，苑伟政等提出了MEMS集成设计工具，支持惯性、压力、光学、射频等器件的建模、仿真与分析，能够为机械、电子等不同工程背景设计人员提供多层次、多入口的任意流程设计。
纳米加工领域主要研究是纳米纳米梁、桥、探针、纳机电谐振器结构。董申等采用原子力显微镜机械耕犁加工方法，加工出多种复杂纳结构。周明等在飞秒激光生物分子纳米加工。中科院物理所成功研制出具有对称式机械结构的双探针扫描隧道显微镜探头，提高了STM系统的信噪比，并应用于实际。
2机械工程科学发展总趋势
我国的在机械工程科学虽然已经取得较大的进展，但是总体上还处于落后状态。未来机械工程学科将主要受到制造业的创新发展和学科的演变进步的推动与制约，因此我国机械工程新技术的发展，需要适应全球化、信息化、绿色化、知识化和极端化的总趋势发展，为制造业提供先进的制造技术。由于我国资源和环境将在未来面临空前的严峻挑战，因此机械工程新技术的发展需要重视环境的保护、材料和能源的节省以及新能源制造领域的研究[4]。
3机械学发展展望
（1）机械工程学科中机构学是代表性学科之一，因为机构学研究注重机构学基础理论以及注重与制造的学科交叉，从而使机械工程理论与关键技术能够同时取得突破，制备开发出性能优良的设备，在机器人机构、工程机械、以及仿生机构等工程机构学大有用武之地。
（2）我国的机械设计理论与技术落后，导致中高端技术装备中自主产权的产品少，因此应该重点推动复杂系统总体设计、复杂机电系统的概念设计、设计支撑系统、基于网络的系统性能仿真虚拟设计等领域的理论、方法和技术的发展，提升机械设计的发展。
4结语
目前我国的机械工程科学还处于相对落后的阶段，具有较大的发展空间，为了促进我国机械工程新技术的发展，需要制定学科的长远发展规划，加强原创性理论研究以及新技术方法的支持力度，力争在2022年前后，使我国的机械与制造学科总体上进入国际先进行列，促使我国制造业产生更多的高技术产品和世界名牌企业。
参考文献：
[1]中国科学技术协会.2008―2009机械工程（机械制造）学科发展报告[M].北京：中国科技出版社，2009.
关键词：多用途抓取类机械手;设计;分析;
在人们的社会活动和生产生活当中,多用途抓取类机械手发挥了较大的作用,能够帮助人们在危险的环境中进行各种操作,目前抓取类机械手在工业生产中也有较大的发挥。为了进一步提高抓取类机械手的工作效果,需要在对不同种类机械手的整体特点和结构进行分析的基础上,在机械手端部采取电磁铁进行吸附连接,以此来实现多种机械手之间的灵活转换,形成多用途抓取类机械手,并且在机械手部分加上压力传感器和远程控制系统,以此来对物品的硬度进行判断,从而选择更加合适的传动方式和驱动方式。
1多用途抓取类机械手的仿真
1.1建模仿真
目前常见的多用途抓取类机械手主要包括吸盘式、两爪式和三爪式等类型,分别在不同场合中进行工作,在对这些多用途抓取类机械手进行仿真建模的过程中,其主要包括液压系统、机械系统、控制系统和动力系统。机械系统是多功能机械手完成各项动作的执行结构,通常包括机械手抓、前臂、支架和底座等工作装置,在对机械系统进行建模的过程中,需要对不同的结构配件执行最基本的建模命令,形成相应的机械结构部件。然后根据机械部件类型的不同,将机械系统中的机械部件进行相互连接,主要包括机械手底座与后臂之间的连接,前臂孔和后臂孔之间的连接,在机械系统连接完成之后,对液压装置进行装配,形成完整的机械手模型[1]。
1.2对重要元件进行选择
为了保证多用途抓取类机械手能够在不同的环境场合中进行工作,同时在最大程度上提高机械手的抓取效果,需要对其中的重要元件进行选择。这些重要元件主要包括这样几个部分:首先是压力传感器,压力传感器主要安装在机械手指之间,在机械手进行抓取动作的过程中,压力传感器能够在对物体的硬度进行判断的基础上,对所施加的压力进行控制,保证机械手能够顺利地夹取不同硬度的物体,在压力传感器的选择上,可以选择薄片式电阻式应变片来进行使用。另外一种重要元件为PIC控制系统,根据实际情况来对PLC控制系统设定参考压力值,在输入压力和参考压力值进行比较之后,对电动机的输出功率进行调节,以此来对机械手爪的输出动力进行控制,方便机械手爪抓取各种不同硬度的物体,对于PLC控制器的选择,可以使用三菱FX1S-14MT-ESS/UL。对电磁铁的选择,电磁铁在通电的情况下能够产生强大的吸附力,通常应用到吸附式机械手当中,能够对物体产生吸附力,使物体进行移动或者拾取,实现各种抓取部件的灵活转换,对于电磁铁的选择需要根据机械手的类型和使用场合进行确定[2]。最后是对电机的选择,电机主要应用到液压传动装置当中,液压传动装置能够控制机械手臂进行伸长和缩短,实现机械手臂的各种动作,电机能够通过转动调节液压杆的油液压力,来对机械手臂伸长或者缩短的速度进行定植,一般情况下,电机的额定电压为1.5~6V之间,额定电流在0.02~0.5A之间,额定转速为6000~16000r/min之间。
2对机械手的运动形态进行分析
机械手臂的运动主要体现在前臂、后臂和手掌当中,在对机械系统的运动形态进行仿真的过程中,可以对机械手模型中机械系统的各个部件进行仿真建模,并且通过Step函数来对物体合适的仰俯角度进行控制,其中需要注意这种角度需要与机械手的活动范围保持一致。对机械手运动形态的分析主要包括物体的位移、速度和加速度,3个转动副输出力包括手掌和前臂、后臂中间处、前臂和后臂。在对机械手后臂运动和前臂运动进行分析的过程中,可以采用ADAMS软件来进行仿真分析,通过建立相应的模型,得出机械手臂的运动简图,能够清晰明了地看出机械手臂机械系统中各个部件的运行形态,并且在此基础上对机械手臂的运行形态和规律进行分析研究。
3机械手臂的应力分析
机械手臂的好坏决定着机械手的工作性能,所以说在对机械手进行设计分析的过程中,需要对其应力进行分析,在实际分析的过程中,可以采用ABAQUS工程模拟有限元软件来进行,这种模拟软件能够从相对简单的线性分析到复杂的非线性问题中,在对机械手臂的应力进行分析的过程中,就可以以机械手臂为例,对其静应力和动应力进行分析,以此来对机械手工作过程中的应力情况进行控制,防止机械手由于应力问题产生损坏,影响实际的工作效果。
3.1机械手臂的静应力分析。
利用ABAQUS软件对机械手臂进行静应力分析,在分析之间,根据机械手臂的实际结构情况来对荷载进行设置,一般情况下设置荷载为100MPa,在机械手臂上的各个部分进行编号,观察编号点应力随时间的变化情况。在经过观察之后可以发现,当后臂转动的时候,轴给后臂以径向力,导致后臂发生形变,在这样的过程中,施加在后臂上的应力较大,在时间的不断增加中,后臂的形变越来越明显,这就说明应力越来越大,在应力持续增加的情况下,可能会导致机械手臂出现破损的现象,影响机械手臂的正常工作。
3.2机械手臂的动应力分析。
动应力主要指的是机械手臂在运动过程中产生的应力,机械手在对物体进行抓取的过程中会引起机械手臂的运动,对抓取物体的平稳性和效果产生较大的影响,所以说一般在对机械手臂动应力分析的过程中,主要是对是振动作用进行分析,将利用ABAQUS软件所形成的模型直接导入动应力分析当中,对机械手臂的变形结构进行绘制,通过研究分析之后可以发现,机械后臂在进行旋转运动的过程中,会发生不同程度的振动,这样的振动会对机械手的平稳性和抓取准确度造成一定的影响,在对机械手臂的动应力进行分析之后,能够得到不同情况下机械后臂的振动特点和规律,对后臂的设计提供依据[3]。
4结语
文章在对多用途抓取类机械手臂机械系统中各个作业部件进行仿真建模,并且在此基础上,对机械手中所应用的重要元件进行选择,保证多用途抓取类机械手臂能够实现不同抓取部件之间的转换,并且通过对机械手臂的运动和应力进行分析,能够研究出机械手臂的运用规律和应力变化情况,保证机械手的正常使用。
参考文献
[1]聂永芳,许家宝.多用途抓取类机械手设计及分析[J].煤矿机械,2016,37(12):83-85.
