机械手设计论文【精品多篇】范文

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机械手论文 篇一

关键词：气动机械手，结构优化，结构设计

前 言：

气动机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。气动机械手具有结构简单、重量轻、动作迅速、可靠、节能、不污染环境、可实现无级调速、易实现过载保护等优点，特别适用于汽车制造业、食品和药品包装行业、化工行业、精密仪器制造业和军事工业等。

在现代工业技术应用的气动机械手能够实现4个自由度的运动，其各自的自由度的驱动全部由气动肌肉来实现。最前端的气爪抓取物品，通过气动肌肉的驱动实现各自关节的转动，使物品在空间上运动，根据合理的控制，最终实现机械手的动作要求。气动机械手回转臂的设计主要是选择合适的控制阀，设计合理的气动控制回路，通过控制和调节各个气缸压缩空气的压力、流量和方向来使气动执行机构获得必要的力、动作速度和改变运动方向，并按规定的程序工作。

1.气动机械手的原理

气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。它巧妙地应用力的平衡原理，使操作者对重物进行相应的位移，就可在空间内平衡移动定位负荷。重物在提升或下降时形成浮动状态，靠气路实现微重力的物料位移，操作力受工件重量影响。无需熟练的点动操作，操作者用手推拉重物，就可以把重物正确地放到空间中的任何位置，或者通过操作台控制工件的位移可完成以下动作：送料、预夹紧、手臂上升、手臂旋转、小臂伸长、手腕旋转。

图1：气动机械手系统工作原理图

气压传动机械手的优点：（1）不用增速机构就能获得较高的运动速度，这是简易机械手的一项主要性能，其可适应各种快速自动搬运的工作。（2）能源方便，工厂都有压缩工作站。（3）空气泄漏基本无害。（4）适应易爆、易燃等恶劣环境。

（5）结构、保养都简单，成本低。（6）可将直线风缸和摆动风缸做成手臂的一部分，结构简单，刚性好。

2.气动机械手的主要部件和设计要求

根据模块化设计思想，机械手的各模块化机构分别为：立柱、手臂、小臂、手腕和手爪几个部分。论文选择圆柱坐标式机械手，木设计的机械手具有3个自由度：手臂伸缩；机身回转；机身升降。木设计的机械手主要由3个大部件和3个气缸组成：手部，采用一个气爪，通过机构运动实现手爪的运动。臂部，采用直线缸来实现手臂的伸缩。机身，采用一个直线缸和一个回转缸来实现手臂升降和回转。

机械手的手部是机械手上承担抓取工件的机构，由于被抓取物件（炮弹）的形状近似于圆台，所以，其手爪采用特殊的V字型结构，即手爪的内表而设计成与圆台斜度相同的斜而，即保证了抓取的稳定又不会因“线接触”而影响炮弹的表而质量。通过对平衡气缸内空气压力快速精确的调节，实现对某一重量范围内工件的实时平衡状态。机械手可选择定制功能：平衡系统；垂直提升；负载平衡。设备回转关节设置刹车系统，可在任意所需要的位置刹车，使机械手可以长期或定期保持需要的状态。翻转90度、翻转180度和翻转任意角度（MAX270°）；断气保护：设备被意外断气时，设备上的储气罐装置可保证工人正常完成一个循环工作，然后进入刹车状态指不功能：负载指示、到位指示。误操作保护功能：工件在悬空时不可被释放。人性化操作手柄：控制按钮和人性化防滑手柄集成一体，让操作人更便捷操纵机体。工件表面保护：夹具接触工件部位装置保护物件，保证工件表而不会被刮伤。高效率工作：夹具设置抓取导向，让工件的拾取更高效。

控制系统可根据动作的要求，设计采用数字顺序控制。它首先要编制程序加以存储，然后再根据规定的程序，控制机械手进行工作程序的存储方式有分离存储和集中存储两种。分离存储是将各种控制因素的信息分别存储于两种以上的存储装置中，如顺序信息存储于插销板、凸轮转鼓、穿孔带内；位置信息存储于时间继电器、定速回转鼓等；集中存储是将各种控制因素的信息全部存储于一种存储装置内，如磁带、磁鼓等这种方式使用于顺序、位置、时间、速度等必须同时控制的场合，即连续控制的情况下使用。

3.机械手回转臂的结构优化措施

为防止手臂沿伸缩方向轴线转动、加大承载能力，以及提高运动精度，必须设有导向装置。伸缩手臂的导向装置需根据伸缩手臂的安装形式、结构及负荷等条件来确定。用的有单导向杆和双导向杆。在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难，将旋转气缸安装在底板上，实现机械手的回转运动，使机械手向左或向右摆动。机械手末端执行器的水平伸缩运动和竖直升降运动各由一个气缸控制，即以最简单的形式，在完全伸出和回缩位置之间进行切换。

具体优化措施：第一，由于最大应力出现在齿轮的齿根处，所以，为了减小应力给齿轮寿命带来的影响，应采用热处理方法增强齿根强度。第二，由于最大变形出现在手爪受压的地方，长期使用定会加剧磨损，从而间接影响在检测平台上的位置。因此，对于下半部分手爪结构进行热处理，以增强其耐磨性和强度。

机械手论文 篇二

关键词：机械手；自适应；滑模控制；MATLAB

引言

机械手是一种能够自动定位，用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作的机器。目前机械手常采用电力驱动的方式，采用伺服电机控制，通过伺服电机，将电脉冲信号转换为相应的角位移或者直线位移，达到控制机械手运动的目的[2]。机械手的核心是控制系统，为了实现高精度快速跟踪和减少不确定性因素的干扰，必须采取合适的控制策略。除了外界的扰动和系统自身的不确定性，由于机械手各个关节处存在相互耦合，使得机械手的非线性特性十分明显，难以建立数学模型。文章介绍了通过把滑模控制和自适应理论相结合的方法对双关节机械手设计一种自适应滑膜控制器，以提高伺服精度，克服抖震问题，减少干扰误差，实现机械手高精度位置跟踪控制。

1 双关节机械手动力学方程

文章选用双关节机械手进行研究，对于双关节机械手，它的动力学方程为：

（1）

它是一种非线性微分方程，其中，q=[q1 q2]T，？子=[？子1 ？子2]T，H，C，G是与？琢、？茁、？着、？浊相关的矩阵。其中？琢、？茁、？着和？浊为与机械手物理参数相关的常数[6]。对上面的方程进行适当的变换，取a=[？琢 ？茁 ？着 ？浊]T，■=[■ ■ ■ ■]T。令■=■-a，由于a为常数向量，则 。则有

2 控制器的设计

一般的控制方法如PID控制，对线性系统模型能取得较理想的控制效果，但机械手系统是一个高耦合，不确定性很强的非线性系统，在实际控制过程中，如机械手负载发生变化时，传统的PID控制不能使系统达到较好的动态与稳态性能。因此，文章设计一种强鲁棒性的自适应滑模控制器，使系统能快速，准确的跟踪期望轨迹。

根据式（1），假设？琢、？茁、？着和？浊为未知常数，取误差■（t）=q（t）-qd（t），

定义■r=■d-？撰■， ，其中，？撰=■■，？姿1和？姿2均大于零。设计滑模函数为： （2），设计控制器为：？子=■（q）■r+■（q，■）■r+■（q）-Kds（3），其中，Kd为对角矩阵，由于H为正定阵，设计Lyapunov函数为：V=■sTHs+■■■？祝■其中？祝为大于零的对角矩阵[7]。将控制律式（3）代入上式，得■=sT（■■r+■■r+■-Kds-Cs）+■sT■s+■■？祝 根据机械手动力学方程的线性化特性，有： ，Y

依据前面方程分析计算可得。于是 设计

自适应律为： （4），则 ，从而可知当t∞时，■0。符合系统设计要求。

3 仿真结果分析

被控对象采用式（1），取？琢=6.7，？茁=3.4，？着=3.0，？浊=0，两关节指令分别为qd1=sin（2？仔t）和qd2=sin（2？仔t）。控制律和自适应律分别采用式（3）和式（4）。取？撰=■■，Kd=■■，？祝为单位对角矩阵，被控对象初始状态为[1 0 1 0]，结果如图1和图2所示。

图1 第一个关节的角度和角速度跟踪

图2 第二个关节的角度和角速度跟踪

由图1和图2可以看出，系统在0.5s之前，跟踪信号与理想信号有一定的误差，这是信号跟踪的过程需要一定的时间，并且跟踪信号与理想信号之间的误差是成递减趋势，误差范围也是在可允许范围之内。0.5s之后，跟踪信号曲线就几乎与理想曲线重合，表明采用自适应滑模控制设计的控制器使系统响应速度有所提高，克服了系统的抖震问题，实现了高精度位置跟踪。

4 结束语

文章针对机械手耦合程度高，难于建立数学模型，且控制过程中容易产生振荡，控制精度有待提高等问题，对机械手的系统进行了详细的描述，建立了动力学方程。应用变结构控制理论和自适应控制理论相结合的方法，设计了一种应用于机械手双关节处控制的自适应滑模控制器，提高了其伺服精度。实验结果表明，自适应滑模控制器的应用使双关节机械手系统消除了系统的抖震，提高了系统鲁棒性，实现了高精度位置跟踪。

参考文献

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[6]J.E.Slotine，W.P.Li. On the Adaptive Control of Robot Manipulators[J]. International Journal of Robotics Research，1987，6（3）：49-59.

机械手设计论文范文 篇三

【关键词】机械设计 教学方法 探究

Abstract： Mechanical structure design as part of the foundation of the traditional mechanical design teaching， as a teacher， on the one hand to consider how existing mechanical design theory and methods based on the methods and theories of modern mechanical design， application of modern computer effective combination of the twobroadened the mechanical design ideas and methods of teaching. From several aspects of how to investigate computer-aided design throughout the teaching of mechanical design.

Key words： machinery design；teaching method；rearch

【中图分类号】G42 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2013）05-0250-01

引言

随着计算机技术的飞速发展， 利用计算机辅助设计来改善机械类专业基础课程机械设计教学学模式已成为必然趋势。机械结构设计作为传统机械设计教学中最基础的一部分，作为教师一方面考虑如何在现有机械设计理论与方法的基础上与现代的机械设计方法和理论，应用现代的计算机将两方面有效的结合起来，更加拓宽了机械设计教学的思路和方法。本文将从以下几个方面来探讨计算机辅助设计如何来贯穿于机械设计的教学中去。

1.传统机械设计教学中面临的挑战

《机械设计》是一门古老的学科，随着时代的发展本课程的教学也出现一系列的问题，主要体现在以下四个方面：（1）传统的课堂教学形式仍占主要地位课堂教学是传授知识的主阵地和主渠道，《机械设计》课程内容的广泛性与授课方式及学时的有限性之间有矛盾，影响了学生掌握更多有关机械设计的知识，限制了学生分析、构思和设计能力的培养，阻碍了教学改革进程。 （2）实践知识的匮乏。现在的大学生尤其是近机专业类的，他们在平时的实践和实验课程中接触机械方面的机会比较少，就是观察到一些机械机构与原理方面的现象，也不会刻意去留意。这样的话，学习本课程，就更缺乏实践方面的知识，甚至连感性认识都没有。（3）现代设计理论及方法的出现。近些年来，现代机械设计方法取得了飞速的发展，目前常用的有：计算机辅助设计、优化设计、可靠性设计、摩擦学设计、设计方法学设计、并行设计、人机工程学设计、虚拟现实、相似系列产品的设计、质量驱动设计、工程反求设计和分型设计等。一个新的机械设计体系正在发展和形成，现代设计方法将不断得到推广和应用。这方面也是我们机械设计教学遇到的新的挑战。（4）缺乏实践手段，教学目标难以实现《机械设计基础》是一门实践性较强的课程，边学习边实践才能实现提高设计能力、培养创造性素质的要求。但实际上由于学时所限，加之一般院校缺乏相关实验、实习操作手段，很难达到上述要求。由于学生缺乏对实际机械系统的感性认识，所以教学效果不太理想。（5）社会需求和要求的不断提高。

2.计算机辅助设计融入机械设计教学模式的研究

就《机械设计》教学在新的时代面前提出了这些迫切的要求，本文对该课程的教学模式进行了初探。主要从以下四个方面进行探究。（1）机械设计教学中推广三维设计的方法。（2）注重培养学生的创新能力。（3）优化教学手段。（4）CAD的虚拟技术是一种新兴的多学科交叉技术，它涉及多方面的学科研究成果与专业技术。以虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象，能使设计人员与多维的信息环境进行交互。同时，利用虚拟技术可以大大地减少实物模型和样件的制造。虚拟技术以CAD为基础，是一种新的制造系统，这种系统按应用情况又可分为增强的可视化系统和基于现实的CAD系统。①增强的可视化系统。利用现行的CAD系统进行建模，通过对数据格式进行适当的转换输出虚拟环境系统。利用三维的交互设备（如头盔式显示器、数据手套等），在一个虚拟真实的环境中，设计人员对虚拟模型进行各个角度的观察。目前投入使用的虚拟设计多采用增强的可视化系统，这主要是因为基于建模系统还不够完善，相比之下，目前CAD建模技术比较成熟，可以利用。②基于虚拟现实的CAD系统。利用这样的技术用户可以在虚拟环境中进行设计活动。与纯粹的可视化系统相反，这种系统不再使用传统的二维交互手段进行建模，而直接进行三维设计。此外，它也支持如语言识别、手势及眼神跟踪等。这种虚拟设计系统在机械设计的教学中融会贯通，更加深入的了解现代机械设计的理念和思维。

3.总结

《机械设计》是一门非常重要的技术基础课程，内容多，课时少。研究如何解决当前机械设计教学中面临的问题，我们一方面要从教学内容，教学方法不断提高和改进，另外还要培养在机械设计中融入现代计算机的设计思想，增强他们学习的主动性，为今后进行相关机械设计工作打好良好的基础。

参考文献：

机械手论文 篇四

关键词：萝卜采收；机械手；机械设计；控制设计

中图分类号：S225.92 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）09-2248-04

目前，中国农业机械化对农业生产的贡献率仅为17%，与发达国家存在很大的差距[1]。加速农业现代化进程，实施精确农业，广泛应用农业机器人，以提高资源利用率和农业产出率，降低劳动强度，提高经济效率已成为现代农业发展的必然趋势[2，3]。果蔬的采收方法有手工采收、机械辅助采收和机械化采收3种[4，5]，世界萝卜的总产量为4 900万t/年，其中中国680万t/年，国内的采摘作业基本上都是手工进行的，收获作业劳动强度大。随着农业设施的发展和作业机械化的要求，对萝卜种植模式要求也越来越高，种植、管理和收获的劳动量也越来越大，亟需研究开发果蔬收获机器人，实现果蔬的机械化、自动化与智能化收获[6，7]，为此，通过对萝卜种植与采收情况的调研，设计了一款萝卜采收机械手，以期为萝卜的自动化采收打下一定的基础。

1 萝卜采收机总体设计

根据萝卜采收过程的特殊性，为了提升萝卜采收的工作效率，所设计的是一种农业机械中的收获机械手，由执行系统、驱动系统和控制系统组成，其组成示意图如图1。

2 萝卜采收机械手关键部位机械设计

萝卜采收机械手的关键部位主要包括：1）手爪部位。手爪部位的主要工作是对萝卜进行抓取，为了减少手部由于惯性带来的不平稳性，此部位采用回转的形式，而手爪只用两根手指代替；2）手腕部位。手腕是连接手爪部位和手臂部位的关键地方，其主要工作是调整萝卜的方位，使萝卜被抓的时候可以进行摆动和回转，辅助萝卜采收过程的连贯性；3）手臂部位。手臂部位的主要作用就是支承，在采收过程中带动其他部件运转，并按照采收要求将萝卜搬运到指定的位置，设计时只需要实现手臂部位的升降与摆动即可。此次设计机械手应实现的功能：萝卜的挖掘、被挖掘的萝卜转移到指定位置，图2为机械手的机构形式简图。

2.1 机械手基本技术参数的选定

由于萝卜生长的自然环境决定了萝卜采摘过程中所需要的拔取力，故需要对不同地方生长的萝卜进行采收力的测定。把细绳系在萝卜的茎叶或者根茎部位，细绳的末端连接计力器材，多次读取并记录最大拉力。图3为湖北省长阳和沙洋两个地区分组测试萝卜拔取力的试验结果，现取5组数据平均值F=80 N，萝卜重量约为0.5kg，故重力G=5 N，摩擦系数f=0.2，夹紧力N=0.5 G/f，得N=12.5 N。

机械手手臂上下行程为500 mm，手腕旋转角度90°，手臂旋转角度90°，按照循环步骤安排确定每个动作的时间，从而确定各动作的运动速度。各动作的时间分配要考虑多方面的因素，包括总的循环时间的长短，各动作之间顺序是依序进行还是同时进行等[8]，此次设计各动作依序进行，为保证萝卜的质量必须限制采摘速度及加速度，采摘速度初步定在小于1 m/s，此速度由各关节液压缸流量控制保证。

2.2 机械手末端执行机构的设计

手部是用来直接握持萝卜的部件，由于被握持萝卜的形状、尺寸大小、重量、表面状况等的不同，根据实际要求，设计采用夹钳式的手部结构。夹钳式手部结构由手指、传动机构和驱动装置三部分组成，它对抓取各种形状的物体具有较大的适应性，常见的传动机构往往通过滑槽、斜楔、齿轮齿条、连杆机构实现夹紧或放松[9]。由于抓取尺寸约为90 mm×240 mm的圆柱体，故采用夹钳式平面指形结构较为合适。

设计中机械手手爪在夹持萝卜时，其夹握力分析简图如图4。为了增大夹握力，采取以下两种方法：①设计铲刀角度170°，以增加手指和萝卜的接触面积；②增大手指和萝卜间的摩擦系数，为此采用较宽手指与萝卜接触，故此处f取0.2，将上述数值代入得：

N=■G=■×5=12.5N 公式（1）

式中，N为夹持萝卜时所需要的握力；G为工件重量转化的重力； f为摩擦系数。

考虑到在传送过程中还会产生惯性力、振动以及受到传力机构效率等的影响，故实际握力还应按公式（2）计算[10]：

N实≥N・■ 公式（2）

式中，η为手部的机械效率，一般取0.85～0.95；k1为安全系数，一般取1.2～2.0；k2为工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，按公式（3）估算[10，11]：

k2=1+a/g公式（3）

其中，a为抓取工件传送过程中的最大加速度，g为重力加速度。

若取η=0.9，k1=1.5，k2按a=g/2计算，k2=1+a/g=1.5，则

N实≥N・■=12.5×■≈32 N 公式（4）

2.3 机械手腕部位的设计

机械手腕与机械手臂连接在一起，手臂运动结束后调整手腕的位置状态，以此来提高萝卜采收过程的拔取率。手腕部位的机械结构设计应该力求扎实紧凑，且转动惯性小。手腕也是末端执行部位与机械手臂之间的桥梁，处于手臂部位的前端，手爪的末端，因此其承受载荷的性能直接关系到萝卜的采收过程，在设计的过程中还要考虑其机械强度与刚度，并且要让其布局合理。结合设计要求，设计出腕部位的结构如图5，其为典型腕部结构中具有一个自由度的回转缸驱动的腕部结构，直接用回转液压缸驱动实现腕部的回转运动。

2.4 机械手臂部位的设计

机械手的手臂部位是实现机械手末端手爪进行大尺度位姿变换的关键部件，即把末端手爪部分移动到空间的指定地点。手臂部位的驱动形式主要有液压传动式和机械传动式两种，由于手臂部位的大尺度工作范围，以及工作中也需承受腕部和手爪部位的动力载荷，而且其姿态调整的灵活性影响到机械手的定位精度，因此手臂部位采用液压回转缸的形式实现手臂的大尺度旋转动作，如图6所示的手臂结构，采用一个回转液压缸，实现小臂的旋转运动。从A-A剖视图上可以看出，回转叶片用键和转轴连接在一起，定片和缸体用销钉和螺钉连接，压力油由左油孔进入和右油孔压出，以此来实现手臂部位的旋转。

3 萝卜采收机械手液压驱动系统设计及PLC控制设计

3.1 液压驱动系统的设计

从萝卜采收的工艺过程可以得出，机械手运动的时候液压系统中液压油的压力和流量不需要太高，设计使用电磁换向阀的液压回路可以较好地提高采收过程的自动化程度。从降低供油压力的角度来分析，机械手的液压系统可以采用单泵供油，而手臂部位的旋转和位姿的调整等相关机构采用并联供油。为了防止多缸的运动系统在运动的过程中产生干涉和保证运动过程中实现非同步运动或者是同步运动，油路中的换向阀使用中位“O”型换向阀，夹紧缸换向选用二位三通电磁阀，其他缸全部选用“O”型三位四通电磁换向阀[12，13]。机械手臂位姿调整的过程中要求行程可变，在液压缸的起动和停止的过程中也需要缓冲，但由于回转缸内空间狭小，且回转缸为小流量泵供油，故本系统没有在回转缸换向回路中采用缓冲回路，仅在大流量直动液压缸中采用缓冲回路。

在上述主要液压回路定好后，再加上其他功用的辅助油路（如卸荷、测压等油路）就可以进行合并，完善为完整的液压系统，并编制液压系统动作循环及电磁铁动作顺序表，其中液压原理图如图7。

3.2 PLC控制设计

为了让机械手工作时可靠且有较强的稳定性，控制部分的设计思路是让该机械手的部件顺序动作，所以，在任一时间该机械手都只有一个部件被驱动，而各个部件的运动方式和运动范围都是受其结构限制的[14，15]。PLC的状态流程简图如图8所示，机械手在自动运动状态时每一个周期需要完成以下动作：萝卜采摘开始时，机械手被设定在准备状态，第一步为手臂下降；下降完成后，手爪扎入地下指定深度，进行第二步手爪夹紧；为完成挖萝卜动作，手腕带动手爪及萝卜旋转90°；完成上述动作后，机械手臂向上提升完成拔去动作；手臂摆动90°，以实现对萝卜的转移；最后手臂回摆，手腕回摆，机械手回到初始状态。

4 小结

通过对机器人技术及机械手结构的分析，对萝卜采收的过程进行了研究，确定萝卜采收机械手的整体方案结构，设计萝卜采收机械手的关键结构。萝卜采收机械手能配合萝卜采收机依次完成萝卜的拔取、翻转、转位等动作，但该机械手在结构及工作性能的稳定性方面还需在田间进行试验，控制方案有待根据不同地区的种植情况进行优化。

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机械手论文范文 篇五

【关键词】机械制图 计算机绘图 CAD 教学改革

【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】1674－4810（2012）04－0033－02

一 前言

在目前的高职院校中，机械制图与计算机绘图都是必须开设的重要基础课程。只有学好这两门基础课程，才能较好地提高学生自身的抽象思维能力，全面了解机械制图的一些基本原理，才能加强学生的识图和绘图以及通过计算机来辅助绘图的能力。在传统的教学当中，这两门课程并没有结合起来，这样分离的教学方式势必存在很多不足。比如这两门课程存在一些共同点，势必在教学过程中导致内容的重复，教学任务也加大，教学的效果也就相对减弱。如果将机械制图与计算机绘图教学的一体化结合来进行教学，将是从事相关教学工作者研究和探讨的重要课题，也是教学改革的需要。下面就这一问题并结合本人多年的教学经验来做一些探讨。

二 机械制图与计算机绘图一体化的必要性

具体可以从以下两个方面来探讨其一体化的必要性。

1．机械制图与计算机绘图课程现状

为适应高职院校教学改革的需要，机械制图课程内容做了调整，一些原有的内容被削减，但相关的作图原理知识要求并没有降低。这样的教学内容很难提高学生的识图能力，致使学生对作图的空间思维能力下降，很难达到预计的教学效果。而目前使用教学的计算机绘图课程――CAD是一门计算机辅助设计软件。这款软件的功能强大，应用也相当广泛。相对手工绘图来说，它可以更加快速、精确、美观地绘制出多种机械图形，在绘图效率和质量方面都具有绝对的优势。

2．机械制图与计算机绘图教学一体化的必要性

在以往传统的教学模式当中，机械制图与计算机绘图是两门相对独立的课程。在机械制图教学当中，教师往往只注重手工绘图技能的培养，很少与计算机绘图结合。而在计算机绘图教学当中，教师往往只注重如何教学生使用CAD软件。机械制图是计算机制图的基础，只有培养学生的识图能力、空间思维能力及平面与空间形体的转换能力，才能利用计算机来绘制出各种符合要求的机械图纸。但是，如果只是具备了机械制图的基础，只是采用手工制图，这样的制图效率就很低，难以符合当前科学技术发展的需要。因此，必须将机械制图与计算机绘图这两门课程有效地结合起来教学，才能达到理想的教学效果。

3．机械制制图与计算机绘图课程一体化的优势

通过以上的分析，可以得出机械制图与计算机绘图课程一体化的优势。（1）可以避免机械制图与计算机绘图课程独立教学导致的缺陷；（2）可以丰富教师的教学方法和手段，有利于将机械制图与计算机制图有效地衔接，既可避免机械制图的枯燥乏味，又可降低计算机制图的学习难度，从而提高学生的学习兴趣；（3）有利于培养学生阅读、理解机械图样的基本知识，加强他们掌握绘图方法和技能的能力。

三 实施械制制图与计算机绘图一体化教学的前提条件

1．充分了解机械制图与计算机绘图之间的关系

机械制图这门课程主要是研究绘制和阅读机械图样的原理和方法。学习它的目的主要在于能有效地掌握阅读和绘制机械图样的一些基本技能，培养空间思维想象能力，养成严谨的思维方式。而计算机绘图主要是通过CAD制图软件，利用机械制图的基础知识，通过各种指令来绘制图样，它们有着紧密的联系，两者缺一不可。

2．相应的硬件设施

硬件设置主要是指具备足够的计算机及多媒体教师，这样才能为一体化教学提供保障。要将机械制图和计算机制图结合起来教学，就必须要求有具备一定机械制图理论和计算机绘图实践能力的优秀教师资源。

3．合理的教学大纲

合理制定教学大纲是一体化教学的理论基础。这要求教师必须从全局出发合理制定教学大纲与计划，才能实现预定的教学目标。教学大纲的制定可分为两个阶段。第一阶段，重点制定机械制图的基本知识、基本方法和技能的教学，以便培养学生的空间想象能力及手工绘图能力。可以适当介绍一些基本的绘图和编辑知识，将一些基本的简单图形用CAD代替手工绘图，这样在结合两者的同时，也降低了学习难度。第二阶段，机械制图把识读零件图和装配图作为重点，CAD则侧重于绘制零件图和装配图以及绘图技巧的应用。

四 机械制图与计算机绘图一体化教学的实施探讨

1．将两门课程整合成一门课

要学习绘制和阅读机械图样的原理和方法，机械制图应该是最基础的一门课程，学生只有通过学好这门课程，才能为计算机制图提供重要保障。同样，计算机制图取代手工制图是科学技术发展的需要。所以，可以以实际应用为前提，将这两门课程整合成一门课，将原有的教材进行优化，同时教学大纲、教案等也要相应地做出调整。

2．多媒体授课与实验课相结合的教学模式

多媒体教室主要讲授机械制图的一些基本原理和理论知识，而实验室主要讲授CAD软件的使用和实践。通过这样的教学模式，可以将理论教学和实践教学有机地结合起来，不仅可以提高学生的理论水平，还可以加强学生的动手能力。因此，如何将学生所学的理论知识运用到实际当中去，就成了这种教学模式的关键所在。这就要求教学内容按照相应的知识模块来穿插讲授，使教学更加灵活。

3．手工绘图与计算机绘图相结合

随着计算机技术的不断发展，计算机绘图将取代手工绘图。但是，在学习的过程当中，并不能从一开始就使用计算机来绘图。手工绘图是基础，只有把手工绘图练习好，才能打下计算机绘图的基本功。再有，手工绘图也具有它相对的一些优势，比如在没有电脑的前提下，就需要通过手工绘图来解决一些实际问题。

4．通过训练提高学生的空间想象力

在学生掌握基本理论和CAD的大部分功能后，就可以让他们做一些难度适当的练习题。只有通过训练，才能提高学生的动手能力和创造能力，达到提高学生绘图、识图的能力的目的。这样不仅节省了学习时间，还加强了学生的空间想象力，让他们更加熟练地掌握计算机绘图的方法和技巧。将机械制图与CAD制图结合起来练习和讲解，不仅学生的学习兴趣浓厚，老师教学也变得轻松，从而可以达到事半功倍的效果。

五 总结

总之，单一的机械制图是一门比较枯燥的课程，必须将其与计算机制图有效地结合起来教学，才能提高学生的学习兴趣，提高教学质量。

参考文献

［1］章凤群。机械制图与CAD课程整合之我见［J］.科学之友，2010（18）

［2］王小政。谈机械制图与CAD绘图的模块化整合教学［J］.新课程学习，2010（4）

［3］杨军。浅谈机械制图与计算机绘图教学的有机融合［J］.科技信息，2009（32）

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