机械原理力分析精选(九篇)

第1篇：机械原理力分析范文

[关键词]机械原理 教学改革 工程 ADAMS

[中图分类号] TH111；G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）05-0103-02

机械原理是机械系一门重要的专业基础课，它主要研究机械的设计以及力学分析，为机械设计过程中的方案设计阶段服务。由于方案设计在机械设计中占据着举足轻重的地位，所以机械原理就成为机械类学生一门十分重要的课程，也成为考研的专业课之一。

但是在几年的教学过程中，笔者发现，机械原理的讲授内容有很多已经过时，在工程设计实践中几乎没有用处，而我们却花费了大量的时间来做仔细的讲解；而对于工程急需的部分内容，我们却很少涉及；另外，我们过于强调分析而忽视了设计，导致学生学完机械原理以后，甚至简单地以为机械原理只是理论力学的延伸，是理论力学的一种应用；最后，课程设计内容几十年来都在做牛头刨床的力分析。虽然我们也追加了某种机器的方案设计部分，但是因为课程设计时间少，学生实际上把大量的精力耗费在力分析上面，而对于方案设计只是匆匆带过，这实际上混淆了机械原理的主要目的，又起到一种误解作用。

针对上述情况，许多机械原理一线教学的老师都提出了自己的改革方案，有些老师把许多计算机软件如AutoCAD，PRO/E，ADAMS，RecurDyn， MATLAB等引入机械原理的教学中，[1-3]有的对机械原理的内容进行重新组合分块而加强学生的动手部分，[4]有的对于课程设计给定了多种题目，并采用先进的计算机虚拟设计手段来进行课程设计。[5]笔者在上述方法的启发下，也进行了一些教学改革，改革的主要目的是面向工程，希望机械原理能够真正地为工程设计服务。下文对笔者的一些改革进行简要介绍。

一、设计与分析地位的界定

机械原理总体上分为两块内容：机构的设计以及力学分析。机构的设计包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和轮系的设计。而力学分析部分包括：运动分析、速度波动分析、力分析、机械效率、机构的平衡。

在工程师的实际设计中，我们发现，他们很少用到分析的内容，如果用到机械原理，主要是在进行机构的设计。所以，从工程实际应用而言，机构的设计部分应该占据主导地位。但是我们的传统教学却习惯于从分析开始，在介绍了机构的结构分析以后，就花费了很多时间介绍运动分析、力分析、机械效率、机械平衡、速度波动的调节，让学生感觉好像在学习理论力学，只不过把解析法换成了图解法；而对某些内容只是感觉比理论力学处理的对象更多一些，方法都来自于理论力学。学生要到第8周才开始进入机构的设计部分，此时学期已经过半。这给学生造成一种强烈的感觉，机械原理就是理论力学的延伸。显然，这是一个误区，对于学生正确地理解机械原理的核心是不利的。

传统的教学方法对分析部分花费了太多的精力，而实际上，这些内容在实践中用处不大。运动分析这一部分，是当机构处于某个位置时，用作图法把构件的速度和加速度求出来。在实践中需要面对的一般都是整个周期，需要得到整个周期内的加速度，用图解法会相当困难，所以在工程设计中几乎都不会用到这种方法。对于力分析更是如此，力分析要求在运动分析结束后拆分杆组，再用动静法来进行静力分析，过程十分繁琐，在设计实践中不可能使用。换一句话说，这种方法只具有理论上的意义。但这并不意味着这些内容不需要，应该尽量简化，只阐述其思路就足够，并不需要花费很多时间。

对于运动学花费太多的教学时间的结果，导致机构设计部分这个主体内容课时被压缩，学时显得相当紧张。因为没有充足的时间来讲解这部分内容，最后的方案设计部分有些老师甚至都来不及展开，就进入了课程设计阶段。这样，学生甚至都没有弄清楚机械原理就是用来做方案设计的，这对于他们理解机械原理的作用显然是不利的。

有鉴于此，笔者以为，从为工程服务的观点出发，机械原理应该强调设计而适当降低分析的地位。在机构的结构分析介绍完以后，应该马上进入机构的设计部分，以便让学生明白机械原理就是来做机构设计的。应花费11周左右的时间后，对于力学分析部分用3周共6次课左右结束，基本上相当于一次课结束一章的内容。这样，就有充足的时间用来讲解机构的设计内容，使得机械原理的教学内容能够真正对工程设计发挥作用。

二、机构设计部分的讲解方式

机构设计包括两块：简单机构的设计及机械系统的方案设计。简单机构的设计包括：连杆机构、凸轮结构、齿轮机构的设计以及轮系传动比的计算。对于每一块内容，应该分成三个部分来讲解：理解、设计与分析。

理解，就是迅速接受前人在这种机构设计方面所积累的经验。比如连杆机构，第一步就是理解，弄清楚各种连杆机构的关系以及它们在工程实际中的应用；对于凸轮机构，弄清凸轮机构的类型及其应用；对于齿轮机构而言，理解占据最重要的地位，因为齿轮机构的正确啮合条件、无侧隙啮合条件、定传动比条件都是很重要的内容，通常老师都会花费不少精力在这一块内容上面。

设计是主体。连杆机构的设计，是机械原理的重头戏。传统的设计方法是老师用粉笔+直尺+圆规进行的，这实际上很不方便。在实际工程设计中，设计人员不大可能用铅笔、直尺来设计，而AutoCAD是他们最常用的工具软件，所以，用AutoCAD来进行机构的结构设计是最合适的方式，这使得他们日后在需要时，很自然地就用AutoCAD来做方案设计。另一个方面，用AutoCAD进行连杆机构的设计比直尺、圆规要优越很多。如刚化反转法是连杆机构设计的重要方法，手工操作十分麻烦，而用AutoCAD则轻而易举。基于AutoCAD的种种优越性，笔者强烈建议，教师在上课时就直接用AutoCAD来进行连杆机构设计的教学，何况在使用多媒体以后，用AutoCAD可以放大比例看清楚其中的每一个细节，这都具有黑板教学不可比拟的优越性。

凸轮机构的设计，也建议以图解法为主，此时仍旧是用AutoCAD教学。以图解法为主的原因是，这种方法能够清晰地说明原理。而对于凸轮机构的设计而言，弄清楚原理相当重要。至于解析法，把公式推出来后，说明其意义就可以了。齿轮机构的设计则强调是根据中心距和传动比来设计齿轮机构的，这也是设计中最经常出现的问题。

三、课程设计的处理

课程设计通常包括两个内容：牛头刨床的动力分析和飞轮的设计，以及某机构的方案设计。课程设计一般是一周的时间，前者在课程设计中通常要花费4-5天左右，由于时间关系，方案设计只能草草地做两个机构运动示意图。显然，这并不符合机械原理教学的主要目的。

机械原理教学的主要目的是教会学生做方案设计。最后的课程设计内容应该强化这一点，但是现有的教学方式却没有突出这一点。由于把主要时间花费在牛头刨床的动力分析上面，让学生误以为机械原理的主要目的是做机构分析的，这显然并不利于学生对于机械原理主要内容的把握。另外，由于时间的限制，学生对于所做的方案设计基本上只是画出一个示意图，都没有确定一些主要尺寸，这使得方案设计做得很草率。

课程设计同样应该强化机构设计部分，对于传统的牛头刨床的力分析部分，建议使用ADAMS来做辅助计算，这是比较实际的方式，一般学生建模结束后，最多一天的时间就可以用ADAMS做完飞轮的设计，从而有足够的精力来做机械系统的方案设计。至于方案设计本身如何处理，许多研究者已经提出了较为成熟的改革方案，这里不再赘述。

四、结语

机械原理作为一门重要的专业基础课，从其根本意义上来说，是为方案设计服务的，但是传统的教育模式并没有突出这一点。在授课时强调设计而弱化分析，在设计时突出用AutoCAD来绘图而少用手工绘图，在课程设计中加强方案设计而用ADAMS来进行牛头刨床的机构分析，这会加强设计的成分，而且所用的方法可以切实在工程设计中发挥作用。本文采用上述方法进行了机械原理的教学改革，取得了较好的效果。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 车焕文.Pro/E在《机械原理》教学中的应用[J].中国科技信息，2011（2）：185-186.

[2] 陈奇，朱家诚，公彦军.将计算机软件引入机械原理教学的探索与研究[J].合肥工业大学学报（社会科学版），2011（1）：145-148.

[3] 肖启明.RecurDyn在机械原理教学中的应用研究[J].重庆三峡学院学报，2011（3）：135-137.

第2篇：机械原理力分析范文

关键词：卓越教育；机械原理；机械设计；精品课程；课程改革

作者简介：张洪双（1976-），男，吉林梅河口人，河海大学机电工程学院，讲师；楼力律（1973-），男，浙江湖州人，河海大学机电工程学院，副教授。（江苏 常州 213022）

基金项目：本文系2013年江苏省高等教育教改研究立项课题（课题编号：2013JSJG121）、面向“卓越计划“的机械设计课程教学改革研究和实践（项目编号：XZX/13A001-25）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）05-0067-03

我国提出的“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。河海大学是首批卓越计划的试点高校，同批的高校包括清华、北航、浙大、南大等重点高校，目前国内各高校在机械原理和设计课程上主要从课程的教学体系、课程内容、教学方法、课程的配套教材、课程的师资队伍建设、教学管理等方面进行努力和尝试，提高学生的创新意识和能力，提高学生的工程实践能力。[1]国外和国内“卓越计划”相近的工程教育模式为CDIO：[2]构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate）。该工程教育模式由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学自2000年起，经过四年的探索研究后提出的，是近年来国际工程教育改革的最新成果。

机械原理及机械设计是以高等数学、机械制图、理论力学、普通物理、材料力学和工程材料等先修课程为基础的，并为学习有关机械类专业课程奠定必要基础的一门课程。通过课程的学习，学生需要掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能；初步具有拟定机械系统方案、分析和设计机构的能力；掌握通用机械零、部件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具有设计通用机械零件和简单的机械装置的能力；具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力等。因此本课程具有从理论性课程过渡到结合工程实际的设计性课程，从基础课程过渡到专业课程的承先启后的桥梁作用。机械原理及设计课程理论性较强和实践结合紧密，且各章节相对较独立，内容多，因此在其教学过程中应注重贯彻少而精原则，不强调面面俱到，知识点要突出，适当增加宽广度，注重机械发展的新概念和新方向。

国家提倡的精品课程建设是以一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等为特点的示范性课程。面向卓越工程师的机械原理及设计精品课程建设的目的是针对卓越教育的特点，从教学队伍建设、教学内容和课程体系改革、先进的教学方法和手段、教材建设、理论与实践结合、课程建设全面规划等方面进行努力和发展，使卓越教育的机械原理课程教育教学在各方面符合国家示范性课程的要求。[3]

一、课程建设方法

根据精品课程建设的要求，并结合河海大学（以下简称“我校”）自身的发展和基础条件，从以下几个角度进行了相关工作：

1.面向工程应用的课程设置

机械原理及设计是机械类专业的一门重要的专业基础课，在整个专业培养和课程体系中具有十分突出的地位，是从基础课过渡到专业课、从理论性分析为主过渡到工程实践为主的一门课程。该课程是学生接触工程化的第一个实践环节，因此如何深化工程化的概念对于机械原理的教学十分重要。

随着各高校的扩招，年轻教师的数量越来越多，而且具有博、硕士学位的比例越来越高。目前各校新引入的年轻教师主要是从学校到学校，缺少工程经验；企业导师具有丰富的工程实践经验，但在理论高度和课程教育上又有所欠缺，所以工程化教育的师资队伍建设成为时展的需求。结合部级“河海大学—宝菱重工卓越工程实践中心”的建设，为增加年轻教师的工程实践经历，在学生进驻企业的同时，各专业指导教师需要全程陪同，参与到企业的实践项目建设中。建立企业内实践的各学习模块，为各模块配备校内教师和企业导师，采用双导师制，企业导师负责实践教育，校内教师负责理论教育，相互学习，既提高了校内教师的实践能力，也为企业带来了较新的理论分析方法。而为了提高课堂教学时课程中工程应用的比例，进一步借鉴了蚌埠学院的相关做法：[4]优先引进同时具有高学历和工程实践背景的师资人才，聘请企业内高级技术人员做校外兼职导师；集合学院乃至校区的力量，积极参与常州市及周边地区的建设，增强校企联合；鼓励专利、产学研结合和技术服务，而不仅仅是理论研究和科技论文。

2.课程实施条件

在课程建设的具体实施过程中，主要从教师队伍建设、教材规划、教学条件保障等方面入手。

（1）主讲教师：从机械原理及设计的教学人员构成来看，任课教师中有1名教授、1名副教授、3名讲师，学历均在硕士以上，年龄从35岁到50岁，结构合理、年富力强，形成了一个教师梯队。课程的主讲教师在本科教育教学、教改研究等方面具有十分丰富的经验。为了提高教育教学效果，全体任课教师定期召开教学例会、集中备课、针对教学过程中出现的问题及时处理和分析，不断总结经验。

（2）教材规划：理论课教学选用了由东南大学出版、吴克坚编著的《机械设计》教材。该书是教育部“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”的研究成果，是面向21世纪课程和普通高等教育“十五”部级规划教材。该教材以机械系统设计为主线，将机械原理和机械设计内容进行有效的整合。精品课程建设中，教材规划参考天水师范学院的立体化教材建设方法。[5]立体化教材包括主教材、教师参考书、学习指导书、电子教案、CAI课件、网络课程、试题库等。该教材的建设与机械原理和机械设计的课程内容、改革体系相结合，电子教案和课件能够及时反映教学改革的要求，网络课程建设促进教学改革的尝试，逐步提高机械原理及机械设计的教学水平。

（3）教学保障：卓越机械原理及机械设计的教育依托于本科教学平台，能够充分保障课程教学的教学要求。20多年来，学校不断加大投资力度，完善建设，学院的教学设备先进、设施齐全。学院设有本科教学的机械基础省级实验教学示范中心、河海大学常州校区工程训练中心、机械基础省级实验教学示范中心，其中省级实验教学中心在2007年立项建设，2010年顺利通过江苏省验收；专用与通用仪器和设备价值达2000余万元；学院实验室占地4000余平方米，拥有实验设备仪器1200余台套。目前实验室开设的实验课程主要包括：机构运动简图测绘、齿轮参数测量和范成、机构运动参数、螺栓连接、轴系零件组合、减速器拆装和自行车拆装等基础实验，以及机构运动拼接和机构组合实验等多个创新型实验环节。通过基础实验环节，学生能够加深对课程内容的理解和把握；通过创新型实验环节可以进一步提供学生的创新实践能力。除了校内的实验环节，还依托“河海大学—宝菱重工卓越工程实践中心”，对企业内部的设备、设计、工艺和检验等环节进行跟踪学习，让学生深入到车间生产一线，切身体会和了解企业内生产流程，为更好地适应企业环境打下良好的基础。

（4）网络化教学：为了提供一个自主的学习平台，提高教师对学生的教学管理能力，增强学生全方位的素质，完善了网络化教学模式。[6]我校机械原理及机械设计的精品课程网站内容（图1）主要包括课程简介、教学管理、教师队伍介绍、教学资源等。其中教学资源主要包括助学式课件、思考题、练习题、习题答案、课程重点及难点解析等。网站中设有留言信箱，方便同学对于课程的疑问和问题能够及时与老师沟通、联系。

3.课程评价体系

课程评价围绕课程培养目标，不仅要评价学生掌握的知识与技能，而且还要评价学生课堂的表现、出勤率和学习过程。评价时以课程考试为主要的评价方式，并辅助以课堂表现和出勤率等，力求评价方式的多样化。[6]单纯的期末考试不能完全反映学生对课程的掌握程度，目前各高校大多都采用多种方式，如课后作业、报告、实验、小测验、考试等进行考核，表1所示为根据我校卓越教育的特点采用的评分标准和比例。多样化的考核方式使学生必须注重平时的学习积累，不能通过突击的方式完成课程考试，学生有了积极学习的压力和动力，更能均衡地反映学生学习的实际水平和学习效果，符合正态分布。

表1 多样化的考核方法

考核项目

作业 实验 随堂测验 企业实践 期末测试

20% 15% 20% 15% 30%

4.课程改革与创新

机械原理及设计课程具有较强的实践性和可动性的特点。即课程研究的所有问题都来源于生产和生活中实际的机构与机器。因此学习方法要注意课程的特点，在学习过程中尤其应注意理论知识与实践应用的相结合、机构运动简图与具体实物的结合、机构的静态分析与动态分析相结合、形象思维与逻辑思维相结合，将理论分析内容和工程软件的应用相结合。

机械原理及设计的课堂教学、教学方法与手段等方面力求创新改革，探索适合卓越计划学生学习的课程体系和教学方式，培养学生的学习兴趣、创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。

（1）教学内容的创新：针对卓越计划教育中学生的理论学习时间压缩而需要提高实际应用能力的学习特点和需求，在机械原理及机械设计课堂教学中的主要内容为：机械运动方案选型设计、机构运动分析与尺寸综合、机械动力学分析和设计、常用零部件的选择、常用机构选择及设计、机械系统设计等。此外还要重视介绍学科发展的新动态、新方向、新内容，注重激励学生的学习欲望，调动学生的积极性，让学生了解更多更新的理论、技术与方法。实践教学方面主要包括小项目和专题、实验教学、课程设计、课外创新等。[7]近年来国家以及江苏省组织了大学生创新训练计划、机械创新大赛等，在创新竞赛的过程中提高了学生的创新意识，使学生得到了实践锻炼的机会，开阔了眼界。

（2）教学方法的创新：机械原理及设计教学方法配合教学内容的改革，加强与学生的互动，将以教师为主的‘灌输式’教学向以启发式、问题式、讨论式教学为主的新的教学方法转变，让学生从被动学习转变为主动学习，真正成为教学活动的主体。

鼓励学生应用成熟的工程软件进行相关课程内容的学习中。例如在原理部分章节中涉及到的图形法采用AutoCAD软件来分析和设计，既可以得到比手工绘图精确得多的解，又可以锻炼利用AutoCAD软件绘图的能力。在解析法中可以结合matlab软件教学，既可以直接利用matlab编程的方法，具有丰富的库函数、编程简单、可视化功能强，又可以采用simulink和simMechanics进行机构的运动学和动力学分析。[8]如图2所示，某曲柄摇杆机构中，各杆件长度分别为l1=120mm，l2=40mm，l3=70mm，l4=100mm，在曲柄运动角速度250rad/s，利用simulink分析得到杆件BC和CD的角速度曲线。零件的强度分析是机械设计中的一个重要内容，应用有限元软件可以得到非常直观的应力及位移图形。[9]如图3所示为应用ANSYS 13.0对某齿轮进行强度分析的应力和位移图，其中齿轮模数mn为2mm，齿数z为24，螺旋角β为10°，材料45钢，在轮齿上受到20Mpa的力。对于这类专业软件有时学习起来比较困难，耗时间，可以采用一些其他三维造型软件自带的一些插件进行近似的分析，如Solidworks Simulation等，虽然结果上有一定的差异，但对于受力的整体变形趋势的分析仍然有很大的参考价值。

（3）教学手段的创新：在教学手段上，着重培养学生对机械系统的整体认识，突出课程重点，有效分析课程难点，课堂教学过程能够吸引学生的注意力，注重学生的参与，启发学生的思考和联想，加深学生对课程基础理论的理解。培养学生主动应用课程所学内容，锻炼其独立解决工程实际问题的能力。教学方法得当，充分利用多媒体教学，激发学生学习兴趣，提高教学效果。[10]多媒体课件中除了课程的文字性内容外，还要包括自制的动画课件和机械相关的视频信息，如企业内各种设备、工具和零部件及加工录像等。此外，在机械原理及设计课程中有关结构分析、运动分析、常用零部件选型、强度分析和计算等方面的教学还应该注意多媒体和板书的综合利用。

二、总结归纳

机械原理及设计课程在“卓越计划”教育的课程体系中处于承上启下的地位，因此加强卓越班级机械原理及设计的精品课程建设具有非常重要的意义和作用。在课程建设过程中，从面向工程化、保证课程实施、课程评价体系以及课程改革和创新等方面采取不同的措施和方法，可进一步提高卓越计划的教育教学质量，提高学生的学习兴趣和自主性，提高学生的实践能力和创新能力，使学生能够牢固掌握机械原理及设计中的相关基础知识和内容，为机械类后续课程的学习打下良好基础。

参考文献：

[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J].高等工程教育研究，2010，（4）：21-29.

[2]王刚.CDIO 工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究，

2009，5（1）：86-87.

[3]Zhang H S，Liao H，Liu B，Zhou J.Discussion on Education of Innovation and Practice Talents [J].Education and Education Management 2012，（3）：349-353.

[4]李大胜，张辉，吕明，等.“工程化”背景下《机械原理》实践教学体系改革的探索[J].赤峰学院学报（自然科学版），2013，（29）：222-225.

[5]罗海玉，李琴兰，郑丽.机械原理课程的立体化教材建设研究[J].天水师范学院学报，2007，（27）：75-77.

[6]董惠敏，钱峰，高媛，等.基于网络的机械原理自主学习模式[J].实验技术与管理，2011，（28）：133-136.

[7]赵世田，周海，刘道标.“机械原理”双语教学实践与探索[J].中国电力教育，2012，（31）：31.

[8]王俊峰，田丽萍.Matlab运动仿真在机械原理课程设计中的应用[J].机电产品开发与创新，2009，（4）：187-188.

第3篇：机械原理力分析范文

关键词：机械设计；节能；基本原理；应用

随着人们对能源消耗的逐渐加大，人们逐渐意识到能源危机的严重性，在科技研发中越来越注重产品的节能，这使得节能技术得到极大的发展，尤其是在当前电子计算机技术、信息技术等快速发展的条件下。本文从机械设计节能基本原理入手，分析如何实现机械工作时的节能。

1机械设计节能基本原理

机械在工作的过程中，能源消耗的功率为机械工作的有效功率和损失功率之和。根据机械守恒原理，可以推导出如下的式子：NM=NSF+NCF+NR+dT/dt在上式之中，NSF表示的是其它作用力做功消耗的功率；NCF表示的是有势力做功消耗的功率；NR指的是无用的功率；dT/dt则表示的是该系统之中动能的变化率；NM则表示的是该机械设备输入的总功率[1]。现根据该式子进行机械设计节能分析：

1.1基于势能的机械设计节能方法

根据机械工作原理分析，可以知道有势力消耗的功率大小将会受到系统势能的影响。其主要表现为以下的情况：如果机械设备在工作的时候，势能会发生一定程度的变化，当势能发生变化的时候处于一段较短的时间之内，会使得机械设备在运作过程之中不能有效的利用该部分势能转化的能量，从而使得机械设备的有势力消耗增大，使得机械设备在运转过程中增大能源损耗[2]。为有效的控制这一现象，在进行机械设计的时候，应当尽可能的缩小机械势能变化的范围，减小有势力消耗的功率，从而实现机械设计节能。

1.2基于动能的机械设计节能方法分析

在机械运动中动能是其中最为关键的一部分，通常情况下，能源的消耗就是为了将其转化为有效的机械动能，从而达到自身所需要的状态。在关于动能的机械设计过程中，由于机械内部结构极为复杂，对动能的实际做功情况影响因素也较多。如：机械设备中零件制作的精确程度、零件的材质、机械设备的启停频率等都会影响到机械动能的实际有效做功率。因此，为了更好的提升能源的利用效率，实现节能的目的，在进行机械设计的时候，应当尽可能的减少机械运动过程中产生的摩擦力，以及其它一些制动作用力等，使得转化为有效动能的效率增加[3]。如：增加零件之间的装配精度、使用新型的机械材料、减少制动以及启停的频率。都能够实现机械设计节能的目的。

1.3降低其它的消耗功率

机械设备在运行的过程中，会差生很多的无用功率，有效的降低这部分消耗的功率，将能够有效提升机械设备运作过程中能源的使用效率，从而达到节能的目的。机械设备在工作的时候，零件之间、工作表面与物体之间都会产生摩擦力，其做功之后会产生大量的热量，这部分热量就是消耗的无用功率。同时机械设备在运行中，部分材料会发生轻微的弹性、塑性变形，这也是机械做功所产生的现象，也会造成功率的损耗。因此，在进行设计的时候，应当充分考虑这些因素造成的能源损耗，采取有效的措施减少其消耗的功率，从而实现节省能源的目的。

2机械设计节能基本原理的应用

当前在机械设计节能基本原理的应用中，在汽车上面表现得极为突出。不同的汽车之间能耗存在着很大的差异，这实际上也是机械运转能耗的一种体现。对于部分性能优异的汽车来说，其能耗比通常很高，汽车在运转过程中、制动过程中所损耗的能量相对要少的多[4]。如：当前汽车中油电混合做得最好的雷克萨斯，其可以将车子运行中、制动过程中的部分能量通过电能的形式进行存储，然后在需要的时候将其完美的利用起来，在下坡的时候，也可以将势能成功转化为电能。这样的一种能量转化储存技术，可以有效的降低汽车运行中所需要的能耗，最终达到节能的目的。当然除此之外，机械设计节能基本原理的应用还有着许多地方，如在大型的冲击压路机、加工机械设备中、升降机械设备之中都得到很好的应用，这些机械设备中很多都使用到机械设计节能原理。

3结束语

第4篇：机械原理力分析范文

【关键词】现代造纸；机械故障；诊断维修

1、现代机械故障的典型特征

从故障诊断的角度来看，现代机械故障一般有着下列特征：

1.1因果关系的复杂性

随着现代机械系统自身功能和结构变得日益复杂，造成机械故障的原因也日益复杂化。机械系统的症状、故障和原因之间经常存在着各种各样的交叉重叠，通常情况下，一个往往是由于多种原因所致。比如说，液压执行元件速度过慢，其可能的原因包括不良、执行件本身磨损、负载过大、系统内存有泄漏口、调压系统故障、导轨误差过大及调速系统故障等等。另外，某个故障源也会引起多种症状，某个症状也可能是由于多个故障源共同作用造成的。

1.2故障点较隐蔽

机械系统的失灵和损坏通常是由于发生在深层内部的原因引起的，由于大多数机械系统拆装较复杂繁琐，通常故障现场也没有有效的检测条件，因此故障源判断起来较为困难。同时由于能被肉眼直接观察到的症状毕竟有效，再加上诸多不确定因素的影响致使机械故障分析比较困难。

1.3相关因素的不确定性

许多机械系统在日常运行过程中容易受到各种各样的不确定因素的影响而发生故障，例如机械周遭环境温度的变化，电网电压的变化、机械外部环境污染物的入侵等等。这种不确定性还表现在相关信号的非线性、不平稳性及非高斯分布等。由于这些不确定因素的影响，机械系统发生故障的部位和变化也往往难以确定，致使故障的特征信息不明显，难以准确判断分析机械故障源所在。

2、振动监测与造纸机械故障诊断及维修

2.1振动监测技术简介

根据相关数据资料统计，约有60%以上的机械设备故障是由于机械振动造成的，振动与机械系统的运行状况有密切关联。随着近年来我国造纸工业的迅速发展，大型、复杂、精细化的造纸机械也得到了快速发展，因此带来的造纸机械工程振动问题越来越突出，目前许多中高速造纸机械的日常监测和维护越来越依赖在线振动监测技术。

造纸机械振动监测和故障诊断技术将采集到的振动数据利用信号处理技术对其进行分析研究，之后进行模式识别，进而判断机械设备是否存在异常，找出故障发生的位置和原因或对故障进行预测。因为振动监测及其故障诊断方法在保障造纸机械正常运行的同时，其实时性好且易于与造纸机械设备配套使用，又降低了设备维修费用从而增加了企业的经济效益，所以对该技术进行分析研究具有非常重要的现实意义。

2.2对造纸机械进行振动监测部位的主要分布

对造纸机械进行状态振动监测和故障诊断主要分为对造纸机械运行性能和造纸机械运行状态等两方面的检测诊断。

①运行性能监测是通过测量振动、压力脉冲、转速及纸张质量来进行的，其监测的主要方面是机械不同转动设备部件对造纸机在运行过程中的影响。测量点与计算机监测站相连接并对测量信号进行同步时间平均法计算，被讨论的趋势数据、测量数据及应用计算的结果会被储存。趋势数据能对频谱及时域信号进行详细的计算分析，主要用来分析不同参数的变化幅度。压区振动、纸张质量及流浆箱的压力波动是被监测的目标。这些被监测参数的变化通过各个监视设备占有比例的形式反映显示给监测人员。主要的监测点位于筛后压力测量、晒脉冲发生器、泵脉冲发生器、管束压力测量、上浆泵压力测量、压区辊子振动、压区辊子脉冲发生器、刮刀加载压力振动、辊子振动、辊子脉冲发生器等处。

②运行状态监测通过以振动测量为基础来监测造纸机械设备的运行状态。经过状态监测，可以在造纸机械出现机械故障的早期及时发现并适时安排维护修理工作，从而保障了造纸机的正常运行，减少了计划外停机故障的发生。传感器及分析站是完成造纸机械运行状态监测的主要设备。通过对振动信号的系统测量，并把测量结果用于计算时域信号、包络线和频谱。

3、油液分析技术与造纸机械故障诊断及维修

3.1我国油液分析技术的应用概况

国内最早利用油液分析来进行设备状态监测的科学研究发生于上世纪70年代末。广州机械科学研究院于1982年引进美国的FOXBORO双联铁谱分析仪用于对机械运行状态的监测；于1983年再度从美国某公司引进了PC-320自动颗粒计数仪，应用于检测液压油和油的污染度；在1984年到1988年通过使用红外光谱技术、铁谱技术及颗粒计数技术并结合扫描电子显微镜对东风型内燃机车实施了机械运行状态监测。

3.2油液分析技术与监测设备运行状态的关系

机械所使用的油可以透露出诸多有关机械设备运行状态的信息，在机械设备正常运行的情况下对设备工作状况进行监测，通过分析被测设备在用油中的磨损颗粒及性能变化等情况能够获知机械设备的磨损颗粒状态及状态等信息，从而能够及时对机械设备的运行状况作出判断并对其故障进行预测，分析出机械故障的类型、发生原因及准备部位，为正确维修设备提供了有效的参考资料，同时也能在故障发生前进行适当修理，一方面降低了设备维修成本并减少了误工时间，另一方面提高了机械设备利用率、其使用寿命和安全性能。

3.3油液分析技术的内容

油自身性能的分析及油携带磨损颗粒分析是油液分析技术的两个主要方面。具体说来，首先收集机械设备的在用油，通过对油中的微粒进行定性定量分析及对油性质的分析来判断机械设备是否正常运行，并作出故障预报和诊断。油油品分析主要是对油品的理化指标或者说受污染的程度进行分析，主要表现在油的衰化、添加剂的污染和损耗等。磨损微粒的数量、微粒化学成分、微粒尺寸分布及几何形态是油磨损微粒分析的几个主要方面。通过该项分析能够较为准确的判断出机械设备的磨损类型、程度及位置，从而利于对机械零部件磨损机理做进一步的探究。

4、总结语

机械故障诊断及维修技术正随着科技的进步，社会的发展而不断发展，其发展方向呈现智能化和多样化。国内外众多的实践表明，振动监测技术和油液分析技术是对现代造纸机械进行故障诊断及维修的有效方法。当前的造纸机械正向着越来越大型、高速、复杂和连续发展，对造纸机械进行在线振动监测为主的状态监测和故障诊断是对机械进行预知性维护的发展必然。同时，由于我国造纸行业对油液技术在诊断和维修现代造纸机械的研究非常少，其应用远远不如振动监测技术普遍，但我们要看到油液分析技术的潜在价值和研究意义，更加注重对其的分析研究。

参考文献

第5篇：机械原理力分析范文

物理课程是工科各专业的一门专业基础课。通过本课程的学习，学生在掌握基本物理规律的基础上，熟悉物理知识在实际生产生活中的应用，了解物理知识在后续专业课程的作用。在苏州大学出版社出版的五年制高等职业《物理》（第一册）中，第5章第五节“机械能守恒定律”的探究建立在前面所学知识的基础上，而机械能守恒定律又是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况。教材通过多个具体实例，说明势能和动能，先猜测动能和势能的相互转化的关系，引出对机械能守恒定律及守恒条件的探究，由定性分析到定量计算，逐步深入，最后得出结论，并通过应用使学生领会定律在解决实际问题时的优越性。

2 学生分析

学生在初中已经了解动能和势能的概念，动能和势能可以相互转化。通过本章前面几节的学习，学生加深对动能和势能的概念理解，知道重力做功与重力势能的关系，并会运用动能定理解决简单的问题。但中职学生物理水平普遍不高，学习物理的能力不强，本设计力图通过生活实例和物理实验，展示相关情景，激发学生的求知欲，引出对机械能守恒定律的探究，体现从“生活走向物理”的理念，通过建立物理模型，由浅入深进行探究，让学生领会科学的研究方法，并通过规律应用巩固知识，体会物理规律对生活实践的作用。

3 教学目标

3.1 知识与技能

1）通过演示实验，让学生知道物体的动能和势能可以相互转化。2）通过对物体做自由落体的例子分析、推导，得出物体做自由落体的机械能守恒；并理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件。3）在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。

3.2 过程与方法

1）通过学习机械能守恒定律的推导过程，学会研究物理的科学方法。2）通过对机械能守恒定律的理解，学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒；学会运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。

3.3 情感、态度与价值观

1）通过实验及物理现象增加学生对物理知识规律的求知热情；2）通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。

4 教学重点

1）掌握机械能守恒定律的推导、建立过程，理解机械能守恒定律的内容；2）在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。

5 教学难点

1）从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件；2）能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒，能正确分析物体所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能。

6 教学方法

演绎推导法、分析归纳法、讨论法。

7 教具

滚摆（或溜溜球）、铁球、圆形轨道（过山车模型）、细线、钢球、投影片、弹簧振子。

8 教学过程

8.1 复习提问，导入新课

1）教师提问。本章我们已经学习了哪几种形式的能？动能定理的内容和表达式是什么？物体重力做的功与重力势能的变化之间有什么关系？

2）学生回答。本章我们已经学习了动能、重力势能、弹性势能。动能定理的内容：合力对物体所做的功，等于物体动能的改变量。表达式：W合=EK1-EK2。物体重力做的功与重力势能的变化之间的关系：物体重力做的功等于重力势能的减少量。

3）教师总结。动能定理中物体动能的改变量是物体的末动能减去初动能，定理的表达式：W合=EK1-EK2。物体重力做的功与重力势能的变化之间的关系中的重力势能的减少量是初位置的重力势能减去末位置的重力势能，关系表达式：WG=EP1-EP2。动能、重力势能、弹性势能统称为机械能，本节课我们就来研究有关机械能的问题。提出课题：机械能守恒定律。

8.2 进行新课

1）举例分析机械能之间的相互转化。

演示实验1：滚摆

演示实验2：过山车模型（铁球从圆形轨道某一高度滚下）

引导学生分析得出：通过重力做功，物体的动能和重力势能之间可以相互转化。

展示图片“撑杆跳高”“拉弓射箭”，引导学生分析得出：通过弹力做功，物体的动能和弹力势能之间可以相互转化。

总结结论：机械能之间可以相互转化。

2）探寻机械能之间相互转化所遵循的规律。

①定性分析。

演示实验3：钢球用细绳悬起，请一学生靠近，将钢球偏至他鼻子处释放，钢球摆回时，观察该生反应。（调节课堂气氛，激发学生学习的兴趣。）释放钢球后，钢球来回摆动，摆回到该生鼻子处返回，不会碰到鼻子。

演示实验4：将小钢球用细线悬挂一端固定在黑板上部，把小球拉到一定高度的A点，然后放开，让小球在同一平面内摆动。观察到小球可以摆到跟A点等高的C点，如图1甲。再用一钉子固定在小黑板上某点挡住细线，再观察，发现小球虽然不能摆到C点，但摆到另一侧时，也能达到跟A点相同的高度，仍等高，如图1乙。

问题1：这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？能量转化情况？问题2：小球摆动过程中总能回到原来高度，好像“记得”自己原来的高度，说明在摆动过程中有一个物理量是保持不变的，是什么呢？

学生观察演示实验，思考问题，发表见解：“小球受重力和绳的拉力，绳的拉力不做功，只有重力做功。下降时，重力做正功，重力势能减少，动能增加；上升时，重力做负功，重力势能增加，动能减少。小球摆动过程中总能回到原来高度，说明重力势能与动能的总和保持不变，也就是机械能保持不变。”

②定量分析推导。提出研究方法：在探究物理规律时，应该是由简单到复杂，逐步深入，先对简单的物理现象进行探究，然后加以推广深化。在动能与势能转化的情景中，自由落体（只受重力）应该是比较简单的。

投影片如图2所示，质量为m的物体自由下落过程中，经过位置1时，高度h1，速度v1；下落至位置2时，高度h 2，速度v2。引导学生思考分析：若不计空气阻力，分析物体由h1下落到h2过程中机械能的变化。

分析：质量为m的物体自由下落过程中，只有重力做功，根据动能定理，有WG=mv22-mv12。下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。取地面为参考平面，有WG=mgh1-mgh2。由以上两式可以得到mv22-mv12=mgh1-mgh2①。移项得mgh1+mv12=mgh2+mv22②，即EP1+EK1=EP2+EK2，E1=E2。引导学生讨论式①的含义是什么？式②的含义又是什么？

在表达式①中，左边是物体动能的增加量，右边是物体重力势能减少量，该表达式说明：物体在下落过程中，重力做了多少正功，物体的重力势能就减小多少，同时物体的动能就增加多少。在表达式②中，左边是物体在初位置时的机械能，右边是物体在末位置时的机械能，该式表示：动能和势能之和不变即总的机械能守恒。

3）分析机械能守恒的条件。举例分析：物体沿光滑斜面下滑，上述结论是否成立；物体沿光滑曲面下滑，上述结论是否成立。由学生推导、分析：物体沿光滑斜面或光滑曲面下滑时，受重力和支持力作用，支持不做功，只有重力做功，由动能定理和重力做功，同样得出动能和势能之和即总的机械能保持不变。

演示实验5：弹簧振子（水平方向）来回振动。引导学生分析得出：在只有弹力做功的情形下，系统的动能和弹力势能可以相互转化，总的机械能也保持不变。

演示实验6：竖直弹簧振子的振动。引导学生分析得出：只有重力和弹力做功的情形下，系统的动能和重力势能、弹力势能相互转化，总的机械能也保持不变。

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4）归纳结论。在只有重力和弹力做功的情况下，物体（系统）的动能和势能可以相互转化，物体机械能总量保持不变。这个结论叫做机械能守恒定律。

8.3 巩固拓宽

【投影片】

1.分析下列情况下机械能是否守恒

A.跳伞运动员从空中匀速下降的过程

B.重物被起重机匀速吊起的过程

C.物体做平抛运动的过程

D.物体沿光滑圆弧面下滑

【分析】机械能守恒的条件：物体只受重力或弹力的作用，或者还受其他力作用，但其他力不做功，那么在动能和势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件分析，AB项均错。答案：CD。

2.某人站在h1=10 m高的阳台上，以v1=10 m/s的速度随意抛出一个小球，如果不计空气阻力，求小球落地时速度的大小。

【分析与解答】小球被随意抛出，可能上抛、斜抛或斜下抛，方向不定，用牛顿第二定律难以求解落地时的速度大小。本题用机械能守恒定律来解。

小球在空中飞行过程中，只有重力做功，机械能守恒。取地面为零势能面，小球被抛时，重力势能mgh1，动能mv12；小球落地时，重力势能mgh2=0，动能mv22。根据机械能守恒定律，mgh1+mv12=mgh2+mv22，得mgh1+mv12=mv22，所以v22=2gh1+v12=2×9.8×10+102，v2≈17.2 m/s。

引导学生分析总结此题的解题要点、步骤。机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度、时间及速度方向，用它处理问题要比牛顿定律方便。运用机械能守恒定律解题的基本步骤：1）审题，明确研究对象；2）对研究对象进行受力分析，并分析各力做功情况，判断是否符合机械能守恒条件；3）（符合）选取零势能面，找出物体初、末两状态的动能和势能；4）根据机械能守恒定律列等式，求解。

8.4 总结（略）

8.5 作业布置

1）课本P131知识研读；2）课本P132思考与练习“1.2”。

8.6 板书设计

5.5 机械能守恒定律

1、机械能

定义：动能、重力势能、弹性势能统称为机械能

总的机械能：E=EK+EP

2、机械能之间可以相互转化

3、机械能守恒定律

1）内容：在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。2）数学表达式：mgh1+mv12=mgh2+mv22或EP1+EK1=EP2+EK2。

4、机械能守恒条件

1）物体只受重力或弹力的作用；2）物体除受重力或弹力的作用外，还受其他力，其他力不做功或所做功的代数和为零。

5、运用机械能守恒定律解题的基本步骤

第6篇：机械原理力分析范文

机械原理课程设计的内容主要分为两个阶段:第一阶段为机械系统的运动方案设计，要求学生通过对常用机构的组合或创新设计，实现简单机械系统的功能需求;第二阶段为机构尺度综合，以及对机械系统中指定机构进行运动分析和动态静力分析。目前在机械原理课程设计的教学过程中主要存在问题:

(1)设计题目类型单一，实践过程枯燥。设计任务主要以典型加工设备为对象，拟定机械传动方案，对其主传动机构进行运动分析和动态静力分析，并在此基础上通过限定执行构件的速度波动以确定飞轮的转动惯量，最后设计其中的齿轮机构或凸轮机构。这样的设计题目单一且缺乏新颖性，与学生的实际生活脱节。设计过程的枯燥使得学生无法正确认识课程设计的重要性，设计兴趣不强，参与积极性不高，难以达到实践目的。另外，由于设计题目比较成熟，与之配套的设计手册和指导书等资料较多，其设计思路和模式比较程式化，因而学生不需太多思考，仅仅只是按照指导书的要求翻书查表，按部就班地进行模仿设计，这样的题目不利于学生创新思维和工程实践能力的培养和训练。

(2)设计方法陈旧，实践重点偏移。目前，在机构运动尺寸确定、机构运动分析及力分析等基本知识和基本技能的训练中，学生主要采用图解法或解析法。图解法概念清晰，形象直观，便于学生理解与分析，但设计精度差，效率低，当学生需要分析多个瞬时的运动情况时，需要花费大量时间作图，工作量大。解析法能获得精确的计算结果，学生通过模型建立和程序设计可以分析任意点位置的运动情况。解析法的求解过程要求学生具备较好的数学功底和编程设计能力，但实践证明多数学生欠缺独立完成编程求解的能力，他们不得不把大部分精力放在程序实现上，这样机械原理课程设计就演变成了计算机语言的训练］，偏离了机构综合设计与分析的实践目的。同时，繁琐的程序编写，也会影响学生创新设计的积极性。

(3)设计时间紧张，实践内容缩水。学校目前将机械原理课程设计和机械设计课程设计整合为3周的“机械综合课程设计Ⅰ、Ⅱ”。由于从内容上设置为同一机械系统的不同阶段性设计，因而从时间上两者并没有严格区分开。统计表明历届学生完成机械原理课程设计所需的时间约为1－1．5周，相对而言学时紧张。为了追赶进度，学生避重就轻甚至是掩盖问题。比如在机械系统运动方案设计阶段，学生普遍采用仿型设计和改型设计的方法，照搬相近的设计案例，或是仅改变某些结构和尺寸，更有甚者忽略创新构思的环节设计直接进入常规设计，整个设计过程中，机械系统的方案设计和机构的选型设计等相关内容体现不足乃至缺失，无法锻炼学生的系统设计能力和创新设计能力。

2机械原理课程设计的教学改革与实践

教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员机械原理课指组2009年制定了《关于深化机械原理课程实践教学改革的建议》，明确提出了新形势下机械原理课程设计教学改革应关注的重点问题。近年来，学校针对相关内容也开展了一系列的改革，主要集中在设计内容、设计方法及组织管理等方面。

2．1设计内容强调“理实一体”，避免纸上谈兵

考虑到实践教学环节是对前期所学知识综合应用的阶段性检查，机械原理课程设计的内容应尽量包含各种运动形式和传动机构的基本技能训练，同时为了提高学生应用所学知识解决实际问题的能力，在题目的选择上强调了“理实一体”的原则。结合专业方向，突出特色，如包装工程专业选用石蜡叠摞包装机构设计，机制方向选用冲床和插床的传动机构设计，机设方向选用往复式物料运输机构设计，模具方向选用造型机翻箱机构设计等。这样将题目与专业有机结合起来，使设计过程充满现实感，可以有效激发学生设计兴趣，端正其设计态度;借鉴学科竞赛主题，推动学赛融合，学科竞赛的特点在于规定竞赛主题的前提下为学生提供更大的创作空间，更符合工程设计的实际情况。因而在题目选择时，也借鉴了学科竞赛中有关无碳小车、家居机械、环保机械以及康复机械等方面的设计主题，一方面能让更多的学生了解和参与到学科竞赛中，加强其在自主设计方面的锻炼，激发其创造力，另一方面也能发掘和培育优秀的学生和作品，为后续的学科竞赛做准备;贴近实际生产生活，倡导学生自主选题，鼓励学生个人或小组结合学习和生活中遇到的问题，自主拟定课程设计题目，通过发现问题、分析问题和解决问题这一较为系统的实践过程，全面培养学生主动实践能力。

2．2围绕机械系统的运动方案设计和机构综合，注重“虚实结合”的设计方法

对机械类学生而言，当通过机械原理学习了常用机械的工作原理、组成原理和设计原理后，为满足工程实际需要或功能需求，首先面临的是如何构想出一些新的机械系统，或是如何对熟知机构构造出新的集成。因此，机械原理课程设计应注重机械系统的运动方案设计和机构综合，再辅以对主体机构的运动分析和动态静力分析。但是由于设计方法和学时等问题，现有课程设计过程中对运动方案进行优化比较以及对运动学和动力学的变参数分析存在诸多局限性，因而将CAD/CAE技术引入课程设计中，通过“虚实结合”的方式提升学生运动方案设计能力，加强其对机构的分析和综合训练。当经过初步分析拟定传动方案后，要求学生利用UG、Pro/e等软件对传动机构进行三维建模，并借助ADAMS等仿真软件对主体机构进行运动或力分析，学生通过对理论分析结果和仿真分析结果进行比较，检验其传动方案的合理性。接下来学生可以利用实验平台，自己动手对主体机构进行实际搭接并测试主要运动参数，通过分析实际测试结果进一步证明传动方案的正确性，从而辅助机构设计。通过这样的实践过程，学生可以直观地体会设计的各个环节，而CAD/CAE技术的应用也让学生可以及时发现设计过程中的错误和问题，使其可以将更多地精力投入到改良设计和创新设计中去，更有利于学生设计能力和创新能力的培养。

2．3加强课程设计的组织和过程管理，强调互助学习和团队协作

为了克服学时短、任务重的矛盾，在理论课程开始阶段，就将课程设计任务书在课程网站上，使学生有充分时间熟悉设计题目，思考设计内容。同时在授课过程中，将设计内容与知识点讲解结合起来，既用实例引导加强了学生对基础知识的学习，又能让学生提前开展方案的构思。考虑到学生学习能力存在差异，在设计过程中不能一味强调独立完成，应引导学生互助学习，强调团队合作。要求学生以小组的形式选定设计题目，然后根据学生的学习能力和兴趣特点将设计内容任务化。在设计过程中，指导老师把控该小组的总体任务框架，负责解决团队所遇到的共性问题，具体任务则由学生通过交流讨论，利用合作与他人共同完成。而设计结束时，小组须采取答辩的形式来汇报其设计成果，老师则通过面对面的问答来检验学生的设计能力，了解学生对课程设计中相关问题的掌握程度。最后在成绩评定环节，老师根据小组的任务难度、设计结果和水平给定该团队成绩范围，然后各小组根据组员的工作量大小、团队参与程度等进行自评，两者相结合客观地评定每个学生的课程设计成绩。

3结论

第7篇：机械原理力分析范文

【关键词】工程机械；故障分析；维修现状；设备管理

1.引言

近年来，随着我国经济建设水平的不断提高，我国建设工程项目正向高标准、大规模方向发展，大量现代化工程机械设备被广泛应用于工程建设各个环节，对施工进度、施工质量、施工安全等起着决定性作用。然而，由于工程机械工作环境十分恶劣，且经常在各工地流动作业分散性极强，再加上工期及设备配置等原因长期处于高负荷运转情况下，因此故障现象十分频繁，尤其是大型化、机电一体化、连续化机械设备的大量运用，使得传统的设备维修管理方式远远无法满足现代工程设备维护管理的要求，极容易造成工程机械在施工过程中大量停机、超长检修等现象，严重影响工程质量和施工进度，改进工程机械的维修管理成为迫在眉睫的事情。下面，本文结合工作实际，从机械故障分析方面就工程机械维修现状和前期管理进行分析。

2.工程机械故障维修分析的特点

工程机械在投入使用后，其各个部件受到环境因素、使用因素、设计因素等的影响，均会出技术性能下降和技术状况恶化等现象，逐步偏离理想工作状态，当这种偏离达到一定程度后就不能再满足使用要求表现出故障现象，对工程机械进行维修管理就是为了使其回到理想工作状态。虽然维修工作需要各种专业知识和技能的综合应用，但终究是围绕机械设备故障问题而进行的，是通过机械故障现象，运用设备结构原理以及各种故障理论，分析故障部件发生的整个过程、故障内因以及外因。整个过程中，需要应用大量现代维修理论、基础学科理论、各种检测技术、检测工艺手段等。

机械故障维修分析有着明确的目的，其根本目的就是为了确定机械运行状况、寻找故障部位、分析故障产生的原因，最终制定出经济有效的故障维修方案。在整个故障分析过程中，需要涉及摩擦学、材料学、力学、化学等众多学科的知识，运用机械制造、液压、金属结构、电气、制动等相关专业理论，采用焊接、铸造等多种工艺技术，知识技术的交叉性极强。同时，所有的故障分析方法和技术都必须以机械实际状况作为基础，是一项以理论为指导注重于实践的活动。

3.工程机械故障分析

3.1 工程机械故障形式

工程机械故障按其发生的原因分有劣化故障、人为故障；按故障持续时间分有临时性故障、持久性故障；按故障形成速度分有突发性故障、渐发性故障；按故障性质分有功能性故障、参数故障。

劣化故障是设备在使用过程中随着时间推移，零部件发生磨损、疲劳、腐蚀以及金属材料组织改变等不可逆变化过程，造成机械设备功能降低的故障；人为故障是由于管理不善违规操作等引起的故障；临时性故障是短时间发生丧失某些功能后，不需要进行修复只需调整即恢复正常的故障；持久性故障是功能丧失后一直持续到更换或修复故障零部件后才能恢复正常工作能力的故障；突发性故障是因设备本身不利因素和偶然外界因素作用，迅速产生的故障；渐发性故障是由于设备在老化或工作负荷下缓慢造成的故障；功能性故障是设备个别零件损坏或卡涩造成的，不能继续完成预定功能的故障；参数故障是设备参数超出极限值造成的故障。

3.2 工程机械故障表现

工程机械故障通常表现为裂纹、磨损、腐蚀、变形、断裂、剥落、烧伤等现象。

裂纹现象多是由于机械疲劳、应力突变、腐蚀等原因引起的，裂纹故障极容易造成突发性事故，尤其是压力容器、连杆、大型旋转轴系、齿轮等零件，一旦裂纹故障扩展将会直接造成灾难性事件。

磨损是由于设备运动部件相对摩擦所造成的，尤其是当存在缺少、颗粒物料冲击等现象时，运动部件磨损将更为严重，使得设备配合精度降低，产生振动、噪音、发热等现象，影响机器工作效率和使用性能。

腐蚀故障严格的来说是一种化学反应所造成的故障，腐蚀会使设备构件材料变薄、强度降低，影响设备工作性能，严重的可以引发其它故障，是一种极为危险且较常见的潜在故障，工程机械由于使用环境恶劣，养护管理措施不足等原因，极容易产生腐蚀故障。

变形故障是由于荷载过大、荷载不均匀、热膨胀不均匀、物料冲击等原因所造成的设备构件变形，变形故障会影响设备零部件的精度，造成静元件摩擦，降低零部件间的契合能力，使机械性能降低甚至失去某些性能。

断裂故障是由于设备负荷过大，局部应力过于集中，循环荷载过大产生金属疲劳等原因引起的零部件断裂现象，断裂故障将直接引起机器损坏，油液气体外泄，丧失工作性能等严重结果。

剥落烧伤故障多是由于缺少滑润，零部件工作面接触应力过大等原因造成的，剥落烧伤故障将会引起设备精度降低，产生振动，噪音过大等现象。严重者甚至造成设备某结性能丧失结果，如齿轮、轴承较容易产生这类故障。

4.故障分析过程

故障分析包括故障检测与故障诊断两个部分，我们常说的设备工作正常是指设备能够发挥应有的功能，但并不是指设备不存在缺陷，部分陷存在但在设备容限范围内时，设备依然能够发挥应有的功能。但当缺陷进一步扩展后，设备功能状态将会发生变化性能恶化。设备故障是是通过其运行状态所反映出来的，对设备故障进行监测是在设备不停机情况下，以其状态信号作为依据，如振动、噪声、温升、气味、磨损、油耗等信号进行故障判断。设备状态信号是故障信息的唯一载体，也是地故障分析诊断的唯一依据。

对状态信号的获取，主要是能过传感器以及其它监测手段进行的，一般包括信号测取、中间变换、数据采集几个过程。在获取信号之后，需要根据获取的状态信号提取出与设备故障有关的特征信息，从而差别设备状态是否存在异常，并以此寻找故障源，根据故障异常情况和故障源预测故障未来发展趋势和造成的影响，以此决定故障处理微略，对其进行控制、维修、调整等以干预故障工作过程，降低或消除其对设备性能造成的影响。

参考文献

[1]尹敏.工程机械远程故障诊断及维护系统构架[A].全国城市公路学会第十九次学术年会论文集[C].2010

[2]魏华.工程机械维修现状及检测方法浅议[J].城市建设理论研究,2011（17）

第8篇：机械原理力分析范文

谈到建筑工程管理的成本控制，首先就要明确成本控制的概念。建筑工程管理的成本控制，是从工程投标报价开始，直至项目竣工结算完成为止，贯穿于项目实施的全过程。在施工中通过对人工费、材料费和施工机械使用费，临时设施进行控制。施工成本控制就是要在保证工期和质量的满足要求的前提下，采取相应管理措施，包括组织措施、经济措施、技术措施、合同措施把成本控制在计划范围内，并进一步寻求最大程度的成本节约。

施工成本可以按成本构成分解为人工费、材料费、施工机械使用费、措施费和间接费。其中人工费、材料费、机械使用费、措施费属直接费；间接费包括企业内部的各项目经理部为施工准备，组织和管理施工生产的全部施工费用的支出，具体包括：工作人员薪金、劳动保护费、职工福利费等。

成本控制的关键点就是施工阶段的成本控制。施工阶段是控制建设工程项目成本发生的主要阶段,它通过确定成本目标并按计划成本进行施工资源配置,对施工现场发生的各种成本费用进行有效控制，以下我就从成本费用的组成来分析一下成本的控制：

一.人工费的控制

可以从以下几方面着手：①对于不好控制人工用量的部位，尽量采用包干的方式控制；②为使施工工序更加合理，减少窝工和重复用工，应加强施工方案的制定和比选工作；③将安全生产、文明施工及零星用工按一定比例进行分解控制，根据劳动定额计算出定额用工量。

二.材料费的控制

材料在工程建设成本中占最大的比重，节约材料费用，对降低成本有着十分重要的作用。材料管理要从原材料的采购、供应等源头抓起，严格把好质量、定价、选购、验收入库、出库使用、限额领用、余料回收、材料消耗、盘点核算等关键环节。凡工程中发生的一切经济行为和业务都要纳入成本控制的轨道，在工程项目成本形成的过程中，对所要耗用的工、料、费按成本目标进行支出和有效监控，预防和纠正随时产生的偏差，避免材料超期储存积压，切实把实际发生的成本控制在目标规定的范围内。

取得建筑工程合同之后，承包商应立即开始准备工程有关部分的分包和材料订购单。承包商和分包商之间签订的分包协议是其针对工程某一部分的权利和义务关系，协议内容要尽可能严谨，减少索赔的发生。订购单是承包商和分包商之间的订购合同，其描述了要供应的材料名称、种类、数量和订购单的总金额。

三.施工机械使用费控制及临时费、管理费的控制

要严格控制非生产性开支，杜绝浪费，按用款计划认真核算，控制范围，严格审批。机械费用应按合理测算指标分比例承包，实行机械设备租赁制，严格设备租赁管理和奖赔制度，加大设备使用率，提高设备完好率。

提高机械设备利用率，降低设备使用费。首先要建立健全机械设备维修保养制度，做好机械设备的维修和保养，严格执行合理的操作规程，按时检查机械设备的使用、保养记录，使其处于良好的工作状态，防止带病运行。其次，要开展技术革新和技术革命，不断改进机械设备，充分发挥机械设备的作用。三是加强机械设备的计划性，做好机械设备平衡调度工作，选择与施工对象相适应的机械设备，充分有效地利用各种机械设备及大型施工机械。四是要加强操作人员的培训工作，不断提高机械操作人员的技术职能，坚持持证上岗制度，提高机械设备台班产量。

以上三方面的成本控制需要科学的管理分析方法，从分析、对比、纠偏到检查，结合实际来运作。

1.分析：全面有效的工程成本管理必须建立在周密详尽的成本分析上。成本分析大致可分为7种：

（1）综合分析：即工程成本分析，将总的工程实际成本同预算成本、目标成本进行对照检查，计算出绝对数、相对数，以反映工程的实际成本降低率和目标成本降低额完成率。

（2）项目分析：即按施工成本费用构成项目进行分析比较，反映各成本项目降低情况，分析积极、消极因素，促进消极向积极转化。

（3）人工费分析：将项目中的人工费的实际成本同预算成本相比较，再参照劳资部门的有关劳动工资方面的统计资料，找出人工费超支因素及其原由。

（4）材料费分析：材料费分析常用的方法在经济活动分析上称为连锁替代法，在统计学原理上叫因素分析法。材料分析另应有对材料定额变动的分析，废旧料利用的情况分析，施工工艺的变动对材料费的影响的分析等等。

（5）机械使用费分析：首先将施工机械使用费的预算数与实际数相对照，求差额绝对数字，然后进行价格、数量分析，找出施工企业自有及租赁机械使用上的节约或浪费。

（6）其他直接费分析：其他直接费在施工预算中是按直接费计取一定的费率获得的相对额和有按定额项目直接列入的绝对额两部分组成，将此两部分分别进行预算与实际费用对照分析。平时建立详细台帐，年终将各自分析资料汇总分析。

（7）间接费分析：类似于直接费在年终汇总分析或在单位工程结束时进行总结分析。但它可控性大，可编制可控计划，与实际相比较，从差额中总结间接费控制中的经验及问题。

2.比较:对比计划成本与实际成本之间的差距。主要是在直接费用里，包括：材料费，人工费，周材租赁费等。

3、纠偏：成本对比的目的是发现问题，及时纠正，避免更大的损失，从而实现成本的及时管控

4.检查：完成成本的纠偏后，要及时检查其效果，总结经验，防微杜渐。

通过这些分析方法，我们可以有效的控制施工成本。在这个过程中，我们还要坚持以下的原则：

①成本最低化原则。一方面挖掘各种降低成本的能力，采取各种措施，使可能性变为现实；另一方面要从实际出发，以客观条件和现实的技术水平为依据，制定通过主观努力可能达到合理的最低成本水平。

②全面成本控制原则。它包括两个方面，一是全员参与成本管理；二是全过程的成本控制。

③动态控制原则。因为施工准备阶段的成本控制只是根据施工组织设计的具体内容确定成本目标，为今后的成本控制做好准备；而竣工阶段的成本控制，由于成本盈亏已基本定局，即使发生了偏差，也来不及纠正。所以，施工项目是一次性的，成本控制应强调项目的动态控制。

④目标管理原则。目标管理是进行任何一项管理工作的基本方法和手段，成本控制也应遵循这一原则。即目标设定、分解目标的责任到位和执行检查目标的执行结果评价和修正目标。

⑤责、权、利相结合的原则。在成本控制中，有“责”就必须有“权”，否则就完不成分担的责任，起不到控制作用；有“责”还必须有“利”，否则就缺乏推动履行责任的动力。必须贯彻责、权、利相结合的原则，调动管理者的积极性和主动性，使成本控制工作做得更好。

第9篇：机械原理力分析范文

关键词：公路工程；机械维护；故障分析

公路工程机械维护费用在整个施工中占重要的比例，而我国当今施工单位和企业仍未将机械维护放在战略位置，往往重视使用，轻视维修养护，不符合当前企业生产管理要求的全方位综合管理。我国相关专家也进行了工程机械维修养护的研究，在一定程度上给予企业指导，但缺乏理论深刻和具体可执行的维护措施。本文通过系统分析公路工程机械的故障原因，提出具体参考可行建议[1]。

一、公路工程机械故障原理分析

1. 机械故障基本原理分析。

机械设备的故障可以分为有形故障和无形故障，公路工程机械的故障也存在诸多的特殊性和一般性。根据机械故障和机械磨损规律可知，机械磨损与机械失效有着密切的联系。机械磨损是指机械在使用过程中由于工作或者故障导致机械结构发生摩擦，机械磨损是导致机械故障的重要原因。机械故障是指机械由于使用过程中正常和非常原因导致机械不能工作，需要进行维护工作，当故障解除后方可继续使用。研究工程机械的故障和磨损规律能够有效地控制其发生，最大程度的保证机械的正常使用时间。

在初始磨损期，机械磨损和故障属于敏感发生阶段，若不能正常的维护和应用机械磨损率和故障率会急剧增加；在超过初始磨损期与正常使用期，机械故障率速度最为稳定，机械性能也颇为稳定，该阶段机械只需进行日常维护，就可以保证其正常的工作。在机械使用后期，机械故障率和磨损率达到最高，这阶段是机械使用过程中性能最差，维护工作难度大，需要维护的工作范围大[2]。

2. 公路工程机械故障原因分析。

（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。

二、公路工程机械故障维护分析

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。

三、结语

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。

参考文献