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時(shí)間：2022-05-11 07:22:20
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關(guān)鍵詞
圖解法;機(jī)械設(shè)計(jì);課程設(shè)計(jì);教學(xué)實(shí)踐
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械專業(yè)學(xué)生必不可少的一次實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。目前，各個(gè)高校大都采用的是比較經(jīng)典的題目《帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)》，要求學(xué)生主要設(shè)計(jì)輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪減速器。在各類《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》以及《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》中，雖都有減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖樣，但是，由于圖樣是經(jīng)大比例縮小的，許多細(xì)節(jié)不能表達(dá)清楚，甚至還容易造成誤解［1－2］。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的安排只有短短3周時(shí)間，在這個(gè)時(shí)間段里，正值期末考試，厚厚的一本設(shè)計(jì)指導(dǎo)書學(xué)生沒有時(shí)間閱讀。雖然，在此之前學(xué)生們也做過減速器模型的拆裝實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)時(shí)間短，學(xué)生沒有留下更深的印象，甚至機(jī)器中某些零部件的名字和作用都不清楚，更不用說進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和正確的選取。另外，本次設(shè)計(jì)是機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生第一次接觸這么復(fù)雜的裝配圖，從何處開始設(shè)計(jì)、怎么設(shè)計(jì)，令他們感到茫然;在繪制零件圖時(shí)，除了課本上講解過的V帶輪、齒輪、鏈輪及軸以外，對(duì)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或者是標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)件的選取更是不知道如何下手。學(xué)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(dá)到教學(xué)目的［3－4］。在具有豐富設(shè)計(jì)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的老師的指導(dǎo)下，我們分析了典型的減速器的結(jié)構(gòu)裝配圖，然后，局部分解并標(biāo)出該處關(guān)鍵零件的名稱、作用以及設(shè)計(jì)選取途徑，用圖解圖示的辦法，很好地詮釋了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)方法，直觀明了。經(jīng)過近幾年在教學(xué)過程中的不斷完善和補(bǔ)充，逐漸形成了一套圖解法的教學(xué)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(dá)的重點(diǎn)部分用圖示的辦法表現(xiàn)出來，同時(shí)注有簡(jiǎn)潔的文字說明，相對(duì)純文字的敘述，圖解法作為一種教學(xué)方法，更加直觀、清晰、生動(dòng)，容易被學(xué)生接受［5］。
1.1三維做出總裝配爆炸圖在課程設(shè)計(jì)開始之前，指導(dǎo)教師利用三維軟件Pro/e或其他軟件做出一個(gè)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(gè)部分的名稱和作用，讓學(xué)生對(duì)減速器有個(gè)感性認(rèn)識(shí)。
1.2用二維圖紙進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇視圖，從繪制裝配圖的第一條線開始，到整個(gè)裝配圖的完成，分步驟，每隔一個(gè)重要環(huán)節(jié)制成一張圖，這樣便于學(xué)生作為參考。如圖1所示為在裝配圖繪制時(shí)，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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)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(zhǎng)度及支撐軸承的型號(hào)和位置。用類似于圖1和圖2的過程圖共計(jì)25張，基本上就能夠把減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程表達(dá)出來。教學(xué)時(shí)，可以將這部分圖紙做成PPT，逐張圖按照順序給學(xué)生講解設(shè)計(jì)過程。
1.3分析結(jié)構(gòu)重點(diǎn)和學(xué)生容易出錯(cuò)的部位根據(jù)減速器實(shí)際生產(chǎn)和裝配的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，再針對(duì)學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)常見的疑惑和設(shè)計(jì)過程中容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤和問題、注意事項(xiàng)等，采用局部放大的形式，制作成圖片，同時(shí)，用文字形式簡(jiǎn)述該局部的名稱、作用以及設(shè)計(jì)依據(jù)的出處和設(shè)計(jì)要求。如減速器上檔油盤的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，當(dāng)齒輪速度大于等于2m/s時(shí)，采用飛濺，但不希望飛濺起來的油直接進(jìn)入軸承，所以在箱體和箱蓋的結(jié)合面處加油溝和導(dǎo)油結(jié)構(gòu)，把油引入軸承，同時(shí)在小齒輪處加檔油盤。詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。另外，軸承的選用和位置的確定時(shí)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(shí)一定要考慮便于拆裝，因此軸肩尺寸和軸套尺寸一定要嚴(yán)格按照軸承標(biāo)準(zhǔn)中給出的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖4所示。對(duì)繪圖容易出錯(cuò)的地方用圖形表達(dá)出來，讓學(xué)生避免出現(xiàn)同樣的錯(cuò)誤。如圖5所示的是螺紋連接處的畫法;同時(shí)把學(xué)生畫圖時(shí)容易遺忘的地方也局部放大重點(diǎn)表達(dá)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(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)手冊(cè)所規(guī)定的尺寸畫，油塞設(shè)計(jì)位置時(shí)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(shè)計(jì)過程清晰明了地展示給學(xué)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(guān)位置標(biāo)出文字，授課時(shí)，先將局部圖片用PPT形式給學(xué)生講述。學(xué)生繪制圖紙時(shí)，將帶有說明的裝配圖掛在教室，以方便學(xué)生隨時(shí)查看，提高學(xué)習(xí)效率。
2注意事項(xiàng)
2.1注重圖紙表達(dá)的完整性學(xué)生先期所學(xué)的機(jī)械制圖，更多的是注重了零件圖形部分的表達(dá)，在本次課程設(shè)計(jì)中零件圖和裝配圖的設(shè)計(jì)，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(jié)構(gòu)，還應(yīng)該強(qiáng)調(diào)尺寸的正確標(biāo)注、適當(dāng)?shù)募庸ひ?、材料的合理選擇;以及熱處理要求等信息，力爭(zhēng)完整、正確、全面的圖紙表達(dá)能力的培養(yǎng)［6］。
2.2邊計(jì)算邊設(shè)計(jì)部分學(xué)生只重視數(shù)據(jù)計(jì)算，不重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，總認(rèn)為制圖前，要把各個(gè)尺寸計(jì)算出來，導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)費(fèi)工費(fèi)時(shí)。要提醒學(xué)生有些地方是邊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邊定尺寸的。
2.3嚴(yán)格按照國(guó)標(biāo)制圖標(biāo)準(zhǔn)件選擇與裝配結(jié)構(gòu)，必須按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(duì)軸的要求等，應(yīng)該按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)，不能自由發(fā)揮。對(duì)國(guó)標(biāo)沒有明確規(guī)定的部分零部件，也要參照《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》推薦內(nèi)容設(shè)計(jì)。
3結(jié)束語
經(jīng)過幾年的實(shí)際應(yīng)用，圖解法教學(xué)取得了很好的效果。學(xué)生能夠更快地進(jìn)入設(shè)計(jì)狀態(tài)，思路清晰;能夠更加方便快捷地運(yùn)用工具書，照抄圖描圖現(xiàn)象明顯減少;課程設(shè)計(jì)完成質(zhì)量得以提高，良好、優(yōu)秀率增加。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（a）-0235-02
《機(jī)械設(shè)計(jì)》是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，隨之三周的課程設(shè)計(jì)是一次綜合性與實(shí)踐性相結(jié)合的重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計(jì)不僅可以提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)提出問題分析問題解決問題的能力，還可以加強(qiáng)學(xué)生的技能訓(xùn)練，因此激發(fā)學(xué)生喜歡課程設(shè)計(jì)的興趣提高設(shè)計(jì)積極性，樂作《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)，對(duì)于搞好課程設(shè)計(jì)非常重要。
《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)一般以傳統(tǒng)的減速器為設(shè)計(jì)題目，它涵蓋了《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程的大部分內(nèi)容。主要包括：（1）傳動(dòng)部分有帶傳動(dòng)（或鏈傳動(dòng)）、齒輪傳動(dòng)（或蝸桿傳動(dòng)））；（2）軸系零部件有軸、軸承、聯(lián)軸器等；（3）連接部分有螺紋連接、鍵（或花鍵）連接、銷連接等；另外還有箱體等輔助零件的設(shè)計(jì)，有很強(qiáng)的綜合性，是比較好的選擇。設(shè)計(jì)中用到的知識(shí)涉及《制圖基礎(chǔ)》、《制圖基礎(chǔ)應(yīng)用》、《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《互換性與技術(shù)測(cè)量》等多門課程，也是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一次綜合應(yīng)用。為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的設(shè)計(jì)積極性，讓他們樂作《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)，本論文從方案選擇、技術(shù)設(shè)計(jì)說明書以及成績(jī)?cè)u(píng)定四方面對(duì)課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹[1-3]。
1 方案選擇
在授課的過程中，布置課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中自覺地重視設(shè)計(jì)用到的知識(shí)。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自覺性，建議學(xué)生利用學(xué)校已建設(shè)好的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)，提前了解課程設(shè)計(jì)的目的、任務(wù)、要求、設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)的順序過程。在學(xué)完機(jī)械傳動(dòng)部分，把每個(gè)同學(xué)的設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)下發(fā)下去，利于他們提前開始設(shè)計(jì)計(jì)算。為了培養(yǎng)同學(xué)們的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力，5～6位同學(xué)設(shè)計(jì)一類題目，避免有些同學(xué)投機(jī)取巧，每人的數(shù)據(jù)都不相同。這樣同學(xué)們既不會(huì)覺得束手無策，又有一定的自由和約束。要求選用一級(jí)遠(yuǎn)距離傳遞，兩級(jí)齒輪傳動(dòng)組成的三級(jí)減速傳動(dòng)來滿足已知運(yùn)動(dòng)條件的執(zhí)行構(gòu)件。于是，從原動(dòng)機(jī)的選型、聯(lián)軸器的選型、遠(yuǎn)距離傳遞類型的選擇、齒輪傳動(dòng)的選擇，可匯總出很多種方案。僅僅兩級(jí)齒輪傳動(dòng)組成的減速器類型就有齒輪減速器、蝸桿減速器和行星減速器等類型。齒輪減速器中兩齒輪對(duì)又可以設(shè)計(jì)成直齒輪、斜齒輪或錐齒輪，另外還可以有軟齒面和硬齒面之分，齒輪是否變位傳動(dòng)等等，布置形式也有展開式、分流式或同軸式的不同。指導(dǎo)學(xué)生正確處理借鑒和創(chuàng)新的關(guān)系，相互交流學(xué)習(xí)，比較各種方案優(yōu)缺點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)性、可靠性方面考慮擇優(yōu)選擇。同學(xué)們通過網(wǎng)上的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)對(duì)課程設(shè)計(jì)有了初步了解，然后再通過交流學(xué)習(xí)，提出并最終選定適合的方案，同時(shí)明白任何一個(gè)問題的解決總是會(huì)有很多種方法，知識(shí)越多，解決的方案越多。明白知識(shí)的重要性，從而學(xué)習(xí)熱情會(huì)更高，樂作課程設(shè)計(jì)。
2 技術(shù)設(shè)計(jì)
技術(shù)設(shè)計(jì)階段的主要工作是確定各部件的外形及其基本尺寸，包括各部件之間的連接，并繪制出裝配圖和零件圖。
首先是按照給定的材料，確定執(zhí)行構(gòu)件的功率和轉(zhuǎn)速；然后按照三級(jí)減速中每級(jí)減速允許的傳動(dòng)比和效率回推選擇合適的原動(dòng)機(jī)；再確定出總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比；再進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)并確定出實(shí)際各級(jí)的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)，并匯總結(jié)果。為減少學(xué)生走彎路，對(duì)于可能遇到的問題加以提示，并分階段進(jìn)行指導(dǎo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題解決問題，為后一階段的設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。在指導(dǎo)中不斷的提出問題，引導(dǎo)他們思考。例如：如果給定兩人同樣的數(shù)據(jù)最終要求他們交出不一樣的設(shè)計(jì)結(jié)果該怎么辦？如果是兩人來設(shè)計(jì)一個(gè)方案如何最快速度拿出設(shè)計(jì)結(jié)果？鼓勵(lì)他們提出問題，并找出盡可能多的可行的解決方法，在設(shè)計(jì)過程中得到快樂并提高設(shè)計(jì)的興趣。
通過授課過程中的多媒體課件提前介紹減速器的作用、外形、結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)傳遞過程，然后組織學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，動(dòng)手拆裝減速器，熟悉減速器結(jié)構(gòu)，并通過查閱資料熟悉加工、制造、裝配等方面的相關(guān)知識(shí)，使學(xué)生對(duì)減速器有一個(gè)直觀、感性的認(rèn)識(shí)，然后開始具體設(shè)計(jì)。
2.1 機(jī)器的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)
根據(jù)確定好的結(jié)構(gòu)方案，選擇原動(dòng)件的參數(shù)（功率、轉(zhuǎn)速等），然后做運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)。選擇原動(dòng)機(jī)時(shí)，要考慮實(shí)際的工作情況和經(jīng)濟(jì)性，電動(dòng)機(jī)是最常用的原動(dòng)機(jī)。選用已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的電動(dòng)機(jī)時(shí)，要考慮其工作載荷（包括大小、特性和變化情況）、工作要求（包括轉(zhuǎn)速的大小、是否調(diào)速、是否反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的頻繁程度等）、工作環(huán)境（是否高溫、潮濕、易燃易爆、塵土等）、安裝要求、尺寸大小、重量等。要考慮其經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)還要考慮其外廓尺寸和總傳動(dòng)裝置的尺寸，一般是在考慮總結(jié)構(gòu)盡可能緊湊的前提下初步分配傳動(dòng)比，然后確定各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（速度、加速度、功率等）。
2.2 機(jī)器的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)
結(jié)合各部分的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，初步計(jì)算各部件上所承受的載荷。由于零部件材料、尺寸尚未完全確定，不能精確驗(yàn)證是否合格。
2.3 主要零部件的工作能力設(shè)計(jì)
首先根據(jù)傳動(dòng)的特點(diǎn)，確定傳動(dòng)的順序；然后按照初步分配的傳動(dòng)比設(shè)計(jì)前兩級(jí)傳動(dòng)，并計(jì)算出實(shí)際傳動(dòng)比；再將總傳動(dòng)比除以這兩級(jí)的實(shí)際傳動(dòng)比，用求出的數(shù)值設(shè)計(jì)第三級(jí)傳動(dòng)；實(shí)際傳動(dòng)比，求出各級(jí)軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速和功率，列表以備進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)高速軸時(shí)應(yīng)注意比較安裝齒輪處的軸徑和齒輪齒根圓的大小，是否用齒輪軸，如果是齒輪軸，則軸的材料和齒輪的材料必須一致。還要考慮軸的伸出端直徑和長(zhǎng)度，要和安裝的帶輪轂孔直徑或電動(dòng)機(jī)處的聯(lián)軸器的轂孔直徑要一致。低速軸是否會(huì)和中間軸的齒輪齒頂發(fā)生干涉，安裝帶輪（或鏈輪）的軸線應(yīng)和電動(dòng)機(jī)、減速器的軸線高度相一致。設(shè)計(jì)軸的同時(shí)，選擇適合的聯(lián)軸器、軸承、鍵等標(biāo)準(zhǔn)件。主要零部件設(shè)計(jì)完成后，用類比法確定其他零部件尺寸。在設(shè)計(jì)過程中需要很好地協(xié)調(diào)各零件的結(jié)構(gòu)和尺寸，全面考慮他們的結(jié)構(gòu)工藝性，對(duì)所有零部件的外形和尺寸進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。在這一階段設(shè)計(jì)之初，指導(dǎo)老師先把往年出現(xiàn)的頻率多的問題講解清楚，提醒同學(xué)們重視，盡量避免設(shè)計(jì)過程中再出現(xiàn)類似問題。像軸上零件的定位、軸承的、配置方式等都需要考慮清楚。這些工作如果在上課過程中進(jìn)行，設(shè)計(jì)周就可以有比較充足的時(shí)間繪制圖形。
2.4 裝配圖的繪制
繪制裝配圖是整個(gè)設(shè)計(jì)過程中最重要的環(huán)節(jié)。為了布局合理，繪制裝配圖前必須確定裝配圖總體尺寸（總長(zhǎng)、總寬和總高），然后根據(jù)圖紙的幅面選用合適的比例尺。指導(dǎo)老師提前強(qiáng)調(diào)合理布局的必要性，指導(dǎo)他們查閱資料，熟悉裝配圖上面應(yīng)包括的內(nèi)容：一組全面反映各零部件裝配關(guān)系的圖、總體尺寸和裝配尺寸、技術(shù)要求、標(biāo)題欄和明細(xì)表等。允許同學(xué)們用他們熟悉的三維造型軟件構(gòu)件三維模型，對(duì)自己的設(shè)計(jì)有一個(gè)直觀認(rèn)識(shí)，然后用CAD軟件繪制裝配圖草圖。為提高他們的手工繪圖能力，統(tǒng)一要求上交手工繪制裝配圖和主要的零件圖。在同學(xué)們繪制裝配圖的過程中，指導(dǎo)老師多去設(shè)計(jì)教室指導(dǎo)，把共性錯(cuò)誤在黑板前講解后，再由他們自己找錯(cuò)誤，然后幾人相互找錯(cuò)誤，最后指導(dǎo)老師組織一組組的同學(xué)圍成一圈，針對(duì)某位同學(xué)繪制的圖形一起找問題。同學(xué)們?cè)诓粩喔恼e(cuò)誤的過程中鞏固所學(xué)知識(shí)，逐漸喜歡上設(shè)計(jì)。
2.5 主要零件的校核
裝配圖繪制完成后，所有的零部件的具體尺寸完全確定。這時(shí)要對(duì)主要零部件（軸承、鍵等）進(jìn)行強(qiáng)度校核，驗(yàn)證其是否符合要求。對(duì)于外形復(fù)雜的零件，一般還要進(jìn)行精確的強(qiáng)度校核。根據(jù)校核的結(jié)果，反復(fù)的修改零件的結(jié)構(gòu)和尺寸，直到符合要求為止，裝配圖要做相應(yīng)修改。然后根據(jù)設(shè)計(jì)最后結(jié)果，繪制非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖。
隨著課程設(shè)計(jì)步步深入，同學(xué)們之間的協(xié)作能力得到提高，知識(shí)運(yùn)用能力得到增強(qiáng)，設(shè)計(jì)能力繪圖能力都得到提升，自然學(xué)生的設(shè)計(jì)興趣也會(huì)越來越濃，越來越樂作課程設(shè)計(jì)。
3 設(shè)計(jì)說明書
一份完整的設(shè)計(jì)，必須有條理清晰的設(shè)計(jì)說明書。通過說明書說明設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)目的、設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)結(jié)果以及設(shè)計(jì)中的所參考的資料。由于設(shè)計(jì)過程中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)往往會(huì)有調(diào)整和修改，所以，設(shè)計(jì)說明書通常是設(shè)計(jì)的最后一個(gè)總結(jié)的環(huán)節(jié)，要求說明書按照統(tǒng)一格式書寫，字體認(rèn)真格式規(guī)范內(nèi)容全面，說明建立一個(gè)好習(xí)慣的重要性，訓(xùn)練學(xué)生按要求書寫。
4 成績(jī)?cè)u(píng)定
在設(shè)計(jì)過程中，公開設(shè)計(jì)成績(jī)的考核辦法是同時(shí)注重過程和結(jié)果的綜合考慮多方面的因素：在全部完成設(shè)計(jì)工作量的前提下，看設(shè)計(jì)說明書中計(jì)算過程是否正確，計(jì)算結(jié)果是否與圖紙零件尺寸相符，圖形繪制、尺寸標(biāo)注等是否有錯(cuò)誤，圖面是否整潔，布局是否合理，書寫是否認(rèn)真規(guī)范完整，在設(shè)計(jì)中態(tài)度是否認(rèn)真等，給定一定的條件約束他們。在指導(dǎo)中，隨時(shí)和他們交流。通過交流看他們的設(shè)計(jì)主動(dòng)性、積極性和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問題的能力，隨時(shí)對(duì)每個(gè)學(xué)生的完成情況給予評(píng)定，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題解決問題，并及時(shí)總結(jié)，以便他們?cè)诮窈蟮脑O(shè)計(jì)中揚(yáng)長(zhǎng)避短，不斷提高。
5 結(jié)語
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類專業(yè)重要的一次實(shí)踐教學(xué)，對(duì)學(xué)生后續(xù)的設(shè)計(jì)和以后的工作具有重要意義。培養(yǎng)他們通過設(shè)計(jì)過程中的進(jìn)步和設(shè)計(jì)能力的提高得到快樂，樂在設(shè)計(jì)過程中。
參考文獻(xiàn)
[1] 張建中.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)[M]，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.
1.概述
課程設(shè)計(jì)是非常重要的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)的鍛煉，學(xué)生可以綜合運(yùn)用專業(yè)課知識(shí)。通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力和工程意識(shí)，是啟迪學(xué)生創(chuàng)新思維、開發(fā)學(xué)生創(chuàng)新潛能的重要手段，并為以后專業(yè)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，在教學(xué)計(jì)劃中具有承上啟下的作用[1]。
根據(jù)學(xué)校機(jī)械專業(yè)的培養(yǎng)方案，可將專業(yè)課課程設(shè)計(jì)分為機(jī)械類課程設(shè)計(jì)和電類課程設(shè)計(jì)，機(jī)械類包括：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，夾具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)等；電類的包括：PLC原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)，控制工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)等。然而，對(duì)于機(jī)械類課程設(shè)計(jì)來講，主要是對(duì)機(jī)構(gòu)的原理設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝卡片設(shè)計(jì)等。然而不管是哪一個(gè)機(jī)械類的課程設(shè)計(jì)，都離不開三維模型的建立。本文主要針對(duì)機(jī)械類課程設(shè)計(jì)中的三維軟件的應(yīng)用做探討和研究。
2.目前課程設(shè)計(jì)中存在的問題
目前幾個(gè)機(jī)械類課程設(shè)計(jì)都還是在采用傳統(tǒng)手工繪圖或者二維CAD繪圖的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)[2]，老師在前期講解的時(shí)候，也是用一些已經(jīng)做好的設(shè)計(jì)的動(dòng)畫和基本原理講解的方式給學(xué)生講解。具體問題如下：
（1）《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》基本都是采用手工原理圖的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，學(xué)生從手冊(cè)或課本中了解每種機(jī)構(gòu)的工作原理，然后根據(jù)老師布置的課題要求進(jìn)行原理設(shè)計(jì)，通過手工繪圖方式，繪出機(jī)構(gòu)原理圖。
（2）對(duì)于《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》來講，我們的題目還是使用傳統(tǒng)課題，設(shè)計(jì)一級(jí)或者二級(jí)減速器。設(shè)計(jì)步驟基本跟傳統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟一樣，學(xué)生先觀察實(shí)際減速器模型的結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行拆裝，詳細(xì)了解減速器的結(jié)構(gòu)。在了解了減速器結(jié)構(gòu)后，學(xué)生再一步步進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)、齒輪設(shè)計(jì)、軸肩、箱體等零件的設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)步驟看似非常合理，但是學(xué)生是觀察成品減速器，很難理解每個(gè)零件在整個(gè)產(chǎn)品中的作用。如果能將減速器是如何設(shè)計(jì)出來的，讓學(xué)生直接參與設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生就會(huì)更有興趣，理解更容易。
（3）《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》是已知產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行設(shè)計(jì)，然而《夾具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》只知道功能和設(shè)計(jì)要求，需要學(xué)生將所學(xué)《夾具設(shè)計(jì)》知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用，設(shè)計(jì)一套完整的夾具。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟是學(xué)生通過實(shí)習(xí)，參觀實(shí)際的夾具結(jié)構(gòu)，然后老師給出跟參觀相似的課題，學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，主要采用手工或者二維CAD軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
以上幾種設(shè)計(jì)都采用二維設(shè)計(jì)，學(xué)生直觀上不便于掌握和理解。而且二維設(shè)計(jì)的后期修改工作非常繁瑣。
3.三維軟件Solidworks在課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
（1）三維造型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
三維設(shè)計(jì)是新一代數(shù)字化、虛擬化、智能化設(shè)計(jì)平臺(tái)的基礎(chǔ)。它是建立在平面和二維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，讓設(shè)計(jì)目標(biāo)更立體化、更形象化的一種新興設(shè)計(jì)方法。三維CAD系統(tǒng)有較好的造型工具，能應(yīng)用“自頂向下”和“自底向上”等設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)裝配等復(fù)雜設(shè)計(jì)的難度遠(yuǎn)比用二維圖形系統(tǒng)增加得快。
（2）三維軟件Solidworks在課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例
為了適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)4.0人才培養(yǎng)需要，學(xué)生應(yīng)該首先能使用現(xiàn)代化技術(shù)手段進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，然后具備能出一套標(biāo)準(zhǔn)的符合機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范的工程圖的能力。學(xué)生需要掌握至少一款三維軟件的使用，并能熟練使用三維軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和出工程圖。然而，將三維軟件應(yīng)用于課程設(shè)計(jì)中，一方面使學(xué)生充分理解所做課題的具體情況，另一方面學(xué)生的三維設(shè)計(jì)過程是對(duì)軟件使用的鍛煉。
2014年在修訂機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化培養(yǎng)方案中，考慮到三維軟件在機(jī)械專業(yè)課中的重要地位，將三維軟件課程設(shè)置在第三學(xué)期，也就是在所有課程設(shè)計(jì)開設(shè)之前就已經(jīng)開設(shè)了三維軟件課程。
下面以Solidworks軟件在《夾具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》中的使用為例，在基本確定定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)以后，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟如下：
（1）夾具的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
夾具由定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)和夾具體等一些輔助元件組成。Solidworks在裝配體設(shè)計(jì)中有一種自上而下的設(shè)計(jì)方法，這種方法可以在設(shè)計(jì)過程中，一邊設(shè)計(jì)一邊建模。只需要畫好第一個(gè)基礎(chǔ)零件，其他零件可以根據(jù)需要直接在裝配體中建模，可以非常方便地確定設(shè)計(jì)的零件的位置和大小。本實(shí)例就是采用這種自上而下的方式進(jìn)行裝配體的設(shè)計(jì)。現(xiàn)將撥叉零件鉆孔專用夾具體三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出來，然后設(shè)計(jì)心軸并將被加工零件撥叉裝配進(jìn)來，依此方法，將需要的零件都一一設(shè)計(jì)出來，最后成為一個(gè)完整的夾具。
老師在講解完理論知識(shí)以后，再以一個(gè)實(shí)例為例，一邊設(shè)計(jì)一邊繪圖，這樣學(xué)生對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)步驟就非常清楚，也容易理解。
（2）由三維結(jié)構(gòu)圖出工程圖
對(duì)于機(jī)械專業(yè)學(xué)生來講，出一套標(biāo)準(zhǔn)的工程圖是最基本的要求。很多學(xué)生做設(shè)計(jì)時(shí)更重視方案設(shè)計(jì)，不重視出圖。而且課程設(shè)計(jì)老師進(jìn)行課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)時(shí)，主要對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行指導(dǎo)。然而，課程設(shè)計(jì)一方面是對(duì)專業(yè)課知識(shí)的綜合運(yùn)用，設(shè)計(jì)正確的方案，另一方面是對(duì)學(xué)生出圖能力的加強(qiáng)和鍛煉。
三維Solidworks軟件具備零件和裝配體出工程圖的功能，學(xué)生可以利用Solidworks軟件進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案最終確定以后，先用Solidworks軟件輸出工程圖，再到CAD中進(jìn)行修改。
4.總結(jié)和展望
課程設(shè)計(jì)是使學(xué)生具備綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)能力，學(xué)生通過課程設(shè)計(jì)，了解實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的效果。
參考文獻(xiàn)：
減速器是典型的機(jī)械基礎(chǔ)部件，被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器中。因此減速器的結(jié)構(gòu)、功能及設(shè)計(jì)一直是我校機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生必須學(xué)習(xí)的內(nèi)容。而清楚地學(xué)習(xí)和了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理是進(jìn)一步分析和設(shè)計(jì)減速器的關(guān)鍵[1]。減速器的安裝、拆卸過程以及相關(guān)參數(shù)測(cè)量。旨在能使學(xué)生加深對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解，提高學(xué)習(xí)興趣，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。增強(qiáng)學(xué)生對(duì)過程實(shí)踐的感性認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生綜合解決實(shí)際問題的能力，提高教學(xué)質(zhì)量和水平。
1.減速器拆裝實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)狀與不足
“減速器拆裝實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)目的主要是：通過拆裝掌握減速器的結(jié)構(gòu)、零件功用、裝配關(guān)系以及調(diào)整方法等。裝拆實(shí)驗(yàn)用的減速器有單級(jí)圓柱齒輪減速器；單級(jí)圓錐齒輪減速器；圓錐圓柱齒輪減速器；展開式雙級(jí)圓柱齒輪減速器；同軸式雙級(jí)圓柱齒輪減速器；蝸桿蝸輪減速器等。在減速器拆裝實(shí)驗(yàn)中，一般選用單級(jí)齒輪減速器或兩級(jí)齒輪減速器。因?yàn)樵擃悳p速器較為典型，只要掌握了它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功用及安裝調(diào)整方法等，其他類型減速器就可以舉一反三。達(dá)到事半功倍的效果。
傳統(tǒng)的教學(xué)方法是通過實(shí)物，介紹減速器的主要零部件，有箱體、齒輪、軸、端蓋、滾動(dòng)軸承、鍵、銷，螺栓、螺釘、墊片等。在教師講解相關(guān)內(nèi)容之后，學(xué)生拆解、裝配減速器。讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中動(dòng)手、動(dòng)腦、動(dòng)口、動(dòng)眼、動(dòng)筆，對(duì)學(xué)生出現(xiàn)問題比較多的地方有針對(duì)性地進(jìn)行集中輔導(dǎo)答疑。整個(gè)過程中讓學(xué)生互相交流，查找資料。在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生分組輪換觀察各種不同類型減速器，通過觀察、比較、對(duì)每個(gè)零件的作用、結(jié)構(gòu)進(jìn)行一番分析?？偨Y(jié)出它們的各自特點(diǎn)和作用。
實(shí)驗(yàn)中存在一些不盡人意之處，減速器拆裝實(shí)驗(yàn)是一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)。主要考察學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)掌握情況、知識(shí)的綜合運(yùn)用，并且要求有較強(qiáng)的動(dòng)手能力。部分學(xué)生做減速器拆裝實(shí)驗(yàn)時(shí)，往往出現(xiàn)對(duì)減速器的結(jié)構(gòu)不了解；對(duì)零部件知識(shí)認(rèn)識(shí)不深，零件認(rèn)識(shí)只介于書上，出現(xiàn)零件混淆，或者實(shí)物完全未接觸過；零部件之間的關(guān)系不清楚，結(jié)構(gòu)不了解；減速器拆完未能完全裝好。如齒輪、軸承、軸套等零件實(shí)際上是拆不下來或是不允許拆解的；齒輪與軸裝配的鍵和鍵槽等更是無法窺其全貌；很多零件笨重且有油污；測(cè)量的中心距等參數(shù)實(shí)際上只是粗測(cè)值。一般來講，新鮮事物對(duì)學(xué)生往往都有很強(qiáng)的吸引力，而笨重，甚至是“臟兮兮”、“油乎乎”的減速器，會(huì)在一定程度上削減學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力與興趣?；谏鲜鲈?，這樣的教學(xué)就很難達(dá)到理想的教學(xué)效果。
2.實(shí)際操作與多媒體教學(xué)相結(jié)合
減速器拆裝實(shí)驗(yàn)過程中教師在個(gè)別指導(dǎo)時(shí)是和學(xué)生面對(duì)面接觸，教師的言傳身教作用得到充分體現(xiàn)。但是，實(shí)驗(yàn)中由于學(xué)生多，指導(dǎo)教師少，工作量大，在解答學(xué)生的共性問題時(shí)。往往只有少數(shù)在教師附近的同學(xué)聽得清、看得見，很多學(xué)生看不到實(shí)物的具體結(jié)構(gòu)，搞不清楚教師解釋的問題，影響了教學(xué)效果。當(dāng)前，隨著多媒體教學(xué)的普遍應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)中利用多媒體對(duì)減速器進(jìn)行虛擬裝配，可提高教學(xué)質(zhì)量。
教師在多媒體演示時(shí)可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)教學(xué)，讓學(xué)生在屏幕上觀察零件復(fù)雜形體的外型與內(nèi)腔、各個(gè)側(cè)面和局部細(xì)節(jié)特征。將減速器的零件結(jié)構(gòu)和裝拆過程以虛擬動(dòng)畫的形式，形象、生動(dòng)地展現(xiàn)在學(xué)生面前。例如，減速器的主要零部件有箱體、齒輪、軸、端蓋、滾動(dòng)軸承、鍵、銷、螺栓、螺釘、墊片等，多媒體演示可以直觀地顯現(xiàn)整個(gè)零件的結(jié)構(gòu)，裝配體中零件之間的連接關(guān)系，使教學(xué)中的知識(shí)更加清晰、生動(dòng)。虛擬裝拆可以刺激學(xué)生的感官，動(dòng)畫部分更能抓住學(xué)生的眼球、帶著好奇、興趣，促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。利用多媒體介紹裝配基準(zhǔn)，演示如何進(jìn)行傳動(dòng)件的周向和軸向固定；軸的支承、固定；軸承類型，軸承如何裝配，間隙如何調(diào)整等。使學(xué)生對(duì)齒輪減速器的裝配過程、軸系零部件之間的固定、定位方法、機(jī)械裝置的類型和密封裝置及其他減速器附件結(jié)構(gòu)等有一個(gè)直觀的了解，著重講解減速器各組成部分的結(jié)構(gòu)、相互之間的定位關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)中教師在多媒體虛擬模型上指定某些加工表面，讓學(xué)生在減速器實(shí)物上找到相應(yīng)的地方并分析該零件的結(jié)構(gòu)工藝性及加工要求，以利于后面課程設(shè)計(jì)的順利開展。例如：與螺栓頭部和螺母接觸的支承面，應(yīng)加工出沉頭座坑，以減小螺栓的附加應(yīng)力；安裝窺視蓋處應(yīng)設(shè)有凸臺(tái)，減小機(jī)械加工表面面積；放油孔處的機(jī)體外壁應(yīng)凸起一塊，以便于加工成為螺塞頭部的支承面等等。這樣，不僅在較短時(shí)間內(nèi)能給學(xué)生提供正確的指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的幾何構(gòu)思能力，同時(shí)介紹了有關(guān)結(jié)構(gòu)工藝知識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生合理的設(shè)計(jì)思維。這樣更有利于學(xué)生理解減速器的工作原理、裝配關(guān)系、各零件的相對(duì)位置關(guān)系，以及各零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的分析、認(rèn)識(shí)和記憶能力，活躍了課堂氣氛。
但是虛擬裝配無法取代學(xué)生親自動(dòng)手拆裝操作，如果只使用虛擬拆裝實(shí)驗(yàn)，學(xué)生印象不會(huì)那么深刻，難以建立拆裝的總體的感性認(rèn)識(shí)。減速器拆裝實(shí)驗(yàn)通過與計(jì)算機(jī)虛擬拆裝有機(jī)結(jié)合，才能充分發(fā)揮教師的主觀能動(dòng)性，提高了學(xué)生的空間想象力，使學(xué)生輕松掌握零件的結(jié)構(gòu)，增加學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備，為以后課程設(shè)計(jì)作了必要的準(zhǔn)備，實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的最優(yōu)化。在我們的教學(xué)中只有通過不斷地研究新的教學(xué)方法，才能提高教學(xué)質(zhì)量。
3.結(jié)束語
教學(xué)需要?jiǎng)?chuàng)新精神。將板書、教具等傳統(tǒng)的教學(xué)手段與現(xiàn)代化教學(xué)手段相結(jié)合。把減速器拆裝實(shí)驗(yàn)與多媒體有機(jī)結(jié)合，使課堂教學(xué)形式由單調(diào)呆板變得豐富生動(dòng)，使學(xué)生對(duì)常見的機(jī)械零件有直觀的感性認(rèn)識(shí)，使該課程的理論教學(xué)與實(shí)踐訓(xùn)練得到了有機(jī)結(jié)合，有利于學(xué)生動(dòng)手能力與創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。大大的提高了教學(xué)質(zhì)量，從而高質(zhì)高效的完成了教學(xué)任務(wù)。
2設(shè)計(jì)任務(wù)分析
設(shè)計(jì)任務(wù)給定已知參數(shù)，讓學(xué)生更加明確設(shè)計(jì)理念、熟悉設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)任務(wù)應(yīng)有一定的難度，設(shè)計(jì)是一個(gè)“邊計(jì)算、邊畫圖、邊修改”的過程，稱為“三邊”原則，筆者一般給設(shè)計(jì)任務(wù)增加一些限制條件，比如要求設(shè)計(jì)的減速器中心距在90～130mm，設(shè)計(jì)出來的減速器可在A1圖紙上按1:1繪出。按這個(gè)條件設(shè)計(jì)可能就會(huì)有一個(gè)反復(fù)計(jì)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(jì)要求。
3設(shè)計(jì)計(jì)算要求
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算包括傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算、軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算等，這些計(jì)算在機(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)算，以及計(jì)算的過程如何達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)的要求等。在設(shè)計(jì)計(jì)算中有許多經(jīng)驗(yàn)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(jì)過程中必須遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，如帶輪直徑及帶長(zhǎng)、齒輪模數(shù)、軸的直徑系列、滾動(dòng)軸承、鍵、聯(lián)軸器等都有相應(yīng)的國(guó)標(biāo)，選用或計(jì)算數(shù)據(jù)都必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)計(jì)算就有3個(gè)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(jì)算。齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算也有一個(gè)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(jì)算，有的甚至要回到第一步運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算部分，重新分配傳動(dòng)比等，讓學(xué)生深入體會(huì)設(shè)計(jì)過程的“三邊”設(shè)計(jì)原則。通過設(shè)計(jì)計(jì)算，學(xué)生更加明白為什么要計(jì)算這些數(shù)據(jù)、怎樣處理這些計(jì)算數(shù)據(jù)，從而將知識(shí)的運(yùn)用達(dá)到一個(gè)新的高度。
4裝配圖設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)： G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1009-8631（2012）01-0155-01
《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程是汽車維修工程教育專業(yè)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。高等學(xué)校的課程建設(shè)是專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)，當(dāng)前《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)重理論、輕實(shí)踐，前沿技術(shù)更新不足；沒有根據(jù)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，及時(shí)改進(jìn)教學(xué)方式、方法，滿足社會(huì)對(duì)一專多能專業(yè)人才的需求及學(xué)生就業(yè)需要，因此課程改革勢(shì)在必行。本文從理論教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行一些探討。
1 理論教學(xué)環(huán)節(jié)
1.1教學(xué)內(nèi)容
根據(jù)本課程的任務(wù)，在教學(xué)內(nèi)容組織安排上，根據(jù)本專業(yè)的特點(diǎn)，加強(qiáng)知識(shí)的針對(duì)性和實(shí)用性，克服原課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)固化、偏重自身完整性和教學(xué)內(nèi)容組織缺乏彈性等問題。提到《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程，人們素有“內(nèi)容多、難掌握；零件類型多、設(shè)計(jì)方法難于統(tǒng)一；參數(shù)、公式、圖表多，難于記憶”的“三多、三難”之感，教師認(rèn)為不好教，學(xué)生認(rèn)為不好學(xué)。我們認(rèn)為教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該以“夠用”為原則，對(duì)過深的理論推導(dǎo)和公式、公理等的推導(dǎo)、證明，可在有選擇的、不影響知識(shí)理解連貫性的前提下略減或刪除，以便學(xué)生集中精力掌握實(shí)用的結(jié)論，以解決實(shí)際設(shè)計(jì)問題。例如在齒輪傳動(dòng)中，齒而接觸疲勞強(qiáng)度、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算（或校核公式）的推導(dǎo)過程等都可刪除不講，只介紹結(jié)論。公式只要求會(huì)選用，理解公式中每個(gè)參數(shù)的含義，會(huì)計(jì)算就可以了。再比如，流體動(dòng)力的基本方程的推導(dǎo)過程我們也可以選擇不講，只需要了解形成流體動(dòng)力的必要條件?？傊?，要對(duì)本課程的教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度根據(jù)汽車維修工程教育專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。
1.2教學(xué)過程
在教學(xué)過程中，要合理設(shè)計(jì)備課――課堂講授――課后總結(jié)這一主線中的各個(gè)環(huán)節(jié)。
（1）認(rèn)真?zhèn)湔n，使課堂內(nèi)容少而精且與專業(yè)最貼切。在課程教學(xué)學(xué)時(shí)不斷減少的大趨勢(shì)下，課堂教學(xué)必須做到少而精。但是要做到這點(diǎn)并不容易，因?yàn)樯俣⒎呛?jiǎn)單地減少教學(xué)內(nèi)容，而是要恰當(dāng)?shù)鼐x內(nèi)容，科學(xué)地組織教學(xué)內(nèi)容。而要精選和科學(xué)地組織教學(xué)內(nèi)容，首先必須明確教學(xué)要求，吃透教學(xué)內(nèi)容。因?yàn)橹挥羞@樣才能有明確的日的性和針對(duì)性，才能主次分明、邏輯嚴(yán)密，使教材由“厚”變“薄”。在教師認(rèn)真?zhèn)湔n的同時(shí)，也要求學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)，帶著問題來上課。
（2）課堂講授過程中，重視互動(dòng)，注意教學(xué)方法的合理運(yùn)用。傳統(tǒng)的以教師為中心的填鴨式的教學(xué)模式，教師教什么，學(xué)生就學(xué)什么，使學(xué)生完全處于被動(dòng)地位，課堂氣氛不活躍，往往影響了教學(xué)效果。另外教學(xué)設(shè)計(jì)缺乏對(duì)崗位技能需求的分析，沒有充分體現(xiàn)“以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向”的指導(dǎo)思想，教學(xué)的主觀能動(dòng)性得不到充分發(fā)揮。
課堂教學(xué)不應(yīng)該是教師個(gè)人的獨(dú)角戲，而應(yīng)讓學(xué)生積極參與到教學(xué)過程中。同時(shí)，講授過程中要用貼切的詞匯和術(shù)語來表達(dá)所傳授的概念和內(nèi)容，才能使學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)一這門課不感到枯燥無味。當(dāng)學(xué)生對(duì)講解的內(nèi)容提出疑問，或者是學(xué)生提出預(yù)習(xí)過程中遇到的疑、難點(diǎn)后，可以先請(qǐng)班上其他學(xué)生試著回答，再由教師進(jìn)行細(xì)致講解，印象會(huì)深刻許多，比單一的填鴨式教育效果要好。當(dāng)然，在講課過程中，可以采取傳統(tǒng)方式和現(xiàn)代方式相結(jié)合的教學(xué)方法，以提高學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容的理解和掌握。比如說，在講解四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用的時(shí)候，例如講解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以通過多媒體播放汽車上雨刮器的運(yùn)動(dòng)過程；講解齒輪系的時(shí)候，可以播放汽車變速器的工作過程等等。此外還可以播放一些生產(chǎn)和生活中的實(shí)際應(yīng)用錄像，這樣不僅形象生動(dòng)，學(xué)生易接受和理解，同時(shí)也能引起學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
（3）課后總結(jié)。對(duì)教師來說，課后總結(jié)是一種對(duì)教學(xué)過程的自我反思，帶有自我診斷，自我提高的作用。通過反思教學(xué)方法、手段以及達(dá)到的效果，檢查和記錄備課中疏漏，使以后的教學(xué)更具有合理性和針對(duì)性。
2 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)
2.1實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)
《機(jī)械設(shè)計(jì)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，因此學(xué)生要真正掌握好這門課的知識(shí)，只有理論知識(shí)是不夠的，還必須要使理論與實(shí)踐相結(jié)合。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式有其弊端，實(shí)驗(yàn)大多是觀摩性、驗(yàn)證性的，基本上是學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書規(guī)定的幾個(gè)項(xiàng)目，學(xué)會(huì)一些操作，而無實(shí)際綜合設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練。由于實(shí)驗(yàn)課不是一門獨(dú)立的課程，不單獨(dú)給學(xué)生評(píng)定成績(jī)，造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課不重視，缺少積極性，而是抱著被動(dòng)、敷衍式的學(xué)習(xí)態(tài)度。我們?cè)O(shè)計(jì)了帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)、滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)、減速器拆裝及軸系結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)等等。其中，帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)行平帶、v帶和圓帶的實(shí)驗(yàn)，可通過計(jì)算機(jī)測(cè)試分析軟件自動(dòng)繪制滑差率和效率曲線，并可進(jìn)行傳動(dòng)過程的模擬。
2.2課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)
課程設(shè)計(jì)是《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程的一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。目前，不少學(xué)校的《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)的題目都還是集中在減速器的設(shè)計(jì)，這就難免招致一些偏見，認(rèn)為教學(xué)落后于社會(huì)發(fā)展。其實(shí)在我看來，這樣的認(rèn)知有一定的誤區(qū)。我們講解某一具體零件的設(shè)計(jì)方法的真正目的并不在于要讓學(xué)生去設(shè)計(jì)這一零件，而是要使學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握一種具體的設(shè)計(jì)方法，從而具備機(jī)械設(shè)計(jì)的一般能力。在課程設(shè)計(jì)過程中，要注意設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在課程設(shè)計(jì)之前，除了進(jìn)行減速器的拆裝以提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，還可以帶學(xué)生去機(jī)電市場(chǎng)調(diào)研，了解減速器的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品價(jià)格，培養(yǎng)學(xué)生建立產(chǎn)品的工程實(shí)用性、成本設(shè)計(jì)思想。
對(duì)于未能集中開設(shè)課程設(shè)計(jì)的班級(jí)，我們把課程設(shè)計(jì)內(nèi)容分解成若干個(gè)小設(shè)計(jì)，結(jié)合相應(yīng)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)，作為課后作業(yè)來完成。這樣，即使在不安排課程設(shè)計(jì)的情況下，也能熟悉一臺(tái)機(jī)器的完整的設(shè)計(jì)過程，并在設(shè)計(jì)過程中學(xué)會(huì)工具書的使用，這點(diǎn)對(duì)于本專業(yè)的學(xué)習(xí)也非常重要。
3 考核環(huán)節(jié)
目前，汽車維修工程教育專業(yè)的《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程的考核方法還是期末考試，通過一次性定時(shí)閉卷筆試成績(jī)來評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)該課程的掌握情況。這種考核方法存在一定的弊端，只是側(cè)重于基本理論和知識(shí)點(diǎn)的掌握，會(huì)造成學(xué)生在臨考前死記硬背、臨時(shí)突擊，不利于考核學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和解決問題的綜合能力。建議今后對(duì)學(xué)生的考核可以突破現(xiàn)有的模式，參考基本理論的掌握情況、實(shí)踐能力、課程設(shè)計(jì)的情況等多方面進(jìn)行考慮，這樣的評(píng)價(jià)體系應(yīng)該能更真實(shí)的反應(yīng)學(xué)生對(duì)本課程的掌握程度。
4 結(jié)束語
《機(jī)械設(shè)計(jì)》是汽車維修工程教育專業(yè)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，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)，有助于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維和設(shè)計(jì)能力，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)。
中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0124-01
UG NX6.0是我院制機(jī)械類專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，要求學(xué)生熟練掌握草圖繪制，三維實(shí)體建模，裝配圖建模技術(shù)和工程圖的繪制方法等。學(xué)習(xí)任務(wù)艱巨，采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法照著課本講解命令的用法，學(xué)生大多不感興趣，積極性不高，而對(duì)于實(shí)例都比較感興趣。因此嘗試采用項(xiàng)目教學(xué)法進(jìn)行UG的課程教學(xué)，在做項(xiàng)目的過程中學(xué)會(huì)基本命令的操作。
1 項(xiàng)目教學(xué)法簡(jiǎn)介
項(xiàng)目教學(xué)法是一種宏觀的教學(xué)方法，旨在實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程的組織和實(shí)施的獨(dú)立自主性。其內(nèi)涵是基于項(xiàng)目的一種教與學(xué)的模式，通過典型項(xiàng)目的分析和工作任務(wù)的完成，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立、富有責(zé)任意識(shí)、解決實(shí)踐問題的能力。
2 UG課程教學(xué)項(xiàng)目教學(xué)法設(shè)計(jì)
UG是一門實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程，光靠理論的講解是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，學(xué)生學(xué)好這門課程，精通這個(gè)軟件主要靠自己堅(jiān)持不懈的練習(xí)，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是每一位教學(xué)工作者不斷探索和思考的問題，為此選擇了項(xiàng)目教學(xué)法。在教學(xué)中項(xiàng)目的選擇比較重要，既要讓學(xué)生能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，又要有一定的想象空間，項(xiàng)目設(shè)定須考慮學(xué)生的實(shí)際水平，進(jìn)而根據(jù)學(xué)生的情況設(shè)計(jì)出激發(fā)學(xué)生興趣的項(xiàng)目。
在進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)時(shí)UG教材的知識(shí)點(diǎn)需進(jìn)行有效的整合，在項(xiàng)目進(jìn)行的過程中把所有的知識(shí)點(diǎn)都學(xué)到。本設(shè)計(jì)中的項(xiàng)目是和機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，由于我校一般是機(jī)械設(shè)計(jì)和UG課程同一學(xué)期上，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目是減速器的設(shè)計(jì)，因此所選項(xiàng)目即為減速器設(shè)計(jì)，目的在于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，把所有項(xiàng)目完成之后，既了解了減速器的結(jié)構(gòu)，又使學(xué)生有能力進(jìn)行減速器的三維建模和二維繪圖，同時(shí)把兩門課程都學(xué)好了，是一箭雙雕的好事。
構(gòu)建的教學(xué)體系如下所示。
項(xiàng)目一：項(xiàng)目簡(jiǎn)介，掌握軟件和軟件的基本操作。
任務(wù)一：草圖的繪制，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)各種形狀草圖繪制的能力，6學(xué)時(shí)。
任務(wù)二：零件三維造型圖的繪制，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃掠、鍵槽、溝槽、孔和倒斜角命令等命令的使用能力，6學(xué)時(shí)。
任務(wù)三：裝配體和工程圖的繪制，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)裝配體創(chuàng)建和完整工程圖繪制的所有命令的使用能力，6學(xué)時(shí)。
項(xiàng)目二：?jiǎn)渭?jí)圓柱齒輪減速器的零件繪制。
任務(wù)一：主、從動(dòng)軸的實(shí)體建模，考察學(xué)生草圖繪制、旋轉(zhuǎn)或拉伸操作，鍵槽，溝槽和倒斜角的能力，2學(xué)時(shí)。
任務(wù)二：鍵的繪制，考察學(xué)生對(duì)草圖、拉伸命令的使用能力，2學(xué)時(shí)。
任務(wù)三：大、小齒輪的繪制，考察學(xué)生對(duì)齒輪插件使用、公式曲線繪制、陣列和拉伸等命令的使用能力，2學(xué)時(shí)。
任務(wù)四：軸承的繪制，考察學(xué)生對(duì)旋轉(zhuǎn)體、成型特征繪制和圓形陣列等命令的使用能力，2學(xué)時(shí)。
任務(wù)五：軸承蓋的繪制，考察學(xué)生對(duì)草圖、旋轉(zhuǎn)和拉伸切除等命令的使用能力，2學(xué)時(shí)。
任務(wù)六：上箱體的繪制，考察學(xué)生復(fù)雜草圖創(chuàng)建、拉伸體、掃掠、抽殼、簡(jiǎn)單孔、沉頭孔、邊倒圓、鏡像特征和筋的繪制等命令的使用能力，4學(xué)時(shí)。
任務(wù)七：下箱體的繪制，考察學(xué)生對(duì)復(fù)雜草圖創(chuàng)建、拉伸體、掃掠、抽殼、簡(jiǎn)單孔、沉頭孔、邊倒圓、鏡像特征和筋的繪制等命令的使用能力，4學(xué)時(shí)。
任務(wù)八：螺栓、螺母的繪制，考察學(xué)生對(duì)草圖繪制、拉伸、螺紋繪制、倒斜角等命令的使用能力，2學(xué)時(shí)。
任務(wù)九：油標(biāo)尺的繪制，考察學(xué)生對(duì)圓柱、圓錐、環(huán)形陣列等命令的使用能力，2學(xué)時(shí)。
項(xiàng)目三：減速器裝配體的創(chuàng)建。
任務(wù)一：減速器裝配體的創(chuàng)建，考察學(xué)生對(duì)添加組件、配對(duì)組件、引用集、組件陣列等命令的使用能力，4學(xué)時(shí)。
任務(wù)二：生成裝配爆炸圖，考察學(xué)生對(duì)裝配爆炸圖的建立、克隆裝配的使用能力，2學(xué)時(shí)。
項(xiàng)目四：減速器裝配體的創(chuàng)建。
任務(wù)1：從動(dòng)軸從程圖的表達(dá)，考察學(xué)生對(duì)基本視圖的設(shè)置、添加局部放大圖、斷開視圖、對(duì)齊視圖、圖紙的標(biāo)注等命李龜年的使用能力，2學(xué)時(shí)。
任務(wù)2：大齒輪工程圖的表達(dá)，考察學(xué)生對(duì)視圖參數(shù)設(shè)置、基本視圖創(chuàng)建、全剖視圖、圖紙的標(biāo)注等命令的使用能力，2學(xué)時(shí)。
任務(wù)3：下箱體工程圖的表達(dá)，考察學(xué)生對(duì)視圖參數(shù)設(shè)置、基本視圖創(chuàng)建、對(duì)齊視圖、局部放大圖、半剖視圖和圖紙的標(biāo)注等命令的使用能力，4學(xué)時(shí)。
任務(wù)4：減速器工程圖的表達(dá)，考察學(xué)生對(duì)創(chuàng)建視圖、標(biāo)注裝配圖尺寸、裝配圖零部件明細(xì)表、標(biāo)注零部件序號(hào)、技術(shù)要求等命令的使用能力，2學(xué)時(shí)。
在整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)的過程中，教師進(jìn)行理論和技能引導(dǎo)，項(xiàng)目的計(jì)劃和實(shí)施環(huán)節(jié)由學(xué)生自行討論決定，教師充當(dāng)咨詢師的角色，并對(duì)項(xiàng)目結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。
3 項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施
在項(xiàng)目教學(xué)過程中，學(xué)生是分組合作模式，以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。項(xiàng)目教學(xué)法的完整工作過程分為：信息、計(jì)劃、決策、執(zhí)行、評(píng)價(jià)和遷移六個(gè)基本步驟。具體做法如下。
（1）項(xiàng)目確定之后，老師把項(xiàng)目足夠的信息提供給學(xué)生，項(xiàng)目中待解決的問題應(yīng)包括理論和實(shí)踐兩方面的，讓學(xué)生去思考;（2）在獲取信息后，由各組的學(xué)生根據(jù)設(shè)定的項(xiàng)目設(shè)計(jì)一個(gè)工作計(jì)劃，教師負(fù)責(zé)提供咨詢確保制定的計(jì)劃合理、可行;（3）決策過程由學(xué)生小組獨(dú)立完成，鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性的、獨(dú)立的開發(fā)項(xiàng)目問題的解決方案的能力，學(xué)生通過各種途徑搜集項(xiàng)目所需要的信息，最終決策出如何具體實(shí)施和完成項(xiàng)目計(jì)劃中所確定的工作任務(wù);（4）項(xiàng)目執(zhí)行由小組內(nèi)的學(xué)生交流、討論，組員分工協(xié)作共同完成項(xiàng)目。在此過程中，學(xué)生分工合作，創(chuàng)造性的獨(dú)立解決項(xiàng)目中出現(xiàn)的問題。（5）評(píng)價(jià)分為兩個(gè)步驟，成果匯報(bào)和評(píng)價(jià)。先由各小組派代表匯報(bào)其項(xiàng)目成果，以及在項(xiàng)目進(jìn)行過程中遇到的問題和解決方案，然后師生共同對(duì)項(xiàng)目的成果、學(xué)習(xí)過程、項(xiàng)目經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià)并打分。對(duì)項(xiàng)目的成果進(jìn)行理論深化后，可使學(xué)生意識(shí)到理論和實(shí)踐間的內(nèi)在聯(lián)系，增加對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)項(xiàng)目的開展打好基礎(chǔ)。（6）項(xiàng)目遷移，在作業(yè)環(huán)節(jié)，通過其他類似項(xiàng)目的練習(xí)，體現(xiàn)學(xué)生在項(xiàng)目中所獲得的知識(shí)和能力并加以深化，在下一項(xiàng)目的練習(xí)中會(huì)把學(xué)生的這種遷移能力反映出來。
4 教學(xué)效果
（1）由于打破了傳統(tǒng)的照本宣科的教學(xué)方法，不再單一的把知識(shí)灌輸給學(xué)生，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，做中學(xué)，學(xué)中做，做的過程中發(fā)現(xiàn)問題就會(huì)主動(dòng)去學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)更自覺，更有針對(duì)性，更加理解理論與實(shí)踐之間相互關(guān)系，學(xué)到的知識(shí)更加牢固。
《機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)》即是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，也是能直接用于生產(chǎn)設(shè)計(jì)的課程，教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用機(jī)械原理、常用機(jī)構(gòu)，通用機(jī)械零部件的基本知識(shí)，掌握基本的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，設(shè)計(jì)步驟，分析解決機(jī)械工程實(shí)際問題的能力；通過課程設(shè)計(jì)和各種實(shí)踐教學(xué)手段，進(jìn)行機(jī)械工程技術(shù)人員基本素質(zhì)的訓(xùn)練，培養(yǎng)認(rèn)真負(fù)責(zé)，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作態(tài)度和工作作風(fēng)，為學(xué)生進(jìn)入企業(yè)從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)。
一、機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中存在的問題
1、公式多、圖表多、選擇系數(shù)多、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定多，基本概念和基本理論比較抽象，學(xué)生缺乏耐心和學(xué)習(xí)興趣，使教學(xué)中存在著很大的難度。
2、理論性強(qiáng)、系統(tǒng)性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、需要掌握的知識(shí)面廣，學(xué)習(xí)難度大。
3、要成為一個(gè)合格的機(jī)械工程設(shè)計(jì)人員要求高。不僅要掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、基本理論、基本設(shè)計(jì)方法和步驟，還要了解材料的選擇，毛坯制造，加工設(shè)備的選擇，加工工藝的確定，生產(chǎn)組織方式及制造成本等。
4、隨著教學(xué)的改革和課程體系的調(diào)整，課時(shí)越來越少，需要講授的內(nèi)容越來越多。有的職業(yè)院校把金屬工藝學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械零件都融匯到機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)一門課，知識(shí)點(diǎn)太多，使學(xué)生很難聯(lián)系起來融匯貫通。
5、傳統(tǒng)的教學(xué)方法，板書加幻燈片，講完布置作業(yè)的教學(xué)方法很難適應(yīng)教學(xué)的需要，傳遞的信息量少，學(xué)生被動(dòng)接受，達(dá)不到理想的教學(xué)效果。
為培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才，滿足社會(huì)不斷發(fā)展的要求，對(duì)教學(xué)的模式和方法有必要改進(jìn)行改革。
二、機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)方法改革措施
1、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)內(nèi)容以適用夠用為原則。重點(diǎn)在機(jī)械傳動(dòng)，常用機(jī)構(gòu)，通用機(jī)械零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、加工工藝、材料選擇、使用維護(hù)；掌握基本的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)步驟。刪減那些過深、過時(shí)的理論推導(dǎo)和證明，高職培養(yǎng)的是技能型、適用型人才，沒有必要把理論的推導(dǎo)，公式、定理的證明搞得清清楚楚，明明白白，應(yīng)重點(diǎn)教會(huì)學(xué)生怎樣實(shí)際運(yùn)用這些基本理論、公式、定理、設(shè)計(jì)方法、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)、技術(shù)資料來計(jì)算、查找、選擇、確定所需要的參數(shù)；運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)的基本原理和設(shè)計(jì)方法來進(jìn)行構(gòu)思和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，解決工程設(shè)計(jì)的實(shí)際問題，這樣即符合高職教育的培養(yǎng)目標(biāo)，也能取得較好教學(xué)效果。
2、改革傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式
課程設(shè)計(jì)是重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過具體的機(jī)械設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)和其他相關(guān)課程知識(shí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的能力，訓(xùn)練學(xué)生查閱標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)和相關(guān)技術(shù)資料的能力。將原來理論教學(xué)結(jié)束后兩周的課程設(shè)計(jì)溶入到理論教學(xué)的各個(gè)模塊中。第一堂課就給學(xué)生下達(dá)《課程設(shè)計(jì)任務(wù)書》，使學(xué)生明白這門課學(xué)習(xí)后要完成的具體設(shè)計(jì)任務(wù)。以帶式輸送機(jī)減速器課程設(shè)計(jì)為主線，每一個(gè)模塊給學(xué)生下達(dá)一個(gè)《學(xué)生工作任務(wù)書》，使學(xué)生知道這個(gè)模塊學(xué)習(xí)后要完成減速器的哪部分的計(jì)算和設(shè)計(jì)，讓學(xué)生帶著工作任務(wù)去學(xué)習(xí)，把課程設(shè)計(jì)大量的設(shè)計(jì)計(jì)算工作分解到整個(gè)學(xué)期，學(xué)了就用，邊學(xué)邊用，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，訓(xùn)練學(xué)生綜合應(yīng)用的能力，課程學(xué)習(xí)結(jié)束的同時(shí)完成相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)任務(wù)。
課程設(shè)計(jì)完成后，讓學(xué)生把自己的設(shè)計(jì)拿來進(jìn)行分組討論，講述自己的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，主要參數(shù)的確定，工程圖的表達(dá)，相互之間進(jìn)行分析比較、歸納總結(jié)，找出不足，進(jìn)行完善，提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力和設(shè)計(jì)水平。
3、采用模塊化教學(xué)
打破教材章節(jié)的限制，把培養(yǎng)目標(biāo)相同的相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容集中到一個(gè)模塊，每一個(gè)模塊都有培養(yǎng)的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)，使知識(shí)更加系統(tǒng)化，培養(yǎng)目標(biāo)明確化。每一個(gè)模塊配一個(gè)《學(xué)生工作任務(wù)書》使學(xué)生知道這個(gè)模塊學(xué)習(xí)后要完成的工作任務(wù)，讓學(xué)生目標(biāo)明確，有的放矢的進(jìn)行學(xué)習(xí)。例如在學(xué)習(xí)帶傳動(dòng)這個(gè)模塊時(shí)，把電動(dòng)機(jī)的選擇加入進(jìn)去，因?yàn)殡姍C(jī)的動(dòng)力往往是通過皮帶輪和聯(lián)軸器來連接輸出裝置輸出的，《學(xué)生工作任務(wù)書》要求學(xué)生學(xué)習(xí)這個(gè)模塊后，計(jì)算帶式輸送機(jī)減速器需要的輸入功率，分配各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比，確定電機(jī)轉(zhuǎn)速，根據(jù)功率和電機(jī)轉(zhuǎn)速選擇電動(dòng)機(jī)，V型帶型號(hào)及數(shù)量的確定，帶輪的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的確定，帶輪工程圖的設(shè)計(jì)。
4、改革教學(xué)手段，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，改善教學(xué)效果。把理論和實(shí)踐結(jié)合起來，進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)。利用各種軟件進(jìn)行多媒體課件開發(fā)，如利用Flash軟件開發(fā)集圖、文、聲、像于一體的高質(zhì)量課件，模擬演示四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程，知識(shí)容量大，內(nèi)容充實(shí)，生動(dòng)形象，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)教學(xué)效果；利用實(shí)物、模型進(jìn)行課堂演示教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)；利用機(jī)原機(jī)零實(shí)驗(yàn)室和實(shí)訓(xùn)車間讓學(xué)生參觀了解各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式和特點(diǎn)及通用機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)；在齒輪傳動(dòng)模塊學(xué)習(xí)時(shí)，讓學(xué)生進(jìn)行減速器的拆裝和測(cè)繪，使學(xué)生對(duì)齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)中心距、齒輪側(cè)隙、頂隙更充分的理解；在學(xué)習(xí)通用機(jī)械零部件的過程中，安排學(xué)生進(jìn)行一周的普通機(jī)械加工實(shí)習(xí)，加深學(xué)生對(duì)機(jī)械零件結(jié)構(gòu)和加工工藝的了解；把理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，以機(jī)械設(shè)計(jì)為線索，以解決工程實(shí)際問題為目標(biāo)，提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性和實(shí)用性。
5、注重培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和敬業(yè)精神
工程設(shè)計(jì)的目的是生產(chǎn)應(yīng)用，設(shè)計(jì)時(shí)必須注重實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)人員必須有高度的責(zé)任心，因此要把培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的敬業(yè)精神，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作態(tài)度和工作作風(fēng)貫穿于整個(gè)教學(xué)過程中，即注重知識(shí)的學(xué)習(xí)又注重能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。教師要不斷地創(chuàng)新、總結(jié)和完善教學(xué)方法，才能更好地進(jìn)行教學(xué)，培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)需要和崗位需要的人才。
參考文獻(xiàn)：
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類及近機(jī)械類各專業(yè)學(xué)生必修的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。它是學(xué)生首次綜合運(yùn)用所學(xué)的工程制圖、工程力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等理論知識(shí)解決工程實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生基本技能的最重要實(shí)踐環(huán)節(jié)之一。它在技術(shù)基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間起到一個(gè)承上啟下的作用。在課程設(shè)計(jì)中，不僅能使學(xué)生得到基本技能的訓(xùn)練，還能提高他們的工程設(shè)計(jì)及創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。
一、目前存在的問題
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)教學(xué)題目是減速器設(shè)計(jì)。它涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)中所有基本通用零件的設(shè)計(jì)，而且體現(xiàn)了通用典型部件設(shè)計(jì)計(jì)算和機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念和方法。課程設(shè)計(jì)是所學(xué)機(jī)械基礎(chǔ)系列課程的總結(jié)，綜合性很強(qiáng)，設(shè)計(jì)題目很成熟，與之配套的圖冊(cè)、手冊(cè)和課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書也一應(yīng)俱全，這對(duì)于第一次搞綜合設(shè)計(jì)的學(xué)生有很大幫助。它對(duì)學(xué)生提高自身的系統(tǒng)學(xué)習(xí)能力，是一次很好的實(shí)踐機(jī)會(huì)。在教學(xué)過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，主要是：
1．學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)興趣不高，學(xué)習(xí)態(tài)度不夠端正，不能積極主動(dòng)地投入課程設(shè)計(jì)工作。有人認(rèn)為課程設(shè)計(jì)就是畫圖，認(rèn)為課程設(shè)計(jì)長(zhǎng)期沿用減速器設(shè)計(jì)作為設(shè)計(jì)對(duì)象，內(nèi)容陳舊、單一，設(shè)計(jì)過程太枯燥。
2．時(shí)間短，任務(wù)重；學(xué)生多，教師少。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一般為期三周，學(xué)生需要完成二級(jí)齒輪減速器裝配草圖和正圖，關(guān)鍵傳動(dòng)零件的零件圖，以及相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，時(shí)間非常緊張。課程設(shè)計(jì)期間，學(xué)生每天要工作10個(gè)小時(shí)以上，有時(shí)個(gè)別學(xué)生還需要熬通宵加班。
3．在設(shè)計(jì)過程中照搬照抄的現(xiàn)象較為突出。部分學(xué)生基于完成任務(wù)的觀點(diǎn)，設(shè)計(jì)過程中不注重自我獨(dú)立設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，出現(xiàn)普遍的照抄圖冊(cè)中的減速器的結(jié)構(gòu)，而不能綜合考慮零件的強(qiáng)度、剛度、工藝、裝配、調(diào)整、和密封等問題。
4．相關(guān)課程基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，直接影響了課程設(shè)計(jì)的效果和進(jìn)度。除了機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)以外，課程設(shè)計(jì)要用到工程圖學(xué)、力學(xué)、工程材料、加工工藝以及互換性等多門課程的知識(shí)，這些課程中任何一門基礎(chǔ)不牢固，都會(huì)在課程設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出來，影響課程設(shè)計(jì)的教學(xué)效果。在這些先修課程中，工程圖學(xué)的影響尤為突出。
二、教學(xué)內(nèi)容和方法的改進(jìn)
1．課程設(shè)計(jì)題目多樣化和實(shí)用性。在進(jìn)行理論教學(xué)時(shí)就對(duì)學(xué)生公布本學(xué)院各位老師的科研項(xiàng)目，讓學(xué)生們主動(dòng)去找他們感興趣的內(nèi)容，鼓勵(lì)他們積極參與。組織學(xué)生參加大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽或者由學(xué)生聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐自創(chuàng)設(shè)計(jì)題目，老師提供課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)講義上的若干題目等,實(shí)踐證明這種形式大大增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。
2．相關(guān)課程采用以項(xiàng)目為線索的教學(xué)方式。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)屬于實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，理論與實(shí)踐相結(jié)合的深度決定了本課程的教學(xué)質(zhì)量。由于本課程設(shè)計(jì)與幾乎所有的基礎(chǔ)課程相關(guān)，質(zhì)量保障必然要求上溯到這些課程。理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法方面，要加強(qiáng)先修課程與課程設(shè)計(jì)的聯(lián)系。例如，在講制圖時(shí)，講到零件圖、裝配圖的表達(dá)方法、尺寸的標(biāo)注、技術(shù)要求等等，要以課程設(shè)計(jì)中要涉及到的零部件為例。力學(xué)、材料、加工工藝以及互換性等也要以課程設(shè)計(jì)中涉及到的零部件的要求為例，逐個(gè)詳細(xì)介紹。
3．引進(jìn)先進(jìn)的繪圖工具，如CAD、Solidworks、ProE等。在講解Solidworks中的三維建模時(shí)，就以課程設(shè)計(jì)中常用的箱體、軸或齒輪為例，并且讓學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)完這些課程中相關(guān)內(nèi)容后，不要把這些內(nèi)容輕易丟掉，要好好保存，以便在課程設(shè)計(jì)中加以應(yīng)用，這樣在課程設(shè)計(jì)時(shí)就可以節(jié)省很多時(shí)間。應(yīng)用相關(guān)的電腦軟件，可以很方便地觀察出在改變某一設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，設(shè)計(jì)結(jié)果和承載能力的變化。
4.采用提前預(yù)做的辦法，例如在講授機(jī)械設(shè)計(jì)課程時(shí)，等到講完齒輪、軸、軸承、聯(lián)軸器等章節(jié)時(shí)，可以讓學(xué)生們做一個(gè)大作業(yè)。大作業(yè)的內(nèi)容就是軸及軸上零件的設(shè)計(jì)、定位以及安裝問題，這樣就可以讓學(xué)生們提前熟悉課程設(shè)計(jì)的過程及方法，做完作業(yè)的資料也不要丟棄，等到真正課程設(shè)計(jì)時(shí)可以再用或參考。
5．改進(jìn)以往的一位教師指導(dǎo)多位學(xué)生與一名學(xué)生由固定的一位老師去指導(dǎo)的做法。以前，一名教師指導(dǎo)多名學(xué)生，這有很多弊端。教師本身的精力有限，再加上專業(yè)與學(xué)識(shí)的限制， 指導(dǎo)多名學(xué)生會(huì)感到力不從心，效果不會(huì)太好。因此，學(xué)生做課程設(shè)計(jì)時(shí)要由與設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的科研教師的團(tuán)隊(duì)去指導(dǎo)，這樣，可能一個(gè)教師指導(dǎo)多個(gè)學(xué)生，也可能一個(gè)學(xué)生的課程設(shè)計(jì)由多名教師去指導(dǎo)。老師與學(xué)生應(yīng)根據(jù)他們的設(shè)計(jì)內(nèi)容與擅長(zhǎng)專業(yè)自由組合，這樣設(shè)計(jì)出來的題目就更專業(yè)，更符合生產(chǎn)實(shí)際。
6．學(xué)院可以有計(jì)劃地安排教師到相關(guān)企業(yè)、廠礦等進(jìn)行調(diào)研和專業(yè)實(shí)踐，了解新設(shè)備， 學(xué)習(xí)所教專業(yè)在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的新知識(shí)、 新技能、 新工藝和新方法，以此促使教師加快對(duì)現(xiàn)代化設(shè)計(jì)技術(shù)的了解和掌握，促使教師結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際不斷完善教學(xué)內(nèi)容，深入了解機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理念，提高教師的專業(yè)水平和實(shí)踐能力。
三、考核及答辯
堅(jiān)持進(jìn)行課程設(shè)計(jì)總結(jié)和答辯，在完成課程設(shè)計(jì)以后，要對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)。要求學(xué)生對(duì)所進(jìn)行的設(shè)計(jì)做一個(gè)比較系統(tǒng)、全面的回顧和總結(jié)，把還未弄懂或尚未考慮的問題弄懂， 學(xué)生將會(huì)獲得更大收獲。答辯結(jié)束后，學(xué)生必須要修改課程設(shè)計(jì)里面出現(xiàn)的錯(cuò)誤，尤其是結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤。由于學(xué)生的設(shè)計(jì)成果是以電腦繪圖和word文檔編輯，再打印出來的形式提交,為了真實(shí)、合理地反映學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)水平,指導(dǎo)老師加強(qiáng)設(shè)計(jì)中的階段性抽查考核,并以此作為評(píng)定學(xué)生最終設(shè)計(jì)成績(jī)的一個(gè)重要依據(jù)。老師想檢查哪個(gè)同學(xué)的圖,可以隨時(shí)讓他發(fā)來。學(xué)生在最終提交打印圖紙和文檔的同時(shí)也需提交電子稿,這些都有利于督促每個(gè)學(xué)生都去認(rèn)真分析研究,積極動(dòng)手設(shè)計(jì),提升實(shí)踐教學(xué)效果,也有利于教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。
四、結(jié)束語
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是一個(gè)涉及多方面知識(shí)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，如何抓好這一教學(xué)環(huán)節(jié)是一個(gè)需要認(rèn)真探討的問題。企業(yè)需要的是實(shí)用型人才，因此我們的教學(xué)實(shí)踐應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，提高學(xué)生的工程素質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生的工程能力為目標(biāo)。因此，每一個(gè)從事機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)的教師，都要拋棄傳統(tǒng)教學(xué)方法中的不合理做法，努力探索課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革之路，使學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，培養(yǎng)出符合時(shí)代要求的具有創(chuàng)新精神的機(jī)械行業(yè)的人才。實(shí)踐證明，改革后的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)體系調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)的水平明顯提高。
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關(guān)鍵詞:
互換性與測(cè)量技術(shù);三坐標(biāo)測(cè)量機(jī);綜合實(shí)驗(yàn)
綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新是實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的熱點(diǎn)［1－3］。作為機(jī)械類、近機(jī)類各專業(yè)必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，“互換性與測(cè)量技術(shù)”傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大都基于一些常規(guī)的實(shí)驗(yàn)儀器，設(shè)備精度較差、操作過程繁瑣且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏重對(duì)理論知識(shí)的驗(yàn)證，缺少綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的零件日趨精密復(fù)雜，精度也越來越高，一些新型快捷的高精密測(cè)量設(shè)備(如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、影像測(cè)量?jī)x等)被廣泛應(yīng)用到企業(yè)生產(chǎn)中［4］。探討如何在實(shí)驗(yàn)中引入高新設(shè)備以改進(jìn)教學(xué)方式的做法已成為當(dāng)今實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一種重要途徑［5］。本文基于我校國(guó)家級(jí)車輛實(shí)驗(yàn)中心所屬精密測(cè)量實(shí)驗(yàn)室，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)，開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)，將三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)真正應(yīng)用于現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。
1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
綜合性實(shí)驗(yàn)是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及一門課程多方面知識(shí)或多門課程知識(shí)的實(shí)驗(yàn)，能夠培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)者的綜合思維方法和創(chuàng)新能力［6］。針對(duì)“互換性與測(cè)量技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程，本文在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置上參考其他院校開設(shè)CMM實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)［7－10］，結(jié)合同一學(xué)期的“二級(jí)齒輪減速器課程設(shè)計(jì)”、“機(jī)械設(shè)計(jì)”及“機(jī)械制造技術(shù)”等課程內(nèi)容，由淺入深地設(shè)計(jì)了基于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的綜合性實(shí)驗(yàn)—減速器零部件實(shí)物測(cè)量分析，如“減速器箱體測(cè)量分析實(shí)驗(yàn)”、“判斷減速器軸類零件是否合格實(shí)驗(yàn)”等。實(shí)驗(yàn)旨在讓學(xué)生綜合運(yùn)用有關(guān)尺寸設(shè)計(jì)、加工及測(cè)量等方面知識(shí)，根據(jù)課程設(shè)計(jì)圖紙要求完成減速器零部件的尺寸、公差等全面測(cè)量，領(lǐng)會(huì)各種公差的定義及作用，判斷圖紙所選取技術(shù)參數(shù)或公差等級(jí)的合理性，掌握形位公差的標(biāo)注必須建立在了解零件工作原理的基礎(chǔ)上，是對(duì)實(shí)驗(yàn)技能和相關(guān)知識(shí)的全面訓(xùn)練和綜合應(yīng)用。下面以二級(jí)圓柱齒輪減速器低速軸的三坐標(biāo)測(cè)量分析實(shí)驗(yàn)為例。實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用德國(guó)蔡司公司生產(chǎn)的ConturaG3RDS9168三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其測(cè)量范圍為900*1600*800mm，測(cè)量精度為1．8μm。
2實(shí)驗(yàn)步驟
測(cè)量前首先選擇合適的探針并校準(zhǔn)，然后完成工件的有效裝夾，通過IGES接口將工件的CAD數(shù)模導(dǎo)入測(cè)量軟件Calypso，利用軟件脫機(jī)編程完成基本坐標(biāo)系的建立、安全平面的確定、測(cè)量元素的定義及評(píng)定、模擬測(cè)量等，最后聯(lián)機(jī)對(duì)實(shí)際工件進(jìn)行手動(dòng)找正，自動(dòng)完成測(cè)量，輸出測(cè)量報(bào)告并進(jìn)行分析。
2．1探針校準(zhǔn)
由于測(cè)量時(shí)系統(tǒng)記錄的是探針球心坐標(biāo)，而不是工件接觸點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)，因此必須對(duì)測(cè)量使用的探針進(jìn)行校準(zhǔn)，從而獲得探針的有效半徑補(bǔ)償值，其原理是從各個(gè)不同方向分別測(cè)量固定在工作臺(tái)上已校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)球，系統(tǒng)按測(cè)量坐標(biāo)值計(jì)算出各個(gè)探針方向的實(shí)際球徑和相互位置關(guān)系，存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)作為實(shí)際測(cè)量時(shí)的誤差補(bǔ)償值［11］。實(shí)驗(yàn)中利用蔡司RDS旋轉(zhuǎn)測(cè)頭座的CAA功能，即旋轉(zhuǎn)步距角為2．5°且只需簡(jiǎn)單標(biāo)定便可實(shí)現(xiàn)20736個(gè)空間位置的自如使用，校準(zhǔn)步驟如下:(1)將主探針和參考球正確地安裝在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的主軸和臺(tái)面上，適當(dāng)移動(dòng)探針確保所有位置都能校準(zhǔn)到，檢查清潔探針和參考球表面;(2)選擇正確的參考球轉(zhuǎn)角和斜角，在A0B0角度位置進(jìn)行主探針RDS－CAA校準(zhǔn)，完成后確保主探針的形狀偏差S值小于3μm，否則需查找原因并重新校準(zhǔn);(3)卸下主探針，根據(jù)工件形狀特點(diǎn)安裝合適的工作探針，選擇RDS模式，由軟件校準(zhǔn)程序在標(biāo)準(zhǔn)球上自動(dòng)完成，得到相對(duì)主探針XYZ位置值、探針半徑R值、形狀偏差S等，同樣注意S值，否則需重新校準(zhǔn)，由此完成工作探針的選擇與校準(zhǔn)。
2．2工件裝夾
精確的測(cè)量來源于精密的測(cè)量?jī)x器、正確的測(cè)量方法，更離不開可靠的裝夾方式［12］。實(shí)驗(yàn)利用配套的蔡司CARFITCMB－E通用柔性夾具，通過三明治底板、彈性壓板、支撐柱、定位銷、萬向接頭等部件的簡(jiǎn)單組合快速地實(shí)現(xiàn)減速器零件的裝夾。首先根據(jù)減速器軸外部形狀，使用具體型號(hào)的夾具把工件支撐在三明治底板上，然后再根據(jù)工件的側(cè)面特征，選擇緊固型夾具，使其在底板上固定且不動(dòng)搖。由于安裝板的每個(gè)孔及夾具組件都有獨(dú)一編號(hào)，因此實(shí)驗(yàn)中的裝夾方案可通過記錄這些代號(hào)，不同批次的學(xué)生只需按記錄把相應(yīng)夾具組件安裝在三明治底板上，夾上工件，實(shí)現(xiàn)快速裝夾及拆卸。
2．3脫機(jī)編程
實(shí)驗(yàn)測(cè)量程序的編寫利用Calypso軟件的脫機(jī)編程功能，這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于只需導(dǎo)入工件的CAD數(shù)模即可編程，不必等到裝夾成功后，因此實(shí)驗(yàn)裝夾與編程可以分小組并行進(jìn)行從而大大提高測(cè)量效率，另一方面在于脫機(jī)程序編寫完成后，可以直接調(diào)用軟件的“模擬”測(cè)量模塊進(jìn)行驗(yàn)證，找出程序運(yùn)行中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤測(cè)量路徑和測(cè)量點(diǎn)，將實(shí)際測(cè)量中可能出現(xiàn)的撞針等問題降到最低，最大程度地保證測(cè)量的安全。實(shí)驗(yàn)脫機(jī)編程的第一步是在Calypso軟件中將三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)設(shè)置為脫機(jī)模式，然后通過IGES接口將減速器低速軸的CAD數(shù)模導(dǎo)入測(cè)量軟件中。第二步是建立工件的基本坐標(biāo)系。本著測(cè)量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)保持重合的原則，實(shí)驗(yàn)中基本坐標(biāo)系的建立運(yùn)用典型的“3－2－1法”即校正平面、確定軸線、設(shè)置原點(diǎn)，利用軟件的坐標(biāo)系功能模塊，首先選擇軸的端面圓測(cè)量三點(diǎn)或三點(diǎn)以上作為校準(zhǔn)基準(zhǔn)面，確定Z軸正向，然后測(cè)量鍵槽長(zhǎng)度方向兩點(diǎn)建立基準(zhǔn)軸，確定Y軸，最后指定端面圓心作為計(jì)算坐標(biāo)原點(diǎn)。為防止實(shí)際測(cè)量中探針與待測(cè)工件發(fā)生意外碰撞，下一步應(yīng)設(shè)置安全平面。實(shí)驗(yàn)根據(jù)已導(dǎo)入的工件CAD數(shù)模，點(diǎn)擊“從CAD模型獲得安全平面”，輸入合適邊界距離，便可在待測(cè)工件自動(dòng)構(gòu)建一個(gè)長(zhǎng)方體以保證探針旋轉(zhuǎn)安全性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，需要對(duì)軸完成圓柱、鍵槽等元素的尺寸，輪廓度、圓柱度等形狀公差以及對(duì)稱度、同軸度等位置公差的脫機(jī)測(cè)量程序編寫。如鍵槽的對(duì)稱度測(cè)量，根據(jù)定義應(yīng)從3個(gè)方面設(shè)定:(1)基準(zhǔn)平面的采集與設(shè)定;(2)被測(cè)平面的采集與設(shè)定;(3)基準(zhǔn)平面與被測(cè)平面之間的位置關(guān)系評(píng)價(jià)。由于平面的測(cè)量至少需3個(gè)點(diǎn)，因此分別點(diǎn)擊鍵槽表面所要采點(diǎn)位置，此時(shí)模型會(huì)顯示采點(diǎn)的位置及其矢量方向，并自動(dòng)構(gòu)建為平面元素，然后對(duì)平面的測(cè)量策略及評(píng)定如探針?biāo)俣?、采點(diǎn)方式以及濾波粗差等進(jìn)行更詳細(xì)的設(shè)置。通過在CAD數(shù)模上依次設(shè)置待測(cè)特征，生成完整測(cè)量路徑后，在脫機(jī)狀態(tài)下模擬測(cè)量過程從而查看是否會(huì)發(fā)生碰撞，如有碰撞則需調(diào)整測(cè)量設(shè)置或路徑直至沒有碰撞發(fā)生。
2．4報(bào)告輸出
脫機(jī)編程完成后，即可通過聯(lián)機(jī)測(cè)量自動(dòng)生成完整的測(cè)量報(bào)告，從報(bào)告中可直觀地得到測(cè)量實(shí)際值、公差與理論值的偏差、超差等詳細(xì)信息，據(jù)此與圖紙中的技術(shù)要求進(jìn)行對(duì)比分析，以驗(yàn)證零件是否符合設(shè)計(jì)、加工工藝要求或者公差選取是否合理等。
3實(shí)驗(yàn)的組織及考核方式
由于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)屬于大型貴重儀器，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展面臨學(xué)生人數(shù)多、儀器臺(tái)套數(shù)少、課時(shí)緊張等諸多問題，因此實(shí)驗(yàn)利用學(xué)生的課余時(shí)間，采取網(wǎng)上預(yù)約的全開放教學(xué)模式，通過學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)，采用學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主、指導(dǎo)教師啟發(fā)為輔的教學(xué)方法和手段。實(shí)驗(yàn)以5～6人為一個(gè)項(xiàng)目組，實(shí)驗(yàn)前首先在網(wǎng)站上選擇不同難度等級(jí)的任務(wù)書(如測(cè)量參數(shù)的個(gè)數(shù)、難易程度等)，進(jìn)行資料查閱、方案構(gòu)思等，然后安排兩組同時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，第一組做實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，第二組觀摩學(xué)習(xí)，第一組完成實(shí)驗(yàn)后，第二組就可以無縫進(jìn)入。為了避免學(xué)生初次操作用力不當(dāng)而損壞探針，在機(jī)房安裝脫機(jī)測(cè)量軟件，只需簡(jiǎn)單配置操作手柄完成編程和模擬測(cè)量，待練習(xí)成熟后再分組操作，事先讓學(xué)生在木板、塑料或鋁等軟性材料上練習(xí)，操作熟練后再進(jìn)行實(shí)體測(cè)量，大大提高了設(shè)備的利用率和實(shí)驗(yàn)效果。實(shí)驗(yàn)實(shí)施以“學(xué)習(xí)成果”為導(dǎo)向的分組考核模式，重點(diǎn)考核實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組的團(tuán)隊(duì)“學(xué)習(xí)成果”和協(xié)作精神。首先根據(jù)該組的“學(xué)習(xí)成果”(如實(shí)驗(yàn)測(cè)量分析報(bào)告等)確定該組的基本成績(jī)等級(jí)，然后乘以該次實(shí)驗(yàn)的難度系數(shù)得到該組的考核結(jié)果，最后根據(jù)該組的上機(jī)操作情況，確定組員個(gè)體的學(xué)習(xí)成績(jī)。例如，某組實(shí)驗(yàn)任務(wù)由5人組成，該組成績(jī)等級(jí)確認(rèn)為A，實(shí)驗(yàn)難度系數(shù)1．2，則該組考核結(jié)果為1．2*A，計(jì)為A+，則大部分組員個(gè)體成績(jī)應(yīng)被確定為A+或A，最差成績(jī)應(yīng)不低于B。
4結(jié)語
實(shí)踐證明，在“互換性與測(cè)量技術(shù)”課程中開展基于減速器零部件的三坐標(biāo)測(cè)量綜合實(shí)驗(yàn)，不但使學(xué)生對(duì)高精度、高效率的現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)和手段在實(shí)際工程中的應(yīng)用有了從理論到實(shí)踐的全新認(rèn)識(shí)，加深了課程設(shè)計(jì)中相關(guān)基準(zhǔn)、尺寸和公差等選取原則的理解，而且為后續(xù)“機(jī)械制造工藝”等課程打下基礎(chǔ)，對(duì)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力及創(chuàng)新意識(shí)起到積極作用。
作者：林祖勝 蘭靛靛 柯曉龍 廖文海 龍海飛 單位：廈門理工學(xué)院國(guó)家級(jí)車輛工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心
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在機(jī)電一體化專業(yè)的高等職業(yè)教學(xué)中，《機(jī)械零件》課程是一門專業(yè)主干課程，教學(xué)目的在于引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)常用機(jī)械零件的類型，掌握不同場(chǎng)合下典型零件的選擇方法，并對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行校核，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)能對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)教材的課程設(shè)置是先將各種零件進(jìn)行介紹，然后再進(jìn)行2―3周的課程設(shè)計(jì)，將前面學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用。由于教學(xué)目標(biāo)不明確，各種零件之間的聯(lián)系不是很明確，顯得雜而亂，再加上一定難度的公式計(jì)算，所以很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。若將項(xiàng)目教學(xué)法引入其中，在明確的工作任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，引導(dǎo)學(xué)生一步步完成各項(xiàng)任務(wù)，在完成任務(wù)的過程中學(xué)習(xí)、掌握并運(yùn)用理論知識(shí)，就可達(dá)到較好的教學(xué)效果。
一、項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)質(zhì)
項(xiàng)目教學(xué)法是組織學(xué)生真實(shí)地參加項(xiàng)目設(shè)計(jì)、履行和管理的全過程，并使學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中完成教學(xué)任務(wù)。項(xiàng)目教學(xué)法旨在通過為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，實(shí)施完整的項(xiàng)目，使學(xué)生通過對(duì)實(shí)際工程項(xiàng)目的認(rèn)識(shí)與了解，通過動(dòng)手實(shí)踐完成項(xiàng)目的制作，學(xué)習(xí)并掌握構(gòu)筑于該項(xiàng)目平臺(tái)上的相關(guān)理論知識(shí)。項(xiàng)目教學(xué)的目的是將理論與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。
項(xiàng)目教學(xué)與傳統(tǒng)的教學(xué)模式最大的區(qū)別在于實(shí)現(xiàn)了三個(gè)“中心”的轉(zhuǎn)變：一是由以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心；二是由以教材為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨こ添?xiàng)目為中心；三是由以學(xué)生接受知識(shí)為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫?shí)際工作為中心。項(xiàng)目教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)必須真正體現(xiàn)出這三個(gè)轉(zhuǎn)變和區(qū)別，而項(xiàng)目教學(xué)過程中的每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都要圍繞上述三個(gè)“中心轉(zhuǎn)變”和它們的區(qū)別組織教學(xué)。
二、教學(xué)項(xiàng)目的選擇
一個(gè)項(xiàng)目是一項(xiàng)計(jì)劃好的有固定的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間的工作。原則上項(xiàng)目結(jié)束后應(yīng)有一件可以看到的產(chǎn)品。
“減速器設(shè)計(jì)”是《機(jī)械零件》課程設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)題目，它涵蓋了該課程所學(xué)習(xí)的大部分內(nèi)容，有利于全面地考察學(xué)生對(duì)軸、齒輪、螺紋聯(lián)接、軸承等重要零件的掌握情況。與減速器設(shè)計(jì)有關(guān)的參考資料較多，學(xué)生在做產(chǎn)品的時(shí)候，在圖書館中可以找到許多相關(guān)資料，難度適中，作為第一個(gè)項(xiàng)目是非常合適的。
為了順利完成該項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)，教師首先應(yīng)將相關(guān)的理論知識(shí)如機(jī)械制圖、工程力學(xué)、機(jī)械基礎(chǔ)、公差配合、工程材料等課程中有用的知識(shí)點(diǎn)歸納總結(jié)，納入教學(xué)范圍。盡管這些知識(shí)學(xué)生已經(jīng)學(xué)過，但由于學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)底子薄、計(jì)算能力差，學(xué)習(xí)間隔時(shí)間長(zhǎng)，在知識(shí)的運(yùn)用上會(huì)有力不從心的感覺，因此在理論模塊中學(xué)生應(yīng)有目的地進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，為零件的設(shè)計(jì)和校核打好基礎(chǔ)。
“減速器設(shè)計(jì)”項(xiàng)目的完成使學(xué)生有了一定的成就感，使學(xué)生的能力得到了基本的訓(xùn)練，但并沒有完成該課程的教學(xué)目標(biāo)。因?yàn)槲覀兣囵B(yǎng)的是“能力型、素質(zhì)型、創(chuàng)造型”的應(yīng)用型人才，因此后期項(xiàng)目設(shè)置方面應(yīng)加大結(jié)構(gòu)自主設(shè)計(jì)的難度，可通過到企業(yè)和市場(chǎng)調(diào)研，開發(fā)更貼近企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，如摩托車的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)單工作裝置設(shè)計(jì)，夾具設(shè)計(jì)等，提高挑戰(zhàn)性，激勵(lì)學(xué)生走進(jìn)真正的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
三、項(xiàng)目教學(xué)目前存在的問題
1.需要開發(fā)配套的教材或教學(xué)指導(dǎo)書
教材開發(fā)應(yīng)以專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)，以崗位需求為基準(zhǔn)，以典型零件為項(xiàng)目，以模塊為單位，采用項(xiàng)目教學(xué)法的形式貫穿。教學(xué)計(jì)劃應(yīng)請(qǐng)企業(yè)、行業(yè)專家組成的專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)成員一起來制訂，最終以企業(yè)的需求為依據(jù)，以職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為切入點(diǎn)，進(jìn)行職業(yè)崗位的分析，最后確定工作任務(wù)。教材編寫時(shí)應(yīng)組織骨干教師討論，全員參與，將每一個(gè)教學(xué)內(nèi)容細(xì)化科學(xué)化，以確保知識(shí)點(diǎn)夠用而又不多余。
2.需要經(jīng)驗(yàn)豐富的雙師型教師執(zhí)教
《機(jī)械零件》項(xiàng)目教學(xué)是一項(xiàng)實(shí)踐性極強(qiáng)的綜合性課程，要求指導(dǎo)教師具有“雙師”素質(zhì)，既懂理論知識(shí)又懂實(shí)踐操作。項(xiàng)目進(jìn)行中教師的引導(dǎo)作用主要體現(xiàn)在指明設(shè)計(jì)思路，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，解答疑難問題和按設(shè)計(jì)進(jìn)度進(jìn)行階段審查，根據(jù)學(xué)生掌握情況及時(shí)調(diào)整難易程度，對(duì)某些環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)控。教師應(yīng)經(jīng)常到企業(yè)學(xué)習(xí)調(diào)研，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，提高自身的素質(zhì)水平，將現(xiàn)代先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想和理念寓于執(zhí)教內(nèi)容。
3.需要配置齊全的實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備
為了提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，降低學(xué)習(xí)難度，應(yīng)建立一間與本課程教學(xué)內(nèi)容相配套的實(shí)驗(yàn)室，例如教學(xué)所需要的一級(jí)、二級(jí)各類齒輪減速器的模型，各種軸、軸承，螺紋聯(lián)接件等典型零件，摩托車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)模型，等等。通過對(duì)齒輪減速器的觀察、拆裝，學(xué)生清晰地看到各零件之間的聯(lián)接關(guān)系和傳動(dòng)過程，明確各零件的作用，能夠分析其工作特點(diǎn)、受力情況和破壞原因，找到合適的解決方法。
4.建立合適的課程評(píng)價(jià)體系
每個(gè)項(xiàng)目完成之后，教師應(yīng)及時(shí)對(duì)照課程要求對(duì)學(xué)生的完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，檢查其分析思路、計(jì)算過程是否正確，零件圖繪制是否有遺漏，強(qiáng)度校核是否準(zhǔn)確等，對(duì)教材中的內(nèi)容及時(shí)查漏補(bǔ)缺。
教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，“項(xiàng)目教學(xué)法”能把理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，不僅有利于學(xué)生加深理解和掌握書本的理論知識(shí)，更使他們學(xué)會(huì)如何靈活運(yùn)用這些知識(shí)?！绊?xiàng)目教學(xué)法”充分發(fā)掘了學(xué)生的創(chuàng)造潛能，全面培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能夠，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力、動(dòng)手能力、分析能力、應(yīng)變能力、交流能力、合作能力和解決實(shí)際問題的綜合能力。
參考文獻(xiàn)：
［1］何元庚.機(jī)械原理與機(jī)械零件.北京.高等教育出版社，2000，7.
