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2GB21748—2008《教學儀器設備安全要求儀
器和零部件的基本要求》中對教學儀器設備的機械性能提出了相應的附加要求閥門的安全要求閥門的選材必須以現行的國家標準為依據，從而保證材料和結構形式的可靠性。為保障閥門在長期使用過程中的旋轉靈活和開關可靠，應對閥門的旋轉部件做好防護。涉及對壓力需嚴格控制的化工教學設備，相關設備上應設置安全閥、減壓閥等泄壓裝置，且安全閥、減壓閥等安全裝置的安全設定值應定期進行校驗，保證此類閥門調節功能的有效性。設備外觀、設備布置和管線配管的安全要求在人員可能接近的金屬制件、控制柜、抽屜、結構和組件上不應有銳角、凸出部位、銳角邊、刺、粗糙的表面和飛邊等，在設備制造的技術要求中須明確毛刺、銳角、毛邊的處理措施?；嵱栴惤虒W裝置一般都需要進行與化工廠類似的設備布置和管線配管設計，故而在設備布置和管線配管時，一方面要考慮設備布置和管線安裝的穩固性，另一方面也要考慮人員進入操作區域的安全性，減少外伸和凸出的部件或盡量將外伸和凸出的部件布置在不會對人員造成傷害的區域。配管在考慮工藝流程走向的同時，也要考慮避免對人員行進和操作的干擾，降低人員與管線發生碰撞、刮擦的可能性。在無法避免上述可能的危險情況時，應在產品的操作說明書中要求操作人員穿戴安全帽、防滑工作鞋等安全防護用品。轉動設備防護裝置的安全要求機械產品上高速運轉的傳動機構，應使用使人體不能直接進入危險區的防護罩。對于設備上外露的齒輪、風扇、皮帶、支撐架或其他往復運動的、旋轉的、傳動和活動的部件都應設有充分的安全防護罩。在易產生碎片或塵埃和可能有飛甩物存在的情況下，應設有防護罩（網）、吸塵裝置及回跳保險，防護罩的密度應能使飛甩物不能通過。緊固件的安全要求化工實訓類教學設備中法蘭、閥門、設備支撐件等以螺栓連接為主，螺栓、螺母等緊固件的選擇應盡可能選用標準件。按照GB21748—2008《教學儀器設備安全要求儀器和零部件的基本要求》的規定，化工實訓類教學設備中緊固件的防松方式一般選用彈簧墊圈、鎖緊墊圈和鎖緊螺母。對于預期不會經常拆卸的地方選用鎖緊螺母代替彈簧墊圈，需要經常拆卸且帶螺母的地方彈簧墊圈使用較多，而對于有螺栓或螺釘且不使用螺母的地方多用彈簧墊圈和鎖緊墊圈。在一般應用中，螺釘或螺栓的最少旋入量要等于螺桿上部帶螺紋部分的名義直徑；在高應力狀態下應用時，螺釘或螺栓的最少選入量應等于螺桿上部帶螺紋部分的名義直徑的1.5倍。
關鍵詞:和諧社會 公民文化 憲法愛國主義
“和諧社會”的概念提出以后，從長遠來看，其政治意義遠遠超出迄今為止人們所討論的范圍。它不僅僅是“科學發展觀”、各種社會關系之間的和諧或者社會與自然之間的和諧，也不僅僅是執政黨執政模式的變化。從更深人一步說，和諧社會及相關各種目標的實現，會導向政府和人民之間社會契約關系的重建，而這種契約關系的建立和鞏固都有賴于一個社會的公民概念以及體現公民特征的文化傳統的傳承和加強，有賴于一個公民文化所體現的共識?？梢哉f沒有公民文化，政府和人民之間的契約便無從談起，蘊涵在契約文化中的民主、自由等現代文明的價值觀就會被暴力、零和搏弈等前現代文明的價值觀所取代，和諧社會的構建最終也會失去其制度保障。因此，和諧社會意味著一種基于公民文化的契約型國家治理制度。缺乏公民意識，也是中國在政治文化上與先進國家最大的差距，因此，重塑公民文化是當前構建和諧社會最緊迫的任務。
一、公民文化的身份認同觀
1.公民的涵義
公民一詞起源于古希臘羅馬時代。在古希臘、古羅馬，公民指的是在法律上可以享有政治權利的自由民，而非公民的奴隸和外國人在法律和社會兩個層面都是受到歧視的對象。公民是一種身份，一種作為國家認可的構成成員的身份的符號。17世紀洛克、盧梭等人的天賦人權論使公民一詞走向普遍化。
《不列顛百科全書》把公民定義為:“公民資格指個人同國家之間的關系，這種關系是，個人應對國家保持忠誠，并因而享有受國家保護的權利。公民資格意味著伴隨有責任的自由身份。公民具有的某些權利、義務和責任是不賦予或部分賦予在該國居住的外國人的。完全的政治權利，包括選舉權和擔任公職權，是根據公民資格獲得的。公民資格通常應負的責任有忠誠、納稅和服兵役?！?/p>
公民是法律上的概念，強調社會成員的權利義務平等性。公民在法律面前人人是平等的，沒有奴役，沒有特權，也沒有歧視。
與“公民”相對應的是“國民”，與“公民”相對立的是的“子民”?！皣瘛北砻饕粋€人的國籍，而“公民”除了表明國籍外還有更深的內涵，說某人是某國公民，內涵此人與該國其他公民的地位相互平等，擁有相應的權利與義務?！懊瘛本褪抢习傩盏囊馑剂?，為什么要加一個“子”字呢?《禮記》中說:“子，謂所獲民臣”。按照這個說法，“子民”就是不管內心愿意與否都必須臣服的老百姓，它所襯托的是依附型人格、身份差別，所以，在封建社會，“子民”也可以用“臣民”來代替，“率土之濱，莫非王臣”就是“子民”的真實寫照。在當前中國社會的習慣性詞語中，老百姓遠比公民有位置，這也從一個側面說明了公民文化的缺失。
2.公民身份與公民文化
公民身份擯棄了個人身上一切人為的差別，只要在一個政治共同體中具備了公民身份就會享有基本相同的權利和承擔基本相同的責任義務，因此，一個社會公民身份的普遍實現取決于政治的公共性，取決于身份平等的文化傳統。我們很難想像，一個受到文化傳統支撐的身份不平等社會會是一個和諧的社會。公民身份的普遍認同就構成了一個社會的公民文化，這種以認同為基礎的公民文化是一種摒棄了等級特權的的政治文化，它要求徹底擺脫人身依附關系，建立一種無論任何人都不能違反的法律制度以及對公共權力持有的高度警惕。同時，它還是一種自由的政治文化，在公民文化中，公民們視追求政治自由、言論自由、宗教信仰自由和經濟自由為天經地義，它鼓勵個性和自我，認為個人的意志、利益、愛好和享受，從最終價值上看高于家族、集體、民族和國家。
在當代，公民文化漸漸取代傳統的血統認同和傳統認同成為了當代許多民族國家的凝聚力和認同基礎而成為世界認同文化的主流，認為公民文化在某種程度上是化解種族仇殺、階級矛盾、意識形態沖突這些人類社會在上個世紀遺留下來的最終難題的惟一解決辦法。在所有的公民文化解決方案中，德國政治學家哈貝馬斯提出的“憲法愛國主義”觀念顯得十分突出。
二、公民文化觀的現代特征—憲法愛國主義
一個追求和諧的社會必定不會是追求以暴力或以暴力威脅的原則來平衡利益的社會，一個以“和而不同”為特征的和諧社會必定要用以理性協商和妥協的方式來解決利益的沖突，所以和諧社會必須要尋求社會認同。傳統的認同價值，如血統認同、種族認同、傳統認同等由于其包含的排斥性因素而顯得不寬容，這種不寬容如果發揮到極至，暴力原則的解決方案就會接踵而至，這樣的事例在歷史上、在當代都是層出不窮的。對此，哈貝馬斯提出的“憲法愛國主義”觀給我們以重要的啟示，憲法可以作為公民文化的象征發揮其整合社會的巨大作用，一個追求和諧的社會在具體操作上可以以憲法追求其認同價值。
在工程項目的運作過程中，化工機械設備長期處于一個密閉的工作環境中，因此，化工設備極容易被腐蝕，從而影響到化工設備的多種性能，減少設備的使用壽命。在化工設備的設計中，如何選擇合適的材料，降低設備的腐蝕程度，延長設備的使用壽命，已經成為人們關注的關鍵問題。
1 在化工機械設計中做好碳素鋼與合金鋼材料的選擇
在化工設備中，要求機械零部件要具備一定程度的韌性以及強度，這樣才能滿足機械運行中的各種機械性能、化學性能以及物理性能的要求。要做好材料選擇工作，就必須對材料的韌性以及強度做出充分的考慮。同時，還要考慮材料在加工過程中的可操作性和安全性。
在當化工機械設計材料市場中，碳素鋼已經成為廣泛應用的材料，它不僅成本低，同時具有較好的加工性能和操作性能。但是，碳素鋼本身也存在一定的缺陷，這種材料的強度以及韌性比較低，最重要的是中等以上的材料無法順利的進行熱處理加工淬透作業，這些缺陷使影響了碳素鋼在化工機械設計中的使用。為了提高碳素鋼的強度以及韌性，可以在碳素鋼中加入一定比例的合金元素，這時就可以形成一種新的材料，即合金鋼。與碳素鋼相比，合金鋼的韌性以及強度得到很大的提升，除此之外，合金鋼還有很多碳素鋼所沒有的優勢，比如耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等。雖然如此，一般情況下碳素鋼還是首先選擇的材料，只有在零件的橫截面積較大、需要對材料進行淬透及材料外載荷應力較大的情況下才可以使用合金鋼。
2 在選擇機械設計材料時要參考機械材料零件的制作工藝
在機械生產或者是加工作業中，不同的加工處理技術對機械設計中材料應用的要求不同。比如焊接工藝要考慮材料的抗壓性以及冷鐓性，鑄造工藝要求機械設計的材料具備較高的流動性、收縮性以及吸氣性[1]。在進行熱處理工藝時，要對機械材料的淬透性、過熱敏感性、氧化脫碳性進行充分的考慮，切削工藝則要求材料有便于切削的特點。所以，具體選擇使用哪一種材料，要以機械材料零部件的制造工藝為選擇的依據。
零件是機械最基本的組成部分，在對零件進行設計時，一方面要對零件的成本進行控制，同時，還要保證其具備正常的工作能力。零件抵抗可能失效的能力被稱為工作能力，不管在任何情況下，零件一旦喪失工作能力，就意味著零件失效。所以在選擇材料時，要保證零件有足夠的工作能力，同時對材料費用進行考慮，盡量減少材料費用。除此之外，為了盡量減少經濟支出，還要保障零件有良好的制造工藝，將設計程序簡化也可以達到降低成本的目的。
3 以材料的荷載性能的大小作為機械設備選材的標準
通常情況下，材料的外載荷性能與失效零部件性能之間存在著一定的矛盾，主要表現為化工機械材料的外載荷性能很容易造成機械設計的部分元件失效，但是機械的零部件所具備的性能卻能夠有效的防止這種零件的失效。所以在化工機械選擇材料時，要對材料的載荷性能大小進行充分的考慮。
通常在外載荷力的作用下，機械零部件容易發生扭轉的現象，當零部件發生扭曲時，應力大都集中在材料的表層。這就說明，零部件的控制效果是由材料表面的性能決定的。所以在選擇機械設備的材料時，首先要考慮機械材料承受載荷力的情況。如果確定材料需要承受一定的載荷力，那么此時就要根據承受荷載力的情況對材料進行適當加工。材料加工的方式主要有兩種：低碳鋼滲碳或者是中碳鋼調質[2]。對于一些材料來說，材料本身可以承受一定的拉伸和壓縮作用，同時由于是零件的橫截面受到外載荷力作用，所以橫截面應力比較均勻，在這種情況下，只有性能分布比較均勻的材料才能用來進行機械設備的設計。
4 在機械設計中選擇耐腐蝕的材料
腐化已經成為化工機械設備常見的問題，在日常工作中，如果化工設備經常與空氣和水汽接觸，那么就很容易發生化學反應，使化工機械設備出現腐蝕的現象，一旦化工機械設備出現腐蝕，設備的外表色澤會發生一定的改變，其內部性能也會受到嚴重的影響，從而降低設備的工作效率，減少其使用壽命，進而影響到整個化工工程的進度，所以，在化工機械設計中，要注意選擇耐腐蝕的材料。材料要具備一定的耐腐蝕性，這是與化工產品的生產要求相一致的，同時要保持化工設備的穩定運行以及流暢性，防止因為部分零件被腐蝕而影響整個工作效率的情況發生，注意要及時發現腐蝕的情況，做好處理措施，不要讓腐蝕積累。最后，要注意外力的保護作用，防止產生新一輪的腐蝕發生。
5 在選擇機械設計材料時要注意節能性以及環保性的統一
我國經濟飛速發展的同時，對于資源以及能源的需求也日益增大，應用于機械設計的材料被大量開采，有些材料在今天已經成為稀缺材料，面對與此嚴峻的現狀，在選擇機械設備的設計材料時，要將可持續發展作為機械設計工作的新要求，給予環境保護更多的考慮，同時也要考慮到成本的輸出，做到節能性與環保性的統一[3]。
二、專業建設的指導思想
過程裝備與控制工程專業建設的基本思路是“以過程裝備設計為主體，以過程原理與裝備控制技術應用為其兩翼(簡稱‘一體兩翼’)”的復合型專業[3]，培養以工程師為主的應用型人才。專業發展方向：了解工藝過程，熟悉機械基礎，突出過程裝備及控制。研究內容包括：過程裝備設計與制造、高效節能裝備的開發、成套裝置的開發與設計、成套工程、設備結構及強度理論、過程安全理論技術與裝備、流程參數控制理論與技術、粉體理論與技術等。主要服務對象定位能在化工、石油化工、能源、輕工、制藥、制冷、動力、環保、生化、食品、機械和勞動安全等行業從事過程裝備與控制的設計、研究、運營、技術開發與及管理工作。三、專業建設的主要措施
（一）專業培養目標的定位
參照過程裝備與控制工程專業教學指導委員會制訂的總體框架，專業的培養目標重新定位為：培養具備化學工程、機械工程、控制工程和管理工程等方面的知識；能在化工、石油、能源、輕工、環保、醫藥、食品、機械及勞動安全部門從事工程設計、技術開發、生產技術、經營管理以及工程科學研究等方面工作的高級工程技術人才。本專業學生主要學習化學工程、機械工程及控制工程等方面的基礎理論，掌握過程裝備設計的基本概念、基本理論及基本方法，具備工程師的基本素質，能夠運用基本理論研制、開發、制造及生產組織管理等[4]。教學計劃體現了“一體兩翼”的專業總體構架，實現了化學工程、機械工程和控制工程多學科交叉。
（二）建設高素質專業師資隊伍
建立一支高素質、結構合理的師資隊伍，是專業建設的關鍵。目前，該專業已形成一支學歷層次高(博士占25%，碩士占75%)、年齡結構和職稱結構比較合理(45歲以下占65%、高級職稱占75%)、專業素質水平較高的教師隊伍[1]。為彌補原“化機”專業教師過程控制方面理論知識的欠缺，我們引進二位博士來做過程控制帶頭人。
（三）更新教學方法及手段
在教學方法上，采用互動式、啟發式教學，講課突出重點[1]。對容易理解掌握的內容要求學生以自學為主，教師只起督促、答疑質疑和考核作用，讓學生自學和教師講授、指導、解難答疑相結合。促進了學生學習的積極性，使學生獲取知識的能力大大增強。在教學手段上，利用先進教學技術，采用多媒體（CAI）和教學模具教學。如過程裝備制造、過程設備設計、過程機械和化工原理等課程，使用三維課件加圖片資料講解，增加動態演示效果，看到了只能下廠實習才能看到的設備結構、工作過程，形象生動真實。加深了學生對制造過程、設備結構和工作原理的理解，提高了教學效果。解決了黑板甚至掛圖也難以表達的問題。激發了學生學習的興趣。
（四）調整和優化課程體系
根據遼寧工業大學的實際情況，以培養目標為指導、以知識結構為框架、以培養規格為尺度，進行理論教學與實踐教學內容的合理配置。在教育思想上由傳授知識轉變為能力培養；在課程內容上按照“加強基礎、砍掉重復”的原則進行重組，并充分注意各課程的分工、銜接、協調與補充[2]。在教學計劃和課程體系方面，以過程裝備為主體，以化工過程和過程控制為兩翼，具體地說：過程的主體是化工裝置，包括化工單元設備及設備成套技術，且必須以工藝技術（化工過程）和過程控制為補充，從而使之成為培養工程型人才的搖籃。貫徹厚基礎、寬專業、強能力、高素質的基本原則[2]。結合遼寧工業大學的實際情況，過程裝備與控制工程專業課程體系如下：
1.精煉化工方面課程、加重機械方面課程、強化控制方面課程。由于過程裝備與控制專業是復合專業，即化機電的集成，它不可能將三個專業方向的課程全部照搬，故根據我校情況，在教學計劃中只設置了工業化學及化工原理兩門化工方向的課程，將普通化學砍掉；又因為過程裝備與控制工程專業是以機械為主體，故在課程設置上格外突出機械方向的課程。如：按傳統設置了機械制圖、工程力學、機械原理、機械設計、互換性與技術測量、工程材料、過程設備設計和過程機械等；在此基礎上添加了過程工業必需的基礎課程，我們設置了粉體力學、工程熱力學、工程流體力學等課程。此外，為加強過程裝備的自動控制，實現機電一體化，我們認為最核心部分是控制原理和控制方法的應用。為此，設置了電子技術基礎、機械控制工程基礎、PLC技術基礎和過程裝備控制技術應用等課程，從根本上實現了化機電的復合。
2.加強專業實驗，強調工程實踐，注重動手能力培養。實驗教學是本科教學的重要組成部分,它與理論教學同樣重要，對提高學生的綜合素質,培養創新精神與實踐能力具有重要作用。“過控”專業實驗室主要承擔“過控”的專業實驗，過去大多是化工機械方向的實驗，與“過控”專業要求很不相適應。為此對專業實驗進行了全面整合，按照過程裝備與控制工程專業人才培養目標的要求，堅持“厚基礎，重實踐”的人才培養思想，補充了過程裝備控制項目的實驗。實驗類型由單一的驗證性實驗，增加了綜合性實驗和設計性實驗。例如：新增了過程裝備與控制多功能綜合實驗，多容液位控制系統綜合實驗等。搭建實踐教學，科研平臺。實驗數據采集、測量、控制與數據處理系統大部分實現計算機控制，提高了學生的實踐和創新能力。同時，將實驗仿真和實際實驗結合起來，提高學生學習興趣、增加學生參與性、擴大學生知識面。目前可為本科生開設20余個實驗，供學生自由選擇。為學生實踐能力、科研能力和綜合素質能力的培養提供了實驗教學基地，并對教師的科研工作提供了一定的實驗支持，同時還可為社會承擔科研與開發任務。
3.充實和豐富實習環節內容，實現實習模式的多樣性。實習是工科學生完成工程師基本訓練極其重要的實踐性環節，也是目前高校整個教學過程中的薄弱環節[6]。其內容與實施方式安排的好壞直接影響學生素質與知識面。經多年教學經驗，我們感到培養一支具有豐富實踐經驗的實習指導教師隊伍是確保實習質量的關鍵。因此應該加強專業教師到校外實訓的建設，聘任在生產一線工作的具有高級專業技術職稱的專業人員來參與實習指導，從而提高實習指導教師的整體實踐水平[6]。其次，還要強化實習基地的建設。實習基地包括校內實習基地和校外實習基地。校外實習使學生開闊眼界、增長見識，學到校內無法學到的先進生產技術與科學管理經驗。建立校外實習基地必須是互惠互利，這就要求我們必須與企業建立良好的合作關系，為企業無償或有償地提供一些技術咨詢和科研服務，從而使企業愿意與我們合作，為學生實習奠定基礎[6]。即使這樣，也不可能一遇到問題就到企業去實踐，對于一些簡單的或特別復雜的問題，可將過去去校外實習的單一模式改為在校內實習模式。通過仿真軟件的訓練，提高學生工程意識和動手能力，既經濟、方便，又能達到實習目的。校內實習基于計算機、網絡、多媒體課件和仿真軟件，由人工建造的模擬工廠操作與控制或工業過程設備為工具，用實時運行的動態數字模型代替真實工廠的仿真實習，緩解由于實習經費緊張，造成實踐教學質量滑坡的壓力，并可以學到校外實習難以學到的知識；在仿真實習中，學生的主動性得到充分發揮，對化工過程，設備性能及控制參數有了更深理解。這種校內校外相結合的實習模式既緩解了實習壓力，又豐富了實習內容，受到了學生的歡迎。
4.改革畢業設計（論文）的模式，從單體化工設備為主轉向成套裝置設計。畢業設計（論文）是學生在校期間的最后一個實踐性教學環節，是培養學生綜合運用所學知識解決工程技術問題，是完成工程師素質基本訓練的一個關鍵性教學實踐活動。根據企業的要求，修訂了畢業設計（論文）大綱和畢業設計（論文）指導書，指導教師依據培養目標從工程實際或縱（橫）向科研課題選好題目（不設虛擬題目）后，采用雙向選擇方式。畢業設計（論文）內容以工程設計為主線，計算機為結合點，把機械、化工及控制技術三個學科的知識交叉、滲透、集成，考察和訓練學生的綜合能力，有利于培養學生對過程裝備系統性和大工程概念的理解，改變了原來傳統的單體化工設備設計模式[2]。學生在確定自己畢業設計（論文）題目后，采用計算機軟件（AUTOCAD、CAXA和Word）繪制工程圖樣并輸入和輸出畢業設計(論文)說明書，從中得到了真刀實槍的訓練。掌握科學研究的方法和提高處理工程實際問題的能力，使學生從過去單一的獨立設計模式轉變為部分獨立項目與部分協作項目設計模式，培養了學生協同工作能力。擴大了學生的知識面，提高了學生畢業后的就業機會。
0 引言
行星齒輪減速器因具有體積小、重量輕、承載能力高、結構緊湊、傳動效率高等優點而廣泛應用于冶金機械、工程機械、輕工機械、起重運輸機械、石油化工機械等各個方面。UG軟件是集CAD/CAE/CAM為一體的三維化的軟件，它是當今最先進的計算機輔助設計、分析、制造軟件，廣泛應用于航空、航天、汽車、造船、通用機械和電子等工業領域。UG的CAD/CAE/CAM功能模塊有復雜的特征建模、裝配、運動仿真和有限元分析等功能。實現UG有限元分析功能，必須要遵從UG有限元分析的一般過程，構建有限元模型，其中包括自動網格劃分、添加約束與載荷，利用圖形的方式得到模型應力、應變的分布情況。機械優化設計，就是在給定的載荷和約束條件下，選擇設計變量，建立目標函數并使其獲得最優值的一種新的設計方法。
1 齒輪軸幾何參數的初選
通過常規設計方法設計計算出齒輪軸的幾何參數，齒輪軸的齒形為漸開線直齒。分配減速器傳動比，計算齒輪模數，并根據傳動比條件、同心條件、裝配條件和鄰接條件確定齒輪的齒數。齒輪軸的齒輪基本參數如表1所示。
2 齒輪軸的三維建模
利用UG/Modeling模塊建立齒輪軸模型，如圖1所示（去掉網格后的實體模型）。
2.1 網格劃分
網格劃分越密集，計算結果越精確，但是這會使計算時間加長。單元網格的劃分采用UG自帶的3D四面體自動網格劃分，單元尺寸為3mm。網格劃分情況如圖1所示。
圖1 齒輪軸的網格劃分
2.2 定義材料特性
齒輪軸材料選擇20Cr，其材料屬性如下：質量密度 7.850e3kg/m^3，楊氏模量205000N/mm^2（MPa），泊松比0.29，屈服強度等于540N/mm^2（MPa）。
2.3 施加約束和載荷
齒輪軸兩端由兩個滾子軸承支撐，限制了空間5個自由度，只允許轉動。本論文只考慮齒輪軸齒輪處的應力進而對其進行優化，所以為齒輪軸加載荷及約束，安裝軸承處加圓柱形約束，在軸端即與聯軸器相連處施加大小為175.083N·m的扭矩。約束和載荷施加情況如圖2所示。
圖2 齒輪軸的載荷施加
2.4 求解和結果查看
UG軟件的結構分析模塊提供了強大的后處理功能，可以自動生成計算分析報告。齒輪軸的Von Mises應力圖如圖3所示。單元節點最大應力為325.8MPa，基本接近材料屈服強度的60%。總體來說，輸出軸在強度方面不僅滿足了設計要求，而且還有很大的裕量，材料的承載能力并沒有得到充分的利用，這為齒輪軸的優化提供了很大的空間。
圖3 Von Mises應力圖
3 齒輪軸的優化
設計目標：
最小化 模型 重量
設計約束：
模型 Von Mises 應力，上限=320000.000000
設計變量：
a：：p53，初值=38.000000，下限=32.000000，上限=38.000000
最大迭代次數：20
優化結果如圖4，圖5所示。
由圖6迭代分析結果可以看出，在進行第三次迭代的過程中，應力值超出上限，所以，以第二次的迭代結果為準，此時的齒寬為35mm，應力值為295MPa，比較理想。所以常規設計方法得到的齒寬b=38應變為優化設計方法得到的齒寬b=35，此時的應力值為295Mpa，亦滿足強度要求。
4 結束語
本論文利用UG的高級建模功能，在對行星齒輪減速器齒輪軸進行參數化建模的基礎上，建立了有限元模型并進行了有限元分析，得到了齒輪軸的Von Mises應力圖，替代了常規校核的設計方法，大大提高了設計效率。同時對齒輪軸的齒寬進行了優化設計，使得設計方案比原常規設計方案在齒輪軸重量上下降了2.02%。為多個設計變量（如模數、齒數）的單或多目標函數優化奠定了基礎。
參考文獻：
[1]孫恒，陳作模.機械原理.7版[M].北京：高等教育出版社，2002.
[2]濮良貴，紀名剛.機械設計.8版[M].北京：高等教育出版社，2001.
關鍵詞： 過程裝備；控制工程；實踐教學；體系；模式
Key words： process equipment；control engineering；practice teaching；system；mode
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）04-0245-02
0 引言
過程裝備與控制工程專業本科教學包括理論教學、實驗教學和實踐教學三部分，隨著社會經濟的迅猛發展，產能過剩帶來的能源轉型迫在眉睫，社會對人才的需求也趨于多元化，更加注重實用性。本著為社會輸送有用人才的思考，高校培養出來的畢業生應該適應社會發展需要。本文針對過程裝備與控制工程專業的實踐教學進行了重新的審視和考量，尋求一種新的培養模式，在這種模式下全面開展過程裝備與控制工程專業的實踐教學進程。
1 實踐教學課程介紹
通過調研相關地方高校教學培養計劃，整理調研結果，過程裝備與控制工程專業的實踐教學課程大致包括以下七門，如表1。
通過表1可以看出過程裝備與控制工程專業實踐教學已經出具形態，從學分設置和開課學期分配來看，實踐教學重心放在后兩年，基本上每個學年都能保證學生有實踐課的學習和鍛煉的機會。
此外，一些高校在課外安排了特定實驗場所，組織一些創新活動，例如：做論文、科技活動、設計及其各種科技小制作等。通過這些活動取得的成果，經專家審核，學校認定后，可以獲得相應的學分。
但是，對于本科學生四年的學習任務來說，上述實踐課程在總體課程中的占比還很少并且比較單一，學生在學校期間經受的鍛煉尚且不能夠滿足社會的用人需求。所以開發新的實踐課程，從新定位專業特色，拓寬思路進行實踐教學改革尤為重要。
2 畢業生社會需求分析
過程裝備與控制工程專業是由化工機械專業演變而來的，順應著時代和社會的需求從上世紀50年代延續至今。培養的畢業生應具備化工、機械、自動控制等方面的基本知識和技能，適應現代社會建設的需要，在石油、化工、熱能、輕工、醫藥、環保等部門從事過程裝備的工程設計、制造安裝、生產管理、質量監督、技術開發、科學研究等方面的工作。
本專業的人才培養思路從研究型轉變成應用型，換句話說就是培養人才方式貼近實際生產需要，即所謂的“工程教育”。工程教育就要考慮理論與實踐相結合，用科學理論指導生產實踐。特別是近些年，社會各行各業對高校畢業生用人需求更注重實際應用技能，畢業生無需進行“二次培養”或者進行簡單的入職教育就能在崗位上發揮作用。隨著社會經濟大環境的改變，越來越多的企業以及用人單位以高薪聘請經驗豐富的應用型人才。針對社會用工需求來設置學生培養計劃，積極改革，有的放矢，才能保證培養出來的學生有用武之地。
3 實踐教學體系改革
實踐教學體制注重不同學科之間的關系，體現在專業性和廣度的結合。在生產實際方面，要提升學生的工程項目設計、實施與管理的能力，還要重點培養學生的綜合素質和技能。在當前的高等教育教學改革的大背景下，開展相關課題的研究工作，目的是通過這些課題的研究與實踐，優化現代過程裝備與控制工程專業的教學體制。優化的重點即為過程裝備與控制工程專業實踐課程體系課程內容與教學方法，按照學分制要求，進行開放式的教學活動。減少傳統的、陳舊的教學內容，更新科學技術和工程應用方面的課程，同時也可以考慮增設人文社科、管理技術類課程。
適當在低年級時增加實踐教學的課程量，增加制圖測繪學分，兩個學期分別開課；工程訓練實踐課程需要增加課時，學校應在人力和財力上給予大力扶持，可以借鑒職業學校的培養模式，以理論為輔，以實際操作未主，真正讓學生在有限的課時上得到實際技能的鍛煉。在培養中本著以學生為主體的原則，可以將整個教學過程碎片化，階段性驗收成果。生產實習和畢業實習拓寬渠道，形成培養新思路，組織形式要多樣化，可以教師帶隊到工廠學習，也可以學生自主聯系實習場所，但是學校應做好監控，保證學生有效實習和實習安全；校方還應該定期安排督導現場檢查，一方面看檢查實習效果，另一方面了解學生實習中遇到的問題和困難，在一定程度上給予解決和幫助。
通過設置多種課外創新、創造實踐課程，通過認定成果給予學分獎勵，使學生有更多的自由成長空間，更能適應學分制的要求。按照高等院校教學的基本要求，對陳舊的課程體系進行改革，構建新的課程體系，使學生具有更強的工程實踐能力和組織、管理素質，具有參與行業競爭的能力。
4 實踐教學培養模式建立
4.1 完善實踐教學體系建設
普通高校過程裝備與控制工程專業的課程設置由普通教育課程、專業基礎課程、專業方向課程和實踐課程四大類課程組成。
主要實踐性教學環節由以下七部分組成（如圖1）：①制圖測繪，運用所學知識完成制圖基本技能綜合訓練；②工程訓練，受到基本冷加工、熱加工和焊接及數控加工等訓練，掌握金屬加工及焊接特性；③課程設計，包括機械設計基礎課程設計、化工原理課程設計和過程設備課程設計，使學生掌握典型化工單元操作的設計和計算等；④生產實習，讓學生認知設備；⑤畢業實習，讓學生在感官和認識上了解相關設備的工作情況；⑥畢業設計，讓學生掌握過程設備的設計方法，透徹領悟本專業的理論知識；⑦綜合實踐，學生根據理論知識的指導，進行一次有針對性的實踐訓練。
整合原有的實踐教學環節，推陳出新，從學生能力培養方面出發，建設環節緊扣，層次分明的教學體系。增加課外的學分設置，以學生自主創新為指引，在課外設置創新實驗室，建設網上實踐創新平臺，豐富創新設計資源，便于各類型學生進行實踐訓練。
4.2 建立新的實踐教學基地
對于過程裝備與控制工程專業的實踐教學，高校應加強在實踐教學基地方面的建設，一方面要自主建立創新研究中心、實驗室等，多組織科研活動，鼓勵學生走進科研，調動學生科研積極性。另一方面要c當地企業或者相關行業聯系合作，以產學研合作為培養模式，特別是與急需科技人才支撐的企業簽訂定向人才培養模式?；亟斶m應專業培養要求，密切聯系生產實際，要有針對性，充分發揮基地資源的作用。與校外企業簽訂長期的合作關系，定期組織學生到企業培訓、學習，帶著問題回到學校。學校與企業合作聯合培養學生的實踐技能，學生在修完必需的理論課程后可以直接參與合作企業的課題研究，以個人或者團隊形式步入實踐鍛煉，對于提高學生綜合能力非常有幫助。
4.3 建立“理論與實踐相結合”的培養理念
在過程裝備控制工程的實踐教學中，課堂教學不離實踐，實踐教學不離課程，二者須相輔相成。在課堂教學中充分利用企業現場照片和設備運轉操作視頻資源，結合理論知識加以論述，在生產實踐現場針對固有設備以及生產環節進行跟蹤講解。這樣，理論與實踐相結合，抓住時域和地域特點，即發生即學習，有效推進實踐教學的順利進行。
5 結語
過程裝備與控制工程專業是一門綜合性的交叉學科，開設的課程廣泛，涉及的行業居多。根據過控專業大方向的特點，針對社會用工的需求開展實踐教學的相關研究，開拓新的思路。通過實踐教學課程體系的改革與培養模式的建立，開展過控專業的實踐教學進程。符合現代裝備工業對過控專業人才的需求，提高學生求學熱情和教師的工作熱情。建立以技能訓練、科學研究思維與方法訓練為主導，課內外實踐相融合，多個環節相互補充的實踐教學體系，使實踐教學更能適應學分制的改革與要求，實現過程裝備與控制工程專業的可持續發展。
參考文獻：
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