工程學(xué)能源中心機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)生實(shí)習(xí)報(bào)告一、摘要

2023年7月1日至2023年8月31日，我在工程學(xué)能源中心擔(dān)任機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)生。期間，參與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，完成3套齒輪箱傳動(dòng)方案三維建模與有限元分析，優(yōu)化后傳動(dòng)效率提升12%，完成2份設(shè)計(jì)報(bào)告。運(yùn)用SolidWorks進(jìn)行參數(shù)化建模，通過ANSYSWorkbench模擬不同工況下的應(yīng)力分布，驗(yàn)證設(shè)計(jì)強(qiáng)度滿足ISO1099標(biāo)準(zhǔn)。掌握將理論力學(xué)與流體力學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際工程設(shè)計(jì)的方法，形成可復(fù)用的模塊化設(shè)計(jì)流程，縮短單次設(shè)計(jì)周期約25%。

二、實(shí)習(xí)內(nèi)容及過程

2023年7月1日至8月31日，我在工程學(xué)能源中心實(shí)習(xí)，崗位是機(jī)械設(shè)計(jì)。主要是幫著做風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。剛?cè)ツ菚?huì)兒，跟著師傅熟悉圖紙，主要是看已有的2套齒輪箱設(shè)計(jì)文檔，了解它們的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和材料參數(shù)。師傅讓我先用SolidWorks重新建模，把細(xì)節(jié)標(biāo)全。第一次做的時(shí)候，對(duì)模塊化設(shè)計(jì)不熟，一個(gè)簡(jiǎn)單的軸套零件畫了3天，數(shù)據(jù)總對(duì)不上。后來自己琢磨，上網(wǎng)查SolidWorks高級(jí)教程，學(xué)會(huì)了怎么用ReferenceManager批量管理尺寸，效率提了不少。

主要做了3件事。第一是把舊方案里的斜齒輪參數(shù)改了，從原來的20度螺旋角改成25度，用ANSYSWorkbench算出優(yōu)化后的傳動(dòng)效率提高了12%，滿足ISO1099的強(qiáng)度要求。第二是參與設(shè)計(jì)一套新的行星齒輪組，目標(biāo)是降低噪音。用MATLAB仿真了不同齒數(shù)比下的振動(dòng)頻率，最后選了37:39的配置，實(shí)測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)分貝數(shù)從85降到82。第三是整理了2份設(shè)計(jì)報(bào)告，一個(gè)是齒輪箱熱分析報(bào)告，另一個(gè)是軸承壽命評(píng)估報(bào)告，里面全是具體的計(jì)算公式和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

實(shí)習(xí)期間碰到的最大困難是有限元分析。剛開始用ANSYS時(shí)，模型總報(bào)錯(cuò)，網(wǎng)格劃分反復(fù)失敗。后來發(fā)現(xiàn)是單元類型選錯(cuò)了，應(yīng)該是S4R而不是S4R。問了師兄才知道，靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析用S4R最穩(wěn)，動(dòng)態(tài)分析用C3D8R更合適。還學(xué)到了怎么用APDL語言寫參數(shù)化腳本，把齒輪的齒廓曲線用代碼生成，批量出圖紙省了老鼻子勁。

最后成果就是那3套優(yōu)化方案，其中2套被項(xiàng)目組采納，年底要小批量試產(chǎn)。個(gè)人方面，從只會(huì)畫基本體，到現(xiàn)在能獨(dú)立完成傳動(dòng)系統(tǒng)整機(jī)建模，會(huì)看懂液壓系統(tǒng)原理圖。最大的收獲是明白理論知識(shí)和實(shí)際工程差距在哪，比如有限元分析時(shí)，網(wǎng)格密度跟計(jì)算時(shí)間成正比，但也不是密到?jīng)]邊，得在精度和效率間找平衡。

有兩件事挺觸動(dòng)我的。一是師傅跟我說，設(shè)計(jì)不能光看理論，得知道材料怎么在實(shí)際工況下變形。比如齒輪熱處理工藝直接影響齒面硬度，這點(diǎn)課本上輕描淡寫，實(shí)際做起來得反復(fù)實(shí)驗(yàn)。二是公司內(nèi)部流程有點(diǎn)亂，設(shè)計(jì)評(píng)審會(huì)經(jīng)常臨時(shí)加人，導(dǎo)致方案修改來回跑。我個(gè)人覺得，要是培訓(xùn)能早點(diǎn)教怎么用Teamcenter協(xié)同設(shè)計(jì)，效率肯定高。另外崗位匹配度上，我雖然畫圖還行，但做項(xiàng)目管理還是差點(diǎn)火候，下次想實(shí)習(xí)的話得主動(dòng)多學(xué)點(diǎn)項(xiàng)目管理知識(shí)。這8周讓我看清了想當(dāng)個(gè)合格工程師，還得在軟件和溝通兩方面多下功夫。

三、總結(jié)與體會(huì)

這8周在工程學(xué)能源中心的經(jīng)歷，讓我把書本上的力學(xué)和機(jī)械制圖知識(shí)用上了。從7月1號(hào)開始，我接觸的都是實(shí)際項(xiàng)目，不像學(xué)校作業(yè)那樣自由。參與的風(fēng)力發(fā)電齒輪箱設(shè)計(jì)，最終方案?jìng)鲃?dòng)效率確實(shí)提高了12%，這個(gè)數(shù)據(jù)是跑ANSYS仿真得出來的，也跟師傅反復(fù)核對(duì)的。整個(gè)過程讓我明白，做設(shè)計(jì)光會(huì)畫圖不行，還得懂材料、會(huì)分析，而且要跟團(tuán)隊(duì)好好溝通。

實(shí)習(xí)最大的收獲是心態(tài)上的變化。以前做作業(yè)覺得對(duì)就是對(duì)，錯(cuò)就是錯(cuò)，現(xiàn)在明白工程里全是tradeoff。比如齒輪箱里，減重和強(qiáng)度有時(shí)候就沖突，得找到平衡點(diǎn)。師傅教我畫圖要考慮可制造性，說有些地方雖然理論強(qiáng)度夠，但實(shí)際加工成本高也沒用。這種想法以前沒想過，現(xiàn)在回頭看，確實(shí)挺重要的。

對(duì)我職業(yè)規(guī)劃的影響挺直接的。之前想當(dāng)研發(fā)工程師，現(xiàn)在覺得項(xiàng)目管理也挺吸引我。就是看這次實(shí)習(xí)中，設(shè)計(jì)評(píng)審會(huì)臨時(shí)加人導(dǎo)致方案反復(fù)修改的事，要是能早點(diǎn)用些協(xié)同軟件，效率肯定不一樣。這讓我意識(shí)到，以后想混得好，光懂技術(shù)不夠，還得懂流程、懂管理。所以接下來打算補(bǔ)補(bǔ)項(xiàng)目管理知識(shí)，看看能不能考個(gè)PMP。

看行業(yè)趨勢(shì)的話，能源中心現(xiàn)在都在搞低碳化，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)更新特別快。這次接觸到的齒輪箱，師傅說明年就要用新型復(fù)合材料了，這讓我覺得，學(xué)校里學(xué)的知識(shí)必須得持續(xù)更新。比如有限元分析，這次用的ANSYS版本還挺老的，回去得學(xué)學(xué)最新的版本，還能看看行業(yè)里用的Abaqus怎么樣。總之這次實(shí)習(xí)讓我明白，從學(xué)生到職場(chǎng)人，得有責(zé)任感，遇到問題不能躲，得想辦法解決，抗壓能力也得練。這些經(jīng)驗(yàn)，不管是繼續(xù)深造還是找工作，都是實(shí)實(shí)在在的優(yōu)勢(shì)。

四、致謝

感謝工程學(xué)能源中心給我這次實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，讓我接觸到了真實(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)項(xiàng)目。特別感謝我的導(dǎo)師，在齒輪箱設(shè)計(jì)方向上給了我很多指導(dǎo)，比如斜齒輪參數(shù)優(yōu)化