時間：2023-03-17 17:58:10
導語：在機械系統設計論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
系統教學法是以具體機械設備（項目）為背景；以學生、項目和實際經驗為中心，而不是傳統的教師、教材和課程。把整個課程內容在一臺具體機械設備上得到有機的整合，使機械設計各章節內容與課程體系銜接地更加緊湊、順暢。學生開始接觸課程就了解了科學、嚴謹的設計思想。教師在授課過程中根據相關章節的零部件在機械設備中的作用，通過結合具體實物講述，使學生對相關內容零部件的作用產生較高認識，對每一個零部件的理解與選擇，必然會達到“學有所用”的要求。系統教學法課堂理論教學以改變過去傳統單獨各章節的分散學習，知識體系雜亂無章，使學生出現“知其然不知其所以然”的現象。通過對這些基本內容的學習去掌握有關的設計規律和技術措施，從而使學生具有設計其他通用零部件和某些專有零部件的能力。系統教學法特點：①系統性。整個課程內容作為一個系統，每個章節內容作為要素。②典型性。具體機械設備包含大多數機械設計課程的知識。③目的性。學習通用機械零件的設計與選型。④科學性。根據學生理解具體情況，靈活掌握、實施教學。⑤直觀性。設備結構和各個零部件的作用一目了然。⑥應用性。應用書本理論直接解決設備失效的問題。⑦關聯性。充分體現各個零部件相互關聯關系。
二、機械設計系統教學法實踐
“系統教學法”的核心是一臺具體機械設備，具體如何實施教學，可以根據具體情況靈活掌握。設備應具有形象化、具體化的特點，與傳統教學中的舉例有本質的區別，是把整個課程知識作為一個系統，而系統又是以一臺具體設備而體現的，各章節的知識通過設備零部件的設計和選型來學習。設備零部件具有形象化、具體化的特點，以提升絞車作為一臺具體設備實例教學。課程教學前，學生首先通過視頻了解這臺設備的用途，然后到實驗室參觀，讓學生確實感受到設備的外形。教師上課根據視頻首先介紹其工作原理以及各個部件的功能和作用，讓學生清楚認識到學習這門課程的目的就是要學會這臺機器的設計。在教學中要始終貫穿“使用場合—失效形式—受力分析—強度計算—結構設計”這一主線，本課程的學習分成三個單元進行，機械零件的疲勞強度設計和主要零部件，諸如齒輪傳動的強度計算、軸的設計、滾動軸承的選擇及組合設計、螺紋連接的強度計算及螺栓組連接的受力分析等內容列為重點內容作為減速器的重要組成部分，作為第一單元知識，在課堂上重點講授；而把比較易于理解的某些章節，如機械零件常用材料和選擇原則、過盈連接、摩擦輪傳動等列為一般性內容，安排學生自學。第一單元———減速器。①減速器原理。強調是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，是一種相對精密的機械，用來降低轉速和增大轉矩，以滿足工作需要。設計減速器時，應根據工作機的選用條件、技術參數、動力機的性能、經濟性等因素。②齒輪。通過視頻和圖片，讓學生理解齒輪的失效形式，然后講解制造齒輪需要材料和熱處理、齒輪的受力和強度計算、齒輪的加工精度和效率、齒輪的和齒輪的設計、材料、加工熱處理。③軸。根據減速器中軸具體結構進行教學，還要結合齒輪的結構和受力分析講授軸的結構，對軸的設計、材料、加工工藝、熱處理和精度公差要結合實際詳細講解，并對軸的失效形式和國內外最新維修方法進行介紹。④鍵連接。結合減速器的齒輪和軸進行教學，解釋鍵的作用，重點學習平鍵和花鍵的選型計算和實效形式，其他類型的鍵作為擴展知識進行介紹。⑤軸承。結合減速器的軸系，解釋軸承的作用，介紹軸承的種類，重點學習軸承的選型計算；結合減速器的工作特點學習軸承的和實效失效形式。⑥螺栓連接。以減速器箱體的各種螺栓為例，學習螺栓連接的種類、應用特點和使用場合、預緊力的作用、防松的措施、引伸學習螺栓的強度計算和提高強度的措施。第二單元———提升絞車其他部件。①聯軸器。首先根據提升絞車介紹各個聯軸器的作用，重點學習聯軸器的選型設計，聯軸器的種類以自學和課堂討論為主。②剎車器。教師簡單介紹提升絞車中剎車器的作用和類型。第三單元———機械其他知識。①帶、鏈和蝸輪蝸桿傳動。學習這部分知識時，要把這三章內容進行整合，改變過去按章節分別教學的方式。首先采用對比法進行教學，就是以齒輪傳動為參照物，重點介紹三種傳動的特點、應用場合，然后再分開單獨學習。②摩擦、磨損及。學習時以減速器為例，講解摩擦和磨損的危害以及的作用。重點學習劑的選用和方式。③機械零件強度。結合齒輪、軸和軸承的失效形式，學習材料的疲勞特性；結合齒輪、軸和軸承的工作中的受力形式，學習交變應力特性。要通過具體減速器齒輪、軸和軸承的失效案例，使學生掌握零件疲勞破壞的危害。
三、結語
論文摘要： 對于水電運行過程而言，輔助機械系統是十分重要的組成結構，其在設計過程中要把會對系統性能帶來影響的方面積極考慮在內，這樣才能維持水電站輔助水力機械系統設計方案發揮應有的作用。針對這一點，結合實際情況分析水電站輔助水力機械系統的相關問題。
如果將水電站輔助水力機械系統詳細劃分，其主要包括了油、氣、水、量測等不同的結構形式組成，整個系統最大的功能則是向主體設備創新良好的運行服務，維持整個電力設備的正常運行，提高水電站的使用效率。從長時間的運行情況分析，水電站輔助水力機械系統在設計過程中，其方案形式、產品好壞、技術高低對于水電站的經濟效益有很大的影響。
1 中水系統的設計
1.1 供水方式部分
我國國內當前的水泵使用性能常常達不到理想狀況，其主要是因為制造加工工藝達不到標準，產品質量不合格，無法維持系統的穩定運行，且大部分的水泵在質量、強度上與標準明顯不符。檢查中則發現了大部分電站的技術供水泵因制造方法、技術落后等各類因素造成其運行出現異常，對于設備的正常性能發揮起到阻礙作用。鑒于我國的減壓閥技術運用廣泛，其成本消耗也大大降低，在電站凈水頭處于120-300m范圍內時最好選擇自流(減壓)供水當成機組技術供水方式。遇到泥沙較多的電站時，需綜合分析運用正、反向的雙向供水方式，且做好定期切換實現反沖洗，避免出現堵塞。對于部分中小型的水電站在設計時可選擇循環供水方式，此形式運用在封河的寒冷地區時則會出現異常，這是由于冷卻器處于尾水渠時將會受到低溫影響而出現損壞。
1.2 排水系統部分
開始設計水電站排水系統時需根據不同的情況針對處理，若遇到中小型電站或尾水位過高的電站時，則要設計直接的排水方式。通過這種設計，不僅降低了水淹廠房的可能性，還能給設計者的工作帶來方便。這是由于集水井井蓋若要求密封時，其設計將會遇到不同的困難。而滲漏集水井、檢修集水井則需結合不同情況布置，這是現代設計理念中必須的標準。然而實際情況卻是，大部分電站的業主都提出把兩井之間進行打通處理，設計時則要求對連通管上添加常閉閥門進行調節，閥門安裝時必須具備較強的穩固性，這樣則能避免造成洪水沖垮廠房的危險。
1.3 管道閥門部分
考慮到全面增強電力系統的可靠性，避免系統運用中工作量過大，在設計方案時要對每個部位合理規劃，以此來降低操作人員的工作量。對于技術供水選擇自流供水的形式時，供水管中的第1道閥門的壓力承載要更強一級。例：當調保升壓值達0.9MPa則需要采取1.6MPa的閥門，若依舊選擇1.0MPa的閥門則壓力承載上達不到要求；當技術維修操作的難度較大時，最好可采取2道閥門，其材質最好選用不銹鋼閥門。
1.4 蝸殼排水部分
設計時需要注意的包括：1）尺寸的選擇，對于相關機械設備的尺寸大小要嚴格把握，特別是對于蝸殼排水及尾水管排水閥口徑要嚴格參照標準，一般控制在壓力鋼管及蝸殼進口公稱直徑9%為最佳。2）閥門設置。國內很多的設計者對每套機組設置了1個尾水管排水閥，由于閥門在使用時極為關鍵，可以對每套機組添加2個水閥，從而大大增強設備的使用性能。
1.5 濾水器設置部分
設計自流供水形式時，要想維持減壓閥的有效性能，在分布裝置時則需要對濾水器進行合理設置，以使得技術供水系統在常規狀態下運行，也可把濾水器放置在減壓閥前來保證性能發揮。盡管濾水器壓力的等級上升會加大投資成本，但其增加的范圍最多在15%，水電站完全能夠接受，此方案的運用范圍甚廣，且運用起來效果理想。
1.6 滲漏排水泵部分
選擇滲漏排水泵需根據具體的情況而定，水電站尾水位變化較大時，選用的滲漏排水泵要符合揚程的要求，這些要依據水泵自身的性能而定。若水位達不到理想狀態則會造成水泵長期無法正常工作，其必將導致水泵效率低、軸承溫度過高，軸承容易燒壞掉。處理該故障時要結合水泵的揚程情況，根據具體水位的高低加以處理，或者運用變頻的方式操作即可。
2 中氣系統的設計
1）水電站氣系統一般包括中壓氣系統和低壓氣系統，由于目前氣體介質減壓閥尚未達到成熟階段，因此這2個系統在設計時不考慮合用，應盡可能分開設置。2）由于供氣管路往往較長有一定的管路損失，使氣體到達供氣設備時壓力達不到設備的額定操作壓力，因此在選擇空壓機時其額定排氣壓力宜比設備的額定操作壓力略高一些，相應的貯氣罐設計壓力也要提高。3）低壓氣系統中吹掃及檢修供氣單元與機組制動供氣單元盡可能分開設置，并分別設置相應容積的貯氣罐；另外，吹掃及檢修供氣單元可作為制動供氣的備用氣源，以保證制動供氣的可靠性及供氣質量；制動供氣應盡可能干燥、清潔，而吹掃及檢修供氣干燥、清潔度可適當放寬。
3 中油系統的設計
3.1 透平油系統
1）中小水電站。對于管路系統結構調整，盡量簡化系統內部組織，例：對用油部位周圍、供排油總管適當添加活接頭，需要時結合軟管過渡等，盡可能采取少量的不銹鋼管、埋管進行布置。2）梯級電站。其透平油的設計需根據水電站的組成判斷，如：用油分析、化驗設備等等。
3.2 絕緣油系統
水電站的主變壓器基本上達到20～30年免維護要求，沒有大型事故則基本不要修理，通常無需更換絕緣油。對中小型水電站的絕緣油系統時可把供排油管路去掉。而梯級電站只要找到合適的站點對絕緣油系統設置，則能把絕緣油系統去除。
4 中水力量測系統的設計
1）為了實現對集水井液位的實時監控，設計時要添加2種不同類型的液位控制器，可采取壓力傳感式及浮子式等以互相轉換作用。2）對用于監測尾水管壓力脈動的傳感器，不得經過測壓管后再設置傳感器，以避免精度受到影響。3）對水位計部位采取防止水倒灌的裝置。
5 結束語
水電站輔助水力機械系統在水電站中占有重要地位，其直接影響了水電站的正常運行。設計者必須結合具體的性能需要、維修要求、成本消耗等因素，采取正確的設計方法來保證輔助水利機械系統作用的發揮。
參考文獻
摘 要
柔性機械臂作為柔性多體系統動力學分析與控制理論研究最直接的應用對象，由于其具有簡明的物理模型以及易于計算機和實物模型試驗實現的特點，已成為發展新1代機器人和航空航天技術的關鍵性課題。
本文主要討論了旋轉運動柔性梁實驗平臺機械系統和控制系統的設計。對于機械部分，組建了實驗平臺總體結構，進行了支架的設計，并將旋轉軸和安裝盤設計成1體。在控制部分，簡略介紹了振動控制系統的硬件構成，詳細介紹了運動控制系統的硬件和軟件設計。在運動控制系統硬件部分，主控機采用PC機，選用交流伺服電機，并用DSP運動控制卡將其與計算機連接。運動控制卡采用PID控制原理、面向控制軸的命令并使柔性梁運行于T曲線模式。在運動控制系統軟件部分采用Microsoft公司的Microsoft Visual C++ 6.0應用程序作為開發工具。并繪制了運動控制程序流程圖，闡明了程序的原理。最后通過機械和控制系統集成，實現運動控制信號和振動控制信號的共享，完成柔性梁的精確定位和振動控制。
關鍵詞：柔性多體動力學；柔性梁;運動控制;PID控制; DSP
The motion control system design of experiment platform
for the rotating flexible beam
Abstract：Flexible manipulator has been the most direct application for flexible multi-body system dynamics analysis and control theory.Because of it had simple physical model and easy to computer models and physical tests to achieve the characteristics, it has become a key subject of the development of the next generation robot, and aviation and aerospace technology.
This paper discusses the machinery and the control system design of the flexible beam experiment platform. In mechanical parts, formed a platform structure.The stent designed, rotation axis and installation disk designed into one. In Control part, briefly introduces the vibration control system hardware, introduces the movement of the control system hardware and software design carefully . In hardware part of the control system, using PC 、AC servo motor and DSP Motion Control Card to connect the two. Using PID control principles, the axis-oriented control orders enable flexible beam running on the T-curve model. In part of system software using Microsoft software companies Microsoft Visual C + + 6.0 application as development tool. And then painted the main computer control procedures frame, clarifying the principles of the program. At last, through machinery and control systems integration, the signal of motion control and vibration control shared each other. And then the flexible beam got precision position and vibration controlled in time.
Keywords: Flexible multi-body dynamics Flexible beam Motion control;
論文關鍵詞：保護；木工機械；知識產權；技術轉讓；設計方法
1我國木工機械經常應用的設計方法
我國木工機械經常應用的設計方法有以下幾種：①購機拆卸測繪法；②測繪移植法；③科學類比法；④反求工程設計法；⑤創新設計法。
這些方法構成一個現代設計體系，具有相當重要的應用價值。
2購機拆卸測繪法的優缺點
當前我國木工機械行業普遍采用的設計方法是購機拆卸測繪法，這種方法非常簡單，買來需要測繪的機器，拆卸后測繪出圖紙。在中國保護知識產權日益受到重視和普及的今天，這樣公開剽竊別人產品的做法不應該繼續下去。
2．1購機拆卸測繪法的缺點 購機拆卸測繪法的缺點有以下幾點：①侵犯他人的知識產權；②測繪以后沒有知識產權；③沒有掌握機器的設計精髓，不了解內部的技術要點；④錯過市場的暴利時期；⑤由于現代數控和電控技術相當復雜，對于高檔次機器來說很難依靠這種方式完成測繪；⑥造就不出高層次的設計隊伍；⑦不能提升企業的檔次；⑧由于設計方法不當可能無法降低生產成本；⑨進入數控時代需要摒棄的設計方法；⑩永遠不能創造出品牌；⑩如果測繪國內同行的設備可能遭到唾棄；⑥可能受到法律的制裁；⑩在國際市場上可能導致企業破產。
2．2購機拆卸測繪法的優點 購機拆卸測繪法也有很多優點，正是這些優點導致這種方法具有旺盛的生命力。歸結起來有以下幾條：①簡單可行，我國95％的企業采用這種設計方法；②最省錢的設計方法，幾乎沒有設計成本，國內高水平的企業可購買國外的原裝設備測繪，低水平的企業可購買國內優質產品測繪或者直接在圖紙黑市購買其他企業的成熟圖紙；③通常不需要高水平的設計人員；④不需要進行產品中試和推銷試銷期，產品可直接進入市場。
2．3我國木工機械產品設計存在的問題 我國木工機械存在的問題主要有以下幾方面：①企業之間產品結構雷同，沒有創新產品，技術開發走進誤區，行業設計人員整體收人偏低；②產品知識產權模糊，企業產品沒有知識產權，設備圖紙黑市買賣猖獗；③技術人員沒有上進心，不重視產學研結合；④沒有真正達到國際水平的產品，沒有符合國際標準的生產體系，沒有國際銷售網絡；⑤從業人員沒有在產品設計上趕超國際先進水平的決心和信心。
3購機拆卸測繪法的具體步驟
3．1樣機選擇與數控電控測繪步驟 購機測繪一定要選購合適的名牌測繪樣機，在購機時不能讓原生產廠家知道你的購買目的，因為測繪設計是非法的。
數控木工機床的測繪首先從軟硬件開始，如果軟硬件不能測繪成功就不要繼續進行測繪。通用數控機床軟件銷量大且已經通用化，開發比較簡單，一般由專業公司來完成，最好能外購。如果數控木工機械生產廠家更傾向專業化的數控木工機床，則必須自己開發軟硬件。數控加工中心等大型通用數控設備的軟件最難開發，因為這種軟件具有不同的功能，所以必須由專業公司完成。因此，采用購機拆卸測繪法應盡量開發單功能的專用數控設備，選用的數控加工設備硬件基本是通用化的且必須在測繪之前完成，即數控工作全部完成后再購買樣機。購買樣機后，拆除包裝和外鈑金，包裝和鈑金都要進行再設計。如果不具備這些再設計能力的廠家不要選擇購機拆卸測繪法進行設計。一般先測繪數控系統，但購機測繪法不適合測繪數控設備。測繪電控系統時首先對其進行拆卸，測繪和識別所有的電器元件型號，根據這些元件繪制電器原理圖；同時測繪電控面板，并對面板形式進行再設計，一定不要完全照抄原機的電控面板。
完成上述工作后，測繪和繪制布線圖；編寫電控系統元件動作順序表，然后測繪電控柜。一般都要重新設計電控柜，應使測繪機器的電控柜與原機不同。購買電器元件后，將自己測繪的電控系統進行原理聯機測試，合格后制造電控柜，將所有電器元件安裝在電控柜內進行元件聯機測試。在原來樣機機械系統的支撐下，可以確切地測試電控系統的功能，其全部合格后再進行下一步測繪。
3．2液壓氣動系統測繪步驟 在電器系統測繪成功后，開始測繪液壓和氣動系統，測繪時要根據元件的布置，首先繪出液壓或氣動原理圖；然后登記和測繪出元件的型號規格，如果由于樣機沒有標號、型號和參數而無法得到確切的數據時，就要根據原理圖猜出型號和規格參數，有了這些參數，就可以開始測繪和設計液壓或氣動元件安裝板。沒有液壓原理圖測繪其集成塊是非常困難的，因為不可能用線切割機將集成塊鋸開，集成塊的內部結構需要根據原理圖、結構功能分析來確定。這些工作完成后，開始測繪油箱或選購泵站。油箱和泵站的形狀不要與原樣機相同，應該在造型上進行再設計。
泵站和油箱設計完成后，開始測繪和設計油路或氣路布線圖，設計液壓或氣動元件動作順序表；采購標準件，連接元件進行原理測試。原理測試沒有問題后，制造元件安裝板、泵站等加工件和固定連接件。安裝調試液壓或氣動系統，將已經制造好的電控系統與液壓和氣動系統進行聯機調試，聯機測試完全合格后，撰寫液壓或氣動系統設計說明書和使用說明書。
3．3機械系統測繪步驟 在完成數控、電控、液壓和氣動系統測繪工作后進行機械系統測繪。首先確定機器的設計、裝配、工藝和定位基準，明確機器各個部件的劃分與總圖中視圖的個數，找出各個部件之間的連接關系，確定數控、電控、液壓、氣動與機械系統的連接環，繪制機體與地基、鈑金、包裝的連接關系草圖。
確定機器的設計、裝配、工藝及定位基準是設計成敗的最關鍵因素，許多測繪機器不好使是因為測繪者沒有領會這臺機器的設計思想。機器的設計基準一般是主軸中心線、機器對稱平面、臺面的中心線和底座基線。在確定設計基準后建立機器的空間坐標系，每根坐標軸代表一根軸系部件或者一個部件的中心線。裝配基準往往是機器實際裝拆過程的結合面、定位銷孔的中心距、主軸中心高、定位銷孔直徑、鈑金連接孔直徑和尺寸等關鍵部件的結構尺寸和連接尺寸。工藝基準是指機器為了保證所加工零件的最大和最小尺寸所需要保證的尺寸，包括加工零件的長、寬、高，轉動的角度和方向等參數與設計基準的相關尺寸，與這些尺寸相關的可調整尺寸。定位基準是機器所有零件都具有的幾個非常重要的尺寸之一，其是不直接測量的尺寸，也是測繪時最容易忽略的尺寸。在機械設計中，往往要求設計、裝配、工藝、定位基準重合，最優秀的設計人員所設計的這四個尺寸應該是統一的，明確這些尺寸將為機器的測繪帶來很大方便。
3．4明確機器各部件的劃分與視圖的個數 根據機器的復雜程度首先確定其總圖應該由幾個視圖才能表達清楚，然后根據裝配關系確定機器應該由幾個部件組成。應根據企業自身的設備加工能力、習慣的裝配方法合理地確定部件的數量，并為每個部件確定名稱，列出各個部件的零件明細表、標準件表草稿和外購件明細表草稿，然后撰寫機器設計任務書。
3．5測繪總圖的繪制 根據設計、裝配、工藝、定位基準設計出各個部件的總體尺寸，按部件在空問坐標系的位置標注裝配尺寸、定位尺寸、主要結構的名義尺寸和安裝尺寸。根據各主要零件的外形尺寸順序和各部分尺寸繪制總圖的各個部分，然后根據空間坐標分別繪制不同平面的部件。完成外形繪制后，對于有配合、又不能完全準確表達的內部結構要繪出各種不同的剖視圖。一般不能將所有配合拆開測繪，往往根據零部件的連接性質猜測主要配合的公差，標注配合性質，確定連接面的精度。最后撰寫技術要求、參數性能表及使用說明書。
3．6根據測繪總圖設計部件圖 我們通過部件草圖可繪制出裝配圖，然后再通過裝配圖繪制部件圖，但許多企業測繪時根本不繪制總圖，這是極其錯誤的。在部件圖中要標注部件的裝配尺寸、連接尺寸、定位尺寸、連接件相關尺寸，復審和標全各處配合尺寸，明確相關工藝尺寸與部件的關系。對于不能全部拆開的零部件，由于其內部結構不清晰不能進行測繪時，可以進行有限的破壞性拆卸繪制。部件圖繪制完成后，要核實所有標準件、外購件的技術參數，確實不詳的部分可以進行必要的局部拆卸，以便完善這三個表格。猜想所有部件結構細節，細化立體部件裝配圖，然后撰寫技術要求、參數性能表及拆裝部件的爆炸圖。
3．7根據測繪部件圖自動生成立體零件圖 采用立體部件圖繪制的部件圖很容易生成零件圖，根據測繪部件圖可以自動生成立體零件圖，由立體零件圖再形成平面圖紙。根據工藝要求、部件的裝配關系、連接相關件的結構要求、加工定位要求、相關尺寸加工過程的精度要求等等復審和標全各處尺寸，然后按照機械制圖國家標準繪制零件圖。對沒有拆卸零件的看不見部位要進行工藝結構設計，對內部結構不詳的部分要進行創新設計。最后撰寫技術要求，形成合格的零件圖。
3．8機械系統測繪的基本原則 機械系統測繪一定要保證樣機完好如初，能不拆卸的零部件絕不拆卸。如果測繪以后樣機銷售不出去，測繪就失敗了。
軸承、主軸、過渡以上配合的連接件、間隙調整組件、有彈簧壓緊的組件、無定位銷的平行導軌、配衍結合面等盡量不拆，數控、電控、液壓、氣動系統沒有調試成功之前不要拆卸機械系統。有防拆漆涂飾的螺栓和螺母，有膠封的結合面在拆前必須謹慎，盡量不拆。采用三維繪制方法測繪整機是最好的方法，在空間坐標系內繪制立體圖，然后由立體圖形成平面圖紙。一定要先畫總圖，再畫部件圖，最后畫零件圖，同一個部件盡量由一個人完成這些工作，再由另一個人來拆零件圖，這樣可以發現問題。
4測繪移植是企業設計的正確方向
按國際木工機械的設計模式，木工機械的測繪移植是最成功的設計方法。測繪移植仍然是測繪，還不能稱其為木工機械的創新設計，但其區別于購機測繪，它是現代企業生存和贏利的基本設計方法。日本和中國臺灣的木工機械設計都是采用測繪移植出效益的典范。企業的知識產權可以通過測繪移植獲得，憑先進的情報和市場信息決定開發計劃。具備10人以上研究隊伍的企業在簡單測繪樣機的基礎上，找專家決策移植部位就可以創造出知識產權。
移植是創新技術突破的基礎，沒有移植就難有創新。大企業可以移植產品，而且必須堅持在長線產品上進行移植創新，但要做到這一點也是非常困難的。企業移植產品所需的情報與信息是企業發展的保障。大企業移植產品是展示自己設計能力的主戰場，我們要堅決杜絕盲目移植和夸大移植效果，客觀地估計企業的移植與創新能力。
移植產品能否成功的關鍵是專利情報和市場信息，找到移植產品的主要弱點進行改進，找到對方沒有專利保護的結構是移植成功的關鍵，在移植測繪過程中獲得知識產權。我國龍頭企業的技術開發部門必須掌握新產品開發的測繪移植設計方法，新產品的測繪移植可降低企業的產品開發成本，如果對測繪樣機沒有造成損害，將測繪樣機銷售出去，還可以雙重獲利。企業的主產品測繪移植要進行精準設計和精益移植，一定要把測繪移植產品樣機做好、做精。要重新深度考察測繪樣機生產企業產品的國外專利，計劃移植國產產品的中國木工機械生產企業要搜集現有批量最大的木工機械產品進行測繪，搜集原來生產國廠家的全部專利。要詳細考察國外專利保護的內容，搞清他們專利的限制期限，如果在中國注冊過期就沒有問題。國外專利是否在中國注冊是最重要的，如果我們的產品出口，要注意這些專利在那些國家是否注冊，并劃定沒有注冊的范圍，從而提出我們進行哪些移植及移植后的產品可以出口地區的范圍，以保證這些設備出口到技術所在國家沒有問題。
5企業沒有知識產權的危害與突破國際專利限制的策略
最近幾年，外國木工機械生產企業逐步形成了對中國木工機械生產企業的專利“包圍圈”。中國木工機械生產企業出口自己的產品到歐洲將受到知識產權的嚴重制約，規模以上的企業一旦被外國企業提出專利訴訟將給其帶來毀滅性的災難，因此企業要制訂反歐洲木工機械生產企業壟斷技術的具體策略，制定長期測繪移植規劃。
要突破歐洲木工機械生產企業反壟斷法和知識產權限制，在他們的專利夾縫中尋找突破點。要充分借鑒歐盟競爭法為限制知識產權所采取的一般禁止與豁免和單獨豁免以及美國的評估分析方法及法律適用原則，熟知我國企業應對外國知識產權保護法從而維護自身利益的策略等。
要按國際標準標注和測繪移植的產品，歐洲木工機械的標準是非常嚴格的，我們測繪移植的產品只有達到國際認證的指標才有可能使產品走向國際市場。不能以國內的標準來移植設計國際高端產品，更不能把國內的假冒偽劣產品出口到國外，測繪移植的產品應滿足CE認證的要求。
6科學類比法的基本概念與優點
科學類比法的基本思想是摒棄原產品的結構專利，從機構原理上杜絕抄襲原結構的專利，但新設計的機構和原機構實現的動作應完全一致。其也可能是幾個機構的演繹和綜合，但從法律角度上看應與原設計沒有任何關系。科學類比法絕不是完全照抄，它是在類比參考設備機構原理的基礎上提出的新的設計理念。科學類比法在零部件尺寸、工藝、裝配關系、基準選擇上與原來的機器完全一致，但專利保護機構在類型上有所區別。
科學類比法是初步的創新設計，它是借鑒他人成功的經驗進行創新。科學類比法是日本人發明的，日本依靠科學類比法創造了20世紀趕超國際先進水平的世紀奇跡。日本的照相機、電視機、冰箱、汽車等的成功設計依賴的就是科學類比法。中國的木工機械也必須依賴科學類比法設計自己的新產品系列并趕超國際先進水平。
我國木工機械生產企業的自主知識產權產品是未來進行國際市場競爭的根本法寶，科學類比法是我們戰勝競爭對手不可或缺的有利武器。科學類比法是在測繪移植的基礎上找出測繪產品的不足之處，提出科學合理的改進方法，在類比測繪設備原理的基礎上形成自己的產品系列并獲得自主知識產權。
我國大型企業一般技術力量雄厚，完全能夠搞科學類比設計，只有利用科學類比法形成自主知識產權的企業才能最后成為行業的龍頭企業。
我國木工機械龍頭企業首先要組織工程技術人員學習科學類比法，利用科學類比法形成技術壟斷，利用自主知識產權壟斷形成系列產品從而獲得超額利潤，并形成系列專利技術。
科學類比法與傳統類比法的差別主要體現在傳統類比法以仿制為目的，而科學類比法則以仿制為手段，照抄原設計的目的是全面了解原產品；傳統類比法以引進設備資金為主，科學類比法往往以引進技術為主；傳統類比法以學習一家為主，測繪完就不再深究，科學類比法以學習眾家為主，綜合各家長處進行產品創新。科學類比法是我國木工機械設計中的主要方法，是相似、模仿、仿真、類比的集合。
科學類比法的設計步驟是從仿制開始，以相似設計為原理，以引進技術為輔助，基本照抄原設計。在仿制的基礎上移植，在仿制中發現問題，改進原設計，將仿制品移植成具有自己特色的新產品。經過移植以后再進行綜合，在自己產品成型后綜合各家長處，優化自己的產品。綜合就是創新，從相似、類比中得到靈感，創新出自己的新發明及新產品。
7反求工程設計法的設計理念
采用反求工程設計法往往沒有足夠的參考資料，或者有樣機但不能拆卸，需要完全憑借設計人員的靈感和水平完成設計。反求工程設計是創造性設計的一部分，往往憑一張照片即可設計出機器。反求工程是綜合運用現代機械設計方法完成的特定條件下的樣機設計。反求工程設計可從產品的媒體資料、公開的技術參數、運行過程中的觀察等獲得靈感，從而創造出自己的新發明及新產品。
創造力和創造性設計的過程需要豐富的知識和經驗，用已有的知識開拓新的知識。搞創造性設計要有高度的創新精神，強烈的參與意識和動力，同時還要具備健康的心理品質，不怕困難，刻意求新，百折不撓。而掌握科學的研究方法和各種創造技法，采取嚴謹的管理措施是成功的保證。設計中要克服片面性，樹立辨證的觀點，擺脫傳統觀念，不盲目相信權威，發揮群體優勢，注意綜合別人成功的經驗，抓住靈感和意念，及時形成概念報告。要對產品的可行性模型進行簡易論證，在樣品原型設計出來后進行小批量生產。
創造性不是直覺，不是靈感，而是突變論的本質反映。突變論是辨證法量變到質變的豐富和具體化，事物達到極限后再繼續發展就會創新。掌握現代設計方法自覺進行突變創造，就能夠設計出具有創新性的產品，只有掌握反求工程設計的人才才能稱其為師。
8我國木工機械產品與發達國家在技術上的差距
我國木工機械產品與國外的設計水平差距主要在理念、精度、造型和可靠性設計上。我國的設備水平和國際大公司的主要區別是知識產權、品牌、市場經銷潛能，在國際上所樹立的中國特色產品應該是高質量和高精度的。我們競爭的資本是低成本，而不能總是低檔次。發達國家對我們的真正威脅是他們在中國建廠。
我們按國外市場設計他們需求的中國木工機械市場究竟能做多大的關鍵是技術水平的突破。加大科技研發力度的關鍵是人才，開發木工機械新產品是木工機械設備制造企業產品結構調整的關鍵。引進技術必須注意引進他們的生產工藝，我們現階段必須以自主開發的木工設備作為首要目標，必須有自己開發且有知識產權的木工機械產品。現在，高校開發的產品企業不要，而企業又開發不出創新型產品。應該加快高校與企業共同研究的步伐，讓引進技術和創新性開發成為企業和高校合作的新起點。
中國木工機械的國際地位與日俱增，我國木工機械的GDP已經超過意大利，再有3年可能會超過德國，我國木工機械生產企業要培育中國的豪邁和SCM。現在，我國木工機械沒有技術型企業，誰重視產品開發，誰聯合行業相類似的企業形成集團，使集團設計能力超出自己的制造能力，集團依靠技術收購沒有開發產品能力的企業，這樣的集團就會逐步把自己打造成技術型企業。
從長遠的目標看，行業龍頭企業必須成為技術型企業，企業進行技術開發必須有長遠規劃，塑造好自己的出口品牌，選好自己沖擊國際市場的產品。現在國內木工機械市場價格已經走到谷底，沒有品牌和質量的產品生產廠家在出現行業危機的情況下將只能破產。
關鍵詞：本科教育；畢業設計；指導策略；機械專業
中圖分類號：G642.477 文獻標志碼：A文章編號：1673-291X（2011）18-0319-02
對于高等教育工科專業而言，畢業設計（論文）是培養學生實踐能力和科研能力的重要環節[1]。它需要學生將專業理論知識和工程實踐緊密結合起來，分析、解決實際問題。這既是學生加深對所學知識的理解、綜合運用知識解決實際問題的過程，也是學生進行知識創新、增強創新精神和創新能力的主要途徑[2~5]。從這種意義上說，畢業設計的質量是衡量高校工科專業教學水平最為重要的指標之一。特別在當前的高等教育大眾化的形勢下，高校應該認真分析畢業生的學習心態，把提高畢業設計質量作為提高整個學校教育教學水平的重要方面常抓不懈[6]。
要提高畢業設計的質量，關鍵在于增強導師指導的科學性和針對性。一般而言，畢業設計的指導主要集中在以下幾個方面：幫助學生選擇課題、指導知識的綜合運用、指導科研方法、教給科研中的交流技巧、教給科技論文寫作規范。
一、幫助學生選擇合適的畢業設計課題
畢業設計的質量，首先取決于課題選擇的好壞。在這方面，指導教師一定要把好關。
1.課題的選擇要盡量兼顧學生的專業興趣和教師的科研方向。一方面，畢業設計的主體是學生。確定的課題學生感不感興趣，將在很大程度上決定學生投入的程度和最終成果的質量。另一方面，如果確定的課題與指導教師自己的科研方向有較高的重合度，教師不但指導得深入、有效，而且指導的積極性高，指導投入的時間和精力相對更加充分，甚而至于達到教學相長的理想境界。在實踐中，選題時不能兼顧上述兩個方面――要么忽視學生的興趣，脫離學生的專業發展方向；要么忽視教師的研究方向，使指導畢業設計成為教師的一種額外的負擔或包袱，都會嚴重影響學生畢業設計的質量。
2.課題應該具有綜合性，難易程度適中。機械專業的畢業生很多都是從事機電一體化產品的設計的，因而他們做的畢業設計的課題應當具有一定的綜合性――涉及機械、控制、傳感檢測和信息處理等多個領域。學生通過完成這種課題，可以開闊眼界，學會綜合運用這些領域的知識解決問題。這對他們將來獨立開展設計工作或者從事機械專業的科研工作，無疑是非常有益的。相反，如果給學生選是非綜合性的課題，例如一般的工藝或設備的設計題目，難度小，學生只要掌握機械領域的知識就可以完成。但是，這種設計工作既不能提供足夠的科研方面的訓練，也不能提供分析、解決實際問題的機會。這樣，學生在以后的工作中遇到技術難題，很可能不知道如何解決。不會應用新技術、新知識進行產品的整體設計和開發。
不過，要注意的是，綜合性課題的難度一般較大，要求學生綜合運用各領域的知識才能完成。而畢業設計的時間有限，學生較難圓滿完成課題。針對這個矛盾，教師可以通過降低單個領域的設計難度來加以克服。比如，在機電一體化系統設計中，機械部分的設計可以采用常用機構，以降低機械設計的難度。
二、指導學生綜合運用各學科的專業知識
現代的機械產品，很多都是機電一體化產品。在設計過程中，除了要用到機械專業的知識外，還需要其他控制、檢測傳感等專業的知識。在本科階段的課程學習中，各個領域的專業知識都是分別單獨學習的，包括課程設計也是各個課程單獨進行的，同學們只能學習各個課程的知識，還不能把各個領域的專業知識綜合應用實際的產品設計中。在學生畢業設計過程中，指導教師應該根據畢業設計的題目，指導學生綜合應用各個領域的專業知識進行產品設計。學生在綜合使用各個領域專業知識的同時，一方面鞏固了各領域的專業知識，另一方面加深了各領域專業知識的融合。這樣，在具體的產品設計過程，才能融會貫通，熟練應用。
三、指導科研的方法
學生在本科階段的學習，只是儲備、積累了一些專業知識，科研能力的訓練很少，科研能力非常薄弱，學生遠沒有掌握科研的方法。學生畢業后，不管是走上工作崗位，還是繼續讀研深造，都需要掌握一般的科研方法。對于機械專業的學生來說，一般的科研過程包括：檢索資料、確定設計方案、建立模型、仿真與實驗、系統集成。在畢業設計的過程中，老師應該指導學生掌握科研過程中常用的科研方法。
在檢索資料階段，指導教師應該指導學生通過圖書館的圖書、期刊、數據庫、網上論壇等多種渠道檢索到需要的資料。同時，對這些資料進行整理、分析，了解現有產品的技術現狀，進而對現有的技術方案進行優化，確定最終的技術方案。
在建立模型階段，指導教師應該指導學生根據實際情況，建立系統的數學模型、物理模型、有限元模型等幾種模型，或其中的某一種模型。學生經過訓練，能夠掌握其中一種或幾種模型的建模方法、建模工具，主要是相應的計算機軟件工具。當然，由于是在本科階段，學生所建的應該是簡化模型，建模步驟比較簡單，所建模型也應該易于檢驗。
在仿真與實驗階段，教師要指導學生根據所建的模型，進行數值仿真、有限元仿真、半物理仿真，要教給學生適合的仿真工具和軟件；教師還要指導學生掌握一般機電系統實驗的搭建方法，常用儀器儀表的使用方法，實驗數據的簡單處理、分析方法等等。
在最后的系統集成階段，教師要指導學生根據仿真與實驗結果，修改所建模型，把機械系統、檢測傳感系統和控制系統集成到一起，成為一個實際的機電一體化產品。
總之，在畢業設計的每一個階段，指導教師都應該明確地指導學生該階段所要達成的目標，實現目標的方法、途徑、所需的工具等等，從而使學生的設計工作有的放矢，有法可循。
四、教給科研中的交流技巧
學生在課程學習階段，和老師、同學也有過學業上的交流，但都限于校園中。在畢設過程中，學生首先要與指導老師充分交流、溝通。遇到技術難題，還需要向學校里的其他老師以及企業里的專業技術人員請教。有時候，還要利用網絡平臺向更廣泛的人群請教。這些都需要學生擁有一定的與人溝通交流的能力和技巧，尤其是與他人交流技術問題的能力。
有鑒于此，教師需要教給學生相應的交流技巧。比如，指導學生在交流前要做好準備工作，查找相關資料，把遇到的技術難題的來龍去脈搞清楚，這樣，在交流的時候，才能有的放矢。目標明確了，交流也就更順暢、更有效了。再如，要提醒學生在交流過程中既要有自己的主見，又要保持開放謙虛的態度，從而能夠博采眾長，兼收并蓄，通過交流加深對問題的理解，形成更優的問題解決方案。當然，教師還要提醒學生注意交流的基本禮儀和要求，包括稱呼要得體，說話要簡單、明了，從而花最少的時間，用簡潔的語言，把問題說清楚、說透徹。
五、教給科技論文的寫作規范
本科畢業后，學生不管是參加工作，還是繼續深造，都需要撰寫各種科技文獻，包括科技論文。在畢業設計論文的撰寫過程中，學生要學習如何撰寫科技論文，包括論文的總體結構、開頭結尾、具體內容、語法結構等，為以后的論文寫作培養能力。總的說來，論文應該格式正確、內容全面、層次分明、數據可靠、文字簡練、說明透徹、推理嚴謹、立論正確，避免使用文學性質的帶感彩的非學術性詞語。
指導教師在學生畢業論文的寫作過程中，應該根據學生的寫作情況，多次指導學生修改，直到達到學校的要求為止。
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【關鍵詞】遠程；故障診斷；監控
1.引言
在工業化時代，大規模機械電氣設備的使用讓社會生產效率大幅度的增加，但與此同時，機械設備故障也頻繁發生，延誤生產時機。所謂故障，是指機械系統偏離正常功能，造成設備基本功能不能保證。最初故障診斷是依賴人員的個人經驗及簡單檢測儀器，隨著電工電子、傳感器、信號分析、計算機等技術的發展，對發生的故障，除要求設備管理人員具備掌握一定的機械專業技術、還要有電氣、計算機等專業知識。這對于依賴于個人知識儲備在故障面前顯得杯水車薪，特別是高技術含量進口機械設備故障如民航發動機故障，我們有時候卻無能無力而不得不依賴外國專家指導。這樣在計算機網絡的發展下，基于WEB的遠程故障診斷分析由此而產生。
遠程故障診斷可提高復雜機械電氣設備的維護和診斷，實現對分設備和關鍵部件進行分散集中式監視、診斷和管理。不僅提高了設備的管理效率，降低了維護費用，還提高了故障診斷的水平和快速性，也有利于資源共享。
2.監控診斷系統
監測與診斷主要是根據快變信號、緩變信號以及開關量信號的變化，運用通頻和分頻振幅值等多種方法來判斷機組是否正常運行。
系統需有多種采集卡，包括振動信號采集卡、轉速采集卡、溫度壓力流量采集卡以及報警信號采集卡。還需要有相應的信號變換和調理電路。各種參量的獲取是通過振動、溫度、壓力、轉速等測量傳感器實時獲取機組工作狀態信息。然后將各種信號通過信號分析處理方法通過PC總線和計算機顯示出來，實現各種工況的實時顯示。再到更高層次就是利用智能診斷系統對監測的數據進行分析和模態識別，利用邏輯推理和數值分析方法相結合的方式，利用專家知識和固有原始數據進行分析和比較，得出診斷結論，以上過程可用下圖結構表示。
圖1 監控診斷系統組成框圖
3.遠程故障診斷地應用
遠程故障診斷是一門實用性強的技術，它在工業、醫療、石油、航空等各個方面都有廣泛地推廣和使用。
利用INTERNET技術，FANUC的數控機床采用了C/S的架構設計，這其中包括了服務器和客戶端。運用SQLSERVER 2008可以創建數據庫，利用TCP/IP協議可以建立通訊鏈路，利用柔性制造系統可以對機床故障診斷分類，利用電腦分發出診斷號、參數號，進行PMC接口診斷。也有的專家獨辟蹊徑，將遠程故障診斷在數控裝置的應用劃分成了四個模塊，即信息檢索模塊、智能診斷模塊、網絡會診模塊、遠程檢測模塊。信息檢索模塊主要是利用專家系統人工或者機器進行檢索，智能診斷模塊主要應用對檢測信號進行分析，再利用與此類似的遠程數控設備監控診斷系統是由CNC、現場監控工況機，數據存儲服務器、WEB服務器及遠程監控與診斷系統中心等組成。楊賢等介紹了一種監控軟件，HOMS監控軟件是以狀態監測為基礎，最優檢修決策為目的的。它的體系架構為狀態監測系統，廠級診斷中心，企業級決策中心。
在汽車行業，常用的維修檢測設備是從電噴車解碼器、手持式故障診斷儀慢慢發展到行業中比較流行的離線PC式汽車故障診斷儀。現在又有新的趨勢了，顏伏伍、曹愷等研究了基于智能手機的汽車遠程故障診斷。他們發現一些手持式診斷設備存在攜帶不方便、缺乏維修指導并且診斷效率低下等情況，利用ARM公司推出的開發復雜應用程序的RVDS（Realview Development Suite）開發工具設計實現了讀清故障碼、讀凍結幀、讀數據流等，另外還具有遠程交互能力和方便專家進行遠程輔助診斷等功能。
在石油與礦山機械領域，王峰、路小琪研究了基于物聯網的礦井提升機感知系統設計。所謂物聯網就是通過二維碼識別設備、射頻識別裝置、紅外感應器、全球定位系統和激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。在這種技術環境下，提升機控制系統通過傳感器、檢測設備以及安裝在系統中的無線傳感器等關于該設備的運行狀態經過以太網傳遞至調度室。在長輸油氣管道中，實現輸油泵在online狀態下監測最好是使用在線故障診斷軟件，可是幾乎所有的都是通過安裝在設備商的各種監測儀表，然后通過網絡上傳到SCADA系統上進行數據分析處理、多線程進行管理。可以達到實時監控狀態，準確地找到故障報警。在鉆機的在線檢測中，從萬生、張鵬飛、林智敏、于輝等人在石油機械雜志上研究了利用國際上最先進的remote數據與圖像監測處理技術，采用移動通信衛星實現了遠程數據及視頻傳輸的功能，利用這些專有技術實現了數據的網間共享以及信息捕捉等功能。在壓縮機的故障診斷與監控上，吳文莉采用了嵌入式CPU和無線通訊GPRS發送模塊如遠程數據傳輸單元DTU組成。在對鐵路設備的診斷系統設計中，李桂林發表在《自動化與儀器儀表》上論述了采用計算機網絡、數據庫技術和故障診斷技術，一定程度上提高了列車的運行效率和保障了行車安全。
另外，Deb.S，Domagala.C，Gho-shal，Alena.R在《The international society for optical Engineering》利用美國Qualtech的軟件開發了一種基于上述系統判斷的遠程診斷服務器，建立了遠程檢測空間服務站的模型。我國葉文君等利用基于模型和信號處理的方法對空調系統的故障診斷和檢測進行了分析和總結。在機器人焊接方面，由星云焊接公司研制的Nebula型焊機，它可以通過互聯網實現遠程故障診斷、遠程檢測，還可以將數字電視技術應用在它上面。
4.結語
文章簡要介紹了故障診斷系統的組成和基本原理，肯定了基于WEB故障診斷系統的作用，并且介紹了監控檢測系統的組成以及遠程故障診斷在各行各業的應用。基于WEB的故障診斷技術發展已有多年了，相關技術已經日趨成熟，對于遠程故障診斷的前景可能會在對故障位置精確性確定、故障時間準確性預測、檢測故障地點的精密化等方向發展。
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關鍵詞：地方高校；機械工程；產學研合作教育；實踐教學
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：B 文章編號：1674-9324（2013）09-0049-03
對方高校如何準確定位人才培養目標，科學合理地構建實踐教學體系，實現教學與科研、生產有機結合，培養高水平應用型創新人才，是當前和今后一段時期內，地方高校產學研合作教育需要重點解決的問題[1，2]。不同的高校采用不同的實際教學模式，實踐教學結果也就存在著較大的差異[3，4]。本文以山東建筑大學機械工程專業為例，主要研究地方高校機械工程專業實踐教學體系的建設，實踐教學環節的構建，以及實踐教學改革措施，為培養具有機械產品研究、開發、設計、制造、生產組織管理及經營能力的創新人才奠定了堅實的基礎[5]。
一、人才培養目標
通過對國內眾多開設機械工程專業高校的調查研究后發現，我國在當前和未來相當長的一段時期內，機械工程專業的大多數本科畢業生將直接進入生產一線，從事機械產品設計、制造、生產組織管理等實際工作。因此，地方高校機械工程專業的人才培養目標是具有較扎實的自然科學、人文社會科學基礎的，較系統地掌握機械工程專業寬廣的技術基礎知識，具有較強的創新意識和機械工程專業應用能力，能從事機械產品研發、設計、制造，以及組織管理和市場經營工作的應用型創新人才。
二、實踐教學體系
根據機械工程專業的教學特點，圍繞著專業人才培養目標，在現代教育理論、教育思想的指導下，采用系統科學的理論和方法，提出了“四層七模塊”的實踐教學體系。“四層”是指基礎知識培養層、專業知識培養層、創新能力培養層和工程能力培養層，“七模塊”是指基礎實踐模塊、專業實踐模塊、創新訓練模塊、科研訓練模塊、工程認知實踐模塊、工程項目實踐模塊和工程崗位實踐模塊，7個實踐教學模塊下設有25個不同的實踐教學環節。“四層七模塊”的實踐教學體系如圖1所示。在學生必修的154學分中，7個實踐教學模塊共計61學分，其中，科研創新訓練是8學分，實踐教學環節占必修學分的40%。
“四層七模塊”的實踐教學體系是以學生為主體，在產學研合作教育的平臺上，引入現代教學技術和教學手段，改革教學理念、教學方法和教學內容，改善校內實驗室、工程訓練中心，依托行業、企業建立校外實訓和實習基地，教學現場由校內向校外或生產現場延伸，推行產學研合作教育實踐教學模式，全面提高學生的學習興趣，提升學生的學習能力、創新能力和工程實踐能力。4個層次的實踐培養模式、7個不同實踐教學模塊、25個實踐教學環節都是建立在產學研合作教育平臺的基礎上的。
三、實踐教學內容
根據機械行業對本科人才知識和能力的要求，結合山東建筑大學機械工程專業辦學特色及人才培養目標，不斷完善實踐教學體系，進行實踐教學改革，建立包括從基礎知識實踐到專業實踐、從創新訓練到科研訓練、從工程認知實踐到工程崗位實踐循序漸進的實踐教學環節。實踐教學包括校內實踐教學和校外實踐教學，具體內容如下。
1.校內實踐教學。校內實踐教學包括基礎實踐、專業實踐、創新訓練和科研訓練四個模塊。各模塊內容包括課程實驗、課程設計、技能訓練、創新訓練，以及參加各類科技項目和競賽等。基礎實踐模塊下設物理實驗、電工電子實驗、力學實驗等認知實驗、演示性實驗和設計性實驗。專業實踐模塊包括機械原理零件實驗、機械工程控制基礎實驗、單片機實驗、PLC實驗、計算機輔助繪圖實驗、互換性與精密測量技術實驗、金屬切削原理實驗、材料成型實驗、測試技術實驗等認知實驗、演示性實驗和設計性實驗，以及各專業課程的綜合型實驗、設計型實驗和綜合實驗周等。創新訓練模塊包括機構組合創新實驗、機械系統創新實驗、機電系統創新設計實驗、PLC控制系統設計實驗、單片機控制系統設計實驗。科研訓練模塊包括學生申報的SRP創新項目，以及學生參加的產學研合作項目創新訓練等。校內實踐教學將在不斷完善基礎性實驗的基礎上，逐步提高設計性、綜合性、創新性實驗的比例，同時，進一步開放實驗室，引導學生參與教師的科研活動，創造條件培養學生的動手能力，提高學生實踐和利用綜合知識解決問題的能力。
2.校外實踐教學。校外實踐教學包括工程認知實習、工程實踐課程實驗、企業講座、工程實踐課程設計、暑期實踐、工程實訓、畢業設計、認證實訓、工程創新實踐、生產實習等10個實踐教學環節。下面主要介紹了6個實踐教學環節的建設內容。（1）工程認知實習。了解企業文化、管理、工作流程等，目的是建立大機械的整體概念，了解機械制造企業的構成要素、各部門之間的關系、各部門生產特點和運行特點，同時，進一步了解專業特點，增加專業認可度。重點了解企業的設施、設備、組織結構、工作流程、管理規范、運營管理內容、先進制造技術以及機械工程發展趨勢等。（2）工程實踐課程實驗。通過深入企業了解工程實際問題及技術數據，然后在實驗室建立實驗系統，運用所學的理論和知識，提出解決問題的方案，達到既加深對所學課程理論知識的理解，又提高了實踐動手能力的目的。（3）工程實踐課程設計。由校企雙方人員擔任指導教師，安排學生深入企業開展工程實踐問題的調查與分析，根據每門課程實踐教學要求，結合課程實踐教學內容，綜合提煉出課程設計題目，并把課程設計題目與企業的工程實際緊密相結合，采用實際工程數據，提出設計方案或者是解決問題的方案。（4）工程實訓。在企業導師指導下，學生以項目組成員的身份參加企業承擔的實際工程項目的研究，根據企業的具體要求承擔部分項目的設計，了解和掌握工程項目的立項目的、申報途徑、研發思路、運行機制與管理辦法。引導學生自主學習，培養學生獨立獲取知識的能力。（5）畢業設計。以企業的實際課題為依托，采取校內導師與企業導師共同指導的雙導師制。結合企業產品設計、生產技術改造、產品開發等相關內容，由學校和企業雙方共同選定畢業設計題目。學生針對具體畢業設計題目在企業進行設計，最后提交設計報告。通過畢業設計使學生系統了解所在企業產品的生產流程、關鍵技術、工藝裝備、產品質量控制體系，以及企業文化和企業精神。（6）生產實習。深入到企業的產、供、銷等部門，跟班進行生產實習。詳細了解企業崗位操作規程及相關管理規程等，目的是使學生熟悉工廠生產設備、運行管理、環境保護等相關法規，初步培養學生的觀察能力，以及發現問題、分析問題和解決問題的能力，培養學生的創新精神和團隊協作意識，由此獲得對企業管理的深刻認識。
以上校內實踐教學與校外實踐教學環節相互穿插、相互銜接地進行，通過這種循序漸進的教學過程，提高學生的工程實踐創新能力。
四、實踐教學改革措施
為了有效地實施“四層七模塊”的實踐教學體系，充分體現產學研合作教育平臺的作用，需要進行如下實踐教學改革。
1.調整實踐教學計劃，更新與優化現有實踐教學內容。改變實踐教學從屬于理論教學的現狀，制定獨立的實踐教學計劃和實踐教學大綱，增加實驗、實習、實訓教學學時數，增加跨學科、綜合型、設計型實驗項目，使綜合性、設計性實驗比例占總實驗的80%以上，將課程群內的實驗整合為更加系統合理的實驗課程，提高實踐教學效率。
2.結合實踐教學內容的改革和實驗室、實習基地的具體情況，編寫具有特色的系列實踐指導材料。實踐指導材料是實踐教學改革的主要載體和保障，在現有實驗教學資料的基礎上編寫與實踐教學配套的系列教材。
3.結合教師科研項目、企業產品開發、技術革新、工藝改造等實際課題開展實踐教學方法改革。引入現代教學技術和教學手段，開展項目教學法、現場實訓法、課題研究法、情景教學法、案例教學法、工程實例教學法等，將本領域的前沿知識和新技術引入實踐教學課堂上，提高學生的創新實踐能力。
4.進一步開放實驗室，提高實驗設備的利用率。在滿足多層次實驗教學的基礎上，進一步加大實驗室開放力度。各實驗室保證每天開放時間不少于12個小時，除了負責正常課程的基本實驗外，還對學生提供一定數量的課外實驗選題，同時為學生自帶課題及課外科技創新活動提供技術支持。
5.加強與企業的聯系，建立產學研合作平臺。產學研合作教育的最大優勢就是為提高學生實踐創新能力的培養提供了真實的、廣闊的校內外實習和實踐基地。因此，與企業建立聯合實驗室、研發中心或者工程研究中心，校企合作共建校內外實踐基地是產學研合作教育要解決的一個硬件條件。
6.與企業聯合指導畢業設計。通過畢業設計，學生能夠將本專業課程體系內所有相關知識融會貫通，用于解決工程實際問題。通過產學研合作教育，實施學校與企業的雙導師制，選派一批優秀畢業班學生到企業、科研院所進行畢業設計，直接參與實際課題或工程項目，由企業導師進行指導。企業導師不僅幫助指導畢業設計，還著重向學生介紹企業迅速發展的形勢和需求，以及企業對學生知識、能力和素質的綜合要求。在畢業設計過程中，學生不是簡單的學習，而是結合企業工程實際進行綜合知識的學習與實踐。
7.設置自主個性化科研創新學分。通過在教學計劃中設置自主個性化科研創新學分，使學生自覺參加各種社會實踐及素質拓展活動，同時，學校或學院也可舉辦各種課外科技活動和機械創新設計大賽，題目來源可由教師命題或學生自行選題，啟發學生發現自己身邊或生產過程中存在的機械方面的問題，提出創新題目，對學生進行創新構思和設計方法培訓，使學生從發現問題、分析問題、解決問題到產品制作過程進行了全過程的綜合知識訓練，從而提高了學生的創新能力和社會實踐能力，開拓學生的知識面，培養學生的創新精神和團隊合作意識。
8.針對實踐教學環節制定相應的考核辦法和評價指標。實施學校、企業、科研院所多方聯合辦學，建立多方參與的專業建設理事會，共同制訂人才培養目標和培養方案，根據社會需要不斷優化實踐教學體系；完善課程驗收制度，對兩年驗收期內的所有課程進行公開考核評價；建立健全畢業設計動態監控制度，對畢業設計過程中的題目認定、師生雙選、中期檢查、畢業答辯、資料驗收等各個環節進行動態管理與監控。并將這些動態教學管理制度拓展至整個實踐教學過程。
五、結論
根據學校自身學科特色和優勢以及人才培養目標，結合地方經濟社會發展狀況，在產學研合作教育背景下進行實踐教學改革，提出了“四層七模塊”的實踐教學體系，建立與產學研合作教育相匹配的實踐教學環節，推進人才培養與企業相結合的模式，利用企業高技能人才和專家參與實踐教學，從而培養出高質量能適應地方經濟發展需求的機械工程專業應用型創新人才。
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關鍵詞：P LC；卷煙級；自動控制；改造
Abstract: the industry automatic control realization of meaning. This paper Super9 (super 9) JuanYanJi as controlled object, in a brief overview PLC technology, and on the basis of detailed introduces the JuanYanJi 9 electrical control system reform, the purpose of the latest control technology and network communication technology applied to the reform process, improve the stability of the system and the machining accuracy.
Keywords: P LC; Cigarette level; Automatic control; transformation
中圖分類號： TS452 文獻標識碼：A文章編號：
當前，隨著煙草制造業重組的日益深化，煙草行業正面臨著空前的壓力和挑戰，為了適應不斷變化的市場形勢，很多煙草設備急需改造，以期改造后的設備控制系統速度更快、精度更高、性能更穩定。卷煙機械是機械行業中比較特殊的一種成套設備，其由濾嘴、卷接、包裝、裝盤、大流量輸出等設備組合而成，涉及機、電、氣、液、光、核等專業領域，結構復雜，系統環節多，要求協調性比較強，而目前國內多數煙草企業所采用的卷煙機械投入生產已有十幾年，機組電氣控制系統缺陷日益凸顯，機組控制方式落后，在一定程度上嚴重影響了卷煙廠的生產效率和產品品質。PLC作為一種新型的工業控制器，以其設計、安裝、接線、調試工作量小，研制周期短，抗干擾能力強，可靠性高，故障率低，可維護強等優點，成為目前國內外自動生產線控制系統的首選控制方案，并在卷煙行業中得到大力推廣。下面，筆者以Super9（超9）卷煙機為例，就如何利用PLC技術實現超9卷煙機生產線的智能化改造進行探討，以期將最新的控制技術和網絡通信等技術應用到改造過程中，提高機組系統的穩定性和加工精度。
1PLC控制概述
所謂PLC，是可編程邏輯控制器(Programmab leLogic Controller)的簡稱，其采用的是計算機的設計思想，起初只能進行邏輯運算，主要用于順序控制，隨著微電子技術、計算機技術和通信技術的發展，以及工業自動化控制愈來愈高的需求，PLC在速度、功能、智能化模塊及聯網通信等方面有了很大提高。現在的PLC已不只是開關量控制，并同時具備了模擬量控制、過程控制以及遠程通信等功能。當然，PLC也有自身其局限性，如無法向操作者顯示動態的設備狀態參數，無法進行大批量數據的存貯與轉化，尤其是當系統工藝改變時，無法方便、快速地改變相關參數、配方。因此，在稍復雜一些的控制系統中，PLC常與工業控制計算機配合使用，實現完整的控制功能。
2 超9卷煙機改造指導思想
據資料現實，當前很卷煙機的有效作業率不足65%，以超9卷煙機為例， 因歷史的局限性，該機主要存諸多問題，如，控制方法落后，使用元件多，電路系統復雜，故障率高等、維修工作量大、停機時間長等，此外，還有人機界面簡單、參數設定不方便、統計不完善等，以上問題嚴重妨礙了設備有效作業率的提高，因此對超9生產線進行改造極為必要。綜合當前控制領域的水平與發展及卷煙級運行的實踐分析，確定超9卷煙機組改造的指導思想主要如下：機電分離，集中控制，實時監控。其目的主要是為了實現電氣控制系統與機械系統結構的上相分離，以利于機電系統的維護及修理。將分離式硬件邏輯控制系統改為模塊化集中控制，以提高包裝機控制水平，增強系統的可靠性；運用智能化技術對包裝機運行進行實時監控，給操作工以指導。
3控制系統改造設計
3.1 總體結構
系統采用上、下位機控制結構。由于原超9卷接機組的電控系統由于8085微處理器及繼電器控制組成。因8085 微處理器功能的局限性, 整條生產線采用了多塊輔助電路板多CPU。新的電控系統包含邏輯控制部分及生產統計數據采集部分兩大功能，前者能較好地連接原系統的輸入輸出點, 除繼承原功能外, 還必須注意設計的通用性、可靠性及可維護性，擬由 P LC實現。PLC如可執行順序控制、邏輯判斷、定時、計數及運算等功能, 并可通過數字和模擬的 I/O 組件對各種機械運動進行控制，且具備數據采集和生產統計功能，功能強大。但因PLC較難實現人機交互界面, 因此擬由其作為下位機，上位機采用工控機，其功能為顯示統計結果及采集的數據。采用此設置，具有設置參數方便、人機交互界面畫面美觀的優點，且能為企業局域網提供接口。
3.2 系統組成
3.2.1 硬件方面。上位機為工控機，下位機為西門子 S7-300PLC，變頻器選用德國LENZE 8210系列，其系統整體結構框圖詳見圖1。其中，西門子 S7-300主要由如下模塊構成，即CPU 模塊（CPU314，為P LC核心模塊）、信號模塊、接口模塊、功能模塊、通信模塊、電源模塊及編程設備等。P LC的輸入信號是來自開關、故障信號及經過邏輯電路處理后的傳感器信號，輸出信號主要控制電磁閥、電機等。
3.2.2 軟件方面。主要由上位機人機界面軟件及下位機 P LC控制軟件構成。上位機編程軟件可采用VB開發設計出操作靈活、功能強大的人機界面，其功能為顯示當前機器運行狀態、運行速度及故障狀態等。下位機編程軟件可采用STEP7V512 , 其功能主要為完成系統的編程及組態。其中，上位機系統軟件設計整體結構如圖2所示，主要包含系統運行、系統參數設置、生產統計、故障監控、故障統計及電磁閥調試幾大部分。下位機系統設計整體結構如圖3所示，其功能主要為用來完成生產工藝的全部任務，主要包含OB 塊、FC塊。OB 塊包括程序循環塊 OB1、暖啟動塊OB100及中斷服務塊 OB40；FC塊包括初始化子程序、安全連鎖子程序、通信模塊子程序、高速計數子程序、料斗振板控制子程序、 S9故障狀態子程序、部分機器故障狀態子程序、換盤紙子程序、水松紙控制子程序、電機及切刀濾棒控制子程序、狀態顯示子程序、 機器運行狀態子程序、清理搓板子程序，等。
3.3 改造后情況
經上述改造后的超9卷煙機，由P LC模塊取代了原先由10多塊分離元件構成的電路板，系統硬件構成大大簡化, 更便于維護，且各分系統的控制更智能化，采用工控機組態軟件使得各分系統功能一目了然，操作界面美觀友好。同時，料斗電機、盤紙、提升等由直流調速驅動改為三相交流變頻調速，在節能、維護方面有了很大提成，卷煙機及接嘴機融為一體，管理更容易, 并增加了煙支檢測系統, 確保了煙支的質量。該設備在投入運行后，控制精確，各方面反應良好。
總之，卷煙工業是我國國民經濟的支柱產業之一，地位舉足輕重，卷煙業自動控制的實現對促進國民經濟的發展意義深遠。對于煙草設備，因煙廠的生產任務緊、生產工藝復雜、工作環境差且產品質量要求高，這就使得其設備長期工作在高速運行的情況下，同時也就要求其設備先進、性能穩定可靠。可編程控制器(PLC)是一種數字預算與操作的控制裝置，它是作為傳統繼電器的替代品而發展起來的，大大推進了機電一體化進程，將PLC控制系統應用于煙草設備，能有效提高煙草設備整機的可靠性，減少故障率，提高作業率，同時降低次品率，確保產品質量。因此，卷煙機PLC控制系統具有較好的推廣價值，對于其他的工業控制系統也有一定的參考價值。
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