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摘 要:机械设计课程设计是机械类本科教学中的一个重要的实践环节。本文针对我校机械设计课程设计过程中存在的问题,结合作者在课程设计中的教学经验,论证了对课程设计进行改革的重要性与必要性,并提出了一些具体改革措施。
关键词:机械设计 课程设计 教学改革
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)07(b)-0199-01
机械设计是机械类专业学生的一门主干技术基础课,机械设计课程设计是机械类本科教学中的一个重要的实践环节。在整个设计过程中学生要学会综合运用机械设计、工程图学、工程力学、工程材料和互换性技术测量等多门课程的知识,分析问题和解决问题。通过课程设计,学生对机械设计的原则、步骤和方法等会有一个比较完整的了解和掌握,对培养学生机械综合设计能力、创新能力和工程意识具有十分重要的作用,并为以后的专业课程设计和毕业设计奠定基础。
1 问题与不足
多年来该课程设计一直受到机械类本科教学的重视,并已形成一定的模式和体系。但由于课程设计的形式所限,整个教学过程还是存在一些的问题。具体表现在以下几个方面。
1.1 题目单一,缺乏新意
传统的机械设计课程设计题目主要是各种传动装置中的减速器,一般多为圆柱、圆锥齿轮减速器和蜗杆传动减速器。设计的内容主要包括:拟定传动方案;选择电动机的类型;运动和动力参数的确定与计算;主要传动零件的设计与计算;绘制减速器装配图及主要的零件图,最后编写设计计算说明书等。尽管该题目能系统训练学生们对机械设计课程中的主要零部件的设计步骤和方法,使知识学得更扎实,理解更透彻,设计能力有所提高。但这套设计题目在全国各大专院校沿用了很长时间,缺乏新意,不利于培养同学们的创新思维与创新能力。
1.2 照搬照抄,不求甚解
由于传统的齿轮减速器设计题目陈旧,各种参考资料、网上资源针对该套设计有很多典型范例,甚至有完整的设计计算过程及参考图提供,使得有些同学在进行课程设计时,依葫芦画瓢,缺乏主动积极思考,抄袭现象经常发生,没有起到课程设计应有的训练作用。
1.3 投入不够,不加重视
机械设计课程设计教学学时为3周,一般安排在机械设计理论教学完成以后再进行。如果同学们在这3周内能抓紧时间,自己独立完成所有的设计计算及装配图、零件图的绘制,应该有所收获。但有些同学认为课程设计属于教学实践环节而不予重视,加之这段时间又面临各门课程的结业考试,他们会把主要精力投入到复习备考之中,故在课程设计方面投入不够,从而影响了最终的效果,不及格现象时有发生。
2 课程设计的改革思考
鉴于以上的问题与不足,对传统的机械设计课程设计的改革势在必行。笔者根据多年的教学经验与体会,在此提出一些建议,仅供大家探讨。
2.1 结合创新大赛,丰富设计选题
机械设计课程设计的题目首先要满足教学实践的基本要求,其次在规定的时间内能够完成。因此,要求设计题目尽可能地包括机械设计教材中主要零部件的设计、加工工艺性以及润滑密封等问题。传统的齿轮(蜗杆)减速器设计就包含了带传动、齿轮(蜗杆)传动的设计,轴的结构设计和强度计算,轴承的组合设计与寿命计算,轴承、齿轮(蜗杆)的润滑密封,箱体结构设计和加工工艺性等内容。我校曾尝试结合全国机械设计创新大赛的主题进行自行选题与传统齿轮减速器设计题目并存来丰富课程设计的题目。鼓励同学们自主选题,但前提是该选题需与教师讨论,指导老师认为可行方可开始进行设计。在设计过程中,教师要随时根据同学的要求进行指导。通过结合创新大赛自主选题,一方面学生有兴趣、有思考,设计的目的性和实效性会显著增强;另一方面,通过主动思考,其对有关理论的理解会更透彻,知识的掌握更牢固,创新能力也会得到提高。何况成功的设计还能直接用于将来的机械设计创新大赛,可谓一举三得。不足之处就是对学生的创新意识与创新能力要求高,参与的学生人数较少,而且老师的指导工作量加大。
2.2 加强设计过程的检查与质疑
在课程设计期间,分阶段检查学生的有关计算过程并进行质疑。如第一阶段安排在电动机的选择及有关运动和动力参数确定以后;第二阶段安排在带传动、齿轮或蜗杆传动设计结束时;第三阶段是结构草图的审查与质疑等。通过这些检查与质疑,可有效的敦促同学们自己独立完成课程设计,适当避免设计过程中机械的照搬照抄和不求甚解现象。
2.3 改变教学顺序,增加感性认识
传统的教学安排是在课程设计的教学周开始后才将课程设计任务书下发给每一位同学,学生拿到任务书才能进行有关的设计与绘图,如果此时教学安排中有课程结课考试等,势必会影响他们在课程设计中投入的时间和精力。因此,可改变以往传统的教学顺序,将减速器设计的部分内容融于机械设计课程教学中,提早将课程设计任务布置给同学们。这样,他们可事先将传动零件的设计计算和标准件选择等完成,节省了在课程设计中所花的时间。同时又把所学知识及时串起来,循序渐进,使学生感受到本课程各部分内容的有机联系,从而提高学习兴趣,自觉地投入到学习中去。此外,还可安排学生进行减速器的拆装实验,增加学生对减速器的组成及结构的感性认识,为后续的课程设计打下良好的基础。
2.4 将CAD应用在设计计算之中
随着现代科技的飞速发展,计算机技术的应用已广泛地深入到工程设计的各个领域,特别是掌握计算机辅助设计与绘图已经成为机械类学生能力的一个显著标志。随着机械CAD的发展,出现了很多完整的设计计算软件,利用这些软件进行计算机辅助设计,可以解决带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等设计计算问题,并且利用计算结果在AutoCAD可自动生成主要的视图,为后续的平面图的绘制带来许多方便。此外,利用三维软件建立零件实体模型、装配体模型,使造型更直观,同时设计和修改也很方便。
3 结语
机械设计课程设计是一个重要实践教学环节,为了更好地培养同学们的设计能力,在课程设计的教学过程中,要敢于打破原有模式的限制,注意激发学生的创新欲望,鼓励学生创新意识和有针对性地培养学生的创新方法和技能,通过采取各种有效措施,努力提高学生分析问题与解决问题的实际能力,提高学生计算机辅助设计与绘图、机器拆装等工具应用及动手能力,从而提高课程设计教学质量,为学生后续课程的学习和将来的就业打下了良好的基础。
参考文献
[1] 濮良贵,纪名刚.机械设计(第八版)[M]. 北京:高等教育出版社,2006.
[2] 王旭,等.机械设计课程设计[M].北京:机械工业出版社,2008.
[3] 周先军.机械设计课程设计改革思考[J].吉林省教育学院学报,2010(10).
[4] 杨文敏.CAD/CAE在机械设计课程设计中的应用[J].实验科学与技术,2010(2).
关键词:机械设计 课程设计 教学改革
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)07(b)-0199-01
机械设计是机械类专业学生的一门主干技术基础课,机械设计课程设计是机械类本科教学中的一个重要的实践环节。在整个设计过程中学生要学会综合运用机械设计、工程图学、工程力学、工程材料和互换性技术测量等多门课程的知识,分析问题和解决问题。通过课程设计,学生对机械设计的原则、步骤和方法等会有一个比较完整的了解和掌握,对培养学生机械综合设计能力、创新能力和工程意识具有十分重要的作用,并为以后的专业课程设计和毕业设计奠定基础。
1 问题与不足
多年来该课程设计一直受到机械类本科教学的重视,并已形成一定的模式和体系。但由于课程设计的形式所限,整个教学过程还是存在一些的问题。具体表现在以下几个方面。
1.1 题目单一,缺乏新意
传统的机械设计课程设计题目主要是各种传动装置中的减速器,一般多为圆柱、圆锥齿轮减速器和蜗杆传动减速器。设计的内容主要包括:拟定传动方案;选择电动机的类型;运动和动力参数的确定与计算;主要传动零件的设计与计算;绘制减速器装配图及主要的零件图,最后编写设计计算说明书等。尽管该题目能系统训练学生们对机械设计课程中的主要零部件的设计步骤和方法,使知识学得更扎实,理解更透彻,设计能力有所提高。但这套设计题目在全国各大专院校沿用了很长时间,缺乏新意,不利于培养同学们的创新思维与创新能力。
1.2 照搬照抄,不求甚解
由于传统的齿轮减速器设计题目陈旧,各种参考资料、网上资源针对该套设计有很多典型范例,甚至有完整的设计计算过程及参考图提供,使得有些同学在进行课程设计时,依葫芦画瓢,缺乏主动积极思考,抄袭现象经常发生,没有起到课程设计应有的训练作用。
1.3 投入不够,不加重视
机械设计课程设计教学学时为3周,一般安排在机械设计理论教学完成以后再进行。如果同学们在这3周内能抓紧时间,自己独立完成所有的设计计算及装配图、零件图的绘制,应该有所收获。但有些同学认为课程设计属于教学实践环节而不予重视,加之这段时间又面临各门课程的结业考试,他们会把主要精力投入到复习备考之中,故在课程设计方面投入不够,从而影响了最终的效果,不及格现象时有发生。
2 课程设计的改革思考
鉴于以上的问题与不足,对传统的机械设计课程设计的改革势在必行。笔者根据多年的教学经验与体会,在此提出一些建议,仅供大家探讨。
2.1 结合创新大赛,丰富设计选题
机械设计课程设计的题目首先要满足教学实践的基本要求,其次在规定的时间内能够完成。因此,要求设计题目尽可能地包括机械设计教材中主要零部件的设计、加工工艺性以及润滑密封等问题。传统的齿轮(蜗杆)减速器设计就包含了带传动、齿轮(蜗杆)传动的设计,轴的结构设计和强度计算,轴承的组合设计与寿命计算,轴承、齿轮(蜗杆)的润滑密封,箱体结构设计和加工工艺性等内容。我校曾尝试结合全国机械设计创新大赛的主题进行自行选题与传统齿轮减速器设计题目并存来丰富课程设计的题目。鼓励同学们自主选题,但前提是该选题需与教师讨论,指导老师认为可行方可开始进行设计。在设计过程中,教师要随时根据同学的要求进行指导。通过结合创新大赛自主选题,一方面学生有兴趣、有思考,设计的目的性和实效性会显著增强;另一方面,通过主动思考,其对有关理论的理解会更透彻,知识的掌握更牢固,创新能力也会得到提高。何况成功的设计还能直接用于将来的机械设计创新大赛,可谓一举三得。不足之处就是对学生的创新意识与创新能力要求高,参与的学生人数较少,而且老师的指导工作量加大。
2.2 加强设计过程的检查与质疑
在课程设计期间,分阶段检查学生的有关计算过程并进行质疑。如第一阶段安排在电动机的选择及有关运动和动力参数确定以后;第二阶段安排在带传动、齿轮或蜗杆传动设计结束时;第三阶段是结构草图的审查与质疑等。通过这些检查与质疑,可有效的敦促同学们自己独立完成课程设计,适当避免设计过程中机械的照搬照抄和不求甚解现象。
2.3 改变教学顺序,增加感性认识
传统的教学安排是在课程设计的教学周开始后才将课程设计任务书下发给每一位同学,学生拿到任务书才能进行有关的设计与绘图,如果此时教学安排中有课程结课考试等,势必会影响他们在课程设计中投入的时间和精力。因此,可改变以往传统的教学顺序,将减速器设计的部分内容融于机械设计课程教学中,提早将课程设计任务布置给同学们。这样,他们可事先将传动零件的设计计算和标准件选择等完成,节省了在课程设计中所花的时间。同时又把所学知识及时串起来,循序渐进,使学生感受到本课程各部分内容的有机联系,从而提高学习兴趣,自觉地投入到学习中去。此外,还可安排学生进行减速器的拆装实验,增加学生对减速器的组成及结构的感性认识,为后续的课程设计打下良好的基础。
2.4 将CAD应用在设计计算之中
随着现代科技的飞速发展,计算机技术的应用已广泛地深入到工程设计的各个领域,特别是掌握计算机辅助设计与绘图已经成为机械类学生能力的一个显著标志。随着机械CAD的发展,出现了很多完整的设计计算软件,利用这些软件进行计算机辅助设计,可以解决带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等设计计算问题,并且利用计算结果在AutoCAD可自动生成主要的视图,为后续的平面图的绘制带来许多方便。此外,利用三维软件建立零件实体模型、装配体模型,使造型更直观,同时设计和修改也很方便。
3 结语
机械设计课程设计是一个重要实践教学环节,为了更好地培养同学们的设计能力,在课程设计的教学过程中,要敢于打破原有模式的限制,注意激发学生的创新欲望,鼓励学生创新意识和有针对性地培养学生的创新方法和技能,通过采取各种有效措施,努力提高学生分析问题与解决问题的实际能力,提高学生计算机辅助设计与绘图、机器拆装等工具应用及动手能力,从而提高课程设计教学质量,为学生后续课程的学习和将来的就业打下了良好的基础。
参考文献
[1] 濮良贵,纪名刚.机械设计(第八版)[M]. 北京:高等教育出版社,2006.
[2] 王旭,等.机械设计课程设计[M].北京:机械工业出版社,2008.
[3] 周先军.机械设计课程设计改革思考[J].吉林省教育学院学报,2010(10).
[4] 杨文敏.CAD/CAE在机械设计课程设计中的应用[J].实验科学与技术,2010(2).