時間：2023-03-23 15:09:57
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇機(jī)械工程論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
依據(jù)南通大學(xué)自身的特色，依托長三角經(jīng)濟(jì)發(fā)展和南通市區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，積極探索、創(chuàng)新校企協(xié)同工程人才培養(yǎng)模式，以實際工程為背景，以工程需求為導(dǎo)向，以培養(yǎng)優(yōu)秀后備工程師為目標(biāo)，循工程技術(shù)為主線，靠校企合作為手段，以培養(yǎng)“雙師型”教師隊伍為支撐，達(dá)回歸工程實踐之重點。從2007年至今，倡導(dǎo)企業(yè)與學(xué)校按照新的模式培養(yǎng)工程師人才，變招收學(xué)生為參與培養(yǎng)學(xué)生，組織并實施了卓越機(jī)械工程師培養(yǎng)計劃，并取得顯著成效，主要進(jìn)行了如下探索與創(chuàng)新。
1.1創(chuàng)立了高校和一流企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)卓越工程師的新機(jī)制
從南通大學(xué)自身定位和辦學(xué)特色出發(fā)，調(diào)研南通及周邊地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，遴選在行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品技術(shù)含量高、科研實力雄厚，生產(chǎn)設(shè)備及管理模式先進(jìn)的一流大型企業(yè)，研究論證校企協(xié)作共同實施人才培養(yǎng)的可行性，突破現(xiàn)有“訂單式”人才培養(yǎng)模式的局限，探索面向行業(yè)需求的卓越工程師培養(yǎng)新機(jī)制。行業(yè)企業(yè)深度參與卓越工程師培養(yǎng)全過程，校企合作共同制訂培養(yǎng)目標(biāo)、共同建設(shè)課程體系和教學(xué)內(nèi)容、共同實施培養(yǎng)過程、共同評價培養(yǎng)質(zhì)量、共同促進(jìn)學(xué)生就業(yè)。
1.2校企協(xié)同下的卓越工程師培養(yǎng)模式制度化創(chuàng)新設(shè)計
在校企協(xié)同培養(yǎng)的機(jī)制與理念下，需要對傳統(tǒng)的工科教育模式進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。將學(xué)生專業(yè)培養(yǎng)從宏觀上分為學(xué)校培養(yǎng)和企業(yè)培養(yǎng)兩個層面，學(xué)校培養(yǎng)以強(qiáng)化基礎(chǔ)理論教學(xué)為主、夯實專業(yè)基礎(chǔ)；企業(yè)培養(yǎng)以實踐教學(xué)為主，強(qiáng)化工程實踐能力?；谛Ｆ髤f(xié)同培養(yǎng)模式，進(jìn)一步使特色課程建設(shè)、生產(chǎn)實習(xí)、綜合素質(zhì)拓展和畢業(yè)設(shè)計等具體環(huán)節(jié)設(shè)計制度化，形成具有自主特色的體系，主要體現(xiàn)在以下幾方面。
1）創(chuàng)新設(shè)計特色課程體系和教學(xué)方法。
以強(qiáng)化工程實踐能力、工程設(shè)計能力與工程創(chuàng)新能力為核心，優(yōu)化課程體系和教學(xué)內(nèi)容。結(jié)合企業(yè)和行業(yè)對工程師素質(zhì)實際需要，特設(shè)與企業(yè)實際結(jié)合的專業(yè)課程，并納入教學(xué)計劃，聘請企業(yè)資深工程師講授專業(yè)性強(qiáng)、實踐性強(qiáng)、學(xué)校難以開設(shè)的核心技術(shù)課程，并針對現(xiàn)有技術(shù)難題和生產(chǎn)過程組織實施案例教學(xué)，開展基于問題的學(xué)習(xí)、基于案例的學(xué)習(xí)等研究性教學(xué)和學(xué)習(xí)方法，對調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性、提升學(xué)生專業(yè)理論水平、加強(qiáng)專業(yè)技能起到重要作用，教學(xué)效果明顯。
2）面向卓越工程師能力要求的綜合素質(zhì)拓展創(chuàng)新。
開設(shè)包括人生勵志篇、生產(chǎn)組織與管理篇、制造科學(xué)與技術(shù)篇、交流與總結(jié)篇等涵蓋多方面的系列講座，對進(jìn)一步提升學(xué)生與青年教師的工程素質(zhì)、工程意識、人文科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力起到了積極作用。具有豐富工程背景和管理經(jīng)驗的資深教授、高級工程技術(shù)專家的講座，極大調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，取得了良好效果。
3）制訂規(guī)范、合理、安全且可操作性強(qiáng)的實習(xí)計劃。
結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)的需要，制定定點崗位實習(xí)與全廠多崗位流動實習(xí)相結(jié)合的實習(xí)計劃，可滿足學(xué)生對未來從事工作的興趣需要，對培養(yǎng)未來工程技術(shù)人員的全面素質(zhì)起到推動作用。
4）結(jié)合工廠實際生產(chǎn)，組織落實能符合學(xué)生培養(yǎng)要求的畢業(yè)設(shè)計。
畢業(yè)設(shè)計從選題論證、過程指導(dǎo)到答辯等諸多環(huán)節(jié)，以工廠工程師隊伍為主、學(xué)校指導(dǎo)教師為輔共同負(fù)責(zé)，有力強(qiáng)化了畢業(yè)設(shè)計在卓越機(jī)械工程師培養(yǎng)中的重要地位，提高了學(xué)生解決工程實際問題的能力，深化了學(xué)生對理論知識的理解與掌握，促進(jìn)工程應(yīng)用與實踐水平的提高。
1.3校企協(xié)同構(gòu)建面向卓越工程師培養(yǎng)的“雙師型”師資隊伍
從企業(yè)層面構(gòu)建穩(wěn)定的企業(yè)教師梯隊，選擇技術(shù)水平高、責(zé)任心強(qiáng)的工程技術(shù)人員作為企業(yè)的指導(dǎo)教師，負(fù)責(zé)人才培養(yǎng)各個環(huán)節(jié)，同時負(fù)責(zé)對學(xué)校青年教師的再培養(yǎng)工作；學(xué)校組建以老教師為主、青年教師輪流參與的教師隊伍，在對學(xué)生實施培養(yǎng)的全過程中，完成對青年教師的工程實踐能力培養(yǎng)，逐步提升大學(xué)教師回歸工程實踐、服務(wù)工程需要的能力，使教師兼具工程師素養(yǎng)，取得對學(xué)生培養(yǎng)和對青年教師再培養(yǎng)雙重教育效果；學(xué)校教師有義務(wù)培養(yǎng)企業(yè)年輕工程師，努力參與營造工廠科學(xué)研究、人文與管理氛圍，使工程師兼具教師素質(zhì)，共同構(gòu)建適應(yīng)卓越工程師教育培養(yǎng)的新型“雙師型”師資隊伍。
1.4以學(xué)科平臺支撐卓越工程師教育培養(yǎng)體系的健全與完善
牢固樹立大學(xué)以培養(yǎng)人才為宗旨，倡導(dǎo)一流企業(yè)為社會人才培養(yǎng)作貢獻(xiàn)的理念，構(gòu)建教、學(xué)、產(chǎn)、研系統(tǒng)。校企深層次產(chǎn)學(xué)研合作、共建實踐基地和平臺，促進(jìn)科研與教學(xué)的融合、促進(jìn)高校教師理論與實踐的結(jié)合，構(gòu)建寓研于教的培養(yǎng)模式，使校企合作平臺提升到學(xué)科平臺的層次。學(xué)科平臺的構(gòu)建對促進(jìn)專業(yè)建設(shè)、實踐基地建設(shè)、課程體系完善和科研反哺教學(xué)均具有重要的推動作用，最終支撐卓越工程師培養(yǎng)體系的完善，回歸高等學(xué)校人才培養(yǎng)的根本任務(wù)。
2校企協(xié)同構(gòu)建卓越機(jī)械工程師培養(yǎng)模式的實踐
2007年，南通大學(xué)選擇機(jī)械工程學(xué)院為改革試點單位，根據(jù)學(xué)科專業(yè)特點和服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，與上海振華重工集團(tuán)（南通）有限公司開始探索校企協(xié)同人才培養(yǎng)模式，從2005級300名學(xué)生中雙向遴選出30名學(xué)生，成立南通大學(xué)振華港機(jī)班，實施校企協(xié)同定向培養(yǎng)，由企業(yè)和學(xué)校共同制定培養(yǎng)目標(biāo)、共同實施培養(yǎng)過程、共同促進(jìn)學(xué)生就業(yè)，這種機(jī)制與模式在南通大學(xué)尚屬首次。作為校企合作單位的上海振華重工集團(tuán)（南通）有限公司（以下簡稱“振華港機(jī)”）是世界著名企業(yè)上海振華重工集團(tuán)下屬生產(chǎn)基地之一，主要從事港機(jī)鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)、總裝、調(diào)試、發(fā)運以及鋼橋、大型龍門吊、浮吊以及船舶配套件等海洋重型裝備的研發(fā)與制造。公司先后參與承擔(dān)了國家科技支撐計劃、國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）、工業(yè)與信息化產(chǎn)業(yè)部產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新計劃等幾十項研究課題，并獲得授權(quán)國家發(fā)明專利數(shù)十項。其中參與的：“ZPMC新一代港口集裝箱起重機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研制平臺建設(shè)”獲2008年國家科技進(jìn)步一等獎、“海上重型裝備全回轉(zhuǎn)浮吊關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”獲得2010年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。經(jīng)校企雙方專家共同研討，制訂了面向企業(yè)的人才培養(yǎng)方案，并根據(jù)機(jī)械工程師培養(yǎng)的目標(biāo)和要求，對專業(yè)課程體系進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化，增設(shè)了與企業(yè)生產(chǎn)實際緊密接軌的課程。2008年上半年組織該批學(xué)生到企業(yè)進(jìn)行了認(rèn)識實習(xí)，2008年暑假又組織該批學(xué)生到振華港機(jī)進(jìn)行了為期1個半月的生產(chǎn)實習(xí)；工廠及教師團(tuán)隊完成了學(xué)生在企業(yè)半年的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，結(jié)合工廠實際題目，實施一生一題。針對公司港機(jī)鋼結(jié)構(gòu)裝備制造的需要，開設(shè)了《鋼結(jié)構(gòu)力學(xué)及制造工藝》課程，共32學(xué)時；開設(shè)了《焊接結(jié)構(gòu)工藝實踐》，為期1周，由振華港機(jī)和學(xué)校共同實施組織完成。為適應(yīng)振華公司面向進(jìn)軍海洋工程市場的需求，南通大學(xué)通過中遠(yuǎn)川崎公司邀請日本川崎造船株式會社及其配套件公司的日籍專家來校進(jìn)行8場專題講座?？偛吭O(shè)在南通的中遠(yuǎn)川崎船舶制造有限公司是中國遠(yuǎn)洋運輸集團(tuán)公司與日本川崎造船株式會社的合資公司，是江蘇乃至全國屈指可數(shù)的一流船舶制造企業(yè)，實現(xiàn)了行業(yè)聯(lián)合實施人才培養(yǎng)。
2009年6月，首次由校企聯(lián)合培養(yǎng)的30名學(xué)生到振華集團(tuán)順利就業(yè)，在各自的崗位上發(fā)揮了積極的作用，部分學(xué)生已經(jīng)成長為企業(yè)骨干和中層管理，在人才培養(yǎng)實踐過程中，通過不斷積累經(jīng)驗，積極拓展，深化改革，進(jìn)一步強(qiáng)化校企互動，彰顯了辦學(xué)特色，為地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。在人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，南通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院與上海振華重工集團(tuán)（南通）有限公司開展了深層次的產(chǎn)學(xué)研合作，積極參與企業(yè)重大項目研發(fā)和技術(shù)攻關(guān)。雙方合作成功申報了2012年江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化專項項目：“潮間帶及近海風(fēng)電設(shè)備多功能安裝作業(yè)船的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”獲批經(jīng)費1200萬元，成功申報了2009及2012年南通市重大科技創(chuàng)新項目：“大型船舶動力定位推進(jìn)器的研發(fā)與制造”、“大型高效回轉(zhuǎn)伸縮式裝船機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”共獲批經(jīng)費900萬元。雙方合作科研項目的成果“噴射流場電沉積機(jī)理及綠色環(huán)保應(yīng)用”、“噴射電沉積流場主導(dǎo)結(jié)晶機(jī)理與綠色技術(shù)應(yīng)用”榮獲2011年教育部高?？萍歼M(jìn)步二等獎、2011年江蘇省科技進(jìn)步三等獎；“海洋鉆井平臺升降系統(tǒng)設(shè)計與制造”、“潮間帶風(fēng)電設(shè)備多功能安裝作業(yè)工程船設(shè)計與制造”分別榮獲2012年南通市科技進(jìn)步二等、三等獎各一項。協(xié)助公司申報高新技術(shù)企業(yè)、國家及江蘇省首臺套產(chǎn)品；與公司共建省級企業(yè)研究生工作站、省級技術(shù)研發(fā)中心，為企業(yè)自身發(fā)展、研究生培養(yǎng)、青年教師提升知識和應(yīng)用能力都創(chuàng)造了條件和機(jī)會，在實踐過程中逐步形成并完善了以公司高端人才、學(xué)校資深教授、年輕工程師、青年教師、研究生共同構(gòu)成的多層次梯隊，每年定期舉行學(xué)術(shù)、技術(shù)研討會，進(jìn)一步促進(jìn)和完成對“雙師型”隊伍的培養(yǎng)，促進(jìn)科研團(tuán)隊與教學(xué)團(tuán)隊的融合。在科研合作過程中探索構(gòu)建寓研于教的培養(yǎng)模式，在面向本科生開設(shè)的《先進(jìn)制造技術(shù)》、《機(jī)械制造工程學(xué)》和《測試技術(shù)》等多門專業(yè)課中努力把與企業(yè)合作項目的科研思想、方法及成果納入教學(xué)過程，讓本科層次的學(xué)生及早了解技術(shù)發(fā)展前沿和趨勢，尤其是讓即將進(jìn)入該行業(yè)的未來工程師們提前接觸和了解行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)前沿與趨勢，對于學(xué)生的專業(yè)水平、科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和能力都有明顯提高，為這些學(xué)生畢業(yè)后能夠迅速融入企業(yè)，參與企業(yè)的科技創(chuàng)新和技術(shù)革新，成長為社會需要的卓越工程師，奠定了良好的基礎(chǔ)。振華港機(jī)的多名學(xué)生畢業(yè)后參與了企業(yè)的一系列重大技術(shù)攻關(guān)，獲得了優(yōu)秀團(tuán)隊的稱號，體現(xiàn)出校企協(xié)同人才培養(yǎng)的良好效果。幫助公司工程技術(shù)人員進(jìn)行工程理論再教育，接納17名振華公司員工開設(shè)?？粕究频膶W(xué)歷教育，派出學(xué)院教師參與企業(yè)文化、教育與工程技術(shù)交流等活動。把科研優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為教學(xué)優(yōu)勢，把科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，促進(jìn)科研與教學(xué)的融合、科研基地與教學(xué)基地的融合。
在成功實施南通振華港機(jī)校企定向培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，通過進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗，結(jié)合2010年6月教育部出臺的關(guān)于卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的新要求和新形勢，2011年經(jīng)過與江蘇蘇南重工機(jī)械科技有限公司（以下簡稱“蘇南重工”）多次協(xié)商，挑選機(jī)械工程學(xué)院30名學(xué)生組成“08蘇南重工班”開展面向卓越工程師計劃的培養(yǎng)。江蘇蘇南重工機(jī)械科技有限公司是由江蘇蘇南特鋼集團(tuán)有限公司于2006年投資創(chuàng)辦的現(xiàn)代化冶煉大型鍛件及裝備的研發(fā)、生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品主要用于船舶、電力、石油化工、冶金設(shè)備制造等領(lǐng)域。企業(yè)擁有世界一流的生產(chǎn)設(shè)備和一批高端工程技術(shù)人員。2011年7月，南通大學(xué)和蘇南重工校企合作簽約儀式在常熟市舉行，雙方簽署了面向卓越工程師教育培養(yǎng)的人才培養(yǎng)協(xié)議，共同推進(jìn)南通大學(xué)卓越工程師教育培養(yǎng)計劃全面啟動。2011年7月，30名學(xué)生到蘇南重工進(jìn)行了為期一個半月的生產(chǎn)實習(xí)，結(jié)合學(xué)生就業(yè)興趣和工廠需求，實施生產(chǎn)實習(xí)定點及崗位輪訓(xùn)制度，這是南通大學(xué)與蘇南重工開展本科人才培養(yǎng)的一個重要環(huán)節(jié)，并倡導(dǎo)企業(yè)把工程師對學(xué)生指導(dǎo)、授課等培養(yǎng)環(huán)節(jié)納入年終個人考核中。2011年9月，由南通大學(xué)與蘇南重工共同開設(shè)的人才培養(yǎng)“08蘇南重工班”特色課程班開課，特意安排三位享受國家特殊津貼、研究員級高級工程師周奠華、林堯武與白多智分別講授《大功率低速柴油機(jī)用N80A高溫合金排氣閥的研制》、《柴油機(jī)半組合式特種曲軸制造技術(shù)及設(shè)備》、《大型鍛件制造工藝及設(shè)備》等三門課程，各24學(xué)時，授課中實施了基于現(xiàn)場案例的教學(xué)，對照現(xiàn)場設(shè)備和制造過程講授專業(yè)理論知識，深受學(xué)生歡迎。邀請了近20位校內(nèi)外專家學(xué)者，圍繞人生勵志篇、生產(chǎn)組織與管理篇、制造科學(xué)與技術(shù)篇、交流總結(jié)篇幾個部分組織、安排了15場特色系列講座，著力提升蘇南重工班學(xué)生的整體素質(zhì)，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量，取得了良好的效果。在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，機(jī)械工程學(xué)院根據(jù)南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計的規(guī)范和要求，結(jié)合蘇南重工的實際情況，經(jīng)過雙方多次協(xié)商交流，共同落實了蘇南重工班學(xué)生畢業(yè)設(shè)計題目，確定了企業(yè)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師團(tuán)隊，以工廠工程師為主，學(xué)校教師為輔共同負(fù)責(zé)。學(xué)生在工廠為時半年，圓滿完成了在企業(yè)進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。通過畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)學(xué)生進(jìn)一步熟悉了工作崗位要求，學(xué)習(xí)企業(yè)先進(jìn)技術(shù)和文化，為走上工作崗位參與企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和工程開發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。
3結(jié)束語
2007年，南通大學(xué)與上海振華重工集團(tuán)合作協(xié)同培養(yǎng)人才，形成初步培養(yǎng)方案，完成協(xié)同培養(yǎng)模式的設(shè)計；2011年，南通大學(xué)又與常熟蘇南重工進(jìn)行協(xié)作培養(yǎng)，更加注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新能力，進(jìn)一步發(fā)展完善培養(yǎng)模式。經(jīng)過與振華港機(jī)和蘇南重工的成功實踐，完成了校企協(xié)同培養(yǎng)模式的構(gòu)建，形成了校企協(xié)同的培養(yǎng)機(jī)制。協(xié)同培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新水平、實踐能力、責(zé)任意識，溝通能力等都有了進(jìn)一步的提高。該模式已經(jīng)逐步成為機(jī)械工程師培養(yǎng)的基本模式，已逐步成為南通大學(xué)卓越工程師教育培養(yǎng)的示范和樣板。結(jié)合南通大學(xué)卓越工程師培養(yǎng)的實踐經(jīng)驗，對實施卓越工程師培養(yǎng)的改革與深化提出幾點思考：
（1）目前，實施卓越工程師培養(yǎng)的最大困難在于企業(yè)的認(rèn)知度與參與度不夠。
迄今，政府沒有相應(yīng)的鼓勵政策與約束機(jī)制強(qiáng)化企業(yè)的參與，以追求產(chǎn)品利潤為目的的企業(yè)無義務(wù)履行大學(xué)生培養(yǎng)的職責(zé)；而教學(xué)資金短缺、無職場氛圍和規(guī)模產(chǎn)品生產(chǎn)的學(xué)校又難以滿足可持續(xù)性的卓越工程師培養(yǎng)任務(wù)。解決困難的措施在于把握企業(yè)的人才需求，倡導(dǎo)企業(yè)變市場普招學(xué)生為向?qū)W校定向培養(yǎng)學(xué)生，選擇優(yōu)秀學(xué)生，根據(jù)雙向選擇機(jī)制，各用人單位合理出具相應(yīng)資金、人力和場所，減少學(xué)校教學(xué)成本；
（2）在實施卓越工程師培養(yǎng)中，需要為同行業(yè)或相近多家企業(yè)進(jìn)行特色人才培養(yǎng)，遴選一、二個大型企業(yè)為基礎(chǔ)，以其他企業(yè)為補充，以形成學(xué)生成班制的培養(yǎng)模式。
1機(jī)械工程全日制專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)體系改革的總體策略
在人才培養(yǎng)越來越注重個性化、創(chuàng)新性的今天，高等學(xué)校應(yīng)該改變過去單一的知識傳授的教育方式，增強(qiáng)學(xué)生的個性培養(yǎng)與實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)體系應(yīng)該有自己的特色與個性。通過領(lǐng)會我國由工程教育大國邁向工程教育強(qiáng)國，走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國的發(fā)展戰(zhàn)略，為適應(yīng)高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才的發(fā)展形勢，我們深入分析了機(jī)械工程領(lǐng)域的優(yōu)勢特色和發(fā)展難題，借鑒國內(nèi)外工程教育教學(xué)改革的成功經(jīng)驗，確立了石油特色機(jī)械工程全日制專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)體系改革的總體策略。即：依托石油石化企業(yè)發(fā)展優(yōu)勢，進(jìn)一步增強(qiáng)與企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研合作，促進(jìn)導(dǎo)師隊伍建設(shè)，加快具有石油特色的實驗室和校內(nèi)外實踐創(chuàng)新基地建設(shè)；開闊全球視野，推進(jìn)國際化辦學(xué)，拓寬學(xué)科發(fā)展空間和就業(yè)渠道；以企業(yè)需求為導(dǎo)向，借鑒國際工程教育人才培養(yǎng)新理念，培養(yǎng)知識面廣博、適應(yīng)性廣、實踐創(chuàng)新能力強(qiáng)的高層次應(yīng)用型人才。
2機(jī)械工程全日制專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)體系的構(gòu)建
專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)體系的構(gòu)建涉及培養(yǎng)目標(biāo)、研究方向、課程設(shè)置、實踐基地、培養(yǎng)方式、學(xué)制、學(xué)位論文、導(dǎo)師隊伍、質(zhì)量管理等要素。
2.1培養(yǎng)目標(biāo)全日制專業(yè)學(xué)位是以應(yīng)屆本科畢業(yè)生為主的全脫產(chǎn)學(xué)習(xí)，其培養(yǎng)目標(biāo)與非全日制專業(yè)學(xué)位應(yīng)有所不同，與學(xué)術(shù)型學(xué)位有明顯差異。機(jī)械工程全日制專業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)目標(biāo)為：具有良好的思想道德素養(yǎng)、敬業(yè)精神和創(chuàng)新精神；具有堅實的數(shù)學(xué)、力學(xué)、機(jī)械工程、計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)；掌握一門外國語，能熟練閱讀專業(yè)文獻(xiàn)；掌握現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計、制造、機(jī)電控制、車輛工程等領(lǐng)域的基本理論與方法，了解本學(xué)科專業(yè)發(fā)展前沿；在石油機(jī)械工程、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造、機(jī)電控制、車輛工程等某一方向或領(lǐng)域，從事科技攻關(guān)、技術(shù)開發(fā)、工程設(shè)計與施工、工程規(guī)劃與管理的應(yīng)用型高層次專門人才。
2.2研究方向經(jīng)過機(jī)械工程學(xué)科與石油與天然氣工程、石油化學(xué)與化工技術(shù)、油氣田防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程等石油特色學(xué)科或方向的長期交叉滲透，融合凝練成東北石油大學(xué)機(jī)械工程領(lǐng)域全日制專業(yè)學(xué)位研究生的研究方向：a.石油機(jī)械工程；b.機(jī)械設(shè)計及理論；c.機(jī)械制造及其自動化；d.機(jī)械電子工程；e.車輛工程；f.工業(yè)設(shè)計；g.安全技術(shù)及工程；h.材料腐蝕防護(hù)與失效分析。
2.3課程設(shè)置在實行彈性學(xué)分制的同時，將研究生所學(xué)課程分為學(xué)位課與非學(xué)位課，以及為加強(qiáng)實踐能力培養(yǎng)而設(shè)置的必修環(huán)節(jié)，為跨專業(yè)學(xué)生設(shè)置的補修環(huán)節(jié)。全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生應(yīng)修學(xué)分不少于32學(xué)分，其中專業(yè)學(xué)位課程不少于12學(xué)分，必修環(huán)節(jié)至少5學(xué)分。為了突出石油特色，注重知識的前沿性、交叉性和滲透性，除了對常設(shè)課程內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)行改革與更新的同時，新設(shè)置了油井舉升工程前沿技術(shù)、機(jī)械制造前沿技術(shù)、機(jī)電控制前沿技術(shù)、材料科學(xué)與工程前沿技術(shù)、機(jī)械裝備故障檢測與分析前沿技術(shù)、石油化工設(shè)備安全技術(shù)、流體參數(shù)測試實驗等課程。
2.4實踐創(chuàng)新基地全日制專業(yè)學(xué)位研究生實踐能力的培養(yǎng)，需要采取多種模式、拓展多種渠道，在加強(qiáng)企業(yè)實踐基地建設(shè)的同時，要更加重視校內(nèi)實踐基地的建設(shè)。我們依托黑龍江省石油裝備工程技術(shù)研究中心、中國石油HSE安全檢測與評價重點實驗室、鉆井修井井架及設(shè)備檢測評價國家計量認(rèn)證實驗室等高水平實驗室，整合學(xué)科、學(xué)院實踐教學(xué)資源，構(gòu)建了機(jī)械工程專業(yè)學(xué)位研究生校內(nèi)實踐基地。由多個實踐教學(xué)平臺組成：石油鉆采機(jī)械實踐平臺、海洋石油鉆井采油工程技術(shù)與裝備實踐平臺、多相流分離技術(shù)與裝備實踐平臺、特種工程車輛實踐平臺、石油化工設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷實踐平臺、石油化工裝備腐蝕防護(hù)與失效分析實踐平臺、流體傳動與控制綜合應(yīng)用實踐平臺。實踐基地為學(xué)生提供一個實現(xiàn)自主創(chuàng)新、自由探索的實踐環(huán)境。
2.5學(xué)制與培養(yǎng)方式實行彈性學(xué)制，一般培養(yǎng)年限為3年，最長不超過5年。具備提前畢業(yè)資格的研究生，修學(xué)年限可為2~3年。研究生培養(yǎng)采用“三跨”模式，學(xué)生可以根據(jù)需要自由擇時、擇地、擇專業(yè)課學(xué)習(xí)。實行雙導(dǎo)師制，校內(nèi)導(dǎo)師為主要責(zé)任人，指導(dǎo)團(tuán)隊培養(yǎng)相結(jié)合。應(yīng)充分發(fā)揮導(dǎo)師指導(dǎo)研究生的主導(dǎo)作用，努力體現(xiàn)“因材施教”的教育思想，積極調(diào)動研究生學(xué)習(xí)的主動性和自覺性，幫助研究生按時制定好個人培養(yǎng)計劃。加強(qiáng)研究生的自學(xué)能力、動手能力、表達(dá)能力、寫作能力和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)。
2.6教師隊伍充分利用地處大慶油田這一地理位置的優(yōu)勢，選派青年教師到石油石化企業(yè)去掛職鍛煉，他們將得到大量的直接面向工程實踐的“實戰(zhàn)機(jī)會”；加強(qiáng)學(xué)校與企業(yè)的合作，積極開展聯(lián)合課題研究和科技服務(wù)，使年輕教師都參與到解決工程實際問題和科技創(chuàng)新的實踐中來，工程創(chuàng)新意識不斷得到增強(qiáng)，解決工程實踐問題的能力也得到相應(yīng)提升。同時，現(xiàn)場工程知識的積累及科技創(chuàng)新，又促進(jìn)了專業(yè)理論水平的提高，逐步建成“雙師型”的導(dǎo)師團(tuán)隊。充分利用與石油石化行業(yè)長期全面合作辦學(xué)的各種資源，完善校外導(dǎo)師聘任制度，擴(kuò)大校外導(dǎo)師隊伍，落實好全日制專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)的“雙導(dǎo)師制”。
結(jié)束語
遺傳算法就是一種以事物的自然屬性和遺傳屬性為基礎(chǔ)，通過計算機(jī)對生物進(jìn)化規(guī)律進(jìn)行模擬以尋優(yōu)的一種算法，將尋優(yōu)的范圍與遺傳空間相對應(yīng)，把每一種可能的值通過二進(jìn)制碼進(jìn)行編碼，如同染色體一樣，形成的字符串相當(dāng)于基因，然后按預(yù)期的結(jié)果對每一組編碼進(jìn)行評價，選出最合適的一個值。算法一開始是提出一些問題的解，然后根據(jù)要求對這些解進(jìn)行選擇，重新拆解組合，去掉不合適的，留下最優(yōu)值，由此形成的便是新值，如此往復(fù)，繼承與改良，這便是GA算法。由以上我們可以看出GA算法并不是簡單的重復(fù)，而是屬于一種螺旋式的上升過程，是不斷向更好的方向“進(jìn)化”的，在淘汰與擇優(yōu)中趨于穩(wěn)定。
2GA算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和算子
2.1GA算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
圖式定理是GA算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，圖式定理是Holland提出的，它在一定程度上解釋了GA算法強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信息處理能力，由定理我們能看出，經(jīng)過不斷地復(fù)制和交叉變異，在第一代中包含的編碼數(shù)量H可以用如下公式表示：m（H，t+1）≥m（H，t）（N（H）/FAV）[1-PC•（〥（H）/（L-1））-O（H）•Pm]（1）如以遺傳學(xué)講，其中m（H，t）和m（H，t+1）分別代表第t代和第t+1代種群數(shù)量，N代表圖式H中染色體適應(yīng)能力的平均水平，F(xiàn)AV代表種群中包含的染色體的適應(yīng)力的平均水平，交叉比率用PC表示，變異比率用Pm表示，圖式的長度用〥表示，OH是H的確定參數(shù)，即階，染色體長度用L表示。
2.2GA算法的算子
GA遺傳算法的基本算子有三個，分別是選擇、交叉和變異。選擇算子相當(dāng)于生物界優(yōu)勝劣汰，決定物種最終存活的自然選擇，在生物群中選擇一些適應(yīng)力強(qiáng)的生物，將它們的染色體放入基因庫，是染色體重新交叉組合完成變異的前提，選擇算子的特點是只能在原有的基礎(chǔ)上選擇出優(yōu)良的基因，而無法重新創(chuàng)造。交叉算子相當(dāng)于自然界生物為完成繁衍生息和進(jìn)化而進(jìn)行的繁殖現(xiàn)象，染色體經(jīng)由交叉，重新組合后形成新的染色體，即從雙親染色體里隨機(jī)地分別選擇一條再重新組合，是染色體的重新創(chuàng)造。變異算子是在選擇和交叉算子完成重組的基礎(chǔ)上使遺傳算法能力的增強(qiáng)，以尋找GA值的最優(yōu)解，如果在整個GA算法中少了變異操作，就只能在原有基礎(chǔ)上來回尋找而沒有新的突破。
3如何實現(xiàn)遺傳算法
遺傳算法歸根結(jié)底是尋找一個最優(yōu)的解或者工程中所講的最好的解決方案，從函數(shù)來講是求如下函數(shù)的最優(yōu)解：F=f（x，y，z），x，y，z∈Ω，F(xiàn)∈R（2）其中x，y，z是自變量，每一組（x，y，z）就是一組解，優(yōu)化目標(biāo)的目的是尋找一組解使得：F=f（x0，y0，z0）=maxf（x，y，z）（3）首先，將公式（2）的各個參數(shù)通過二進(jìn)制數(shù)編碼形成字符串，再進(jìn)行鏈接形成所謂的“基因鏈”，據(jù)已有的研究結(jié)果，可以知道字符串長度不同、碼制不同都將對最終計算的結(jié)果的精度產(chǎn)生影響。其次，采用隨機(jī)抽選的方式選擇個體的初始值，之所以隨機(jī)抽選是因為這樣產(chǎn)生的結(jié)果更具有一般性，能代表尋常情況。最后，確定群體的規(guī)模，即確定基因選擇的目標(biāo)源，在這個目標(biāo)源中尋找最佳值，規(guī)模的確定決定了GA算法結(jié)果的權(quán)威性和有效性，太小則不能提供足夠的采樣點，結(jié)果的多樣性將會打折扣，太大則會增加計算量，拖長搜索時間，通暢將規(guī)?？刂圃?0～200左右為宜，在對每個個體的優(yōu)劣實施評價之后，設(shè)置一個適應(yīng)度函數(shù)，然后分別確定交叉率和變異率，判斷搜索何時停止，在本次討論中，判斷標(biāo)準(zhǔn)可以定為搜索所得的解是否達(dá)到了預(yù)期的最大值。
4GA在機(jī)械工程中的應(yīng)用
GA算法的優(yōu)點顯而易見，它在機(jī)械工程中的應(yīng)用是極為廣泛的。在零件的切削中可以對零部件和切削工具予以優(yōu)化，使得切削參數(shù)的設(shè)置達(dá)到總在工作以最低的成本，實現(xiàn)最高的效率，最終得到最高的收益的目的，在自動化控制的智能制造系統(tǒng)中可以為系統(tǒng)的靜態(tài)動態(tài)的配合尋找到最佳契合點，以下對GA算法在機(jī)械公式和功能中的應(yīng)用以具體實例加以闡述。
4.1優(yōu)化人工神經(jīng)網(wǎng)
ANN，即人工神經(jīng)網(wǎng)，是一種用于建模和控制的，針對模型結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的線性系統(tǒng)而設(shè)計的結(jié)構(gòu)，單次結(jié)構(gòu)目前并不成熟，并沒有確切的數(shù)據(jù)指導(dǎo)后來者準(zhǔn)確的使用，處于摸索階段。對于ANN，目前采用的訓(xùn)練方法是反向傳播算法，大速度比較慢且結(jié)果具有一定的局限性，GA算法可謂使這一問題得見柳暗花明。在AN的行學(xué)習(xí)參數(shù)的優(yōu)化工作中，仍用反向傳播，但對一下因素進(jìn)行編碼操作，包括隱含層數(shù)、隱含層數(shù)的單元數(shù)、勢態(tài)、網(wǎng)絡(luò)連接方法、迭代數(shù)等，編碼完成后，構(gòu)成ANN基因鏈，把基因鏈的適應(yīng)度函數(shù)定義為10-MSE-隱含單元數(shù)/10-訓(xùn)練跌代數(shù)/1000，MSE是訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)對樣本的方差。
4.2優(yōu)化FLC矩陣的參數(shù)
模糊邏輯控制器，簡稱FLC，涉及到的概念有控制對象偏差和動作強(qiáng)度，表達(dá)了二者的模糊關(guān)系，現(xiàn)有一延時二階系統(tǒng)的函數(shù)為GS=exp（-0.4s）/（0.3s+1），要求此系統(tǒng)的輸出值盡量的跟蹤輸入值，采用FLC矩陣進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，取矩陣R=77×11，對此矩陣的77個元素以8bit的二進(jìn)制碼表示，基因鏈長616bit，經(jīng)由GA算法優(yōu)化的FLC控制下，輸出值的效果明顯地優(yōu)于“比例-積分-微分”控制器的效果。
4.3實現(xiàn)機(jī)床掛最佳組合
機(jī)床掛輪組合的完美與否直接決定了生產(chǎn)線的效率，而這又是一個極為古老的問題，最佳組合最終實現(xiàn)的是掛輪組的傳動比與要求的值誤差達(dá)到最小，本文中，筆者通過GA算法，以求能找到一個有效的方案，適合度函數(shù)定義為：F=20-ABS（id）-（A/B）*（C/D）（A，B，C，D）∈Ω其中，A，B，C，D分別代表掛輪齒數(shù)，共計4個掛輪，ABS（）表示絕對值函數(shù)，Ω是掛輪約束條件，需要A+B＞C=d+m，C+D＞B+d+m，d，m分別代表齒輪模、安裝軸徑。筆者在文中采用cenitor算法，對每個齒輪用一個5位二進(jìn)制碼進(jìn)行編碼，代表掛輪表的32個掛輪，共4個掛輪故基因碼長20位，個體數(shù)為100，經(jīng)過驗證后發(fā)現(xiàn)，如果id為整數(shù)，GA算法只需完成1000次雜交運算就可以選出多個誤差為0的組合，它并非盲目地完成計算，搜索數(shù)遠(yuǎn)小于問題解的數(shù)值。
5結(jié)語
我校為本科生開設(shè)的數(shù)控技術(shù)系列課程涉及數(shù)控加工技術(shù)、數(shù)控設(shè)備與編程技術(shù)、特種加工、CAD/CAM技術(shù)、機(jī)械制造工程學(xué)、模具設(shè)計與制造、先進(jìn)制造技術(shù)等。長期以來，受經(jīng)費、任課教師的知識背景和考核標(biāo)準(zhǔn)等因素影響，該課程教學(xué)有重視軟件、輕視硬件訓(xùn)練的傾向；國內(nèi)具有高水平和突出特色的教材偏少；辦學(xué)模式較為單一，缺乏自身的特色和多樣化風(fēng)格；實踐類培養(yǎng)環(huán)節(jié)不能保證所有學(xué)生有充裕的時間、充足的設(shè)備進(jìn)行自主、創(chuàng)新性實驗或進(jìn)行科技創(chuàng)新活動。盡管我們承擔(dān)了大量以數(shù)控技術(shù)為“使能技術(shù)”的科研課題，積累了豐富的高新技術(shù)研究開發(fā)與工程經(jīng)驗，但在教學(xué)和科研的關(guān)系上存在著各自為政的局限，教學(xué)和科研的融合不能令人滿意。主要問題在于教師過于重視科研，而對教學(xué)工作敷衍了事，不樂意探討教學(xué)方法、教學(xué)成果、教學(xué)業(yè)績，不安心從事基礎(chǔ)教材的編寫；教學(xué)內(nèi)容陳舊乏味，教學(xué)方式照本宣科；課堂遠(yuǎn)離科學(xué)研究氛圍，科研的新成果不能應(yīng)用到教學(xué)之中，科研的新動態(tài)不能融合到教學(xué)之中；教師之間科研單兵作戰(zhàn)、各自為營，雖鼓角相聞，但交流無多。教學(xué)和科研相結(jié)合成為一句空話。相對于傳統(tǒng)教學(xué)科研割裂的情形，教學(xué)與科研互動在4個方面具有優(yōu)化作用和先進(jìn)性。
1.1教育內(nèi)容
教學(xué)不是按照一本相對固定、內(nèi)容龐雜的數(shù)控技術(shù)教材進(jìn)行授課，而是根據(jù)實際需要，以一定的理論框架為基礎(chǔ)，將理論授課整合為結(jié)構(gòu)合理、專業(yè)精深的專題講座體系，其教學(xué)內(nèi)容應(yīng)是與時俱進(jìn)的。
1.2教育方法
讓在數(shù)控技術(shù)科研上富有學(xué)術(shù)成果的教師參加教學(xué)工作，有利于將相關(guān)領(lǐng)域基礎(chǔ)理論中的知識點和學(xué)科發(fā)展的前沿自然結(jié)合，形成高屋建瓴之勢，真正做到深入淺出。
1.3教育分工
不是由一位特定教師承擔(dān)一兩個班級至少一學(xué)期的授課，而是由多名或更多的研究型教師，經(jīng)分工協(xié)作，充分發(fā)揮各自的教研所長，面對更多的班級進(jìn)行短時期、高水平的學(xué)術(shù)交流。
1.4教育考核
采用研究型專題寫作等靈活形式，更加注重對學(xué)生能力、素質(zhì)的考核，促使教學(xué)重心向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)軌，加大對理論聯(lián)系實際問題的考核，加大對數(shù)控技術(shù)現(xiàn)實問題、熱點問題的分析與考核。
2基于教學(xué)科研互動的數(shù)控技術(shù)系列課程改革
實現(xiàn)教學(xué)、科研的良性互動，把促進(jìn)綜合素質(zhì)的培養(yǎng)作為制訂課程計劃的基本依據(jù)，在數(shù)控技術(shù)系列課程和社會需求之間建立明確的聯(lián)系，使數(shù)控技術(shù)系列課程教學(xué)從基于理論向重視實踐和面向行動轉(zhuǎn)化。
2.1解決了教學(xué)和科研相融合的機(jī)制問題
建立了教學(xué)和科研相互融合的機(jī)制，主要包括三部分
(1)結(jié)合學(xué)科建設(shè)和教研室工作，建立任課教師的評價體制，即制定處理教學(xué)科研關(guān)系的激勵政策，教師的獎勵、晉職、招收研究生等均要求教學(xué)與科研并重。
(2)任課教師自身要實現(xiàn)教學(xué)和科研之間的融合，即采用互動式的教學(xué)方式，注意學(xué)生的反饋，注意與實踐相結(jié)合，注意通過研究的方法來解決問題，以利于學(xué)生和教師的交流互動，有利于教師掌握當(dāng)前社會的變化以及研究領(lǐng)域的變化。
(3)任課教師之間要實現(xiàn)教學(xué)和科研的融合，即形成“學(xué)科帶頭人”制度，以機(jī)械工程學(xué)科帶頭人為工作中心，數(shù)控技術(shù)的教學(xué)和科研都圍繞其進(jìn)行，一方面，通過相互傳授和向?qū)W生傳授其研究的內(nèi)容，擴(kuò)大團(tuán)隊的影響，另一方面，通過教學(xué)，相互聽課，不斷相互交流協(xié)作，互相學(xué)習(xí)，最終取得教學(xué)和科研的雙贏效果。
2.2促進(jìn)了科研成果向教學(xué)資源的轉(zhuǎn)化
結(jié)合課程改革和實驗教學(xué)改革，結(jié)合專業(yè)建設(shè)與學(xué)科發(fā)展，進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，堅持高標(biāo)準(zhǔn)、高起點、高效率，在引進(jìn)高新技術(shù)硬件和軟件的同時，將數(shù)控技術(shù)的最新研究成果和技術(shù)引入課程教學(xué)，內(nèi)化為數(shù)控技術(shù)教學(xué)內(nèi)容，形成教學(xué)特色，從而使數(shù)控技術(shù)系列課程的辦學(xué)水平得到提高，教師和實驗技術(shù)人員的交流得以加強(qiáng)，知識得以更新，素質(zhì)得到提高。由于改善了教學(xué)科研條件，教學(xué)、科研相互促進(jìn)、良性循環(huán)。
2.3教學(xué)方式和方法邁上新臺階
自主開發(fā)了數(shù)控銑床仿真系統(tǒng)、數(shù)控車床仿真系統(tǒng)等虛擬實驗系統(tǒng)，機(jī)械制造工程學(xué)CAI虛擬教學(xué)軟件，數(shù)控加工技術(shù)、數(shù)控車床編程與操作、數(shù)控銑床/加工中心編程與操作、數(shù)控電火花線切割機(jī)床編程與操作等CAI課件。由于在教學(xué)過程中體現(xiàn)了自己特有的教學(xué)思想，不但有效地提高了教學(xué)效率，而且以逼真的效果加大了課堂信息量，提高了學(xué)生的空間思維能力、創(chuàng)新能力，從而提高了教學(xué)質(zhì)量，取得了很好的教學(xué)效果。
2.4優(yōu)化數(shù)控技術(shù)核心課程，發(fā)展跨學(xué)科相關(guān)課程
從數(shù)控技術(shù)的系統(tǒng)性、整合性出發(fā)，減少了一些專業(yè)課的課時，將數(shù)控技術(shù)系列課程中帶有共性的基礎(chǔ)原理和方法整合、加強(qiáng)、優(yōu)化至核心課程，盡量避免對學(xué)位課程進(jìn)行過于具體的設(shè)計；調(diào)整了人才培養(yǎng)方案，先后對本科生進(jìn)行了數(shù)值分析、計算機(jī)圖形學(xué)、Matlab科學(xué)與計算、復(fù)雜刀具設(shè)計等課程知識的培訓(xùn)，盡可能地拓寬課程基礎(chǔ)知識；打破學(xué)科壁壘，先后聘請與我院有科研合作關(guān)系的設(shè)計與藝術(shù)學(xué)院、電氣工程學(xué)院、計算機(jī)學(xué)院、臨床醫(yī)學(xué)院的專家舉辦機(jī)電產(chǎn)品造型技術(shù)、控制電機(jī)、計算機(jī)圖像處理技術(shù)、人體解剖學(xué)等課程知識的講座，使學(xué)生形成了較為靈活的思想和較為寬廣的知識背景。
2.5花大力氣編寫高質(zhì)量的特色教材和專著
如何編寫和使用教材是數(shù)控技術(shù)系列課程改革面臨的新問題。我校組織數(shù)控技術(shù)科研和教學(xué)的精干力量，編寫了《數(shù)控銑床及加工中心自動編程與操作》《數(shù)控車床自動編程與操作》《數(shù)控線切割自動編程與操作》三部擬作教材使用的專著。該系列著作的特點在于：嘗試將學(xué)科性教育和職業(yè)性教育的內(nèi)容糅合，內(nèi)容科學(xué)合理、客觀翔實；突出一個“新”字，現(xiàn)代化內(nèi)容貫穿全書，使讀者處于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展前沿，拉近讀者與現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的距離；重視交叉學(xué)科和跨學(xué)科研究的發(fā)展動向，并盡可能地將這些動向反映出來；結(jié)合工程實際，融合機(jī)械設(shè)計自動化軟件SolidWorks的三維特征造型技術(shù)、Matlab語言的數(shù)值計算功能，詳盡地介紹數(shù)控技術(shù)CAD/CAM軟件在模具和工具行業(yè)的應(yīng)用；對于師生和社會讀者普遍關(guān)心的數(shù)控加工技術(shù)的工藝技巧及特種加工技術(shù)等內(nèi)容，也做了合理的編排。
2.6向本科生開放大型、精密科研數(shù)控設(shè)備
向本科生開放大型、精密科研設(shè)備，是在課程實踐環(huán)節(jié)改革中將教學(xué)科研互動工作落到實處的一項重大舉措。但這種開放不是簡單的開放，而是通過擬訂培養(yǎng)方案，提出培養(yǎng)措施，安排開放時間等，將其納入專項培訓(xùn)、專業(yè)課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、課外科技創(chuàng)新活動的工作計劃中。得益于該措施，學(xué)生不但有機(jī)會接觸一些高精尖的數(shù)控設(shè)備，如數(shù)控高功率橫流二氧化碳?xì)怏w激光器、數(shù)控YAG固體激光器、立式數(shù)控加工中心等，一些學(xué)生還以主人翁的姿態(tài)參與了部分相關(guān)科研子課題的研究工作。該舉措在一定程度上改變了數(shù)控技術(shù)教學(xué)中存在的課程理論化、實踐環(huán)節(jié)簡化、實踐訓(xùn)練弱化的現(xiàn)狀。
3結(jié)束語
1.1機(jī)械自動化管理應(yīng)用現(xiàn)狀。依靠機(jī)械的方法實現(xiàn)自動控制的技術(shù)被稱為機(jī)械自動化技術(shù)。就目前而言，我國機(jī)械自動化技術(shù)的管理應(yīng)用模式上與國外相比還存在著滯后性，但由于機(jī)械自動化技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用非常廣泛，而且行業(yè)前景也很好，使得一些機(jī)械工程企業(yè)在應(yīng)用技術(shù)的過程中重視程度不夠，管理方面也不成熟，缺乏系統(tǒng)性和科學(xué)性，而且缺乏創(chuàng)新意識，導(dǎo)致機(jī)械自動化技術(shù)整體更新過慢。
1.2機(jī)械工程自動化人才培養(yǎng)現(xiàn)狀。對于機(jī)械工程自動化人才的管理，既缺乏技術(shù)人才的培養(yǎng)，也缺乏對技術(shù)人才的管理。機(jī)械工程自動化技術(shù)發(fā)展還處于初級階段，因此專注于此方面的技術(shù)人才培養(yǎng)不足，造成人才匱乏現(xiàn)象。另外是對技術(shù)人才的管理，在人才培養(yǎng)上我國更加側(cè)重于理論知識教育，使人才缺乏技術(shù)實踐經(jīng)驗，直接造成了對人才全面發(fā)展的制約，對開展自動化技術(shù)應(yīng)用也有著制約影響。我國的機(jī)械設(shè)計水平?jīng)]有大幅度的提升，使得設(shè)計人員的技術(shù)水平也出現(xiàn)了停滯現(xiàn)象，這種現(xiàn)象直接使我國機(jī)械工程自動化呈封閉狀態(tài)發(fā)展，造成發(fā)展?fàn)顟B(tài)不平衡。
2機(jī)械化工程自動技術(shù)的創(chuàng)新措施
針對目前我國機(jī)械化工程自動技術(shù)的現(xiàn)狀，加強(qiáng)機(jī)械工程創(chuàng)新研究至關(guān)重要。在加強(qiáng)機(jī)械工程自動化技術(shù)措施的過程中，主要可以從三個方面進(jìn)行加強(qiáng)：
2.1制定明確的戰(zhàn)略方向。實現(xiàn)機(jī)械工程自動化是一個長期的工程，不能盲目進(jìn)行操作。自動化主要是機(jī)械工程自動控制取代傳統(tǒng)人工操作，這個過程要保證方向和目標(biāo)的明確，要針對我國具體情況制定針對性的措施對策。在加強(qiáng)自動化過程中，要積極引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，學(xué)習(xí)創(chuàng)新理念，從理論上不斷豐富機(jī)械技術(shù)。要在教育過程中加大對自動化知識的普及，使市場和機(jī)械行業(yè)發(fā)展以此為重要導(dǎo)向。國家相關(guān)部門要通過大力度的資金政策支持，促進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究，實現(xiàn)機(jī)械自動化產(chǎn)業(yè)鏈的形成。在明確發(fā)展方向的同時，要始終以實際情況為基本參照標(biāo)準(zhǔn)，以保證符合多元化市場發(fā)展規(guī)律。另外機(jī)械化自動技術(shù)的發(fā)展是以信息技術(shù)為一定基礎(chǔ)的，因此要注重信息技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，以加快機(jī)械工程經(jīng)營管理效率的提高，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的完善。
2.2積極引進(jìn)自動化設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)。從目前我國機(jī)械工程自動化技術(shù)應(yīng)用情況來看，存在著一定的滯后現(xiàn)象，且發(fā)展態(tài)勢落后于國外發(fā)達(dá)國家。沒有實現(xiàn)高度自動化，計算機(jī)集成制造系統(tǒng)沒有得到廣泛應(yīng)用，基礎(chǔ)技術(shù)儲備不足。在實踐探索中要以自身發(fā)展特點為基礎(chǔ)，積極借鑒國外經(jīng)驗，完善自身技術(shù)，實現(xiàn)技術(shù)突破和創(chuàng)新。現(xiàn)階段的機(jī)械生產(chǎn)中，針對大批量零件加工仍采取流水作業(yè)模式，即以半自動化為主。針對這個環(huán)節(jié)我們要積極引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，提高機(jī)械自動化，既節(jié)省人力資源，同時也提升生產(chǎn)加工效率，對提升企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益有著重要作用。在進(jìn)行非大規(guī)模生產(chǎn)加工過程中，可以通過成熟技術(shù)人員進(jìn)行數(shù)控機(jī)床加工，實現(xiàn)自動化技術(shù)應(yīng)用。在自動化應(yīng)用中不是進(jìn)行單一復(fù)制，而是有針對性的進(jìn)行側(cè)重，對不同特性的產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化。在信息化和新材料不斷研究發(fā)展的新時期，給自動化技術(shù)應(yīng)用帶來更大發(fā)展空間。目前自動化技術(shù)正向開放式結(jié)構(gòu)發(fā)展，驅(qū)動裝置也向數(shù)字化方向發(fā)展。在系統(tǒng)上和通訊方式實現(xiàn)數(shù)字化和智能化是新一代自動化技術(shù)的新方向。在我國工業(yè)發(fā)展不斷加快的新時期，機(jī)械工程自動化技術(shù)要大力推廣，實現(xiàn)工業(yè)全面自動化、智能化。
2.3實現(xiàn)高質(zhì)量技術(shù)人才培養(yǎng)。為真正實現(xiàn)機(jī)械工程自動化，要注重專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)。在人才培養(yǎng)中要加大教育體系建設(shè)，從教育著手，加大對自動化專業(yè)人才的教育投入。同時改變傳統(tǒng)應(yīng)試教育模式，積極鼓勵學(xué)生理論與實踐相結(jié)合，堅持“工學(xué)結(jié)合”理念，使專業(yè)人才在接受理論教育階段接觸機(jī)械自動化實踐。通過教育機(jī)構(gòu)與校外企業(yè)的聯(lián)合合作，可以保證機(jī)械工程自動化人才是理論知識與實踐技能兼?zhèn)涞膹?fù)合型人才。針對目前專業(yè)自動化人才空缺現(xiàn)狀，要結(jié)合科學(xué)理念進(jìn)行培養(yǎng)和管理，在吸納人才和應(yīng)用人才的過程中，也要注重人才潛能挖掘，實現(xiàn)機(jī)械功能自動化技術(shù)創(chuàng)新，人才發(fā)展推動我國技術(shù)革新。
3機(jī)械工程自動化技術(shù)未來發(fā)展形勢
我國科技的不斷發(fā)展和創(chuàng)新推進(jìn)機(jī)械工程行業(yè)發(fā)展迅猛，自動化技術(shù)將越來越廣泛的應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)域中，實現(xiàn)自動化普及。機(jī)械工程自動化將真正實現(xiàn)創(chuàng)新、發(fā)展、科學(xué)，進(jìn)一步向機(jī)械智能化邁進(jìn)。同時在“中國夢”理念的指導(dǎo)下，自動化技術(shù)的應(yīng)用形勢將走向低碳、環(huán)保，實現(xiàn)設(shè)備環(huán)保、應(yīng)用材料環(huán)保，使得機(jī)械工程自動化技術(shù)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的高速發(fā)展，使機(jī)械自動化技術(shù)逐漸趨向網(wǎng)絡(luò)化。實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化能夠使自動化技術(shù)不受傳統(tǒng)應(yīng)用管理下的地域空間限制，使發(fā)展前景和空間更加廣闊。因此，在未來的機(jī)械工程自動化技術(shù)應(yīng)用中，要充分利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，同時結(jié)合管理技術(shù)、制造技術(shù)以及其他系統(tǒng)工程技術(shù)，促進(jìn)完整的、系統(tǒng)的自動化技術(shù)體系形成。
結(jié)束語
1液壓支架立柱應(yīng)用存在的問題及對策
煤礦井下環(huán)境中往往存在大量的腐蝕介質(zhì)，如CO2、SO2、H2S等，所用機(jī)械工程材料（板材）主要以低合金鋼為主，結(jié)構(gòu)件大多采用16Mn低合金鋼板。液壓支架作為綜合機(jī)械化采煤工作面重要設(shè)備之一，在工作面開采過程中，需要長期承受載荷和不斷運動，并且礦井環(huán)境對鋼結(jié)構(gòu)件有很強(qiáng)的腐蝕性，這些對支架材料的強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕性和抗疲勞性能等均有較高的要求，圖1是立柱的腐蝕失效形貌。與國外同類產(chǎn)品相比，國產(chǎn)支架所用工程材料由于合金含量低（不添加Cr、Ni、V等合金元素）、表面不處理，因此抗磨、耐蝕性能較差，為延長使用壽命只有通過增加材料厚度來實現(xiàn)，某一型號的液壓支架質(zhì)量比國外同類產(chǎn)品質(zhì)量增加了1/3。提高國產(chǎn)支架立柱及其結(jié)構(gòu)件工程材料的應(yīng)用水平的措施包括以下幾方面：（1）材料設(shè)計著重于選擇具有Cr、Ni、V等合金元素含量的高強(qiáng)度低合金鋼為主，不僅保證機(jī)械工程材料具有較高的強(qiáng)度等力學(xué)性能，而且具有較好的耐腐蝕性能；（2）對機(jī)械工程材料表面進(jìn)行必要的表面噴涂處理，使其表面具有較好的耐磨、耐腐蝕氧化層（如合金化合物、陶瓷等），提高材料的使用壽命；（3）通過提高材料力學(xué)性能和使用性能，減低國產(chǎn)支架及其結(jié)構(gòu)件質(zhì)量，減少煤炭生產(chǎn)設(shè)備材料成本和生產(chǎn)成本。
2刮板輸送機(jī)中部槽和刮板應(yīng)用存在的問題及對策
在當(dāng)前采煤工作面內(nèi)，刮板輸送機(jī)的中部槽是刮板輸送機(jī)的機(jī)身部件，在工作過程中，刮板輸送機(jī)刮板鏈由機(jī)頭電機(jī)牽引與刮板一起帶著貨載在中部槽中移動，長期以來中部槽部件制作都選擇普通碳鋼或低合金鋼材料，在使用過程中存在以下問題：①重量大，安裝和搬運費時費力；②為了降低生產(chǎn)成本和減輕部件重量，中部槽一般是由8~16mm的鋼板制成，在受到較大的沖擊時易變形，修復(fù)困難；③長期受硬質(zhì)煤塊摩擦磨損，磨損嚴(yán)重；④受工作環(huán)境溫度、空氣濕度影響，以及存在的CO2、SO2、H2S等腐蝕介質(zhì)，產(chǎn)生腐蝕失效。針對刮板輸送機(jī)機(jī)身部位，需要結(jié)合其惡劣的工況條件，選擇耐磨性能優(yōu)越、易彎曲、拉伸性能好、抗撕裂、耐沖擊、易施工和摩擦阻力小的耐磨材料。根據(jù)上述問題，國內(nèi)部分煤炭生產(chǎn)企業(yè)使用了山東科技大學(xué)研制的采用超高分子量聚乙烯作為襯里的鋼塑復(fù)合方法，提高大型刮板輸送機(jī)的耐磨性，其主要原理是通過利用高彈性超高分子塑性材料吸收能量，減小磨損和降低摩擦系數(shù)，在使用初期產(chǎn)生了一定效果，但由于物料輸送時與高分子塑性材料摩擦過程中產(chǎn)生摩擦熱，致使高分子塑性材料逐漸老化發(fā)生快速磨損。中部槽和刮板等工程材料的使用失效實際上是材料的摩擦磨損失效為主，材料的腐蝕及其與磨損的交互作用加速了材料的失效。提高中部槽和刮板等工程材料的應(yīng)用水平主要以提高材料的耐摩擦磨損性能為主。提高該類工程材料應(yīng)用水平的主要措施：（1）中部槽、中板材料設(shè)計為8～10mm的碳鋼材料+（8～10）mm的高鉻合金耐磨耐蝕材料，在保證部件使用強(qiáng)度前提下，可以采用復(fù)合鑲鑄的材料制作方法提高材料的耐磨性，也可以將厚度8～10mm的高鉻合金制作成具有互換性的通用型耐磨耐蝕板件，這對于提高100萬t以上的過煤量的刮板輸送機(jī)中部槽的材料使用壽命，通過適當(dāng)增加中板的高鉻合金層厚度更有意義；（2）在刮板表面堆焊一層耐磨陶瓷涂層（Ni基WC陶瓷，厚度8～10mm）是解決其耐磨難題的較好的工藝方法，但要求堆焊層鋪展均勻、通過退火消除堆焊層應(yīng)力，防止耐磨堆焊層脫落。
3支架用推拉頭（聯(lián)接頭）材料應(yīng)用存在的問題及對策
煤礦機(jī)械用推拉頭是聯(lián)接液壓支架和刮板輸送機(jī)重要的鏈接聯(lián)頭，作用是聯(lián)接液壓支架和刮板輸送機(jī)，即刮板輸送機(jī)向前推進(jìn)，支架同時向前步進(jìn)，推拉頭的使用性能要求是抗推拉、擠壓、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度高。進(jìn)口支架隨機(jī)配匹的推拉頭（如DBT型號）具有較好的使用性能，但國產(chǎn)推拉頭使用壽命短（有的30d內(nèi)斷裂，有的使用壽命不到1a），其失效形式主要是斷裂、裂紋、組織粗大，心部有氣孔、縮孔等缺陷等，如圖2、圖3所示。國產(chǎn)推拉頭的頻繁失效導(dǎo)致其更換量大、操作困難，給井下工作人員帶來極大不便，特別是該零件存在的安全隱患給井下工作人員和生產(chǎn)單位帶來人身安全和煤礦生產(chǎn)不安全的嚴(yán)重后果難以估量。圖2材料組織粗大，整體截面斷裂圖3鏈接部位斷裂推拉頭的化學(xué)成分設(shè)計、成形工藝、熱處理等技術(shù)要求對推拉頭的材料應(yīng)用壽命的長短至關(guān)重要，隨著強(qiáng)度的提高，特別是當(dāng)抗拉強(qiáng)度超過600MPa時，傳統(tǒng)合金材料受力后的延遲斷裂變得突出，這是推拉頭材料高強(qiáng)度化時遇到的一個主要問題和難題。根據(jù)上述用于采煤設(shè)備聯(lián)接用的合金鋼的推拉頭部件的失效分析，通過對材料的化學(xué)成分進(jìn)行重新設(shè)計優(yōu)化、探索部件的成形工藝、熱處理工藝，開展系列的材料組織、性能研究和優(yōu)化，并進(jìn)行新型推拉頭試制產(chǎn)品的生產(chǎn)現(xiàn)場工業(yè)試驗，可最終到達(dá)批量生產(chǎn)合格產(chǎn)品的要求。提高推拉頭部件工程材料的應(yīng)用水平的措施為：采用先鑄錠成型，并確保材料內(nèi)部無氣孔、縮孔等缺陷，后鍛造成型等工藝，確保材料組織細(xì)化，致密性高，從而制備具有一定含量的Cr、Mo、V等成分的高強(qiáng)度合金鋼材料，并通過研究推拉頭新型材料的系列淬火工藝、回火工藝，優(yōu)化微觀組織，確保材料的力學(xué)性能。目前由西安交通大學(xué)聯(lián)合神華神東技術(shù)研究院研制的新型Cr-Mo-V高強(qiáng)度合金鋼推拉頭材料已經(jīng)在神東煤礦開始工業(yè)運行試驗，其使用壽命可望達(dá)到或超過進(jìn)口產(chǎn)品材料。
4溜槽、落煤沖擊板等材料應(yīng)用存在的問題及對策
（1）溜槽、落煤沖擊板材料的磨損、腐蝕失效煤炭生產(chǎn)中的原煤中含煤干石10％～12％，煤干石中含高硬度的26％SiO2、10％Al2O3、15％Fe2O3、35％CaO（上述硬顆?？偭亢嫌嬙?6％左右），是造成輸送設(shè)備材料損耗的主要磨損源。流動的含煤介質(zhì)主要是煤泥，對輸送設(shè)備（管道、落煤管、溜槽、導(dǎo)料槽裙板等）的沖擊磨損、磨粒磨損、摩擦磨損及腐蝕嚴(yán)重。由于高硬度的、耐磨性能好的合金材料都為高合金白口鑄鐵，焊接性能差，所以現(xiàn)在煤炭生產(chǎn)中選用的耐磨材料基本上都是低合金碳鋼材料，首先保證了安裝、檢修方便（焊接性能好），但硬度低，耐磨性差。保德等9個洗煤廠所有靠近地面的煤介質(zhì)輸送溜槽斜擋板由于沖擊磨損嚴(yán)重，每隔90d就要焊補或增加一層耐磨板（16～25mm），所有溜槽斜擋板每年都要更換一次，耐磨材料的消耗量巨大，生產(chǎn)設(shè)備管理工作和工人檢修、更換的勞動強(qiáng)度巨大，是當(dāng)前影響和削弱神東煤炭生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本高的主要原因之一。要保證噪聲、灰份污染問題解決的效果和可持續(xù)型，首先要解決所有相關(guān)設(shè)備用材料的抗磨損問題，其后才能通過防噪音處理解決噪音污染問題，也減少了運行設(shè)備中煤粉、灰份跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。（2）抗沖擊磨損腐蝕材料設(shè)計與應(yīng)用西安交通大學(xué)針對上述沖擊、磨損工況，進(jìn)行了多次調(diào)研、分析和試驗，設(shè)計、研制了一種既抗沖擊、又耐磨損的高鉻合金鑄鐵/橡膠/碳鋼三維網(wǎng)格型雙金屬復(fù)合材料。該抗沖擊磨損腐蝕復(fù)合材料由3層及3種材料組成，底層為鋼鐵材料，中間層為高分子橡膠材料，上層為耐磨、耐腐蝕性能良好的高鉻合金鑄鐵材料。底層鋼鐵材料作為組裝和支撐高鉻合金層和橡膠中間層的基底，方便安裝焊接；中間層高分子橡膠墊硫化粘接于鋼鐵和高鉻合金鑄鐵材料之間，可以緩沖物料沖擊、降低噪音；上層高鉻合金鑄鐵材料設(shè)計成100mm×100mm網(wǎng)格型，而且整體拼接成橫截面為中間高兩邊低的弧形，防止了高沖擊致使高硬度耐磨合金碎裂問題，提高耐磨合金的抗沖擊性能，并充分發(fā)揮了高鉻合金耐磨鑄鐵的高耐磨性能（硬度HRC62～65），同時高鉻合金鑄鐵基體組織為奧氏體，也具有較好的抗沖擊性能。通過在2006年～2007年期間調(diào)研、試制，新型復(fù)合材料已經(jīng)在神華神東公司保德洗煤廠安裝并使用，并且經(jīng)90d的磨損量測試，其使用后使用壽命比原16Mn耐磨鋼材料提高9倍多（見表1），維修次數(shù)減少1/10，噪音由原95dB降至85dB。溜槽等部件材料同樣可以設(shè)計為8～10mm的碳鋼材料+（8～10）mm的高鉻合金耐磨耐蝕材料，在保證部件使用強(qiáng)度前提下，可以將厚度8～10mm的高鉻合金制作成具有互換性的通用型耐磨耐蝕板件，不僅提高了工程材料的耐磨、耐蝕性能，而且有利于耐磨板的更換，避免了整體結(jié)構(gòu)件的更換。
5結(jié)語
專題：總體設(shè)計
專 業(yè)：機(jī)械工程
班 別：機(jī)自041
學(xué) 號：1037
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
完成時間： XX年3月31日
學(xué)生宿舍地源熱泵供熱系統(tǒng)設(shè)計
----總體設(shè)計
1、選題的依據(jù)及意義：
1.依據(jù)：
進(jìn)入90年代后，我國的居住環(huán)境和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境都已廣泛地應(yīng)用熱水供應(yīng)裝置，熱水供應(yīng)裝置已成為現(xiàn)代學(xué)校居住必備。90年代中期，由于大中城市電力供應(yīng)緊張，供電部門開始重視需求管理及削峰填谷，熱泵供熱技術(shù)提到了議事日程。近年來，由于能源結(jié)構(gòu)的變化，促進(jìn)了地源熱泵供熱機(jī)組的快速發(fā)展。
隨著生產(chǎn)和科技的不斷發(fā)展，人類對地源熱泵供熱技術(shù)也進(jìn)行了1系列的改進(jìn)，同時也在積極研究環(huán)保、節(jié)能的地源熱泵供熱產(chǎn)品和技術(shù)，現(xiàn)在利用成熟的電子技術(shù)來進(jìn)行綜合的控制，并和太陽能結(jié)合更注意能源的綜合利用、節(jié)能、保護(hù)環(huán)境及趨向自然的舒適環(huán)境必然是今后發(fā)展的主題。
2.意義：
地源熱泵技術(shù)，是利用地下的土壤、地表水、地下水溫相對穩(wěn)定的特性，，通過消耗電能，在冬天把低位熱源中的熱量轉(zhuǎn)移到需要供熱或加溫的地方，在夏天還可以將室內(nèi)的余熱轉(zhuǎn)移到低位熱源中，達(dá)到降溫或制冷的目的。地源熱泵不需要人工的冷熱源，可以取代鍋爐或市政管網(wǎng)等傳統(tǒng)的供暖方式和中央空調(diào)系統(tǒng)。冬季它代替鍋爐從土壤、地下水或者地表水中取熱，向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空調(diào)向土壤、地下水或者地表水放熱給建筑物制冷。同時，它還可供應(yīng)生活用水，可謂1舉3得，是1種有效地利用能源的方式。通常根據(jù)熱泵的熱源(heat source)和熱匯(heat sink)(冷源)的不同，主要分成3類：
空氣源熱泵系統(tǒng) ( air-source heat pump) ashp
水源熱泵系統(tǒng) (water- source heat pump) wshp
地源熱泵系統(tǒng) (ground- source heat pump)gshp
平時還有人把熱泵系統(tǒng)按照1次和2次介質(zhì)的不同，分別叫做：
空氣---水熱泵系統(tǒng)
水 --- 空氣熱泵系統(tǒng)
水 --- 水熱泵系統(tǒng)
空氣---空氣熱泵系統(tǒng)
這些都是把熱源、熱匯以及空調(diào)系統(tǒng)的傳遞介質(zhì)也包括進(jìn)來分類形成的。
為了和國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，我們還是應(yīng)該依照國際慣例來命名。在1997年由美國的ashrae(美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會)統(tǒng)1了標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語，無論是wshp、gshp都叫做gshp--地源熱泵系統(tǒng)。
另外，為了讓我們在學(xué)習(xí)和討論中更方便，介紹1些地源熱泵室外能量交換系統(tǒng)的概念：
土壤埋管系統(tǒng)----土壤換熱器(水平埋管、豎直埋管)
地下水系統(tǒng)
地表水系統(tǒng)
這些都是地源熱泵的熱源或熱匯形式。(具體參見下圖)
圖。1。1土壤換熱器(水平埋管)圖
圖。1。2土壤換熱器(豎直埋管)圖
圖。1。3 地表水系統(tǒng)圖
圖。1。4 地下水系統(tǒng)圖
2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1、地源熱泵的發(fā)展歷史
地源熱泵是1種先進(jìn)的技術(shù)，它高效、節(jié)能、環(huán)保，有利于可持續(xù)發(fā)展。這項技術(shù)最先開始于19XX年，瑞士zoelly提出了“地?zé)嵩礋岜?rdquo;的概念。1946年美國開始對地源熱泵進(jìn)行系統(tǒng)研究，在俄勒岡州建成第1個地源熱泵系統(tǒng)，運行很成功，由此掀起了地源熱泵系統(tǒng)在美國的商用。1985年美國安裝地源熱泵14000臺，1997年則安裝了45000臺，目前已安裝了400000臺以上的地源熱泵，并且以每年10%的速度遞長。1998年美國商用建筑的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)占到空調(diào)保有量的19%以上，其中在新建筑里面占30%。在歐洲國家里更多的是利用淺層地?zé)豳Y源，來供熱或者取暖。上個世紀(jì)70年代以來，隨著能源和環(huán)境問題的逐漸變得嚴(yán)重，在各個方面節(jié)能也被更多的考慮，以可再生的地?zé)嵩礊槟茉吹牡卦礋岜糜忠鹆巳藗兊闹匾暋Ｓ绕涫墙陙?，隨著能源和環(huán)境問題的日益突出，地源熱泵的研究和應(yīng)用發(fā)展迅速，國內(nèi)外的很多高校和研究機(jī)構(gòu)相繼開展了理論和實際應(yīng)用方面的研究。隨著研究的深入，我們的地源熱泵研究工作者在全國范圍內(nèi)舉行了各種交流探討會。中國制冷學(xué)會第2專業(yè)委員會主辦了“全國余熱制冷與熱泵技術(shù)學(xué)術(shù)會議”;1988年中科院廣州能源研究所主辦了“熱泵在我國應(yīng)用與發(fā)展問題專家研討會”;中國能源研究會地?zé)釋I(yè)委員會于1994年9月6日至8日在北京召開了第4次全國地?zé)崮荛_發(fā)利用研討會;從90年代開始，每屆全國暖通制冷學(xué)術(shù)年會上都有“熱泵應(yīng)用”的專題;XX年6月19～23日，中美地源熱泵技術(shù)交流會在北京召開，會議介紹了地源熱泵技術(shù)，國外的應(yīng)用狀況和在中國的推廣;山東建筑工程學(xué)院地源熱泵研究所與山東建筑學(xué)會熱能動力專業(yè)委員會聯(lián)合發(fā)起并承辦“國際地源熱泵新技術(shù)報告會”于XX年3月17日在山東建筑工程學(xué)院舉行，加強(qiáng)了國內(nèi)外地源熱泵先進(jìn)技術(shù)的交流。
2、地源熱泵在中國的發(fā)展現(xiàn)狀及前景：
目前在中國，地下水熱泵系統(tǒng)已開始廣泛使用，而土壤源熱泵系統(tǒng)尚處于研究機(jī)構(gòu)工程摸索和研究階段。
從有關(guān)調(diào)查來看，地下水熱泵工程真正成功的并不多。原因在于要實現(xiàn)100%的回灌，并回灌到同1含水層，不污染地下水，且能長時間穩(wěn)定運行，并不容易做到。同時，還出現(xiàn)了大量不進(jìn)行回灌的熱泵工程，更有甚者，出現(xiàn)了直接利用地下水通入風(fēng)機(jī)盤管內(nèi)進(jìn)行空調(diào)。這樣做，1則污染水體，2則浪費水資源。
對于土壤源熱泵的發(fā)展主要是從1998年開始。國內(nèi)數(shù)家大學(xué)建立了土壤源熱泵實驗臺，且大多數(shù)進(jìn)行了地下?lián)Q熱器與地面熱泵設(shè)備的長期聯(lián)合運行。其中1998年重慶建筑大學(xué)建設(shè)了包括淺埋豎埋管換熱器和水平埋管換熱器在內(nèi)的熱泵系統(tǒng);1998年青島建工學(xué)院建成了聚乙烯垂直土壤源熱泵系統(tǒng);湖南大學(xué)1998年建設(shè)了水平埋管土壤源熱泵系統(tǒng);1999同濟(jì)大學(xué)建設(shè)了垂直土壤源熱泵系統(tǒng)。這些系統(tǒng)為中國推廣土壤源熱泵奠定了基礎(chǔ)。從XX年開始，在國內(nèi)長春、濟(jì)南、溫州、重慶、米泉建立了1系列土壤源熱泵系統(tǒng)的示范工程。土壤源熱泵系統(tǒng)越來越多的被房地產(chǎn)商所關(guān)注和采用。
鑒于國內(nèi)的國情和地源熱泵系統(tǒng)自身的特點，我們對其各自的前景作1分析。隨著地下水熱泵工程技術(shù)改進(jìn)和規(guī)范化，由于其突出的節(jié)能和保護(hù)大氣環(huán)境的功能，還是存在著巨大的潛在的市場。水平埋管土壤源熱泵，雖然占地面積大，但靠地表換熱可以自然恢復(fù)地溫，在年排熱量和吸熱量不平衡的地區(qū)應(yīng)用比較有優(yōu)勢。而垂直埋管土壤源熱泵，隨著專業(yè)安裝隊伍的發(fā)展，鉆孔設(shè)備的完善，勢必會使造價大幅度降低，無疑會成為今后最有競爭力空調(diào)方式。
3、本課題研究方案：
本課題屬于設(shè)計改造現(xiàn)有熱水系統(tǒng)，學(xué)校宿舍的熱水供應(yīng)系統(tǒng)。在改造中應(yīng)該充分考慮到：
1、 學(xué)生的定時供熱，需要的功率及系統(tǒng)響應(yīng)時間問題。
2、 屬于改造系統(tǒng)，要和現(xiàn)有的系統(tǒng)相結(jié)合。
3、 考慮到成本問題，造價是否合理。
4、 在使用過程中維護(hù)的費用及技術(shù)的要求是否合理。
5、 運行的安全及噪音處理問題。
6、 廢物的處理及環(huán)保問題。
4、本課題研究的內(nèi)容：
廣西工學(xué)院北區(qū)5#的熱水供應(yīng)改裝。
1、該大樓空調(diào)工程包括：
1-6層的熱水供應(yīng)，所有宿舍。
2、設(shè)計參數(shù)：
每層有14個房間，每間8人，共6層。
3、柳州地區(qū)基本氣象參數(shù)：
根據(jù)物候報告，5月1號到10月1號之間為高溫區(qū)很少用熱水，寒假期間不用熱水
(1)、循環(huán)水換熱器的計算
(2)、土壤熱泵系統(tǒng)(gchp)的土壤換熱器設(shè)計
地下埋管換熱器是地源熱泵系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，是土壤源熱泵系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容，其選擇的形式是否合理，設(shè)計的是否正確，關(guān)系到整個地源熱泵系統(tǒng)能否滿足要求和正常使用。
地下埋管換熱器設(shè)計主要包括地下熱交換器形式及管材選擇，管徑、管長及豎井?dāng)?shù)目、間距確定，管道阻力計算及水泵選型等
(3)、布置型式
目前地源熱泵地下埋管換熱器主要有兩種布置型式，即水平埋管和垂直埋管。選擇方式主要取決于場地大小、當(dāng)?shù)赝寥李愋鸵约巴诰虺杀?，如果場地足夠大且無堅硬巖石，則水平式較經(jīng)濟(jì);如果場地面積有限時則采用垂直式布置，很多場合下這是唯1的選擇。
盡管水平布置通常是淺層埋管，初投資1般會便宜些，但它的換熱性能比豎埋管小很多，并且往往受可利用土地面積的限制，故1般采用垂直埋管布置方式。
3.1 水平埋管
水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝2層雙管、單溝2層4管、單溝2層6管等形式，由于多層埋管的下層管處于1個較穩(wěn)定的溫度場，換熱效率好于單層，而且占地面積較少，因此應(yīng)用多層管的較多。(單層管最佳深度1。2～2。0m，雙層管1。6～2。4m)
近年來國外又新開發(fā)了兩種水平埋管形式，1種是扁平曲線狀管，另1種是螺旋狀管。它們的優(yōu)點是使地溝長度縮短，而可埋設(shè)的管子長度增加。
3.2 垂直埋管
根據(jù)埋管形式的不同，1般有單u 形管，雙u 形管，套管式管，小直徑螺旋盤管和大直徑螺旋盤管，立式柱狀管、蜘蛛狀管等形式;按埋設(shè)深度不同分為淺埋(≤30m)、中埋(31～80m)和深埋(>80m)。
1)u 形管型：是在鉆孔的管井內(nèi)安裝u 形管，1般管井直徑為100～150mm，井深10~200m，u 形管徑1般在φ50mm 以下
2)套管式換熱器：的外管直徑1般為100～200mm，內(nèi)管為φ15～φ25mm。其換熱效率較u 形管提高16。7%。缺點：⑴下管比較困難，初投資比u 形管高。⑵在套管端部與內(nèi)管進(jìn)、出水連接處不好處理，易泄漏，因此適用于深度≤30m 的豎埋直管，對中埋采用此種形式宜慎重。
(4)、地下埋管系統(tǒng)環(huán)路方式：串聯(lián)方式和并聯(lián)方式
串聯(lián)方式的優(yōu)點是：①1個回路具有單1流通通路，管內(nèi)積存的空氣容易排出;
②串聯(lián)方式1般需采用較大直徑的管子，因此對于單位長度埋管換熱量來講，串聯(lián)方式換熱性能略高于其缺點是：①串聯(lián)方式需采用較大管徑的管子，因而成本較高;
②由于系統(tǒng)管徑大，在冬季氣溫低地區(qū)，系統(tǒng)內(nèi)需充注的防凍液(如乙醇水溶液)多;
③安裝勞動成本增大;
④管路系統(tǒng)不能太長，否則系統(tǒng)阻力損失太大。
并聯(lián)方式的優(yōu)點是：①由于可用較小管徑的管子，因此成本較串聯(lián)方式低;
②所需防凍液少;
③安裝勞動成本低。
其缺點是：①設(shè)計安裝中必須特別注意確保管內(nèi)流體流速較高，以充分排出空氣;
②各并聯(lián)管道的長度盡量1致(偏差應(yīng)≤10%)，以保證每個并聯(lián)同的流量;
③確保每個并聯(lián)回路的進(jìn)口與出口有相同的壓力，使用較大管徑的管子做集箱，可達(dá)到此目的。
從國內(nèi)外工程實踐來看，中、深埋管采用并聯(lián)方式者居多;淺埋管采用串聯(lián)方式的多
(5)土壤換熱器的埋管材料回路有相
5.1 管材選擇
1般來講，1旦將地下埋管系統(tǒng)換熱器埋入地下后，基本不可能進(jìn)行維修或更換，因此地下的管材應(yīng)首先要保證其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐性
⑴ 聚乙烯(pe)和聚丁烯(pb)國外地源熱泵系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。
⑵ pvc(聚氯乙烯)管的導(dǎo)熱性差和可塑性不好，不易彎曲，接頭處耐壓能力差，容易導(dǎo)致泄漏，因此在地源熱泵系統(tǒng)中不推薦用pvc 管
⑶ 為了強(qiáng)化地下埋管的換熱，國外有的提出采用薄壁(0。5mm)的不銹鋼鋼管，但目前實際應(yīng)用不多。
5.2 管件與連接
⑴熱熔聯(lián)接(承接聯(lián)接和對接聯(lián)接，對于小管徑常采用)
⑵電熔聯(lián)結(jié)
(6)、埋管管長與埋管間距的確定
地下熱交換器長度的確定除了已確定的系統(tǒng)布置和管材外，還需要有當(dāng)?shù)氐耐寥兰夹g(shù)資料，如地下溫度、傳熱系數(shù)等(可以通過熱響應(yīng)實驗測得)。
6.1 水平埋管：確定管溝數(shù)目及間距
埋管管長的估算：利用管材“換熱能力”，即單位埋管管長的換熱量。水平埋管單位管材“換熱能力”在20～40w/m(管長)左右，;設(shè)計時可取換熱能力的下限值，即20 w/m。
單溝單管埋管總長具體計算公式如下：
其中l(wèi) ——埋管總長，m
1 q ——冬季從土壤取出的熱量，kw，
分母“20”是每m 管長冬季從土壤取出的熱量，w/m
目前，在工業(yè)領(lǐng)域中，PLC屬于單臺設(shè)備自動化控制較為典型的設(shè)備，有著不易受干擾、可靠性高、編程簡單、安裝快捷以及體積小等優(yōu)點。最近幾年以來，PLC技術(shù)得到快速發(fā)展，技術(shù)、硬件以及軟件的開發(fā)都得到了十足進(jìn)步，功能強(qiáng)大，系統(tǒng)開發(fā)性與兼容性比較好，PLC技性比較高。在冶金、電力、化工以及機(jī)械等方面PLC得到廣泛應(yīng)用，是自動化控制的主要支柱，推動了自動化與機(jī)械工程的持續(xù)發(fā)展。PLC技術(shù)包含生產(chǎn)管理、順序控制、生產(chǎn)監(jiān)控、位置控制以及過程控制等，要想將這些復(fù)雜控制完成就需要將PLC處理器核心同控制設(shè)備之間所產(chǎn)生的通信問題解決，對于通信技術(shù)的重點是確保通信的穩(wěn)定性與正確性。PLC技術(shù)在通信功能方面較為穩(wěn)定，以下幾點分析PLC在數(shù)據(jù)共享或者是傳遞中的主要特點。1.程序編輯簡單化。大部分的PLC生產(chǎn)廠家均為PLC用戶設(shè)計了專業(yè)的通信軟件以及計算機(jī)軟件，進(jìn)而完成程序的翻譯，使用戶編程工作量得以減輕，進(jìn)而使得PLC編程不在僅僅局限在專業(yè)人員，PLC編程門檻大大的降低。2.應(yīng)用國際上標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議。為了方便PLC用戶的使用以及PLC的推廣，PLC生產(chǎn)廠家規(guī)定需要使用國際統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，這樣在一定程度上提高不同生產(chǎn)廠家PLC產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)互換的可能性，同時還為PLC用戶的維修帶來了便利，使PLC產(chǎn)品通信開放程度得到大大提高。3.現(xiàn)場總線界面之間的契合度。PLC的大部分生產(chǎn)廠家都能生產(chǎn)出現(xiàn)場總線，并且廣泛應(yīng)用于通信領(lǐng)域中，比如，目前廣泛應(yīng)用于PLC中并且符合國家標(biāo)準(zhǔn)的AS一工總線、Profibus總線以及DeviceNet總線。這類的現(xiàn)場總線同PLC界面有著較高的契合度，在一定程度上使通信穩(wěn)定性得到保證。
二、遠(yuǎn)程通信控制與系統(tǒng)控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用
目前，在自動化控制系統(tǒng)中，PLC技術(shù)不僅在其他繼續(xù)結(jié)構(gòu)控制中應(yīng)用，同時還在自動化系統(tǒng)本身的控制中得到應(yīng)用，也可以說，PLC技術(shù)能在本身系統(tǒng)中采取邏輯錯誤糾正以及故障排查，這樣才能保證自動化控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。在工業(yè)自動化的實際生產(chǎn)中，設(shè)備所進(jìn)行的每個動作都會有相應(yīng)的自動化系統(tǒng)進(jìn)行控制，并且應(yīng)用系統(tǒng)檢測裝置會進(jìn)一步調(diào)整執(zhí)行期間所出現(xiàn)的累積誤差，一旦設(shè)備的運行情況發(fā)生異常，PLC整個系統(tǒng)的邏輯關(guān)系就會發(fā)生混亂，通過發(fā)生混亂現(xiàn)象的邏輯關(guān)系，PLC控制系統(tǒng)就會自行診斷故障，并且報警。在不同系統(tǒng)間PLC進(jìn)行遠(yuǎn)程信息控制的過程中，只要確保信息傳輸界面同互聯(lián)網(wǎng)通信模塊之間的正確性，PLC技術(shù)便能穩(wěn)定的進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。
三、邏輯運算中PLC技術(shù)的應(yīng)用
PLC在自動化控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理與邏輯運算有著比較重要的作用，例如運算功能、數(shù)據(jù)篩查功能、數(shù)據(jù)傳輸功能、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能、數(shù)據(jù)位處理功能以及控制開關(guān)量等。利用PLC運算功能，進(jìn)而對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，比如數(shù)據(jù)的分析、采集以及工作總結(jié)等，目前大部分的造紙工業(yè)、冶金以及食品等都是通過PLC對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行監(jiān)控。通過PLC控制開關(guān)量，可以使軟接觸點得到有效的增加，進(jìn)而使工業(yè)自動化系統(tǒng)質(zhì)量得以提升，企業(yè)能夠節(jié)省大量的物力成本與人力成本，對比傳統(tǒng)意義上繼電器，其可靠性較好、操作簡單、便于維修、迅速控制，目前基本上能替代大多數(shù)的繼電器。
四、生產(chǎn)系統(tǒng)自動化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用
在自動化生產(chǎn)的過程中，通常PLC是利用主機(jī)模塊、位置控制模塊、模擬參數(shù)控制模塊、工//0界面模塊、通信模塊以及計數(shù)模塊對工業(yè)自動化生產(chǎn)進(jìn)行控制。在實際的工業(yè)生產(chǎn)過程中，PLC技術(shù)可以利用對于生產(chǎn)過程的了解，并且按照實際生產(chǎn)過程中需要控制的監(jiān)控對象與動作對象，優(yōu)化組合以及合理調(diào)整PLC系統(tǒng)中的相關(guān)控制模塊，進(jìn)而通過最合理方式與最少模塊構(gòu)建功能完善且全面的一個自動化控制系統(tǒng)，這樣才能確保生產(chǎn)中靈活調(diào)整控制以及生產(chǎn)中的準(zhǔn)確運行。在運行PLC控制系統(tǒng)的過程中，對參數(shù)模塊功能的模擬是在監(jiān)控整個生產(chǎn)的過程，并且將控制語句傳輸?shù)奖O(jiān)控儀表，進(jìn)而對控制精度進(jìn)行改善，比如，熱處理日常運行的維護(hù)，鍋爐溫度升降控制或者是保溫工作等等。目前世界上的大部分國家，都已經(jīng)利用PLC技術(shù)完成機(jī)械工程自動化的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，這一技術(shù)的應(yīng)用范圍比較廣，覆蓋到食品、娛樂、交通、化工以及冶金等全部輕重工業(yè)，在自動化領(lǐng)域中使用最為重要，也是用途最為廣泛的控制設(shè)備。僅在2009年全國PLC的生產(chǎn)件數(shù)就己經(jīng)達(dá)到了1500萬件，到2010年時，其產(chǎn)量突破了1800萬件，2011年時產(chǎn)品最終數(shù)量達(dá)到2300萬件，到目前為止呈現(xiàn)為持續(xù)增長的趨勢。
五、結(jié)論
