【摘要】本文基于陜西國防工業職業技術學院的實驗教學平臺，結合機械原理與機械設計實驗教學概況和存在的問題，提出整合提升軟硬件建設、加大實驗室開放力度和實現理論實驗教學“雙師化”三個方面的教學改革思路，并進行初步成效分析，為高職院校同類課程的實驗教學改革提供一定的參考與借鑒。

【關鍵詞】機械原理與機械設計；實驗教學改革；成效分析

隨著現代職業技術的快速發展和社會、行業對技術技能型人才的需求不斷提升，機械原理與機械設計課程的實驗教學改革面臨著諸多挑戰。課程涉及的實驗設備、教學內容、評量方式以及學生積極性都對教學效果有著顯著的影響，如何全面提升教學效果、調動學生積極性，是機械原理與機械設計課程的實驗教學改革致力于解決的主要問題。

1課程改革背景

1.1實驗教學概況。教研室遵循人才培養方案要求，在機械制造與自動化、機械設計與制造兩個專業中開設機械原理與機械設計課程，共計48學時教學外加36學時（兩周）課程設計，課程涵蓋的實驗主要包括以下三類：1.1.1演示類實驗。包含機構運動演示和機構運動簡圖測繪，前者目的是使學生了解構件間運動關系及主動件、從動件概念，并深化機構及其組成概念；后者主要要求學生掌握比例尺運用、視圖選取、運動副符號及自由度計算等方面。1.1.2驗證類實驗。包括齒輪范成原理實驗和齒輪參數測繪實驗，前者要求學生使用范成儀繪制正、負變位齒輪和標準齒輪，通過觀察、分析和比較，了解標準齒輪與變位齒輪的區別；后者要求學生使用游標卡尺測量奇、偶數齒輪基本參數，了解齒數、模數、分度圓、齒頂圓、齒根圓、齒距等參數和尺寸計算基本知識。1.1.3減速機拆裝試驗。該實驗為演示性試驗，10-20人一組，部分同學拆裝，部分同學觀看，主要了解減速機的結構、軸上零件的裝配關系、窺視孔、放油塞、油標尺、放氣孔、及吊鉤等附件的位置、尺寸大小等，為減速機設計奠定基礎。1.2教學改革前存在問題。1.2.1部分實驗設備老化，無法滿足實驗要求。由于實驗室搬遷和設備自身老化，部分實驗設備準確性、穩定性和可靠性不足，此前開設的相當一部分演示與測繪實驗已無法開出，教學效果受到了較大影響。課程相關實驗在一段時間里主要是減速機拆裝實驗，但由于設備有限，分組時每組學生較多，限制了學生實踐能力的提高。1.2.2教學方法較為模式化。多數實驗教學模式較為固定，學生嚴格按照步驟詳細、易于操作的實驗指導書完成實驗，教師主要指出原則性錯誤并負責學生安全。該模式在培養學生嚴謹細致、精益求精的素養方面具有積極意義，但與激發學生求知欲、樹立其創新精神并最終解決實際工程問題的目標具有一定的矛盾。1.2.3個性化考核方式有待實現。目前考核內容主要包括實驗完成度和按時到課情況。實驗內容的設定方面未能充分反映學生的水平差異，學生完成的實驗項目以及實驗報告內容基本相似，而考勤情況相同的學生基本會取得相同的實驗成績。評量方式與因材施教、個性化評估的初衷存在沖突。1.2.4學生的學習重視度有限。由于上述原因，外加本課程實驗為課內實驗，并未單獨設置考核學分，學生對實驗環節的重視程度有限，直接導致日后進行課程設計和畢業設計時毫無頭緒，也對學生參與各級各類機械創新設計大賽和學歷提升方面產生了一定的負面影響。

2課程實驗教學的改革思路

摘要：基于工程教育專業認證，對傳統“機械原理”和“機械設計”課程設計進行教學改革探索。課程設計選題突出陶瓷機械特色，切合工作實踐，完善課程綜合性。對照專業認證標準從機械課程設計的教學內容、教學目標和組織實施三方面提出了改革。

關鍵詞：工程教育專業認證；課程設計；陶瓷機械；教學改革

工程教育專業認證是針對高等學校工科專業實施的專門性認證，也是實現工程教育和工程師資格國際互認的重要基礎[1]。高等教育質量問題成為社會關注重點，為進一步提高工科專業教學質量，對標國際標準，教育部于2006年啟動了工程教育專業認證試點工作，2013年，中國成為《華盛頓協議》預備會員，2016年正式加入國際工程教育組織[2]。“機械原理與機械設計課程設計”是機械類專業培養學生綜合機械設計能力和創新能力的重要實踐教學環節[3]。課程主要任務為簡單結構運動分析，簡單的機械設計，旨在引導學生整合機械原理和機械設計的所學知識：機構運動簡圖、基本零部件設計校核、傳動方案設計等，以期培養學生工科思維。如何對“機械原理”和“機械設計”課程設計教學進行改革，以適應新時代工程教育認證的新要求，是擺在各工科院校面前的一大挑戰。

1對“機械原理”和“機械設計”課程設計現狀的分析

“機械原理”和“機械設計”作為機械專業學科非常重要的專業基礎課程，其課程設計大綱明確了常用機械零部件、機械傳動系統、聯系實際設計過程、正確的設計思想、分析和解決問題能力等要求指標。但傳統的課程設計難以滿足新時代工程教育專業認證標準。本校目前仍存在以下問題：①機械課程設計的選題較為單一。“機械原理”課程設計只是對典型機構、四桿機構或凸輪機構運動分析。“機械設計”課程設計一直以來都是以二級圓柱齒輪減速器作為設計題目。題目傳統單一，學生抄襲現象嚴重，不求甚解風氣較重。與工程教育專業認證標準的符合學校定位、適應經濟發展需要的培養目標尚有差距。機械作為一門工科，理應與實際接軌，應與生產實踐相結合，與社會發展需要契合，充分體現出各地區高校的機械專業特色。②機械課程設計的相關性不足。雖然機械原理中的執行機構和機械設計中的零部件設計都得到了訓練，但學生學完機械基礎系列課程后，缺乏對整體機械的認識，“機械原理”課程設計著重于運動分析，“機械設計”課程設計著重于機構零部件性能參數，二者甚至不在同一機構中，兩門課程沒有建立必要的對接點，使學生沒有形成一個有機的整體系統工程的認識以及掌握機器設計的完整過程。

2課程設計改革探索

1機械設計節能的背景和基本原理

隨著社會經濟的快速發展，對于能源的利用和消耗逐漸增大，導致環境惡化問題日益嚴重，對于自然生態和人們日常生活的影響越來越嚴重。由于中國在改革開放初期一直注重工業化的發展，沒有對環境問題給予相當程度的重視，造成環境問題被破壞的現象越來越嚴重。因此，需要關注環境問題的發展和保護。

1.1機械設計節能的背景

我國在1972年就提出了“可持續發展”的戰略，注重經濟增長處于長期發展的模式中，但是由于這一時期，我國還沒有開始改革開放，經濟發展和社會效益比較落后，工業化發展比較落后，國家的生態環境還比較好，但是在1978年，改革開放之后，國家在初期一直大力發展重工業，為了提高經濟效益的發展，對我國的資源和能源進行過度開采，導致我國的環境破壞現象越來越嚴重。因此，我國在2003年提出“科學發展觀”的政策，促進人與自然和諧發展，合理有效的保護生態環境，增強生態資源和能源的使用效率，減少工業廢水和污染物的排放，是我國發展的當務之急。機器設備的能源消耗和尾氣排放是我國環境污染和破壞的重要原因之一，為了對環境進行合理有效的保護和治理，就需要開展節能減排促使，進行機械設計節能的開展，對環境進行有效的治理，提高經濟效益。

1.2機械設計節能的基本原理

機械設計是按照使用要求對機械的工作原理、組成部分、運行模式、能量傳送、各部件的形態等進行規劃、分析、研究和計算，以及將其從理論的規劃轉變為實際制作基礎的工作流程。機械設計是機械工程主要的構成成分，也是決定機械效能的重要因素。為了減少機械類機器對環境的污染和破壞，就需要開展機械設計節能，其基本原理為：對實際機械體系的效能、動力能量、運行的使用效力以及機械體系的耗能速率等進行整合，然后運用相關的數學函數進行分析計算，通過一系列的設計計算和合理分析最終有效歸納合成，形成機械設計節能的工作原理，減少能源的消耗，促進可持續發展政策的進行。

1傳統機械原理課程設計中存在的問題

機械原理課程設計的內容主要分為兩個階段:第一階段為機械系統的運動方案設計，要求學生通過對常用機構的組合或創新設計，實現簡單機械系統的功能需求;第二階段為機構尺度綜合，以及對機械系統中指定機構進行運動分析和動態靜力分析。目前在機械原理課程設計的教學過程中主要存在問題:

(1)設計題目類型單一，實踐過程枯燥。設計任務主要以典型加工設備為對象，擬定機械傳動方案，對其主傳動機構進行運動分析和動態靜力分析，并在此基礎上通過限定執行構件的速度波動以確定飛輪的轉動慣量，最后設計其中的齒輪機構或凸輪機構。這樣的設計題目單一且缺乏新穎性，與學生的實際生活脫節。設計過程的枯燥使得學生無法正確認識課程設計的重要性，設計興趣不強，參與積極性不高，難以達到實踐目的。另外，由于設計題目比較成熟，與之配套的設計手冊和指導書等資料較多，其設計思路和模式比較程式化，因而學生不需太多思考，僅僅只是按照指導書的要求翻書查表，按部就班地進行模仿設計，這樣的題目不利于學生創新思維和工程實踐能力的培養和訓練。

(2)設計方法陳舊，實踐重點偏移。目前，在機構運動尺寸確定、機構運動分析及力分析等基本知識和基本技能的訓練中，學生主要采用圖解法或解析法。圖解法概念清晰，形象直觀，便于學生理解與分析，但設計精度差，效率低，當學生需要分析多個瞬時的運動情況時，需要花費大量時間作圖，工作量大。解析法能獲得精確的計算結果，學生通過模型建立和程序設計可以分析任意點位置的運動情況。解析法的求解過程要求學生具備較好的數學功底和編程設計能力，但實踐證明多數學生欠缺獨立完成編程求解的能力，他們不得不把大部分精力放在程序實現上，這樣機械原理課程設計就演變成了計算機語言的訓練］，偏離了機構綜合設計與分析的實踐目的。同時，繁瑣的程序編寫，也會影響學生創新設計的積極性。

(3)設計時間緊張，實踐內容縮水。學校目前將機械原理課程設計和機械設計課程設計整合為3周的“機械綜合課程設計Ⅰ、Ⅱ”。由于從內容上設置為同一機械系統的不同階段性設計，因而從時間上兩者并沒有嚴格區分開。統計表明歷屆學生完成機械原理課程設計所需的時間約為1－1．5周，相對而言學時緊張。為了追趕進度，學生避重就輕甚至是掩蓋問題。比如在機械系統運動方案設計階段，學生普遍采用仿型設計和改型設計的方法，照搬相近的設計案例，或是僅改變某些結構和尺寸，更有甚者忽略創新構思的環節設計直接進入常規設計，整個設計過程中，機械系統的方案設計和機構的選型設計等相關內容體現不足乃至缺失，無法鍛煉學生的系統設計能力和創新設計能力。

2機械原理課程設計的教學改革與實踐

摘要:隨著我國社會的進步，各個行業對能源的需求量也在不斷的提升，在這樣的背景下，能源緊缺已經成為了一個社會性問題，為了緩解我國的能源壓力，政府部門提出了節能減排的生產理念，要求各個行業在生產過程中，要對原有的生產模式進行優化，減少對能源的消耗，減少各種有害物質的排放。機械制造業是我國的重要行業，在機械設計的過程中，必須要把節能的理念帶入其中，減少機械設備運行對能源的消耗。對機械設計節能原理及其運用進行分析。

關鍵詞:機械設備;設計理念;節能環保

現階段，節能已經成為了所有行業的發展目標，作為我國的重點行業，機械制造業在機械設計的過程中，也必須要遵循這樣的設計理念，通過設計理念的優化，減少各種機械設備在使用過程中對能源的消耗，這樣的機械設計方式，充分迎合了我國當前的節能理念，同時，也可以緩解現階段的能源壓力。下文對此進行簡要的闡述。

1機械設計節能技術的原理

地球上任何機械運動都要遵循牛頓的力學定律，機械設計的節能原理，就是以能量守恒為理論基礎，通過能量的高效運用，實現機械設備的節能設計。在機械運動的過程中，各種能量之間可以實現互相轉化。在機械設備運行的過程中，勢能與動能之間往往不能實現完全轉化，勢能在向動能轉化的過程中，會產生一定的變動，這樣就造成了能量的損耗，從而產生能源的過量消耗。而機械節能設計，就是對機械設備運行過程中產生的勢能波動進行控制，使勢能處于合理的范圍之內，提升勢能與動能之間的轉化率，從而達到節能的設計效果;在機械設備的運行過程中，動能是保證設備運行的主要能量，機械設備的結構復雜，許多因素都會對設備的動能造成影響，產生了能量的消耗。為了減少這種現象的發生，在機械設計的過程中，著重減小設備構件之間的摩擦力，降低機械設備運行過程中能量的損耗，通過這樣的方式，來實現機械設備的節能設計。在實際的設計過程中，可以從以下幾個方面入手，減少設備對能源的需求，首先，對設備的各種配件進行檢查，保證配件之間運行的默契程度，保證配件的精確度與設計精度充分吻合，減少運行問題的發生;其次，要在配件的材料上下功夫，選擇性能優良的材料來制作各種構件;最后，要對機械設備的啟停程序進行優化，通過上述方式，可以實現機械設備對能源的消耗，達到預期的設計目標。

2機械設計節能原理的運用

摘要：在分析研究國內機械原理課程設計教學現狀的基礎上，結合本校的實際教學，對現有教學方式及存在的設計題目類型單一、手段落后、周期短時間緊、模仿設計以及缺乏團隊合作等問題進行了分析討論，歸納了主要的教學改革方法和內容。文章最后從師資隊伍要求和學生成績評定兩個方面對教學改革工作做了進一步分析和探討。

關鍵詞：機械原理；課程設計；教學改革；綜述

一、概述

機械原理課程設計是高等院校機械類及近機類專業的一個重要教學實踐環節，是學生第一次較全面機械設計方面的初步訓練，為學生從事機械產品的開發和創新設計打下必要的基礎。其核心是對機器的機械系統方案和機構方案進行設計，直接決定機械系統設計的質量，是機械設計中最具有創新力的地方[1-2]。本課程設計的內容主要包括兩個部分：第一部分為機械系統的運動方案設計，要求學生對常用機構進行組合或創新設計，實現簡單機械系統的功能需求；第二部分為機構尺度綜合，對機械系統中指定機構進行運動分析和動態靜力分析[3-4]。在大量查閱國內公開發表的機械原理課程設計教學改革論文的基礎上，對現有的教學方法及改革成果進行了匯總，對其中比較有代表性的成果進行了梳理、歸納和探討，拋磚引玉，為大家開展相關教學改革提供有益的參考和借鑒，以期達到提高教學質量、更好地培養適應新時代國家和社會發展需求的創新型工程人才的目標。

二、國內現狀及存在的不足

（一）現狀。從現有的國內資料和我校現狀來看，機械原理課程設計的時長一般為1-2周，大多安排在機械原理理論課程教學的學期末集中進行。傳統的教學方式主要為：在課程設計開始時，教師對設計內容進行集中講解，布置設計任務及要求，下達設計任務書；學生參照指導書進行機構組合，擬定運動循環圖，按照要求進行相關的設計計算；利用解析法對機構進行運動分析及尺寸設計，并利用計算機編程得到運動分析結果；最后畫出功能系統圖和機構運動簡圖、并利用圖解法對一些構件如凸輪等進行設計；簡單答辯后上交設計資料，教師評分。在整個實踐環節實施過程中，教師主要負責解答學生遇到的一些問題和督促檢查學生的設計進度，學生按步驟和程序進行設計。這種傳統的人才培養模式，在歷史上曾發揮過重要作用[5]，但隨著產業的轉型升級和對創新型工程人才需求的提升，已不能適應社會的需求。（二）存在的不足。1.設計題目類型單一陳舊教師根據指導書指定設計題目，多為一些加工型機械或者機床類設備的主傳動機構[3-4]，多數情況下一個班甚至全年級共用幾個題目，同一個題目之間只是設計參數略有不同。傳統的題目主要有：牛頭刨床[6]、平板印刷機和壓力機等，上述題目有部分和學生實際生活完全脫節[3]、有部分是已淘汰或即將被淘汰的機械，題目類型單一陳舊[1-5，7-11]，學生創新性設計的空間較少，積極性不強[2，9]。由于設計題目比較成熟[3-4]，多年不變[12]，在學生之間甚至網絡上都有很多現成的資料可供參考，不可避免出現雷同或抄襲現象[6-7，13]。其設計思路和模式比較程式化，僅通過對指導書翻書查表[3-4]，按部就班地就可以完成設計任務。2.設計手段落后，缺乏設計驗證環節對于機構運動尺寸確定、機構運動分析及動力分析等方面的設計，學生仍然采用圖解法或解析法[3-5，9-10，13-15]。為了避免抄襲，大多仍用手工繪圖和手寫設計說明書的形式，設計手段落后[8，11，14-15]。圖解法精度太低已不能滿足現代機械設計要求[14]，解析法對學生的理論分析要求比較高，并需要借助計算機編程進行分析[14，16]，手工繪圖和理論推導花費學生大量的時間和精力，關鍵還缺少最重要的環節———利用現代設計手段對設計方案進行可行性驗證和分析[9]，造成學生對設計質量好壞沒有清晰、定量的標準，不利于培養學生全局觀和整體意識。3.模仿設計/參考設計，不利于培養學生的創新能力本實踐環節的核心是機械系統方案和機構方案設計，由于已有現成的教師或者指導書推薦的機構形式及其組合，學生所需做的工作就是按照自己的參數進行簡單修改，屬于一種系統方案和機構方案已定的模仿設計[4，8]或參考設計[2]。在整個設計過程中，受已有設計方案潛移默化地影響，思維模式被固化，很難鍛煉學生的系統設計能力和創新設計能力。4.設計周期短時間緊，學生沒有足夠的時間反復思考完成設計創造性設計工作是一項艱苦的腦力勞動過程，不可能一蹴而就，需不斷地反復思考修改[2]。所以設計需要足夠多的時間去查資料、構思及修改，反復應用理論知識以及現代設計手段進行設計、評價和驗證。而課程設計工作集中安排在1-2周內完成，要在這么短的時間段內完成各項設計任務本來就非常困難[3-4，7，10，13，17]，有時學生還需要準備課程的復習考試，因此他們不可避免會壓縮最重要也是最具創新性的方案構思和機構選型等方面的定性分析工作，使課程設計內容明顯縮水[3，7]。5.單打獨斗為主，缺乏團隊協作精神在國內現有的教育教學模式下，在大學四年里，許多高校學生不管是完成課程作業還是做課程設計、畢業設計，幾乎都是單打獨斗，普遍缺乏團隊協作、溝通交流能力方面的有效培養和訓練[5]。

摘要：機械設計作為機械工程領域的重要組成部分，其工作質量至關重要，不僅關系到機械制造企業的工作效益，還決定著機械產品的性能。因此，在機械設計工作中，我們不僅要牢牢遵循機械設計的基本原理，還要兼顧當今社會發展所倡導的節能環保要求。從機械設計的基本原理入手，就其節能設計要點做了深入分析。

關鍵詞：機械設計；節能；環保；原理

隨著時代的發展，生態問題與能源危機日益嚴峻，極大影響了人們生活與生產，在這種時代背景下，節約能源、保護環境已成為全球共識。機械生產作為社會發展中不可或缺的產業，節能環保問題不容忽視。機械設計作為機械工程領域的第一工序，其在產品設計中除了考慮產品性能、質量外，更要注重設備的節能型，盡可能的節省資源浪費，避免因為設備不具備節能性能而造成大量材料的浪費。文章從機械設計節能的原理入手，從實際出發通過能量分析提出了機械設計的節能方法。

1機械設計節能的重要性

我國工業產業與西方國家相比，有著起步晚、起點低的特征，但伴隨改革開放以來國內經濟的迅速發展，機械生產行業也得到了前所未有的發展，在國家經濟中占有重要地位。機械設計作為機械工程領域的重要組成部分，其對機械工程有著很大影響，近幾年來，受到國家節能減排、保護環境政策的影響，機械設計節能工作的開展已成為不可逆的趨勢，在這種時代背景下，要求機械設計人員充分考慮各種因素，除了保證機械產品的最初性能外，更要做好節能環保及經濟性要求，我們首先要對這些內容分析和整理，正確認識這些環節的工作要求。因此，在機械設計的時候，我們要對設備的配合及應用更加注意，力求機械設計在保持正常運轉的時候，盡可能的降低能量損耗，從而讓機械設計達到當前可持續發展戰略的要求。

2機械設計的節能原理

摘要：隨著我國社會不斷的加強建設，對我國的能源消耗需求也不斷增大。這同時使得我國機械制造行業得到飛速的發展，機械設備的使用能夠幫助人們解決一些高難度的生產，同時使用機械來代替人力能夠有效的加速產品的生產促進經濟發展，同時也解放了生產力。所以機械設備的推陳出新是十分重要的，高效率的機械能夠很好的帶動社會經濟的發展。本文主要從機械設計節能基本原理的分析和應用進行探討。

關鍵詞：機械設計;節能;分析和應用

社會不斷的發展，機械設備不斷的更新。機械行業的發展正處于飛速發展的時代，機械行業是現代社會中的新寵兒。但是在機械行業中也存在著很大的競爭，機械的成本，機械的質量和機械的工作能力對需求者來說都是關注的熱點。能創新出新的機械的發明，能夠有效的節約能源和保護環境對于機械企業來說也是非常重要的。在現代可持續發展的理念下，能的機械能夠獲得國家和社會的不斷支持。

1機械設計節能背景和基本原理

1.1機械設計節能背景。隨著我國的經濟發展與高速的經濟貿易交流，我國迎來了許許多多的挑戰和機遇。這對我國的經濟發展來說起著積極的促進作用，但同時一些國外的先進設備也流入我國，對我國的現有的一些機械行業和相關企業發展都存在著巨大挑戰。這一挑戰促進了我國的機械設計發展，各種新型設備不斷更新，各個新技術不斷的出現。促進了我國的經濟發展。機械節能設計，我國從很早就提出了可持續發展戰略，對于環境和資源的開采都必須要有節制的開采，要從長遠的角度去看待資源問題。不能過度的開發資源，導致生態破壞。所以在這可持續發展的理念的指導下，促進了機械設計技能的發展。1.2機械節能設計的基本原理。機械節能設計是從機械的各個層面出發，對機械的組成部件和運轉原理以及能量傳送等進行合理的設計，以達到使用目的。機械的前期設計準備階段時機械工程中的重要組成部分，設計對于機械來說決定了機械產品的使用原理和使用性能及外觀。機械在使用中存在著巨大的能源消耗和污染排放，人們為了很好的解決這一問題保護環境減少機械排放，對機械節能設計重視了起來。機械技能設計的基本原理是對機械的工作效率，機械的運轉效率，所需能量通過合理的設計進行一個整合。運用相關的先進的科技來達到節能目標。實現可持續發展理念。

2機械設計節能基本原理的應用

1機械設計節能基本原理的分析

機械設備在工作的過程中，機械工作的損失功率以及有效功率之和就是能源消耗的功率。按照機械守恒原理，我們能夠推導出以下公式:NM=NSF+NCF+NR+dT/dt其中，NSF指的是其他作用力消耗的功率;NCF指的是有勢力所消耗的功率;NR表示的是無用功率;dT/dt指的是系統動能的變化率;NM指的是機械輸入的總功率。通過對該公式進行分析，可以得出機械設計節能基本原理如下:1．1減小機械勢能的變化范圍。由上述公式可知，系統勢能會對有勢力所消耗的功率造成一定的影響，當機械設備在工作的過程中，系統勢能一定會出現變化，在變化的過程中，會有一些勢能沒有得到有效應用的，這就會提高機械設備的有勢力消耗，從而增加機械設備的能源消耗。因此，在進行機械設計時，需要減小機械勢能的變化的范圍，以此來降低有勢力所消耗的功率，從而設計出節能的機械設備。1．2減少機械動能。動能是機械進行工作的最關鍵部分，一般來說，能源消耗就是在轉變成有效動能時產生的，在進行和動能有關機械的設計中，有很多影響動能的因素，比如:零件的材質和制作的精確程度、機械設備的啟動和停止頻率等。因此，要想使機械設備具有更好的節能減排效果，就要減少機械設備生產和工作中的制動作用力以及摩擦力，增加機械設備有效動能的轉化。比如，選用新型的材料進行機械設備的生產、降低機械設備啟動和停止的頻率等。1．3減少無用功。機械設備在工作的過程中，會產生非常多的無用功，這些無用功會造成大量的能源消耗。比如，機械設備的工作表面和物體之間以及零件之間，都會產生一定的摩擦力，摩擦力做功會產生非常多的熱量，這些熱量就是無用功。另外，有些機械設備的部件會出現塑性或者彈性變形，這些變形就是由無用功引起的。因此，在進行機械設計時，需要降低機械設備的產生的無用功，從而減少機械設備的能源消耗，達到節能減排的目的［1］。

2機械設計節能基本原理的應用

2．1在升降機械方面的應用。升降機械主要是應用鏈條或者大壓力容器移動升降設備，進行高空維修或者高空作業。在實際的工作中，升降機械需要非常大的動力能量才能將升降設備送到需要的高度。觀察升降機械工作的過程可以看出，升降機械需要消耗很大的功率，從而產生非常大的無用功，亟需采取相應的節能措施。因此，需要根據機械設計節能，再結合電梯的設計原理進行升降機械的設計和優化，以此來降低升降機械的能源浪費以及能源消耗。比如，當升降機械與曳引驅動機構保持一致的速度進行同等質量貨物的提升時，曳引驅動機構可以有效維持升降機械的平衡，降低提升貨物過程中造成的能源損耗，確保升降機械的系統勢能維持常量或者在最小的范圍內變化。2．2在機械加工設備方面的應用。機械加工設備在生活中的應用非常廣泛，機械加工設備在工作時消耗的能源也非常多，因此，機械加工設備也要采取一定的節能措施。比如，牛頭刨床，這種機械加工設備是依靠一個質量比較大的主軸來進行操作的，這個主軸可以確保設備的穩定運行，要想節約該設備的能耗，就要降低設備的輸入功率，應用機械設計節能的基本原理，在該設備的基礎上增加一個慣量比較大的飛輪，以此來降低設備主軸的速度變化，從而提升機械加工設備的功率，節約能耗。另外，在進行桌椅、衣櫥或者電腦等生活設備的加工時，可以采用電腦機械化來進行加工生產，減少沖壓以及焊接等設備的應用，以此來降低機械加工設備生產時造成的資源浪費。2．3在大型壓路機上的應用。大型壓路機是由三邊弧形的前沖擊輪以及后沖擊輪所組成的，沖擊輪的勢能是按照周期函數來呈現的，具有很大的變化空間以及變化范圍。因此，根據機械設計節能的基本原理可知，要想使大型壓路機節能，就要縮小大型壓路機系統勢能的變化范圍，當大型壓路機前沖擊輪以及后沖擊輪的勢能出相位達到一定的條件時，系統勢能就會在最小的范圍內變化。另外，還可以將重心最低時候的沖擊輪勢能變化減小到最小的區間內，這個區間越小，大型壓路機的節能效果就越好［2］。

3結語

綜上所述，機械設備的設計中亟需進行節能設計。分析可得，通過對機械設計節能基本原理的分析與應用可知，機械制造企業要將節能基本原理作為依據，通過改變機械勢能、動能以及無用功的方式進行節能設計，降低機械生產和工作中的能耗，真正實現節能減排，提高機械制造企業的經濟效益和社會效益，從而提高機械制造業的發展。希望本文的研究可以幫助機械制造企業意識到節能的重要性。

一引言

為進一步促進我國工程教育的深化改革，加快建設我國向工程教育強國的轉變，更好地推進我國經濟轉型的升級，2017年，教育部提出了新工科建設[1]。建設與發展新工科成為我國由制造強國向創造強國發展的必然要求，高校培養新工科人才對當今社會新經濟發展有重要戰略意義。大學生是實施創新發展戰略的人才儲備，新工科人才的培養是當今社會對高等學校的迫切要求，也是高校義不容辭的職責[2]。

二機械原理課程地位

機械原理課程是機械類各專業必修的一門重要的技術基本課程，其知識面更寬、適用性更廣、更接近工程實際，在培養新工科人才中將起到不可或缺的重要作用。本課程研究的內容主要包括機構結構分析的基本知識、機構的運動分析、機器動力學、常用機構的分析與設計和機械系統的方案設計等問題[3]。通過本課程的學習，使學生掌握各種機構中的一些共性問題，理解基本原理，并初步具有設計機械系統方案的能力。本課程的學習為學生后續專業課程的學習打好理論基礎，為機械產品的創新設計打下良好基礎，為機械的合理使用和革新改造打下良好基礎。本課程在創新機械所需的知識結構中占有核心地位，在高層次的人才培養中具有提升學生對機械新產品的開發和創新能力的作用[4]。

三實驗教學現狀

機械原理實驗教學是機械原理課程整個教學過程中的一個重要部分，是學生將機械的理論知識與工程實際相結合的必要手段，對培養學生的創新能力和綜合素質起著關鍵作用[5]。但是，目前的實驗教學存在一定的問題，具體表現在以下幾個方面。（一）考核方式不完善。傳統的機械原理實驗教學一般是作為理論教學的輔助手段，大多依托于相應的理論課程。對實驗教學的考核也是依托于課程成績，沒有單獨的考核成績，只是作為最終課程考核成績的一小部分，一般占10%左右。實驗考核大多以實驗報告完成情況作為評分依據，很難體現出學生對知識的掌握程度。因此教師更加注重學生對課堂理論知識的掌握和理解，對實驗教學的重視程度不夠；學生為了應對課程考試，也僅僅是注重對理論知識的學習，對實驗課程學習的重視程度也不夠。這嚴重阻滯了學生工程實踐能力的培養，對學生的培養極為不利。（二）實驗教學模式滯后。傳統的機械原理實驗缺乏系統性，沒有形成一個完整的實驗教學體系[6]。實驗教學的基本要求僅僅停留在學生加深對理論知識的理解以及對課堂上所學理論知識的驗證，沒有發揮實驗教學的真正作用。在實驗的開設過程中，往往以教師的講解為主，學生很少思考，對實驗的原理和儀器的測試方法處于一知半解，甚至完全不懂的狀態，不主動參與實驗，做實驗的積極性不高，只是照本宣科的按照實驗指導書的步驟和方法進行，不能充分發揮學生作為實驗課堂的主體作用。這種實驗的開設對學生自身的鍛煉意義不大，學生只是為了完成任務，不能真正參與其中，實踐動手能力差，不能滿足當今社會對人才培養的要求。這些實驗的開設沒有體現實驗課程對學生創新能力發展的價值，只是加深了對理論知識的理解。（三）實驗手段簡單。傳統的機械原理實驗中，實驗手段比較簡單，主要以認知性和驗證性試驗為主，綜合設計性實驗沒有發揮作用[7]。例如機構結構創新設計實驗，學生沒有設計思路，為了應付實驗，搭建的機構過于簡單，而且完全按照書上已有的模型進行搭建，沒有自己的思考。這種實驗由于學時有限，沒有獲得充分的重視。但這種實驗恰恰是最能鍛煉學生的，培養學生如何根據所學知識解決現實生活中遇到問題的能力，能夠充分發揮學生的主觀作用，有理論教學不可替代的作用。