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(一)现阶段工程机械变速箱生产流程
传统的变速箱的加工、装备生产线大都由如图一以下几个步骤共同构成。
(二)工程机械变速箱生产中存在的问题
传统的变速箱加工、装配流程虽然能够较大限度内提供数量较为稳定的工程机械变速机但是由于其针对原有技术进行改造的投入较大，使得现阶段变速箱成本较高，质量以及生产效率不足。例如，在某工程机械厂的实际工程机械变速箱生产过程中，通过这种“单流水线”的方式，将部位安装生产线路与总变速箱安装生产线路共同布设，并对装配的工程机械变速箱进行实施检测，这种方法虽然能够保障实际变速箱加工的精准程度，但是这种流水线路的改造成本较高，投资与收益不匹配，进而造成工程机械变速箱的实际生产效率较低，质量不高等问题的存在。
二、在变速箱加工环节的工艺方案设计
(一)在变速箱加工环节规划设计应遵循的原则
在针对工程机械变速箱的加工环节，设计人员应根据以下几点原则进行针对加工环节的生产线进行设计工作:首先，是需要将针对器械的粗加工、精加工分别进行。由于对于器械的胚体部分加工大都对人员、设备等生产情况的要求并不十分苛刻，同时其加工获得的利得较低，针对这种情况便可以选择一些设备较为陈旧，但仍能够正常运转的“老厂”进行粗加工后，再转换到新产进行后续的加工环节。其次，应在预算内资金允许的范围内最大限度的购设专业的变速箱机床，以便提升生产后变速箱的精度情况。如果实际情况不允许，则应最大限度的利用企业内现有的设备，应用专业机床进行先对精准的作业施工，而原有机床则用作通用施工。最后，减少不必要的加工中心设置，一方面加工中心的设置普遍会占用较多的企业资金，却无法为企业贡献出与之像匹配的收益。
(二)在变速箱加工环节应注意的规划问题
在实际工作中针对加工环节的规划应从以下几个方面入手(如表一)。
三、在变速箱装配环节的工艺施工设计
截至目前，我国常见的变速箱装配生产线应包括下述五个环节:首先是针对变速箱中零部件部分的清洗工作，在这个环节，针对部件的清洗设施将完成全部变速箱内部零件的清洗任务，将加工过程中遗留的油渍等污渍进行清洗，以便后续对于变速箱的安装配置工作进行。第二步是将清洗后的变速箱部件按照预设的方法进行装配工作，在这个环节大多书安转、配置工作都采取“流水”作业的方式，在确保配置正常进行的同时，减少了人工配置可能存在的不确定性，在保证了零部件装配效率的同时提升的其变速箱体的安装质量。与此同时，该分装部分可以与总装生产线并排布设，这种情况最大限度的减少其在配置环节的周转作业，大大提升了其变速箱的生产、流转效率。第三步，在变速箱的装配工作环节，通过规划、选用最能减少总装区域面积的“地下返回式”循环线路能，不仅仅能够在最大限度内提升其进行装配祖业的便捷程度，更能明显的减少其所占用的工厂面积从而缓解工厂用地紧张的情况。第四步，在变速箱的磨合缓解采取“空载”的方式进行针对变速箱的磨合工作。最后，是针对变速箱的喷漆环节。在实际设计工作中可以采用自动喷漆流水作业的形式，用机器喷漆的方式代替人力喷漆的方式，使其在保证变速箱喷漆质量的同时增加生产线上喷漆的效率。
四、结语
综上所述，只有加强工程机械变速箱生产线的合理规划，才能保证其生产效率，提高生产质量。
作者:孙晓飞 李明明 邓 宁 单位:山东上汽汽车变速器有限公司
参考文献:
［1］梁娟．工程机械变速箱生产线的规划设计［D］．吉林大学，2005．
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“和谐社会”的概念提出以后，从长远来看，其政治意义远远超出迄今为止人们所讨论的范围。它不仅仅是“科学发展观”、各种社会关系之间的和谐或者社会与自然之间的和谐，也不仅仅是执政党执政模式的变化。从更深人一步说，和谐社会及相关各种目标的实现，会导向政府和人民之间社会契约关系的重建，而这种契约关系的建立和巩固都有赖于一个社会的公民概念以及体现公民特征的文化传统的传承和加强，有赖于一个公民文化所体现的共识。可以说没有公民文化，政府和人民之间的契约便无从谈起，蕴涵在契约文化中的民主、自由等现代文明的价值观就会被暴力、零和搏弈等前现代文明的价值观所取代，和谐社会的构建最终也会失去其制度保障。因此，和谐社会意味着一种基于公民文化的契约型国家治理制度。缺乏公民意识，也是中国在政治文化上与先进国家最大的差距，因此，重塑公民文化是当前构建和谐社会最紧迫的任务。
一、公民文化的身份认同观
1.公民的涵义
公民一词起源于古希腊罗马时代。在古希腊、古罗马，公民指的是在法律上可以享有政治权利的自由民，而非公民的奴隶和外国人在法律和社会两个层面都是受到歧视的对象。公民是一种身份，一种作为国家认可的构成成员的身份的符号。17世纪洛克、卢梭等人的天赋人权论使公民一词走向普遍化。
《不列颠百科全书》把公民定义为:“公民资格指个人同国家之间的关系，这种关系是，个人应对国家保持忠诚，并因而享有受国家保护的权利。公民资格意味着伴随有责任的自由身份。公民具有的某些权利、义务和责任是不赋予或部分赋予在该国居住的外国人的。完全的政治权利，包括选举权和担任公职权，是根据公民资格获得的。公民资格通常应负的责任有忠诚、纳税和服兵役。”
公民是法律上的概念，强调社会成员的权利义务平等性。公民在法律面前人人是平等的，没有奴役，没有特权，也没有歧视。
与“公民”相对应的是“国民”，与“公民”相对立的是的“子民”。“国民”表明一个人的国籍，而“公民”除了表明国籍外还有更深的内涵，说某人是某国公民，内涵此人与该国其他公民的地位相互平等，拥有相应的权利与义务。“民”就是老百姓的意思了，为什么要加一个“子”字呢?《礼记》中说:“子，谓所获民臣”。按照这个说法，“子民”就是不管内心愿意与否都必须臣服的老百姓，它所衬托的是依附型人格、身份差别，所以，在封建社会，“子民”也可以用“臣民”来代替，“率土之滨，莫非王臣”就是“子民”的真实写照。在当前中国社会的习惯性词语中，老百姓远比公民有位置，这也从一个侧面说明了公民文化的缺失。
2.公民身份与公民文化
公民身份摈弃了个人身上一切人为的差别，只要在一个政治共同体中具备了公民身份就会享有基本相同的权利和承担基本相同的责任义务，因此，一个社会公民身份的普遍实现取决于政治的公共性，取决于身份平等的文化传统。我们很难想像，一个受到文化传统支撑的身份不平等社会会是一个和谐的社会。公民身份的普遍认同就构成了一个社会的公民文化，这种以认同为基础的公民文化是一种摒弃了等级特权的的政治文化，它要求彻底摆脱人身依附关系，建立一种无论任何人都不能违反的法律制度以及对公共权力持有的高度警惕。同时，它还是一种自由的政治文化，在公民文化中，公民们视追求政治自由、言论自由、宗教信仰自由和经济自由为天经地义，它鼓励个性和自我，认为个人的意志、利益、爱好和享受，从最终价值上看高于家族、集体、民族和国家。
在当代，公民文化渐渐取代传统的血统认同和传统认同成为了当代许多民族国家的凝聚力和认同基础而成为世界认同文化的主流，认为公民文化在某种程度上是化解种族仇杀、阶级矛盾、意识形态冲突这些人类社会在上个世纪遗留下来的最终难题的惟一解决办法。在所有的公民文化解决方案中，德国政治学家哈贝马斯提出的“宪法爱国主义”观念显得十分突出。
二、公民文化观的现代特征—宪法爱国主义
一个追求和谐的社会必定不会是追求以暴力或以暴力威胁的原则来平衡利益的社会，一个以“和而不同”为特征的和谐社会必定要用以理性协商和妥协的方式来解决利益的冲突，所以和谐社会必须要寻求社会认同。传统的认同价值，如血统认同、种族认同、传统认同等由于其包含的排斥性因素而显得不宽容，这种不宽容如果发挥到极至，暴力原则的解决方案就会接踵而至，这样的事例在历史上、在当代都是层出不穷的。对此，哈贝马斯提出的“宪法爱国主义”观给我们以重要的启示，宪法可以作为公民文化的象征发挥其整合社会的巨大作用，一个追求和谐的社会在具体操作上可以以宪法追求其认同价值。
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【Keywords】chemical machinery； design； material
【中图分类号】TH122 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0139-02
1 引言
随着社会生产力的发展，化学工业的生产进入到一个全面发展时期，新的技术与手段层出不穷，使得化学工业得到更大规模的生产和发展，为人们的生活和社会的发展增添了大量的物质财富，加快了社会发展进程。在化工机械设计过程中，选择优质且合适的材料至关重要。做好这一项工作，不仅有利于促进化工生产的发展，提高设备工作效率，而且也有利于提高整体的经济效应，促进发展。
2 在化工机械的设计过程中材料的选择探讨
在我国经济快速发展这一背景之下，资源的需求以及利用趋势日益上升，目前大多数用于机械设计的相关材料已经被大量开采，甚至于有些材料已经成为稀缺资源，因此，在化工机械设计过程中对于材料的选择方面更要慎重。在此讨论在化工解析设计过程中哪些材料是适合机械设备设计过程的，以此为后续的材料应用奠定基础。
2.1 对于载荷型材料的选择
在化工机械的设计过程中，一般来讲，对于材料的选择方面需要考虑材料的载荷性能，而从材料的载荷性能考虑的话，又可以分为两个方面。
一是在外载荷力的作用下，零部件出现扭转的情况时，应力大多集中在材料的表层，这就表明，材料的表面性能直接决定着零部件的控制效果。因此，在材料的选择方面，假若机械材料需要承受载荷力，就可以选择低碳钢渗碳或者是中碳钢调质的方式对材料进行加工，通过以上方法来确保机械产品的质量[1]。
二是对于一些能够承受压缩或者是拉伸作用的材料，载荷力一般是作用在零件的横切面，可以使得横截面的应力均衡受力，这就需要在化工材料的选择方面选择一些性能分布均匀的材料，以此来保障在机械设计的加工、生产等环节对材料进行高效作业，促进化工工业的发展。
2.2 对于碳素钢与合金钢型材料的选择
在化工机械的设计过程中，碳素钢是一种比较常用的材料，究其原因，正是因为碳素钢这一材料在价格方面比较实惠、加工的工艺也比较便利，从而被广泛使用。尽管碳素钢这一材料存在多个方面的优势，但是也存在碳素的韧性和强度比较差这一缺点，这就使得中等以上的材料不能被完全形成，正是由于这一缺点的存在促使碳素钢这一材料不能被广泛使用在化工机械设计过程中。
随着科技的进步与发展，可以在碳素钢中加入合金，从而形成一种新的材料，即为合金钢[2]。这一材料在淬透性、韧性、强度等方面都得到了较大的提高，并且由于合金的加入也提高了这一材料的耐磨性。
因此，在化工机械的设计过程中，为了充分利用材料，当遇到零部件横截面积大、材料外在荷力大以及需要对材料进行淬透时就可以使用合金钢这一材料，而其他情况则使用碳素钢就可以得到解决。
3 在化工机械的设计过程中材料的应用探讨
在了解化工机械的设计过程中所需要使用的材料之后，如何将所选择好的材料应用于化工机械中呢？为此，论文就针对于此，提出以下几个方面的探讨和研究。
3.1 经济性与实用性相结合，合理应用机械材料
针对化工机械设计材料的运用，首先要遵循经济性与实用性相结合的原则，为化工机械的设计奠定基础。材料运用的经济性与实用性的统一，需要充分考虑到两个方面的内容。
一是应用于机械设计中的材料要按照零部件的加工工艺标准，机械加工过程中所要使用的工艺技术也有多个种类，如切削工艺、铸造工艺、焊接工艺等，不同的工艺技术对材料的运用要求也是不同的，比如说切削工艺要求材料的应用符合切削工艺可操作性特征，因此，在材料的应用过程中要在工艺技术不同要求的基础上合理使用。
二是需要强调材料应用中的经济性，在化工机械设计^程中，在保障各项材料符合工艺要求的前提之下，科学合理地对材料加工成本进行有效的控制，从而为后续工作的顺利开展奠定基础[3]。
3.2 环保性与节能性相结合，减少机械材料的损耗
针对化工机械设计材料的运用，需要在使用的过程中遵循环保性与节能性相结合的原则，从而有效提高资源利用率。随着我国经济的快速发展，不断增长的经济与不断消耗的资源成为主要的一组矛盾，如果一味地追求经济效益，势必会给社会的发展带来不利的结果，因此，对于化工机械设计材料的选择，不仅要考虑到对环境的保护，也要考虑到成本的输出。在化工机械的设计过程中，做到环保性与节能性的统一，有利于促进我国生态环境社会的发展和建设，也是可持续发展对化工机械设计工作所提出的新要求。比如说，在机械设计铸件的环节中，就需要充分考虑这一环节所使用到的材料在环保方面的问题，在环保观念下尽可能地合理使用材料，在最大程度上节约原材料和成本，减少不必要的能源消耗，从而做好化工机械设计工作。
4 结语
机械设备是化工生产正常且稳定运行的一个先决条件，而在机械设计过程中对材料的选择和应用是机械设备设计中关键性的一个环节，也已经成为一个深受社会大众关注的问题，由此可见，做好化工机械设计中材料的选择，并且在此基础上进行合理的运用至关重要。为此，论文就以此为主要的讨论方向，针对在化工机械设计过程中如何做好材料的选择工作，并且在此基础上进行合理地运用，促进化工机械设计工作得到顺利开展，从而提高化工机械设备的工作效率，进一步提高化工生产的质量。
【参考文献】
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0.引言
当前，各种化工机械设备广泛应用于工业生产中，化工机械设备的种类繁多，由化工机械设备造成的化工机械伤害繁多。化工机械伤害形式是多种多样，人体受伤可遍及全身各部位，可造成外伤、内伤或内外伤兼有，基于化工机械设备往往带有化学物质，而许多化学物质对人体有毒，化工机械伤害的后果一般比较严重，伴随伤口感染难以愈合，甚至危及生命。防止化工机械伤害事故是全世界共同关心的问题，现代安全理念不断强调人本强化模式，对化工机械安全性和人机工程有好度要求越来越高，本质安全成为化工机械设备设计和制造中的主题，从尽量杜绝化工机械设备的不安全状态出发，规范化工机械操作者的不安全行为，才能有效预防和避免化工机械事故发生。
1.化工机械事故原因
1.1设备的不安全状态
1.1.1设计不当，结构不合安全要求。
常见设计缺陷有:强度计算不准，材料选用不当，设备的外观不安全，操作机构不当，结构安全装置缺乏或有缺陷，发生无功能部件等。
1.1.2制造和安装不合理。
常见的错误有:制造工艺设计不合理，加工精度不够，热处理的硬度、强度不够，装配不当，漏装零件，设备内遗留工具、零件。
1.1.3作业环境不安全。
照明光线不足，通风不畅，作业场所狭窄，物料、催化剂、抑制剂、吸附剂等反应组分管理不当等。论文格式。
1.1.4设备维护、维修不良。论文格式。
设备待病作业，由于长期化学品物料腐蚀，设备维修控制不足，保养不全，部分化工生产设备运行周期相当长，一旦反应开始，就难于中止，况且中止的成本和安全隐患更加巨大，这就导致设备维护和维修中的不良情况会被放大。
1.2操作者的不安全行为
1.2.1管理松懈，由于我国经济处于发展中，化工企业好多是小型化作坊式生产，这些企业的规章制度不够健全，执行不严，造成操作者安全防护意识非常淡薄。
1.2.2操作者无安全防护能力，教育培训不够，未经培训上岗，操作者业务素质低，缺乏安全知识和自我防护能力，工作时注意力不集中，不遵守操作规程等。
1.2.3操作者不正确穿戴防护用品，化工生产的防护用品大多比较笨重，有的佩戴起来闷热难忍，这就间接造成操作者反感和排斥，更不注意设备日常维护和保养，忽视安全。
2.化工机械事故的控制
由上面的分析可知，导致不安全的原因主要是两个方面的，即物的不安全状态和人的不安全行为。减少化工机械事故，须从这两方面入手。
2.1控制物的不安全状态
2.1.1化工机械设计时体现以物的安全状态为中心的现代安全设计方法。
现代的化工机械设计应该是全面的系统的设计，除了考虑技术和经济等方面以外，还应考虑安全设计的内容。
(1)在设计时，必须清楚设备的使用时间、频率和环境，保证化工机械设备的强度、刚度和稳定性，结构要安全，在规定的载荷和时间内使其完全处于安全状态。设计必须保证:强度计算准确，所适用的计算理论得当，考虑因素全面，计算时认真、准确。
(2)材料的选用合理，不选用容易腐蚀和化学性质活泼的材料，不选用对人体有害的材料，不选用能与工作介质和物料发生反应而造成危险(爆炸、生成有害物质等)的材料，所选用的材料能满足强度、刚度的要求，要性质稳定、耐高温、高压，有一定的延展性、热膨胀系数应较低。
(3)在设计时，加装安全装置是非常重要的。在这一点上，对于初级化工机械设计者尤为引起重视。化工机械安全装置是化工机械设备上本质安全附件，其生效的同时要考虑的化学反应的反应中非可控性，妥善做好安全设备触发反应中的设备“停车”时，对反应物料的处置、回收和排放。对于化工机械安全装置最常见的有两种类型:
①是安全防护装置，这种装置使操作者不能进入危险区，如:各种化工机械设备的传动带、明齿轮、皮带轮、飞轮等易伤人的零部件，都必须设计安全防护罩或保护屏，使物处于安全状态。
②是安全控制装置。安全控制装置本身并不直接参与人身防护动作，在操作者一旦进入危险区时，控制装置对制动器进行控制，使化工机械设备运转。如:采用检测装置和控制系统相结合的安全控制装置，当检测器检测时，发现有毒、有害、易燃、易爆等有害因素，且超过规定值后，检测器自动驱动控制装置以降低危险水平，或切断设备电源，停止化工机械设备的运转。
2.1.2制造和安装化工机械设备要保证安全要求。
制造和安装环节也是产生安全隐患主要环节。制造和安装化工机械设备，必须保证工艺的合理性和科学性，按技术要求制造和安装设备。安装要安全可靠。如:安装大型罐体、反应釜、发生器时，零件保证同轴度要求，齿轮口啮合调整好配合，设备要水平等。
2.1.3设备的维修维护要及时，保证化工机械设备正常运行。
有计划进行检修，注意保养维护(清除反应副产物和中间产物等)，化工机械设备严禁带病运行，发现故障和隐患时，及早进行预防和维护，减少故障的发生和故障停机时间，延长设备的使用寿命。
2.1.4安全的作业环境。
化工机械设备的布局要合理，作业场地要整洁，反应物、催化剂、产品和废液要分离妥善安置，要防止泄露和离散；较大设备要设置露天处，搭设固定式棚顶；通风系统要良好，留有空地，确保操作人员的作业安全。
2.2控制人的不安全行为
2.2.1加强领导的安全意识，建立健全安全管理组织，建立健全规章制度和操作规程，班组安排要合理，抓好三级安全教育和业务技术培训，做好监督检查，督促职工做好安全防护工作。同时落实安全责任制，把责任落实到人，管理到位，保障化工机械设备的安全正常运行。
2.2.2提高操作者的化工机械安全素质和能力。论文格式。人是安全的决定性因素，每一位化工机械操作者都必须经过严格而专业的业务培训，作为特殊作业岗位要考试合格之后才可上岗作业，而且作业时严格按照操作规程进行操作，穿戴好劳动防护用品。
2.3.3加强监督捡查。定时定期做好检查和巡检。制定检查清单，认真逐项检查，特别注意重要的安全部件、保险装置，检查要做好记录，不要流于形式。
2.3.4预防为主。必须认真贯彻和落实 “安全第一，预防为主，综合治理”的方针，据故障分析资料得知，因故障造成的事故中98%是可以预防的，因人的不安全行为造成的88% ，因物的不安全状态造成的占10%。借鉴“1:10:100”成本法则，切实做好隐患排查、整改、治理工作，将事故的隐患消灭于萌芽状态。
2.3.5制定应急预案。系统而科学的辨识危险源，对于重大安全隐患要制定相应的应急预案(责任明确，措施灵活，方法得当，保障到位)，以紧急的情况下控制和遏制事故的发生，防止事故扩大，减少伤害，最大限度地减少事故的损失。
3.结论
综上所述，加强控制物的安全状态和人的不安全行为，才能减少导致化工机械设备的不安全因素，才能更有效地减少化工机械事故的发生。对于化工机械生产企业，在生产过程中必须应用各种手段和方法，增强化工机械设备的安全性能，延长设备的使用寿命，最大限度保护劳动者的生命安全，化工机械安全必须引起全社会的高度重视，因为它正是我们化工工作者贯彻落实科学发展观，牢固树立安全发展理念，把安全生产放在第一位，促进经济社会和谐发展的体现。
参考文献
[1]张新，中国化工安全科学学报[J] .我国的化工机械安全及现状，2009,19:86-89.
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行星齿轮减速器因具有体积小、重量轻、承载能力高、结构紧凑、传动效率高等优点而广泛应用于冶金机械、工程机械、轻工机械、起重运输机械、石油化工机械等各个方面。UG软件是集CAD/CAE/CAM为一体的三维化的软件，它是当今最先进的计算机辅助设计、分析、制造软件，广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和电子等工业领域。UG的CAD/CAE/CAM功能模块有复杂的特征建模、装配、运动仿真和有限元分析等功能。实现UG有限元分析功能，必须要遵从UG有限元分析的一般过程，构建有限元模型，其中包括自动网格划分、添加约束与载荷，利用图形的方式得到模型应力、应变的分布情况。机械优化设计，就是在给定的载荷和约束条件下，选择设计变量，建立目标函数并使其获得最优值的一种新的设计方法。
1 齿轮轴几何参数的初选
通过常规设计方法设计计算出齿轮轴的几何参数，齿轮轴的齿形为渐开线直齿。分配减速器传动比，计算齿轮模数，并根据传动比条件、同心条件、装配条件和邻接条件确定齿轮的齿数。齿轮轴的齿轮基本参数如表1所示。
2 齿轮轴的三维建模
利用UG/Modeling模块建立齿轮轴模型，如图1所示（去掉网格后的实体模型）。
2.1 网格划分
网格划分越密集，计算结果越精确，但是这会使计算时间加长。单元网格的划分采用UG自带的3D四面体自动网格划分，单元尺寸为3mm。网格划分情况如图1所示。
图1 齿轮轴的网格划分
2.2 定义材料特性
齿轮轴材料选择20Cr，其材料属性如下：质量密度 7.850e3kg/m^3，杨氏模量205000N/mm^2（MPa），泊松比0.29，屈服强度等于540N/mm^2（MPa）。
2.3 施加约束和载荷
齿轮轴两端由两个滚子轴承支撑，限制了空间5个自由度，只允许转动。本论文只考虑齿轮轴齿轮处的应力进而对其进行优化，所以为齿轮轴加载荷及约束，安装轴承处加圆柱形约束，在轴端即与联轴器相连处施加大小为175.083N·m的扭矩。约束和载荷施加情况如图2所示。
图2 齿轮轴的载荷施加
2.4 求解和结果查看
UG软件的结构分析模块提供了强大的后处理功能，可以自动生成计算分析报告。齿轮轴的Von Mises应力图如图3所示。单元节点最大应力为325.8MPa，基本接近材料屈服强度的60%。总体来说，输出轴在强度方面不仅满足了设计要求，而且还有很大的裕量，材料的承载能力并没有得到充分的利用，这为齿轮轴的优化提供了很大的空间。
图3 Von Mises应力图
3 齿轮轴的优化
设计目标：
最小化 模型 重量
设计约束：
模型 Von Mises 应力，上限=320000.000000
设计变量：
a：：p53，初值=38.000000，下限=32.000000，上限=38.000000
最大迭代次数：20
优化结果如图4，图5所示。
由图6迭代分析结果可以看出，在进行第三次迭代的过程中，应力值超出上限，所以，以第二次的迭代结果为准，此时的齿宽为35mm，应力值为295MPa，比较理想。所以常规设计方法得到的齿宽b=38应变为优化设计方法得到的齿宽b=35，此时的应力值为295Mpa，亦满足强度要求。
4 结束语
本论文利用UG的高级建模功能，在对行星齿轮减速器齿轮轴进行参数化建模的基础上，建立了有限元模型并进行了有限元分析，得到了齿轮轴的Von Mises应力图，替代了常规校核的设计方法，大大提高了设计效率。同时对齿轮轴的齿宽进行了优化设计，使得设计方案比原常规设计方案在齿轮轴重量上下降了2.02%。为多个设计变量（如模数、齿数）的单或多目标函数优化奠定了基础。
参考文献：
[1]孙恒，陈作模.机械原理.7版[M].北京：高等教育出版社，2002.
[2]濮良贵，纪名刚.机械设计.8版[M].北京：高等教育出版社，2001.
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一、明确课程设置的目的
科学性和思想性相结合是一个重要的教学原则。正确认识一门课程在专业教学计划中的地位、直接影响着理论力学基础课的性质。理论力学是物理学的一部分，在化工机械专业的课程体系中，与数学、物理有较紧密的联系，并巩固与进一步熟悉已学的数理知识，为学习后续课创造有利的条件。就其在专业教学计划中的地位、作用及密切结合工程技术问题的应用范围来看，它又是一门技术基础课。其任务是使学生在学习物理之后，进一步掌握与熟悉力学中有关基本概念与基本知识，以及物体机械运动的基本规律及其研究方法，并能初步学会运用这些规律解决生产实践中的问题。为进一步学习与研究相关的科学技术打下坚实的基础，为毕业后解决高尖端的力学问题准备条件。同时，也为培养学生的逻辑思维能力，并为培养学生的辩证唯物主义世界观莫定基础。
二、学习教学大纲，研究教材，搞好教学工作
教学大纲是整个教学过程中的指导性文件，是教师组织教学的依据。教师按照大纲制定切实可行的课程教学计划，从而使教学过程规范化、条理化，这将有利于贯彻科学性与思想性相结合的原则，培养学生严谨的学风，尽而提高教学质量。
根据教学大纲的要求，在总结多年来的教学经验的基础上，制定化工机械类专业课程内容，确定教学的深广度及科学的学时分配，设置合理的课外学时比、课外作业、测验、实验课等，注意采用多样的教学方式，进一步规范了课程教学。这样，依据教学大纲组织并安排教学，有利于提高理论力学教学起点，合理衔接与其它相关课程的联系，以培养学生理论联系实际的能力，切实提高教学质量。
从1990年起，我开始使用新编教材，先后采用过西安交通大学主编的《理论力学》，哈尔滨工业大学主编的《理论力学》等教材。在教学工作中，我对选用过的教材和目前国内外出版的教材进行了详细的分析比较，认真汲取这些教材的优缺点，并结合我们专业实际要求，制定教学内容，充分发挥这些教材在提高教学质量中的作用。同时，依据培养目标，对少学时教材的内容进行取舍，对理论力学与其它课程教材内容的分工和衔接等问题进行了研究。在教材设置上，化工机械，机械制造类专业的学生要求要有一定的机械设计能力。因此，对理论力学的教学要求应既在于教学的深度，又在于广度，不宜过分缩小知识面。在这方面知识面宽一些适应性就强一些。要全面考虑课程的系统性和科学性，以及专业的针对性，加强学生的基本概念，解题能力的培养。为了拓宽知识面，增强适应性，教学中，我给学生提供必要的自学条件，通过答疑，学生作习题，进行学习小结等方式，学生进一步理解了教材，掌握了教材。对勇于探究，肯钻研，程度较好的学生，我通过推荐，补充教材等手段，鼓励他们深人掌握一些相关内容，充分挖掘了学生的学习潜力。比如，关于科氏加速度产生原因的分析，牵连运动为平面运动点的速度和加速度合成问题，对任意一点的动量矩定理的讨论及应用等问题，我都鼓励学生深入探讨，取得了较好的教学效果。
总之，我体会到充分调动学生学习的积极性、主动性，有利于因材施教，也有利于发挥教师的主导作用。我平时对学生作业，考试中常发生的错误，答疑时提出的问题等都比较重视。从中不断总结经验，寻求规律，总结出学生学习过程中必经的一些台阶。这样，在不断的总结中，逐步完善课程教学。
三、开展教学研究，提高教学质量
几年来，我围绕理论力学课程改革的方向与教学内容的研究，在调动学生的学习主动性，积极性，培养学生能力等几个方面开展了教学研究，取得了一定的效果。在调动学生学习积极性、主动性方面，重点谈两个问题:
(一)提高教学起点
教学起点低，又没有讲出“台阶”，会使学生感到枯燥无味，从而放松对自己的要求，也就谈不上主动性、积极性的发挥。
提高起点首先要解决如何与物理课更好衔接的问题。比如，点的运动学基本内容在物理课中已经讲过。理论力学除了重点讲自然法外，其余内容作适当的复习以后就直接应用。在应用中加深对基本理论的理解。首先在点的合成运动，刚体平面运动讲完以后，通过范例分析，指出点的绝对运动分析法和相对运动分析法的关系。相对运动分析法中，复合运动法与平面运动分析法的关系。平面运动中，基点法与速度瞬心法的关系，在整个动力学计算中，都要涉及点的运动分析。此时，再反复强调什么时候需要采用建立运动方程，什么时候可以用运动合成法，或者速度瞬心法。这样把点的运动学问题贯穿在整个运动分析法与动力分析之中。即节省了学时，又解决了起点低的问题，又使基本内容掌握得更熟练、更巩固。
(二)分层次组织教学
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基金项目：本文系大连理工大学教学改革基金项目（项目编号：MS201223）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）07-0133-02
“理论力学”是高等院校工科必修的重要技术基础课，是“材料力学”、“结构力学”、“机械设计原理及过程机械”等主干课程的基础内容。[1]对于大连理工大学（以下简称“我校”）的过程装备与控制工程专业，讲授的“理论力学”有别于其他专业，称之为“理论力学C”，在授课内容、授课侧重点、授课方式及学时方面，与其他专业有明显区别。通过近几届的教学改革，无论是教学方式还是教学内容，都进行了相应的调整，有了较大变化，使教学质量有了较大提高。
但同时也应看到，随着高等教育理念的改变，特别是最近几年教育部提出了“卓越工程师”培养计划，为适应其培养计划与目标，“理论力学”教学方式也需要得到进一步的改进。特别是要根据“理论力学”课程逻辑性、应用性强的特点，结合本专业对化工设备、成套装备的要求，对教学内容和教学方法进行相应的改革，最大限度地提高教学效果，达到“卓越工程师”人才培养的要求，这就需要授课讲师在教学方法方面仍需探索与研究。
一、“理论力学”教改重要性
“理论力学”的发展已经有多年，内容体系比较成熟，传统的静力学、运动学及动力学是经典的三部分授课内容，其理论性、逻辑性和系统性都很好。同时，各个高校不同专业的授课内容也极为接近，基础知识、理论框架及结构体系都相似。这样的教学布置优点在于有利于教师之间的交流与合作，缺点在于无法体现出专业特色。特别是教材中的例题、习题都是抽象化后的力学模型，缺少过程装备与控制工程专业相关的工程例子，这样的教学内容教师讲得费劲、学生听得迷糊，难以调动学生听课的积极性，不利于培养学生的综合能力。
近年来，各高校对众多课程进行了调整，增加了大量的限选课、选修课，但总学时并没有变化，因此很多主干课程的学时相应就被压缩。过程装备与控制工程专业的“理论力学”课时减少，且学生课后用于该课程的学习时间也大为减少，同时，“理论力学”课程内容也有不足，比如在授课内容的安排上，比较重视经典规律与内容，忽视近现代取得的成果；重视计算过程、轻视力学模型的建立，极少考虑与实际工程的差别。在教学方法上，由于“理论力学”内容多、学时少，普遍采用教师讲授的方式，很少有学生直接参与。这些不足，就使学生知识积累和解决问题能力相互脱节，达不到培养“卓越工程师”的目的。因此，为了适应社会发展的需要，培养出具有工程素养的“卓越工程师”型人才，有必要对“理论力学”教学内容、教学方法进行改革与完善。
二、“理论力学”教学改革内容与措施
过程装备与控制工程专业“理论力学”教学改革的内容，主要思路是强化基础知识、重点阐述基本概念与定理、改变传统教学方式、增加实践环节，大量增加有本专业工程背景的例子，所讲授的例题、习题尽量与本专业的工程实际相结合。同时要按照“卓越工程师”培养计划和培养要求，以及授课教师在以往教学中发现的问题，结合个人教学经验和他人的教学改革成果，[2-6]对过程装备与控制工程专业理论力学教学改革提出如下几点内容与措施。
1.更新传统教学手段
传统教学模式主要是板书形式，内容过于单一，无法形象表示出“理论力学”研究对象的特点，这对于学生的理解是不利的。因此，在现代的教学活动中引用多媒体技术进行课堂教学已是大势所趋，但如何充分发挥其合理作用仍然值得深思。
多媒体教学，不仅仅是指把教学内容做成幻灯片，还应该包括运动机构的实例演示、动画演示，甚至于一些实验过程都可以在课堂上播放。这对于本专业的“理论力学”教学只有48学时的情况是非常有利的，可节省大量的在黑板上推导一些繁杂公式和求解过程的时间，可使整个课堂的教学重点内容突出，易于调动学生学习积极性。同时，运用多媒体技术可以演示例题、习题所涉及的机械运动，也可以播放一些工程实例，这些都有助于工程概念淡薄的学生理解课堂内容，在提高学生学习兴趣的同时也有利于教师的授课。但要注意，多媒体教学毕竟也只是一种教学手段，要注意其使用的方式、程度，过量的教学信息、频繁的换屏、花哨的布局，反而会降低学生对教学内容的关注。因此，利用传统的黑板推导一些重要公式和求解过程，仍然是现代教学中不可替代的教学方式，要充分结合板书与多媒体技术，最大程度地调动学生学习积极性，从而提高教学效果。
2.优化教学模式
传统的课堂教学模式都是以教为中心的，授课教师在有限的课堂教学时间内为完成教学任务会不自觉地采取满堂灌、填鸭式的教学方式，尤其是目前多媒体技术普遍应用的情况下，授课教师在增加信息量的同时，也会不自觉地加快授课速度，这将使很多学生只是表面上对一些概念和定理听懂了、了解了，但实际上并没有真正吸收并为自己所用，因此做起习题来还是感觉无处下手、感觉很难、甚至一头雾水，这从测试中就能看出来。
因此，教师在授课过程中要注意调整教与学的关系，充分尊重教学特点，遵循学生是教学活动的主体，体现出以学生为本的教学理念。教师在教学过程中，既是知识的传授者，又是学生学习的引导者，要着重培养学生分析“理论力学”中所包含的科学问题和解决这些问题所需要的能力，从而不断激发出学生学习“理论力学”的主动性和积极性，为后续课程的学习奠定坚实的基础。
（1）启发式教学。现代教育要与现代大学生的特点相适应，改变以往填鸭式的教学方法，倡导启发式的教学方式、教学理念，激发学生求知欲，提高学生分析问题和解决问题的能力。教师在授课过程中，要引导学生深入了解事物内部的本质规律，反映在“理论力学”的教学中就是如何具体应用静力学、运动学与动力学的基本定律来解决构件或者机构的受力特点、运动形式及所受外力。在这个过程中，如何一步步引导学生，由简入繁、由表及里的考虑问题，使之掌握思考事物内部本质、探求自然规律并能合理利用的能力，就需要在授课过程中不断努力并实践。这样，逐步形成在教师指导下的、以学生为中心的学习过程，也就是说，要体现出以学生为本的教学理念，强调“学生是教学活动主体”的原则。
（2）讨论式教学。在课堂教学中引入讨论式的教学形式也是一种尝试，这是学生合作学习和教师指导相结合的一种新的教学方式。主要过程是：教师提前给学生布置要讨论的授课内容，学生之间、学生和授课教师之间围绕与其相关的问题相互讨论及交流信息，学生和教师共同参与到教学活动中，学生要表述对相关内容的理解，同时也可以充当教师的角色来引导讨论的进行，这对学生也是极大的挑战，要求他们必须对授课内容有一定的理解。由于本专业上课的人数过多（每学期都在110～120人），往往很难集中在一起进行讨论。针对这种情况可采取不同时间段分成小班的形式进行讨论，每个小班的人数控制在20人左右，这样可使每个学生都有表述问题的机会，当然，这就要求授课教师付出更多的时间与精力。该种教学形式，可发挥学生的积极作用，引导学生主动参与学习过程，在获得知识、解决问题的过程中更能培养其合作精神、创新能力及概括总结能力。
（3）布置小论文。“理论力学”有很多贯穿前后课程的知识点，对于这些知识点，可以提前布置给学生做小论文，题目应该有多个，使学生以团队的形式来进行，鼓励学生上网查找资料，小论文成绩可作为期末考试的一部分。对这些布置的内容，在检查的时候，应该以学生为主，让学生来讲解团队作小论文时的整体思路，求解过程中遇到的问题、解决的方式，以及通过小论文学到的知识点。而教师的角色主要起到提示、引领及总结的作用，培养学生一题多解的发散思维方式、掌握知识的关键要点及综合运用所学知识的能力。当然，小论文的选则还可以适当增加难度，如：与当今重要工程问题相关的例题和习题，用运动合成与分解来分析火箭与卫星分离过程、机械手臂各关节间运动轨迹、运动速度等；增加应用专题内容，如简单刚体型机械手臂的动力学建模与运动方程的推导，简单太空机械手臂运动路径建模与动力学方程的推导。
（4）建立学习网站。在学校的大力支持下，建立了本专业的“理论力学”授课网站，通过该网络平台可实现师生间的资源共享。在课程网站上，具有课程介绍、授课内容、重点例题讲解、课件内容、典型习题分析、答疑解惑、心得与讨论及虚拟实验室等几项内容，对这些内容还要及时更新，并尽量做到在线解答问题，能对学生学习、作业过程中遇到的各种问题进行及时解答。这对于在课堂上没有及时听讲，或者思路跟不上的学生，具有极大的意义，相当于开设了第二课堂。
3.构建合理的考核体系
过程装备与控制工程专业的“理论力学”考试，改变了以往的单纯靠期末考试取得最终成绩的方式，采用新的多种考核形式，如最终成绩按平时考核与期末考试成绩之和，二者的权重分别占30%和70%。平时成绩可包括基本的三部分，如果有实验还需要加上实验的成绩：作业成绩，知识点很多，且每次课都布置相关作业，一学期的作业量非常大，要求学生独立完成；组织3～5次的测验，对静力学、运动学及动力学每部分都要有测验，可放在该部分内容结束的时候，考查学生掌握概念、定律的熟悉程度，分析问题、解决问题的能力。通过这种测验，极大督促了学生学习的自觉性，能提前对学过的内容进行复习，不至于把问题都留在期末；课堂讨论表现，这与“讨论式教学”相关，根据学生的表现给出相应的成绩。上述这些考核方式，可有效督促学生平时就要认真对待理论力学课程，而不是把所有问题都推到期末来解决。
4.引入数学工程软件
由于“理论力学”对数学技巧的要求比较高，有时甚至会使学生颠倒理论和习题、基本原理和技巧的关系，忽视对基本理论的学习。因此，在教学活动中适当引入相关的数学工程软件，可一定程度上减轻学生的负担，甚至于提高学生学习该门课程的兴趣。
例如在动力学分析中，运动微分方程是重点内容，但却没有讲授运动微分方程组的求解问题，大部分问题是在特殊情况下，利用质点系普遍定理进行求解的。因此，在课堂授课过程中可适当引用Maple数学软件求解微分方程数值解，达到直观分析运动的目的。这种将抽象的微分方程转化为图像显示的授课内容，使学生有一种兴趣感、参与感，直接促进了学生对运动微分方程的理解。Maple 软件在符号（解析）运算方面目前是最优秀的，计算过程中几乎不需要声明变量类型，解决一般的数学问题不需要复杂的编程，且具有自动绘图的功能，在“理论力学”的教学中使用Maple将会得到意想不到的效果。
如何生动描述力学问题的物理图像，这也是进行教学改革应该思考的问题，比如，利用Maple软件可对傅科摆问题进行演示，在各种初始条件下对傅科摆的运动微分方程直接进行求数值解，同时直观地展示出傅科摆在水平面上的相对运动轨迹。在课堂的授课中初步表明，应用该方式对一些特殊问题进行求解，可引起学生学习的极大兴趣。因此，在课堂教学中，根据学时的多少，尽量安排一些利用Maple软件进行分析的题目，作为平时考核成绩的一部分，对一些学有余力的学生，可适当增加难度，作为选学内容。
5.开展实践性教学活动
过程装备与控制工程专业开设的“理论力学”，和大部分课程相似，存在教学中重理论而轻实践的问题，教学大纲中只讲授理论而无实践性环节。但由于“理论力学”本身包含大量的概念、公理、定律以及相关的力学模型，理论性相比于其他课程来讲是比较强的。对于刚进入大二的学生，难以很好理解抽象的内容，仅仅依靠课堂讲授教学效果较差。
因此，在“理论力学”教学中，各专业可根据总学时的安排，开设几个常规的“理论力学”实验，增加学生对运动机构的认识。在开设实验的过程中，可以考虑如下几种方式：由任课教师与实验工程师准备，根据教学内容提前准备3～5个学生实验，可以是3大部分的单独实验，也可以是综合性的实验；学生动手设计实验，教师提供实验所需要的器材、场地，再由学生完成实验，可考虑开设1～2个这样的实验；现场教学的形式，利用2～4学时，带领学生参观校内工厂或者相关企业，使学生能观察到传动机构及相关的约束形式。也可以利用flash等软件，做一些动画，模拟实际机构的运动过程，在课堂授课过程中，有意安排播放。过程装备与控制工程专业，已着手进行实验方面的教学研究，考虑通过网络开展一些虚拟实验，如虚拟摩擦系数测定、虚拟静力学分析、虚拟运动学和虚拟动力学实验。
三、结语
过程装备与控制工程专业的“理论力学”课程从教学内容、教学形式、课程体系建立等多方面出发，持续进行了多年的教学改革，取得了较好的教学效果。学生是教学的对象，是课程教学的根本，只有学生发自内心地喜爱“理论力学”，积极主动地学习，课程教学才能顺利地进行下去。总之，教学改革应该秉承“培养大学生综合素质、提高分析问题与解决问题能力”的教学理念，不断进行改革、创新教学方法，以真正适应“卓越工程师”人才培养要求，为最终培养创新型与研究型复合人才奠定基础。
参考文献：
[1]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学[M].北京：高等教育出版社，2009.
[2]吴立军，王瑞金.面向应用型人才培养的理论力学改革与实践[J].浙江科技学院学报，2008，20（2）：133-135，154.
[3]邢利英，王新征.工科理论力学教学改革与实践[J].南阳师范学院学报，2010，9（3）：107-109.
