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1.專(zhuān)業(yè)認(rèn)知學(xué)習(xí)階段在第一學(xué)年第一學(xué)期開(kāi)設(shè)的“機(jī)械專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論”為所有機(jī)械專(zhuān)業(yè)本科生的必修課(32學(xué)時(shí))。該課程保證有8學(xué)時(shí)的關(guān)于紡織機(jī)械的授課內(nèi)容,重點(diǎn)介紹紡織機(jī)械行業(yè)的情況、紡織機(jī)械的分類(lèi)、紡織機(jī)械的主要設(shè)備,使學(xué)生對(duì)紡織機(jī)械有初步的感性認(rèn)識(shí)。
2.專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)階段紡織機(jī)械門(mén)類(lèi)繁多、性能各異,有紡紗機(jī)械、織造機(jī)械、化纖機(jī)械、針織機(jī)械、非織造機(jī)械、染整機(jī)械、服裝機(jī)械、紡織器材與儀器8大類(lèi),分別對(duì)應(yīng)8個(gè)紡織機(jī)械子行業(yè),僅紡織機(jī)械的主流機(jī)型就超過(guò)200種。這些門(mén)類(lèi)繁多的紡織機(jī)械幾乎涵蓋了所有的機(jī)械結(jié)構(gòu)、光機(jī)電控制系統(tǒng)及工程材料。因此,在通用機(jī)械類(lèi)課程教學(xué)中,以紡織機(jī)械為載體,將紡織機(jī)械的案例融入到如“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“機(jī)械工程材料”“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”“微機(jī)原理及應(yīng)用”“測(cè)試技術(shù)”“液壓氣動(dòng)技術(shù)”等相關(guān)課程中,盡可能以紡織機(jī)械為案例進(jìn)行授課。
3.專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)階段對(duì)于實(shí)行學(xué)分制的高校來(lái)說(shuō),學(xué)生有一定的選課自由,但由于專(zhuān)業(yè)課的學(xué)時(shí)有限,因此,紡織機(jī)械類(lèi)選修課不宜開(kāi)設(shè)太多,以免因選課人數(shù)太少而導(dǎo)致課程設(shè)置流產(chǎn)。我校(東華大學(xué))機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)設(shè)有4個(gè)專(zhuān)業(yè)方向:機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、機(jī)械制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、幕墻工程與機(jī)械。在機(jī)械設(shè)計(jì)及理論專(zhuān)業(yè)方向開(kāi)設(shè)3門(mén)紡織機(jī)械類(lèi)課程:(1)“紡織機(jī)械概論”,64學(xué)時(shí),基于大紡織范疇,涉及紡紗機(jī)械、織造機(jī)械、針織機(jī)械、化纖機(jī)械、染整機(jī)械、非織造機(jī)械等內(nèi)容,使學(xué)生了解紡織機(jī)械的工作原理、基本構(gòu)成。(2)“紡織機(jī)械設(shè)計(jì)(1)”,48學(xué)時(shí),使學(xué)生掌握紡紗機(jī)械、織造機(jī)械、針織機(jī)械的共性關(guān)鍵機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和方法。(3)“紡織機(jī)械設(shè)計(jì)(2)”,48學(xué)時(shí),使學(xué)生掌握化纖機(jī)械、染整機(jī)械、非織造機(jī)械的共性關(guān)鍵機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和方法。機(jī)械設(shè)計(jì)及理論專(zhuān)業(yè)方向的選修課設(shè)置如表1所示。要求學(xué)生至少選修12學(xué)分。選課組合方案如下:(1)偏“通用機(jī)械”的選課方案:紡織機(jī)械概論、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、機(jī)械噪聲控制。(2)偏“紡織機(jī)械”的選課方案:紡織機(jī)械概論、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、紡織機(jī)械設(shè)計(jì)(1)、紡織機(jī)械設(shè)計(jì)(2)。(3)“通用機(jī)械+經(jīng)典紡織機(jī)械”的選課方案:紡織機(jī)械概論、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、紡織機(jī)械設(shè)計(jì)(1)、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)(或機(jī)械噪聲控制)。(4)“通用機(jī)械+新型紡織機(jī)械”的選課方案:紡織機(jī)械概論、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、紡織機(jī)械設(shè)計(jì)(2)、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)(或機(jī)械噪聲控制)。
4.實(shí)踐教學(xué)在機(jī)械類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、工程實(shí)踐教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)中,以紡織機(jī)械為載體,設(shè)計(jì)相關(guān)題目或課題;在專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)(實(shí)驗(yàn))階段,確保有4個(gè)學(xué)時(shí)的參觀實(shí)習(xí),要求撰寫(xiě)參觀實(shí)習(xí)報(bào)告。
二、編寫(xiě)適應(yīng)新形勢(shì)的紡織機(jī)械類(lèi)教材
(1)首次出版“十二五”省部級(jí)規(guī)劃教材《紡織機(jī)械概論》(陳革、楊建成主編,中國(guó)紡織出版社,2011年5月出版)。該教材基于“大紡織”的概念,介紹紡織機(jī)械的分類(lèi),分析紡紗機(jī)械、織造機(jī)械、針織機(jī)械、化纖機(jī)械、染整機(jī)械、非織造機(jī)械的基本工藝原理、核心技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備、產(chǎn)品分類(lèi)等;還簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外紡織機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)狀、光機(jī)電一體化技術(shù)在各類(lèi)紡織機(jī)械上的應(yīng)用情況及現(xiàn)代紡織機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。
(2)出版“十二五”省部級(jí)規(guī)劃教材《織造機(jī)械》(陳革主編,中國(guó)紡織出版社),獲2011年中國(guó)紡織服裝教育學(xué)會(huì)優(yōu)秀教材獎(jiǎng)、2012年中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
(3)出版“十二五”省部級(jí)規(guī)劃教材《紡紗機(jī)械》(毛立民、裴澤光主編,中國(guó)紡織出版社)。教材介紹了紡紗機(jī)械的分類(lèi)、機(jī)構(gòu)組成、工藝過(guò)程和工作原理,以及近年來(lái)紡紗機(jī)械的新裝備和新技術(shù),特別是機(jī)電一體化技術(shù)在紡紗機(jī)械上的應(yīng)用。
(4)正在編寫(xiě)“十二五”部委級(jí)規(guī)劃教材《機(jī)械專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論》。該書(shū)為面向紡織特色高校機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的概論性教材,其中包含紡織機(jī)械概論的相關(guān)內(nèi)容。主要內(nèi)容有:機(jī)械工程概述、機(jī)械工程中的力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)電一體化技術(shù)、新材料及其工程應(yīng)用、紡織機(jī)械導(dǎo)論。
(5)正在編寫(xiě)“十二五”部委級(jí)規(guī)劃教材《紡織機(jī)械設(shè)計(jì)》。教材從各類(lèi)紡織機(jī)械中提煉出關(guān)鍵共性機(jī)構(gòu)(裝置或系統(tǒng)),強(qiáng)調(diào)對(duì)機(jī)構(gòu)(裝置或系統(tǒng))的綜合設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容有:梳理機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、牽伸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、卷繞機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、烘干裝置的設(shè)計(jì)、紡絲成型裝置的設(shè)計(jì)、自調(diào)勻整系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、針織成圈機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、立體織物編織機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
三、編寫(xiě)《機(jī)械類(lèi)課程的紡織機(jī)械案例集》
《機(jī)械類(lèi)課程的紡織機(jī)械案例集》擬收集各類(lèi)紡織機(jī)械的典型機(jī)構(gòu)(裝置或系統(tǒng))案例,可用于“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”“液壓與氣動(dòng)技術(shù)”“測(cè)試技術(shù)”“機(jī)電控制系統(tǒng)”“機(jī)械工程材料”等機(jī)械類(lèi)課程的教材編寫(xiě)、課件制作、授課舉例等,從而將紡織機(jī)械的案例融入到相關(guān)課程中。表2為機(jī)械類(lèi)課程的知識(shí)點(diǎn)與紡織機(jī)械典型機(jī)構(gòu)(裝置或系統(tǒng))的對(duì)照表。
四、編寫(xiě)《紡織機(jī)械課程設(shè)計(jì)(畢業(yè)設(shè)計(jì))選題集》
從以往的畢業(yè)設(shè)計(jì)或課程設(shè)計(jì)題目中,精選出包括各類(lèi)紡織機(jī)械典型機(jī)構(gòu)、典型系統(tǒng)的題目,在此基礎(chǔ)上修改、擴(kuò)展,設(shè)計(jì)新的課程設(shè)計(jì)或畢業(yè)設(shè)計(jì)題目;從所承擔(dān)的紡織機(jī)械類(lèi)科研項(xiàng)目中,提煉出一些典型機(jī)構(gòu)或共性技術(shù),設(shè)計(jì)出適合本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)或課程設(shè)計(jì)的選題,同時(shí)編寫(xiě)《紡織機(jī)械課程設(shè)計(jì)(畢業(yè)設(shè)計(jì))選題集》。
五、結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì);教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)主線。
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。它的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握各種常用機(jī)構(gòu)及通用零件的工作原理、特點(diǎn)和應(yīng)用的基本知識(shí),使學(xué)生初步學(xué)會(huì)根據(jù)具體條件及與本課程有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,選用機(jī)構(gòu)及零件類(lèi)型,并能對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)、零件工作能力進(jìn)行簡(jiǎn)單的校核,從而具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)裝置的能力。對(duì)這門(mén)課程的教學(xué),主要作了以下探索。
一、 合理安排各章順序開(kāi)展教學(xué)
由于機(jī)《械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》所介紹的常用機(jī)構(gòu)及通用零部件眾多,為了不使學(xué)生感到“繁雜”,合理安排各章順序是很重要的。
“軸”在機(jī)《械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》中是很重要的一章,軸的設(shè)計(jì)涉及到軸上的所有零部件。如聯(lián)軸器為標(biāo)準(zhǔn)零部件,在選擇時(shí),其軸孔直徑影響到軸的最小直徑;齒輪的尺寸影響到齒輪所在位置處轉(zhuǎn)子的直徑;在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),軸上傳動(dòng)零部件的受力情況,影響到滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承型式的選擇,進(jìn)而影響支承所在位置處軸的直徑及軸的結(jié)構(gòu)。因此筆者在講授時(shí),將“軸”的內(nèi)容安排在最后講。先介紹各種聯(lián)接、傳動(dòng)及支承零部件的工作原理及其設(shè)計(jì),然后通過(guò)介紹“軸” 的設(shè)計(jì),將各種聯(lián)接、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、滾動(dòng)軸承及滑動(dòng)軸承等零部件綜合在一起。這樣做容易使學(xué)生感到系 統(tǒng)性強(qiáng)、條理清晰。
二、圍繞一條主線開(kāi)展教學(xué)
任何一門(mén)知識(shí)都具有系統(tǒng)性,《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》亦如此。因此課堂教學(xué)應(yīng)圍繞一定的主線展開(kāi)。
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》上半部分主要介紹了三大類(lèi)常用機(jī)構(gòu):平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu),其中各類(lèi)機(jī)構(gòu)又可劃分為很多種類(lèi)。由于種類(lèi)眾多,容易使學(xué)生感到內(nèi)容繁雜。為了使學(xué)生從總體上把握各類(lèi)常用機(jī)構(gòu),在講解時(shí)以常見(jiàn)的往 復(fù)式四沖程內(nèi)燃機(jī)作為這一部分的教學(xué)背景或主線。使學(xué)生在學(xué)習(xí)某種常用機(jī)構(gòu)時(shí),聯(lián)想到其它常用機(jī)構(gòu),并進(jìn)一步引 導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)分析各種常用機(jī)構(gòu)的異同點(diǎn) 。
往復(fù)式四沖程內(nèi)燃機(jī)利用平面連桿機(jī)構(gòu)變換運(yùn)動(dòng)形式(移動(dòng)形式與轉(zhuǎn)動(dòng)形式之間的變換),實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w的進(jìn)氣、 壓縮及排放;利用齒輪機(jī)構(gòu)變換運(yùn)動(dòng)速度;利用凸輪機(jī)構(gòu)變換運(yùn)動(dòng)形式(將轉(zhuǎn)動(dòng)形式變換為移動(dòng)形式),實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣閥與排 氣閥的開(kāi)關(guān);最后通過(guò)飛輪實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速波動(dòng)的調(diào)節(jié)。內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程所涉及的內(nèi)容包含了《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》上半部分 需要講授的所有主要內(nèi)容應(yīng)該在第一章中給學(xué)生較詳細(xì)地介紹內(nèi)燃機(jī)的工作原理,并在以后各章的教學(xué)中加以利用。
如在講解曲柄滑塊機(jī)構(gòu)時(shí),講到該機(jī)構(gòu)有兩種類(lèi)型,即對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。然后提問(wèn):在內(nèi)燃機(jī) 中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)究竟采用哪種類(lèi)型?接下來(lái)講解這兩種類(lèi)型的區(qū)別,即對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)沒(méi)有急回運(yùn)動(dòng),而偏置曲柄 滑塊機(jī)構(gòu)存在急回運(yùn)動(dòng)。然后解釋內(nèi)燃機(jī)的輸出要求盡可能勻速輸出,故選用對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。這樣以實(shí)際工程機(jī)械為例講解對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),能使學(xué)生印象深刻。
三、緊密聯(lián)系課程設(shè)計(jì)內(nèi)容開(kāi)展教學(xué)
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》下半部分是關(guān)于通用零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法。通用零部件種類(lèi) 較多,如有螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷(xiāo)聯(lián)接、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、軸、滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器等,學(xué)生對(duì)這部分內(nèi) 容普遍感到“繁雜”。在介紹這部分內(nèi)容時(shí)可考慮與對(duì)應(yīng)的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容相聯(lián)系,如與帶式輸送傳動(dòng)裝置(減速器)的設(shè) 計(jì)相聯(lián)系。
眾所周知,課程設(shè)計(jì)是高等工科院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)相關(guān)理論知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的第一次較全面的設(shè) 計(jì)訓(xùn)練,是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)l21。因此筆者在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》下半部分教學(xué)中以工程設(shè)計(jì)為目標(biāo),以減速器為主線。使學(xué)生在學(xué)習(xí)各種通用零部件時(shí)能夠密切聯(lián)系實(shí)際,同時(shí)能從全局高度理解各零部件間的關(guān)系。
如齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì),通常已知傳動(dòng)方案、轉(zhuǎn)速比、傳遞功率及輸入軸轉(zhuǎn)速。筆者在講解時(shí)告訴學(xué)生,傳動(dòng)方案是根據(jù)使用情況及各種傳動(dòng)方式的特點(diǎn)首先確定的。傳動(dòng)方案可以包括齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)或它們的組合。而在齒輪傳動(dòng)部分,轉(zhuǎn)速比的選擇一方面與齒輪傳動(dòng)類(lèi)型、齒輪精度、方式有關(guān),另外也與整個(gè)系統(tǒng)各部分傳動(dòng)比的分配有關(guān)。傳動(dòng)比的不同分配,決定了齒輪所受到的力的大小和齒輪的尺寸,同時(shí)對(duì)齒輪所在主軸的結(jié)構(gòu)尺寸和滾動(dòng)軸承的選擇產(chǎn)生影響。因此齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)不是孤立的,它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)各零部件的設(shè)計(jì)都有影響,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮。
四、 在教學(xué)中引入現(xiàn)代機(jī)械教學(xué)內(nèi)容
傳統(tǒng)機(jī)械主要由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部分及執(zhí)行部分3部分構(gòu)成,這也是機(jī)《械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》這門(mén)課所要講述的對(duì)象。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代機(jī)械的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。所謂現(xiàn)代機(jī)械是在傳統(tǒng)機(jī)械上集成了控制系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)及其它輔助系統(tǒng)(如故障診斷、顯示等),以提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、保護(hù)環(huán)境等。
目前大多數(shù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教科書(shū)沒(méi)有“現(xiàn)代機(jī)械”這一方面的內(nèi)容介紹。筆者認(rèn)為,一方面,教師應(yīng)該強(qiáng)調(diào)現(xiàn)代機(jī)械仍然是以機(jī)械工程為基礎(chǔ)的,工科學(xué)生必須具備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí),為后繼專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)及日后從事技術(shù)革新創(chuàng)造條件;另一方面,教師在講課時(shí)也應(yīng)適當(dāng)介紹一點(diǎn)現(xiàn)代機(jī)械特別是機(jī)電一體化機(jī)械方面的知識(shí)。這不但不會(huì)削弱所應(yīng)講授的傳統(tǒng)機(jī)械方面的內(nèi)容,反而會(huì)加深學(xué)生對(duì)機(jī)械的發(fā)展及整個(gè)機(jī)械大系統(tǒng)的理解,增強(qiáng)學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)的積極性,消除“機(jī)械過(guò)時(shí)論”或“機(jī)械無(wú)用論”的錯(cuò)誤思想。
五、 結(jié) 論
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是一門(mén)非常重要的技術(shù)基礎(chǔ)課,內(nèi)容較多,但課時(shí)相對(duì)較少。研究如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械大系統(tǒng)的觀念、工程意識(shí)、機(jī)械設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新意識(shí)是非常重要的。而教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的不斷改進(jìn),有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,為今后進(jìn)行相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。
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[作者簡(jiǎn)介]熊細(xì)保(1947—),男,江西豐城人,漢族,江西渝州科技職業(yè)學(xué)院副教授,主要從事機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)工作。
自動(dòng)機(jī)械是指自動(dòng)化程度較高的機(jī)械系統(tǒng),其教學(xué)內(nèi)容與“機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)”類(lèi)似。要培養(yǎng)創(chuàng)新能力,必須先具備堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論和設(shè)計(jì)方法,因此我們根據(jù)自動(dòng)機(jī)械與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比,有自動(dòng)化程度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn),在教學(xué)內(nèi)容上以自動(dòng)機(jī)械的四大結(jié)構(gòu)組成部分,即驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)為主要內(nèi)容展開(kāi),著重共性問(wèn)題,力求照顧到系統(tǒng)性和完整性,深入闡述了自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)中普遍性的理論問(wèn)題,重點(diǎn)分析自動(dòng)機(jī)械中普遍應(yīng)用的機(jī)構(gòu)、裝置的設(shè)計(jì)原理和方法以及現(xiàn)代控制技術(shù),注重機(jī)械設(shè)計(jì)與現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論和方法相結(jié)合,同時(shí)列舉了大量實(shí)例,力求做到理論聯(lián)系實(shí)際,突出專(zhuān)業(yè)特色和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平。課程內(nèi)容不僅體現(xiàn)傳統(tǒng)的機(jī)械及其設(shè)計(jì)方法,還體現(xiàn)了現(xiàn)代自動(dòng)機(jī)械及其制造技術(shù)的新進(jìn)展和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的新應(yīng)用,注重教學(xué)內(nèi)容的更新。我們主要參考了崔久浩的“自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)”一書(shū),編輯出版了“自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)”教材,在基本內(nèi)容上比一般的“機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)”教材更全面和豐富。在教學(xué)中,力求把發(fā)明創(chuàng)新意識(shí)貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程。教學(xué)過(guò)程中除了上述主要內(nèi)容外,充分利用多媒體教學(xué)手段,通過(guò)大量的自動(dòng)機(jī)械和機(jī)構(gòu)的工作視頻和照片提高教學(xué)效率,創(chuàng)造視覺(jué)的新感受,增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情,同時(shí)有效提高了教學(xué)效果和學(xué)生的知識(shí)面。在教學(xué)過(guò)程中,注重自動(dòng)機(jī)械各組成部份的基本工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法,淡化理論模型和推導(dǎo)。利用啟發(fā)式、提問(wèn)式、反問(wèn)式等方法,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性和想象力,提高綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)、探索新知識(shí)、新技術(shù)、開(kāi)發(fā)新的機(jī)械產(chǎn)品的能力和水平。推薦并組織學(xué)生觀看中央電視臺(tái)的“我愛(ài)發(fā)明”節(jié)目,提高發(fā)明創(chuàng)造的興趣,學(xué)習(xí)發(fā)明創(chuàng)造的一般思路和方法。支持鼓勵(lì)學(xué)生參與教師發(fā)明專(zhuān)利的申請(qǐng)工作。增加課堂討論環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)能激發(fā)學(xué)生發(fā)明創(chuàng)新意識(shí)的討論題。例如:原理方案設(shè)計(jì)時(shí),每組提出至少3種機(jī)器,每種機(jī)器采用兩種以上的原理實(shí)現(xiàn)其功能??傮w設(shè)計(jì)時(shí),以小型代步工具為例,不限定條件,發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性,分組提出方案并討論其特點(diǎn)和可行性。在講述執(zhí)行機(jī)構(gòu)有關(guān)內(nèi)容時(shí),讓學(xué)生提出分解用機(jī)器代替手工操作的動(dòng)作,并提出可能實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作的機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)并加以比較。在講間歇機(jī)構(gòu)和供料機(jī)構(gòu)時(shí),提示學(xué)生生活中可能應(yīng)用的場(chǎng)合并讓學(xué)生注意觀察后,討論為什么在此場(chǎng)合會(huì)應(yīng)用此機(jī)構(gòu),是否可用其他機(jī)構(gòu)代替,如果能用其他機(jī)構(gòu)代替,就有可能創(chuàng)新發(fā)明新的裝置或機(jī)器。另外,鼓勵(lì)學(xué)生參加山東省機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新大賽等各類(lèi)校、省、全國(guó)創(chuàng)新大賽,并可在討論課中做專(zhuān)題討論論證方案,指導(dǎo)學(xué)生充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造性開(kāi)發(fā)新的機(jī)械產(chǎn)品。在歷年“山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽”中獲得了多個(gè)一等獎(jiǎng),在其他創(chuàng)新競(jìng)賽中也屢創(chuàng)佳績(jī)。
二、考試考核方式的多樣化
考試考核目標(biāo)是使學(xué)生在掌握基本理論、基本知識(shí)和基本技能的基礎(chǔ)上,增強(qiáng)職業(yè)素養(yǎng)與專(zhuān)業(yè)技能,提高分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力,成為具有較強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的高技能人才。考試考核以有利于學(xué)生運(yùn)用知識(shí)能力、實(shí)際工作能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),有利于學(xué)生學(xué)習(xí)方法的改變?yōu)橹笇?dǎo)思想,使教學(xué)工作的重點(diǎn)落實(shí)到學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和自身素質(zhì)的提高上。為了激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新性,筆者設(shè)計(jì)了以下考試考核方式。
1.大作業(yè)。分組整理討論課中的討論結(jié)果以及新的創(chuàng)新想法方案形成大作業(yè),內(nèi)容可是完整機(jī)械,也可是關(guān)鍵機(jī)構(gòu)、部件;時(shí)間可從課程開(kāi)始到最后筆試之前,期間還可通過(guò)郵件、QQ和微信以及校核心課程網(wǎng)等及時(shí)得到教師的指導(dǎo)。
2.答辯式。建立具有綜合性、適宜答辯的試題庫(kù),成立答辯小組,答辯小組由至少3位教師組成,可包括助課研究生??己藭r(shí)每個(gè)學(xué)生按順序先后隨機(jī)抽取題目,準(zhǔn)備10分鐘。準(zhǔn)備時(shí)可翻閱參考資料以及和同學(xué)討論,此時(shí)學(xué)生參與討論的積極性非常高,不僅有利于抽到考題的學(xué)生掌握該知識(shí),也使參與討論的學(xué)生學(xué)習(xí)掌握了考題中的知識(shí)點(diǎn),每個(gè)學(xué)生表面上是考核自己抽到的有限的考題,實(shí)際上在整個(gè)考核過(guò)程中,參與了幾乎全部學(xué)生的考題準(zhǔn)備,從而將考試變成了學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)、交流、鞏固所學(xué)內(nèi)容的過(guò)程,學(xué)生不再是應(yīng)付考試,厭煩、害怕考試,同時(shí)也鍛煉了學(xué)生綜合利用所學(xué)知識(shí)、收集資料、口頭表達(dá)的能力以及答辯和應(yīng)變能力等,有利于將來(lái)找工作時(shí)的面試,這使得學(xué)生的收益是全方位的。
3.筆試。筆試在課程結(jié)束后,時(shí)間由學(xué)校統(tǒng)一安排,主要考核基本概念和理論。創(chuàng)新發(fā)明必須在掌握扎實(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)基本概念和理論基礎(chǔ)上,因此,掌握這些概念非常重要。例如自動(dòng)機(jī)械生產(chǎn)率的概念、評(píng)價(jià)工作性能的指標(biāo)等。
三、緊密結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的課程設(shè)計(jì)
課程設(shè)計(jì)是自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、綜合分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題能力的重要教學(xué)步驟,為學(xué)生將來(lái)從事工程技術(shù)工作和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。在此教學(xué)環(huán)節(jié)中,學(xué)生可將所學(xué)的自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)應(yīng)用于設(shè)計(jì)中,這是有效的練兵和檢驗(yàn),同時(shí)還可以提高、鞏固教學(xué)效果的環(huán)節(jié)。因此,我們要緊密結(jié)合實(shí)際應(yīng)用進(jìn)一步加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新能力,使學(xué)生在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中的創(chuàng)新性想法得以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn),距實(shí)際應(yīng)用更進(jìn)一步。注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、綜合設(shè)計(jì)能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。
1.課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。在自動(dòng)機(jī)械的四大結(jié)構(gòu)組成部分,即驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)中,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常為選型設(shè)計(jì),包括在總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容中,不單獨(dú)作為課程設(shè)計(jì)題目,控制系統(tǒng)涉及電氣電子液壓、計(jì)算機(jī)等相關(guān)的學(xué)科知識(shí)較深,在課程設(shè)計(jì)中我們將這部分作為選做內(nèi)容。因此,課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和總體設(shè)計(jì)三種。比較復(fù)雜的機(jī)械3個(gè)人一組,自由組合,每人主要負(fù)責(zé)一部分內(nèi)容,其中總體設(shè)計(jì)的學(xué)生由小組成員推薦選舉產(chǎn)生并擔(dān)任組長(zhǎng),除了自己承擔(dān)的內(nèi)容外還要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)3個(gè)人的方案應(yīng)能滿(mǎn)足整機(jī)的任務(wù)書(shū)要求,完整一致。各種題目的具體內(nèi)容如下是。(1)自動(dòng)機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)。①根據(jù)給定機(jī)械的工作要求,確定實(shí)現(xiàn)功能要求的原理方案。②根據(jù)原理方案確定工藝方案。③確定工作循環(huán)時(shí)間,擬定機(jī)械的工作循環(huán)圖。④確定采用的動(dòng)力形式、總體布置、總體結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)架。(2)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。①參與原理方案和工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)。分析確定工藝操作動(dòng)作、順序、運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。②擬定機(jī)構(gòu)的選型與組合方案,提出多個(gè)方案分析并選擇最佳的。③機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算,主要構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)分析、仿真等。④機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),畫(huà)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖,包括運(yùn)動(dòng)軌跡、極限位置圖。(3)自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。①參與原理方案和工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)。分析工藝操作動(dòng)作、各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)規(guī)律選擇動(dòng)力機(jī)。②確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案和采用的傳動(dòng)形式,分析傳動(dòng)效率和傳動(dòng)精度,提出多個(gè)方案并分析選擇最佳的。③傳動(dòng)比分配、設(shè)計(jì)計(jì)算,主要零件的強(qiáng)度校核。④傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),畫(huà)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
2.課程設(shè)計(jì)題目。筆者精心設(shè)計(jì)了多于學(xué)生人數(shù)的課程設(shè)計(jì)題目和相應(yīng)的任務(wù)書(shū),制定了課程設(shè)計(jì)大綱和指導(dǎo)書(shū)。學(xué)生選題具有靈活性,可從給定的題目中選題,也鼓勵(lì)自選題目。學(xué)生自選題目要經(jīng)過(guò)論證方可作為課程設(shè)計(jì)題目并有一定的加分,同時(shí)要與教師的科研以及各種創(chuàng)新競(jìng)賽題目緊密結(jié)合,有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與的積極性、主動(dòng)性。山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽每年暑期進(jìn)行,而自動(dòng)機(jī)械課程設(shè)計(jì)正好是每學(xué)年的第二學(xué)期,可以說(shuō)這個(gè)學(xué)期是學(xué)生申請(qǐng)準(zhǔn)備方案、進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的階段。采取提前選題的方法可以使學(xué)生在上課期間有目的的聽(tīng)課,有充分的時(shí)間醞釀設(shè)計(jì)方案,使自動(dòng)機(jī)械課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)不局限于培養(yǎng)方案中設(shè)置的1周時(shí)間,有效地提高了課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效果,有些題目最后還申請(qǐng)了發(fā)明專(zhuān)利?!坝糜诖罅7N子的精密排種器”、“家用瓜子去皮機(jī)”、“頂尖可收集式仿形棉花打頂機(jī)”等項(xiàng)目就獲得了山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽的一等獎(jiǎng)。
四、結(jié)語(yǔ)
【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì);創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);機(jī)械性能
0.引言
隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,社會(huì)人才的需求也開(kāi)始發(fā)生變化。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn),各大高校都需要對(duì)教育內(nèi)容以及教學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。如今,我國(guó)各大工科院校都對(duì)課程進(jìn)行了改革,開(kāi)始注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中,開(kāi)發(fā)了新的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)體系,幫助學(xué)生更好的理解教學(xué)內(nèi)容,且更好的應(yīng)對(duì)社會(huì)需求。
1.機(jī)械課程設(shè)立創(chuàng)新綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的目的
如今我國(guó)對(duì)于高等工科院校的教育進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,參照研究型大學(xué)以及建設(shè)工程型的需求以及當(dāng)代社會(huì)對(duì)于高級(jí)人才的需求,學(xué)生在大學(xué)中學(xué)習(xí)的理論知識(shí)已經(jīng)不能夠用滿(mǎn)足當(dāng)代復(fù)合型人才的需求,因此,需要對(duì)學(xué)生的綜合能力進(jìn)行培養(yǎng)。學(xué)生在掌握設(shè)計(jì)方法理論的基礎(chǔ)上,進(jìn)行綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的磨練,能夠使學(xué)生更好的掌握機(jī)械的產(chǎn)品性能,更好的解決問(wèn)題[1]。機(jī)械系統(tǒng)屬于較為復(fù)雜的系統(tǒng),主要分為連接部分、驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行部分以及傳動(dòng)部分構(gòu)成。目前我國(guó)的機(jī)械工業(yè)發(fā)展迅速,大多數(shù)的產(chǎn)品以及模塊化,液壓缸(hydraulic cylinder)、電動(dòng)機(jī)(Motors)以及氣缸(cylinder)都已經(jīng)模塊化。目前我國(guó)的機(jī)械系統(tǒng)以及構(gòu)成機(jī)器大部分都已經(jīng)模塊化,機(jī)械設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是按照用戶(hù)的要求,通過(guò)這些模塊化的有機(jī)組合,構(gòu)成完整的系統(tǒng)。各項(xiàng)機(jī)械模塊以及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究提供了可靠的依據(jù)。
2.機(jī)械設(shè)計(jì)綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容
機(jī)械設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)由機(jī)械系統(tǒng)的軸系組合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、傳動(dòng)系統(tǒng)系能測(cè)試實(shí)驗(yàn)、運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、機(jī)械構(gòu)成創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)以及摩擦磨損性實(shí)驗(yàn)等系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)構(gòu)成。上述這些實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲暾膶C(jī)械設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容以及機(jī)械原理進(jìn)行反映,且每個(gè)實(shí)驗(yàn)都屬于獨(dú)立的整體,都具有自己創(chuàng)新點(diǎn),更容易使學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)。
2.1機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)。主要包括了計(jì)算機(jī)控制模塊、機(jī)械的傳動(dòng)模塊以及電氣驅(qū)動(dòng)模塊等。機(jī)械模塊有能夠分為螺旋機(jī)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、桿機(jī)構(gòu)等組件連接。綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚪o學(xué)生充分的空間,由學(xué)生自己設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)方案,可利用實(shí)驗(yàn)室的條件(如各項(xiàng)機(jī)械的模塊)選擇合適的氣缸以及電機(jī)等,以此實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的輸入,對(duì)控制電路的方法進(jìn)行選擇,在編寫(xiě)控制程序的通過(guò)調(diào)試后,在進(jìn)行分析和測(cè)試。在這個(gè)過(guò)程中,學(xué)生不僅僅學(xué)會(huì)了能量與運(yùn)動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換,學(xué)生的綜合應(yīng)用能力也得到了提高。
2.2機(jī)器磨損方面的綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
機(jī)器中的磨損、摩擦以及是機(jī)械維護(hù)、設(shè)計(jì)以及制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但是這些層面上理論知識(shí)在機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容中相對(duì)薄弱。材料的摩擦,磨損性的相關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴箤W(xué)生更好的理解摩擦對(duì)于機(jī)械工作性能的影響,主要應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行:劑對(duì)于摩擦性能的影響:粘著和磨損性能、實(shí)驗(yàn)金屬材料、聚合物的摩擦、非金屬材料;摩擦性能與材料的關(guān)系;摩擦系數(shù)與速度關(guān)系實(shí)驗(yàn)等方面[2]。在進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生能夠根據(jù)不同狀態(tài)的材料,自己對(duì)材料的滑速以及載荷進(jìn)行調(diào)節(jié),對(duì)的狀態(tài)進(jìn)行改善,測(cè)試材料的摩擦學(xué)參數(shù),使學(xué)生對(duì)摩擦的理論知識(shí)了解更透徹,再設(shè)計(jì)時(shí)更加注重于摩擦學(xué)設(shè)計(jì)。
2.3機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面的綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
機(jī)構(gòu)創(chuàng)新的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)屬于復(fù)雜機(jī)械設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和選型都需要通過(guò)換圖和精確的計(jì)算來(lái)確定。因此,普通的機(jī)構(gòu)復(fù)雜,需要制定多個(gè)方案。除此之外,機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)通常需要經(jīng)過(guò)多次改進(jìn),改進(jìn)后才能夠獲得最準(zhǔn)確的參數(shù)以及方案。機(jī)構(gòu)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虿捎么罱釉囼?yàn)臺(tái)或者搭接任意的平面機(jī)構(gòu),通過(guò)調(diào)整尺寸等,確定最終的設(shè)計(jì)方案。機(jī)構(gòu)創(chuàng)新的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)W(xué)生的理論知識(shí)進(jìn)行鞏固,提高學(xué)生的動(dòng)手能力。
2.4磁懸浮軸承方面的綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
磁懸浮軸承通常是指通過(guò)磁場(chǎng)力將軸承以及轉(zhuǎn)子進(jìn)行區(qū)分,最終實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。磁懸浮軸承的研究通常包括電磁耦合、機(jī)械動(dòng)力學(xué)以及強(qiáng)度理論等。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中學(xué)生能夠?qū)⒋艖腋≥S承的用以及原理進(jìn)行深入的了解,在以后的設(shè)計(jì)中,將這一理論應(yīng)用到其他相應(yīng)的磁懸浮設(shè)備中[3]。自主的去了解控制磁懸浮的方法,在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)清控制參數(shù)以載荷大小的關(guān)系。使學(xué)生更好的了解到設(shè)備的支撐力不僅僅是直接接觸產(chǎn)生的影響,也能夠采用非接觸的磁力來(lái)進(jìn)行支撐。
2.5機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)方面的綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)性能方面的測(cè)試實(shí)驗(yàn)主要是為了讓學(xué)生更好的掌握性能測(cè)試的原理、機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成部分等,更好的了解常用測(cè)量?jī)x器以及相關(guān)的測(cè)量方法,使學(xué)生更加熟悉傳動(dòng)性,在以后的設(shè)計(jì)過(guò)程中,合理的利用傳動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行,提高學(xué)生在傳動(dòng)系統(tǒng)的性能測(cè)試、設(shè)計(jì)以及應(yīng)用方面的掌握能力。
3.機(jī)械設(shè)計(jì)綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)
實(shí)驗(yàn)臺(tái)的組合通常分為以下幾個(gè)部分:執(zhí)行部分、聯(lián)接以及過(guò)渡裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)以及動(dòng)機(jī)部分。
執(zhí)行部分:實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通常包括高速成型機(jī)、振動(dòng)螺旋推進(jìn)機(jī)以及物料成型加工機(jī)等。
聯(lián)結(jié)以及過(guò)渡裝置:實(shí)驗(yàn)室需提供常用的離合器組建模塊以及聯(lián)軸器等,這些這作為預(yù)選的聯(lián)結(jié)以及過(guò)渡裝置[4]。除此之外,根據(jù)原動(dòng)機(jī)以及傳統(tǒng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)以及之間的過(guò)度關(guān)系以及功能,使學(xué)生自主的進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于聯(lián)結(jié)以及過(guò)渡裝置、新的性能以及優(yōu)良傳動(dòng)方面進(jìn)行新的設(shè)計(jì)。
傳動(dòng)系統(tǒng):轉(zhuǎn)動(dòng)裝置通常包括空間機(jī)構(gòu)以及平面機(jī)構(gòu)兩部分。實(shí)驗(yàn)室需要預(yù)先設(shè)置多種類(lèi)型的增速模塊以及減速器等,主要內(nèi)容為螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)、帶傳動(dòng)、圓錐齒輪減速器、鏈傳動(dòng)以及圓柱齒輪減速器等。在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),學(xué)生能夠通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)的最優(yōu)組合,以此實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳遞。學(xué)生可根據(jù)功能的需求對(duì)機(jī)械傳動(dòng)的模塊以及裝置進(jìn)行新的設(shè)計(jì)。
動(dòng)機(jī)部分:實(shí)驗(yàn)室需要提供步進(jìn)電機(jī)、交流以及直流電動(dòng)機(jī)等,除此之外,還需準(zhǔn)備各種型號(hào)或者規(guī)格的電動(dòng)機(jī)。
機(jī)械傳動(dòng)以及機(jī)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)行進(jìn)入了傳統(tǒng)的模塊化階段,通過(guò)模塊化傳動(dòng)組件(主要包括機(jī)構(gòu)、減速器、各種聯(lián)軸器、鏈傳動(dòng)等組件),綜合考慮速度要求、環(huán)境約束、工作條件以及功率大小等問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)條件的約束以及限制。通過(guò)執(zhí)行裝置、機(jī)械傳動(dòng)以及過(guò)渡連接等,設(shè)計(jì)出新的機(jī)械傳動(dòng)模式。
4.結(jié)語(yǔ)
機(jī)械設(shè)計(jì)綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)室發(fā)貨的作用主要取決于項(xiàng)目的設(shè)立以及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的管理,實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容需要在學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行,更好的培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。
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關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)輔助技術(shù);機(jī)械設(shè)計(jì)制造;重要作用;實(shí)踐應(yīng)用
1引言
現(xiàn)代社會(huì)高新技術(shù)的迅猛發(fā)展推動(dòng)著計(jì)算機(jī)技術(shù)取得巨大的變革與創(chuàng)新,目前,我國(guó)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)較為成熟的階段,機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)也在廣泛地運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù),其在提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作效率的同時(shí),有效地降低了人力投入成本,更從整體上改善了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的設(shè)計(jì)質(zhì)量和水準(zhǔn)。由此可見(jiàn),計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造的發(fā)展有著不可替代的促進(jìn)作用。
2計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造的重要作用
2.1機(jī)械設(shè)計(jì)制造的主要內(nèi)容
機(jī)械設(shè)計(jì)制造主要包括機(jī)械制造與機(jī)械設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。機(jī)械制造是指對(duì)各類(lèi)機(jī)械、機(jī)床、儀器、儀表及其它機(jī)械設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)制造的全過(guò)程。機(jī)械設(shè)計(jì)是指按照機(jī)械設(shè)備使用標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、力和運(yùn)動(dòng)傳遞方式、各構(gòu)件的材料和形狀尺寸、方法等進(jìn)行合理的構(gòu)思、分析和計(jì)算并優(yōu)化,然后把其通過(guò)各類(lèi)技術(shù)文件描述為機(jī)械制造提供科學(xué)的依據(jù)的整個(gè)過(guò)程。社會(huì)經(jīng)濟(jì)在這些年的不斷變革和進(jìn)步帶動(dòng)著我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域完成了大規(guī)模的改革和創(chuàng)新。此外,科學(xué)技術(shù)的飛躍式進(jìn)步促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造不斷實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化性能,機(jī)械設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化發(fā)展主要包括虛擬化、數(shù)字化、綠色化和智能化四部分的內(nèi)容。虛擬化技術(shù)通過(guò)利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中多種先進(jìn)的軟件技術(shù)來(lái)模擬操作工作的流程,其現(xiàn)在是機(jī)械設(shè)計(jì)制造和自動(dòng)化的重點(diǎn)建設(shè)工作之一。而計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造虛擬化發(fā)展的關(guān)鍵內(nèi)容,現(xiàn)在被大范圍的運(yùn)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的各個(gè)方面。因此,在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的全面化運(yùn)用是非常有意義的。
2.2有利于增強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的工作效能
通過(guò)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)使用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖形的簡(jiǎn)單化、準(zhǔn)確化,原先構(gòu)成復(fù)雜的運(yùn)算流程被計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)變得精簡(jiǎn)化、易理解化,這樣就為機(jī)械設(shè)計(jì)師節(jié)省了許多工作時(shí)間和精力,有效地增強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的工作效能。除此之外,計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)還可以幫助機(jī)械進(jìn)行智能化的充足,推動(dòng)新的機(jī)械零件的研究和制造。
2.3便于機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整
計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的合理運(yùn)用,能夠幫助設(shè)計(jì)在原先的電腦設(shè)計(jì)圖形上進(jìn)行靈活、精細(xì)的修改,設(shè)計(jì)師還可以在原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)新的零件,使機(jī)械設(shè)計(jì)能夠通過(guò)一個(gè)較便捷的方式進(jìn)行修改和完善,這不僅在很大程度上實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)的靈活化,也更加便于設(shè)計(jì)對(duì)局部錯(cuò)誤的結(jié)構(gòu)與零件進(jìn)行重置和調(diào)整。
2.4改善機(jī)械制造成品的質(zhì)量
計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)自身所擁有的的設(shè)計(jì)優(yōu)化等功能能夠?qū)θ藶樵O(shè)計(jì)的機(jī)械進(jìn)行整體上的優(yōu)化和調(diào)整,其所具備的精確計(jì)算能力能夠確保機(jī)械設(shè)計(jì)的科學(xué)化、精確化。機(jī)械設(shè)計(jì)水平的提高對(duì)機(jī)械制造水平的提高有著直接的促進(jìn)作用。
3計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的主要應(yīng)用
3.1設(shè)計(jì)圖形與符號(hào)的應(yīng)用
由于機(jī)械設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)機(jī)械的過(guò)程中,要運(yùn)用到大量的圖形和符號(hào),機(jī)械設(shè)計(jì)的流程和機(jī)構(gòu)都是較為復(fù)雜的。而在運(yùn)用了計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)之后,,機(jī)械設(shè)計(jì)師可以在編排組合好所要用到的圖形與符號(hào)的基礎(chǔ)上在進(jìn)行機(jī)械的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),這樣就能夠有效地減少設(shè)計(jì)所要花費(fèi)的時(shí)間,同時(shí)也可以促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)師進(jìn)行更加便捷、高效的設(shè)計(jì)。除此之外,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)能夠防止機(jī)械設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)零件不一致的情況。
3.2繪圖上的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)繪圖的智能化、精準(zhǔn)化,在減少繪圖時(shí)間、增強(qiáng)工作效能的同時(shí),也大大改善了繪圖的質(zhì)量。
3.3三維造型的應(yīng)用
機(jī)械設(shè)計(jì)制造師在設(shè)計(jì)機(jī)械的過(guò)程中,尤其是通過(guò)建立實(shí)體造型的方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),有效引入計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)可以幫助機(jī)械設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)更為直觀化、便捷化的設(shè)計(jì),同時(shí),計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)的智能化分析和調(diào)整功能能夠使三維造型更為細(xì)致、立體化地呈現(xiàn)出來(lái)。除此之外,其也在很大程度上增強(qiáng)了機(jī)械設(shè)計(jì)師的工作效能。當(dāng)機(jī)械設(shè)計(jì)師在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)遇到疑惑或困難的地方,也可以利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行解答和完善。
3.4機(jī)械零件與設(shè)備上的應(yīng)用
機(jī)械設(shè)計(jì)師在進(jìn)行機(jī)械零件的設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行多次復(fù)雜的計(jì)算程序。而通過(guò)使用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù),設(shè)計(jì)師可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能計(jì)算,對(duì)相關(guān)零件的參數(shù)進(jìn)行隨時(shí)的修改,確保機(jī)械的應(yīng)用性能得到最大程度上的發(fā)揮。機(jī)械設(shè)計(jì)模具是機(jī)械設(shè)計(jì)中需要用到的重要工具,全面掌握機(jī)械設(shè)計(jì)模具所需要用到的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用方法,能夠在大幅度上提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品的性能,同時(shí)也能夠更好地控制目前的發(fā)展進(jìn)程和預(yù)測(cè)未來(lái)的發(fā)展走向。除此之外,計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械冷卻系統(tǒng)等零件部分設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也能促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)往更加高效、便捷的方向發(fā)展。這里以汽車(chē)覆蓋模具設(shè)計(jì)為例,來(lái)分析計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用。在汽車(chē)設(shè)計(jì)制造的整個(gè)過(guò)程中,,汽車(chē)覆蓋件模具的設(shè)計(jì)有著舉足輕重的作用。汽車(chē)覆蓋件模具設(shè)計(jì)水平的高低對(duì)整個(gè)汽車(chē)設(shè)計(jì)制造的質(zhì)量有著直接的影響。機(jī)械設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)汽車(chē)覆蓋件模具時(shí),經(jīng)常會(huì)遇到所設(shè)計(jì)出的實(shí)物造型和工藝制造人員在實(shí)際施工過(guò)程中制造出的產(chǎn)品不一致的問(wèn)題,當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí),要重新返工進(jìn)行制造,這樣就大大提高了汽車(chē)覆蓋件模具的設(shè)計(jì)成本,同時(shí)也在很大程度上耽誤了原本規(guī)劃的設(shè)定周期,進(jìn)而延遲了產(chǎn)品的最終投入生產(chǎn),因此,此類(lèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力就會(huì)大大下降,最終就會(huì)影響企業(yè)的整體發(fā)展。要想徹底解決這一根源性問(wèn)題,就需要科學(xué)地引入計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)來(lái)進(jìn)行汽車(chē)覆蓋件模具的精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),保證最終生產(chǎn)成品與汽車(chē)覆蓋件模具的一致性。,促進(jìn)汽車(chē)覆蓋件模具生產(chǎn)廠家穩(wěn)定、高效地發(fā)展。在具體的應(yīng)用上,汽車(chē)覆蓋件模具設(shè)計(jì)包括模具設(shè)計(jì)與制作圖紙兩個(gè)方面。在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí),要確保其符合市場(chǎng)需求。在制作圖紙的過(guò)程中,要首先掌握模具的熱度、結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的合理應(yīng)用能夠及時(shí)地修改設(shè)計(jì)程序中出現(xiàn)的各類(lèi)錯(cuò)誤,防止后期由于生產(chǎn)與設(shè)計(jì)的不一致而出現(xiàn)的誤工,增強(qiáng)了機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)的整體效率。
4結(jié)語(yǔ)
到目前為止,計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中得到了不斷擴(kuò)展的應(yīng)用,其能夠極大地增強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)的工作效能并提高機(jī)械設(shè)計(jì)水平。由此可見(jiàn),計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)今后還需要在機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)進(jìn)行更為廣泛、深入的推廣和應(yīng)用。相關(guān)技術(shù)研究與設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求,堅(jiān)持不懈地對(duì)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新與升級(jí),使之更加符合機(jī)械設(shè)計(jì)制造的發(fā)展需求,促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造向更加高效、智能、便捷的方向發(fā)展。
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Abstract: Aiming at the needs of teaching in the new age and the development of three-dimensional CAD technology, this paper expounded the thought of curriculum reform and exploration on the basis of mechanical designandthe secondary development of the related contents ofmechanical design by using UG software.
關(guān)鍵詞:UG軟件;機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ);三維CAD;課程改革
Key words: UG software;the basis of mechanical design;three-dimensional CAD;curriculum reform
中圖分類(lèi)號(hào):G42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)35-0023-02
0引言
在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天,知識(shí)更新越來(lái)越快,高校人才的培養(yǎng)變得越來(lái)越重要。如何才能培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)需要的應(yīng)用型人才,是目前高等教育面臨的一項(xiàng)重大課題。
1UG軟件的特點(diǎn)
UG是一套集CAD、CAE、CAM于一體的軟件系統(tǒng),其功能覆蓋了從概念設(shè)計(jì)到產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程,具有完全的三維實(shí)體復(fù)合造型、特征建模、裝配建模技術(shù),能設(shè)計(jì)出復(fù)雜的產(chǎn)品模型。它為制造行業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的全過(guò)程提供解決方案,但沒(méi)有提供專(zhuān)用產(chǎn)品所需要的完整的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造功能。而產(chǎn)品的種類(lèi)繁多,實(shí)際生產(chǎn)中需要針對(duì)具體對(duì)象,在選用的CAD軟件平臺(tái)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),設(shè)計(jì)出適合專(zhuān)用產(chǎn)品的CAD、CAM系統(tǒng)。最難能可貴的,就是它能和多數(shù)其他商業(yè)軟件兼容,這使得UG的功能大大增強(qiáng),成為當(dāng)今屈指可數(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件之一。
UG屬于混合建模產(chǎn)品,不僅適用于參數(shù)化建模,也可以適用于非參數(shù)化建模,它既可以做中、小企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。也可以做飛機(jī)、輪船等大型設(shè)計(jì),它也是加工出身的,UG的產(chǎn)品設(shè)計(jì)完后,同時(shí)可進(jìn)行數(shù)據(jù)無(wú)縫(數(shù)據(jù)不會(huì)丟失,不用轉(zhuǎn)換)加工。據(jù)調(diào)查,很多大型正規(guī)的企業(yè)使用UG進(jìn)行鈑金件設(shè)計(jì)、有限元分析、機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真、最優(yōu)化設(shè)計(jì)等。另外,國(guó)內(nèi)一些高校也將UG引入到畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中。
2傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法和存在問(wèn)題
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,是機(jī)械課程教學(xué)中一個(gè)必不可少的重要教學(xué)環(huán)節(jié),其目的是培養(yǎng)學(xué)生具有綜合機(jī)械設(shè)計(jì)的能力。本課程不僅在學(xué)習(xí)進(jìn)程上具有從理論性課程過(guò)渡到結(jié)合工程實(shí)際的設(shè)計(jì)性課程,而且從基礎(chǔ)課程過(guò)渡到專(zhuān)業(yè)課程的承先啟后的橋梁作用。傳統(tǒng)的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)模式,是根據(jù)教學(xué)大綱要求,在教學(xué)方法和教學(xué)手段上常利用多媒體、教學(xué)模型和掛圖,再輔以教具在黑板上繪制繪制結(jié)構(gòu)圖形,然而多數(shù)學(xué)生沒(méi)有太多工程經(jīng)驗(yàn),對(duì)這些結(jié)構(gòu)抽象的學(xué)習(xí)、固定形式的理解存在一定的困難,因此這種教學(xué)方法已不能滿(mǎn)足于新時(shí)代的教學(xué)要求。
隨著機(jī)械CAD技術(shù)的發(fā)展,使傳統(tǒng)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)面臨新的挑戰(zhàn)。CAD軟件等眾多繪圖軟件的廣泛應(yīng)用,極大地提高了設(shè)計(jì)、繪圖的質(zhì)量與效率,體現(xiàn)了手工設(shè)計(jì)無(wú)可比擬的優(yōu)越性。目前,機(jī)械CAD的有關(guān)課程和《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的設(shè)置未能充分融合,難以達(dá)到既能利用手工設(shè)計(jì),又能使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的培養(yǎng)目標(biāo)。因此,急需對(duì)機(jī)械CAD的有關(guān)課程與《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的教學(xué)體系進(jìn)行大膽改革。
3將UG軟件引入機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的目的
根據(jù)UG軟件自身的應(yīng)用特點(diǎn),作為高校的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程,我們不得不把它引入到相關(guān)章節(jié)之中,其目的就是:①?gòu)母旧细淖兞藗鹘y(tǒng)教學(xué)模式,建立以計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、繪圖為主線的教學(xué)模式,使人們的設(shè)計(jì)、繪圖觀念產(chǎn)生根本改變,實(shí)現(xiàn)真正意義上的設(shè)計(jì)思想現(xiàn)代化,真正體現(xiàn)了以全面素質(zhì)教育為培養(yǎng)目標(biāo),以現(xiàn)代高新技術(shù)為依托,培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和個(gè)性發(fā)展的人才。②要學(xué)生掌握UG,滿(mǎn)足社會(huì)、企業(yè)的需求,為他們?cè)谝院蟮墓ぷ鞯於己玫幕A(chǔ)。③有助于加速教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)、訓(xùn)練過(guò)程的現(xiàn)代化。實(shí)現(xiàn)三維造型繪圖教學(xué)要求教師的備課、授課過(guò)程基本上在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)真正意義上的無(wú)塵授課;學(xué)生的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練也要求基本上在計(jì)算機(jī)上完成,傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)、繪圖處于次要性地位,以適應(yīng)當(dāng)今和未來(lái)社會(huì)的需要。建立全新的基于三維技術(shù)的課程體系,為今后高校的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。
4UG軟件三維參數(shù)化造型在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》中的應(yīng)用
根據(jù)UG NX6.0軟件的應(yīng)用特點(diǎn),我對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中的部分章節(jié)進(jìn)行了UG軟件的設(shè)計(jì)、應(yīng)用。
4.1 齒輪傳動(dòng)的UG設(shè)計(jì),由于齒輪繪制過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜,并且存在一定難度,因此本人利用UG二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言模塊UG/OPEN GRIP和UG/OPEN API對(duì)UG進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)工作,制作了一個(gè)直齒圓柱齒輪的工具如圖1。
4.2 傳動(dòng)軸的UG設(shè)計(jì),傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,繪制過(guò)程比較容易,因此可以直接利用UG軟件完成繪制。
4.3 減速器的UG設(shè)計(jì)。齒輪減速器是最常見(jiàn)的一種傳動(dòng)裝置,是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容,減速器由許多零件組成,如軸上傳動(dòng)零件、軸承、聯(lián)軸器、軸承蓋和箱體等。傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)中減速器設(shè)計(jì)是根據(jù)減速器的主參數(shù)(如輸入功率與轉(zhuǎn)速、輸出功率與轉(zhuǎn)速等)對(duì)每個(gè)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)、繪圖。傳統(tǒng)的沒(méi)計(jì)方法的缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)和繪圖的工作量大、重復(fù)勞動(dòng)多,現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)時(shí)間又相對(duì)較短,要在短時(shí)間內(nèi)完成大量重復(fù)設(shè)計(jì)、繪圖工作,既影響完成課程的效果,又會(huì)耗費(fèi)過(guò)多精力進(jìn)行重復(fù)勞動(dòng),且減速器設(shè)計(jì)結(jié)果差別很大。運(yùn)用UG軟件,對(duì)減速器的零件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)汁,同時(shí)運(yùn)用UG軟件的虛擬裝配功能實(shí)現(xiàn)減速器的參數(shù)化裝配,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境下的減速器參數(shù)化設(shè)計(jì)。對(duì)于不同主參數(shù)的減速器,可以通過(guò)編輯零件參數(shù)獲得新的減速器,從而減少了重復(fù)勞動(dòng),縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,減低了設(shè)計(jì)成本。
5總結(jié)
卓越工程師不僅要具備上述的未來(lái)工程師的品質(zhì),而且,還應(yīng)該兼具以下特質(zhì):(1)對(duì)局部或整體工程價(jià)值的科學(xué)判斷力;(2)對(duì)權(quán)威工程學(xué)術(shù)或工程技術(shù)獨(dú)到的批判力;(3)對(duì)歷史工程文化承載現(xiàn)代工程文化內(nèi)涵以及未來(lái)工程文化趨勢(shì)的深刻洞察力;(4)優(yōu)秀民族工程文化傳承與世界先進(jìn)工程文化吸收的責(zé)任感;(5)工程環(huán)境影響的感知與和諧意識(shí)的自覺(jué);(6)正確理念的堅(jiān)持或自我否定的勇氣。只有具備了上述15種品質(zhì)特征的工程師,才能稱(chēng)得上是真正的卓越工程師。因此,形成能夠進(jìn)行自我調(diào)整和更新的、面向卓越工程師培養(yǎng)體系的教學(xué)改革是值得研究的重要課題。
1面向卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)要求
卓越工程師人才培養(yǎng)目標(biāo)是具有國(guó)際視野的行業(yè)領(lǐng)軍人才、國(guó)際認(rèn)可的高級(jí)工程技術(shù)人才和創(chuàng)業(yè)研發(fā)型高端人才。卓越工程師的核心是創(chuàng)新能力。隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的到來(lái)和信息技術(shù)的迅速發(fā)展,社會(huì)對(duì)人才的需求產(chǎn)生了很大的變化,更加強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng),面向卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的教學(xué),不僅要培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)的能力,還要注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力、思維開(kāi)創(chuàng)性和創(chuàng)新能力。
2機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)的現(xiàn)狀
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程是一門(mén)理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程,既強(qiáng)調(diào)知識(shí)的綜合性、實(shí)用性,又強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新能力、綜合分析和解決生產(chǎn)實(shí)踐問(wèn)題的能力,這也是卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃所要求的。
但是現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)存在一些問(wèn)題亟待解決。傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程是一種填鴨式的教學(xué),一切都是由教師決定,學(xué)生只能被動(dòng)地參與。如機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課的重要教學(xué)內(nèi)容,也是過(guò)去講課的難點(diǎn),由于受到傳統(tǒng)教學(xué)手段的限制,電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)此方面內(nèi)容的掌握比較困難。
現(xiàn)有課程內(nèi)容體系建立在知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性之上,在知識(shí)點(diǎn)的選擇和安排上沒(méi)有脫離傳統(tǒng)的教學(xué)理念,所用教材的知識(shí)內(nèi)容體系創(chuàng)新性不夠,沒(méi)有體現(xiàn)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃中所要求的能力主線,與生產(chǎn)實(shí)際要求的課程內(nèi)容或知識(shí)點(diǎn)的編排存在一定的差距。另外,教師不注意采用先進(jìn)的教學(xué)手段來(lái)充實(shí)自己的教學(xué)活動(dòng),忽視案例教學(xué)、問(wèn)題教學(xué)等方式的運(yùn)用,導(dǎo)致教學(xué)信息量太小,無(wú)法傳授更多的知識(shí)。課程教學(xué)中只是理論知識(shí)的簡(jiǎn)單講解,沒(méi)有結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行教學(xué)。
3機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革
按照卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的目的和培養(yǎng)要求,以及在以往機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)過(guò)程中所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,借鑒皮亞杰提出的建構(gòu)主義理論,對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革提出如下建議與改革措施。
3.1確定教學(xué)目標(biāo)
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程具有很強(qiáng)的工程性、實(shí)踐性和實(shí)用性,其主要的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的能力。教師以自己制定的教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向,在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中圍繞教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生一起展開(kāi)教學(xué)活動(dòng),并以此來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性,激勵(lì)學(xué)生為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)而努力學(xué)習(xí)。
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上半部分的核心內(nèi)容是各類(lèi)常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。要設(shè)計(jì)和應(yīng)用機(jī)構(gòu),首先必須認(rèn)識(shí)各類(lèi)機(jī)構(gòu),通過(guò)一些典型的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)了解機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)、工作原理、特征和它在系統(tǒng)中的作用,從機(jī)械系統(tǒng)的總體去認(rèn)識(shí)機(jī)構(gòu),用系統(tǒng)的觀點(diǎn)將各類(lèi)機(jī)構(gòu)聯(lián)系起來(lái),將系統(tǒng)的要求貫穿于機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)之中。學(xué)生不應(yīng)孤立地去認(rèn)識(shí)和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu),而應(yīng)以系統(tǒng)為主線來(lái)掌握機(jī)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)的基本理論和方法,確定機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。
例如教師在講授機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第一章機(jī)構(gòu)自由度的內(nèi)容時(shí),首先向?qū)W生說(shuō)明學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)自由度在實(shí)際工作中的意義,并在本章最后給出關(guān)于牛頭刨床的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的例子,讓學(xué)生通過(guò)計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度予以改正,以此來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,訓(xùn)練他們的創(chuàng)造性思維。
另外,在學(xué)習(xí)平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)這3大類(lèi)常用機(jī)構(gòu)過(guò)程中,由于該3大類(lèi)機(jī)構(gòu)又可劃分出很多種類(lèi),學(xué)生常感到各類(lèi)機(jī)構(gòu)缺少聯(lián)系。由于往復(fù)式四沖程內(nèi)燃機(jī)涵蓋了這3大類(lèi)機(jī)構(gòu),所以可通過(guò)介紹往復(fù)式四沖程內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程的4個(gè)沖程運(yùn)動(dòng)將這3大類(lèi)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)作為教學(xué)背景或目標(biāo),將3大類(lèi)機(jī)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)。
如內(nèi)燃機(jī)通過(guò)平面連桿機(jī)構(gòu)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)控制進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)開(kāi)合時(shí)間的長(zhǎng)短;通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)燃?xì)馔苿?dòng)活塞運(yùn)動(dòng)時(shí),進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)有規(guī)律的啟閉。以往復(fù)式四沖程內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程介紹3大類(lèi)機(jī)構(gòu)各自的優(yōu)缺點(diǎn)和不可替代性,對(duì)增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)、加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握,培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力都非常有益。內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程所涉及的內(nèi)容包含了機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上半部分需要講授的所有主要內(nèi)容,所以應(yīng)該在第一章的授課中較詳細(xì)地介紹內(nèi)燃機(jī)的工作原理,并在以后各章的教學(xué)中加以利用。
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)下半部分主要講授常用連接(螺紋連接、鍵連接等),機(jī)械傳動(dòng)(螺旋傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)),軸系零、部件(軸、軸承)等。這部分內(nèi)容相互聯(lián)系較少,學(xué)生感到零散。這部分內(nèi)容的教學(xué)可與課程設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái),課程設(shè)計(jì)題目在課程開(kāi)講前布置到位,使學(xué)生帶著任務(wù)聽(tīng)課。當(dāng)教師講到與設(shè)計(jì)題目中某些方面相關(guān)的章節(jié)時(shí),學(xué)生就開(kāi)始思索自己題目中相應(yīng)點(diǎn)的方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問(wèn)題,不太懂的問(wèn)題可及時(shí)與教師或同學(xué)進(jìn)行交流探討。由于課程設(shè)計(jì)與專(zhuān)業(yè)結(jié)合,與理論課同步,學(xué)生興趣濃,學(xué)習(xí)效果好。
3.2加強(qiáng)與工程實(shí)際的聯(lián)系
由于學(xué)生對(duì)機(jī)械的感性認(rèn)識(shí)和工程實(shí)踐知識(shí)十分缺乏,不能將所學(xué)的知識(shí)與實(shí)際聯(lián)系起來(lái),更不會(huì)應(yīng)用于工程實(shí)際,因此要結(jié)合工程背景來(lái)講解各種機(jī)構(gòu)的原理和應(yīng)用。
例如在講解曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí),通過(guò)對(duì)比該機(jī)構(gòu)分別在游梁式抽油機(jī)和牛頭刨床中的應(yīng)用,來(lái)說(shuō)明極位夾角的大小對(duì)急回運(yùn)動(dòng)的影響。這樣以實(shí)際工程機(jī)械為例講解曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),能使學(xué)生印象深刻。在講解四桿機(jī)構(gòu)時(shí),分別列舉輪式抓鉤機(jī)、裝載機(jī)工作裝置、鶴式起重機(jī)吊臂等實(shí)際工程機(jī)械的例子,對(duì)比講解不同機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn),使學(xué)生對(duì)機(jī)械的機(jī)構(gòu)既有一個(gè)整體認(rèn)識(shí),也有對(duì)不同機(jī)構(gòu)異同點(diǎn)的認(rèn)識(shí),為以后進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型、綜合機(jī)械設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
以凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)際設(shè)計(jì)為例,首要問(wèn)題不是如何設(shè)計(jì)凸輪的輪廓線,而是如何根據(jù)工作要求和使用場(chǎng)合,合理地選擇和確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、機(jī)構(gòu)的配置和有關(guān)基本參數(shù),使所設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)既能滿(mǎn)足機(jī)械系統(tǒng)的工作要求,又具有良好的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性。此外,廣泛采用工程應(yīng)用實(shí)例,充實(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教材中的例題和習(xí)題,適當(dāng)增加例題和習(xí)題的工程應(yīng)用背景及創(chuàng)造性意向說(shuō)明。
3.3及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容
將機(jī)械設(shè)計(jì)方面的新成果、新應(yīng)用及時(shí)引入教學(xué)內(nèi)容,擴(kuò)大學(xué)生信息量。例如在講解螺栓預(yù)緊方法時(shí),介紹電測(cè)扳手、液壓拉伸預(yù)緊方式等新工具和新方法;在講解齒輪機(jī)構(gòu)時(shí),介紹雙圓弧齒輪的優(yōu)點(diǎn),反映技術(shù)發(fā)展前沿成果,增加課堂信息量,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。這樣,以實(shí)際工程設(shè)計(jì)計(jì)算問(wèn)題為目標(biāo),構(gòu)建設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)理論較完備,設(shè)計(jì)方法實(shí)用、多樣的基礎(chǔ)內(nèi)容體系,提高了教學(xué)效果。
3.4改進(jìn)教學(xué)方法
在課堂教學(xué)中,除了傳統(tǒng)的教學(xué)方式外,需要采用其他一些教學(xué)方法與手段,以提高學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容的理解和掌握。
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程是工程機(jī)械教育的重要課程,綜合性、實(shí)踐性強(qiáng),對(duì)培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力起著重要的作用。由于機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)主要面向電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生講授,而電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生對(duì)機(jī)械方面知識(shí)接觸較少,對(duì)課程中涉及的各種機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)難以理解,尤其是涉及到機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、齒輪嚙合等動(dòng)態(tài)問(wèn)題或者螺紋聯(lián)接、軸承等微變形問(wèn)題,因內(nèi)容抽象,學(xué)生理解起來(lái)比較困難,因而影響了教學(xué)效果。
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)多媒體CAI系統(tǒng)運(yùn)用多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù),對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論知識(shí)、教學(xué)方法等進(jìn)行信息化處理,利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的多媒體表現(xiàn)與信息交互功能,構(gòu)造了創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)模式。通過(guò)現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用,把過(guò)去傳統(tǒng)的、靜態(tài)的書(shū)本教材形式轉(zhuǎn)變?yōu)橛陕曇?、文本、視頻、動(dòng)畫(huà)構(gòu)成的動(dòng)態(tài)教材。多媒體集成、動(dòng)畫(huà)模擬仿真和豐富的圖像信息擴(kuò)展了學(xué)生認(rèn)知的深度與廣度,也使教師擺脫了時(shí)間和空間對(duì)講授內(nèi)容的束縛,清楚地顯示某些復(fù)雜的過(guò)程,有利于激發(fā)學(xué)生的觀察力、發(fā)現(xiàn)力、想象力、邏輯聯(lián)想力,有利于認(rèn)知思維的深化與發(fā)展,有利于增強(qiáng)工程設(shè)計(jì)能力,提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)CAI作為教學(xué)的一種重要手段,有著良好的應(yīng)用和發(fā)展前景,給機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)創(chuàng)新教學(xué)以有力支持。
在教學(xué)中,為達(dá)到良好的教學(xué)效果,教師應(yīng)設(shè)法使學(xué)生處于積極思維的狀態(tài),主動(dòng)、自覺(jué)地完成學(xué)習(xí)任務(wù),逐步提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,真正成為學(xué)習(xí)的主人。例如,在講授螺栓預(yù)緊力控制時(shí),強(qiáng)調(diào)重要的螺紋連接必須控制預(yù)緊力,強(qiáng)調(diào)螺栓脫落產(chǎn)生的嚴(yán)重后果??梢粤信e臺(tái)灣中華航空公司波音737飛機(jī)在日本沖繩那霸機(jī)場(chǎng)降落時(shí)因螺栓脫落刺穿油箱引發(fā)大火的例子,使學(xué)生印象深刻。又如在講授螺栓強(qiáng)度計(jì)算前,舉出某工廠在吊裝床身時(shí),吊環(huán)螺栓斷裂,致人死亡的例子,借以強(qiáng)調(diào)螺栓強(qiáng)度計(jì)算的重要性,將枯燥的理論知識(shí)變得具體、形象,而且能夠使學(xué)生在主動(dòng)思考的同時(shí)牢記相關(guān)概念、掌握相關(guān)原理,達(dá)到事半功倍的良好效果。
關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ);課程設(shè)計(jì);題目探索
作者簡(jiǎn)介:石永軍(1973-),男,山東東營(yíng)人,中國(guó)石油大學(xué)(華東)機(jī)電工程學(xué)院,副教授。(山東 青島 266580)
基金項(xiàng)目:本文系中國(guó)石油大學(xué)(華東)教學(xué)改革項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):JY-B201011)的研究成果。
中圖分類(lèi)號(hào):G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A?????文章編號(hào):1007-0079(2012)32-0055-02
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)主要面向中國(guó)石油大學(xué)機(jī)類(lèi)和近機(jī)類(lèi)本科學(xué)生,是石油工程、過(guò)程裝備與控制、油氣儲(chǔ)運(yùn)工程等專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,在教學(xué)體系中具有承上啟下的作用。近年來(lái),為了培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力與工程意識(shí)的養(yǎng)成,工科院校越來(lái)越重視實(shí)踐教學(xué)。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械課程教學(xué)中重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),它涵蓋了工程制圖、機(jī)械CAD、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料與機(jī)械加工基礎(chǔ)等課程的知識(shí)。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí),以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題,逐步提升其動(dòng)手能力、綜合設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新能力。[1]但目前機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)題目單一的問(wèn)題比較突出,不利于學(xué)生工程意識(shí)的養(yǎng)成和激發(fā)大學(xué)生開(kāi)展科學(xué)探索的興趣。因此,探究柔性化的課程設(shè)計(jì)題目以提升課程設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量對(duì)于學(xué)生綜合知識(shí)運(yùn)用能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要意義。[2]
一、目前課程設(shè)計(jì)分析
目前高等工科院校常用的機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)題目是單級(jí)圓柱齒輪減速器和展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器。減速器是工業(yè)中常用的典型傳動(dòng)裝置,在油田抽油機(jī)、帶式運(yùn)輸機(jī)、起重機(jī)和卷板機(jī)等有著廣泛的應(yīng)用。減速器設(shè)計(jì)過(guò)程需要查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)等技術(shù)資料,涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、軸承、軸、螺栓等主要通用零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算,[3]包含了多門(mén)理論課程的內(nèi)容,體現(xiàn)了一般機(jī)械系統(tǒng)的常用設(shè)計(jì)方法,具有很強(qiáng)的綜合性。減速器設(shè)計(jì)的主要任務(wù)包括:進(jìn)行傳動(dòng)方案的制訂;電動(dòng)機(jī)的選擇、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算;帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算;軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及低速軸的彎、扭組合強(qiáng)度校核;軸承的組合設(shè)計(jì)與壽命計(jì)算;鍵的選擇及強(qiáng)度校核;聯(lián)軸器的選擇;減速器的與密封選擇等。[4]減速器設(shè)計(jì)的一般過(guò)程是:首先,指導(dǎo)老師布置任務(wù);然后,學(xué)生完成減速器裝配草圖一張、減速器總裝圖一張、軸與齒輪等零件圖以及6000~8000字設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份;最后進(jìn)行課程設(shè)計(jì)答辯,按照?qǐng)D紙、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)與答辯情況評(píng)定成績(jī)。
減速器設(shè)計(jì)題目主要存在以下問(wèn)題:題目單一,只是設(shè)計(jì)參數(shù)略有不同,學(xué)生可借鑒的資料很多,課程設(shè)計(jì)雷同現(xiàn)象比較嚴(yán)重,甚至出現(xiàn)一些抄襲現(xiàn)象;課程設(shè)計(jì)時(shí)間一般為2周,學(xué)生設(shè)計(jì)期間非常緊張,大多學(xué)生需要晚上加班才能完成。學(xué)生忙于應(yīng)付完成課程設(shè)計(jì),很少有學(xué)生主動(dòng)去圖書(shū)館查閱相關(guān)的資料;老師一般需要指導(dǎo)2個(gè)班,工作量很大,老師很難保證照顧到每一位同學(xué);課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容與傳動(dòng)方案長(zhǎng)期不變,學(xué)生可以根據(jù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)按部就班地進(jìn)行,無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,不能滿(mǎn)足現(xiàn)代工程教育創(chuàng)新訓(xùn)練的要求;每一個(gè)同學(xué)單獨(dú)完成一個(gè)題目,同學(xué)之間的交流與討論較少,團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神難以培養(yǎng)。
二、課程設(shè)計(jì)題目探索
【關(guān)鍵詞】AutoCAD;三維技術(shù); 機(jī)械設(shè)計(jì); 應(yīng)用前景
在近些年來(lái),隨著電子信息技術(shù)的不斷的創(chuàng)新和發(fā)展,AutoCAD三維技術(shù)也在其帶動(dòng)下,在機(jī)械設(shè)計(jì)方面發(fā)揮著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),并且在各行各業(yè)都有廣泛的應(yīng)用,在目前,三維技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步,有標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)。操作人員在熟練掌握這項(xiàng)技術(shù)以后,能夠和其他的技術(shù)互相配合,達(dá)到系統(tǒng)優(yōu)化的效果,有利于我國(guó)在機(jī)械設(shè)計(jì)方面有長(zhǎng)足久遠(yuǎn)的突破。但是在實(shí)際情況里,三維技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用沒(méi)有達(dá)到完全成熟,只有電子圖版的領(lǐng)域有一定的突破,針對(duì)這一現(xiàn)象,我們需要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域進(jìn)行更加深入的研究工作。投影線的生成過(guò)程和對(duì)于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方面是目前研究的重點(diǎn)。在對(duì)以往的檔案和資料的研究中發(fā)現(xiàn),計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)功能并沒(méi)有完全運(yùn)用在三維技術(shù)中,但是隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)的優(yōu)化升級(jí),機(jī)械設(shè)計(jì)從以前的二維發(fā)展到更加先進(jìn)的三維,效果有突破性進(jìn)展,經(jīng)濟(jì)效益也得到持續(xù)提升。
1三維技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)方面應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)
在機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)里應(yīng)用三維技術(shù),能夠有效的節(jié)省設(shè)計(jì)過(guò)程所耗費(fèi)的時(shí)間,更加方便快捷,減少了由于單個(gè)零件的失誤到時(shí)整個(gè)設(shè)計(jì)組裝失敗的現(xiàn)象發(fā)生。為了保證零件在整個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題能夠及時(shí)找到原因,資源查找器可以重現(xiàn)零件加工的生產(chǎn)過(guò)程。工作人員使用資源查找器能夠直觀的了解零件在裝配過(guò)程中的具體情況,在裝配失誤以后,通過(guò)記錄可以快速的查找到出現(xiàn)問(wèn)題的裝配路徑,完成整個(gè)機(jī)械裝配任務(wù)以后,還可以進(jìn)行成功案例的演示工作,觀察裝配動(dòng)作還可以檢測(cè)是否在規(guī)定的設(shè)計(jì)范圍,超出設(shè)計(jì)范圍的不標(biāo)準(zhǔn)零件,工作人員可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題以后對(duì)零件進(jìn)行第二次的加工和修改,可以在最大程度上保證零件的利用程度。三維技術(shù)在技術(shù)層面比二維技術(shù)更加先進(jìn),能夠短縮零件加工過(guò)程中的生產(chǎn)周期,提高工作效率和生產(chǎn)效率,其突出特點(diǎn)是改變?cè)O(shè)計(jì)中很少的部分,而其余的大部分零件不需要重新設(shè)計(jì)和制造,從而工作效率會(huì)有很大程度的提高。機(jī)械產(chǎn)品經(jīng)過(guò)不斷的創(chuàng)新,使得信息技術(shù)和機(jī)械產(chǎn)品的融合度越來(lái)越高,AutoCAD三維技術(shù)在此基礎(chǔ)上優(yōu)化了設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)方法,取得了領(lǐng)先的位置,相比較而言,分析仿真運(yùn)動(dòng)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元素的受力情況都取得了不錯(cuò)的效果,很多設(shè)計(jì)方法都處于領(lǐng)先水平,能最大程度上保障機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量,大型企業(yè)也加大了對(duì)數(shù)控加工設(shè)備的投入力度,能提高工作質(zhì)量。
2在實(shí)際工作中的使用情況
三維技術(shù)在運(yùn)用上注重對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量問(wèn)題的保證,所以在機(jī)械設(shè)計(jì)中會(huì)有很多新的設(shè)計(jì)理念被提出并且應(yīng)用,形成了設(shè)計(jì)理念的改革,促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)向更完善道路發(fā)展。在以往的設(shè)計(jì)概念中,改型設(shè)計(jì)占據(jù)著設(shè)計(jì)工作的主要內(nèi)容,改型設(shè)計(jì)一般包括單純調(diào)整某一結(jié)構(gòu)的尺寸大小或者根據(jù)已有的產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)和模仿,這種改型設(shè)計(jì)不會(huì)涉及到創(chuàng)新的思維,生產(chǎn)出的產(chǎn)品不會(huì)有新的設(shè)計(jì)特點(diǎn),因此,針對(duì)這一現(xiàn)象,應(yīng)用三維技術(shù)以后,新的理念會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)起到創(chuàng)新思路引導(dǎo)的作用,三維技術(shù)獨(dú)有的立體感會(huì)激發(fā)人員的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路,而真實(shí)性效果更使設(shè)計(jì)人員對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新有更濃厚的興趣。三維建模、虛擬制造和智能化設(shè)計(jì)的出現(xiàn)結(jié)束了繪圖是計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中唯一作用的時(shí)代,三維設(shè)計(jì)軟件在工程設(shè)計(jì)相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,美國(guó)福特公司的新型汽車(chē)和波音公司新一代客機(jī)都使用了三維設(shè)計(jì)技術(shù),運(yùn)用虛擬的模型提高了產(chǎn)品的成功幾率,節(jié)約了大量的生產(chǎn)成本。
3三維技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)方面存在的問(wèn)題
AutoCAD三維技術(shù)雖然得到了大面積的推廣和使用,但是在一些企業(yè)中并沒(méi)用掌握核心內(nèi)容,出現(xiàn)一些技術(shù)上的不足和失誤,沒(méi)有徹底發(fā)揮三維技術(shù)軟件的作用,企業(yè)在使用三維技術(shù)軟件時(shí)僅僅停留在制作效果圖的層面上,并沒(méi)有發(fā)揮三維技術(shù)在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的作用,這種情況下和二維技術(shù)本質(zhì)上沒(méi)有任何區(qū)別,應(yīng)該從輔助繪圖的角色中脫離出來(lái),真正的運(yùn)用到設(shè)計(jì)創(chuàng)新功能上。在企業(yè)中缺少操作熟練的工作人員,三維技術(shù)的實(shí)際操作十分復(fù)雜,只有經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)和多年的操作經(jīng)驗(yàn)的人員才能使用軟件創(chuàng)造出新穎的設(shè)計(jì)理念,在一些規(guī)模比較小的企業(yè)里,沒(méi)有經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)工作和大量的操作經(jīng)驗(yàn),在設(shè)計(jì)過(guò)程中往往會(huì)存在很多問(wèn)題和弊端,造成一系列的資源浪費(fèi)。
4AutoCAD三維技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)的機(jī)械行業(yè)發(fā)展已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展,從一開(kāi)始的中國(guó)制造逐漸向中國(guó)創(chuàng)造轉(zhuǎn)變,從開(kāi)始的制造單一的零件向整體設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變,三維設(shè)計(jì)技術(shù)能夠滿(mǎn)足對(duì)核心技術(shù)設(shè)計(jì)的需要,二維技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到企業(yè)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的基本要求,因此,AutoCAD是我們發(fā)展亟需突破的重點(diǎn)方向。
5結(jié)語(yǔ)
我國(guó)在機(jī)械化領(lǐng)域已經(jīng)逐漸走向信息化和智能化,要使AutoCAD三維技術(shù)適應(yīng)計(jì)算機(jī)的發(fā)展,必須要能夠熟練操作基本命令和該軟件的各種用途與使用方法,設(shè)計(jì)者要不斷的提高自能的繪畫(huà)功底與繪畫(huà)能力,在此基礎(chǔ)上才能真正的發(fā)揮出AutoCAD三維技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的最佳作用。
作者:柯茹 單位:惠州市技師學(xué)院
參考文獻(xiàn):
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榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
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