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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)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計,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!
《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》是機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程實踐環(huán)節(jié)的一個必不可少的環(huán)節(jié),旨在通過學(xué)生自主設(shè)計,培養(yǎng)工程類人才的分析能力、實踐能力、動手能力、應(yīng)變能力、語言表達(dá)能力和團(tuán)隊合作精神。針對現(xiàn)在課程設(shè)計中存在的一些問題,提出幾點改進(jìn)的建議,以期學(xué)生能從課程設(shè)計環(huán)節(jié)取得更大的收獲,培養(yǎng)出更適應(yīng)社會發(fā)展的工程應(yīng)用人才。
關(guān)鍵詞:
機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ);實踐環(huán)節(jié);工程應(yīng)用
《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》作為《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的延續(xù),機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程的一個重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié),是工科院校機(jī)械類學(xué)生第一次獨立自主設(shè)計,主要考核學(xué)生分析查表、分析實際問題、繪圖和語言表達(dá)等方面的綜合能力。也是一次對理論與實踐相結(jié)合的新教學(xué)模式的探索。隨著社會和企業(yè)對人才需求的變化,要求機(jī)械類工程應(yīng)用人才具有扎實的理論知識基礎(chǔ)、良好的動手操作能力、獨立思考能力,具有發(fā)現(xiàn)、分析和創(chuàng)新性的解決實際工程問題的能力。這也對我國大中專院校的教學(xué)質(zhì)量提出了新的要求和目標(biāo)。與此同時,機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計作為一個重要的實踐環(huán)節(jié)也凸顯出了更大的意義。本文圍繞培養(yǎng)與企業(yè)需求相符合的工程應(yīng)用型人才這一目標(biāo),從機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核制度等方面進(jìn)行改進(jìn)和實踐。
1“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”現(xiàn)階段存在的問題
1.1題目單一,束縛學(xué)生創(chuàng)新力
機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計題目多為以減速器為主體的傳動機(jī)械裝置。主要包括對傳動參數(shù)計算、齒輪傳動設(shè)計、帶傳動設(shè)計、軸的設(shè)計、軸承和鍵等常用零部件的選用。該裝置比較全面地反映了機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容,成為各大高校常用的典型課程設(shè)計題目。采用“教師隨機(jī)輔導(dǎo),學(xué)生自主作業(yè)”的教學(xué)模式,主要考核學(xué)生分析查表、分析實際問題、繪圖和語言表達(dá)等方面的綜合能力。題目單一帶來的后果就是網(wǎng)上參考資料泛濫,或者往屆學(xué)生設(shè)計資料外流等各種原因造成的學(xué)生抄襲情況嚴(yán)重的現(xiàn)象。導(dǎo)致與學(xué)校開設(shè)這門課程的目的有所偏離,更重要的是這種現(xiàn)象嚴(yán)重束縛了學(xué)生的創(chuàng)新力。
1.2設(shè)計任務(wù)大,時間緊
機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計實踐周期大多為三周,通常在理論課程后進(jìn)行,根據(jù)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識差異,可分為單級齒輪減速器和二級齒輪減速器。課程設(shè)計設(shè)計大量的參數(shù)計算,需要學(xué)生在掌握理論知識的基礎(chǔ)上能夠熟練使用設(shè)計手冊,而且在設(shè)計過程中還需要全面考慮強(qiáng)度、剛度、密封、以及加工工藝等方面的問題,學(xué)生在缺乏實際設(shè)計經(jīng)驗的情況下很難順利完成設(shè)計計算。同時在整個設(shè)計過程中還融合了工程力學(xué)和幾何公差與測量方面的知識。這些課程開始時間與課程設(shè)計間隔過長,很多學(xué)生無法快速學(xué)會將這些知識運(yùn)用到課程設(shè)計當(dāng)中。初次之外,繪圖工作量較大,一般要求學(xué)生手工繪制一張A1的裝配圖和兩張A3的零件圖,書寫一本課程設(shè)計說明書。種種原因都導(dǎo)致學(xué)生時間緊迫,無法在有限的時間里面完成優(yōu)秀的設(shè)計。
1.3管理方式存在差異
理論教學(xué)主要在課堂進(jìn)行,有教師主導(dǎo),嚴(yán)格按照教學(xué)計劃進(jìn)度教學(xué)。而課程設(shè)計一般指定一個固定教室,以班級為單位。在課程設(shè)計期間,要求學(xué)生按照教學(xué)時間集中在教室進(jìn)行學(xué)習(xí),在此期間,教室隨機(jī)進(jìn)教師對學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)和考勤。這種管理模式對學(xué)生的自律性要求極高,事實證明,大部分學(xué)生并不能嚴(yán)格按照要求時間節(jié)點完成設(shè)計任務(wù),導(dǎo)致整個設(shè)計過程延后,設(shè)計質(zhì)量下滑。
1.4學(xué)生態(tài)度不端正
課程設(shè)計考核以答辯形式為主,很多學(xué)生認(rèn)為不管過程如何,都不會出現(xiàn)不及格的情況。這種心理使得大部分學(xué)生態(tài)度不端正,缺乏對該課程的重視。導(dǎo)致的后果就是最終的設(shè)計成果質(zhì)量較差,甚至為學(xué)生抄襲提供的正當(dāng)?shù)慕杩?。這與機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計開設(shè)的目的是相背離的。
1.5缺乏團(tuán)隊合作精神
機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程題目大多為減速器傳動裝置,要求學(xué)生獨立完成。為了保證每位學(xué)生數(shù)據(jù)不會重復(fù),一般可根據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)不同劃分,這樣也可以減少抄襲現(xiàn)象。然而,機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計時間長,工作量大;涉及的理論知識相對寬泛,且學(xué)生又都缺乏實踐經(jīng)驗。這樣問題都會影響設(shè)計進(jìn)度和質(zhì)量。一般課程設(shè)計都會安排教師進(jìn)行指導(dǎo),為培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和分析問題的能力,教師一般都其監(jiān)督和引導(dǎo)作用。一旦遇到疑難問題,而指導(dǎo)教師又不能及時出現(xiàn)并予以解答,學(xué)生只能束手無策。作者通過對學(xué)生觀察,發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生在設(shè)計過程中獨自為營,遇到問題只會埋頭思考,反復(fù)琢磨卻無處求解,對很多設(shè)計過程要么不求甚解,要么抄襲其他人。最終在這個環(huán)節(jié)的收獲也是寥寥無幾。
1.6考核標(biāo)準(zhǔn)存在差異
機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計的最后成績主要由課堂考勤、進(jìn)度檢查、數(shù)據(jù)計算準(zhǔn)確與否、作圖質(zhì)量和答辯等幾部分組成,分為優(yōu)、良、中、及格和不及格五個檔次。與筆試形式的考核不同,這種考核方式?jīng)]有一個明確的評分標(biāo)準(zhǔn)。由于每位指導(dǎo)老師評估成績時的側(cè)重點不一樣,導(dǎo)致考核時上述各部分所占的比重也不盡相同。為此而產(chǎn)生的影響就是經(jīng)常有學(xué)生對自己獲得的成績與預(yù)期有所偏差。這種現(xiàn)象也極大地打擊了部分學(xué)生的積極性,對該課程環(huán)節(jié)在全校的印象產(chǎn)生消極作用,不利于對下一屆學(xué)生課程的開設(shè)和管理。
2提高“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”水平的方法
2.1從題目改革入手,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新力
國外高校注重實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng),建立創(chuàng)新激勵機(jī)制和多渠道、多層次開展實踐創(chuàng)新活動。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力是世界上許多科技強(qiáng)國高等教育改革的目標(biāo)。日本把科學(xué)技術(shù)中創(chuàng)造力作為一個重要的發(fā)展戰(zhàn)略。德國將學(xué)生開拓創(chuàng)新能力作為新世紀(jì)教育的重要部分之一。我國的高等教育也提出深化教育改革,加強(qiáng)素質(zhì)教育,開展提升創(chuàng)新的教育。提高學(xué)生的實踐能力,培養(yǎng)求異思維;注重個性發(fā)展,是培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的必要途徑。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程目的是鞏固所學(xué)理論知識,重在引導(dǎo)學(xué)生將課堂所學(xué)融入到設(shè)計當(dāng)中。因此,減速器設(shè)計基本滿足這一要求,這也是課程設(shè)計題目常年不變的原因所在。題目和數(shù)據(jù)不變導(dǎo)致的后果就是學(xué)生思維受限,缺少對新事物的好奇心以及解決問題的新方法的探索。最終完成的作品大都中規(guī)中矩,缺少創(chuàng)新點。21世紀(jì)的人才培養(yǎng)模式是:“低重心、寬口徑、重實踐、強(qiáng)能力”。為此我們必須更新教育思想和觀念,加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計的改革和建設(shè),著重培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)同創(chuàng)新能力。為達(dá)到這樣一個目標(biāo),我們可率先從課程設(shè)計題目改革開始。減速器傳動裝置所包含的設(shè)計內(nèi)容確實能全面的概括機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)這門課的是知識點,不需要刻意回避對改題目的選用,但參與課程設(shè)計的學(xué)生專業(yè)各有不同,包括機(jī)械設(shè)計制造及其自動化、車輛工程、工業(yè)工程和材料專業(yè)的學(xué)生。我們可以從學(xué)生的專業(yè)不同入手,結(jié)合各專業(yè)的學(xué)習(xí)重點對題目適當(dāng)調(diào)整,例如車輛工程專業(yè)主要培養(yǎng)的是與汽車工程有關(guān)的設(shè)計人才,學(xué)生對汽車的認(rèn)識和興趣也相對較大。為此我們刻意將減速器設(shè)計改為變速器的設(shè)計,這樣既能與學(xué)生所學(xué)專業(yè)聯(lián)系起來,也能考核學(xué)生對機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程理論知識掌握情況,以此類推,對材料專業(yè)可在考核機(jī)械傳動零件的設(shè)計同時側(cè)重考核對減速器的材料選擇和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。這些細(xì)微的改動既符合課程設(shè)計開始的目的,又能結(jié)合學(xué)生專業(yè)的特點。除此之外,教師還可以自主擬題,或者將一些適合學(xué)生的大學(xué)生創(chuàng)新比賽的題目引入課程設(shè)計當(dāng)中去,讓學(xué)生又更多的選擇空間。同時,這些新題目參考資料較少,更能激發(fā)一部分學(xué)生對未知的挑戰(zhàn),激勵學(xué)生發(fā)散思維,提出更多有創(chuàng)新的想法,最終設(shè)計出具有創(chuàng)新力的優(yōu)秀作品。
2.2合理安排設(shè)計時間,保證設(shè)計質(zhì)量
課程設(shè)計題目通常都是幾個學(xué)生做一個題目,只在數(shù)據(jù)上有所不同。課程設(shè)計的開設(shè)一般都在機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程之后,理論與實踐環(huán)節(jié)相對獨立,而對于在設(shè)計過程中需要運(yùn)用的其他相關(guān)課程的知識,也與課程設(shè)計開設(shè)的時間相距較大。這些客觀原因都給學(xué)生的設(shè)計帶來不便,除去設(shè)計所花費的時間,學(xué)生還要花費大量的時間來回顧以前學(xué)習(xí)的課程知識。這樣造成的后果就是時間不夠,最終只能敷衍了事。解決這個問題的關(guān)鍵在于如何安排時間。首先,傳統(tǒng)課程設(shè)計的任務(wù)下達(dá)時間較晚,學(xué)生準(zhǔn)備不充足,容易手忙腳,這是由理論教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)脫節(jié)而導(dǎo)致的。為此可將課程設(shè)計任務(wù)融入理論教學(xué)當(dāng)中,分階段的穿插在教學(xué)過程中,使學(xué)生能夠明確設(shè)計要求,帶著設(shè)計任務(wù)進(jìn)課堂。既有利于學(xué)生掌握課程內(nèi)容,又能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。同時,學(xué)生還可以利用課余時間研究課程設(shè)計任務(wù),及時請教老師。這樣既能縮短設(shè)計時間,也能減輕教師的指導(dǎo)任務(wù)。逐步培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力。其次,就作者觀察,大部分學(xué)生在接到設(shè)計任務(wù)開始,或是埋頭思考,或是無所適從,缺乏交流和溝通。而現(xiàn)代企業(yè)對人才的需求上更多的是要求協(xié)同合作,在實際生產(chǎn)中,任何一個機(jī)械設(shè)備也不可能單靠一個人設(shè)計完成,也不可能單靠一個人的設(shè)計方法完善所有功能,必須融合團(tuán)隊所有人員的思想。因此,必須在學(xué)生階段培養(yǎng)學(xué)生協(xié)同合作的能力。最后,課程設(shè)計任務(wù)中要求學(xué)生手工繪制裝配圖和零件圖,工作量較大。而且與現(xiàn)代企業(yè)的設(shè)計模式存在差異,為避免學(xué)生與企業(yè)脫軌,可適當(dāng)引入計算機(jī)輔助軟件,培養(yǎng)學(xué)生的繪圖能力。
2.3改革考核制度,啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維
傳統(tǒng)的課程設(shè)計考核方式主要是答辯形式,一方面考核學(xué)生對設(shè)計任務(wù)完成的情況,一方面考核學(xué)生的語言表達(dá)能力。由于指導(dǎo)教師不同,每個人心中的考核標(biāo)準(zhǔn)存在一定差異,導(dǎo)致最終學(xué)生的成績也各有不同。解決方法之一是統(tǒng)一考核標(biāo)準(zhǔn),在組織答辯之前,所有的指導(dǎo)教師可以集中討論,對評分標(biāo)準(zhǔn)有一個統(tǒng)一認(rèn)識;其二是根據(jù)學(xué)生選題難度劃分不同評分標(biāo)準(zhǔn),如:選擇常規(guī)題目和自選題目的學(xué)生在創(chuàng)新性上存在差異,可將創(chuàng)新能力作為評分標(biāo)準(zhǔn);個別學(xué)生在繪圖過程中使用的計算機(jī)輔助工具,可將對軟件的操作作為評分標(biāo)準(zhǔn);或者由學(xué)生組織團(tuán)對設(shè)計并參與相關(guān)賽事,可將團(tuán)隊合作作為評分標(biāo)準(zhǔn)。這些新型的評分標(biāo)準(zhǔn)可極大地激勵學(xué)生靈活應(yīng)用計算機(jī)工具,創(chuàng)新性的分析和解決工程實際問題。最終培養(yǎng)出適應(yīng)企業(yè)模式的綜合性機(jī)械類應(yīng)用人才。
3結(jié)論
本文結(jié)合了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代企業(yè)的對人才的需求,對機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計這一實踐課程存在的題目單一、設(shè)計任務(wù)大、時間緊、理論是實踐脫節(jié)、學(xué)生態(tài)度不夠端正、缺少團(tuán)隊合作精神、考核標(biāo)準(zhǔn)存在差異等方面的問題提出相關(guān)的解決方法,為提高機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計水平提供一定借鑒。
參考文獻(xiàn)
[1]李慧芳.非機(jī)械類專業(yè)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)的改革與實踐[J].中國教育技術(shù)裝備,2011,(21)
[2]楊楊.提高機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)效果的方法[J].計算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用,2011,(07).
[3]楊可楨,程光蘊(yùn).機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)(第六版)[M].北京:高等教育出版社,2013,(06).
[4]黃建蓉.優(yōu)化教學(xué)手段提高機(jī)械基礎(chǔ)課教學(xué)質(zhì)量[J].中國教育技術(shù)裝備,2010,(17).
[5]謝勇.如何提高機(jī)械基礎(chǔ)課程的課堂教學(xué)效果[J].教學(xué)實踐,2017,(01).
[6]韓夢潔,張德祥.美國高等教育制度的傳承、變革與啟示[J].中國高教研究,2014,(1):39-44.
[7]李建中.美國大學(xué)的創(chuàng)新教育及啟示[J].創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育,2012,3(4):103-106.
[8]王盛水.從美國高等教育的特點看創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].高校教育管理,2012,6(2):65-71.
[9]吳越,李曉斌.高等教育強(qiáng)國發(fā)展的三維模式:日本的探索[J].中國高教研究,2013,(5):57-61.
高職機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計一般選用一級圓柱齒輪減速器,減速器是一般機(jī)械里最具代表性的一個機(jī)械,筆者一般要求學(xué)生設(shè)計帶式輸送機(jī)中的減速器。
2設(shè)計任務(wù)分析
設(shè)計任務(wù)給定已知參數(shù),讓學(xué)生更加明確設(shè)計理念、熟悉設(shè)計過程。設(shè)計任務(wù)應(yīng)有一定的難度,設(shè)計是一個“邊計算、邊畫圖、邊修改”的過程,稱為“三邊”原則,筆者一般給設(shè)計任務(wù)增加一些限制條件,比如要求設(shè)計的減速器中心距在90~130mm,設(shè)計出來的減速器可在A1圖紙上按1:1繪出。按這個條件設(shè)計可能就會有一個反復(fù)計算和修改的過程,從而讓學(xué)生知道為什么要進(jìn)行修改、如何修改參數(shù)來達(dá)到設(shè)計要求。
3設(shè)計計算要求
機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計計算包括傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計算、帶傳動設(shè)計計算、齒輪傳動設(shè)計計算、軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計計算等,這些計算在機(jī)械設(shè)計課程中都有,但要學(xué)生將其綜合應(yīng)用起來,并能明白為什么要進(jìn)行這些計算,以及計算的過程如何達(dá)到設(shè)計任務(wù)的要求等。在設(shè)計計算中有許多經(jīng)驗參數(shù)需要查表查圖,教師要正確引導(dǎo)學(xué)生利用這些數(shù)據(jù),另外設(shè)計過程中必須遵循國家標(biāo)準(zhǔn),如帶輪直徑及帶長、齒輪模數(shù)、軸的直徑系列、滾動軸承、鍵、聯(lián)軸器等都有相應(yīng)的國標(biāo),選用或計算數(shù)據(jù)都必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)。這個計算就有3個限制條件,在第4、6、7步分別限制了帶速(5~25m/s)、包角(1≥1200)及V帶的根數(shù)(z≤7),如果不滿足要求,則需回到前面重新選定參數(shù)、重新計算。齒輪傳動的設(shè)計計算也有一個關(guān)鍵的數(shù)據(jù)中心距,若沒在任務(wù)書規(guī)定的范圍內(nèi)也要重新計算,有的甚至要回到第一步運(yùn)動和動力參數(shù)計算部分,重新分配傳動比等,讓學(xué)生深入體會設(shè)計過程的“三邊”設(shè)計原則。通過設(shè)計計算,學(xué)生更加明白為什么要計算這些數(shù)據(jù)、怎樣處理這些計算數(shù)據(jù),從而將知識的運(yùn)用達(dá)到一個新的高度。
4裝配圖設(shè)計
裝配圖設(shè)計一般要求先繪草圖,再根據(jù)草圖繪制正式裝配圖。圖紙鋪開,一般學(xué)生都不知從何下手,這時教師的引導(dǎo)就非常重要了,筆者一般分階段引導(dǎo),讓學(xué)生在畫圖過程中掌握減速器的結(jié)構(gòu)及運(yùn)用前面的計算數(shù)據(jù)設(shè)計減速器尺寸。學(xué)生通過以下步驟能較好完成裝配圖的繪制,教師在學(xué)生繪圖過程中多作指導(dǎo),及時指出繪圖過程中的錯誤。第一步,初步分配圖紙3個視圖的位置,主、俯視圖占的空間要大些,并注意留出標(biāo)題欄和明細(xì)表的位置。第二步,初步繪制俯視圖,在黑板上演示繪圖步驟:繪中心線(兩齒輪中心距)繪一對嚙合的齒輪繪箱體內(nèi)壁線繪箱體外壁線。這里要注意齒輪的嚙合畫法,內(nèi)壁線距齒輪的端面及齒頂?shù)木嚯x由經(jīng)驗確定,一般為10~15mm。小齒輪端的內(nèi)壁線要設(shè)計主視圖時才能確定。第三步,繪制俯視圖上的輸入軸和輸出軸(在繪圖過程中可修正計算出的二軸尺寸),確定滾動軸承的位置,繪制二對滾動軸承,繪制軸系結(jié)構(gòu)的定位零件,繪制端蓋、油溝等。注意滾動軸承的正確畫法,軸肩、套筒或封油環(huán)定位要注意方便軸上零件的拆卸。第四步,繪制主視圖,先繪二條中心線(注意主、俯視圖長對正)繪二齒輪分度圓確定油面高度確定箱底位置繪制內(nèi)壁、外壁線確定軸承連接螺栓凸臺高度,確定螺栓位置,繪制螺栓連接繪制觀察孔繪制油標(biāo)尺繪制放油螺塞繪制吊環(huán)吊鉤等。第五步,繪制左視圖,注意對應(yīng)的繪圖關(guān)系:高平齊、寬相等。第六步,尺寸標(biāo)注(總體尺寸、性能尺寸、裝配尺寸、安裝尺寸)零件編號標(biāo)題欄和明細(xì)表技術(shù)要求等。
【關(guān)鍵詞】課程設(shè)計 學(xué)習(xí)遷移 CDIO
【中圖分類號】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158(2012)11-0250-02
前言
課程設(shè)計是機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程重要的綜合性與實踐性環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計,可以使學(xué)生學(xué)會綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計課程和其它相關(guān)先修課程的理論,結(jié)合生產(chǎn)實際知識,培養(yǎng)分析和解決一般工程實際問題的能力,并使所學(xué)知識得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展。
一、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計現(xiàn)狀
減速器設(shè)計是當(dāng)前機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計最常選用的一個題目。內(nèi)容包括:傳動方案擬定、電動機(jī)選擇、傳動件及軸的設(shè)計、軸承選擇等,學(xué)生根據(jù)設(shè)計過程,編寫一份設(shè)計計算說明書,繪制裝配圖及部分零件圖。上述過程比較全面地涵蓋了機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程中所學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容。學(xué)生按照教師或指導(dǎo)書指定的方案與思路,參照指導(dǎo)書步驟,完成計算與部分制圖工作。這樣的課程設(shè)計雖然針對性、實踐性強(qiáng),能使學(xué)生對機(jī)械設(shè)計的方法和步驟有一定程度的掌握,但單一題目趣味性不夠,使學(xué)生失去新鮮感和興趣,僅將課程設(shè)計作為任務(wù)來完成,獨立思考時間少,不能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,不能充分激發(fā)學(xué)生的潛能、創(chuàng)新思維能力和解決問題的能力。如何通過傳統(tǒng)題目使學(xué)生學(xué)到更多外延知識?如何通過課程設(shè)計更好地提高學(xué)生的綜合能力是值得我們探討的問題。
二、轉(zhuǎn)變思路,切實提高課程設(shè)計效果
1.學(xué)習(xí)遷移,培養(yǎng)學(xué)生辯證思想能力
學(xué)習(xí)遷移是指一種學(xué)習(xí)中習(xí)得的經(jīng)驗對其它學(xué)習(xí)的影響。任何一種學(xué)習(xí)都要受到學(xué)習(xí)者已獲得的知識、動作技能、情感和態(tài)度等的影響。只要有學(xué)習(xí),就有遷移。遷移是學(xué)習(xí)的繼續(xù)和鞏固,又是提高和深化學(xué)習(xí)的條件。
課程設(shè)計的過程,不但體現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計與相關(guān)先修課程之間知識的遷移,還體現(xiàn)了與更廣泛學(xué)科領(lǐng)域知識,如辯證唯物主義理論之間的遷移。通過轉(zhuǎn)變思路,可以通過完成傳統(tǒng)課程設(shè)計題目提高學(xué)生辯證思維能力。
齒輪的設(shè)計是減速器設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)。我們知道,齒輪有五種失效形式:輪齒折斷、疲勞點蝕、齒面磨損、齒面膠合和齒面塑性變形。設(shè)計齒輪就是要針對齒輪的主要失效形式進(jìn)行。對于軟齒面閉式齒輪,齒面點蝕是主要失效形式。在設(shè)計計算時,通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計,再作齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。對于硬齒面閉式齒輪傳動,輪齒折斷將是主要失效形式。在設(shè)計計算時,通常按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計,再作齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。而齒面的硬度與選用的材料有關(guān),材料不同,齒面硬度不同。同一材料,熱處理方式不同,也能得到不同的表面硬度。這就告訴我們處理問題時要善于抓住主要矛盾,特別要注意矛盾的轉(zhuǎn)化。齒輪大部分失效都不是突然發(fā)生的,以疲勞點蝕為例,當(dāng)齒輪傳動過程中接觸應(yīng)力超過齒面材料的接觸疲勞極限時,在載荷的多次作用下,齒面表層將產(chǎn)生微小的疲勞裂紋。隨著工作繼續(xù),疲勞裂紋逐漸擴(kuò)展,致使金屬微粒剝落,形成凹坑,即發(fā)生點蝕,點蝕嚴(yán)重將會引起齒輪失效。這個過程給學(xué)生揭示了量變與質(zhì)變的辨證規(guī)律。為滿足已知條件,有些同學(xué)設(shè)計的減速器需要選用斜齒齒輪,而斜齒圓柱齒輪傳動可以通過當(dāng)量齒輪傳動轉(zhuǎn)化為直齒圓柱齒輪傳動來進(jìn)行分析。這說明自然界一切事物既有區(qū)別又有聯(lián)系,而且在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識和掌握事物轉(zhuǎn)化的規(guī)律和辯證的思維方法。
帶傳動設(shè)計中,帶輪直徑取小值可使傳動結(jié)構(gòu)緊湊,節(jié)省材料,但其值過小又會使皮帶彎曲應(yīng)力過大、壽命降低,因此帶輪直徑的取值應(yīng)大于或等于最小許用直徑。通過分析,向?qū)W生闡明了事物的對立統(tǒng)一和一分為二的辨證規(guī)律,在機(jī)械設(shè)計中,沒有最好的,只有在某些條件下最適合。因此,機(jī)械設(shè)計的答案不是唯一的,解決工程實際問題的途徑是多種多樣的。
通過知識的遷移,學(xué)生在學(xué)習(xí)自然科學(xué)知識的過程中,同時受到辯證唯物主義思想教育,可以學(xué)會用發(fā)展的眼光看待事物,有助于突破傳統(tǒng)思想的束縛,有助于今后用正確的思維方式去分析和解決工作中的問題,有助于創(chuàng)新精神的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高。
2.引入CDl0理念,從全局出發(fā),促進(jìn)全面發(fā)展
CDIO理念以產(chǎn)品構(gòu)思(conceive)、設(shè)計(D~Lon)、實施(Implemen)、運(yùn)作(Oerate)的生命周期為載體,從全局的角度來學(xué)習(xí)工程的理論和實踐。其提倡的“基于項目的教育學(xué)習(xí)”,是以工程項目設(shè)計為主線,所有教學(xué)環(huán)節(jié)都圍繞項目設(shè)計這條主線展開,并與之融合在一起,形成一個有機(jī)的、系統(tǒng)的整體,從而調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性,提高學(xué)生學(xué)習(xí)、應(yīng)用理論知識的能力和實踐動手的能力。
貫徹CDIO理念,合理選擇課程設(shè)計題目是關(guān)鍵問題。所選題目要有效地建立課堂與社會的聯(lián)系,如外單位協(xié)作項目、設(shè)計競賽項目,也可以是通過鼓勵“挑毛病”列舉缺點和提出對產(chǎn)品的需求列出“希望點”方法,對已有產(chǎn)品的改進(jìn)題目。同時,鼓勵學(xué)生認(rèn)真觀察,勤聯(lián)想,多設(shè)問,從日常生活中發(fā)掘題材,根據(jù)經(jīng)驗、興趣等自擬題目。教師的作用也將發(fā)生變化,從理論知識的灌輸者變?yōu)閷W(xué)習(xí)的輔導(dǎo)者。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不是從教師那得到現(xiàn)成的知識,而是通過一些探索環(huán)節(jié)得到知識。
在課程設(shè)計的過程中,打破課程設(shè)計獨立完成的局面,而是將學(xué)生分成3-5人的小組,題目選定后,小組成員既要站在全局的高度,參與到整個設(shè)計過程,又要分工明確,各盡其能,進(jìn)行收集信息、設(shè)計方案、實施設(shè)計、制作,并且參與最終的設(shè)計評價。在動手制作實物之前,可以鼓勵學(xué)生用計算機(jī)軟件建立所設(shè)計產(chǎn)品的三維模型,在虛擬環(huán)境中對其結(jié)構(gòu)、受力、運(yùn)動特性、是否干涉等進(jìn)行仿真分析,充分發(fā)揮學(xué)生自學(xué)積極性和潛能。這樣,通過課程設(shè)計,能夠鍛煉學(xué)生多方面融入社會的能力,這些能力包括:創(chuàng)新能力、實踐能力、觀察能力、自學(xué)能力、管理能力、應(yīng)變能力、交流能力等等。
三、教學(xué)實踐
參加機(jī)械設(shè)計大賽,以競賽題目作為課程設(shè)計內(nèi)容,學(xué)生興趣高,主動性強(qiáng),變“讓我做”為“我要做”,學(xué)習(xí)效果好。
例如,根據(jù)第五屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽主題“幸福生活——今天和明天”作為課程設(shè)計的題目,一組學(xué)生設(shè)計了娛樂機(jī)械“快樂愚公”如圖1所示。
“快樂愚公”的創(chuàng)造靈感來自于玩具抓取機(jī),相比之下具有體積小、可移動的特點。它以兩個連動的平行四邊形機(jī)構(gòu)為主,模擬大臂、小臂的運(yùn)動,可以靈活地完成上下俯仰動作。大臂在滑道上左右移動通過自行設(shè)計的電路板控制。
在設(shè)計的過程中,該組學(xué)生分工明確,又相互協(xié)作,共同經(jīng)歷了原理方案和構(gòu)思擬定、原理實現(xiàn)、零部件設(shè)計、參數(shù)和指標(biāo)確定及實物制作過程,在發(fā)展了創(chuàng)新能力的同時,還培養(yǎng)了團(tuán)隊合作精神。設(shè)計完成后,在評審過程中通過匯報和答辯,使學(xué)生的表達(dá)、溝通能力得到了鍛煉和提高。
關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ);課程設(shè)計;減速器
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)12-0142-02
《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》是近機(jī)類專業(yè)必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程,它主要介紹常用機(jī)構(gòu)和通用機(jī)械零部件設(shè)計的基本知識、基本理論及設(shè)計方法等內(nèi)容,為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的專業(yè)課程奠定一定的基礎(chǔ),具有較強(qiáng)的理論性和實踐性?!稒C(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計是《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),一般安排在課程結(jié)束之后,大約占用兩周時間,是學(xué)生在大學(xué)里第一次較為全面的工程設(shè)計與實踐訓(xùn)練。課程設(shè)計的主要目的是讓學(xué)生綜合運(yùn)用本課程的理論知識和生產(chǎn)實際知識,起到深化拓展有關(guān)機(jī)械設(shè)計方面知識的作用,為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、順利完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)、提高就業(yè)率等打下一定的基礎(chǔ)。
一、課程設(shè)計質(zhì)量的提高辦法
《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計通常選擇一般用途的機(jī)械傳動裝置或者簡單機(jī)械作為設(shè)計內(nèi)容。目前采用較廣的是將以齒輪減速器或蝸桿減速器為主體的機(jī)械傳動裝置作為設(shè)計課題。因為減速器能夠較全面地反映本課程所學(xué)的內(nèi)容,主要包括電機(jī)、帶傳動、齒輪傳動、軸、軸承、聯(lián)軸器、螺栓、鍵、銷、、密封、減速器附件及箱體等,偏重零件方面的設(shè)計。課程設(shè)計的工作量為減速器總裝配圖(0#圖紙)1張,齒輪和軸類零件工作圖(3#圖紙)各一張,設(shè)計計算說明書一份(16k紙25頁左右)。內(nèi)容較多而且設(shè)計過程比較復(fù)雜,需要把設(shè)計出的參數(shù)變?yōu)榫唧w的結(jié)構(gòu),要求學(xué)生在兩周內(nèi)完成確實有一定的難度。那么,如何幫助學(xué)生順利完成課程設(shè)計,如何提高課程設(shè)計的質(zhì)量呢?本文結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗進(jìn)行簡單介紹。
1.要求學(xué)生重視課程設(shè)計。學(xué)生往往認(rèn)為課程設(shè)計是一門考查課,比開卷考試還容易應(yīng)付,無非就是把課程的內(nèi)容按照一定的順序抄寫一遍,因而敷衍了事,把更多的精力都用在了復(fù)習(xí)其他課程上,對課程設(shè)計缺乏積極性和主動性。部分學(xué)生還以查閱資料為幌子逃課、遲到、早退等,甚至同學(xué)之間相互抄襲,瞎編亂造,忽略了知識體系的系統(tǒng)性和完整性,結(jié)果當(dāng)然是課程設(shè)計質(zhì)量不令人滿意,故而必須要求學(xué)生從思想上重視課程設(shè)計。
2.要求教師嚴(yán)格管理課程設(shè)計過程。教師對課程設(shè)計的管理不夠嚴(yán)格,不關(guān)心學(xué)生的出勤率以及遲到早退現(xiàn)象,或者把考勤任務(wù)直接交給班干部,而班干部又礙于班級同學(xué)的情面,不向指導(dǎo)老師如實匯報出勤率,這就給部分同學(xué)提供了鉆空子的機(jī)會。課程設(shè)計占用兩周時間,教師應(yīng)該嚴(yán)格卡住時間點,比如:第1周,完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制,完成減速器箱體、以及附件的設(shè)計,完成總裝圖的手繪圖,并及時進(jìn)行檢查,及時改正存在的錯誤,防止學(xué)生走彎路;第2周,繪制零件圖,完成設(shè)計計算說明書,要求學(xué)生按時完成給定的任務(wù),提高他們的獨立工作能力,加深對理論知識的理解掌握,防止個別同學(xué)平時不努力做,專搞最后突擊、抄襲。兩周的課程設(shè)計結(jié)束,要組織學(xué)生進(jìn)行答辯,對于那些回答問題模糊不清,說話支支吾吾、語無倫次,圖紙上漏洞百出的同學(xué)要嚴(yán)厲批評,要求其認(rèn)真整改,問題嚴(yán)重的同學(xué)要重新進(jìn)行課程設(shè)計。
3.要求學(xué)生自己動手拆裝減速器。減速器在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用非常廣泛,但是大部分學(xué)生從來都沒有接觸過,對其詳細(xì)結(jié)構(gòu)當(dāng)然也缺乏感性認(rèn)識。只有通過實物裝拆,才能使學(xué)生對減速器的結(jié)構(gòu)有更加直觀的認(rèn)識,才能進(jìn)一步分析減速器中力和運(yùn)動的傳遞途徑。裝拆的重點是軸系零部件的結(jié)構(gòu)及裝配關(guān)系,使學(xué)生能夠在設(shè)計中結(jié)合實際,選擇合適的結(jié)構(gòu)和尺寸,條件允許的話,還可以組織學(xué)生去減速器生產(chǎn)廠家參觀或者觀看陳列室。此外,對于箱體的設(shè)計也非常重要,箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其各個尺寸,如箱體壁厚、箱座凸緣厚、箱體深度、軸承端蓋外徑、凸臺高度、外箱壁至軸承座端面的距離等,單憑想象或查資料很難設(shè)計,有了實物才容易理解,方便學(xué)生繪制總裝圖和零件圖。
4.要求學(xué)生重視傳動方案的選擇。傳動裝置用于將原動機(jī)的運(yùn)動和動力傳給工作機(jī)構(gòu),并協(xié)調(diào)二者的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩,以滿足工作機(jī)對運(yùn)動和動力的要求。傳動方案的擬定主要包括傳動裝置的選擇、總傳動比的確定、各級傳動比的分配、傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)的計算等。傳動方案擬定是機(jī)器總體設(shè)計的主要組成部分,方案設(shè)計的優(yōu)劣對機(jī)器的工作性能、工作可靠性、外廓尺寸等均有一定程度的影響,因此確定一個較優(yōu)的傳動方案至關(guān)重要,需要對各種方案進(jìn)行仔細(xì)分析比較,還要考慮工作環(huán)境、載荷平穩(wěn)性、生產(chǎn)條件等多個方面。當(dāng)采用幾種傳動形式組成的多級傳動時,需要考慮各級傳動機(jī)構(gòu)的布置順序,各級機(jī)構(gòu)所適應(yīng)的速度范圍等,還需要考慮各種傳動形式的優(yōu)點和缺點,如:帶傳動工作平穩(wěn),具有緩沖吸振、過載保護(hù)等優(yōu)點,適宜放在高速級,但是它的承載能力較低,結(jié)構(gòu)尺寸比較大;鏈傳動因多邊形效應(yīng)而存在運(yùn)動不均勻、有一定的沖擊振動,適宜放在低速級;斜齒輪傳動的平穩(wěn)性比直齒輪好,承載能力也較強(qiáng),適宜放在高速級,但是在傳動中會有附加軸向力產(chǎn)生;錐齒輪加工比較困難,一般放在高速級,并限制其傳動比大小,以減小其直徑和模數(shù);蝸桿傳動的傳動比大,傳動平穩(wěn),但是效率低,適宜放在高速級,以減小傳遞的轉(zhuǎn)矩,獲得較小的結(jié)構(gòu)尺寸從而提高效率。
5.重點檢查圖紙中存在的問題。課程設(shè)計的兩周結(jié)束后,要求學(xué)生把設(shè)計結(jié)果以圖紙和說明書的方式上交,并在答辯時正確完整地回答老師提出的問題。這樣一來,學(xué)生就需要完全清楚整個設(shè)計過程,并在圖紙上正確表達(dá)出來,在說明書中提供有關(guān)參數(shù)的合理選擇。關(guān)于畫圖部分,用到了機(jī)械制圖課程中所學(xué)的知識,如主視圖、俯視圖、左視圖,“長對正、高平齊、寬相等”,尺寸標(biāo)注、公差配合、表面粗糙度等內(nèi)容,學(xué)生必須嚴(yán)格按照制圖的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)去執(zhí)行。此外還應(yīng)注意一些容易出錯兒的細(xì)節(jié)問題,如兩個齒輪嚙合處、螺紋聯(lián)接處、滾動軸承處、油標(biāo)及油塞的位置、軸承端蓋上螺釘?shù)奈恢?、三個視圖的投影關(guān)系等。還需提醒學(xué)生注意,總裝圖中的尺寸標(biāo)注主要包括特性尺寸、配合尺寸、安裝尺寸和外形尺寸,其他的尺寸都標(biāo)在零件圖上;軸承與孔的配合,只標(biāo)軸的配合性質(zhì);齒輪與孔的配合,標(biāo)軸和孔的配合性質(zhì);零件序號的編寫、明細(xì)表、標(biāo)題欄的填寫一定要遵守國標(biāo)規(guī)定;圖中的數(shù)字、字母、漢字、符號等也要按照要求書寫。
6.重視答辯與成績評定。答辯是課程設(shè)計的最后一個環(huán)節(jié),是對學(xué)生工作成果的一次全面檢查,通過提問題的方式引發(fā)學(xué)生思考,幫助他們提高對機(jī)械設(shè)計過程的理解和認(rèn)識水平,因此務(wù)必組織學(xué)生進(jìn)行答辯。在答辯過程中,可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生設(shè)計中存在的問題,要求學(xué)生進(jìn)行改正,提高設(shè)計質(zhì)量。成績評定要采用以答辯為主,參照平時表現(xiàn)(包括出勤情況、學(xué)習(xí)態(tài)度、鉆研精神、遵守紀(jì)律情況等),設(shè)計計算說明書及圖紙質(zhì)量綜合評定的方法。
《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計是教學(xué)實踐環(huán)節(jié)中很重要的一環(huán),是啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維、開拓學(xué)生創(chuàng)新潛能的重要手段,只有這些工作都做好了,才能保證課程設(shè)計的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn):
[1]朱龍英.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009,1.
關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計 現(xiàn)代設(shè)計方法 課程教學(xué)
機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計等課程是工科院校機(jī)械類專業(yè)必修的重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程,在培養(yǎng)學(xué)員機(jī)械綜合設(shè)計能力和創(chuàng)新能力所需的知識結(jié)構(gòu)中占有十分重要的地位,具有很強(qiáng)的基礎(chǔ)性、工程性和應(yīng)用性。但是,筆者在長期的課程教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn),針對如此重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程,學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣在逐漸減退,教學(xué)效果不盡如人意。雖然這一現(xiàn)象的發(fā)生可能有多種因素,但是,其中一個重要因素?zé)o疑還是教學(xué)內(nèi)容陳舊,尤其是其傳統(tǒng)的機(jī)械理論設(shè)計計算方法的教學(xué)與實際工程實踐要求相脫節(jié),不能適應(yīng)時展的要求。這使得學(xué)員在學(xué)習(xí)中感受不到專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的有用性,感受不到該課程對其提高設(shè)計能力有多大幫助。如何使機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)適應(yīng)時展要求,筆者認(rèn)為,現(xiàn)代計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)的迅速發(fā)展和普及給課程教學(xué)改革開辟了新路。通過教學(xué)實踐,將現(xiàn)代設(shè)計方法引入機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程,教學(xué)作用明顯,對提升學(xué)員的綜合設(shè)計能力、培養(yǎng)他們學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計課程的興趣和積極性均起到較好效果。學(xué)員在課后學(xué)習(xí)感想中寫道:“機(jī)設(shè)課讓我有機(jī)會體驗計算機(jī)設(shè)計的魅力,使我對設(shè)計產(chǎn)生了興趣,激發(fā)了我的學(xué)習(xí)熱情,以及通過實踐帶動課本理論的應(yīng)用得以體現(xiàn)?!?/p>
1 傳統(tǒng)設(shè)計方法在課程教學(xué)中存在的問題
(1)傳統(tǒng)設(shè)計方法與現(xiàn)實應(yīng)用脫節(jié)。目前大部分機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)類教材中呈現(xiàn)的機(jī)械設(shè)計方法是一套經(jīng)過長期理論研究以及經(jīng)驗積累形成的手工設(shè)計計算方法,該方法在特定的歷史時期對機(jī)械類人才的培養(yǎng)起到積極的作用。但隨著計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)的快速發(fā)展和普及,過去要花費較長時間復(fù)雜的設(shè)計計算或繪制已被計算機(jī)輕松替代,傳統(tǒng)的手工理論設(shè)計計算方式逐漸被現(xiàn)代設(shè)計方法替代。在此情況下,再花費寶貴的課堂時間讓學(xué)員學(xué)習(xí)掌握過時的設(shè)計技術(shù)已與時展要求不相符。
(2)課時安排不能適應(yīng)教學(xué)需要。在課堂教學(xué)中,設(shè)計方法的介紹本應(yīng)需要相當(dāng)比重的學(xué)時,但隨著課時的不斷壓縮(目前機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計兩門課加起來的學(xué)時還不到100學(xué)時,少的甚至不到60學(xué)時),用于講授設(shè)計方法的時間比過去大幅減少。在如此少的時間里,教員通常只能泛泛地講解一下設(shè)計思路和過程,對傳統(tǒng)的理論設(shè)計計算方法無法進(jìn)行更深更透地講解,學(xué)員對這部分內(nèi)容的學(xué)都是囫圇吞棗。因此,在實際操作中面對繁雜的理論設(shè)計計算過程,學(xué)員多數(shù)都呈現(xiàn)畏難情緒,對機(jī)械設(shè)計課程的學(xué)習(xí)興趣也隨著課程的不斷深入而逐漸下降。
(3)傳統(tǒng)的手工理論設(shè)計方法數(shù)據(jù)計算分析耗時,設(shè)計效率低下。例如在機(jī)械課程設(shè)計中,學(xué)員要花費大量時間在繁瑣的計算和修改上。而在對設(shè)計方案創(chuàng)新的思考,以及對設(shè)計結(jié)果的優(yōu)化和分析方面,卻由于課程學(xué)時的限制不能充分實施和展開,這違背了課程為使學(xué)員綜合設(shè)計能力提高的本意。
2 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程引入現(xiàn)代設(shè)計方法的必要性
(1)作為新一代工科學(xué)員,學(xué)習(xí)和掌握現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)和方法尤為重要,這符合時代對創(chuàng)新型人才的要求。而且由于計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)的快速發(fā)展,以及各類仿真設(shè)計軟件的普及和易用,使得現(xiàn)代設(shè)計方法在機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程中的應(yīng)用能得以實現(xiàn)。
(2)運(yùn)用計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)可以將機(jī)械設(shè)計信息和內(nèi)容生動直觀地作用于學(xué)員,拓展學(xué)員的思維和視覺的空間,使他們可以多方位、多角度地觀察研究對象;同時,利用計算機(jī)快速的解決問題,調(diào)動學(xué)員的情緒,提高其注意力和興趣,并能突出重點,有助于培養(yǎng)學(xué)員的綜合認(rèn)識和理解能力,達(dá)到較好的教學(xué)效果。
(3)對于機(jī)械設(shè)計人員而言,掌握現(xiàn)代設(shè)計方法是一項基礎(chǔ)性的能力。這一能力是學(xué)員后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)和發(fā)展的基礎(chǔ),特別是對學(xué)員在機(jī)械課程設(shè)計以及畢業(yè)設(shè)計中提高創(chuàng)新設(shè)計能力起到很好的幫助和推動作用,同樣可以為學(xué)員今后的自我學(xué)習(xí)和研究打開視野、注入動力。
3 基于現(xiàn)代設(shè)計方法的機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)實踐
(1)連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動仿真設(shè)計。運(yùn)用三維工程設(shè)計軟件,快速建立四個不同長度的桿件,并裝配成四連桿機(jī)構(gòu),根據(jù)曲柄存在的條件,以不同桿件做機(jī)架,演示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動情況,可以迅速直觀地讓學(xué)員理解和認(rèn)識連桿機(jī)構(gòu)的特征。然后再利用軟件的Motion組件,對曲柄搖桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動仿真,通過調(diào)取仿真計算后的各種數(shù)據(jù),顯示和分析被模擬連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動和動力特性線圖。見圖1。此外將連桿制成多孔的板狀,運(yùn)用運(yùn)動仿真,顯示連桿曲線的生成及其特征,見圖2。實踐證明,與傳統(tǒng)的理論教學(xué)對比,經(jīng)由上述的教學(xué)演示,再通過學(xué)員親手操作,學(xué)員對連桿機(jī)構(gòu)特性的理解和掌握,以及對連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計和分析能力均有較大提高。
(2)凸輪機(jī)構(gòu)的建模及運(yùn)動與動力仿真設(shè)計。如設(shè)計偏置尖頂直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。給出凸輪轉(zhuǎn)動方向、基圓半徑,以及從動件運(yùn)動規(guī)律等初始設(shè)計條件。由從動件運(yùn)動規(guī)律寫出從動件位移運(yùn)動方程,進(jìn)而寫出凸輪廓線方程。然后在工程設(shè)計軟件中,運(yùn)用“方程式驅(qū)動的曲線”繪制出凸輪輪廓曲線,并通過拉伸制作成凸輪模型,見圖3。接著將其裝配成凸輪機(jī)構(gòu)仿真模型,利用軟件的Motion組件,對凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動和動力仿真,圖4為顯示某凸輪機(jī)構(gòu)的從動件位移線圖和速度線圖,以及凸輪接觸力的方向(該方向與從動件軸線之間的夾角為凸輪機(jī)構(gòu)在該處的壓力角)。
(3)齒輪建模與強(qiáng)度分析及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計。為獲得標(biāo)準(zhǔn)的漸開線齒輪齒廓,事先編制好齒輪廓線VBA程序ZGear.swp文件,利用設(shè)計軟件提供的應(yīng)用程序接口(API),在設(shè)計軟件中調(diào)用宏-編輯,繪制齒廓曲線,經(jīng)特征建模制作成需要的齒輪模型,見圖5。然后再利用軟件的Simulation組件,對齒輪輪齒進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度計算分析,見圖6,通過分析仿真計算后的各種數(shù)據(jù),再對齒輪進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計。
(4)軸系結(jié)構(gòu)建模與剛、強(qiáng)度設(shè)計與分析。由軸受載轉(zhuǎn)矩計算出軸的最小軸徑,按軸的工作要求在設(shè)計軟件中由最小軸徑向中間逐漸增大構(gòu)建軸的各段直徑和長度,形成階梯軸的模型,再在軟件的Simulation組件中,設(shè)置軸的材料,按軸的支承情況設(shè)置軸的“夾具”,針對軸上零件承載對軸的影響,按遠(yuǎn)程載荷和轉(zhuǎn)矩的方式對軸進(jìn)行加載設(shè)置,進(jìn)行網(wǎng)格劃分并運(yùn)行分析計算,即可通過仿真運(yùn)算后的結(jié)果,對軸的剛、強(qiáng)度進(jìn)行分析評估。通過應(yīng)力圖解查看軸的最大應(yīng)力所在位置,通過位移圖解查看軸的變形情況以及最大變形量及其位置,見圖7;通過疲勞檢查圖解查看軸在特定條件下的最低疲勞安全系數(shù),見圖8。
此外,螺栓(組)連接的強(qiáng)度分析、鍵及花鍵連接的強(qiáng)度分析、滾動軸承的動態(tài)壽命仿真設(shè)計等均可借助于工程設(shè)計軟件講授該類零部件采用現(xiàn)代設(shè)計的方法和思路。
4 實踐中出現(xiàn)的問題及對策
基于現(xiàn)代設(shè)計方法的機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革,給傳統(tǒng)的機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)帶來新的生機(jī),也深受學(xué)員歡迎,對促進(jìn)學(xué)員認(rèn)識和學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計,掌握現(xiàn)代設(shè)計方法產(chǎn)生較大影響,其好的教學(xué)效果和產(chǎn)生的積極作用毋容置疑。但是在實踐中,一些新的問題也隨之出現(xiàn)。其一,此項改革的課程學(xué)習(xí)對學(xué)員計算機(jī)應(yīng)用能力有一定要求,而學(xué)員此前在該方面的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)薄弱,使得學(xué)員在有限的課堂學(xué)習(xí)中疲于應(yīng)付認(rèn)識工程設(shè)計軟件,對運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)提高設(shè)計能力的訓(xùn)練卻不足。其二,學(xué)員通過學(xué)習(xí)和實踐感受到了運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計方法高效解決工程設(shè)計問題的驚喜,但多數(shù)學(xué)員由于其他輔助知識的脫節(jié),對采用方法的原理和其具體的計算過程還是弄不清,只是知其然,而不知其所以然。其三,新的教學(xué)模式對教員也提出了較高要求,包括必須能熟練運(yùn)用工程設(shè)計軟件,在課程講授過程中要能隨時通過軟件輔助教學(xué),幫助學(xué)員快速掌握和理解機(jī)械設(shè)計現(xiàn)代設(shè)計方法的應(yīng)用等。而現(xiàn)階段部分教員離這一要求還存在一定差距。其四,由于學(xué)時限制,學(xué)員在上機(jī)練習(xí)現(xiàn)代設(shè)計方法中為了完成作業(yè),往往很容易出現(xiàn)抄襲復(fù)制,這給教員正確判斷學(xué)員學(xué)習(xí)效果帶來難度。
針對上述改革實踐中出現(xiàn)的問題,筆者建議解決的方法是:一、建立與課程改革配套的課程體系,加強(qiáng)學(xué)員計算機(jī)應(yīng)用能力的培養(yǎng),使學(xué)員在課程開始前已具備相關(guān)的基本技能,從而提高學(xué)員學(xué)習(xí)運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)解決問題的效率。二、適當(dāng)開設(shè)相關(guān)選修課或增加課外輔導(dǎo)時間,讓學(xué)有余力的學(xué)員能更進(jìn)一步地了解現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)及其方法,幫助學(xué)員建立自我研究和自我學(xué)習(xí)的能力。三、任課教員應(yīng)積極參與工程設(shè)計實踐,提高運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計方法解決問題的能力,并學(xué)會善于將工程實例結(jié)合教學(xué)內(nèi)容引入課堂,加強(qiáng)現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)與機(jī)械設(shè)計課程內(nèi)容結(jié)合的研究,并將研究成果應(yīng)用于教學(xué)改革中。四、從學(xué)員的學(xué)習(xí)體會反映出,學(xué)員們對運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)上機(jī)實踐的自我要求是相當(dāng)高的,無需教員盯促。因此可以減少學(xué)員上機(jī)成績的比例,讓學(xué)員安心上機(jī)練習(xí),上機(jī)作業(yè)課中完不成可課后完成,此外教員應(yīng)掌握和提高判改學(xué)員電子作業(yè)的技巧和能力。
5 結(jié)束語
在當(dāng)今信息時代,對已成定論的傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計知識的學(xué)習(xí)并不像以前那么重要,重要地是教員們在教學(xué)中如何不斷地啟發(fā)學(xué)員掌握先進(jìn)的知識和技術(shù),提升學(xué)員分析和解決問題的能力。通過實踐,機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程引入現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)和方法取得了較好效果,學(xué)員通過學(xué)習(xí)和實踐感受到了運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計方法高效解決工程設(shè)計問題的驚喜。這對于提升他們學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程的興趣以及盡快理解并掌握現(xiàn)代設(shè)計方法起到了積極作用。隨著該項課程改革實踐探索的不斷深入,必將會對傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學(xué)和發(fā)展帶來深刻影響。
參考文獻(xiàn):
[1] 楊可楨,程光蘊(yùn),李仲生.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2006
[2] 張策.機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.
[3] 龔曙光.ANSYS工程應(yīng)用實例解析[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.
[4] 張晉西,郭學(xué)琴.SolidWorks及COSMOSMotion機(jī)械仿真設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007.
P鍵詞:機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ);教學(xué)改革;大作業(yè)
基金項目:攀枝花學(xué)院教育教學(xué)研究和改革青年項目(JJ1364)
攀枝花學(xué)院教育教學(xué)研究和改革青年項目(JJ1409)
《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程是高等學(xué)校機(jī)械類專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,其包括了機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計兩大部分,研究的是機(jī)械的基本理論問題和機(jī)械零件的設(shè)計與計算?!稒C(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程在課程教學(xué)設(shè)置中起承上啟下的作用,是學(xué)生在學(xué)完《高數(shù)》、《工程力學(xué)》、《機(jī)械制圖》等課程后進(jìn)入專業(yè)課程學(xué)習(xí)前必須學(xué)習(xí)的一門課程。學(xué)好《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程對學(xué)生學(xué)好后續(xù)的專業(yè)課程起著重要作用[1]。
1 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)過程中增加大作業(yè)環(huán)節(jié)的必要性
《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的實踐性和綜合性都極強(qiáng),傳統(tǒng)的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)已很難滿足現(xiàn)在的教學(xué)要求,學(xué)生很難理解并掌握所學(xué)的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程要求及知識內(nèi)容,因此在教學(xué)過程中增加大作業(yè)環(huán)節(jié),使學(xué)生邊學(xué)邊設(shè)計計算,學(xué)的過程中理論聯(lián)系實際,學(xué)生既能充分掌握理解理論知識,又能提高實踐能力、動手能力,并為后續(xù)的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計做準(zhǔn)備,有助于提高學(xué)生參加學(xué)科競賽、創(chuàng)新實驗的積極性及參與過程的能動性。
2 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程大作業(yè)的設(shè)置方案
2.1 方案設(shè)計思想
《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程分為機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計兩大部分,故分別在機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計部分設(shè)置2-3個大作業(yè),以分組的形式進(jìn)行,最后以小組考核結(jié)論為每個成員的考核成績[1],也可根據(jù)具體情況,每個學(xué)生設(shè)置不同的題目。在大作業(yè)設(shè)計過程中,可根據(jù)學(xué)院專業(yè)特色,大作業(yè)題目與專業(yè)特色相結(jié)合,與學(xué)生專業(yè)相結(jié)合,使知識系統(tǒng)化,并提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。大作業(yè)題目也可根據(jù)學(xué)生情況,在難易程度上分層布置。具體大作業(yè)設(shè)置如下。
2.2 機(jī)械原理大作業(yè)設(shè)置
《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》的前半部分是機(jī)械原理部分,其內(nèi)容主要包括了機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析、平面機(jī)構(gòu)的力分析、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等。該部分內(nèi)容比較抽象,學(xué)生如果只是通過單純的聽課、作業(yè),不能很好的理解各種機(jī)構(gòu)的工作原理并與實際應(yīng)用結(jié)合[1]。因此分別在連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計和凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計章節(jié)設(shè)置大作業(yè)環(huán)節(jié)。
連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用十分廣泛,在工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械及汽車工業(yè)中都有廣泛應(yīng)用,如起重機(jī)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、車門開閉系統(tǒng)等都有連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。因此選擇連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計為《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的第一個大作業(yè)題目。學(xué)生通過對題目的分析,按照課堂所學(xué)理論知識,首先對平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動進(jìn)行分析,然后建立包含各尺度參數(shù)和運(yùn)動變量在內(nèi)的解析式,最后根據(jù)已知的運(yùn)動變量求機(jī)構(gòu)的尺度參數(shù)[2]。
凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于自動化和自動控制裝置中,常見的凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用如內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)、自動機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。因此選擇凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計為《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的第二個大作業(yè)題目。學(xué)生根據(jù)大作業(yè)題目,首先根據(jù)工作要求、結(jié)構(gòu)條件選定凸輪結(jié)構(gòu)的形式、基本尺寸、轉(zhuǎn)向及推桿的運(yùn)動規(guī)律后,就可根據(jù)凸輪設(shè)計方法對凸輪輪廓曲線進(jìn)行設(shè)計[2]。
2.3 機(jī)械設(shè)計大作業(yè)設(shè)置
在《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的后半部分為機(jī)械設(shè)計部分,其主要講述通用零件的工作原理和設(shè)計過程,其內(nèi)容主要包括了機(jī)械零件的工作能力和計算準(zhǔn)則、螺紋聯(lián)接、軸承、軸等。這部分內(nèi)容龐雜,各章節(jié)似乎獨成體系,互不關(guān)聯(lián)。傳統(tǒng)的在課堂上進(jìn)行陳述性的知識學(xué)習(xí)的教學(xué)方法,學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)習(xí)沒有系統(tǒng)性,對于零件的設(shè)計知識,只有大致的了解,知識掌握并不深入[1]。因此,在機(jī)械設(shè)計部分布置2-3個大作業(yè)題目。
機(jī)械設(shè)計部分主要是零件的設(shè)計,大作業(yè)題目可結(jié)合專業(yè)實驗室進(jìn)行實驗設(shè)備裝置的改進(jìn)與設(shè)計,傳統(tǒng)學(xué)生做實驗時,只是按照實驗步驟進(jìn)行,很多學(xué)生對實驗?zāi)康牟幻鞔_,學(xué)生在做實驗時,鼓勵學(xué)生多思考,不按部就班的按實驗步驟做實驗,可對實驗設(shè)備裝置進(jìn)行改進(jìn)與設(shè)計,如此既使學(xué)生對實驗內(nèi)容、目的等理解透徹,同時提高學(xué)生的實驗?zāi)芰?。大作業(yè)題目也可設(shè)計小型的機(jī)械,設(shè)計小型機(jī)械或結(jié)合專業(yè)實驗室實驗設(shè)備裝置的改進(jìn)與設(shè)計都可運(yùn)用項目式教學(xué)法,利用師生創(chuàng)新項目等實踐環(huán)節(jié),強(qiáng)化學(xué)生動手能力,將有利于提高學(xué)生的工程實踐能力,提高教學(xué)質(zhì)量,形成地方高校教育特色[3]。如學(xué)生參與的機(jī)械創(chuàng)興大賽,相應(yīng)的設(shè)計就可融合到大作業(yè)中,學(xué)生很好的把實際與課堂理論聯(lián)系在了一起,即可以鼓勵學(xué)生多參與創(chuàng)新項目,又提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性;同時指導(dǎo)學(xué)生參與教師科研項目,大作業(yè)題目與項目內(nèi)容契合,通過科研項目逐步提高學(xué)生機(jī)械設(shè)計的能力,學(xué)生在學(xué)習(xí)的同時提高自己的科研能力。
2.4 引入三維設(shè)計方法
為補(bǔ)充課堂教學(xué),并聯(lián)系實際提高學(xué)生的設(shè)計能力,在大作業(yè)過程中,鼓勵學(xué)生借助計算機(jī)設(shè)計,引入三維設(shè)計方法補(bǔ)充課堂教學(xué)。要求學(xué)生在完成參數(shù)選擇、計算校核的基礎(chǔ)上,根據(jù)計算機(jī)繪制出裝配圖和主要零件的零件圖,同時要求學(xué)生應(yīng)用Pro-E、UG等三維設(shè)計軟件,進(jìn)行三維實體建模,強(qiáng)化學(xué)生的三維設(shè)計能力,開拓學(xué)生就業(yè)渠道[3]。
3 結(jié)論
通過在《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)過程中增加大作業(yè)的環(huán)節(jié),使學(xué)生進(jìn)一步加深對《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》中的機(jī)構(gòu)原理及設(shè)計、零部件設(shè)計方法等理論知識的理解,顯著提高學(xué)生的設(shè)計水平,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,學(xué)生的實踐能力及其學(xué)生的科研能力,為學(xué)生增強(qiáng)就業(yè)競爭力打下基礎(chǔ)[3]。
參考文獻(xiàn)
[1]起雪梅,張健,張敬東. 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程考核方式改革與實踐[J].牡丹江大學(xué)學(xué)報,2016,(8):168-170
關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ);“1+N”評價體系;教學(xué)改革
中圖分類號:G624.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)36-0039-02
“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”是根據(jù)教育部頒發(fā)的《高等學(xué)校機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》,并適應(yīng)當(dāng)前模塊化教學(xué)改革的需要而開設(shè)的,目的是為了培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)、寬口徑應(yīng)用型人才,是機(jī)械類專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程?!皺C(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程主要包括工程力學(xué)基本知識,常用的平面機(jī)構(gòu)基本概念、工作原理和常用的設(shè)計方法,各種機(jī)械傳動和軸系零部件的設(shè)計計算方法等?!皺C(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程是從理論性、系統(tǒng)性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課向?qū)嵺`性較強(qiáng)的專業(yè)課過渡的一個重要的環(huán)節(jié),對學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程起著承上啟下的橋梁作用,著重培養(yǎng)學(xué)生分析選用和設(shè)計常用機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動裝置和簡單機(jī)械的能力,為學(xué)生從事機(jī)械的研究開發(fā)和設(shè)計打下必要的基礎(chǔ)。
一、“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程現(xiàn)階段的教學(xué)現(xiàn)狀
1.教學(xué)內(nèi)容的繁多、知識點專業(yè)性強(qiáng)?!皺C(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程主要介紹工程力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計的各種機(jī)械基本概念、基本知識點,這些機(jī)械知識點不僅涉及的內(nèi)容多,涉及面廣,并且在知識結(jié)構(gòu)體系上,是相互獨立、內(nèi)容零散、孤立的進(jìn)行介紹。由于課時所限,只能是對于基本知識點以及簡單的實際運(yùn)用的介紹,缺乏對于機(jī)械系統(tǒng)和機(jī)器、機(jī)構(gòu)各部分的內(nèi)部聯(lián)系的整體認(rèn)識,更不用說工程實例的實際應(yīng)用,這就導(dǎo)致學(xué)生對“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程內(nèi)容掌握不夠充分,不利于培養(yǎng)學(xué)生對于機(jī)械總體設(shè)計以及分析的能力。
2.教學(xué)模式單一、學(xué)習(xí)興趣不高。在先修課程的不足之下,用傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足需求了,現(xiàn)在的“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程雖然在課堂上加入了多媒體演示教學(xué),但它的知識結(jié)構(gòu)煩瑣復(fù)雜,基礎(chǔ)理論內(nèi)容較多,多圖表、多公式、多原理,內(nèi)容單調(diào)枯燥,信息量大,學(xué)生沒有實際的運(yùn)用和接觸,只會覺得學(xué)的吃力,學(xué)到的知識沒有及時思考和總結(jié),難以消化。并且課程中的實驗課程開設(shè)較少,讓學(xué)生聯(lián)系課程中的知識點,自己動手做實驗的內(nèi)容也不多,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就會下降。
3.考核方式單一、綜合能力評估不足。在“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程考核過程中,學(xué)生成績的考核評定通常都是采用期末考試成績(70%)、實驗成績(10%)、平時成績(20%)三個部分組成在一起,作為最終的綜合成績。但由于“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程是學(xué)生接觸到的第一個專業(yè)基礎(chǔ)課程,它所培養(yǎng)的是將機(jī)械基本理論、基本知識、基本技能和創(chuàng)新思維綜合的多種能力,注重理論聯(lián)系實際,體現(xiàn)應(yīng)用特色,最終使學(xué)生成為具有機(jī)械綜合設(shè)計及分析能力的人才。那么這種簡單評定標(biāo)準(zhǔn)就無法全面反映學(xué)生的綜合能力的水平,也不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
4.與工程實踐結(jié)合少,實際技能得不到綜合運(yùn)用?!皺C(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”的課程其教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生具有分析常用機(jī)構(gòu)的工作原理,能夠進(jìn)行簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計,選擇常用零件并對其進(jìn)行強(qiáng)度計算的能力。這些能力在“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”的課程設(shè)計中也有所運(yùn)用,但現(xiàn)代企業(yè)中實際產(chǎn)品、實際案例結(jié)合的較少,學(xué)生在學(xué)習(xí)運(yùn)用中沒有實際的運(yùn)用和聯(lián)想帶入,在以后走向工作崗位時,就會出現(xiàn)學(xué)得多、用得少,學(xué)得廣、用得不精的情況。
二、“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”的教學(xué)改革
針對人才培養(yǎng)對“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的要求,在教學(xué)觀念上,將先進(jìn)性與實用性有機(jī)結(jié)合,注重“理論聯(lián)系實際”;在教學(xué)的內(nèi)容上,以“必需”、“夠用”為度,淡化公式推導(dǎo),注重強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實際,以機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為中心,內(nèi)容上相互聯(lián)系,結(jié)合機(jī)械工程實例,加以實際運(yùn)用;在教學(xué)模式上,以學(xué)生為中心,輔助利用現(xiàn)代的多媒體教學(xué),聯(lián)系實際運(yùn)用的實驗課程和課程設(shè)計,改進(jìn)教學(xué)手段;通過新型“1+N”的考核方式,建立新機(jī)制下的“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課堂教學(xué)和實踐教學(xué)模式,全面提高“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的教學(xué)質(zhì)量。
1.教學(xué)內(nèi)容改革。面向企業(yè)需求的“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)內(nèi)容分為兩個部分:(1)知識理論部分。由于“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程是從理論性、系統(tǒng)性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課向?qū)嵺`性較強(qiáng)的專業(yè)課過渡的一個重要的環(huán)節(jié),主要介紹工程力學(xué)的基本知識,常用平面機(jī)構(gòu)的基本概念、工作原理和常用的設(shè)計方法,各種機(jī)械傳動和軸系零部件的設(shè)計計算方法;在這些原有的理論基礎(chǔ)上,優(yōu)化整合理論教學(xué)內(nèi)容,對于基礎(chǔ)的機(jī)械系統(tǒng)整體認(rèn)識,在講解過程中輔助運(yùn)用現(xiàn)在企業(yè)的工程實例進(jìn)行教學(xué),將理論與實際結(jié)合,拓寬學(xué)生的知識面和眼界。(2)實踐部分由基本的教學(xué)實驗、結(jié)合企業(yè)案例的培訓(xùn)、針對機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計類大賽進(jìn)行設(shè)計與制作三部分組成。針對不同類型學(xué)生而設(shè),從教學(xué)實驗、課程設(shè)計開始,鍛煉學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識完成設(shè)計方案,再針對企業(yè)的實例對機(jī)構(gòu)設(shè)計和機(jī)械設(shè)計進(jìn)行強(qiáng)化和有針對的練習(xí),培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、學(xué)習(xí)的能力,以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力,為參加機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計類大賽奠定基礎(chǔ)。
2.教學(xué)模式建設(shè)?,F(xiàn)代在教學(xué)課堂上,教學(xué)過程以學(xué)生為中心,輔助利用現(xiàn)代的多媒體教學(xué),但是運(yùn)用多媒體教學(xué)的缺點就是信息量大,學(xué)生在課前若沒有預(yù)習(xí),課堂上就無法消化完。這就需要將教學(xué)模式進(jìn)行改革,提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,使之能夠?qū)χR點進(jìn)行系統(tǒng)地把握,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
新型的教學(xué)模式的內(nèi)容分為四個模塊,不僅滿足教學(xué)大綱對于教學(xué)的基本要求,也能讓學(xué)生可以系統(tǒng)的學(xué)習(xí)“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的知識。模塊一,主要還是以老師的教學(xué)為主,在教學(xué)課堂上,以學(xué)生為中心,輔助利用現(xiàn)代的多媒體教學(xué),多用機(jī)械動畫演示,聯(lián)系實際運(yùn)用,讓學(xué)生對復(fù)雜的機(jī)械機(jī)構(gòu)可以直觀的看到動態(tài)演示,并進(jìn)行記憶,這個是對傳統(tǒng)課堂教學(xué)的一種改進(jìn)。模塊二,主要針對“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程中基本知識點散亂,學(xué)生課堂上難消化,需要提前預(yù)習(xí)的問題,在教學(xué)模式中設(shè)計小型課堂教學(xué),針對于課程中的知識點進(jìn)行提前預(yù)習(xí),由學(xué)生自發(fā)的組織學(xué)習(xí),以及準(zhǔn)備上課教案、PPT。由一名代表上臺進(jìn)行講課,將課堂交給學(xué)生,結(jié)束后,由學(xué)生提問,老師點評,進(jìn)行輔助的補(bǔ)充。模塊三,基于“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程中知識結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,需要做到及時的復(fù)習(xí),在教學(xué)模式中設(shè)計出隨堂測試。針對教學(xué)中的重難點部分,在老師講課結(jié)束后,給出復(fù)習(xí)時間,在一章結(jié)束后,出1~2個練習(xí)題,在課堂上,用10~15分鐘讓學(xué)生當(dāng)堂解答。這樣既可以鞏固知識點,也可以讓學(xué)生有學(xué)習(xí)的緊迫感,起到及時復(fù)習(xí)消化知識點的作用。模塊四,實驗課程和課程設(shè)計。在后期的課程設(shè)計中,課程設(shè)計的內(nèi)容廣泛,而且所涉及問題的答案不是唯一的,可能有多種方案可供選擇和判斷。所以結(jié)合課程設(shè)計和具有企業(yè)特色的案例就可以更深入的掌握和運(yùn)用所學(xué)的知識。
改革教學(xué)模式,增加教學(xué)手段,通過新型“1+N”的考核方式,綜合培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力,以此探索與研究應(yīng)用性人才培養(yǎng)相適應(yīng)的教學(xué)方法與手段,整理并總結(jié)出具有專業(yè)特色的一流教學(xué)內(nèi)容和方法,將課程的理論和實踐在內(nèi)容上統(tǒng)一規(guī)劃。
3.評價體系建設(shè)。改革考核方法,實際上就是針對新型的教學(xué)模式,在課堂上,以學(xué)生為主體,進(jìn)行多樣的評價、考核??己说膬?nèi)容:考勤占5%、平時作業(yè)占10%。針對“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程中,基本知識點散亂,學(xué)生課堂上難消化,需要提前預(yù)習(xí)的問題,在教學(xué)模式中設(shè)計小型課堂教學(xué),考核占15%,以及在課程中知識結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,需要做到及時的復(fù)習(xí),在教學(xué)模式中設(shè)計出隨堂測試。也就是說考核占10%、實驗占10%、課堂主動回答問題加分、期末考試成績占50%。
這種新型的“1+N”考核模式,加大了行程性考核,需要完善各項目的考核辦法,設(shè)計各環(huán)節(jié)的考核標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的考核表格,形成對基本知識的掌握、實踐技能、團(tuán)隊合作能力等綜合評價體系。以利于突出應(yīng)用型、創(chuàng)新性人才的培養(yǎng),與新型教學(xué)模式,相互補(bǔ)充,形成一個有機(jī)的整體,完成課程的教學(xué)改革。
三、結(jié)語
由于“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”涉及的知識點內(nèi)容多,并且在知識結(jié)構(gòu)體系上,是相互獨立、零散的,缺乏對于機(jī)械系統(tǒng)的整體認(rèn)識以及工程實例的實際應(yīng)用。針對這些問題通過對于“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、評價體系的改革,得到改善。
在“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革過程中,還有可以繼續(xù)補(bǔ)充和深化的內(nèi)容。例如,課程設(shè)計的題目內(nèi)容可以進(jìn)行細(xì)化的分類,有針對機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計以及機(jī)械零件的設(shè)計;結(jié)合具有企業(yè)特點的案例,例如走訪蕪湖奇瑞的模具廠,設(shè)計院等,對于車身結(jié)構(gòu)、懸架進(jìn)行設(shè)計和分析,以及湖北中航對于汽車內(nèi)部的座椅進(jìn)行設(shè)計和調(diào)試等。結(jié)合企業(yè)的具體案例,在課堂上進(jìn)行分析講解,豐富教學(xué)改革的內(nèi)容,在今后的教學(xué)過程中不斷改進(jìn),以期培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣,增加學(xué)生對于機(jī)械機(jī)構(gòu)的觸感,培養(yǎng)學(xué)生對于機(jī)械總體設(shè)計以及分析能力,最終達(dá)到全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的,建立以綜合、設(shè)計、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為中心的教學(xué)新體系。
參考文獻(xiàn):
[1]王繼煥.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)[M].武漢:華中科技大學(xué),2011.
[2]陸萍,宋可總,欒瑩,孟劍鋒.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究與實踐[J].高等理科教育機(jī)械,2006,(1).
摘?要:本文根據(jù)新形勢下現(xiàn)代工業(yè)的日益發(fā)展需要及技工院校機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)中的問題和經(jīng)驗,對機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程整合的必要性、關(guān)鍵問題及對策作了探討。
關(guān)鍵詞 :技工院?!C(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 整合
隨著新技術(shù)、新工藝的不斷涌現(xiàn),各專業(yè)的知識框架不斷調(diào)整,以就業(yè)為導(dǎo)向的技工教育課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法也將順應(yīng)潮流,進(jìn)行不斷的修整改革。機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)是一門理論性、系統(tǒng)性較強(qiáng)的課程,又因涉及內(nèi)容眾多,設(shè)計繁復(fù)不能很好地被學(xué)生吸納?;诖?,筆者提出對該課程進(jìn)行整合改革。
一、進(jìn)行課程整合的必要性
1.課程整合是技工教育發(fā)展的需要
技工教育具有明確的導(dǎo)向性,即以學(xué)生就業(yè)為導(dǎo)向,以培養(yǎng)高技能人才為目標(biāo)。它強(qiáng)調(diào)以能力為本位,重視學(xué)生實踐動手能力的培養(yǎng)?,F(xiàn)有大部分機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教材過于強(qiáng)調(diào)學(xué)科體系的完整性,注重學(xué)生設(shè)計、計算能力的培養(yǎng),不符合當(dāng)前技工院校學(xué)生整體素質(zhì)偏低的基本學(xué)情;同時與工程力學(xué)的銜接不夠好,一般院校兩課獨立設(shè)課,分開教學(xué),不能很好地實現(xiàn)知識的融合,需要教師不斷重復(fù)講解,擠占了大量的課時。同時因為內(nèi)容枯燥復(fù)雜,導(dǎo)致學(xué)生喪失學(xué)習(xí)興趣,教學(xué)效果不佳。所以,將此等專業(yè)基礎(chǔ)課進(jìn)行合理的整合,是技工教育發(fā)展的必然趨勢。
2.課程整合是行業(yè)發(fā)展的需要
隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展,機(jī)械設(shè)計中模塊化趨勢日益顯現(xiàn),標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用愈加廣泛,使得技工院校機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)的教學(xué)重點由設(shè)計向合理選用轉(zhuǎn)變。同時,計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)不斷發(fā)展,進(jìn)一步提升了機(jī)械設(shè)計項目的效率和質(zhì)量,廣泛為企業(yè)(行業(yè))所采納。為此,技工院校機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)應(yīng)適時進(jìn)行課程整合,推陳出新,減少教育的滯后性,以期培育成果能被企業(yè)所接納。
二、課程整合中的關(guān)鍵問題及對策
1.整合課程內(nèi)容,建立更加科學(xué)合理的課程體系
“整合”不是簡單的合并,而是通過某些方式彼此銜接,實現(xiàn)資源共享和協(xié)同工作,形成一個有價值有效率的整理??梢娨笳虾蟮臋C(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程內(nèi)容上更符合技工院校的整體學(xué)情,更貼近現(xiàn)代生產(chǎn)實際。具體做法有如下幾方面。
其一,選取內(nèi)容上推陳出新,去除傳統(tǒng)教材中現(xiàn)實生活中已淘汰的或不適用的內(nèi)容,增加新技術(shù)、新方法。如去除傳統(tǒng)老舊過時的機(jī)械分析與設(shè)計內(nèi)容,增加計算機(jī)輔助設(shè)計和運(yùn)動分析。
其二,針對技工院校學(xué)生自身學(xué)習(xí)特點,壓縮傳統(tǒng)和敘述性內(nèi)容,減少理論性較強(qiáng)內(nèi)容的公式推導(dǎo)、理論計算,突出應(yīng)用性和實用性,不過分強(qiáng)調(diào)知識的系統(tǒng)性和完整性。如弱化材料力學(xué)中強(qiáng)度、剛度等的計算,將一些專業(yè)理論知識有機(jī)地融入到實驗、實踐環(huán)節(jié)中,真正做到因材施教,為學(xué)生減負(fù)。
其三,內(nèi)容整合,將機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)與工程力學(xué)課程中的知識點揉為一個整體,進(jìn)行集中串講,如齒輪傳動的受力分析、軸的強(qiáng)度計算等內(nèi)容,利于學(xué)生理解和掌握。
其四,突出專業(yè)特色,目前大多數(shù)院校機(jī)電專業(yè)、機(jī)制專業(yè)、模具專業(yè)甚至是汽車專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程授課內(nèi)容均一致,與專業(yè)形成“兩層皮”割裂的狀態(tài),導(dǎo)致學(xué)生誤以為這些課程無用,學(xué)習(xí)興趣不濃。為此,此次整合應(yīng)根據(jù)不同專業(yè),選取不同的工程實例,組織相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容,做到學(xué)以致用。例如,針對汽車專業(yè)的學(xué)生,教師應(yīng)選用汽車組件、零件作為實例講解;針對維修專業(yè)的學(xué)生,選用各種機(jī)床部件、零件作為實例,并以這些工程機(jī)械作為分析對象,講述工作原理,分析機(jī)構(gòu)特點、進(jìn)行設(shè)計等。授課內(nèi)容為學(xué)生所熟悉,又關(guān)乎專業(yè),容易引起學(xué)生興趣,激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。
2.整合教學(xué)方法和手段,注重工程意識及實踐能力的培養(yǎng)
傳統(tǒng)教學(xué)中,機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學(xué)不外乎老師講、學(xué)生聽,學(xué)生進(jìn)行“滿堂灌”的被動式學(xué)習(xí)。學(xué)生除了熟記公式、原理,卷面上獲得一個高分外別無所獲。這也解釋了為什么在校拿高分的學(xué)生到企業(yè)進(jìn)行獨立設(shè)計與開發(fā)時無從下手,不能很好地實現(xiàn)理實轉(zhuǎn)化。因此,整合課程內(nèi)容的同時還必須對教學(xué)方法、教學(xué)手段進(jìn)行整合改革。
傳統(tǒng)教學(xué)中以教師為主導(dǎo),通常結(jié)合典型案例講解知識點,學(xué)生通過例題了解某個知識點,但無法獲知其在整個系統(tǒng)中的作用、與其他知識的鏈接等,以至于無法運(yùn)用。由此我們將傳統(tǒng)的“知識傳授型”教學(xué)模式向“能力培養(yǎng)型”轉(zhuǎn)化。通過學(xué)生自身動手探究、驗證、獲得知識和技能,強(qiáng)調(diào)以學(xué)為主,注重學(xué)生在教學(xué)過程中的參與性和主動性,讓學(xué)生真正體會到學(xué)以致用,提高學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)和技能。
在具體實施中,以模塊、項目教學(xué)的方式展開教學(xué)。例如將典型的平面機(jī)構(gòu)作為一個模塊來展開教學(xué),可以選取牛頭刨床作為實例,學(xué)生通過自己動手拆裝,了解牛頭刨的基本結(jié)構(gòu)、各機(jī)構(gòu)各自的特點及相互的傳動關(guān)系,掌握帶傳動、齒輪傳動、曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等常用平面機(jī)構(gòu)的工作原理,對機(jī)構(gòu)的應(yīng)用形成感性認(rèn)識,再由教師講授其中涉及的平面機(jī)構(gòu)常見的理論知識,學(xué)生通過測繪、組裝、試運(yùn)行,使得理論知識得以升華,最終起到指導(dǎo)實踐的作用。在這里課堂不再是常規(guī)的教室,而是設(shè)在了車間;學(xué)生也不再是規(guī)規(guī)矩矩地坐著聽,而是以動手探究、小組討論、總結(jié)的方式獲得知識;教師在此過程中起到組織、管理、協(xié)調(diào)和監(jiān)督的作用,學(xué)生在整個教學(xué)過程中處于主體地位,提升了其主人翁意識,使其增進(jìn)了對專業(yè)的理解,培養(yǎng)了他們的工程實踐意識。
在教學(xué)手段中,光憑粉筆、掛圖、模型等傳統(tǒng)教具進(jìn)行演示的方法已無法滿足當(dāng)前的教學(xué)需要。以多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主體的電化教學(xué)可以使抽象問題變得直觀,復(fù)雜問題變得簡單,動態(tài)問題變得可視,在提高教學(xué)效率的同時也提升了教學(xué)效果。例如兩齒輪的嚙合原理通過動畫模擬,直觀地將嚙合過程展示給學(xué)生,使其輕松理解教師的教學(xué)意圖。當(dāng)前計算機(jī)輔助設(shè)計的發(fā)展也為該課程教學(xué)提供極大的便利,原先需要復(fù)雜計算、推導(dǎo)的內(nèi)容,只要通過相應(yīng)軟件對某種機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計計算,便可輕松獲知,如齒輪傳動中的受力分析、機(jī)構(gòu)間的相互干涉等。
三、課程整合中的相關(guān)問題
1.實踐環(huán)節(jié)的配套改革
本課程中的實踐教學(xué)除配合理論教學(xué)外,主要是培養(yǎng)學(xué)生觀察、測量、分析能力及對專業(yè)(職業(yè))的忠誠度。因此在設(shè)立實踐項目時一方面需要考慮學(xué)校自身的硬件配套,另一方面需要緊密聯(lián)系市場,淘汰老舊過時、引進(jìn)新技術(shù)、新發(fā)明,定期更新實踐教學(xué)內(nèi)容,尤其是在配套的課程設(shè)計過程中,應(yīng)結(jié)合技工院校學(xué)生自身學(xué)習(xí)特點,減少計算的難度和數(shù)量,突出應(yīng)用軟件輔助設(shè)計,重點放在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面。
2.任課教師的素質(zhì)培養(yǎng)
相比傳統(tǒng)教學(xué),改革后的教學(xué)對于教師自身素質(zhì)提出了更高要求,一方面要求教師自身具備工程實踐意識,有較強(qiáng)的動手能力去指導(dǎo)學(xué)生,另一方面要求教師知識更加系統(tǒng)化、全面性,具備熟練運(yùn)用新技術(shù)的能力,如各計算機(jī)輔助設(shè)計軟件的應(yīng)用、全媒體的制作使用等。
參考文獻(xiàn):
[1]張明輝,餻寶海.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)改革初探[C].全國機(jī)械設(shè)計教育研討會議,2008.