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關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ);教學(xué);心得體會(huì)
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》(主編:榮輝、付鐵、楊夢(mèng)辰)課程是本科近機(jī)類、非機(jī)類專業(yè)學(xué)生的教材,本校將其設(shè)置為本科汽車服務(wù)工程專業(yè)的主干課程。本課程是一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課,以機(jī)械設(shè)計(jì)為核心。機(jī)械制圖、工程力學(xué)、機(jī)械制造基礎(chǔ)等是本課程的先修課,本課程同時(shí)也為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。本課程主要介紹常用機(jī)構(gòu)(連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等)設(shè)計(jì)、通用機(jī)械零部件(齒輪、螺紋連接件、鍵、軸、軸承、聯(lián)軸器等)的設(shè)計(jì)、選用及機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)等問題。
一理論教學(xué)方法
(一)教學(xué)重點(diǎn)
本教材是由機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的兩本教材《機(jī)械原理》和《機(jī)械設(shè)計(jì)》壓縮而成,內(nèi)容豐富,而理論課時(shí)有限,所以在理論教學(xué)中應(yīng)結(jié)合專業(yè)特點(diǎn),抓住重點(diǎn),講解一部分,讓學(xué)生自學(xué)一部分。理論教學(xué)的講授內(nèi)容為:機(jī)械零件材料學(xué)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)中的摩擦學(xué)基礎(chǔ)、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、無級(jí)變速傳動(dòng)、輪系、螺紋連接、軸、滾動(dòng)軸承、機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。理論教學(xué)的自學(xué)內(nèi)容為:間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)、摩擦傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)、鍵連接、聯(lián)軸器、滑動(dòng)軸承、機(jī)械的調(diào)速和平衡、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。為了培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,考試范圍以講授內(nèi)容為主、自學(xué)內(nèi)容為輔,以檢查其自學(xué)效果。
(二)教學(xué)方法
每次課一般由組織教學(xué)、承上啟下、新課講授、總結(jié)討論和布置作業(yè)等五個(gè)環(huán)節(jié)組成。雖然每次課的環(huán)節(jié)相同,但內(nèi)容不同。應(yīng)針對(duì)教學(xué)內(nèi)容精心設(shè)計(jì)以上五個(gè)環(huán)節(jié)。(1)本課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,教學(xué)中一定要抓住設(shè)計(jì)這一關(guān)鍵,不宜只重理論而輕視設(shè)計(jì),特別是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤為重要。在具體設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)先進(jìn)行整機(jī)設(shè)計(jì),在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行零件設(shè)計(jì),保證零件的結(jié)構(gòu)在整機(jī)中的合理性。(2)掌握機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)規(guī)律。本課程是以零部件為研究對(duì)象,探討各類通用零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算問題的。不同類別零件的工作原理、材料、載荷、應(yīng)力等方面有很大差別,因而設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、計(jì)算公式也會(huì)完全不同,從表面看,似乎支離破碎、無章可循,但實(shí)際上機(jī)械零部件設(shè)計(jì)也有它自己的規(guī)律,這個(gè)規(guī)律與設(shè)計(jì)機(jī)械零部件時(shí)所考慮的問題是相同的。因此,機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)程序也是相同的。一般情況下其分析問題的思路及程序?yàn)椋侯愋蛻?yīng)用工作原理失效形式設(shè)計(jì)準(zhǔn)則計(jì)算方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):(3)在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中,許多現(xiàn)象目前還難以用理論解釋清楚,有些數(shù)據(jù)也很難用純理論公式計(jì)算出來,故必須采用一些基于科研或?qū)嶒?yàn)而得出的公式和數(shù)據(jù)進(jìn)行估算,或直接選用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。(4)使學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握機(jī)械設(shè)計(jì)過程中先初選參數(shù)、再進(jìn)行校核的設(shè)計(jì)方法。零部件所處的工作條件是多種多樣的,有的很復(fù)雜,這時(shí)需要憑經(jīng)驗(yàn)或類比,先初定尺寸然后再進(jìn)行校核。另外,零部件的尺寸參數(shù)有的是通過計(jì)算得到的,但另一些參數(shù)可能是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)先確定尺寸,然后再進(jìn)行各項(xiàng)必要的校核計(jì)算——這也是確定零件尺寸參數(shù)常用的方法。(5)使學(xué)生明白,機(jī)械設(shè)計(jì)過程中的許多問題的解答不是唯一的,可能有多種方案可供選擇和判斷。比如兩級(jí)齒輪減速器的設(shè)計(jì),其高速級(jí)主動(dòng)齒輪的齒數(shù)可在17~40之間選取,因此設(shè)計(jì)結(jié)果有多種。在講授本課程時(shí),要讓學(xué)生盡快適應(yīng)這一特點(diǎn),安解決工程實(shí)際問題的實(shí)際方法及模式培養(yǎng)提高學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力。
二幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)心得體會(huì)
(1)在教學(xué)中一定要注意理論聯(lián)系實(shí)際,把教學(xué)內(nèi)容和生產(chǎn)、生活中的實(shí)例結(jié)。合起來,以取得良好的教學(xué)效果。比如講解機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制、機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算時(shí),剛好碰到下雨天。講完相關(guān)的理論后,看到雨傘,我隨手拿起來,讓學(xué)生仔細(xì)觀察雨傘的結(jié)構(gòu),繪制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。這一環(huán)節(jié)使學(xué)生從枯燥的理論回到多彩的生活,讓課堂氣氛一下子活躍起來。他們一只手拿著傘,一只手拿著筆在紙上繪圖,極大地激發(fā)了其學(xué)習(xí)積極性。但學(xué)生繪制的簡(jiǎn)圖均存在問題,對(duì)初學(xué)者是正常的。我讓幾個(gè)學(xué)生把自己繪制的簡(jiǎn)圖畫在黑板上,然后公布正確答案。再結(jié)合專業(yè)理論,逐一分析其錯(cuò)誤的原因,學(xué)生一下子掌握了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制要領(lǐng)。雨傘的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。機(jī)構(gòu)中n=7,,PH=0,其自由度為(2)在講解周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法時(shí),教材中以圖2所示的周轉(zhuǎn)輪系為例,介紹用反轉(zhuǎn)法得到其轉(zhuǎn)化輪系,通過計(jì)算轉(zhuǎn)化輪系(定軸輪系)的傳動(dòng)比,再結(jié)合已知條件,來間接地求解周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比。有學(xué)生提出,在圖2中,為什么行星輪的轉(zhuǎn)向是順時(shí)針的,而不是逆時(shí)針的。這個(gè)問題的實(shí)質(zhì)是周轉(zhuǎn)輪系中行星輪轉(zhuǎn)向的判定方法。(3)在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)注意有些設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇有多種方案,應(yīng)進(jìn)行比較分析,確定合理的方案,進(jìn)行設(shè)計(jì),這也是本課程學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。例如,按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí),算出小齒輪分度圓直徑,而,若初選齒數(shù),則模數(shù),圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),,這時(shí),顯然滿足強(qiáng)度條件,但是傳動(dòng)尺寸卻增大了,傳動(dòng)裝置的成本也提高了,可見,初選的齒數(shù)不合適。應(yīng)將1z減?。ǖ玬in1zz≥),使計(jì)算出的模數(shù)值接近于。故重取,圓整為m=5.2m,則小齒輪的分度圓直徑為,此數(shù)值既大于,又接近于,這樣的設(shè)計(jì)才合理。
參考文獻(xiàn)
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[3]朱理主編.機(jī)械原理[M].第2版.北京:高等教育出版社,2010.4
《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)是根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程的學(xué)習(xí)要求安排的課程設(shè)計(jì),更是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生大學(xué)期間第一次設(shè)計(jì)實(shí)踐訓(xùn)練,對(duì)學(xué)生而言,建立正確的設(shè)計(jì)理念非常重要。設(shè)計(jì)理念是設(shè)計(jì)的核心和靈魂,教師在課程設(shè)計(jì)中,根據(jù)學(xué)生們具體情況,恰當(dāng)?shù)亟庾x設(shè)計(jì)理念,使他們處理好設(shè)計(jì)與計(jì)算,參考借鑒與自己設(shè)計(jì)的關(guān)系等;實(shí)際指導(dǎo)中,教師去設(shè)計(jì)教室實(shí)地具體指導(dǎo),使學(xué)生初步理解、體會(huì)、把握設(shè)計(jì)理念的內(nèi)涵和關(guān)要,為畢業(yè)設(shè)計(jì)、未來的設(shè)計(jì)工作奠定良好的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】
課程設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)理念;指導(dǎo)
1.引言
《機(jī)械設(shè)計(jì)》是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課,它以通用機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算以基本內(nèi)容,通過該課程的教學(xué),綜合運(yùn)用本課程和其他先修課程的知識(shí),使學(xué)生具有設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置和一般機(jī)械的能力。除了課堂教學(xué),本課程還安排2-3周的課程設(shè)計(jì)?!稒C(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)本來是根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求,安排的隨該課課程設(shè)計(jì)。不只如此,更是機(jī)械類學(xué)生大學(xué)期間一個(gè)重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié),是機(jī)械類學(xué)生第一次全面設(shè)計(jì)實(shí)踐訓(xùn)練。此次設(shè)計(jì)是畢業(yè)設(shè)計(jì)、未來的設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)和起點(diǎn)。眾所周知,“良好的開端是成功的一半”,故此次設(shè)計(jì)對(duì)于學(xué)生極為重要,尤其是對(duì)學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)理念。因?yàn)樵O(shè)計(jì)理念是設(shè)計(jì)的核心和靈魂,通過課程設(shè)計(jì),使學(xué)生初步理解、體會(huì)設(shè)計(jì)理念的內(nèi)涵和關(guān)要。要實(shí)現(xiàn)此目標(biāo),教師在課程設(shè)計(jì)中的科學(xué)指導(dǎo)非常關(guān)鍵。課程設(shè)計(jì)時(shí),學(xué)生們一般是大三上學(xué)期,從學(xué)校到學(xué)校,一直習(xí)慣于考試,考試訓(xùn)練的習(xí)慣,使得很多同學(xué),習(xí)慣于尋找答案,特別是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案。此種思維模式和設(shè)計(jì)有很大的不同,設(shè)計(jì)是針對(duì)實(shí)際的問題,實(shí)際的問題的解決,其答案可選項(xiàng)往往有多種而非一種。這一點(diǎn)很多學(xué)生設(shè)計(jì)時(shí)不習(xí)慣、不適應(yīng)。例如軸的設(shè)計(jì)中,經(jīng)過計(jì)算:軸徑d>=21mm,經(jīng)常有學(xué)生問,d取多少是正確的?這要看此軸段上,有無裝其他零件?與同軸上其他軸段的關(guān)系?若此處是普通轉(zhuǎn)軸的過度軸段,其上不用裝任何零件,那么取21.5、22、22.5、23、24、25等都是對(duì)的,可選項(xiàng)理論上無窮個(gè),設(shè)計(jì)時(shí)自己選擇一個(gè)即可。另一方面,設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,設(shè)計(jì)時(shí),哪怕一個(gè)零件的設(shè)計(jì)也要考慮相關(guān)的很多實(shí)際因素,更何況一部機(jī)器的設(shè)計(jì)。相比而言,以前學(xué)生們的單科學(xué)習(xí)考試,要簡(jiǎn)單得多。設(shè)計(jì)時(shí),不只用到《機(jī)械設(shè)計(jì)》、或某一科單科知識(shí)、往往要涉及多門相關(guān)先修課程,如《機(jī)械制圖》、工程力學(xué)、材料、互換性及測(cè)量技術(shù)等等,還要參考手冊(cè)、圖冊(cè)等設(shè)計(jì)相關(guān)資料。為使學(xué)生從應(yīng)試思維、心態(tài)順利過渡到課程設(shè)計(jì)應(yīng)有的狀態(tài),指導(dǎo)教師的科學(xué)指導(dǎo)非常關(guān)鍵。二十年以來,筆者一直從事《機(jī)械設(shè)計(jì)》教學(xué)和課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo),曾跟從前輩老教師,聽授他們的課程指導(dǎo),自己獨(dú)立指導(dǎo)過學(xué)生課程設(shè)計(jì)不少于三十批次。雖然關(guān)于設(shè)計(jì)理念,設(shè)計(jì)指導(dǎo)相關(guān)書籍、資料非常多,而且很完備。但切合學(xué)生課程設(shè)計(jì)時(shí)的實(shí)際情況,使他們易于接受、應(yīng)機(jī)施教的講解、做法卻很少見到?;诖它c(diǎn),筆者在此總結(jié)前輩和自己在課程設(shè)計(jì)中做法,但愿能對(duì)同行他人有所啟發(fā)和幫助。
2.《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)指導(dǎo)
2.1設(shè)計(jì)理念的解讀
根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況,講解設(shè)計(jì)的理念使學(xué)生理解何謂設(shè)計(jì),然后學(xué)生在此次課程設(shè)計(jì)中才有可能按此理念去設(shè)計(jì)、去實(shí)踐。故切合學(xué)生的心態(tài),恰當(dāng)?shù)慕庾x是很重要的。
2.1.1首先,設(shè)計(jì)必須結(jié)合實(shí)際,不能脫離實(shí)際而設(shè)計(jì)由于學(xué)生從學(xué)校到學(xué)校,機(jī)械工程、設(shè)計(jì)實(shí)踐的機(jī)會(huì)很少,什么叫“結(jié)合實(shí)際”,他們自己不好理解。雖然當(dāng)前是課程設(shè)計(jì),但作為老師,教學(xué)活動(dòng)不應(yīng)局限于此,既要著手于當(dāng)下的設(shè)計(jì),更重要的必須立足于未來,從為培養(yǎng)未來工程師的角度來考慮。
2.1.1.1選題方面,必須具有實(shí)際意義、具有應(yīng)用性,不能脫離實(shí)際;本次課程設(shè)計(jì)中,題目是確定的。不久的將來,學(xué)生們會(huì)參加工作,若做設(shè)計(jì)性的工作,如果選題方面已定,不必說了;倘若是自主選題、或根據(jù)用戶要求定課題,則應(yīng)知道選題的原則和注意事項(xiàng)。需要慎重考慮設(shè)計(jì)題目是否合適,是否符合用戶要求、是否符合國(guó)家環(huán)保要求、或至少不違背相關(guān)的法律、法規(guī)等(例如至少不能損害公眾利益等)。
2.1.1.2課題的設(shè)計(jì)、制造等環(huán)節(jié)必須考慮實(shí)際實(shí)施,具有合理性、可行性,最好方便實(shí)現(xiàn)。此項(xiàng)內(nèi)容涉及的環(huán)節(jié)因素很多,從思考角度方面:一方面是用戶,站到用戶立場(chǎng)考慮,盡量滿足用戶的需求;另一方面,對(duì)生產(chǎn)制造方而言,方便實(shí)施。應(yīng)考慮的因素很多,但結(jié)合學(xué)生的情況,不宜要求太多,講得太多,否則學(xué)生很難把握,只就目前較易理解和接受的來講和要求。以設(shè)計(jì)時(shí)選材為例:一般用戶希望產(chǎn)品價(jià)格低,機(jī)械產(chǎn)品零件常用金屬材料,如鋼、合金鋼等,這些材料市場(chǎng)上易采購(gòu)到(方便生產(chǎn)方),若一般碳素鋼能用,就不一定要選合金鋼,因?yàn)閮r(jià)格方面合金鋼要貴一些,當(dāng)然有其他考慮必須選用合金鋼,則屬另一種情況。如果設(shè)計(jì)選材選用昂貴材質(zhì),必然增加產(chǎn)品成本、使產(chǎn)品價(jià)格高,增加用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。再如公差等級(jí)等方面涉及很多,從易于理解的精度等級(jí)方面給學(xué)生講解,他們?nèi)菀桌斫猓旱途饶軡M足實(shí)際要求,就不一定要選精度高的,例如9級(jí)齒輪就可以,就不必選8級(jí)。因?yàn)榈途纫子趯?shí)現(xiàn)、成本低。等等。
2.1.2設(shè)計(jì)與計(jì)算課程設(shè)計(jì)中,不少同學(xué)搞不清設(shè)計(jì)和計(jì)算的關(guān)系,相當(dāng)多的學(xué)生認(rèn)為必須先計(jì)算,依據(jù)計(jì)算數(shù)值才能定零件參數(shù);還有學(xué)生不管老師分配的原始參數(shù),找來圖紙資料參照就開始畫圖;這兩種做法都有失偏頗。在設(shè)計(jì)中,要根據(jù)具體的問題來定,一般說來,設(shè)計(jì)中的一些零件是先計(jì)算,依據(jù)計(jì)算數(shù)值才能定零件參數(shù),再具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),例如帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中齒輪、軸;一些零件是參照資料(或圖紙)或其他相關(guān)零件先選好,而后驗(yàn)算或核算,例如軸上用的滾動(dòng)軸承,依據(jù)軸徑先選擇類型、型號(hào),再做計(jì)算;有些零件目前無法計(jì)算,依據(jù)經(jīng)驗(yàn)或參照類似零件直接設(shè)計(jì)、完成工作圖的繪制、例如減速器箱體、箱座;一些零件,如不受載荷或載荷很小,不用計(jì)算,例如定位銷。
2.1.3參考借鑒與自己設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)相關(guān)資料等,是設(shè)計(jì)人員必須配備的。即使是對(duì)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師,設(shè)計(jì)時(shí)仍需要借助手冊(cè)、圖冊(cè)等設(shè)計(jì)相關(guān)資料,更何況是沒有設(shè)計(jì)經(jīng)歷的同學(xué)。故設(shè)計(jì)中、繼承和借鑒,參考前人的成果是正常的、也是應(yīng)該的,依據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)、相關(guān)資料來完成自己的設(shè)計(jì)是必須的。否則,單單靠自己,完成一項(xiàng)設(shè)計(jì)是不大可能的。當(dāng)然,參考、參照也不是盲目照抄,而是根據(jù)自己的設(shè)計(jì)問題去參考借鑒。而且設(shè)計(jì)中,運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)、圖冊(cè)和有關(guān)資料,解決實(shí)際問題的能力,是工程師的一項(xiàng)基本技能和要求。《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)其中一項(xiàng)任務(wù),就是培養(yǎng)和鍛煉這項(xiàng)技能。故《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)中,參考借鑒是必須的,另一方面,設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)具體情境,做出合適的選擇在設(shè)計(jì)時(shí)更為重要,這有時(shí)只涉及《機(jī)械設(shè)計(jì)》、或某一科單科知識(shí)、有時(shí)要涉及多門相關(guān)先修課程知識(shí)的綜合運(yùn)用,在設(shè)計(jì)中,應(yīng)用學(xué)過的理論知識(shí)做出自己認(rèn)為合理的選擇,就也是課程設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。
2.2設(shè)計(jì)的實(shí)施指導(dǎo)
首次布置課程設(shè)計(jì)時(shí),先按照上述內(nèi)容,對(duì)學(xué)生的課程設(shè)計(jì)做共同指導(dǎo)。以后的時(shí)間里,一般高校,課程設(shè)計(jì)安排3周(或2周),教師去設(shè)計(jì)教室實(shí)地具體指導(dǎo)是很重要的環(huán)節(jié)。去設(shè)計(jì)教室,針對(duì)學(xué)生提出的具體問題,個(gè)例問題、普遍性的問題的答疑、討論,使學(xué)生在設(shè)計(jì)中去體會(huì)、理解設(shè)計(jì),進(jìn)而為畢業(yè)設(shè)計(jì)打基礎(chǔ),也為未來的工作奠定初步的基礎(chǔ)。有少數(shù)教師把設(shè)計(jì)題目、任務(wù)布置后,很少去實(shí)際指導(dǎo)或不去指導(dǎo),認(rèn)為借此培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立性和創(chuàng)新能力,此種觀點(diǎn)不敢茍同。筆者認(rèn)為,教師的身體力行對(duì)學(xué)生是非常重要的教育。結(jié)論《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類學(xué)生的首次重要的設(shè)計(jì)實(shí)踐。教師的指導(dǎo),尤其是對(duì)設(shè)計(jì)理念的講解、針對(duì)他們存在的誤區(qū)解讀,對(duì)學(xué)生非常重要,因?yàn)樵O(shè)計(jì)理念是設(shè)計(jì)的核心,樹立正確的設(shè)計(jì)理念對(duì)課程設(shè)計(jì)乃至學(xué)生以后的設(shè)計(jì)工作,意義重大。根據(jù)學(xué)生們習(xí)慣的考試心態(tài),恰當(dāng)?shù)慕庾x設(shè)計(jì)理念,使他們處理好設(shè)計(jì)與計(jì)算,參考借鑒資料與自己設(shè)計(jì)的關(guān)系等。使學(xué)生理解何謂設(shè)計(jì),從而在課程設(shè)計(jì)中按此理念去設(shè)計(jì)、去實(shí)踐體會(huì)。教師在講解設(shè)計(jì)理念時(shí),不求面面俱到,關(guān)鍵是能點(diǎn)出學(xué)生習(xí)慣的、與設(shè)計(jì)相背的思維模式與想法。他們暫時(shí)不好理解的,可以暫且不要求,這是首次布置時(shí)教師要做的。在以后的時(shí)間,指導(dǎo)教師最好能去設(shè)計(jì)教室實(shí)地具體指導(dǎo),這是很重要的環(huán)節(jié)。這樣能適時(shí)把握學(xué)生的動(dòng)態(tài),使他們不至于偏離設(shè)計(jì)的根本理念。對(duì)學(xué)生的個(gè)例問題、普遍性的問題的答疑、討論,能加深學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)思想的理解,更好地把握設(shè)計(jì)的理念,以便順利完成課程設(shè)計(jì),為將來的設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ)。
作者:王紅梅 單位:山東理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞: 高職高專機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是機(jī)械類各專業(yè)一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課,也是歷屆高職專升本重點(diǎn)考試科目。筆者多年來一直從事該門課程教學(xué)和研究,教學(xué)效果顯著?,F(xiàn)將教學(xué)實(shí)踐中幾點(diǎn)做法總結(jié)如下。
一、必修課的理論要與實(shí)際相結(jié)合
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課綜合應(yīng)用《機(jī)械制圖》、《公差配合與技術(shù)測(cè)量》、《金屬材料及熱處理》、《工程力學(xué)》等課程知識(shí)解決常用機(jī)構(gòu)及通用零部件的分析和設(shè)計(jì)問題,使學(xué)生了解常用機(jī)構(gòu)及通用零部件的工作原理、類型、特點(diǎn)及應(yīng)用,掌握常用機(jī)構(gòu)的基本理論和設(shè)計(jì)方法、掌握通用零部件的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與設(shè)計(jì)方法,使學(xué)生具備機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)技能和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械及傳動(dòng)裝置的基本技能,不僅具有完整的理論性,而且具有很強(qiáng)的實(shí)用性。學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時(shí),開始總是有些不適應(yīng),感覺該課程內(nèi)容抽象、繁雜、邏輯性差,學(xué)起來枯燥、乏味。因此,講課時(shí)教師要注意聯(lián)系實(shí)際講解,如介紹課程學(xué)習(xí)內(nèi)容時(shí),盡量聯(lián)系日常生活中常見的實(shí)例,如自行車、汽車、機(jī)床、
手表等,使學(xué)生感覺學(xué)有所用,從而激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
二、導(dǎo)課要形象、生動(dòng)、直觀
一個(gè)好的開頭,即是成功的一半。一堂課中有效的導(dǎo)課不僅能使學(xué)生自然地接受教師要講授的新知識(shí),而且還可以控制學(xué)生的非智力因素,使學(xué)生把注意力較快地集中到學(xué)習(xí)任務(wù)上來,起到事半功倍的作用。高職學(xué)生都有較強(qiáng)的好奇心理,易憑興趣做事,且自我約束能力相對(duì)較弱。為此,每講授到一個(gè)新的機(jī)構(gòu)或零件時(shí),教師首先要使學(xué)生對(duì)其有好的感性認(rèn)識(shí),讓學(xué)生通過有動(dòng)感、有色彩、形象逼真的模型接受信息。例如,講“齒輪傳動(dòng)”[1]時(shí),教師應(yīng)先以要講述的各種齒輪傳動(dòng)模型導(dǎo)入,說明這是本章將要學(xué)習(xí)的零件,然后邊演示邊講解本章涉及到的教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生對(duì)本章的學(xué)習(xí)有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí),有利于學(xué)生形成知識(shí)框架。這樣,學(xué)生的多種感官才能被調(diào)動(dòng)起來,參與教學(xué),從而達(dá)到利用知覺規(guī)律組織教學(xué)提高教學(xué)效果的目的??傊?組織好每次課的教學(xué)導(dǎo)人,使學(xué)生的注意力轉(zhuǎn)移到學(xué)習(xí)中來,把枯燥的被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橛信d趣的主動(dòng)學(xué)習(xí),可以達(dá)到教與學(xué)雙贏的效果。
三、講課要條理清晰、通俗易懂、生動(dòng)有趣
條理清晰是指內(nèi)容講解要有層次感,重點(diǎn)內(nèi)容要突出、精講精練,使學(xué)生掌握得扎實(shí)、可靠;次要內(nèi)容簡(jiǎn)明、概括講解,使學(xué)生有開闊的思路,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這樣,能夠保證學(xué)生在聽課的過程中有張有弛,易于掌握好重點(diǎn)內(nèi)容。在講課方式上,教師要善于把課本上復(fù)雜、抽象的內(nèi)容仔細(xì)加工,簡(jiǎn)單形象地表達(dá)出來,使學(xué)生感到通俗易懂。同時(shí),教師要善于運(yùn)用生動(dòng)有趣的語(yǔ)言,列舉實(shí)際事例和假設(shè),使學(xué)生在愉悅的氣氛中認(rèn)識(shí)到內(nèi)容的重要性,在不知不覺中掌握內(nèi)容。
四、多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)模式相結(jié)合
隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展,教學(xué)手段越來越多,也越來越先進(jìn)。在本課程各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中恰當(dāng)?shù)夭捎枚嗝襟w教學(xué),以改變受時(shí)間和空間限制的傳統(tǒng)的教學(xué)模式,具有非常重要的作用。具體說來,這門課程主要涉及常用機(jī)構(gòu)與通用機(jī)械零部件,教師除了借助大量的實(shí)物模型進(jìn)行講解外,還需要制作多媒體課件,以此增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),使教學(xué)過程更加生動(dòng)、形象,教學(xué)內(nèi)容更加豐富多彩。例如在講授齒輪的失效形式――塑性變形時(shí)[2],為什么會(huì)在主動(dòng)輪的輪齒表面上產(chǎn)生溝槽,在從動(dòng)輪的輪齒表面上出現(xiàn)凸棱的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是由齒面上所受的摩擦力造成的,因此教師就要分析主動(dòng)輪和從動(dòng)輪輪齒齒面上所受的摩擦力方向。這時(shí),如果只是靠著讓學(xué)生看書上靜止的圖片,大多數(shù)學(xué)生是很難想象出齒輪嚙合時(shí)輪齒表面的相互摩擦情況的。但是教師通過多媒體課件中的動(dòng)畫演示,一目了然,便可讓學(xué)生了解其運(yùn)動(dòng)情況,并可輕松地判斷出主、從動(dòng)輪輪齒表面所受摩擦力方向,問題也會(huì)迎刃而解。但我們也應(yīng)認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)教學(xué)模式是被學(xué)生長(zhǎng)期接受和適應(yīng)了的,不能完全丟棄。所以,在教學(xué)中教師宜采用多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)模式的有機(jī)結(jié)合。
五、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、靈活運(yùn)用知識(shí)的能力
多年來,學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣了基礎(chǔ)課的系統(tǒng)性和學(xué)習(xí)方式,一接觸本課程就會(huì)產(chǎn)生“沒系統(tǒng)性”、“邏輯性差”等錯(cuò)覺。的確,本課程許多問題都是采用經(jīng)驗(yàn)公式和條件性計(jì)算解決的,且計(jì)算步驟和計(jì)算結(jié)果不像基礎(chǔ)課那樣具有唯一性,這就要求學(xué)生要逐步適應(yīng)技術(shù)類課程的學(xué)習(xí)。但是,高職類學(xué)生普遍具有很強(qiáng)的依賴心理,適應(yīng)能力也相對(duì)較差,特別是做習(xí)題時(shí)總希望老師給出“標(biāo)準(zhǔn)答案”。為了培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、靈活運(yùn)用知識(shí)獨(dú)立解決問題的能力,教師除了在課堂上要把該講授的基本理論和方法講解清楚之外,還要鼓勵(lì)學(xué)生大膽“自己做主”,鼓勵(lì)同一問題有多個(gè)答案。任何零件的設(shè)計(jì),只要滿足設(shè)計(jì)要求,均屬合格,至于哪一種方案更經(jīng)濟(jì)、更合理先放在其次。例如對(duì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),教師提出設(shè)計(jì)思路,強(qiáng)調(diào)基本要求:如軸上零件要有準(zhǔn)確、牢固的工作位置;軸上零件裝拆、調(diào)整要方便;軸要有良好的制造工藝性和盡量避免或減少應(yīng)力集中等。然后由學(xué)生自行設(shè)計(jì),凡滿足以上要求的設(shè)計(jì)方案,均屬合格。最后,教師再結(jié)合實(shí)際情況,確定最佳的設(shè)計(jì)方案。教師要引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考,把學(xué)生從單純接受灌輸?shù)摹氨粍?dòng)學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)學(xué)習(xí)”。在學(xué)生獨(dú)立思考時(shí),由于學(xué)生的思維不會(huì)受到教師思維的限制,這樣也有助于培養(yǎng)其創(chuàng)造性的思維能力?!皺C(jī)械設(shè)計(jì)”不“機(jī)械”,它是一項(xiàng)靈活偉大的工程。
六、及時(shí)進(jìn)行階段總結(jié)、測(cè)試
對(duì)初學(xué)這門課的學(xué)生來講,該課程還有一明顯特點(diǎn),就是聽課似乎一聽就懂,看書一看也明白,但就是不會(huì)解決實(shí)際問題。歸根結(jié)底,他們對(duì)這門課的學(xué)習(xí)還只是停留在形式上,對(duì)課程的本質(zhì)、其中的奧妙還沒有真正體會(huì)。當(dāng)然,這需要一個(gè)從量變到質(zhì)變的過程。因此,教師要及時(shí)進(jìn)行階段總結(jié),總結(jié)中,進(jìn)一步闡述課程的重點(diǎn),并分析它們之間的聯(lián)系和注意事項(xiàng),從而逐步提高學(xué)生綜合分析和解決實(shí)際問題的能力。與此同時(shí)教師應(yīng)及時(shí)進(jìn)行階段測(cè)試,將看似簡(jiǎn)單的課本知識(shí),分析加工成具體的實(shí)際問題,采取多種形式反應(yīng)出來,讓學(xué)生回答,這樣可以引導(dǎo)他們?nèi)ヮI(lǐng)會(huì)課程的本質(zhì),體驗(yàn)其中的奧妙,提高解決問題的能力。
七、系統(tǒng)總結(jié),搞好復(fù)習(xí)
課程結(jié)束后,老師要進(jìn)行一次全面、系統(tǒng)的復(fù)習(xí),使學(xué)生對(duì)課程有更全面、深入的理解。復(fù)習(xí)中,教師只需概括總結(jié),無需詳細(xì)講解,可針對(duì)學(xué)生特點(diǎn)編寫復(fù)習(xí)資料。在復(fù)習(xí)資料中,教師應(yīng)對(duì)各種題型從不同深度進(jìn)行全面、系統(tǒng)的總結(jié)和分析,使學(xué)生從復(fù)習(xí)資料中能一目了然地找到自己學(xué)習(xí)中的不足,老師再通過答疑、做示范答案等方式使問題得到及時(shí)解決。這樣,可以保證每位學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)最大限度地彌補(bǔ)缺陷,收到最好的學(xué)習(xí)效果。
八、注重與學(xué)生的交流
教學(xué)是由教與學(xué)兩個(gè)方面組成的,教要強(qiáng)調(diào)教師教的主導(dǎo)作用,學(xué)則要強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)造性,教與學(xué)做到密切配合,才會(huì)收到良好的教學(xué)效果。要做到這一點(diǎn)教師與學(xué)生必須有充分的交流。高職學(xué)生自控力相對(duì)較差,因而建立與學(xué)生的交流,時(shí)刻牽動(dòng)著他們的思路,同時(shí)培養(yǎng)著與他們的感情就顯得尤為重要。交流要貫穿于教學(xué)各環(huán)節(jié),《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課教學(xué)包括講課交流、答疑交流、作業(yè)交流、實(shí)驗(yàn)交流、課程設(shè)計(jì)交流和考試交流六個(gè)環(huán)節(jié),這六個(gè)環(huán)節(jié)彼此相互聯(lián)系、相互影響,共同構(gòu)成教學(xué)效果。講課有交流才能帶動(dòng)學(xué)生的思路;答疑有交流才能充分了解學(xué)生;作業(yè)有交流才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)不足;實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)有交流才能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的潛能;考試有交流,才能不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),改進(jìn)教學(xué),不斷提高教學(xué)質(zhì)量。在與學(xué)生的交流過程中,教師不僅要細(xì)心觀察學(xué)生學(xué)習(xí)、心理狀況,耐心回答學(xué)生疑難,而且要時(shí)時(shí)處處表現(xiàn)出對(duì)他們的關(guān)心,這樣學(xué)生才會(huì)有信心和決心學(xué)好這門課程。
九、注重實(shí)踐課教學(xué)
高職教育著重培養(yǎng)的是高技能應(yīng)用型人才,實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量和效果直接影響學(xué)生的技能水平,也會(huì)對(duì)學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)踐能力的提高產(chǎn)生一定的作用。因此,實(shí)踐教學(xué)要貫穿教學(xué)過程的始終。首先,每講到一機(jī)構(gòu)或零件的設(shè)計(jì),教師都要讓學(xué)生去具體實(shí)踐,同時(shí)要穿插必要的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中,教師應(yīng)與學(xué)生通過邊教、邊學(xué)、邊做來完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程,讓學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手中進(jìn)行綜合性的訓(xùn)練,在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、分析問題、解決問題,以此充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和良好的實(shí)驗(yàn)素質(zhì),激發(fā)實(shí)驗(yàn)興趣和探索精神,提高他們的分析解決實(shí)際問題的能力。另外,課程設(shè)計(jì)理論計(jì)算部分可以和教學(xué)同步,從講齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算開始布置設(shè)計(jì)任務(wù),課堂教學(xué)講到的相關(guān)內(nèi)容,如軸、軸承、鍵等,其設(shè)計(jì)計(jì)算都必須與課程設(shè)計(jì)同步完成。然后,利用一周時(shí)間,在設(shè)計(jì)教室,由老師指導(dǎo)完成零件圖、裝配圖和整理說明書,并準(zhǔn)備答辯。這樣,既節(jié)約了課程設(shè)計(jì)的時(shí)間,又提高了實(shí)踐教學(xué)的效果。
高職高專《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課是機(jī)械類各專業(yè)一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課,是連接基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁,在學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)中處于關(guān)鍵地位。這門課的學(xué)習(xí),會(huì)為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課及畢業(yè)后從事各種機(jī)械的研究開發(fā)和設(shè)計(jì)打下必要的基礎(chǔ),對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)起著舉足輕重的作用。因此,改進(jìn)教學(xué)方法,提高教學(xué)質(zhì)量是從事本專業(yè)教學(xué)的每一位教師永遠(yuǎn)的追求,也是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的工作。教師需要不斷地探索和實(shí)踐新的教學(xué)方法、不斷地總結(jié)和積累經(jīng)驗(yàn),才能適應(yīng)當(dāng)今飛速發(fā)展的社會(huì)對(duì)高技能應(yīng)用型人才的需求。
參考文獻(xiàn):
1.課程設(shè)置目的
《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程是培養(yǎng)學(xué)生具有機(jī)械設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課,通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生獲得機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、理論和方法.而且要求學(xué)生結(jié)合本課程的學(xué)習(xí),能夠綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、技術(shù)知識(shí),聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際和機(jī)器的具體工作條件進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)想和設(shè)計(jì)技能基本訓(xùn)練,以便為順利地過渡到專業(yè)課程的學(xué)習(xí),并為進(jìn)行專業(yè)產(chǎn)品與設(shè)備的設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。
2.課程教學(xué)基本要求
(1)要求掌握的基礎(chǔ)知識(shí):機(jī)械設(shè)計(jì)的一般知識(shí),機(jī)械零件的主要類型、性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、應(yīng)用、材料、標(biāo)準(zhǔn)。
(2)要求掌握的基礎(chǔ)理論和方法:機(jī)械設(shè)計(jì)的基本原則。機(jī)械零件的工作原理、受力分析、應(yīng)力分析、運(yùn)動(dòng)分析、失效分析等。機(jī)械零件工作能力計(jì)算準(zhǔn)則:體積強(qiáng)度和表面強(qiáng)度,靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度,剛度與柔度、摩擦、磨損和,壽命與可靠性以及熱平衡、穩(wěn)定性等。計(jì)算載荷,條件性計(jì)算等強(qiáng)度計(jì)算,當(dāng)量法或等效轉(zhuǎn)換法等。機(jī)械零件簡(jiǎn)化的物理模型和數(shù)學(xué)模型,改善載荷和應(yīng)力的分布不均勻性,提高零件疲勞強(qiáng)度,降低或增強(qiáng)摩擦,改善局部品質(zhì),提高零部件工藝性的途徑和手段,以及預(yù)應(yīng)力、冷作硬化、變形協(xié)調(diào)原則在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
(3)要求掌握的基本技能:設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、繪圖技能、實(shí)驗(yàn)技能、編程技能、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技能、編制技術(shù)文件技能等。
二、機(jī)械設(shè)計(jì)課程中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的環(huán)節(jié)
1.優(yōu)化課堂教學(xué)環(huán)節(jié)
(1)運(yùn)用啟發(fā)式和討論式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新。在機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)過程中,教師應(yīng)該組織學(xué)生根據(jù)提出的問題進(jìn)行分組討論,學(xué)生通過分組討論可以提高自己對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)課程知識(shí)的感知度和理解程度,以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)情感和思維能力,使學(xué)生對(duì)課堂上學(xué)到的知識(shí),形成理性認(rèn)識(shí)和學(xué)科認(rèn)知。
(2)全面實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法。以項(xiàng)目為背景,引導(dǎo)學(xué)生從項(xiàng)目的角度去思考問題和學(xué)習(xí)知識(shí)。教師在每學(xué)期第一堂課的開始,就把機(jī)械設(shè)計(jì)課程的要求、題目和方法融入到課堂教學(xué)之中,以項(xiàng)目為背景引導(dǎo)學(xué)生查閱資料和組織材料。最后通過相關(guān)調(diào)查研究,使學(xué)生開脫與機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí),轉(zhuǎn)變學(xué)生的觀念和態(tài)度。
(3)教學(xué)過程中適當(dāng)使用多媒體輔助教學(xué)。采用多媒體輔助教學(xué)手段,使枯燥無味靜止的機(jī)構(gòu)動(dòng)起來,以更豐富多彩的方式展示給學(xué)生。學(xué)生也可以觀察動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu),獲得感性認(rèn)識(shí),激發(fā)自己的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí),通過一些多媒體教學(xué)手段的展示,也可以提高課堂教學(xué)效果。
(4)引入工程實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新。教師在對(duì)每章內(nèi)容進(jìn)行講授時(shí),結(jié)束基本知識(shí)教授后要結(jié)合課堂教學(xué)的相關(guān)內(nèi)容引入與課程教學(xué)有關(guān)的工程實(shí)例。通過聯(lián)系工程實(shí)例,提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。教師也可以在課堂上引入機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法的內(nèi)容,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。在課堂教學(xué)授課中要以工程為主線和背景,怒力培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)、工程意識(shí)和工程實(shí)踐能力。
2.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)
教師還應(yīng)該依托學(xué)校的教學(xué)環(huán)境,構(gòu)建一些專門的機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室,設(shè)計(jì)并購(gòu)買一些能吸引眼球并具有創(chuàng)新意識(shí)的機(jī)電產(chǎn)品,比如精巧的機(jī)構(gòu)、玩具,典型的教學(xué)機(jī)構(gòu)和機(jī)器。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該全面向?qū)W生開放,并讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。學(xué)生可以觀察分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案、工作原理、關(guān)鍵技術(shù)和機(jī)械結(jié)構(gòu),也可以參與重新構(gòu)思組裝機(jī)構(gòu)和機(jī)械,學(xué)生設(shè)計(jì)的一些新型機(jī)構(gòu)也可以展示在實(shí)驗(yàn)室中。
3.優(yōu)化課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)
在機(jī)械設(shè)計(jì)課堂上,為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,教師應(yīng)該增添一些機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案選型設(shè)計(jì)的內(nèi)容。布置的設(shè)計(jì)題目可以是:水果去皮機(jī)、自卸車舉升機(jī)構(gòu)、擦窗機(jī)、折疊椅、掃地機(jī)等。教師也可以引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間對(duì)常見的機(jī)械裝置、玩具或工具進(jìn)行觀察,分析它們的運(yùn)動(dòng)原理和機(jī)構(gòu)形式。對(duì)于那些課程設(shè)計(jì)題目,教師可以教會(huì)學(xué)生查閱相關(guān)參考資料。結(jié)合實(shí)際題目擬定機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)方案,并結(jié)合這些方案的要求建立機(jī)構(gòu)力學(xué)模型。同時(shí)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)計(jì)和仿真分析,最后結(jié)合這些設(shè)計(jì)方案鼓勵(lì)學(xué)生做出實(shí)物。例如,在機(jī)械設(shè)計(jì)課程中帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中的圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)是一個(gè)經(jīng)典的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容,傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師將班級(jí)分為若干小組,每個(gè)小組的設(shè)計(jì)參數(shù)相同,這樣的教學(xué)方法使一部分的同學(xué)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙和結(jié)果進(jìn)行了抄襲。為了解決這樣的弊端,教師可以在課程設(shè)計(jì)之中為每個(gè)同學(xué)設(shè)置不同的參數(shù),要求學(xué)生用計(jì)算機(jī)繪圖取代傳統(tǒng)手工畫圖。這樣既增加了課程設(shè)計(jì)的難度,又強(qiáng)化訓(xùn)練了學(xué)生的計(jì)算機(jī)繪圖能力,提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。
三、案例分析
本文以機(jī)械設(shè)計(jì)中“平面四桿機(jī)構(gòu)”知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)為研究對(duì)象,介紹“以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)為主線”的教學(xué)模式的具體實(shí)施。
1.創(chuàng)設(shè)問題情境
教師在上次課結(jié)束時(shí)對(duì)課后作業(yè)進(jìn)行了布置:要求學(xué)生對(duì)公共汽車門的啟閉機(jī)構(gòu)進(jìn)行觀察,并分析公共汽車門的啟閉機(jī)構(gòu)由幾個(gè)可以活動(dòng)的構(gòu)件組成。在本次課的開始時(shí),教師對(duì)幾個(gè)學(xué)生的觀察結(jié)果進(jìn)行了抽查,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)各種不同的觀察結(jié)果進(jìn)行比較和評(píng)價(jià)。
學(xué)生討論之后,教師對(duì)觀察作業(yè)的正確答案進(jìn)行公布,對(duì)那些仔細(xì)觀察的學(xué)生進(jìn)行鼓勵(lì),然后引出本堂課的教學(xué)目標(biāo),對(duì)平面四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行定義,并提出啟發(fā)式的問題,例如在日常的生活中可以見到哪些平面四桿機(jī)構(gòu)?怎樣設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)?這些平面四桿機(jī)構(gòu)有什么樣的基本特性?
2.學(xué)生分組討論
學(xué)生根據(jù)教師提出的問題,結(jié)合教材內(nèi)容和生活實(shí)際,對(duì)四桿機(jī)構(gòu)的基本特性和類型進(jìn)行討論,教師要鼓勵(lì)學(xué)生積極對(duì)一些簡(jiǎn)單的四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在學(xué)生討論的過程中,對(duì)于四連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)作邏輯,老師應(yīng)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生分析與其他的機(jī)構(gòu)相比具有的獨(dú)特之處,機(jī)構(gòu)參數(shù)改變對(duì)于機(jī)構(gòu)的影響等方面的內(nèi)容。
3.課堂講解
針對(duì)那些學(xué)生在討論過程中仍不能解決的問題,教師應(yīng)該利用板書和多媒體軟件進(jìn)行精辟、有針對(duì)性的講解。在講解過程中,教師也應(yīng)該利用多媒體軟件對(duì)一些常見四桿機(jī)構(gòu)動(dòng)畫進(jìn)行適當(dāng)播放,如鶴式起重機(jī)、飛機(jī)起落架、自動(dòng)卸貨車、汽車刮雨器等機(jī)構(gòu),讓同學(xué)對(duì)這些機(jī)構(gòu)有一個(gè)感官上的認(rèn)識(shí)。在知識(shí)講解結(jié)束后,教師進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià),并可以在課堂上引入刨床機(jī)構(gòu)等相關(guān)工程實(shí)例,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)平面四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
4.布置課后作業(yè)和實(shí)驗(yàn)
教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組,并對(duì)每組學(xué)生提出不同平面六桿機(jī)構(gòu)的性能參數(shù),對(duì)一組設(shè)計(jì)題目的設(shè)計(jì)過程,先用一些比較成熟的軟件進(jìn)行演示,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用軟件利用課余時(shí)間對(duì)相關(guān)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,使學(xué)生熟練掌握計(jì)算機(jī),采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)完成相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)。作業(yè)的輔導(dǎo)和答疑可采用網(wǎng)上交流的方式,開通教師和學(xué)生之間的綠色教學(xué)溝通途徑。
5.課外科技活動(dòng)
摘 要:目前,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,我國(guó)的科技水平發(fā)生了日新月異的巨大變化,諸如核電、高鐵等相關(guān)機(jī)械設(shè)備已經(jīng)走出了國(guó)門,走向了世界,成為"中國(guó)制造"新的代表產(chǎn)品,這充分說明了我國(guó)綜合國(guó)力有了顯著增強(qiáng),機(jī)械設(shè)備制造業(yè)水平已位居世界前列,成為我國(guó)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的新行業(yè)。只有不斷更新技術(shù)、創(chuàng)新思維源源不斷地生產(chǎn)出新產(chǎn)品,使"中國(guó)制造"變?yōu)?中國(guó)智造",才能使我國(guó)在世界之林永立于不敗之地,因此,加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)研發(fā)具有舉足輕重的現(xiàn)實(shí)意義?;诖?,本文通過對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)的基本步驟和相關(guān)問題的論述,提出機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)的綠色化概念,希望通過本文的闡述能為相關(guān)行業(yè)的發(fā)展起到一定的參考和借鑒作用。
關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì);機(jī)械研發(fā);綠色機(jī)械
無論社會(huì)如何發(fā)展,科技如何進(jìn)步,追求質(zhì)量永遠(yuǎn)是各行業(yè)發(fā)展不變的主題?,F(xiàn)代科技的不斷發(fā)展和技術(shù)的飛速進(jìn)步給“機(jī)械質(zhì)量”提出了新的更高的要求,工業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)著重要的地位,因此加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)成為促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要手段。以下就機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)概述、基本步驟和設(shè)計(jì)研發(fā)過程中存在的問題展開闡述,并在此基礎(chǔ)上提出綠色發(fā)展的概念。
一、機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)概述
機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)必須按照規(guī)定的工作流程進(jìn)行,是一項(xiàng)十分縝密的工作。科學(xué)合理是機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)的基本要求。機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)要與世界相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展同步,確保信息暢通,這樣才能使設(shè)計(jì)研發(fā)的產(chǎn)品滿足市場(chǎng)需求,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。
二、機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)的基本步驟
一是申請(qǐng):首先要有機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)的需求,并由需求者提出設(shè)計(jì)申請(qǐng)。二是確認(rèn)需求:經(jīng)機(jī)械設(shè)備需求者提出申請(qǐng)之后,要經(jīng)過領(lǐng)導(dǎo)或者主管部門對(duì)申請(qǐng)進(jìn)行確認(rèn)并批準(zhǔn)。三是下達(dá)設(shè)計(jì)研發(fā)任務(wù)書:確認(rèn)機(jī)械設(shè)備需求之后,要把需求內(nèi)容按照具體要求細(xì)化成設(shè)計(jì)研發(fā)要求和內(nèi)容,對(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)要求進(jìn)行明確,同時(shí)將任務(wù)書下達(dá)給相關(guān)承擔(dān)部門。四是成立設(shè)計(jì)研發(fā)工作組:相關(guān)部門接收任務(wù)之后,根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)研發(fā)要求、內(nèi)容,組織相關(guān)專業(yè)人員組建設(shè)計(jì)研發(fā)項(xiàng)目組,明確責(zé)任。五是確定初步設(shè)計(jì)研發(fā)方案:設(shè)計(jì)研發(fā)項(xiàng)目組根據(jù)工作任務(wù),開展設(shè)計(jì)研發(fā)方案討論,形成設(shè)計(jì)初步方案。如果是成套或者大型的機(jī)械設(shè)備,要先進(jìn)行關(guān)鍵功能部件或小樣機(jī)的設(shè)計(jì)方案。六是設(shè)計(jì)方案草圖:根據(jù)擬定的初步方案,組織相關(guān)人員設(shè)計(jì)草圖。七是對(duì)設(shè)計(jì)草圖方案進(jìn)行評(píng)審:草圖設(shè)計(jì)完成以后,項(xiàng)目組要組織有關(guān)人員開展對(duì)設(shè)計(jì)方案的評(píng)審,對(duì)草案的主要部分和關(guān)鍵環(huán)節(jié)開展深入研討,并提出相關(guān)的意見和建議,制作修改方案。八是修改方案、正式設(shè)計(jì):借鑒相關(guān)的修改意見進(jìn)行修改之后,按照修改后的設(shè)計(jì)草案開展設(shè)計(jì)。九是審核、批準(zhǔn)圖紙:完成設(shè)計(jì)之后,組織有關(guān)人員審核,經(jīng)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)后制作正式圖紙。十是按照?qǐng)D紙加工制造:設(shè)計(jì)出圖紙以后,制造加工之前,要針對(duì)圖紙的設(shè)計(jì)內(nèi)容與加工單位進(jìn)行深入溝通,就設(shè)計(jì)相關(guān)疑問進(jìn)行磋商,保證加工單位對(duì)設(shè)計(jì)要求充分領(lǐng)會(huì)和思路明確,以便開展施工。十一是對(duì)加工過程進(jìn)行跟蹤:交付圖紙進(jìn)行加工以后,加工單位要和設(shè)計(jì)人員經(jīng)常保持聯(lián)系,及時(shí)反映工作進(jìn)度和在加工過程中遇到的難題,設(shè)計(jì)人員除了要及時(shí)解決出現(xiàn)的問題之外,還要詳細(xì)記錄相關(guān)問題的內(nèi)容,以便日后參考和查閱。十二是驗(yàn)收機(jī)械設(shè)備:在加工制造完成之后,設(shè)計(jì)人員要到加工單位對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)收,通過機(jī)械設(shè)備連續(xù)運(yùn)行,觀察機(jī)械設(shè)備的可靠性和相關(guān)要求是否達(dá)標(biāo),如果發(fā)現(xiàn)存在問題要及時(shí)提出,讓加工單位立即糾正。在通過驗(yàn)收之后,才能允許發(fā)貨,這樣能有效避免機(jī)械設(shè)備運(yùn)到安裝地點(diǎn)后發(fā)現(xiàn)問題不容易處理的問題。十三是設(shè)備的安裝和調(diào)試:機(jī)械設(shè)備運(yùn)到安裝地點(diǎn)之后,設(shè)計(jì)人員要全過程參與對(duì)機(jī)械設(shè)備的安裝、調(diào)控,并提供實(shí)地技術(shù)指導(dǎo)。這對(duì)提高設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)水平有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。例如,對(duì)于機(jī)械液壓系統(tǒng)的調(diào)試,應(yīng)當(dāng)調(diào)試的內(nèi)容包括液壓系統(tǒng)的參數(shù)(如速度、力、行程等),系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,可調(diào)元件的可靠程度等。各項(xiàng)操作機(jī)構(gòu)的靈敏性等。測(cè)試步驟包括泵站調(diào)試、系統(tǒng)壓力調(diào)試、系統(tǒng)流量調(diào)試等。十四是試產(chǎn)運(yùn)行:機(jī)械設(shè)備經(jīng)過安裝調(diào)試之后,生產(chǎn)管理人員和設(shè)計(jì)人員要共同參與組織對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行試生產(chǎn),同時(shí)對(duì)試用效果進(jìn)行鑒定和評(píng)價(jià)。十五是正式交付使用:機(jī)械設(shè)備試產(chǎn)通過之后,由設(shè)計(jì)人員對(duì)機(jī)械設(shè)備的操作、維護(hù)、工藝等相關(guān)資料和圖紙交給機(jī)械設(shè)備使用單位,并開展對(duì)機(jī)械設(shè)備相關(guān)操作、使用方面的技能培訓(xùn),在完成上述工作之后,才可以將機(jī)械設(shè)備正式投入交付使用。
三、機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)中的幾個(gè)問題
1.研制階段的問題
研制階段對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)具有非常重要的意義,是設(shè)計(jì)方案得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)階段,對(duì)機(jī)械設(shè)備質(zhì)量的高低起到了至關(guān)重要的作用,直接影響到設(shè)計(jì)方案的預(yù)期效果,決定機(jī)械設(shè)備能否正常交付使用。在這個(gè)階段,制造加工單位要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的相關(guān)要求進(jìn)行操作,同時(shí)還要加強(qiáng)與設(shè)計(jì)人員之間的溝通和交流。機(jī)械設(shè)計(jì)人員也要積極主動(dòng)地經(jīng)常過問制造加工過程中的相關(guān)情況,經(jīng)常和加工制造單位就機(jī)械圖紙相關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入探討,合理改進(jìn)安排加工工藝。同時(shí),設(shè)計(jì)人員要認(rèn)真聽取制造工人和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員提出的改進(jìn)建議和意見,對(duì)加工精度、零件結(jié)構(gòu)等相關(guān)事項(xiàng)開展及時(shí)調(diào)整。不能認(rèn)為制造加工過程只是加工單位的事,與設(shè)計(jì)人員沒有關(guān)系。機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)清醒地認(rèn)識(shí)到,在加工手段、制造能力和加工工藝方面,制造單位提出的一些建議和意見是非常有價(jià)值的,甚至?xí)鸬經(jīng)Q定性的作用,他們最具有發(fā)言權(quán)。
2.安裝調(diào)試中的問題
在安裝調(diào)試階段,設(shè)計(jì)人員必須要對(duì)調(diào)試過程進(jìn)行監(jiān)控和技術(shù)指導(dǎo),及時(shí)處理各種技術(shù)問題。設(shè)計(jì)人員在調(diào)試過程中能夠獲得第一手資料,哪些地方還存在什么問題,哪些地方需要進(jìn)一步的改進(jìn),在調(diào)試過程中都可以找到答案。在安裝調(diào)試完成后,要進(jìn)行設(shè)備的試產(chǎn)鑒定,確定設(shè)備達(dá)到使用要求后,設(shè)計(jì)人員要組織開展對(duì)設(shè)備操作、使用、維護(hù)工作的培訓(xùn),并將相關(guān)資料交給使用單位。同時(shí)要注意知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)工作。
四、機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)的綠色化趨勢(shì)
機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中,會(huì)產(chǎn)生廢氣、噪聲、熱輻射等現(xiàn)象,造成對(duì)環(huán)境的污染,設(shè)備腐蝕和磨損,增加設(shè)備故障率,導(dǎo)致停產(chǎn)和事故發(fā)生。因此,在機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)過程中要引入“綠色環(huán)?!崩砟睿D(zhuǎn)變傳統(tǒng)制造模式,推行綠色制造技術(shù),減少對(duì)環(huán)境的污染,走可持續(xù)發(fā)展道路。綠色設(shè)計(jì)主要是指在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中,要充分減少對(duì)環(huán)境的影響和資源的消耗,在考慮到產(chǎn)品質(zhì)量、功能、成本和開發(fā)周期的同時(shí),對(duì)各相關(guān)因素不斷進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品資源消耗的最小,制造過程對(duì)環(huán)境影響的最少。近年來,隨著科技的發(fā)展,新技術(shù)、新材料、新能源不斷涌現(xiàn),這也為綠色設(shè)計(jì)提供了有利條件,開辟了廣闊的發(fā)展前景。
結(jié)語(yǔ)
總而言之,在開發(fā)新產(chǎn)品的過程中,機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)起著非常重要的作用,目前,機(jī)械設(shè)備正在向著精密化、高效化、集成化、智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展,我們要不斷提高機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)質(zhì)量,將我國(guó)的機(jī)械設(shè)備不斷推出國(guó)門,推向世界!
參考文獻(xiàn):
機(jī)械加工 機(jī)械工程倫理 機(jī)械畢業(yè) 機(jī)械安全論文 機(jī)械導(dǎo)論論文 機(jī)械制造 機(jī)械基礎(chǔ)論文 機(jī)械結(jié)構(gòu)論文 機(jī)械原理論文 機(jī)械控制論文 紀(jì)律教育問題 新時(shí)代教育價(jià)值觀