工程机械行业行业分析篇1

【关键词】职业岗位；职业标准；相应课程

一、职业岗位分析

机械设计与制造专业主要培养以传统和现代的技术手段，实现机械产品的设计、制造、装配等活动的专门应用型人才。由于其具有非常突出的广泛性和适用性，其发展前景十分广阔。（1）专业技术状况。现阶段，机械制造业正处在由传统的机械制造技术向现代的机械制造技术的转型过程中，因而电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工、数控技术、成组技术、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工艺过程设计（CAPP）、计算机辅助制造（CAM）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）等技术正在或将要成为现代机械制造业新的技术特点。（2）毕业生就业范围与岗位分析。本专业毕业生的就业范围主要在以下几个方面：（1）机械制造企业（约占75%）；（2）各种电子产品及其他制造行业（约占10%）；（3）冶金类企业（钢铁公司）（约占）；（4）其他（约占10%）本专业学生毕业后可在上述企业（部门）从事以下岗位的工作：一是机械制造工艺过程的设计；二是数控机床及其他现代机械制造设备的操作、维护及检修；三是机械产品的设计与开发；四是技术改造；五是车间班组及其他基层部门的管理。

二、职业标准分析

（1）培养目标。本专业培养能够拥护党的基本路线，适应21世纪社会经济发展需要的德、智、体全面发展，具有知识、能力、素质协调发展，理论联系实际，富有创新精神，能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。（2）专业基本要求。本专业毕业生应获得以下知识和能力：掌握本专业所必需的自然科学和工程技术的基础理论知识；熟练使用AutoCAD等企业中常用的辅助设计软件绘制各种机加工零件图及产品装配图；具有机械产品设计的基本能力和制定零件加工工艺规程的能力；能编制数控机床加工程序、操作数控机床加工零件，并能对数控设备进行日常维护和一般故障检修；具备安装、调试、使用整理机械设备的基本技能；通过大学英语应用能力考试，能较熟练地阅读本专业英语技术资料；取得湖北省劳动厅核发的一项技术等级证书；通过国家计算机一级考试；具有一定的人文、艺术和社会科学知识，有较强的自学能力和创新意识。（3）职业标准分析。根据职业与岗位分析、专业培养目标和专业基本要求，对本专业应具备的职业标准进行分解与分析，并设置相应课程。

参考文献

工程机械行业行业分析篇2

[关键词]计算机辅助工程；化工机械；应用

中图分类号：TP399文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）17-0348-01

一、计算机的辅助工程概念分析

计算机辅机的主要应用方式是利用计算机硬件或软件完成对某些结构比较复杂产品的力学性能测试，如产品的强度、弹性、刚度和导热性等的测试，以此来对产品的结构进行优化和改良。在计算机辅机的应用中，对于那些结构复杂、难度较大的问题可以进行拆分，根据不同变量之间的关系建立方程，以此来进行计算和求解，进而降低工作的难度，提高工作的效率与质量。除此以外，计算机计算机的辅助工程可以简化计算的复杂程度，提高工作的效率，促进应问题变能力的大幅度提升。经过长期的发展和研究，计算机的辅助工程已经在我国的工业发展中占据了重要地位，同时它也是产品设计过程中最重要的工具之一。

二、国内计算机的辅助工程发展的概况

随着我国科研工作者的不断努力和研究之下，我国的计算机水平日益提高，计算机辅助工程已经被广泛使用在化工机械行业之中。出现了大量的应用软件，比如ALGOR、NASTRAN、I\DEAS与ANSYS等与化工机械相关的软件，这些软件的出现大大提升了化工机械的工作效率与质量。除此以外，国内也非常重视对于相关人才的培养和教育，在不断优化和健全培训制度，然而计算机辅助工程也有一定的局限性，因为在某些领域技术难度较高，研究和开展的速度比较慢，所以，为了提高计算机辅助工程的技术水平和拓展其应用范围，要进一步提高对其的重视。

在欧美一些科技发达国家，其的计算机辅助技术的应用已经比较成熟。分析软件是计算机辅助工程中比不可少的一个组成部分，要想促进计算机辅助技术的进一步发展和进步，必须重视对分析软件的研发和拓展。随着科技的发展，分析软件技术也越发成熟和完善，并且配置了数据显示、处理以及输出功能，可以适用于大部分行业领域的制造、生产和设计，同时对与一些复杂困难的问题其也能够有效处理。

三、计算机辅助工程在化工机械中的应用

计算机辅助工程在化工机械专业扮演着越来越重要的角色，随着计算机技术的迅速发展，各种计算机软件已经被应用在化工机械的各个阶段。NASTRAN软件、I-DEAS软件、ANSYS软件、ALGOP软件等不同计算机软件已经应用在化工机械领域中了，计算机软硬件的使用，使得化工机械专业得到很大的发展，对于机械设备的设计水平得到很大的提高，对于国家工业发展做出很大的贡献。同时，伴随着化工机械专业人才培养体系的各种完善，我国的化工水平已经逐步与世界接轨。虽然计算机技术发展迅速，但是实际应用时还存在一些不稳定的因素影响，对于相关的辅助技术以及相关人员的专业要求水平也相应提高，所以对于计算机辅助工程，我们还应该不断地学习与研究。

1、NASTRAN软件系统在化工机械领域的应用

一项浩大工程都是由不同的小的工程组成的，每一件产品设备的设计过程都需要前期很好的调研与研究，建立好的分析模型对于化工机械设备设计工作是最基本的也是比较关键的。所以在化工机械结构设计过程中，首先应当建立很好的分析模型，需要对材料刚度、强度等方面进行充分考虑，最好足够的调研工作，然后在科学分析的基础上利用相关的计算方法，从而建立适合的分析模型。在设计初始，对金属的属性，例如：爆炸、成型等方面进行细致研究，了解每个部件的属性与寿命，在NASTRAN系统中可以通过可视化的方式显示机械内部构造的反应和显示。

2、I-DEAS软件系统在化工机械领域的应用

该软件是由美国UGS公司生产的，已经被投入到现阶段化工机械领域的应用中。该软件主要是实现模型分析功能，主要应用在数字化模型中。模型化分析过程大大提高了化工机械设备设计的效率，不同软件的功能时不同的，在化工机械各个阶段应用不同的软件系统，可大大提高整个化工机械设计的效率。数字化模型的分析方式不仅提高了设备的效率，而且节省了人力物力的浪费。所以在化工机械设计过程中，应用数字化模型分析的方式，对机械设备的设计、预测等阶段提供有效的模型运算，将复杂产品的设计过程实现简化，对复杂产品的结构、热力等不同方面进行模型分析。

3、ANSYS软件系统在化工机械领域的应用

化工机械工程中也分为不同的阶段，其中，分析功能是最基础也是最关键的一种功能，做好分析工作，对整个机械设备设计工程是必不可少的，只有做好足够的分析工作，才能结合实际从实际出发设计制造符合需求的化工机械设备。ANSYS软件正是利用其自身强大的数据分析能力，对设计过程中涉及的数据进行整理分析，将在机械设计阶段设计的数据进行分析，分析后并可以通过其他软件共享，和其他软件一起进行处理，大大提高了机械制造的精确度。数据分析就是对化工机械的精确度进行提高，精确度的度量是用数据来说话的，只有数据分析的足够充足准确，才能确保机械的精确度。现阶段，人们要求化工产品设计过程中需要很高的精度，对化工机械的可靠度精确度都严格要求了，所以提高精度，保证复杂度已经成为现阶段化工机械生产所关注的了。

4、ALGOR软件系统在化工机械领域的应用

该软件主要是提供较强的仿真模拟功能，仿真模拟就是对还没有实际操作的情形进行一些模拟，从而对之后的情况进行预测和测试。仿真模拟功能对于提高机械设备设计效果是非常关键的功能，当仿真功能比较好的时候，就可以对机械设备在真实状态下的运行情况进行模拟，避免了设计实践后出现的一些意想不到的错误，通过观察运动的仿真过程，对实际的化工机械设备进行合理的预测，从而依据预测提出建设性的建议，可以提高设备的稳定性和可靠性。

结束语

总而言之，现今社会科技发展进步迅速，计算机的辅助工程与化工机械设备制造之间的契合度越来越高，同时随着全球一体化的发展，科学技术之间的交流越发的容易和迅速。与此同时，国内市场与国际市场逐渐接轨，其给国内化工机械制造业带来了极大的冲击，只有具备强大市场竞争力的企业才可以进一步发展和进步，所以，要想保证化工行业的可持续性发展，必须重视对可快速拼接的便携式桁架桥技术的开发与研究，进一步提高计算机辅机软件与化工机械行业的契合度。

参考文献

[1]寿比南.化工机械标准技术最新进展与中国化工机械标准化[J].中国锅炉化工机械安全2013（8）.

[2]邵敏.有限单元法基本原理和数值方法[M].清华大学出版社，2002.

工程机械行业行业分析篇3

关键词：中国制造2025机械电子工程专业机器人实践教学平台能力培养

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1674-098X（2017）01（c）-0160-04

实践教学是高校机械电子工程专业不可或缺的重要教学环节，其在培养学生创新思维和实践动手能力方面具有重要意义。机器人教学平台是高校开展实践教学，培养及提高学生创新能力的最佳平台。当前，我国正处于“中国制造2025”战略发展时期，高校机械电子工程专业作为制造业人才培养的主体机构，积极开展机器人实践教学平台建设，正是响应国家智能制造战略“以人为本”的基本方针，充分把握智能制造业人才培养市场机会，顺应高校实践教学发展趋势，提高学生实践和创新能力，适应智能制造发展对高素质机械电子工程人才需求的重要工作。

1高校机械电子工程专业机器人实践教学平台建设的必要性

1.1高校助力“中国制造2025”的重要措施

2015年5月8日国务院公布的为强化高端制造业的国家战略《中国制造2025》明确提出“以人为本”的基本方针，强调“坚持把人才作为建设制造强国的根本”，“加快培养制造业发展急需的专业技术人才”，“以高层次、急需紧缺专业技术人才和创新型人才为重点，实施专业技术人才知识更新工程和先进制造卓越工程师培养计划，在高等学校建设一批工程创新训练中心，打造高素质专业技术人才队伍”[1]。高校机械电子工程专业是培养制造业人才的主体。机器人教学平台是高校进行工程训练，开展实践教学，培养提高学生创新能力的最佳平台[2]。因此，高校机械电子工程专业应依托机器人实践教学平台，加强新型制造业人才培养力度，提高制造业人才整体素质，以响应制造业强国战略、助力“中国制造2025”。

1.2把握智能制造人才培养市场机会的客观要求

高校人才培养要关注新问题，迎接新挑战[3]。当前，我国正处于传统制造向智能制造的升级转变阶段，智能制造也是“中国制造2025”战略发展的主攻方向。要实施“中国制造2025”发展战略，达到中国制造强国的发展目标，必然需要大量具有以机器人和数控机床为代表的自动化、智能化装备专业背景知识、具备创新设计能力和自动化、智能化产品研发和制造能力的高素质制造业人才[4]。然而，目前我国制造业人才中高级技工人数仅占5%，远低于欧美制造业强国35%～40%的平均水平，而且具有大学本科学历的制造业工人的数量也甚少[5]。实践教学是高校人才培养的重要环节，而机器人平台是开展工程实践训练，培养学生创新思维和实践能力的最佳平台[2]。因此，高校应把握新形势下的人才需求市场机会，积极建设机器人实践教学平台，提升高校机械电子工程专业人才培养质量，增强学生综合能力，适应智能制造发展对高素质制造人才的需要。

1.3机械电子工程专业人才培养中实践教学的发展趋势

机器人是典型的机电一体化系统，它融合了机械、电子、单片机软硬件、传感器、通讯和自动控制技术等众多先进技术，涉及单片机、C/C++语言、传感器、机械设计、自动控制技术、无线通讯等专业课程知识内容，被称为“当代最高意义上的自动化”。机器人实践教学一直是个热点，其在培养学生实践创新能力方面具有重要作用。早在1970年，麻省理工学院（MIT）机械电子工程系的H.H.Richardson教授就采用了《设计课程导论》课程，并将其改造成一项设计竞赛，成功开创了“工程导向式”培养模式的先河，目前它已经成为全世界众多遥控机器竞赛和机器人比赛的典范[6]。此外，美国、日本、德国、法国和韩国的高校都开设了机器人课程。其中，美国高校不仅开设了诸如《机器人学》《机器人学导论》这样的机器人相关理论课程，它们还将机器人作为课程的学习平台以提高学生的工程实践能力和创新能力。近年来在国内，清华大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学等传统工科优势高校也相继以教学机器人或者改造过的工业机器人为载体，开展了工程实践课程或者相关活动，并取得了一些成效。依托机器人平台，已成为高校实践教学发展的大趋势，高校要顺应这一趋势，大力开展机器人实践教学平台建设，提高高校教学质量。

1.4有限实验条件下的有效人才培养措施

实践教学活动是工科院校人才培养的重要组成部分，但是很多院校由于实验经费投入不足、实验人员数量不足、实践教学活动时间少等原因，导致学生的培养质量下降。选择整理的实践教学平台、构建合理的课程体系是实现“有限实验条件下的有效人才培养”的重要措施。具有高度综合和学科交叉性质的机器人实践教学平台，同时具备机械、电子、自动化、计算机等学科的实践教学功能。构建高校机械专业机器人实践教学平台是解决工科院校在有限实验条件下，进行人才培养的有效措施。

2机械电子工程专业机器人实践教学平台建设的目标和基本思路

2.1建设目标

机械电子工程专业机器人实践教学平台旨在以机械臂教学平台、各种传感器模块、开放式控制器平台、轮式移动机器人教学平台、机电一体化综合应用等几大机器人教学平台为载体，通过分年级、分层次的模块化能力培养模式，实现专业课程体系的理知识和机器人实践教学平台的有效衔接，从而达到机械电子工程专业的培养目标，即：培养掌握基本数学和自然科学知识；具备坚实的机械学科的基本理论和机械电子工程专业知识；具有从事机械电子工程行业所需的数值计算与分析能力、机构设计与分析能力、控制系统设计与分析能力、工程实践综合运用能力；胜任机械电子工程领域的研究开发、设计制造、技术经济管理等岗位的智能型制造人才。

2.2基本思路

结合智能制造人才的内涵，依据解决工程问题的能力需求，我们认为智能制造时代机械电子工程专业大学生应具备4类基本能力，即数值计算与分析能力、机构设计与分析能力、控制系统设计与分析能力、工程实践综合运用能力。对应这4个能力模块，将机械电子工程专业机器人实践教学划分为4个层次，即：关注数值计算与分析能力培养的基础实验、关注机械设计与分析能力培养的拓展实验、关注控制系统设计与分析能力培养的提高实验、关注工程实践综合运用能力培养的综合实验。基本建设思路如图1所示。

2.2.1基础实验

基础实验的适用对象为大一学生，旨在帮助大一学生了解和掌握工科专业基础知识，强化数值计算与分析能力的培养。实验内容涉及的课程主要包括《Matlab程序设计与应用》《工程数学》《工程力学》。实验项目包括：（1）基于“机械臂教学平台”和“轮式移动机器人教学平台”，运用《工程数学》的基本数学理论知识，结合Matlab的Robot工具箱进行机器人运动学分析，使学生深入理解数学的基本概念和基本方法，掌握微积分运算、矩阵运算、线性方程组运算的方法，培养学生使用数学工具、建立数学模型解决实际问题的意识与能力，并培养大学生运用数学知识解决工程实践的能力。（2）以《工程力学》基本理论为基础，以“机械臂教学平台”和“轮式移动机器人教学平台”的传动轴设计为研究对象，利用Matlab进行建模、仿真，根据运算结果输出传动轴的弯矩图、扭矩图及合成弯矩图，对机器人传动轴进行校核与优化设计。（3）以机器人教学平台为基础，在《工程数学》《工程力学》等课程的学习过程中，借助Matlab软件强大的计算、仿真和绘图功能，激发学生的学习兴趣，培养学生独立思考问题的能力，在奠定工程理论基础的同时达到培养学生数值计算与分析能力的目的。

2.2.2拓展实验

拓展实验的适用对象为大二学生，旨在帮助大二学生了解和掌握机械电子工程专业的相关知识，强化机构设计与分析能力的培养。实验内容涉及的机械专业基础课程有《金属工艺学》《工程制图》《机械原理》《机械设计》《互换性与测量技术》《基于SolidWorks的机械CAD/CAE》等。其中，学生通过《基于SolidWorks的机械CAD/CAE》课程的学习，要能使用SolidWorks软件进行机构设计与分析。因为，SolidWorks软件以其强大的工程图设计、零件建模、装配体建模、钣金设计、模具设计、机构运动仿真、机构力学分析、机构优化、计算液体力学分析、虚拟样机等功能，目前在航空航天、机车、食品、机械、国防、交通等领域得到广泛应用。在国外，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学等在内的著名大学都已经把SolidWorks列为制造专业的必修课。在国内，清华大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大学等一批具有机械电子工程优势专业的高校也都在应用SolidWorks开展实践教学。实验项目包括：基于“机械臂教学平台”和“轮式移动机器人教学平台”，利用SolidWorks软件进行机器人关键零部件的3D设计、机构运动学仿真、机构优化设计，在具备一定的设计基础后进行新型机器人运动机构的设计与开发，最终达到机构设计与分析能力培养的目的。

2.2.3提高实验

提高实验的适用对象为大三学生，旨在帮助大三学生了解和掌握电气与控制相关专业知识，强化控制系统设计与分析能力培养。提高实验涉及的课程为电气与控制专I课程，不同课程实现不同能力与技能的培养。如通过学习《电路基础》《电工电子》课程，要求学生掌握基本的电路设计方法；通过学习《C/C++语言程序设计》《单片机应用技术》《微机原理与接口技术》课程，要求学生掌握控制系统设计的方法；通过学习《机械工程控制基础》《传感器与测试技术》《机械故障诊断》《Labview虚拟仪器技术》课程，要求学生掌握基本的控制理论；通过学习《PLC原理与应用》《液压与气压传动技术》《机电传动控制》课程，要求学生掌握常用执行机构的工作原理及应用方法。该实验模块的内容包括：（1）基于“开放式控制器平台”，利用单片机、工控机、PC机、PLC等控制器实现电机、液压缸、液压马达、气压缸等常用执行器的运动控制，掌握开放式运动控制器的应用与开发方法；（2）基于“各种传感器模块”平台，利用Labview软件，掌握各类传感器的使用及信号采集与处理方法；（3）基于“开放式控制器平台”“各类传感器模块”“机械臂教学平台”和“轮式移动机器人教学平台”，根据控制理论，通过设计C/C++控制程序，实现机器人的运动控制，并通过Matlab的Simulation工具箱对控制系统进行分析。

2.2.4综合实验

综合实验的适用对象为大四学生，旨在帮助大四学生了解和掌握机械电子工程的专业知识，强化工程实践综合运用能力。综合实验要求大四学生通过《机器人技术》《数控加工技术》《工业设计》《工业系统工程》《自动化产品设计》和《自动化生产线设计》等课程的学习，基于各类机器人教学平台，以课程设计、毕业设计的形式，进行以工程应用为导向的各类课题的研究。以工程应用为导向的相关的课题包括：传感器类课题（机器人路径规划、移动机器人精确定位研究、传感器信号采集及处理）、运动控制类课题（基于PID控制的机器人轨迹跟踪、移动机器人控制方法研究、开放式机器人控制器研究）、机器人系统类课题（新型机器人系统开发、机器人寻迹、机器人避障、机器人灭火）、图像处理类课题（视觉伺服控制、机器人视觉信息处理、运动目标跟踪）、人机交互类课题（语音识别技术研究、手势识别技术研究）、工业现场类课题（自动包装生产线研究、自动化仓库研究）。通过工程应用前景明确的课题的研究，实现机电一体化产品开发能力的培养。

3机械电子工程专业机器人实践教学平台的实践效果

河南工业大学机电工程学院以现有机械电子工程训练中心为基础，在学校实验室建设专项经费支持下，规划建设了机械电子工程专业机器人实践教学平台。长期的实践教学表明，机器人实践教学平台对促进学生能力培养，激发学生的学习兴趣，提高人才培养质量有重要作用。

3.1培养了学生从事机械电子工程专业所需的能力

专业能力培养是机械电子工程专业的重要教学目标。通过以能力培养为导向的专业课程体系群学习后，学生掌握了工科专业基础知识和机械电子工程专业知识；通过基于机器人教学平台的实践教学环节的培养后，学生具备了从事机械电子工程行业所需的数值计算与分析能力、机构设计与分析能力、控制系统设计与分析能力和工程实践综合运用能力。其中，在工程实践综合运用能力培养过程中，基于机器人教学平台，运用工程软件解决复杂工程问题的培养效果尤为明显。如运用Matlab进行工程计算、运用MatlabSimulation进行控制系统仿真、运用SolidWorks进行机构3D设计、运用SolidWorksSimulation进行机构力学特性分析与仿真、运用SolidWorksFlowSimulation进行流体力学分析、运用Labview进行控制系统构建、信号采集与处理等，极大地提高了学生解决复杂工程问题的能力。

3.2激发了学生的学习兴趣，提高了人才培养质量

趣味性是学习的原动力，基于机器人教学平台的实验教学模式以工程应用能力为培养目标，以工程问题为研究对象，有效地提高课程的趣味性，增强了学生的学习主动性。通过组织小组对抗赛、校内机器人大赛、校间机器人大赛，充分调动了学生学习的积极性、主动性；通过组织参加挑战杯、机械设计创新大赛，提高了学生的创新思维能力，实现了工程应用能力培养的目的，在提高人才培养质量的同时，大大提高了大学毕业生的首任职业胜任率。

4结语

针对机械电子工程行业对数值计算与分析能力、机构设计与分析能力、控制系统设计与分析能力和工程实践综合运用能力的需求，构建基于机械臂、传感器模块、开放式控制器平台、移动机器人和机电一体化系统的机械电子工程机器人实践教学平台，建立包括基础实验、拓展实验、提高实验和综合实验的分层次实验体系。实践教学效果表明，机器人实践教学平台对于培养大学生综合能力，激发学习兴趣，提高培养质量有重要作用。

参考文献

[1]于志晶，刘海，岳金凤，等.中国制造“2025”与技术技能人才培养[J].职业技术教育，2015（21）：10-24.

[2]S文恺，陈虹.机器人创新性教学平台的实践与探索[J].今日科苑，2009（5）：131-132.

[3]钟秉林.大学人才培养要研究新问题，应对新挑战[J].中国大学教学，2013（7）：1-2.

[4]周济.智能制造――“中国制造2025”的主攻方向[J].中国机械工程，2015（17）：2273-2284.

工程机械行业行业分析篇4

关键词：作用；原因；措施

前言

由于林业生产的特点，林业机械在使用过程中，不可避免地受环境、人为等因素的影响而出现各种各样的故障。如何有效地预防、控制并及时排除林业机械的各种故障，从而有效地发挥林业机械最大的使用效益，是林业工机械维修管理人员应该深入研究的课题。

1林业机械的作用

林业机械是构成林业生产、加工、经营的重要因素，在其使用过程中，不可避免地会出现零部件及设备的老化、磨损、断裂、变形等问题，轻则会使机械在运行中出现各种故障，降低机械设备的使用功能和精确度，重则会减少机械的使用寿命，使机械报废，丧失使用价值，这不仅影响了林业生产的正常秩序，而且会造成不必要的经济损失，甚至会给操作人员带来一定的安全隐患。因此，保持林业机械的性能和功效经常处于良好的工作状态，延长其使用寿命，提高其利用率，是提高林业经济、社会效益的需要。

2林业机械故障的原因及特性

2.1机械故障产生的原因。故障是林业机械可靠性与维修研究的前提条件。所谓机械故障，是指机械设备因偏离其设计状态而丧失部分或全部功能的现象。机械故障产生的原因，林业机械在其使用及设备运行中，会受到周围因素（包括机械使用的外部环境、执行操作的工作人员、设备故障的维修人员）、机械内部结构能量、潜伏能量（铸件的内应力和装配内应力）等各种能量的作用和影响，当这些以热能、机械能、化学能形式而存在的能量达到一定数值时，将导致有害过程的出现，首先引起如摩擦引发损伤等的机械零部件初始性能和状态的变化，再次引起如尺寸公差等的机械零部件结构参数的改变，最终引起如速度变化等的机械结构参数的改变。几种常见的机械故障，机械故障在使用过程中由于受到各种有害作用，首先导致其各种零部件出现损伤，而影响或改变机械的输出参数。机械故障种类：第一种包括松动、脱落等的松脱型故障；第二种包括变质、疲劳、老化、异常磨损、剥落等的退化型故障；第三种包括压痕、变形、拉伤、开裂、断裂、龟裂、烧蚀、腐蚀等的损坏型故障；第四种包括堵塞、漏水、漏气、渗油等的堵塞与渗漏型故障；第五种包括过热、性能衰退、功能失效等的性能衰退或功能失效型故障模式；第六种包括间隙过大或过小、压力过高或过低、行程失调、干涩等失调型故障。

2.2林业机械故障的特性。故障的多样性、多变性，由于引发机械故障的原因不同，致使机械故障的类型也是多种多样的，而这些故障类型又可同时作用于某一零部件，即同一零部件往往存在多种故障机理、产生多种故障模式。同时，由于这些故障机理的表现形式、存在程度各不相同，致使在林业生产过程中机械产生故障等级又会相互转化、改变。故障的潜在性、分散性，当机械在使用中所出现的损伤发展到使零部件结构参数超出允许值，但机械功能输出参数未超出允许值时，即出现了潜在故障。机械故障的潜在性可通过清洁、、紧固、调整等维修手段来减缓或消除损伤的发展。另外，由于同一机械在不同的使用环境中，各种初始值、极限值、输出参数随着外界的变化而具有不同的分布使其参数变化及故障诊断与判别的标准具有一定的模糊性。故障的渐发性、耗损性，林业机械的退化型故障或者功能失效型故障，其发展都是随着时间的增加，伴随着能量与质量的逐步变化而发生的，这些故障属于局部的、不完全的，且是缓慢变化的，虽然通过简单的维修即可使机器正常工作，但某些性能不可能恢复到使用前的状态，因此，应将某些零部件更新换代，并在以后的使用中注意机械的运作时间。林业机械无论是出现了潜在故障，还是功能故障，甚至是处于极限技术状态，都会产生一定的影响，轻则减少机械的使用寿命，或者影响生产的成本（涉及维修费用）和质量；重则会造成人员伤亡，因此，必须对其进行及时的检测与维修或者是更新。

3避免林业机械故障的措施

3.1加强对林业机械故障的预防。减少有害物质的入侵，在林业机械使用过程中，要尽力减少有害因素的影响。一要减少如土壤、灰尘等非金属物质以及金属屑、磨损产物等的影响；二要避免如雨水、空气中的化学成分等通过机械零部件的缝隙、对外通道等进入机械内部而腐蚀零部件。定期做好机械的，良好的可降低零件的磨损速度，还能保持其适宜的工作温度和正常的工作间隙。剂的使用要科学、合理：一要根据季节和环境的不同，以及机械结构的不同选择不同类别、不同牌号的剂；二要注意剂的质量和数量，使用效果不佳时一定要及时更换，数量不足时要及时补充。保证正常的工作载荷，机械零部件的磨损程度是随着时间、负荷的增加而增加的。因此，一方面，要保证机械的力所能及，避免在超过其所能承受的最大负荷下工作，并保证机械负荷的均匀增加；另一方面，要保证机械中各个零部件的温度在工作中处于各自正常的范围，防止高温下运转和低温下超负荷。

3.2加强林业机械的维修。故障分析，鉴于机械故障产生的原因各不相同，因此在维修中要高度重视故障的分析工作，准确地确定故障的性质、产生的原因及故障机理的识别，以便更好地采取有效措施予以改进和解决。故障分析涉及结构分析、系统分析、测试分析，以及有关疲劳、磨损、腐蚀等各学科的知识。在此过程中，首先要对机械使用的现场进行调查，收集如环境、时间、摄像、操作规范、以往维修报告等相关资料，对故障零件进行初步检查、鉴别；其次，通过对故障零部件或设备的各种试验检查及理论分析，确定故障所产生的原因及其机理；再次，将初步检查、试验检查、理论分析中所获得的全部资料，所得出的全部测试数据及调查记录，予以集中整理，进行综合分析，最终得出结论。进行有效的维修，维修是排除或消除故障隐患，恢复林业机械技术性能，延长机械使用寿命的有效手段。一旦机械发生故障，无论大小，都必须对其进行及时处理，这样才能减少引发更大故障的可能性。对于林业机械故障的处置，一要按照相关维修保养规程，并根据维修工作人员的多年实际经验，采用先进的仪器和科学的方法对机械故障进行合理的保养与维修；二要根据实际情况，灵活运用各种修理方法，如零件修理法、零件换用或替代修理法，以及零件弃置法等，并不断研究和探索新的维修方法。

3.3定期检测。故障维修好后并不代表“万事大吉”，还需在其运行中进行适当的检查，以便及时发现问题。对林业机械的检查应实行点检、定检、巡检制度。点检即由机械操作人员在机械运行前、中、后对设备进行监护，发现异常现象，及时采取相应的措施予以解决；定检即由专门的技术人员和设备维修人员对机械进行细致、全面的检测，制定设备技术性能状况；巡检即由富有多年工作经验的管理人员及深厚机械知识的技术人员和维修人员对机械设备进行重点监控，根据具体情况提出有价值的改进意见。

工程机械行业行业分析篇5

关键词：机械控制工程基础；课程改革；一般本科院校；专业特色

0引言

机械控制工程基础是机械类专业的必修课，是一门非常重要的专业基础课，在机械类专业的人才培养体系中起着承上启下的作用。①它基于经典控制理论，结合机械工程中的实际控制应用，介绍经典控制理论的基本概念、控制系统的数学模型、频率特性、稳定性分析、快速性分析、准确性分析及控制系统性能校正等。通过该课程的学习，使学生了解机械控制系统的基本结构和工作原理，掌握自动控制理论在机械工程中的具体应用；学会分析机械工程系统的稳定性、准确性、快速性等基本性能，掌握系统设计和校正的本方法；培养学生分析问题和解决问题的能力，为后续学习专业课以及从事相关工作打下基础。②机械控制工程基础是数理基础课程与专业课程之间的一道桥梁，课程中有大量的公式、定理、判据，涉及时间域、频率域和复数域，课程内容较枯燥。笔者通过多年的教学经验发现：学生感到该课程难度较大，对所学内容不易消化和吸收。这使得一部分学生在学习中的主动性变差，产生厌学情绪，从而严重影响到了课程的教学质量。这导致学生整个机械专业知识体系不完善，出现了中断，从而影响了人才培养质量。因此，结合机械控制工程基础的课程特点进行教学改革，对于提高该课程的教学质量，是十分必要的。本文根据机械控制工程基础课程特点，结合我校机械类专业特色，从课程的教学内容、教学手段及实验教学等方面开展了一定的探索和研究，对于促进学生学习的主动性和学习效果有一定的参考作用。

1我校机械类专业特色

长沙理工大学的“机械设计制造及其自动化”专业是学校的骨干专业，其起源于原湖南交通学校1956年创办的“船舶技术管理”专业和随后开设的“筑路工程机械”专业。1978年经国务院批准，在湖南交通学校的基础上创办长沙交通学院，归通部直接管理。自1979年始，筑路工程机械专业面向全国招收四年制本科生。1987年长沙交通学院开设机械制造工艺与设备专业，当年开始面向全国招收三年制大专班。1996年经教育部批准，在原机械制造工艺与设备专科专业的基础上创办“机械电子工程”四年制本科专业。1998年，“筑路工程机械”和“机械电子工程”两专业合并为“机械设计制造及其自动化”，设工程机械和机电一体化两个方向。几十年来，已培养了近三千名主要在机械和交通领域相关行业就业的毕业生，具有鲜明的机械行业和交通行业特色，形成了“立通和工程机械行业，传承‘铺路石’精神；夯实基础知识，突出机电一体化；强化工程实践与动手能力，培养面向基层的高级应用型人才”的专业特色。

2改革措施

根据机械控制工程基础课程特点，结合我校“机械设计制造及其自动化”专业特色，从教学内容理论联系实际、优化教学内容、实践环节注重虚实结合、多样化的教学手段、将CDIO教学理念引入教学等方面采取了措施进行了课程改革。

2.1教学内容理论联系实际

机械控制工程基础所讨论的问题源于工程实践，是进行自动控制系统性能分析和设计所面临的共性问题。随着工业化进程的不断加快和科学技术水平不断提高，控制理论的应用面越来越宽，知识体系越来越成熟。但由于本课程偏重理论基础的介绍，往往使学生在学习中对实际的控制系统缺乏感性知识，他们感到学习的内容比较抽象，和他们接触的控制系统差距很大，影响学习效果。因此，教师在教学过程中应注重理论联系实际。比如，讲到机械控制系统的组成时，多举一些工程机械控制系统和数控机床控制系统的实例，很容易提高学生的学习兴趣。这样既克服了该门课程的理论性和抽象性，又增加了学生的学习能动性，开阔了学生视野，从而很好地促进教学效果。

2.2优化教学内容

机械控制工程基础内容比较多而且也比较抽象，我校“机械设计制造及其自动化”专业培养计划中机械控制工程基础安排为2.5学分，40学时。由于课程知识点较多，在规定的时间难以把所有内容讲完。所以，我们必须加强课程知识体系的研究，对教学内容进行优化。根据我校机械工程专业状况，我们把课程教学内容重放在控制理论的基本概念、控制系统的数学模型、系统稳定性分析、系统快速性分析、系统准确性分析及系统性能校正等几部分，而对于要求较高的内容，如非线性控制系统、离散控制系统系统及根轨迹法等只作简要阐述，感兴趣的学生可以在课下和老师进行交流。

2.3实践环节注重“虚”、“实”结合

机械控制工程基础是一门注重实践、实践性很强的专业课程。实践环节对于培养学生分析问题并运用所学知识解决问题的能力起着非常重要的作用，有利于学生工程实践能力的提高。很多高校机械控制工程基础的实践环节一般借助MATLAB软件实施，通常是上机实验。③④然而，单纯采用MAT-LAB软件进行虚拟实验，不够直观，与工程实际有些脱节，激发不起学生兴趣，实验效果不是很理想。为此，我们对传统实验方式进行了改革，采取了“虚”、“实”结合的实验方式，一部分实验借助MATLAB软件平台上机进行，同时还开设了实物实验。学院为本课程购买了自动控制工程基础试验台，可以进行控制系统的时域响应分析、频率特性测试、校正设计等实物实验。相对于软件实验，利用真实的控制器件，更能激发学生的学习兴趣，提高学生主观能动性，学生也普遍反映更加喜欢这种实验形式，取得了较好效果。

2.4多样化的教学手段

机械控制工程基础课程中的许多概念和原理等内容，学习过程中需要大量复杂的计算、分析、作图，这使得传统的常规的课堂授课方法很难使学生充分消化吸收。要想获得较好的教学效果，必须对传统教学方法进行改革，采用多样化教学手段。为此，我们在课堂教学中采用“以多媒体教学为主，板书为辅”的方法，改变传统“板书教学”方式。同时，针对该课程理论性强、计算复杂、绘图工作量大的特点，将MATLAB软件引入教学中。MATLAB软件中有专门的控制系统分析和设计工具箱，比较容易绘制系统的时间响应曲线、Nyquist图、Bode图等，利用Simulink模块可以方便地进行控制系统的性能分析和设计，获得了良好的教学效果。

2.5将CDIO教学理念引入教学

CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Imple-ment）、运作（Operate）等四个英文单词的缩写，⑤代表了产品、系统或过程的整个生命周期的所有环节。CDIO工程教育教学模式的核心思想是把整个学习过程利用“工程项目”来组织，以学生在项目实施不同阶段的知识需求为驱动来安排教学内容和方法。由于机械控制工程基础这门课程系统性强，适合借助工程案例借助CDIO模式进行教学。作者针对机械控制工程基础课程特点提出的CDIO教学模式包括四个过程：构思、设计、实施和考核。老师针对所讲授的知识点结合具体的工程实例，提出了几个适合机械控制工程基础的“工程项目”，并力争把本门课程的主要知识点融入到“工程项目”中。在实施过程中，把学生分成若干小组，给每个小组分配不同的“工程项目”，针对所要学习的知识点，查阅资料，进行分组讨论，加深对知识的理解，并提出解决“工程项目”的具体方案。然后，合理综合课程内容，通过综合性实验或模拟仿真加以验证。最后，改革传统考核方式，加大学生在“工程项目”实施过程中和实践部分的考核分值，根据学生的考试成绩、“工程项目”实施中的表现、实践动手能力、创新能力等来综合评分。

3结语

高等教育的核心是提高人才培养质量，工程教育的目标是为社会输送合格的工程师，这些目标的实现是要落实在具体的教学过程中。随着自动控制技术的不断进步，当前高等工程教育对人才培养有了更高的要求，机械控制工程基础及其他相关课程的教学改革也应与时俱进，这就要求任课教师要树立“提高人才培养质量”的教学理念，不断改善教学方法，优化教学内容，精心组织教学过程，提高学生学习的主动性，使学生能够更好地学习和掌握相关专业知识，为自身全面发展创造良好的条件。笔者从教学内容理论联系实际、优化教学内容、实践环节注重虚实结合、多样化的教学手段、将CDIO教学理念引入教学等方面采取了措施进行了机械控制工程基础的课程改革，取得了良好的效果。

注释

①郑明军,刘希太,王海花.《机械控制工程基础》课程教学改革研究与实践[J].中国科技信息,2009(6):257-258.

②王芳.“机械控制工程基础”课程教学改革探讨[J].西安航空技术高等专科学校学报,2008(26):76-77.

③郑明军,刘希太,王海花.MATLAB在《机械控制工程基础》教学中的应用探讨[J].太原理工大学学报(社会科学版),2001(19):39-41.

④李泽,杨歆豪.“控制工程基础”课程教学改革与实践[J].中国电力教育,2014(2):109-110.