主頁（yè） > 技術文章 > 機械設計專業課程體係設計研究 2024-10-18

機（jī）械設計專業課程體係設計研究

大專院校的機械設計課程設計的題目主要是齒輪減速器的設計,在教學上以傳統的經驗型手工設計為目標,老師逐（zhú）步講解,學生機械僵硬地模仿,課程設計被誤解為（wéi）僅僅是翻手冊、套公式,甚至有的學生一味（wèi）參看其他的減（jiǎn）速器設計,采用的方法主要（yào）是圖解法。設計說明書照（zhào）葫蘆（lú）畫瓢,對自己所設計的東西具體由哪些零部件組成,這些（xiē）零部件的參數和形狀如（rú）何,這些零部件之間的裝（zhuāng）配關係、運動關係如何等了解很少,知其然而不知其所以然。同時,在課程設計期間（jiān）,往往是很多班級同（tóng）時或相繼（jì）展開,造成設計（jì）教（jiāo）室、手冊緊張,不僅嚴重影響了設計進程,而且影響了設計效果（guǒ）,甚至有的學生為趕進度,胡編設計數據。這些現狀與（yǔ）當（dāng）今的科學技術發展很（hěn）不適應,與當前市場（chǎng）需求也不相適應。知識要更新,設計手段要先（xiān）進,因此,機（jī）械原（yuán）理、機械設計（jì）課程設計（jì）的（de）傳統教學模式已不能適應科學技術發展的需要,機械設（shè）計基礎課程設（shè）計的改革勢在（zài）必行。
    課程體（tǐ）係綜合設計研究：
    將機械原理、機（jī）械設計課程設計內容進行整合（hé）,探索機械原理、機械（xiè）設（shè）計課程設計中如何（hé）培養學生的機械運動方案設計、機械創新設（shè）計和解決工程實際問題的能力,提（tí）出適合創新人才培養目標的機械原理、機械設計課程設（shè）計實（shí）施方案,並完成機械基礎課程綜合設計教學實踐。同時,考慮機製、模具、汽車、機電方向的不同,選擇適合不同方向的綜合設計題目,以設計對象為主線,嚐試在（zài）綜合課程設計中引入機構運動演示,要求學生用計算機仿真驗證機構運動設計的合理性,嚐試（shì）在綜合課程設計中引入機械方案創（chuàng）意（yì）設計模擬實驗,要求學生利用運動方案進（jìn）行（háng）模型拚（pīn）裝創（chuàng）新（xīn）實驗（yàn）,驗證機構運動設計的科學性、合（hé）理性。通過機械基礎設計（jì）課程改革,加強學生創新能力（lì）培養。把（bǎ）機械原理、機械設（shè）計（jì）課（kè）程設計時間由原來的分開設計整合為一,機械原理、機械設計（jì）兩門課程的課程（chéng）設計題目選擇範圍（wéi）加大,同時增加設計時間,激勵（lì）學生對這類題目產生較大的興趣（qù）,每（měi）一位學生都積（jī）極思考（kǎo）,差不多每人（rén）都（dōu）提出一到幾種運（yùn）動方案,然後通過小組討（tǎo）論,挑出最佳方案後,由各組確定自己的最終機械係統運（yùn）動方案。通過這些創意設計活動,可大（dà）提高學（xué）生的創新（xīn）設計能力,改（gǎi）革課程體係綜合設計手段,加強（qiáng）CAD、CAM、CAE等技術應用（yòng）[5]。運用虛擬樣機技（jì）術,可以大大縮短（duǎn）產品的開發周期,因而受到了（le）製造（zào）廠商、科研機（jī）構、大學、公司的極大（dà）重（chóng）視。嚐試以ADAMS為工具,讓（ràng）學生對自己設計出的機構進行（háng）建模與仿真,真實地仿真機構的運動過程。改（gǎi）革設計手段,將給課（kè）程設計賦（fù）予新（xīn）的活力。
    課程體係綜合設（shè）計（jì）的實踐及應用
    1、改革設計（jì）題目,注（zhù）重學生素質的培養
    機械CAD能力（lì）、綜合應用與設（shè）計能力和創新設計能力是新世（shì）紀高素質機械工程技術人才的重要素質。因此,機械基礎課程綜合設計訓練主線則（zé）是以典型機械係統設計為內容,並將機械原理和機械設計的兩課（kè）程設（shè）計貫（guàn）通（tōng）,由（yóu）根據（jù）設計（jì）要求到機械運動方案及（jí）其運動與動力設計（jì）(即機（jī）械運動簡圖（tú）設計),再到機械係統結構設計和工作能力設計(即（jí）裝配（pèi）圖及零件工程圖的設計),從而形成一條加強機械係統（tǒng）設計和綜（zōng）合設計（jì）能力訓練的（de）設計訓練主線。使學生經過原理方（fāng）案的設計、執行機構的設計、傳動方案的設計、結（jié）構設計等過（guò）程,加深對機械係統的整體認識,加強設計中的工程意識,培養綜合創新設計的（de）能力。目前各（gè）高校都在（zài）進行課程設計改（gǎi）革實踐,但兩門（mén）課程（chéng）設計合在一起的課程設（shè）計指導書還很少見。因此,根據我校實際情況,編寫了適合於本科機械類的（de）機械基礎課程綜合設計指導（dǎo）書,指導老師可根據不同方向教學班次選用設計題（tí）目。
    2、機（jī）械傳動方（fāng）案設計,培養學生（shēng）創新能力：
    機械傳動方案設計是一個重（chóng）要的環節。在這一環節中應充分體現以學（xué）生為主體,以教師為主導的指導思想。教師在指導時,應因材施教、因人施教,對不同層次的同學要有所區別。在（zài）選（xuǎn）題方（fāng）麵,提倡設計（jì）能力較強的同學選（xuǎn）擇指導書（shū）以外的題目。在指導方麵,對這些同（tóng）學應適當增加設計的難度和深度。方案設計時重點是（shì）要把握創新點。在方案分析過（guò）程中,為了實現一個確定的設（shè）計目標,要（yào）求學生至少（shǎo）提出3種可行的方案,並對方案進行分析、比較,總結出其優點與不足。然後確定（dìng）出（chū）設（shè）計者認為最優（yōu）方案作為本次課程設計方案。最後對此方案進行詳細設計,包括其運動過程和運動尺寸的確定,進（jìn）行（háng）結構設計（jì）和強度設計直至計算。
    3、引入虛擬樣機技術進行機構分析：
    虛擬樣機技術又稱為機械係統動態仿真技術,是國際上20世紀80年代（dài）隨著計算機技術的（de）發展而迅速發展起來的一項（xiàng）計算機輔助工程技術。運用虛擬樣機（jī）技（jì）術,可以大大縮短產品的開發周期,受到了製造廠商、科（kē）研機構、大學、公司的極（jí）大（dà）重視。基於貫徹實（shí）施培養（yǎng）卓越工程師思想,在機械（xiè）基礎課程綜合設計中引入ADAMS軟件對插床導杆機構、衝壓機構、擺動（dòng）式運輸機機構、牛頭（tóu）刨床擺動導杆機構等進行運動學和動力學分析,自動繪製刀（dāo）具的位移、速度、加速度曲線,自動繪製曲柄受到的平衡力矩曲線圖等,能通過後期處理繪製最大動態剩（shèng）餘功曲線圖,使曲線結果清晰、精（jīng）確。導杆機（jī）構動態仿真時,觀察在各位置時（shí）所對應曲線含義,加深對課本關於機構有關運動學、動力學相關參數優化設計的理解。ADAMS軟件還（hái）能（néng）對機構采取參數化建模,學生（shēng）可以通過輸入機構不同原始參數,進一步比較不同結果。與過去用圖解（jiě）法或自編程（chéng）序法進行機械原理課（kè）程（chéng）設計相（xiàng）比,利用計算機對機械進行輔助設計,實現了教學創新（xīn）,學生（shēng）普遍（biàn）反映用ADAMS軟件進行課程設計快捷、方便、直觀,課程設計（jì）能達到滿意效果。
    4、理論聯係實（shí）際,修改設（shè）計對（duì）象：
    在實際工程應（yīng）用領（lǐng）域中,推薦采用的（de）大多（duō）數齒（chǐ）輪減速器都是采用（yòng）硬（yìng）齒麵。隨著工業的發展,新（xīn）技術新工藝不斷湧現,在齒輪行業,特別是隨（suí）著硬齒麵齒輪加工技術的（de）成熟,加工設（shè）備的完善,硬齒麵齒輪減速器（qì）已經成（chéng）為齒輪減速裝置的主（zhǔ）流,得到（dào）了廣泛的實際工程應用,而軟齒麵齒輪減（jiǎn）速裝置有被逐步淘汰的趨勢。因此,應結合實際,采用硬齒麵齒輪減速器設計（jì）的題目來進行實踐環節（jiē）的訓（xùn）練。由於硬齒麵齒輪減速器的（de）設計與實際結合緊密,學生的自覺性與積極性得到（dào）了很大提高。與此同時,有關硬（yìng）齒麵齒輪設計的資料無（wú）法從現有資料中直接利用,這迫使學生（shēng）主動查（chá）找相關資料,詢問老師,學生的實際設計能力得到了更大的提高。從改用（yòng）硬齒麵齒輪減速器設計結果來看,整（zhěng）機的重量減輕、體積縮小,使用（yòng）材料大幅（fú）減少（shǎo）,相應的（de）造價也隨之下降（jiàng）。這使學生認識到科技的進步給生產實際應用帶來的巨大影響。
    5、學（xué）生的（de）模（mó）仿型設計轉變為思考型設計：
以往的（de）課程設計以教授傳統的經驗型設計為目的（de）,學（xué）生總習慣（guàn）於（yú）照（zhào）搬指導（dǎo）書,一般是教師逐步講解,學生機械模仿,知其然而（ér）不知其所以然。現在的設計中,教師應隻給學生以必要的提示,並列出參考（kǎo）書目,鼓勵學生去查資料、翻手冊,培養他們對信息（xī）及數據的歸納（nà）和整理能力（lì）。在課程設計中,草圖設計和裝配圖設計（jì）即機（jī）構設計階段是重（chóng）點,也（yě）是學生感到困難,失誤（wù）較多的階段。在《機械設（shè）計》課堂上重點講解的都是基礎理論,很（hěn）少（shǎo）涉及結構方麵的知識,而（ér）影響（xiǎng）結構（gòu）的因素很多。所以在此階段,指導教師應悉心指導,多進行正確和錯誤結構的（de）分析比較,另外要引導學生抓重點,培養學（xué）生樹立整體設計（jì）的概念。

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