發(fā)布時間：2022-05-28 23:49:50
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的機械課程設計總結樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
【中圖分類號】 G640
隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，教育在不斷地改革和完善。然而在職校教學過程中，《機械基礎課程設計》是一門實用性較強的學科，可見讓學生學好這門課程是非常的重要的，因此，在經(jīng)濟全球化的今天，對其教學進行改革已成為當前重要的教學任務之一。機械基礎課程設計是職業(yè)院校機械專業(yè)的一門基礎課程之一，是連接學生理論知識和專業(yè)知識的橋梁，也是職業(yè)院校機械類專業(yè)的學生獨立進行的一次工程實踐活動，具有很強的實踐性和綜合性。那么如何做好課程設計，并且通過好的課程設計使學生的設計能力、實踐能力、協(xié)作能力等綜合能力有所提高。筆者結合自身的教學經(jīng)驗認為在機械基礎課程設計中，要想使學生學有所成，就必須對其教學進行一定的改革，從而提高學生的工程素質(zhì)和培養(yǎng)學生各方面的能力，使學生終身受益。
一、機械基礎課程設計的內(nèi)容改革
1.1課程設計的目的。機械基礎課程設計是職業(yè)院校機械專業(yè)的一門基礎課程之一，是連接學生理論課和專業(yè)課的橋梁，也是職業(yè)院校機械類專業(yè)的學生獨立進行的一次工程實踐活動，具有很強的實踐性和綜合性。其教學的目的是增強學生的實踐能力、理解能力、交際能力以及協(xié)作能力，從而使學生快速、有效地學習，為以后的學習打下堅實的基礎。
1.2課程設計的內(nèi)容改革。課程設計的理念是培養(yǎng)具有良好職業(yè)道德的實踐動手能力，適應經(jīng)濟發(fā)展地區(qū)的生產(chǎn)、建設、管理、服務的技術應用型職校人才。要對課程設計的內(nèi)容進行改革，其中選題是關鍵，應以“工作過程的人才培養(yǎng)”為原則，重視學生的實踐動手能力和專業(yè)水平的培養(yǎng)。在教學過程中教師應該盡可能的選擇學生能夠懂的、易掌握的題材將其課程設計中，從而使學生能夠完全掌握，在此基礎上教師還可以更深層次的介紹相關專業(yè)知識。在教學過程中，教師不應該用傳統(tǒng)的教學觀念將機械原理和機械課程設計分開來進行實驗，應對機械基礎課程設計進行改革，即將機械原理和機械課程設計融合為整個機械基礎課程設計，不要分開實施。改革后的課程設計有利于同學們實踐能力、協(xié)作能力、溝通能力、等綜合能力的提升，從而達到教學目的――建設綜合型人才。
二、改善教學的方法，重視各種能力的培養(yǎng)
2.1增加結構設計的訓練，提高學生感性認識與動手能力的培養(yǎng)?！稒C械基礎課程設計》是一門實用性較強的學科，也是機械內(nèi)專業(yè)學生的第一次全面的設計訓練，它的結構比較復雜難懂，然而受職校生生源差這一因素的影響，對其來說學習機械設計基礎課程更是如此。分別從以下兩方面來解決這一難題：一方面是加強教學過程中結構的設計（如：在講述聯(lián)接、齒輪的轉(zhuǎn)動、軸等課程時，都對其上一次結構課）。在課程設計之前，教師可以讓學生先做減速器拆裝的實驗，了解其各部分的作用，最后畫一張軸系結構圖，并從中學到知識和發(fā)現(xiàn)問題。另一方面是充分利用現(xiàn)代教學設施及手段，讓學生在上課之前有充分的準備，并且使他們對課程設計中所存在的問題及時得到解決。教師可以利用多媒體設備進行教學，使學生能更進一步的了解箱體、軸、齒輪、皮帶等常用零件的作用，并通過多媒體使其對機械中的零件直觀的了解，使學生對零件的印象加深。在教學過程中，為了讓學生更深入地了解課程設計的內(nèi)容和步驟，教師可以利用軟件中的動漫和交互性能，以此達到課程設計的效果和目的。
2.2重視對學生協(xié)作能力的培養(yǎng)。由于《機械基礎課程設計》是一門實踐性較強的課程，顧名思義學生之間的協(xié)作能力起著十分重要的作用。在基礎課程設計中，一般以小組為單位進行試驗，通過談論和總結，制定出自己的方案，最后通過各組討論指出每一組方案的優(yōu)缺點?？梢?，小組成員之間的協(xié)作能力是決定實驗成敗的關鍵因素。在此過程中，不僅可以增強小組成員之間的協(xié)作能力，還可以對學生獨立設計和思考能力的培養(yǎng)，更可以在競爭中激發(fā)學生的學習興趣和工作熱情。在課程設計過程中，應遵循以學生為本的原則，充分發(fā)揮教師的主導作用，對學生出現(xiàn)的問題進行指導，從而使學生熟練地掌握設計中的每一步驟。
三、改革考核的方式，提高課程的質(zhì)量
俗話說：“有因必有果，有始必有終”。在教學中教師只傳授知識，而不對其生進行考核是沒有任何效果的，這樣只是竹籃打水――一場空的表現(xiàn)。傳統(tǒng)的機械基礎課程設計教學的考核方式比較單一，即教師根據(jù)學生所完成的圖紙質(zhì)量和其平時上課的表現(xiàn)情況作為考核指標，這種方式存在一定的不合理性和片面性。為了避免不合理性和片面性的產(chǎn)生，對學生的課程設計的考核方式有了一定的改革，即把考核的指標分為四部分，分別是平時考勤、設計草圖和圖紙質(zhì)量、答辯、設計的計算，并通過一定的的比例進行考核評分。通過這樣的改革方式，不僅提高了學生在設計過程中的熱情度，還激發(fā)其在過程中活躍的思維能力和創(chuàng)新能力，也促使其表達能力和心理承受能力的提高?？梢?，通過對機械基礎課程設計中考核方式的改革，不僅能提高教學的質(zhì)量，還能促進學生表達能力、實踐能力、綜合素質(zhì)等綜合能力的提高。
四、結語
隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和科技的迅速發(fā)展，社會越來越需要機械實用型人才，《機械基礎課程設計》是一門實用性較強的學科，因此，加強和完善職校機械基礎課程設計教學的改革是職校機械類專業(yè)的重要教學任務之一。本文主要對職校機械基礎課程設計的教學內(nèi)容、教學方式以及考核方式的改革進行了分析，從而對全方位提高學生的課程設計水平與教學質(zhì)量進行論述，最終達到教學目的與改革最終目標――使學生真正成為一個實踐能力、表達能力、社交能力、協(xié)作能力、工程能力強的綜合型人才。
參考文獻：
[1] 項筱潔.《機械設計》課程教學改革與探索[J]. 當代職業(yè)教育. 2011(06)
關鍵詞：機械設計；課程設計；指導方法；研究與實踐
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）07-0171-02
一、引言
機械設計是機械類學生一門重要的技術基礎課[1]，而機械設計課程設計又是繼機械設計課程結束后的一項重要的實踐教學環(huán)節(jié)，同時是第一次對學生進行全面的設計訓練。它在培養(yǎng)學生核心技能方面，占有重要的地位。機械設計課程設計可以說是引導學生進入機械設計領域的環(huán)節(jié)，通過對通用機械（或其他簡單機械）的傳動裝置的設計，培養(yǎng)學生正確的設計思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設計和零部件設計的能力，達到理論聯(lián)系實踐的初步能力[2]。本文結合我院三本學生的特點，對機械設計課程設計指導方法進行了一些有益的研究與實踐。
二、我院機械設計課程設計的背景
我院建校前幾年由于師資力量有限，主要依賴兼職教師指導課程設計，這些兼職老師大多來自一本院校，他們時間有限，指導方法基本沿襲一本院校的指導方法，每天集中一兩個小時在教室集中指導，而三本學院的學生依耐性強，老師走后基本是放鴨子，因此抄襲現(xiàn)象特別嚴重。此外，在教學指導過程中也存在一系列問題，比如必須掌握的知識點、知識群、關鍵內(nèi)容都沒有明確，指導過程因老師而異，隨意性較大，標準不統(tǒng)一。因此，進一步規(guī)范課程設計的內(nèi)容、指導方法、達到的目標、必須掌握的知識點和知識群，顯然是提高實踐教學質(zhì)量的重要內(nèi)容和措施。后來隨著一些青年教師的引進，我們對機械設計課程設計的題目、應該完成的內(nèi)容及進度要求、考核方法等進行了一系列的研究與實踐，使學生達到掌握知識點的目的。
三、針對機械設計課程設計題目、指導方法，進度安排及考核方法進行改革
（一）設計題目的改革
以前兼職老師給的課程設計題目是多樣化的，鑒于我院學生的基本條件，我們把課程設計的題目統(tǒng)一標準化了，傳動方案也已經(jīng)給定，目的是讓學生熟悉課程設計的一般方法，掌握應該掌握的知識點，并對機械設計的理論課的知識加以鞏固，并不要求他們創(chuàng)新設計。其設計題目、初始條件和傳動方案如下：設計題目：帶式運輸機的傳動裝置；初始條件：帶式運輸機可運送谷物、型砂、碎礦石、煤等。兩班制工作，連續(xù)單向轉(zhuǎn)動，有輕微振動，輸送帶的速度允許誤差為±5%，使用期限為10年。卷筒與輸送帶間傳動效率96%，減速器批量生產(chǎn)。傳動方案及原始數(shù)據(jù)如圖1和表1。
要求學生每人按學號順序依次選一組數(shù)據(jù)進行設計計算。
（二）指導方法改革
在課程設計之前，負責人對指導機械設計課程設計的老師集中在一起開個小會，對學生必須掌握的知識點、知識群、關鍵內(nèi)容都明確要求，要求指導老師每天的上午和下午至少在教室兩個小時，這樣學生有問題就能及時找到老師解決問題。還有學生課程設計進行到第一階段，尤其是課程設計的設計計算初步完成時候，要求指導老師對學生的計算數(shù)據(jù)進行初步的檢查，并要在草稿本上簽字，才可進行下一階段的工作。這樣就避免后面學生在畫草圖時候發(fā)現(xiàn)錯誤，又要反過來重新計算浪費大量的時間，并且可以避免了個別學生抄襲的現(xiàn)象。
（三）進度安排改革
以前兼職老師指導課程設計時候，一次把課程設計要求完成的內(nèi)容一個半天講完，這樣內(nèi)容太多，學生根本記不清楚。我們根據(jù)三本學生的特點，將機械設計課程設計分為六個階段。每個階段集中講解一次，學生按進度要求完成該完成的任務。第一階段，主要是動員和設計計算。學生在這一階段應該完成的內(nèi)容包括：選擇電動機；計算總傳動比和分配傳動比；傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算；傳動件計算；初算軸的最細處直徑；選擇聯(lián)軸器（型號、孔徑、孔長等）；初選滾動軸承及其相關參數(shù)，軸承蓋是否干涉等。要求學生按上述步驟嚴格進行，不要顛倒。第二階段是草圖繪制。設計計算完畢后，我們會帶學生到實驗室做一個減速器拆裝實驗，主要是對減速器有個感性的認識。然后在集中講解，其內(nèi)容包括：減速器的結構；減速器的；設計裝配圖的準備；減速器鑄造箱體的結構尺寸；減速器裝配草圖設計；軸和鍵的強度校核，滾動軸承的壽命計算。第三階段是正式繪制裝配圖，在完成減速器裝配草圖后，校核軸、鍵強度及滾動軸承壽命無任何問題時，在此基礎上繼續(xù)完成裝配圖。要求注意兩個方面的設計：軸系零件的結構設計；減速器箱體及附件的結構設計。第四階段是裝配圖的檢查。給學生主要講解的內(nèi)容包括：檢查裝配草圖；標注主要尺寸與配合；編寫減速器的技術特性；編寫技術要求；零件編號；編制零件明細表及標題欄。第五階段是零件圖的繪制。零件工作圖是零件制造、檢驗和制定工藝規(guī)程的技術文件，應包括圖形、尺寸及其極限偏差、表面粗糙度、形位公差、技術要求等。零件圖從裝配圖上測繪下來，形狀應與裝配圖一致。第六階段是編寫說明書。說明書的編寫我們也把格式基本給學生，學生按照步驟把草稿整理成冊就可以了。機械設計課程設計總共安排了三周的時間，周末時間不計，具體的進度安排我們設計了一個表，如表2。
（四）考核方法進行改革
課程設計結束后，我們會現(xiàn)場答辯，在答辯時候，會先給個預成績，這個成績非常重要，因為通過答辯，可以看出學生對課程設計掌握的情況，是否有抄襲，一問就基本可以得到答案。最后結合學生交上來的課程設計說明書、裝配圖、零件圖給每個學生單獨評定優(yōu)、良、中、及格和不及格的成績等級。
四、結束語
通過對機械設計課程設計題目、指導方法、進度安排、考核方法等改革與實踐，學生課程設計的質(zhì)量明顯體高，從學生課程設計的總結體會看到，每個學生都收獲頗多。不僅對《機械設計》課程的內(nèi)容有了更深入了理解，也為今后的學習和工作奠定了基礎。
參考文獻：
關鍵詞：機械原理；系統(tǒng)化；多樣化創(chuàng)新性設計；實踐性
作者簡介：張莉潔（1976-），女，河南洛陽人，洛陽理工學院機械工程系，講師。（河南 洛陽 471023）
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）14-0120-02
機械系統(tǒng)的設計是機械設計中極其重要的一環(huán)，機械系統(tǒng)設計的正確合理性，對提高機械的性能和質(zhì)量，降低制造成本與維護費用等影響很大，決定著機器性能的好壞。機械系統(tǒng)方案設計是一項極富創(chuàng)造性的活動，要求設計者善于運用和總結已有知識和實踐經(jīng)驗，深入理解，廣泛積累，收集相關技術資料，充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維和想象能力，靈活運用各種設計方法和技巧，從而設計出新穎、靈巧、高效的機械系統(tǒng)。
作為“機械原理”課程的一個重要實踐性教學環(huán)節(jié)，機械原理課程設計的內(nèi)容正是對機器進行機械系統(tǒng)方案設計。它是學生將所學知識轉(zhuǎn)化為實際工作能力的橋梁，使其將所學知識系統(tǒng)化；使理論與工程實際相結合，提高分析解決工程實際問題的能力，樹立機構分析和設計的概念，樹立正確的工程設計觀點；通過創(chuàng)造意識的教育，培養(yǎng)學生創(chuàng)造、實踐能力。根據(jù)近年來對課程設計實踐教學環(huán)節(jié)的深入探索及積累的經(jīng)驗，本著洛陽理工學院提出的培養(yǎng)工程應用型創(chuàng)新人才的教育理念，筆者總結了學生在進行課程設計時出現(xiàn)的普遍問題，針對機械原理課程設計的培養(yǎng)目標，本文從機械系統(tǒng)設計過程的系統(tǒng)化、實踐性及創(chuàng)新性這三個方面對原有教學模式存在的問題加以提出、探討和論述。
一、機械原理課程設計教學內(nèi)容及存在的問題
“機械原理”課程設計的核心內(nèi)容是對機械系統(tǒng)進行方案設計。其一般設計步驟為：擬定機械工作原理，制訂總體功能，提出設計要求；執(zhí)行構件和原動機的運動設計，確定執(zhí)行構件的數(shù)目、運動形式、運動參數(shù)及運動協(xié)調(diào)配合關系；機構選型，選擇滿足機械運動、動力要求的機構類型，確定機械系統(tǒng)結構方案，繪制系統(tǒng)示意圖；機構的尺寸綜合，根據(jù)執(zhí)行構件和原動機的運動參數(shù)，以及各執(zhí)行構件運動的協(xié)調(diào)配合要求，確定各構件的運動尺寸，繪制機構運動簡圖；方案分析，進行運動學和動力學分析，對系統(tǒng)方案合理性進行論證，驗證其能否滿足運動要求。機械系統(tǒng)設計工作是一項創(chuàng)造性勞動，設計過程通常不會一次性完成，經(jīng)常出現(xiàn)反復和交叉，通過不斷論證分析的過程才能達到最終的設計目的和最優(yōu)的設計要求。
根據(jù)近年來“機械原理”課程的理論教學，結合課程設計實踐環(huán)節(jié)指導經(jīng)驗，筆者發(fā)現(xiàn)學生在機械系統(tǒng)設計中，普遍存在如下問題：面對復雜的機械系統(tǒng)，學生在初始確定機械方案的工作中不能把握全局，沒有“整體規(guī)劃”的概念，竟不考慮機械系統(tǒng)各部分的運動協(xié)調(diào)性和機構運動實現(xiàn)的可行性，設計工作呈現(xiàn)照貓畫虎的狀況，無法發(fā)揮自身主觀能動性和創(chuàng)造能力，如此“參考設計”并不利于學生真正掌握機械系統(tǒng)設計的精髓。另外，原有課程設計所選設計題目大都集中于傳統(tǒng)、經(jīng)典式的機床類設計，題目過于單一，創(chuàng)新設計性體現(xiàn)不強，導致學生缺乏設計興趣。
筆者認為在課程設計過程中應積極發(fā)揮學生的主觀能動性，能夠通過思考自行提出解決方案，培養(yǎng)創(chuàng)新和實踐能力，這才是該課程設計所應達到的教學目的，針對以上培養(yǎng)目標和所述問題，本文分別對課程設計進行中的重要環(huán)節(jié)和應注意的問題加以探討和論述。
二、系統(tǒng)化、實踐性及創(chuàng)新性教學探索
1.總體規(guī)劃，把握正確設計方向
機械系統(tǒng)的正常工作是依靠各部分機構的協(xié)調(diào)運動來實現(xiàn)的，因此機械系統(tǒng)方案設計的最初工作階段應是“系統(tǒng)工程設計”，即應在滿足機器各執(zhí)行構件的協(xié)調(diào)運動關系和運動、動力要求下，高屋建瓴地進行整體規(guī)劃，該階段應包括上節(jié)所述設計步驟的前三步。“系統(tǒng)工程設計”階段將為之后各設計階段提供設計目標、依據(jù)和技術參數(shù)，其重要性正如房屋的架構或是汽車的運行，決定了機械系統(tǒng)方案設計工作成功與否及方案的可實現(xiàn)性與合理性。
然而，“系統(tǒng)工程設計”工作正是學生在設計過程中遇到的最大困難，其不愿運用邏輯思維統(tǒng)籌分析各部分運動協(xié)調(diào)關系和機構運動的合理性，而是莽撞地從熟知的局部機構入手開始設計，如此毫無方向性的設計方法無異于盲人摸象，而后的工作無論進行得多細致也無法保證正確的設計結果，最終導致南轅北轍的失敗。
進行“系統(tǒng)工程設計”的關鍵步驟是繪制各執(zhí)行機構的運動工作循環(huán)圖。運動工作循環(huán)圖使各執(zhí)行部分協(xié)調(diào)運動關系明晰可見，更有助于設計者理清思路。最清楚的繪制方法是在直角坐標系中分別做出各執(zhí)行構件所對應原動件在一個工作循環(huán)內(nèi)的運動位移曲線以及對應的阻力曲線，該曲線將為之后的機構設計、運動和受力分析提供必要的設計技術參數(shù)。
以牛頭刨床機構舉例分析，該機器有兩個相互協(xié)調(diào)的執(zhí)行端運動，其一為刨頭的往復直線運動，通過電機、減速裝置及轉(zhuǎn)動導桿和曲柄滑塊機構的組合執(zhí)行機構來實現(xiàn)；另一個運動是工作臺的橫向進給運動，該運動由主運動通過傳動系統(tǒng)，而后通過曲柄連桿、棘輪機構及絲杠螺母組成的螺旋運動來實現(xiàn)，兩者的運動協(xié)調(diào)關系為工作臺的橫向進給運動必須在刨頭非切削時間內(nèi)進行，否則被加工工件將被損壞。繪制運動循環(huán)圖時應分別畫出刨頭、工作臺對應于原動件曲柄轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動一周的位移曲線圖。另外，其工作中切削阻力曲線也應相應繪出，為之后在任意位置進行受力分析時提供相應數(shù)據(jù)。
運動循環(huán)圖將對之后各階段提出一系列設計要求，如工作臺進給的間歇運動是最終通過棘輪機構實現(xiàn)的。若通過曲柄搖桿機構來實現(xiàn)主動曲柄和棘輪的運動傳遞，則應考慮如何設計曲柄連桿機構，才能保證棘輪的工作行程（撥齒使工作臺進給）位于刨頭主運動的回程段，且工作周期一致。以上運動協(xié)調(diào)性為之后進行機構尺寸綜合提出了設計要求，通過分析可將其轉(zhuǎn)化為機構設計的三大類基本問題來解決。
2.開展實踐調(diào)查研究，鍛煉自主研究能力
由于理論學習占授課的主要部分，許多學生對實際機器缺乏感性認識，只會按既定方案進行教條設計，如此閉門造車的設計狀態(tài)使學生缺乏設計興趣，且設計出來的方案也是紙上談兵，不符合實際。
優(yōu)秀的機械系統(tǒng)設計工作依賴于設計者的豐富經(jīng)驗，針對專業(yè)知識匱乏，實踐少的問題，在進行課程設計前的準備工作中應提出以下要求：開展實踐調(diào)查研究，鍛煉學生自主收集獲取相關技術資料及深入自主研究的能力。鼓勵學生廣泛閱讀，擴展知識面，了解最先進的機械構造和設計技術，對機械系統(tǒng)的豐富性能窺得一斑。生活中先進機械系統(tǒng)實例舉不勝舉，如汽車構造中實現(xiàn)前車輪轉(zhuǎn)向的機構、四連桿獨立懸架直線機構等等，都是極具創(chuàng)意且包含先進設計思想理念的設計實例。
獲得實踐的方式很多，如實地參觀考察，聽現(xiàn)場工人師傅講解；圖書館、網(wǎng)絡技術資源也能夠感受到一個豐富精彩的機械世界。通過實踐，再與所學理論知識相結合，學生再一次經(jīng)過了由感性上升到理性的認識過程，掌握了課本知識與實際機器的內(nèi)在聯(lián)系，在設計時更易發(fā)揮其主觀能動性。在補充專業(yè)知識的過程中，領略前輩們的智慧和創(chuàng)新精神，想必也一定會激發(fā)學生自主設計的欲望與熱情。
3.擬定多樣化、創(chuàng)新型設計題目，啟發(fā)創(chuàng)新思維
目前現(xiàn)有傳統(tǒng)的經(jīng)典式機械系統(tǒng)設計題目通常是一些僅要求滿足急回特性和一定協(xié)調(diào)運動的機床類設計，這類設計題目多數(shù)較為成熟，設計難度不小，而類型過于單一，創(chuàng)意思考空間并不大，無法體現(xiàn)機械系統(tǒng)的豐富性。而實際機械系統(tǒng)的功能和設計要求是極其多樣化的，學生在進行課程設計中卻始終沒有機會接觸到這些，無法感受到機械系統(tǒng)設計的豐富多樣性和創(chuàng)新趣味性，更無法為學生帶來創(chuàng)新設計成功后的成就感和喜悅感，更甚者學生直接照搬照抄，比葫蘆畫瓢。
筆者認為，針對初學的學生擬定機械系統(tǒng)題目不宜太過復雜，而在于有思考性和設計意義。只要有創(chuàng)新和分析價值，能激發(fā)起學生創(chuàng)新設計的欲望，這樣的題目即可獲得事半功倍的效果。隨著不斷完善的教學體系發(fā)展，多樣化、創(chuàng)新性設計題目應有所呈現(xiàn)，而這些題目能使學生充分利用所學之術，鍛煉分析判斷能力和解決實際問題的能力。
舉例來說，機械系統(tǒng)中執(zhí)行機構通常是由一些簡單而極富創(chuàng)意設計的四連桿機構來實現(xiàn)的，如從這方面選題，就應要求學生在完成設計的過程中要使設計既不過分復雜，同時又能讓人感受到機械系統(tǒng)的設計理念。在此舉出以下實例加以說明。
如讓學生進行汽車前車輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計。首先向?qū)W生提出以下問題：兩前輪轉(zhuǎn)向時，兩車輪的轉(zhuǎn)角是否相等；然后分析問題：汽車高速行駛時首先要保證行駛的安全性，因此車輪轉(zhuǎn)向時應保證整車純滾動，否則將會出現(xiàn)打滑的危險。由此得到結論：前車輪兩軸線必然與后車輪軸線交于一點，由幾何分析得到兩車輪轉(zhuǎn)角具有一定的函數(shù)關系。該機構可由等腰梯形四連桿機構來實現(xiàn)，其設計問題可歸納為給定兩連架桿位置的函數(shù)生成問題。該問題可分別采用圖解法和解析法來進行求解。
再有，鶴式起重機的執(zhí)行機構為雙搖桿機構，其末端利用連桿的運動來實現(xiàn)重物的移動。問題看似簡單，但其設計卻有一定的特殊功能要求。為保證起重機在左右移動時不上下起伏，避免不必要的做功浪費，應保證連桿末端軌跡為直線，該問題正歸納為連桿機構設計的難點――軌跡生成問題。設計時可首先讓學生了解經(jīng)典的直線軌跡機構，可采用圖解法先進行幾何特征分析，然后再利用優(yōu)化設計來建立數(shù)學模型，以與直線軌跡誤差最小作為優(yōu)化目標進行針對性設計。
通過以上所舉實例可知，實際機械系統(tǒng)中有很多亟待解決和優(yōu)化的問題都依賴于機械系統(tǒng)方案設計。諸如此類具有一定不確定性的設計問題，讓學生真正感受和接觸到實際問題的存在，即使在設計過程中的思考和思維過程很艱難，解決問題時會感到困苦，但收獲成果的喜悅是無法替代的。整個設計過程是伴隨著激情和設計靈感的創(chuàng)造性活動，而不再是一項繁瑣枯燥的事情，使機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計理念深入人心。
三、總結
綜上所述，通過創(chuàng)新性、實踐性的課程設計過程，使學生對機械系統(tǒng)的設計理念有所感悟，使學生更好地在創(chuàng)造實踐能力和分析思維方面得到大幅度的鍛煉，真正達“機械原理”課程設計實踐教學的目的。同時，也對學生今后進一步深入研究并確定其研究方向和領域大有裨益，起著導向作用。期待在今后的機械原理課程設計中將出現(xiàn)更多豐富的創(chuàng)新實踐性題目和先進的設計理念，培養(yǎng)出優(yōu)秀的應用型創(chuàng)新人才，以適應我國科學技術及工程創(chuàng)新的發(fā)展。
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關鍵詞：機械設計;課程設計;教學;措施
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）41-0178-03
一、引言
機械設計課程設計是機械設計課程的一個十分重要的實踐教學環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)學生運用機械設計及其他先修課程的相關知識解決工程實際問題的能力。通過課程設計這一環(huán)節(jié)的訓練，強化學生對機械設計課程的相關知識的理解，對一般機械零件設計的準則、方法和步驟有一個系統(tǒng)全面的掌握，充分培養(yǎng)學生的機械綜合設計能力、工程應用能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)的專業(yè)課學習和畢業(yè)設計奠定良好的基礎。隨著我國高校教育教學體系改革的不斷發(fā)展與深入，機械設計課程設計這一實踐教學環(huán)節(jié)也越來越受到重視[1]。機械設計課程設計教學改革已成為高校機械類專業(yè)教學改革的一項重要內(nèi)容。
二、機械設計課程設計教學現(xiàn)狀分析
隨著我國高校教育教學改革的不斷深入，機械設計課程設計的教學改革也受到了越來越多的關注。由于機械設計課程設計的改革成效不僅取決于其自身的改革，還受到機械設計課程教學改革的制約，雖然近年來不少專家學者進行了大量針對性的研究，但目前仍未能有效解決在設計內(nèi)容、教學模式、評價標準等方面的問題，難以充分發(fā)揮其在培養(yǎng)學生應用創(chuàng)新能力方面應有的功能，與當前應用創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的總體要求還有較大的差距。具體而言，目前的機械設計課程設計教學還存在以下幾個方面的問題。
1.設計題目單一，設計內(nèi)容雷同。目前的機械設計課程設計絕大多數(shù)為二級減速器的設計，原因在于減速器為典型的通用設備，包含了機械設計課程中介紹的幾何所有零件類型，對于學生掌握常用零件的設計方法有重要意義，但是，這種沿用了幾十年的單一設計主題模式，已難以適應現(xiàn)代人才培養(yǎng)模式的要求[2]。由于設計題目單一，導致學生的興趣大打折扣，難以調(diào)動其積極性。雖然是一人一題，但都只是在具體的設計參數(shù)上有所差別，在設計內(nèi)容、設計步驟方面無任何區(qū)別，因此，仍難以從根本上杜絕抄襲現(xiàn)象。同時由于設計過程過于程序化，相關教材與資料上都有詳細介紹，容易使學生感覺枯燥、乏味，不能充分發(fā)揮其創(chuàng)造性思維。
2.教學方法僵化，教學手段守舊。目前機械設計課程設計基本上是沿用傳統(tǒng)的教學方法，即在任課教師擬定設計題目后，學生按照課程設計指導書介紹的方法和步驟依次完成方案設計、零部件設計計算、裝配圖設計、零件圖繪制、設計說明書撰寫和答辯。由于這一套流程多年來已基本程序化，學生只需機械地照搬，依葫蘆畫瓢即可，難以展開創(chuàng)新性思維，而任課教師的指導工作主要是督促學生按照設計流程完成各項具體任務和解答學生設計過程中的細節(jié)問題，較少注重學生的獨立思考與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。雖然CAD技術等先進設計技術在機械設計領域已廣泛應用，但目前的機械設計課程設計大多仍采用圖板繪圖，雖然這樣做不僅可以培養(yǎng)學生的手工繪圖能力，還能減少學生相互投機抄襲的機率，但并不能因噎廢食，畢竟計算機繪圖已是目前機械設計的主流。
3.計劃安排不周全，評價標準不科學。機械設計課程設計一般與機械設計課程教學安排在同一學期，在授課結束后的學期末進行。由于考試科目較多，許多學生忙于應付考試，難以集中精力進行課程設計，因而課程設計質(zhì)量難以保證。部分高校為了便于管理，將學期的最后一周設為考試周，致使整個課程設計階段，學生的主要精力都用于準備考試，對課程設計不重視，甚至是敷衍應付，致使課程設計流于形式。此外，課程設計成績的評定也缺乏科學、規(guī)范的標準，基本上由任課教師自行確定。目前的機械設計課程設計考核主要從四個方面進行考核：平時考核，包括考勤、進度、態(tài)度和獨立完成能力等;圖紙考核，包括結構正確性、整潔性和規(guī)范性;設計說明書考核，包括內(nèi)容完整性、正確性和規(guī)范性;答辯考核，包括回答問題的正確性和使用手冊的熟練性。雖然這種評價方式相對比較全面，但只是一種事后評價機制，缺失了對學生進行正確引導的功能，而且在實際執(zhí)行時缺乏量化指標，主觀性較強，受學生擴招的影響，一名教師往往指導多個班級的課程設計，每個班級學生多達40多人，教師很難把握每名學生的具體情況。此外，現(xiàn)有評價體系中對學生創(chuàng)新能力的評價尚未引起足夠重視，難以激發(fā)學生創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
三、改革的具體措施
為了有效提高機械設計課程設計的教學質(zhì)量，強化學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，解決目前存在的上述問題，必須從設計內(nèi)容、設計模式、教學方法和考核評價等各個方面進行全面改革，建立一套系統(tǒng)高效的機械設計課程設計教學體系?？傮w而言，改革應從以下幾個方面進行。
1.優(yōu)選設計課題，強調(diào)應用與創(chuàng)新能力的結合。針對目前設計內(nèi)容單一、設計流程固化的問題，應結合課程教學要求與專業(yè)培養(yǎng)計劃精心選擇設計題目，優(yōu)化設計內(nèi)容，不僅要深化學生對課堂教學內(nèi)容的理解與消化，強化其工程應用能力的培養(yǎng)，還要兼顧學生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的減速器設計題目雖然單一，但其涵蓋了機械設計課程教學中涉及的幾乎全部零件，有助于學生掌握通用機械的設計方法，是其他任何類型的機械結構都不可替代的。因此，應在保留減速器設計內(nèi)容的基礎上，選擇更加靈活、更富有創(chuàng)造性的設計題目，如搬運機器人、牛頭創(chuàng)床、糖果包裝機等。這些題目既涉及到機構方案選擇與運動原理分析，又涉及到減速器等具體零部件的設計計算，在方案設計時可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新意識，在詳細設計時則強化了學生對一般零部件設計的具體方法，有效實現(xiàn)了應用能力與創(chuàng)新能力的結合。同時，也深化了機械原理相關知識的掌握與應用，實現(xiàn)了機械原理與機械設計課程的有效結合?？紤]到課程設計周期較短，上述課題難以單獨完成，應采用課題組形式，每個課題組2～3人，承擔一個設計課題。總體方案由小組全體成員共同完成，每個成員獨立完成一部分零部件的詳細設計。采用這種模式既可培養(yǎng)學生的團隊意識和協(xié)作意識，也能培養(yǎng)學生的獨立工作能力。
2.改進設計模式，由簡單模仿向深度思考轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的課程設計雖然在形式上是一人一題，但除了具體參數(shù)有所差別以外，設計內(nèi)容、設計步驟及方法都是一模一樣的，且相應的課程設計指導書中均給出了相應的案例，學生只需簡單地模仿即可完成全部設計任務。許多學生在設計過程中依葫蘆畫瓢，生搬硬套，甚至在別人的設計結果基礎上修改參數(shù)變成自己的設計，導致課程設計的基本教學要求都難以保證。通過改進設計模式，采用分組設計模式，使設計題目真正做到差異化，總體方案與設計步驟必須通過團隊協(xié)作和個人深度思考完成，杜絕簡單模仿甚至抄襲的可能性，有效培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新意識。其次，為了防止課程設計與期末考試沖突，對有課程設計任務的學生，應在課程設計之前進行課程考試。對于目前實行小學期制的高校，將課程設計安排在小學期更為合理。此外，為了更好地促進課程設計效果，改變目前課堂教學與課程設計完全分離的模式，將兩者融為一體，即在課程開始時將課程設計的任務下達到每個學生，學生在課程學習過程中便開始構思并不斷完善設計方案，熟悉設計方案中涉及的相關零部件的設計方法，不僅為后期的正式設計奠定了良好的基礎，也可激發(fā)學生的課堂學習興趣，真正做到有的放矢、學以致用。
3.豐富設計手段，熟練掌握多種現(xiàn)代設計方法。裝配圖與零件圖的繪制是機械設計課程設計的一項重要內(nèi)容，目前絕大多數(shù)高校仍要求學生采用手工繪圖，有多方面的原因：一是沒有足夠的機房和電腦供學生使用;二是為了鍛煉學生的手工繪圖能力;三是防止學生抄襲，因為不同學生圖紙內(nèi)容基本相同，僅參數(shù)不同，采用電子圖紙更易于修改抄襲。然而，CAD繪圖已成為目前制造領域的主流，計算機繪圖已成為大學生必須掌握的基本技能，因此高校教務部門和任課教師應積極創(chuàng)造條件，盡可能讓學生采用CAD繪圖，至少要做到部分圖紙采用計算機繪制。此外，虛擬仿真、有限元分析等現(xiàn)代設計技術在機械設計領域也得到了廣泛應用，為了使學生更好地適應社會需求，課程設計中應增加相應的訓練內(nèi)容，讓學生熟練掌握多種常用的現(xiàn)代設計技術，為后續(xù)的學習及就業(yè)奠定良好的基礎。
4.規(guī)范考核評價體系，激發(fā)學生學習興趣與潛能?？己嗽u價體系是課程設計教學體系的一項重要內(nèi)容，既是檢驗學生課程設計完成質(zhì)量的標準，也是教師總結改進教學方法的依據(jù)。建立規(guī)范科學的考核機制不僅可以有效引導學生按照教學要求高質(zhì)量、高效率地完成課程設計，也可激發(fā)學生的學習興趣與自主思考的潛能。針對目前機械設計課程設計考核模式存在的弊端，將考核評價納入課程設計的全過程，實行分階段考核模式，依次進行設計方案考核、設計過程考核和設計結果考核。設計方案考核重點考核設計方案的創(chuàng)新性、合理性、實用性，激勵學生在實用背景下進行創(chuàng)新設計;設計過程考核側(cè)重考核學生結構設計的合理性、設計手冊與設計軟件使用的熟練程度、完成設計任務的獨立性與積極性等;設計結果考核則是對設計圖紙、設計說明書進行考核，重點檢查設計計算的準確性、完整性和設計圖紙的正確性、規(guī)范性，對于手繪圖紙還應兼顧整潔性。為了檢驗學生對設計中相關知識的理解與應用，并及時解決出現(xiàn)的問題，將答辯考核分散到設計過程中，重點針對學生設計中出現(xiàn)的問題進行質(zhì)詢，使答辯不僅只是一種考核形式，更可作為解決學生設計中出現(xiàn)問題的一種手段，強化學生對相關知識點的理解與掌握。采取分段式考核方式，可將學生對設計結果的關注轉(zhuǎn)為對設計過程的重視，防止投機取巧和模仿抄襲等現(xiàn)象的發(fā)生，有效保證和提高課程設計質(zhì)量。
機械設計課程設計是機械類大學生重要的實踐環(huán)節(jié)，也是一項復雜的系統(tǒng)工程，不僅涉及設計選題、設計指導和考核評價等多個方面的內(nèi)容，還與教學計劃、軟硬件條件等因素有關。為了有效提高這一實踐環(huán)節(jié)的教學質(zhì)量，必須不斷深化教學改革，改革課程設計的教學模式，克服現(xiàn)有機械設計課程設計教學體系中存在的各種弊端，建立一套規(guī)范合理、行之有效的新的教學體系，并在不斷的教學實踐中進行改進與完善。
參考文獻：
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[2]劉賀平，羅阿妮，楊思霞，龐永剛.機械設計課程設計融入課堂教學的方法研究[J].中國電力教育，2013，（17）：51-52.
課程體系綜合設計研究
將機械原理、機械設計課程設計內(nèi)容進行整合,探索機械原理、機械設計課程設計中如何培養(yǎng)學生的機械運動方案設計、機械創(chuàng)新設計和解決工程實際問題的能力,提出適合創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標的機械原理、機械設計課程設計實施方案,并完成2008級機制班機械基礎課程綜合設計教學實踐。同時,考慮機制、模具、汽車、機電方向的不同,選擇適合不同方向的綜合設計題目,以設計對象為主線,嘗試在綜合課程設計中引入機構運動演示,要求學生用計算機仿真驗證機構運動設計的合理性[4],嘗試在綜合課程設計中引入機械方案創(chuàng)意設計模擬實驗,要求學生利用運動方案進行模型拼裝創(chuàng)新實驗,驗證機構運動設計的科學性、合理性。通過機械基礎設計課程改革,加強學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。把機械原理、機械設計課程設計時間由原來的分開設計整合為一,機械原理、機械設計兩門課程的課程設計題目選擇范圍加大,同時增加設計時間,激勵學生對這類題目產(chǎn)生較大的興趣,每一位學生都積極思考,差不多每人都提出一到幾種運動方案,然后通過小組討論,挑出最佳方案后,由各組確定自己的最終機械系統(tǒng)運動方案。通過這些創(chuàng)意設計活動,可大提高學生的創(chuàng)新設計能力,改革課程體系綜合設計手段,加強CAD、CAM、CAE等技術應用[5]。運用虛擬樣機技術,可以大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,因而受到了制造廠商、科研機構、大學、公司的極大重視。其中ADAMS是美國MDI開發(fā)的非常著名的虛擬樣機分析軟件。嘗試以ADAMS為工具,讓學生對自己設計出的機構進行建模與仿真,真實地仿真機構的運動過程。改革設計手段,將給課程設計賦予新的活力。
課程體系綜合設計的實踐及應用
1改革設計題目,注重學生素質(zhì)的培養(yǎng)
機械CAD能力、綜合應用與設計能力和創(chuàng)新設計能力是新世紀高素質(zhì)機械工程技術人才的重要素質(zhì)。因此,機械基礎課程綜合設計訓練主線則是以典型機械系統(tǒng)設計為內(nèi)容,并將機械原理和機械設計的兩課程設計貫通,由根據(jù)設計要求到機械運動方案及其運動與動力設計(即機械運動簡圖設計),再到機械系統(tǒng)結構設計和工作能力設計(即裝配圖及零件工程圖的設計),從而形成一條加強機械系統(tǒng)設計和綜合設計能力訓練的設計訓練主線[6]。使學生經(jīng)過原理方案的設計、執(zhí)行機構的設計、傳動方案的設計、結構設計等過程,加深對機械系統(tǒng)的整體認識,加強設計中的工程意識,培養(yǎng)綜合創(chuàng)新設計的能力。目前各高校都在進行課程設計改革實踐,但兩門課程設計合在一起的課程設計指導書還很少見[7]。因此,根據(jù)我校實際情況,編寫了適合于本科機械類的機械基礎課程綜合設計指導書,指導老師可根據(jù)不同方向教學班次選用設計題目。
2機械傳動方案設計,培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力
機械傳動方案設計是一個重要的環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)中應充分體現(xiàn)以學生為主體,以教師為主導的指導思想。教師在指導時,應因材施教、因人施教,對不同層次的同學要有所區(qū)別。在選題方面,提倡設計能力較強的同學選擇指導書以外的題目。在指導方面,對這些同學應適當增加設計的難度和深度。方案設計時重點是要把握創(chuàng)新點[8]。在方案分析過程中,為了實現(xiàn)一個確定的設計目標,要求學生至少提出3種可行的方案,并對方案進行分析、比較,總結出其優(yōu)點與不足。然后確定出設計者認為最優(yōu)方案作為本次課程設計方案。最后對此方案進行詳細設計,包括其運動過程和運動尺寸的確定,進行結構設計和強度設計直至計算。
3引入虛擬樣機技術進行機構分析
虛擬樣機技術又稱為機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術,是國際上20世紀80年代隨著計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項計算機輔助工程技術。運用虛擬樣機技術,可以大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,受到了制造廠商、科研機構、大學、公司的極大重視。其中ADAMS是美國MDI開發(fā)的非常著名的虛擬樣機分析軟件。基于貫徹實施培養(yǎng)卓越工程師思想,在機械基礎課程綜合設計中引入ADAMS軟件對插床導桿機構、沖壓機構、擺動式運輸機機構、牛頭刨床擺動導桿機構等進行運動學和動力學分析,自動繪制刀具的位移、速度、加速度曲線,自動繪制曲柄受到的平衡力矩曲線圖等,能通過后期處理繪制最大動態(tài)剩余功曲線圖,使曲線結果清晰、精確。導桿機構動態(tài)仿真時,觀察在各位置時所對應曲線含義,加深對課本關于機構有關運動學、動力學相關參數(shù)優(yōu)化設計的理解。ADAMS軟件還能對機構采取參數(shù)化建模,學生可以通過輸入機構不同原始參數(shù),進一步比較不同結果。與過去用圖解法或自編程序法進行機械原理課程設計相比,利用計算機對機械進行輔助設計,實現(xiàn)了教學創(chuàng)新,學生普遍反映用ADAMS軟件進行課程設計快捷、方便、直觀,課程設計能達到滿意效果。
4理論聯(lián)系實際,修改設計對象
在實際工程應用領域中,推薦采用的大多數(shù)齒輪減速器都是采用硬齒面。隨著工業(yè)的發(fā)展,新技術新工藝不斷涌現(xiàn),在齒輪行業(yè),特別是隨著硬齒面齒輪加工技術的成熟,加工設備的完善,硬齒面齒輪減速器已經(jīng)成為齒輪減速裝置的主流,得到了廣泛的實際工程應用,而軟齒面齒輪減速裝置有被逐步淘汰的趨勢。因此,應結合實際,采用硬齒面齒輪減速器設計的題目來進行實踐環(huán)節(jié)的訓練。由于硬齒面齒輪減速器的設計與實際結合緊密,學生的自覺性與積極性得到了很大提高[9]。與此同時,有關硬齒面齒輪設計的資料無法從現(xiàn)有資料中直接利用,這迫使學生主動查找相關資料,詢問老師,學生的實際設計能力得到了更大的提高。從改用硬齒面齒輪減速器設計結果來看,整機的重量減輕、體積縮小,使用材料大幅減少,相應的造價也隨之下降。這使學生認識到科技的進步給生產(chǎn)實際應用帶來的巨大影響。
關鍵詞：機械設計基礎；“1+N”評價體系；教學改革
中圖分類號：G624.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）36-0039-02
“機械設計基礎”是根據(jù)教育部頒發(fā)的《高等學校機械設計基礎課程教學基本要求》，并適應當前模塊化教學改革的需要而開設的，目的是為了培養(yǎng)厚基礎、強能力、高素質(zhì)、寬口徑應用型人才，是機械類專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)基礎課程。“機械設計基礎”課程主要包括工程力學基本知識，常用的平面機構基本概念、工作原理和常用的設計方法，各種機械傳動和軸系零部件的設計計算方法等?！皺C械設計基礎”課程是從理論性、系統(tǒng)性很強的基礎課向?qū)嵺`性較強的專業(yè)課過渡的一個重要的環(huán)節(jié)，對學生學習專業(yè)課程起著承上啟下的橋梁作用，著重培養(yǎng)學生分析選用和設計常用機構、機械傳動裝置和簡單機械的能力，為學生從事機械的研究開發(fā)和設計打下必要的基礎。
一、“機械設計基礎”課程現(xiàn)階段的教學現(xiàn)狀
1.教學內(nèi)容的繁多、知識點專業(yè)性強?！皺C械設計基礎”課程主要介紹工程力學、機械原理、機械設計的各種機械基本概念、基本知識點，這些機械知識點不僅涉及的內(nèi)容多，涉及面廣，并且在知識結構體系上，是相互獨立、內(nèi)容零散、孤立的進行介紹。由于課時所限，只能是對于基本知識點以及簡單的實際運用的介紹，缺乏對于機械系統(tǒng)和機器、機構各部分的內(nèi)部聯(lián)系的整體認識，更不用說工程實例的實際應用，這就導致學生對“機械設計基礎”課程內(nèi)容掌握不夠充分，不利于培養(yǎng)學生對于機械總體設計以及分析的能力。
2.教學模式單一、學習興趣不高。在先修課程的不足之下，用傳統(tǒng)的教學模式已經(jīng)不能滿足需求了，現(xiàn)在的“機械設計基礎”課程雖然在課堂上加入了多媒體演示教學，但它的知識結構煩瑣復雜，基礎理論內(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，學生沒有實際的運用和接觸，只會覺得學的吃力，學到的知識沒有及時思考和總結，難以消化。并且課程中的實驗課程開設較少，讓學生聯(lián)系課程中的知識點，自己動手做實驗的內(nèi)容也不多，學生的學習興趣就會下降。
3.考核方式單一、綜合能力評估不足。在“機械設計基礎”課程考核過程中，學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“機械設計基礎”課程是學生接觸到的第一個專業(yè)基礎課程，它所培養(yǎng)的是將機械基本理論、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)應用特色，最終使學生成為具有機械綜合設計及分析能力的人才。那么這種簡單評定標準就無法全面反映學生的綜合能力的水平，也不能激發(fā)學生學習的積極性。
4.與工程實踐結合少，實際技能得不到綜合運用。“機械設計基礎”的課程其教學目的是培養(yǎng)學生具有分析常用機構的工作原理，能夠進行簡單的機械結構設計，選擇常用零件并對其進行強度計算的能力。這些能力在“機械設計基礎”的課程設計中也有所運用，但現(xiàn)代企業(yè)中實際產(chǎn)品、實際案例結合的較少，學生在學習運用中沒有實際的運用和聯(lián)想帶入，在以后走向工作崗位時，就會出現(xiàn)學得多、用得少，學得廣、用得不精的情況。
二、“機械設計基礎”的教學改革
針對人才培養(yǎng)對“機械設計基礎”課程的要求，在教學觀念上，將先進性與實用性有機結合，注重“理論聯(lián)系實際”；在教學的內(nèi)容上，以“必需”、“夠用”為度，淡化公式推導，注重強調(diào)理論聯(lián)系實際，以機械系統(tǒng)結構為中心，內(nèi)容上相互聯(lián)系，結合機械工程實例，加以實際運用；在教學模式上，以學生為中心，輔助利用現(xiàn)代的多媒體教學，聯(lián)系實際運用的實驗課程和課程設計，改進教學手段；通過新型“1+N”的考核方式，建立新機制下的“機械設計基礎”課堂教學和實踐教學模式，全面提高“機械設計基礎”課程的教學質(zhì)量。
1.教學內(nèi)容改革。面向企業(yè)需求的“機械設計基礎”課程教學內(nèi)容分為兩個部分：（1）知識理論部分。由于“機械設計基礎”課程是從理論性、系統(tǒng)性很強的基礎課向?qū)嵺`性較強的專業(yè)課過渡的一個重要的環(huán)節(jié)，主要介紹工程力學的基本知識，常用平面機構的基本概念、工作原理和常用的設計方法，各種機械傳動和軸系零部件的設計計算方法；在這些原有的理論基礎上，優(yōu)化整合理論教學內(nèi)容，對于基礎的機械系統(tǒng)整體認識，在講解過程中輔助運用現(xiàn)在企業(yè)的工程實例進行教學，將理論與實際結合，拓寬學生的知識面和眼界。（2）實踐部分由基本的教學實驗、結合企業(yè)案例的培訓、針對機械創(chuàng)新設計類大賽進行設計與制作三部分組成。針對不同類型學生而設，從教學實驗、課程設計開始，鍛煉學生運用所學的知識完成設計方案，再針對企業(yè)的實例對機構設計和機械設計進行強化和有針對的練習，培養(yǎng)學生獨立思考、學習的能力，以及培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，為參加機械創(chuàng)新設計類大賽奠定基礎。
2.教學模式建設?，F(xiàn)代在教學課堂上，教學過程以學生為中心，輔助利用現(xiàn)代的多媒體教學，但是運用多媒體教學的缺點就是信息量大，學生在課前若沒有預習，課堂上就無法消化完。這就需要將教學模式進行改革，提高學生的自主學習能力，使之能夠?qū)χR點進行系統(tǒng)地把握，增強學生的學習興趣。
新型的教學模式的內(nèi)容分為四個模塊，不僅滿足教學大綱對于教學的基本要求，也能讓學生可以系統(tǒng)的學習“機械設計基礎”課程的知識。模塊一，主要還是以老師的教學為主，在教學課堂上，以學生為中心，輔助利用現(xiàn)代的多媒體教學，多用機械動畫演示，聯(lián)系實際運用，讓學生對復雜的機械機構可以直觀的看到動態(tài)演示，并進行記憶，這個是對傳統(tǒng)課堂教學的一種改進。模塊二，主要針對“機械設計基礎”課程中基本知識點散亂，學生課堂上難消化，需要提前預習的問題，在教學模式中設計小型課堂教學，針對于課程中的知識點進行提前預習，由學生自發(fā)的組織學習，以及準備上課教案、PPT。由一名代表上臺進行講課，將課堂交給學生，結束后，由學生提問，老師點評，進行輔助的補充。模塊三，基于“機械設計基礎”課程中知識結構的復雜性，需要做到及時的復習，在教學模式中設計出隨堂測試。針對教學中的重難點部分，在老師講課結束后，給出復習時間，在一章結束后，出1～2個練習題，在課堂上，用10～15分鐘讓學生當堂解答。這樣既可以鞏固知識點，也可以讓學生有學習的緊迫感，起到及時復習消化知識點的作用。模塊四，實驗課程和課程設計。在后期的課程設計中，課程設計的內(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。所以結合課程設計和具有企業(yè)特色的案例就可以更深入的掌握和運用所學的知識。
改革教學模式，增加教學手段，通過新型“1+N”的考核方式，綜合培養(yǎng)學生的應用能力，以此探索與研究應用性人才培養(yǎng)相適應的教學方法與手段，整理并總結出具有專業(yè)特色的一流教學內(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。改革考核方法，實際上就是針對新型的教學模式，在課堂上，以學生為主體，進行多樣的評價、考核?？己说膬?nèi)容：考勤占5%、平時作業(yè)占10%。針對“機械設計基礎”課程中，基本知識點散亂，學生課堂上難消化，需要提前預習的問題，在教學模式中設計小型課堂教學，考核占15%，以及在課程中知識結構的復雜性，需要做到及時的復習，在教學模式中設計出隨堂測試。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，設計各環(huán)節(jié)的考核標準和相應的考核表格，形成對基本知識的掌握、實踐技能、團隊合作能力等綜合評價體系。以利于突出應用型、創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)，與新型教學模式，相互補充，形成一個有機的整體，完成課程的教學改革。
三、結語
由于“機械設計基礎”涉及的知識點內(nèi)容多，并且在知識結構體系上，是相互獨立、零散的，缺乏對于機械系統(tǒng)的整體認識以及工程實例的實際應用。針對這些問題通過對于“機械設計基礎”課程的教學內(nèi)容、教學模式、評價體系的改革，得到改善。
在“機械設計基礎”課程教學改革過程中，還有可以繼續(xù)補充和深化的內(nèi)容。例如，課程設計的題目內(nèi)容可以進行細化的分類，有針對機械機構的設計以及機械零件的設計；結合具有企業(yè)特點的案例，例如走訪蕪湖奇瑞的模具廠，設計院等，對于車身結構、懸架進行設計和分析，以及湖北中航對于汽車內(nèi)部的座椅進行設計和調(diào)試等。結合企業(yè)的具體案例，在課堂上進行分析講解，豐富教學改革的內(nèi)容，在今后的教學過程中不斷改進，以期培養(yǎng)學生自主學習的興趣，增加學生對于機械機構的觸感，培養(yǎng)學生對于機械總體設計以及分析能力，最終達到全面提高學生綜合素質(zhì)的目的，建立以綜合、設計、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為中心的教學新體系。
參考文獻：
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[2]陸萍，宋可總，欒瑩，孟劍鋒.機械設計基礎課程教學改革研究與實踐[J].高等理科教育機械，2006，（1）.
針對應用型本科的培養(yǎng)特點，分析總結了機械設計課程設計中存在的問題。該文介紹了采用較直觀，且?guī)в幸欢ń忉尯退饕δ艿膱D解圖示教學方法，讓學生更容易、更方便地理解設計內(nèi)容和設計方法，以便更好地完成機械設計課程設計，提高教學質(zhì)量，也為其他地方高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供一定的參考價值。
關鍵詞
圖解法;機械設計;課程設計;教學實踐
機械設計課程設計是機械專業(yè)學生必不可少的一次實踐性教學環(huán)節(jié)。目前，各個高校大都采用的是比較經(jīng)典的題目《帶式輸送機的設計》，要求學生主要設計輸送機傳動系統(tǒng)中的齒輪減速器。在各類《機械設計課程設計指導書》以及《機械設計課程設計手冊》中，雖都有減速器結構設計圖樣，但是，由于圖樣是經(jīng)大比例縮小的，許多細節(jié)不能表達清楚，甚至還容易造成誤解［1－2］。機械設計課程設計的安排只有短短3周時間，在這個時間段里，正值期末考試，厚厚的一本設計指導書學生沒有時間閱讀。雖然，在此之前學生們也做過減速器模型的拆裝實驗，但實驗時間短，學生沒有留下更深的印象，甚至機器中某些零部件的名字和作用都不清楚，更不用說進行合理的設計和正確的選取。另外，本次設計是機械類專業(yè)的學生第一次接觸這么復雜的裝配圖，從何處開始設計、怎么設計，令他們感到茫然;在繪制零件圖時，除了課本上講解過的V帶輪、齒輪、鏈輪及軸以外，對零件的結構設計或者是標準件、外購件的選取更是不知道如何下手。學生失去信心后就糊里糊涂地照抄圖，甚至是按比例描圖，不能很好地達到教學目的［3－4］。在具有豐富設計生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的老師的指導下，我們分析了典型的減速器的結構裝配圖，然后，局部分解并標出該處關鍵零件的名稱、作用以及設計選取途徑，用圖解圖示的辦法，很好地詮釋了結構設計及設計方法，直觀明了。經(jīng)過近幾年在教學過程中的不斷完善和補充，逐漸形成了一套圖解法的教學模式，取得了良好的效果。
1圖解法授課措施
圖示圖解法，就是將所表達的重點部分用圖示的辦法表現(xiàn)出來，同時注有簡潔的文字說明，相對純文字的敘述，圖解法作為一種教學方法，更加直觀、清晰、生動，容易被學生接受［5］。
1.1三維做出總裝配爆炸圖在課程設計開始之前，指導教師利用三維軟件Pro/e或其他軟件做出一個三維的裝配模型圖，表現(xiàn)出減速器整體形狀，用三維爆炸圖來展示減速器各個部分的名稱和作用，讓學生對減速器有個感性認識。
1.2用二維圖紙進行結構設計選擇視圖，從繪制裝配圖的第一條線開始，到整個裝配圖的完成，分步驟，每隔一個重要環(huán)節(jié)制成一張圖，這樣便于學生作為參考。如圖1所示為在裝配圖繪制時，中心線位置的確定、畫好齒輪后箱體內(nèi)外壁線的位置、油溝的位置，及上下箱體凸緣的寬度和厚度。其中，分箱面凸緣的寬度尺寸A=δ+c1+c2，此處的c1和c2是分箱面連接螺栓的扳手空間尺寸，查機械設計手冊可得。如圖2所示為如何確定減速器中高低速軸的各軸段的直徑和長度及支撐軸承的型號和位置。用類似于圖1和圖2的過程圖共計25張，基本上就能夠把減速器結構設計的整個過程表達出來。教學時，可以將這部分圖紙做成PPT，逐張圖按照順序給學生講解設計過程。
1.3分析結構重點和學生容易出錯的部位根據(jù)減速器實際生產(chǎn)和裝配的實踐經(jīng)驗，再針對學生對結構常見的疑惑和設計過程中容易出現(xiàn)的錯誤和問題、注意事項等，采用局部放大的形式，制作成圖片，同時，用文字形式簡述該局部的名稱、作用以及設計依據(jù)的出處和設計要求。如減速器上檔油盤的設計注意事項，當齒輪速度大于等于2m/s時，采用飛濺，但不希望飛濺起來的油直接進入軸承，所以在箱體和箱蓋的結合面處加油溝和導油結構，把油引入軸承，同時在小齒輪處加檔油盤。詳細結構如圖3所示。另外，軸承的選用和位置的確定時需注意:軸承外圈端面要與箱體內(nèi)表面有5～10mm的距離，軸承使用時一定要考慮便于拆裝，因此軸肩尺寸和軸套尺寸一定要嚴格按照軸承標準中給出的尺寸進行設計。詳細結構如圖4所示。對繪圖容易出錯的地方用圖形表達出來，讓學生避免出現(xiàn)同樣的錯誤。如圖5所示的是螺紋連接處的畫法;同時把學生畫圖時容易遺忘的地方也局部放大重點表達出來，如圖6所示的是六角螺栓和油塞的畫法和位置，畫圖時要嚴格按照設計手冊所規(guī)定的尺寸畫，油塞設計位置時要考慮能夠把全部的油放完。用以上這樣的圖片共40張，基本上就可以把減速器設計過程清晰明了地展示給學生。最后，繪制出一張典型減速器的正規(guī)裝配圖，把以上的局部說明，按照相關位置標出文字，授課時，先將局部圖片用PPT形式給學生講述。學生繪制圖紙時，將帶有說明的裝配圖掛在教室，以方便學生隨時查看，提高學習效率。
2注意事項
2.1注重圖紙表達的完整性學生先期所學的機械制圖，更多的是注重了零件圖形部分的表達，在本次課程設計中零件圖和裝配圖的設計，更要注重圖紙內(nèi)容的完整性，不僅僅是要正確表現(xiàn)零件的結構，還應該強調(diào)尺寸的正確標注、適當?shù)募庸ひ?、材料的合理選擇;以及熱處理要求等信息，力爭完整、正確、全面的圖紙表達能力的培養(yǎng)［6］。
2.2邊計算邊設計部分學生只重視數(shù)據(jù)計算，不重視結構設計，總認為制圖前，要把各個尺寸計算出來，導致整個設計費工費時。要提醒學生有些地方是邊結構設計邊定尺寸的。
2.3嚴格按照國標制圖標準件選擇與裝配結構，必須按照國家相關標準制圖。例如，安裝軸承位置的軸肩尺寸、端蓋形式及其尺寸、密封件位置對軸的要求等，應該按照相關標準要求設計，不能自由發(fā)揮。對國標沒有明確規(guī)定的部分零部件，也要參照《機械設計課程設計手冊》推薦內(nèi)容設計。
3結束語
經(jīng)過幾年的實際應用，圖解法教學取得了很好的效果。學生能夠更快地進入設計狀態(tài)，思路清晰;能夠更加方便快捷地運用工具書，照抄圖描圖現(xiàn)象明顯減少;課程設計完成質(zhì)量得以提高，良好、優(yōu)秀率增加。
參考文獻
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關鍵詞:機械設計基礎 理論與實踐 創(chuàng)新能力 教學方法
中圖分類號:G642.4 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(a)-0212-01
《機械設計基礎》是高等院校近機械類專業(yè)為培養(yǎng)現(xiàn)代化工程技術人才而設置的一門專業(yè)基礎課程,主要任務是加強學生對機械零件設計理念的認識,培養(yǎng)學生的創(chuàng)造思維和實踐應用能力,在學生的培養(yǎng)環(huán)節(jié)中占有重要地位。本課程在教學過程中需要應用大量的先修課程知識,具有較強的綜合性和實踐性,覆蓋面廣,教學難度較大。從以往教學效果來看,存在學生對所學知識理解不夠透徹,設計能力不強、創(chuàng)新設計能力薄弱等問題。因此,改進本課程現(xiàn)有的理論教學與實踐教學相結合的模式,加強課堂教學與工廠實際生產(chǎn)要求的聯(lián)系,培養(yǎng)學生面向產(chǎn)品制造的思維理念,加強學生的創(chuàng)新意識以及動手能力,具有十分重要的意義。
1 加強理論教學與實踐教學的結合
實踐教學是培養(yǎng)學生運用理論知識解決實際問題、提高學生工程技術能力的重要環(huán)節(jié)?！稒C械設計基礎》針對機械產(chǎn)品的運動、失效形式和零件加工過程進行講解,課程實踐性較強,知識涉及面廣,在講授時必須注意對課程進行宏觀把握。通過近幾年的教學過程體會,總結出以下幾個方面來加強教學過程中理論學習和實踐學習的結合。
1.1 引用實例分析講解
在課堂教學過程中,多引用實例設計分析,加強學生對各個知識點的理解。在課堂上,通過展出一些典型失效的零部件,如膠合的齒輪,疲勞斷裂的軸等,引導學生應該注意觀察哪些要點,通過對零件斷面的分析,了解零件的失效是怎么形成的,應該采取什么樣的措施避免,以此加深學生對理論知識的掌握程度,并應用于實際的零件設計當中。同時,結合多媒體等有效途徑,通過播放三維動畫或視頻資料,使學生更直觀的看到機械零件的工作原理及在實際中的應用。
1.2 加強機械設計基礎實驗環(huán)節(jié)
機械設計基礎實驗教學環(huán)節(jié)包括課程實驗和課程設計,對提高學生的工程設計能力有著非常重要的作用。通過親自動手進行一些機構的拆裝,讓學生弄清一些構件和機構的概念及構成。例如在講授完機構分析設計部分后,安排學生進行機構運動試驗,通過對實驗室的“慧魚”創(chuàng)意組合模型進行拆裝和分析,展示常見機構的工作原理。運用設計構思和實驗分析,實現(xiàn)特定運動規(guī)律的合成與分解,進一步掌握了課程的理論知識。
課程設計如同一條線,把機械設計基礎課程中各個相對獨立的環(huán)節(jié)貫穿起來,使學生能夠?qū)⒗碚撆c實際更好的結合。在指導學生課程設計過程中,除了介紹傳統(tǒng)的電動機選擇、傳動比分配及計算、傳動裝置運動參數(shù)及動力參數(shù)計算等內(nèi)容外,還對學生灌輸了優(yōu)化設計等內(nèi)容。在設計中對學生進行分組,對同一任務要求的不同設計方案進行分析討論,比較每種方案的優(yōu)缺點,并要求學生進行改進,在不斷的修正過程中鍛煉了學生的分析計算、設計和繪圖能力,懂得根據(jù)實際情況對方案進行取舍和變通。通過課程設計,使學生積累了工程實踐經(jīng)驗,同時消化了書本的知識,鍛煉學生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力。
1.3 組織學生積極參加實踐環(huán)節(jié)
引入企業(yè)項目,開展第二課堂,組織學生到企業(yè)加工車間參觀,使學生面對實際生產(chǎn)技術問題,學會靈活運用課程所學知識予以解決。鼓勵學生參加省、市、校等舉辦的機械創(chuàng)新設計大賽、“挑戰(zhàn)杯”、全國方程式賽車等競賽,在任課教師的指導下,利用本課程所學的運動學知識和機械零件設計知識,完成競賽作品設計。通過參加專業(yè)性的實踐和競賽,培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的作風,在實踐活動中鍛煉學生的工程設計能力和產(chǎn)品開發(fā)能力。
2 注重學生創(chuàng)新精神與能力培養(yǎng)
2.1 培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力
學生接受書本知識是一方面,如何能運用所學知識進行新的思考和創(chuàng)造,則是創(chuàng)新。因此在課程教學中,除了培養(yǎng)學生思考問題的一般性方法,還應對學生加強創(chuàng)造性思維的訓練。
首先,要啟發(fā)學生的思路。大多數(shù)學生是在教師的引導下學習,對于教師所講的知識僅停留對該知識點的接受階段,缺乏深入理解和舉一反三的外延。因而,在授課過程中要主動啟發(fā)學生的思維,增加發(fā)散性和開放性的習題和討論,引導學生對問題有更深入和廣泛的認識,甚至能聯(lián)系到交叉課程和交叉學科,使學生對所學知識活學活用。同時,通過討論也能提高學生的學習興趣,迸發(fā)出新的思想火花,有助于學生思維方法的鍛煉和創(chuàng)新方法的培養(yǎng)。
其次,要引入現(xiàn)代化的設計理念和方法。在科學技術日新月異的今天,現(xiàn)代化的設計理念和加工設備,如一股清泉源源不斷為機械設計注入新的活力。作為教師,要把握最新動態(tài),不斷將新思路、新方法、新設備介紹給學生,結合現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設計理念,重點培養(yǎng)學生的產(chǎn)品創(chuàng)新能力。
最后,要鍛煉創(chuàng)新實踐能力。學生只有參加創(chuàng)新實踐,才能綜合運用所學知識解決問題,形成創(chuàng)造能力。在授課過程中,通過案例分析—提出問題—解決問題—新方案設計這條途徑,可以啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維,提高學生的創(chuàng)新能力。通過課程設計、參與科研課題、參加競賽、工程實習等多種方式,激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情,提高學生的創(chuàng)新設計技能,培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實踐的能力。
2.2 重視學生其他能力的培養(yǎng)
在教學過程中,還應注重學生其他能力的培養(yǎng)。比如獲取新知識的能力、團隊協(xié)作精神和語言表達能力。通過小組討論、項目訓練、競賽等多種形式,培養(yǎng)學生查閱資料、獲取新知識的能力,培養(yǎng)學生團隊合作,集體智慧的精神,培養(yǎng)學生語言提煉、表達和思考的能力。
3 結語
《機械設計基礎》作為一門綜合性、實踐性較強的專業(yè)基礎課程,要求教師在工作中不斷探索創(chuàng)新,改進教學方法,研究適合培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的教學途徑,加強與學生的溝通配合,充分利用好學校和社會搭建起來的實踐平臺,為現(xiàn)代化社會發(fā)展需要培養(yǎng)出具有扎實的基礎理論知識、良好的動手實踐能力和較強的創(chuàng)新精神的人才。
參考文獻
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