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1.3有限元法矿山作业时环境较为复杂，机械作业时受力情况也无法进行准确的计算和分析，在结构和载荷上都具有复杂性。在传统设计中通常都是通过几个截面来进行简化计算，这不仅无论确保计算结果的准确性，而且仅仅通过对几个截面的设计校核，无法对每个部件的应力分布情况进行准确的确定。所以在现代设计方法，往往利用有限元法，通过计算机来对每个部件的应力情况及薄弱点进行分析，这样能够更好的对设计产品进行改进，确保设计出来的产品质量能够更好的满足矿山开采的要求。
1.4优化设计目前数学专业也随着时代前进而向前发展，比如最优化设计数学模型。矿山机械设计中的优化设计就是将设计中遇到的问题转化为数学模型，然后应用数学优化技术和计算机计算技术，从可行域中找出最优解。在设计过程中，设计问题越复杂，越能体现出优化设计对产品设计的优势，它大大减轻了设计工作者的负担。优化设计技术在推进计算机辅助设计、改进产品质量和提高产品设计水平等方面都具有重要作用。
1.5绿色设计随着当今世界对环境保护的重视，大家也开始呼唤设计界的绿色环保。绿色设计，不仅是指在设计过程中整个机械设备要经济环保，做到可回收、可维护、可拆卸、可重复利用等，而且在机械施工过程中，要做到减少噪声污染，提高工作效率，最大限度地节约能源。在满足使用性能和安全性能的同时，设计的产品也要具有良好的环境属性，这是现代设计中必要的一个环节。
1.6人机工程设计技术矿山机械运行的环境比较恶劣，操作机器人员需要集中精神进行细心操作，一个简单的失误有可能造成安全事故。所以在设计中有了人机工程设计技术，它的目标就在考虑施工环境的前提下，怎么样将机械产品最合乎人的操作习惯，尽量满足人的舒适度，减少人的劳动强度，保证生产安全。比如合理的档位高度和位置设计可以减少操作人员的强度以及避免操作失误，保证操作人员的安全。
2矿山机械设计过程中应注意的几个方面
首先，要强调以人为本的设计理念。以人为本是现代机械设计理念中很重要的一个方面。以人为本涉及到很多方面，例如噪音的消除、机械形态的柔和型、操作控制系统的安全性和操作起来的简便性和舒适度。消除噪音是一个非常重要的方面，工作人员在一个充满噪声的环境里，不可能保持一个良好的工作状态。操作工人极易出现错误操作而导致事故发生。因此在机械设计过程中，必须找到最合适的工作频率，降低噪声对工作人员的影响。除此之外，我国机械设计自动化程度比较低，很多都需要人工操作，因此有一个方便舒适的的操作系统很重要。其次，现代机械设计方法集先进性、智能性、系统性、动态性和综合性等特点于一身。矿山机械的设计人员一定要清楚的掌握几个数据，例如人体的一些生理指标，各个部位的尺寸等，还要了解矿山的一些基本知识等情况，设计出来的工作界面要简洁大方，让工作人员很好的操作，又能保持一种良好的情绪和工作状态。
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矿山机械设备安全管理工作在安全标准、设备质量、设备管理人员素质、设备维修中、轻保养等方面存在问题。
2.1矿山机械设备的安全标准不完善、执行不到位
目前，矿山机械设备种类丰富，达数百种之多。但是现行的安全标准仅包含了一部分矿山机械设备，离矿山机械产品的安全要求还差一大截，可见矿山机修设备的安全标准不完善。此外，部分设备管理人员因受经济利益的诱惑，只重视企业生产量的提高，把安全标准抛在脑后，对机械设备安全标准执行不到位，从而导致安全质量标准下浮，为矿山作业埋下了事故隐患。
2.2矿山机械设备质量良莠不齐
由于地区经济发展的差异，矿山机械设备的质量良莠不齐，存在着不同程度的安全隐患。例如，在偏远乡镇中还依然使用着年代久远的老矿，这些老矿由于使用时间过长，再加上当地资金、技术、管理水平不到位，矿井采矿条件简陋、采矿方法老式，存在一定的安全隐患。一些新矿、大型矿的机械设备主要也还是国产，只有部分在使用国外引进的机械设备和开采技术。
2.3设备管理人员素质参差不齐
矿山生产由于其工作环境恶劣、工作条件艰苦、工作性质危险、工作任务繁重，很难引进高素质机械专业人才。因此，许多企业招聘的设备管理人员的文化专业水平普遍较低，素质参差不齐，安全意识淡薄。有些操作人员甚至没有接受正规培训就上岗作业，这样的结果就导致违规操作，造成机械设备安全事故。据有关统计数据显示，矿山机械伤亡事故80%以上是由于工作人员的操作不当造成。
2.4机械设备重维修、轻保养
由于设备管理人员的素质不高，责任心不强，因此对机械设备的维修保养工作重视不够，存在重维修、轻保养的现象。在日常的设备的检查、保养中，一些操作人员马马虎虎、敷衍了事，不严格按照相关规定保养设备，致使机械设备带病工作，最终小隐患变成大故障，这样既导致了设备修理成本的增加，又造成了设备使用寿命的降低。
3完善矿山机械设备安全管理的路径
3.1完善矿山机械安全标准，加大执行力度
首先，我国矿山机械行业的标准化工作者应参照国际机械安全标准，再结合我国矿山机械设备的基本情况，积极完善安全标准，使新安全标准能覆盖绝大多数矿山机械产品，满足矿山机械产品的安全要求。其次，相关部门应加强监督执法力度，使矿山企业在生产作业上严格执行安全规定标准。
3.2整改矿山机械设备，提高机械设备的质量
加大对贫困地区的资金扶持力度，淘汰那些存在安全隐患的老矿，建造一批安全性高、采矿条件适宜、设备先进的新矿、大型矿。同时引进国外先进机械设备和科学的采矿技术，提高整个矿山机械的运行效率。
3.2提高机械设备管理人员的综合素质
在矿山机械设备安全管理过程中，设备管理人员综合素质的高低决定着安全管理质量好坏。矿山企业应该根据不同水平的操作人员制定不同的内容，定期对机械设备操作人员进行专业技术技能和安全意识的培训，使操作人员的安全责任意识内化于心，外化于行，以减少矿山作业中的不规范行为，有效减少事故发生的概率，为矿山企业有序生产和经济效率提供有效保障。
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矿山机械，如破碎站、斗轮挖掘机、堆取料机等，工作于矿山环境，设备巨大，自重可达千吨以上。这类设备连续开采，一旦因故障停机，将会造成巨大的经济损失。
这类矿山重型机械大多采用大型履带行走装置、多履带行走装置，实现设备的移动。履带行走装置的工作可靠性严重影响着矿山的工作效率，间接影响着矿山经济效益。因此，在设计阶段必须保证大型履带行走装置的强度。履带架为大型履带行走装置的核心零件，其强度决定着整个履带行走装置，以至于整个矿山机械的工作可靠性，因此，必须在设计阶段保证履带架的强度。
关于履带架的强度计算方法，公开发表的论文较多，这些论文大多针对小型履带架进行研究，而大型履带行走装置具有其自身独特工作工况，因此，有必要针对大型履带行走装置的核心零件――履带架进行研究，从而为履带架设计提供保证。本文应用ANSYS软件针对大型履带架建立了多工况有限元模型，研究其在不同工况下的应力分布特点。
1 建模
1.1 几何模型
本文所研究的承重1200 t大型履带行走装置履带架及门架三维模型如图1所示，应用三维建模软件solidworks建模。
1.2 有限元模型
由于履带架主要由板件焊接而成，应用板壳单元分析，计算效率和结果准确度均能保证。因此，将模型导入专业网格划分软件hypermesh中，抽取中面并进行网格划分。将网格模型但边界条件施加及提交计算，导入ansys软件后的网格模型如图2所示。该模型采用整体结构划分网格而成，单元类型shell63，线弹性材料弹性模量E=2.3e5（米制单位）、密度7.8e-3kg/mm3，共50万个单元。针对该模型进行个网格尺寸研究，最终确定50万个单元能保证工程上计算精度要求。
2 工况及边界条件
大型履带行走装置工况主要有直行工况、转向工况、空载爬坡工况，本文针对这些典型工况，应用履带架网格模型，施加不同的边界条件，模拟实际工作过程，研究履带架应力分布特点。
2.1 直行工况
直行工况履带架所受载荷及约束施加如图3所示，上部载荷通过节点力直接分布施加于履带架与上部结构连接处。通过梁单元模拟承重轮，承重轮处施加竖直方向位移约束，驱动轮处施加前后方向的位移约束，并在导向轮处施加行进阻力，以及将承重轮内摩擦阻力施加于相应位置节点处。
2.2 转向工况
转向工况约束载荷如图4所示，施加履带与地面之间的摩擦阻力矩，约束一侧的驱动轮处行进方向自由度及承重轮处竖直方向自由度。
2.3 空载爬坡工况
空载爬坡工况边界条件如图5所示，及将直行工况中物料质量去除（空载），并将整体迫性调整一爬坡角度。约束条件同直行工况。
3 结语
计算结果如图6所示，本文对各工况最大应力进行统计，如表1。
从表中可以看出：不同工况最大应力出现的位置也不同，其中应力最大值出现在转向工况下，因此在设计时，针对转向工况的强度计算要注意。
参考文献
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一、前言
矿山冶金机械包括采掘机械、选矿机械、起重运输机械、筛分机等冶炼机械设备，具体有凿岩机、推土机、装载机、挖掘机、破碎机、工程起重机、冶炼设备、通风排水等辅助设备，广泛用于矿产品的开采与加工、公民建设、国防建设、救援等多领域，通常也称为工程机械。我国的工程机械行业彻底打破大型和超大型工程机械产品依赖进口的局面，成为中国装备制造业中核心能力最强的代表，产品研发不断向高端、大型化、智能化方向挺进。生产的工程机械占据亚洲的半壁江山[1]。对于行业而言，整机与配件技术一直处于畸形发展的状态，在国际工程机械的舞台上，拥有世界响当当的工程机械整机企业，而零配件乃至核心技术在国外也很少能够找到值得骄傲的看点[2]。当前，我国矿山冶金机械行业存在的问题包括下列层面。
1.矿山机械行业企业综合实力不强，大多数企业在科研、新产品开发、技术改造和企业管理等方面的精力和资金投入不足，人才匮乏。
2.国内矿山冶金机械产品品种，尤其是国家建设急需的关键设备不能满足要求，产品技术含量低，产品附加值不高，质量不稳定，全员劳动生产率低。
3.传统矿山冶金机械质量差，效率低，耗能高，污染大。研制和改进矿山冶金机械设备急需矿山冶金机械专业人才。
二、人才培养现状分析
我国高等学校采用学年制和学分制两种教学管理制度。学分制要求按照培养目标和教学计划中各门课程及教学环节的学时量，确定每门课程的学分，设置必修课和选修课，规定各类课程的比例，以及准予学生毕业的最低总学分。以学分代替学年，以弹性的教学计划和学制代替刚性的教学计划和学制，有较大的时间弹性和选课弹性。以选课代替排课，允许学生根据自己的能力与兴趣安排个人的修学计划。由于资源短缺和人才培养的特殊规律要求，不可能存在完全学年制或完全学分制，在资源配置上，学分制与学年制两种配置方式可能并存。从学年制到学分制的变化也不只是简单的取代方式，而是在两种资源配置方式之间寻找某个最佳的结合点，从而获取最大的质量效益。目前我国多数高校在规定的四至六年的学籍时间内，允许学生有一定的选学课程自由，只要学完教学计划规定的必修课，完成必要的实践性教学活动，并选学选修修满教学计划规定的毕业总学分，且思想品德经鉴定符合要求即可毕业。学生可以根据兴趣、爱好选择课程，自主制定学习计划，能够真正地实现“选我所爱，爱我所选”，有利于因材施教，有效地开发潜能。目前本科毕业总学分为160～190，除思想政治课、基础课、专业基础课、实践课必须开出外，一些专业课只能作为选修课开出。但有些学生对选修课并不重视，导致教学效果不佳。
三、培养模式的思考和研究
1.我国高校很多专业设置雷同，采用统编教材，学计划。结合办学特点和机械工程及自动化专业的优势，建立分方向的培养模式，让学生自愿选择。
2.矿山机械专业和冶金机械专业是原江西冶金学院的传统专业，拥有强大的师资和设备资源。加强教学改革，以科研促教学，努力提升办学层次，突出办学特色，培养更专业、更实用的专业人才是高校的办学目标。（1）在人才培养上，遵循高等教育教学规律，重视实践能力与创业能力的培养，实现理论知识、实践技能、个人能力的协调发展，培养能从事机械设计与制造、机电液一体化设计、矿冶设备维护与管理、科技开发与应用研究、运用管理且具有三实品质与创新精神的高级工程技术人才。（2）培养具备机械设计制造基础知识与应用能力，融合电子技术、信息技术、计算机技术、现代管理等方面知识的高级技术人才，综合运用于矿山、冶金、工程机械检测、使用、管理和机械化施工行业。（3）紧扣产业需求，建设多维度的教学平台，最大可能地扩大受益面，使专业内的每一位学生都能受惠，培养矿冶特色机械专业人才。（4）以学生素质教育和专业技能培养为目标，引导教师转变教育思想观念，积极进行教学方法的研究与改革。加强课程/教学实习、社会实践、毕业论文/实践等环节，培养高素质应用型的机械专业人才。在课程内容设计中，进一步加大发展中遇到的问题、人才市场需求的变化、专业岗位的调研和用人单位的反馈来调整方案，使课程内容能够较好地反映新知识、新技术、新技能，使培养出的人才能够满足社会发展的需要。
3.专业特色。矿山冶金机械专业的方向是以机械为主，以电为辅，机电结合，以为冶金生产一线培养高素质技能型专门人才为主要目标。学校和企业进行人才培养战略合作计划，整合双方优势资源，建设工程师培训基地和学院校外实训基地，共同培养符合企业需求、市场升级的优秀工程机械行业人才。这不仅可以解决学校专业教育中教学与实践脱节的问题，更通过学校与企业的合作，强化教学师资力量，增强高校的号召力和影响力，同时也为企业进一步开发拓展市场打下坚实的人才基础。通过事业发展培养人才，通过人才培育创造事业发展的机会，为培养国际化人才而努力。
四、方案实施
1.经过市场分析、调查和研究，以2011级、2012级、2013级学生为研究对象，增设机械工程专业矿冶机械方向，根据课程体系分专业方向教学。矿冶机械专业方向是以机械为主，以电为辅，机电结合，以冶金生产一线的高素质技能型专门人才培养为目标，培养可以在冶金设备等机械设备检测调试、安装维护、故障诊断、运行管理、技术革新和设计等方面工作的高级工程技术人才。
2.合理修订人才培养方案，形成教学计划，设置专业课程体系，设立主干学科和主干课程，增加矿山机械、冶金机械、冶炼机械、工程机械等课程和教学实践环节，如图1。
五、搭建校企合作平台
培养高素质的技术应用型人才，首先要将这种培养方向定位于面向工程实际。机械行业技术应用型人才是指进行过工程师、技师初步训练的高等工程技术人才，面向生产一线从事设计、制造、施工、维修、测试等工艺和管理工作。校企合作的推进有利于强化实践性的教学环节，培养学生的综合职业能力与岗位竞争能力，推动重点专业建设及创新人才培养模式构建，有助于培养一批理论联系实际的专业骨干。校企合作要重点做好以下几个方面的工作。
1.以“校企合作、资源共享、优势互补、共同发展”为合作理念，以培养工程应用型技术人才为导向构建实践教学平台，全面提升学生的创新应用能力，增强他们的就业竞争力。
2.进一步深化校企合作，通过制定教学计划和形成人才培养方案来落实企业的经营理念和要求，在订单培养、科技研发、互享资源等方面开展更深层次与更广泛的合作。
3.建立健全校企合作机制，真正推进校企合作关系的科学化、规范化和合理化。
4.加强教师队伍的培养和锻炼，让教师了解学科发展前沿，增强教学的针对性。
学院与福建、广东、浙江、江苏、安徽等省的矿山冶金企业进行长期合作，采用学生主动报名、学校和企业筛选的形式，让大四学生在企业相关岗位实习3～6个月，与一线师傅亲密接触，由师傅手把手地教学生实践知识，强化他们的动手能力，当学生和企业双方都满意时可直接签订就业协议。通过企业工程师授课、安排课程实习和毕业实习等多种有效措施，充分利用学校与企业等多种不同的教育环境和教育资源以及在人才培养方面的各自优势，把以课堂传授知识为主的学校教育与直接获取实际经验、实践能力为主的生产、科研实践有机地结合于学生的培养过程中，缩小学校和社会对人才培养与需求之间的差距，使人才培养方案、教学内容和实践环节更加贴近社会发展的需求，促进学生实践能力和整体素质的提高，增强他们进入社会的竞争力，达到培养高级应用型人才的目的。
多维实践平台的建设和运作，可以增加学生与企业的沟通了解，拓宽学生的就业渠道，提高就业率，帮助企业培养人才和稳定人才队伍。企业对学院的办学理念及力行推进校企合作表示赞赏。
六、总结
构建矿冶特色机械专业的人才培养模式，有助于提升机械专业学生的实践能力和综合竞争力，有助于全面提升学校的教学质量，提高学生的就业率。
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Keywords: computer aided design; application; mechanical design
中图分类号：TH122
1计算机辅助设计的发展及重要性
机械设计是机械工程的重要组成部分，是机器生产的前提，同时也是决定机械性能的最主要因素，一部机器的质量及工作性能的好坏很大程度上取决于设计质量，狭义的机械设计仅指技术性的设计过程，广义的机械设计是指设计者根据使用要求和现有的条件，对机械的工作原理、结构、刚度和强度、各个零部件的材料和形状尺寸、以及方法、力和能量的传递方式等进行分析、构思和计算，并将其形成具体的描述以作为机械制造依据的工作过程。这不仅是一个创造性的工作，同时也是建立在丰富的成功经验基础上的工作，只有将两者结合起来，才能设计出高质量的机器。
机械设计的所有步骤几乎都需要计算机的帮助。图形的编辑、修改，大量数据的计算和比较，对零部件动力、强度等方面的精确测试，都需要相应的计算机软件的支持。除了这些繁琐的工作可由计算机替代外，设计者还可以利用计算机进行虚拟样机的构建，也就是根据图纸，在计算机上制造一个模拟样机，对它的工作性能、受力情况、热度等各方面进行验证，根据出现的状况修改原设计，从而达到完善的程度。随着计算机技术的发展，计算机正在越来越广泛地应用于机械设计的各个方面以及各种各样的机械设计中，它在提高机械设计的质量和转化为实际制造的效率方面，发挥着重要作用。计算机辅助设计便是伴随着计算机技术的发展而出现，并广泛应用于多种学科的一种方法。计算机辅助设计又被称作“CAD”，是由计算机帮助设计人员完成机械设计中的计算、制图、模拟等工作，并在不断修改和反复验证的基础上，输出满意的设计结果和最后的产品图纸的一门技术。
20世纪 60 年代初，麻省理工学院的一名研究生发表了题为《人机对话图形通信系统》的论文，首次提出了交互技术及计算机和图形符号的存储采用分层的思想，为 CAD 技术的确立提供了理论支撑。随着这一理论的不断完善，众多行业的领军人物开始认识到计算机辅助技术的重大作用，并投入重金研发。美国的 IBM公司开发了以大型机为基础的CAD 系统，该系统具有绘图、数控编制等功能，之后有关计算机辅助设计的研制与开发接踵而至，通用汽车公司研制出了用于汽车设计的DAC- 1 系统，洛克希飞机公司研发的 CADAM系统，适用于不同阶段的飞机设计。这时的计算机辅助设计系统都是在大型机或超级小型机的基础上开发的，购买这套系统通常需要上百万美元，因而这一系统只在经济实力比较雄厚、规模较大的航空、汽车、轮船、石油等行业应用。在 20 世纪 70 年代初出现了柔性制造系统FMS，“柔性”意为在使用计算机制造产品的过程中，制造系统会根据所编程序中指令的变换而改变加工过程，这种适应性以及加工的灵活性被称为“柔性”。我国对 FMS 的定义为：柔性制造系统是由数控加工设备、物料储运装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统，包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速调整，适用于多品种、中小批量的生产。随着计算机技术、通讯技术等的发展，CAD 技术也日益走向完善，比如 80 年代出现的由超大规模集成电路制成的微处理器和存储器件，使得 CAD 技术在中小企业逐渐普及，从飞机、汽车到服装、建筑、出版等行业都开始采用 CAD 技术。如今，计算机辅助设计技术已在机械制造业得到广泛应用，而且现在的 CAD 应用系统可以将机械设计中的绘图、分析、数据处理、仿真、加工修改等一系列环节集于一身，大大缩短了设计时间，提高了设计效率和质量，降低了生产成本与制造周期。CAD 的常用软件有很多，但由ParametricTechnology 公司推出的Pro/Engineer 产品，在目前三维造型软件领域中占有重要地位，引领着CAD 技术的新潮流。
2逆向工程中CAD的应用
逆向工程是一种消化、吸收先进设计的重要手段。技术的自主研发固然重要，但研发成本却是相当高昂的，而且研发过程还受到科技人员的素质、国家财政的投入、现有条件等各方面因素的影响，因而一项新技术的产生通常需要几年甚至十几年的时间，这对于技术条件及设备相对落后的发展中国家而言是不可想象的。因而，充分利用他国的科技成果，在消化、吸收的基础上再进行创新不失为一种加快科技发展的重要手段。日本在二战结束后的重新崛起，很大程度上是因为他大规模引进美国、英国等欧洲发达国家的先进技术，并做了很好地消化吸收，从而转化为本国生产力的一部分。逆向工程就是在只有产品或实物模型的条件下，在了解产品原设计的基础上，逆向重构产品零部件的 CAD 模型，已达到设计创新的目的。以前的“逆向工程”技术的研究和应用都集中在实物方面，即在拆解原有产品的过程中，重建产品实物模型，以实现新产品的制造。随着现在机械制造技术的发展，可以通过坐标测量设备、通用的CAD软件等方法，把实物样件转化为 CAD模型，综合利用 CAM（计算机辅助制造）、CIMS（计算机集成制造系统） 等技术对其进行处理和再设计。Pro/Engi-neer软件中 SCAN- TOOLS是一个专用的逆向设计模块，可以通过数据点构造网格曲线，并对点云进行拟合，以得到光滑、连续的曲面，再对曲面进行交互修改，从而得到与实物一致的CAD 模型。SCAN- TOOLS与 Pro/SURFACE 配合使用，可以在曲面生成后，通过切割、裁剪、延伸等工作，将曲面转换为实体，再利用Pro/Engineer软件基于特征的参数化设计功能，完成模型的二次设计，实现 CAD模型的重建。
3 汽车覆盖件模具设计中的 CAD 应用
汽车覆盖件模具设计不仅影响到汽车车型，也是汽车个性化和更新换代的标志。然而在现实的汽车覆盖件模具设计中，经常发生设计人员的设计与制造、工艺人员的工作相冲突的情况也就是设计者的设计不能很好地进入生产、制造环节，甚至还会进行返工、再设计，这不仅增加了设计成本，拖延了生产时间，还可能造成失去市场竞争力的严重后果。为避免这种情况的发生，应尽量在设计环节排除这些问题。
汽车覆盖件模具的设计过程一般包括：根据市场需求进行模具概念设计；对模具的结构、热度、工艺问题等进行分析并画出图纸；根据图纸进行 CAD模具结构造型设计；将 CAD 造型铸造为实物，如有矛盾或不当之处，再返回 CAD 设计。CAD 造型设计是整个设计的关键环节，此处出现问题将会影响后期的汽车生产，因而必须要做好 CAD 的造型设计。比如对某款汽车的车门做一些设计上的更新，首先需要获得车门零件的几何模型，然后运用三坐标测量机对零件的结构进行分析，再使用特定的测量方法采集数据，运用相关测量设备对数据进行处理，最后再利用 Pro/Engineer 软件进行模型重建，通过Pro/Engineer 的模具设计及数控加工功能，迅速完成汽车车门的模具设计及零件的 NC加工。
4 结语
算机辅助设计技术在确保机械设计的精度、处理机械设计中的大量数据、绘制复杂图形等方面发挥着重要作用，但这些计算机辅助设计的技术大都产自欧美等发达国家，我国自主研发的较少，加之对引进他国的技术没有完全消化，致使我国的机械制造业水平同国外相比，还存在较大差距，仅以目前的矿山机械设备为例，我国的输送机特性研究只有理论，还没有成熟的安全设计方法。因而，应加强计算机辅助设计的自主研发能力，为我国的机械设计提供必要的技术支撑，从而提高我国的机械装备水平。
参考文献：
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在工业化时代，大规模机械电气设备的使用让社会生产效率大幅度的增加，但与此同时，机械设备故障也频繁发生，延误生产时机。所谓故障，是指机械系统偏离正常功能，造成设备基本功能不能保证。最初故障诊断是依赖人员的个人经验及简单检测仪器，随着电工电子、传感器、信号分析、计算机等技术的发展，对发生的故障，除要求设备管理人员具备掌握一定的机械专业技术、还要有电气、计算机等专业知识。这对于依赖于个人知识储备在故障面前显得杯水车薪，特别是高技术含量进口机械设备故障如民航发动机故障，我们有时候却无能无力而不得不依赖外国专家指导。这样在计算机网络的发展下，基于WEB的远程故障诊断分析由此而产生。
远程故障诊断可提高复杂机械电气设备的维护和诊断，实现对分设备和关键部件进行分散集中式监视、诊断和管理。不仅提高了设备的管理效率，降低了维护费用，还提高了故障诊断的水平和快速性，也有利于资源共享。
2.监控诊断系统
监测与诊断主要是根据快变信号、缓变信号以及开关量信号的变化，运用通频和分频振幅值等多种方法来判断机组是否正常运行。
系统需有多种采集卡，包括振动信号采集卡、转速采集卡、温度压力流量采集卡以及报警信号采集卡。还需要有相应的信号变换和调理电路。各种参量的获取是通过振动、温度、压力、转速等测量传感器实时获取机组工作状态信息。然后将各种信号通过信号分析处理方法通过PC总线和计算机显示出来，实现各种工况的实时显示。再到更高层次就是利用智能诊断系统对监测的数据进行分析和模态识别，利用逻辑推理和数值分析方法相结合的方式，利用专家知识和固有原始数据进行分析和比较，得出诊断结论，以上过程可用下图结构表示。
图1 监控诊断系统组成框图
3.远程故障诊断地应用
远程故障诊断是一门实用性强的技术，它在工业、医疗、石油、航空等各个方面都有广泛地推广和使用。
利用INTERNET技术，FANUC的数控机床采用了C/S的架构设计，这其中包括了服务器和客户端。运用SQLSERVER 2008可以创建数据库，利用TCP/IP协议可以建立通讯链路，利用柔性制造系统可以对机床故障诊断分类，利用电脑分发出诊断号、参数号，进行PMC接口诊断。也有的专家独辟蹊径，将远程故障诊断在数控装置的应用划分成了四个模块，即信息检索模块、智能诊断模块、网络会诊模块、远程检测模块。信息检索模块主要是利用专家系统人工或者机器进行检索，智能诊断模块主要应用对检测信号进行分析，再利用与此类似的远程数控设备监控诊断系统是由CNC、现场监控工况机，数据存储服务器、WEB服务器及远程监控与诊断系统中心等组成。杨贤等介绍了一种监控软件，HOMS监控软件是以状态监测为基础，最优检修决策为目的的。它的体系架构为状态监测系统，厂级诊断中心，企业级决策中心。
在汽车行业，常用的维修检测设备是从电喷车解码器、手持式故障诊断仪慢慢发展到行业中比较流行的离线PC式汽车故障诊断仪。现在又有新的趋势了，颜伏伍、曹恺等研究了基于智能手机的汽车远程故障诊断。他们发现一些手持式诊断设备存在携带不方便、缺乏维修指导并且诊断效率低下等情况，利用ARM公司推出的开发复杂应用程序的RVDS（Realview Development Suite）开发工具设计实现了读清故障码、读冻结帧、读数据流等，另外还具有远程交互能力和方便专家进行远程辅助诊断等功能。
在石油与矿山机械领域，王峰、路小琪研究了基于物联网的矿井提升机感知系统设计。所谓物联网就是通过二维码识别设备、射频识别装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。在这种技术环境下，提升机控制系统通过传感器、检测设备以及安装在系统中的无线传感器等关于该设备的运行状态经过以太网传递至调度室。在长输油气管道中，实现输油泵在online状态下监测最好是使用在线故障诊断软件，可是几乎所有的都是通过安装在设备商的各种监测仪表，然后通过网络上传到SCADA系统上进行数据分析处理、多线程进行管理。可以达到实时监控状态，准确地找到故障报警。在钻机的在线检测中，从万生、张鹏飞、林智敏、于辉等人在石油机械杂志上研究了利用国际上最先进的remote数据与图像监测处理技术，采用移动通信卫星实现了远程数据及视频传输的功能，利用这些专有技术实现了数据的网间共享以及信息捕捉等功能。在压缩机的故障诊断与监控上，吴文莉采用了嵌入式CPU和无线通讯GPRS发送模块如远程数据传输单元DTU组成。在对铁路设备的诊断系统设计中，李桂林发表在《自动化与仪器仪表》上论述了采用计算机网络、数据库技术和故障诊断技术，一定程度上提高了列车的运行效率和保障了行车安全。
另外，Deb.S，Domagala.C，Gho-shal，Alena.R在《The international society for optical Engineering》利用美国Qualtech的软件开发了一种基于上述系统判断的远程诊断服务器，建立了远程检测空间服务站的模型。我国叶文君等利用基于模型和信号处理的方法对空调系统的故障诊断和检测进行了分析和总结。在机器人焊接方面，由星云焊接公司研制的Nebula型焊机，它可以通过互联网实现远程故障诊断、远程检测，还可以将数字电视技术应用在它上面。
4.结语
文章简要介绍了故障诊断系统的组成和基本原理，肯定了基于WEB故障诊断系统的作用，并且介绍了监控检测系统的组成以及远程故障诊断在各行各业的应用。基于WEB的故障诊断技术发展已有多年了，相关技术已经日趋成熟，对于远程故障诊断的前景可能会在对故障位置精确性确定、故障时间准确性预测、检测故障地点的精密化等方向发展。
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