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疲勞設計教學機械設計論文

2022-04-29

寫論文沒有思路的時候,經常查閱一些論文范文,小編為此精心準備了《疲勞設計教學機械設計論文(精選3篇)》僅供參考,希望能夠幫助到大家。摘要:本文從教師過度關注知識的傳授,而忽視了思想育人對學生學習的促進作用;學生不適應機械設計教學規律、建立不起有效的學習思維和方法;教學內容與當代科學的新成就發展脫節、與當前實踐應用結合不緊密;教學內容與專業需求不一致;課程設計創新過程中教師作用的發揮等五個方面進行討論研究,尋求提高《機械設計》教學效能的方法和途徑。

疲勞設計教學機械設計論文 篇1:

工學一體化在產品設計教學中的應用

摘 要:在產品設計教學過程中, 筆者運用工學一體化的教學手段,把校企合作解決企業實際生產問題轉化為課程教學,將多門專業課的知識融會貫通,培養學生解決實際生產問題的能力,使其達到企業設計崗位的要求。

關鍵詞:工學一體化 校企合作 產品設計 成果轉化

隨著數控模具技術的高速發展,計算機在企業產品設計中得到日益廣泛的使用,出現了許多高效率的設計軟件。同時,企業設計崗位的人才需求日益增加,越來越多的技校生走上企業設計崗位。如何引導學生有效開展產品設計課程的學習,適應企業設計崗位的要求,成為技校教師迫切需要解決的課題。

一、開展設計課程的重要性

隨著數控自動化的發展,機器自動化逐漸代替了人力,甚至有些工廠的數控機床已經成為大批量進行流水線生產的工具,還招聘了一些沒有技能基礎的工人代替技術工人進行操作。因此,單純掌握操作技術的技校生已經不能滿足企業的需求,企業需要既會編程設計、又能進行熟練操作的技工。未來幾年,我國企業對設計人才的需求將明顯增加。由此,技校專業改革的思路也日漸清晰,高技能人才將是技校生職業發展的大趨勢,也是未來社會和企業高速發展的原動力。

近年來,模具企業大量采購數控設備,需要大量掌握設計、數控編程的高級技工。目前,數控高級技工在企業技工中所占比例很低,尤其是專業設計理論知識層次較高、且具備一定動手能力的高級人才更是緊缺。掌握一定的模具設計及加工設計知識,具備一定的模具制造基礎知識,具備數控機床的操作、日常維護和手工編程的能力的技校生,將成為設計工程師的得力助手,受到企業的喜愛。

二、應用于設計教學的校企合作成果概述

筆者學校通過校企合作,利用專業知識的優勢以及學?,F有的技術,研制出多項合作成果,大大提高了師生解決實際生產中問題的能力,實現了校企雙贏。

1.浸油潤滑磨頭箱

(1)原磨頭箱存在的問題。舊式磨剪機的磨頭箱處于開放狀態,軸承潤滑不足,工作溫度較高,又因車間工作環境差,砂輪粉、水汽等的侵蝕,導致軸承使用壽命不長,磨頭工作效率不高,難以適應現階段的生產需求。

(2) 浸油潤滑磨頭箱的原理。根據上述不足,學校在參考舊機的基礎下,與企業共同開發出新型磨剪設備?,F對其中的重要部分浸油潤滑磨頭箱作一介紹,如圖1所示。

設計一個密封的磨頭箱,在箱內注入潤滑油,使滾動軸承最下部滾動體浸入箱內的油池中,通過軸承滾動體的轉動,將油池中的潤滑油帶入軸承進行潤滑,同時也甩到箱壁上,借以散熱。磨削的主運動由電動機經皮帶輪、鍵、主軸,將轉動傳遞到磨盤上。主軸兩邊軸頸各配對安裝一深溝球軸承和圓錐滾子軸承,主要承受徑向力和軸向力,通過圓螺母和止動墊圈來調整軸承間隙。

圖1 磨頭箱結構圖

2.省力鋒利刃口技術

(1)企業反映的問題。工廠的塑料柄裁縫剪不夠鋒利,多層布或厚布剪切時剪尾力度不足,難以和那些高級的鑄鋼裁縫剪比美。

(2)解決方案。針對此問題,筆者學校專門成立了課題研發小組,積極開展研究。最終提出了如下切實可行的改良方案。

①修改剪刀刃口角度。通過修改剪刀尾部刃口的圓弧以達到增大剪切時咬合角度的目的,使剪刀剪切力度增大,順利完成多層布剪切(如圖2)。

②改良手柄設計。為防止手柄產生滑動現象,減輕手的疲勞程度,根據人機工程學的原理,改良塑料手柄和手接觸位置,增加舒適度,使使用者能更好地用力。

圖2 受力分析圖

三、工學一體化開展設計教學

1.工學一體化設計教學的內容安排

工廠產品設計多數分為三類:零件的設計、設備的改良、抄數及產品的改良設計。筆者根據企業調研情況和市場需求,再結合自己多年工廠設計的經驗,開展設計課程教學。

(1)鼠標的外形設計。學生經常用電腦,對鼠標也很熟悉,筆者就此引導他們設計一個鼠標,學生頗感興趣。這樣一方面促進學生的創新、設計能力得到極大提高,另一方面引導學生更多地運用立體軟件進行外形設計,使學生更靈活地掌握曲面、實體的制作。

(2)浸油潤滑磨頭箱設計。磨頭箱設計教學是針對企業改良設備開設的,屬傳統的機械零件設計。該項設計教學,加深了學生對機械原理的認識及應用,學生機械設計能力有了很大的提高。

(3)剪刀手柄改良。企業經常接到客戶訂單,要求改良產品的指定位置,使產品達到某種功能和效果。這更多的是要求設計員繪制抄數工件。企業對該類人才需求較多,對立體繪圖能力要求較高。筆者通過引進企業的設計圖樣任務展開教學,學生在對抄數零件進行繪制和修改的學習過程中,逐漸提高設計繪圖的能力。

2.工學一體化設計教學的實施過程

以浸油潤滑磨頭箱為例。

(1)研究方案。在開始階段,筆者引導學生分組討論舊式磨頭存在的問題。通過播放視頻觀察,發現舊式磨頭工作環境差,經常受到砂輪粉、水汽等的侵蝕,導致軸承使用壽命不長,磨頭工作效率不高。筆者引導學生學習多種潤滑方式,查閱資料了解各潤滑方式的應用。

(2)確定設計方案。經過學生們的共同討論、教師的引導,比較各潤滑方式的應用特點,針對舊磨頭人手定期潤滑效果差的缺點,決定采用浸油潤滑。

(3)設計磨頭箱的過程。

①筆者指導學生閱讀圖樣和查閱資料,獲取磨頭箱壁厚尺寸要求及軸承尺寸。

②學生草擬磨頭箱配合件設計草圖,培養草圖繪制

能力。

③學生通過運用AutoCAD軟件,繪制磨頭箱的二維圖樣。通過磨頭箱繪圖,讓學生熟練使用AutoCAD命令進行設計,同時學會靈活運用機械制圖中的機件表達方法。教師適時講解繪圖的步驟和關鍵技巧,以及要將一個機件表達清楚所需要的內容。

④筆者設問:“潤滑油的液面高度應該浸到滾動軸承的什么位置?”讓學生去思考。筆者再啟發學生:不同的磨頭轉速對浸油潤滑的油位要求也不同,n>3000r/min時,油位在軸承最下部滾動體中心以下,但不超過滾動體下緣;

n=1500~3000r/min時,油位在軸承最下部滾動體中心以上,但不得浸沒滾動體上緣;n<1500r/min時,油位在軸承最下部滾動體的上緣或浸沒滾動體。

⑤筆者再提問:“如何控制浸油潤滑液面呢?”引導學生去監看液面高度,搜索用何種裝置去控制液面高度。不少學生在查閱資料后,應用了油標來觀看液面高度。有的學生還想到,要保持潤滑油液面高度不變,可用浮球升降電路來控制補油,運用PLC電路控制。筆者深切體會到,學生的能量是不可低估的,難就難在教師如何去激發他們的“小宇宙”。

⑥筆者向學生講解恒位油杯的原理和作用。恒位油杯的作用是使軸承箱體內的潤滑油位保持恒定。恒位油杯內,初始油量一般保持在整個油杯的2/3處。大氣壓的作用使恒位油杯內液面高于磨頭箱體內液面,連通器的原理作用使磨頭箱體內液面保持一定高度。根據轉速設計好工作油位后,用恒位油杯嚴格控制磨頭箱潤滑油的油位高度,大大提高軸承和工作軸的潤滑度,降低了軸承的工作溫度,減少砂輪粉、水汽等雜質的侵蝕,使磨削加工更加穩定。

⑦筆者設問:“磨頭箱潤滑油能否長期潤滑工作?”如何檢測潤滑油的工作情況?筆者引導學生思考、查閱資料,討論得出可在磨頭箱壁底位置設計1個放油孔。每隔1個月對潤滑油的運動黏度和清潔情況進行一次檢查(停機后5分鐘再放油孔采樣),發現潤滑油黏度不符合要求或有污物,即更換潤滑油,以保持潤滑油清潔,延長滾動軸承和磨頭箱的使用壽命,提高經濟效益。一般每工作1500~2000小時需要更換潤滑油。

⑧筆者組織一些能力較強的學生利用Pro/E或UG軟件繪制出浸油潤滑磨頭箱的三維裝配圖,使學生們對將要制作的磨頭箱有了更直觀的了解。

(4)磨頭箱設計注意事項。

①磨頭箱箱體尺寸根據零件裝配擬定,要經過磨頭箱裝配繪制檢測確保尺寸無誤。

②選用軸承時,教師要向學生講清常用滾動軸承的場合及其應用。

③鑄件結構要合理,要便于制造木模、生產工件毛坯。

④公差尺寸的選擇。設計圖樣的公差是產品設計和制造中不可忽視的一部分,它是總裝配時合理配合的重要基礎。

四、工學一體化實施的效果

經過工學一體化設計課程學習后,學生的學習積極性提高了,并能更全面地根據企業需求學習設計理念、知識,運用所學設計知識和從網上、工具書籍上獲取新的知識解決設計中遇到的問題。在解決企業疑難的設計學習中,學生從以前的被動學習轉變為主動求知,學習效果明顯提高,信心大大增強,更利于他們適應企業崗位。筆者所教的不少學生進入到企業的設計部工作,還有一些學生因工作出色成為企業的技術主管。

五、結論

筆者通過工學一體化設計課程的組織教學,結合企業的訂單和技術改造開展設計課程,讓學生的學習更貼近企業需求。學生在學習中解決企業的生產設計問題,學有所成,增強了他們成為企業設計人員的自信心。

參考文獻:

[1]楊可楨,程光蘊,李仲生.機械設計基礎(第5版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2]李木杰.技工院校一體化課程體系構建與實施[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2012.

(作者單位:廣東省茂名市第二高級技工學校)

作者:羅金平

疲勞設計教學機械設計論文 篇2:

提高《機械設計》教學效能的幾點思考

摘要:本文從教師過度關注知識的傳授,而忽視了思想育人對學生學習的促進作用;學生不適應機械設計教學規律、建立不起有效的學習思維和方法;教學內容與當代科學的新成就發展脫節、與當前實踐應用結合不緊密;教學內容與專業需求不一致;課程設計創新過程中教師作用的發揮等五個方面進行討論研究,尋求提高《機械設計》教學效能的方法和途徑。

關鍵詞:機械設計;教學效能;人文情懷

《機械設計》是機械設計制造及自動化的一門重要的專業必修課,主要講授機械設計基本知識、基本理論和基本方法,通過設計訓練,著重培養學生的設計思維和設計能力。在機械類專業培養計劃中,它起到由基礎理論課向專業課過渡的承上啟下的作用。目前在教學中普遍存在著一些問題,如教師過度關注原理、技能的傳授,只教書而沒有盡到育人職責;學生不適應機械設計教學規律、建立不起有效的學習思維和方法;教學內容與當代科學的新成就發展脫節、與當前實踐應用結合不緊密;教學內容與專業需求不一致;課程設計創新過程中教師職責的發揮等。對以上問題進行研究和改善,將會顯著提高《機械設計》的教學效能。

一、堅持育人于教學過程之中,培養學生的愛國人文情懷

青年大學生正處在價值觀形成和確立的關鍵時期,大學教師在大學課堂上講些什么,傳授什么,對青年大學生價值觀的形成有著重要的影響。經過與學生的座談交流以及多年的實踐發現,絕大多數學生希望教師介紹我國在機械設計方面尤其改革開發以來所取得的成就。因此,作為生活在中國這方熱土的大學教師應站在中國立場、自覺履行傳道授業育人職責,真正踐行“科學無國界,但科學家有祖國”理念,培養學生的愛國人文情懷。

比如在緒論中,講到機械工業的生產水平是一個國家現代化建設水平的重要標志,我們就把我國取得的世界領先的重型鍛造水壓機及百萬千瓦核電等高端鑄鍛件核心制造技術、美國總統奧巴馬演講現場用美國旗遮住上海振華重工商標的插曲、世界首創單臺推力最大的50噸超大推力電動振動試驗系統等內容介紹給學生,提高學生的學習熱情,將我國特別是改革開放以來取得的一系列成就,比如高鐵、大運飛機、深海潛航器等介紹給學生,增強他們的民族自豪感和愛國情懷,同時告誡他們這都是我國在較短的和平時期內取得的,這體現了社會主義的優越性和黨領導的正確性,同學們要自覺維護來之不易的和平發展環境。短短幾句話,不要長篇大論,足以打動學生?!芭_上一分鐘,臺下十年功”,要求教師平時要從客觀理性的角度、站在中國的立場、以百姓的視角去獨立思考、自覺辨別、收集相關資料。

二、總結《機械設計》教學的一般規律,做好學生已形成的基礎課程學習的思維習慣和方法的銜接

本課程中“設計”的含義是指機械裝置的實體設計,涉及零件的應力、強度的分析計算,材料的選擇、結構設計,考慮加工工藝性、標準化以及經濟性、環境保護等,考慮的因素比較多,機械設計有自己獨特的教學主線和學習規律。其內容編排基本上是每章完成一種通用零部件設計的學習,學生即使前面的內容沒掌握,后續內容也可以學得很好,內容是并行的,這與基礎課程的系統性、整體性、內容串行特點完全不同。不過,《機械設計》每章內容展開是以串行方式進行的,經過歸納整理,得出每章機械零件設計思路是:

分析失效現象→失效機理(原因、后果、措施)→設計準側→建立簡化的力學模型→強度計算→主要參數尺寸→結構設計。

以上程序就是學習機械設計的規律,這樣就和前基礎課程的預期學習習慣銜接起來了,使學生能較快地適應機械設計的學習。

三、教學內容與當代科學的新成就發展脫節、與當前實踐應用結合不緊密

蝸桿傳動是《機械設計》教學中的一個重要內容,本章開講引入時會講到蝸桿傳動從外形上看,就是螺旋與斜齒輪的傳動典型的一種傳動方式,具有工作平穩、兼有斜齒輪與螺旋傳動的特點,具備傳動比大、結構緊湊等優點,但也有蝸輪材料需用貴重的減摩材料、需要專用滾刀加工、強度較低、蝸桿傳動相對滑動速度較大、摩擦因數高等缺點,因此,在規定內容講完后,及時跟進新型蝸桿傳動——TI蝸桿傳動的介紹,該種蝸桿傳動在光伏用跟蹤減速機、汽車起重機等有廣泛應用,屬于漸開螺旋面包絡的環面蝸桿傳動,這與教材內容銜接上了,一次包絡TI蝸桿傳動中,蝸輪是一個普通的漸開線斜齒圓柱齒輪,這又和齒輪傳動結合起來,這與本章開講時提出的蝸桿傳動從外形上看,就是螺旋與斜齒輪的傳動一致,學生就比較容易理解了。講這些的目的就是告訴學生們機械學科是一直向前發展的,許多新的問題期待他們解決,激發他們學習機械設計的興趣。作為教師,應主動跟蹤科學技術發展的新成就、上課時介紹機械設計最新發展及其在重大裝備上的應用,隨時做好更新教學內容的準備,做好與現代科學技術發展的對接。

四、根據專業需求,合理安排教學內容

合理安排教學內容,使其更貼近專業特色,滿足專業的需求,更好地實現《機械設計》課程培養應用型人才的目標。比如,機械零件的疲勞強度設計內容對本科生而言本就較難理解,對機械電子工程專業的學生,如果此部分用大量時間講解,很可能一下子將學生學習機械設計的熱情打倒,對后續主要內容的學習帶來較大的消極影響。因此這部分只側重于疲勞現象和概念的講解,實現滿足人才培養目標的要求,不必在教學內容上求全。

五、鼓勵學生課程設計創新、教師的職責是對學生的引領

課程設計是《機械設計》課程重要的綜合性與實踐性教學環節,是學生在校期間第一次較全面的設計能力訓練,教學目標包括實踐技能、素質教育和創新能力培養三個方面?,F在機械類本科階段的課程設計基本都是圓柱齒輪減速器設計,這個題目不可謂不好。問題的關鍵是現代的大學生很多知識面較廣、思維活躍,有自己獨特的想法,這與創新能力培養一致,因此必須給予學生這個機會。但是《機械設計》課程設計的宗旨是讓學生得到一次較全面的機械設計能力訓練,有些學生的自擬題目是不適合作為《機械設計》課程設計題目的,教師要注意甄別。即使是恰當的題目,教師也不能大甩手,而要和學生一起分析方案、完善方案,把握大方向,引領學生沿著機械設計的方向去做。當然,對于其他同學而言,減速器設計依然是一個能力培養和訓練的好題目。

在《機械設計》教學過程中,提高教學效能是評價教學目標的依據之一,無論采取何種方法都是以學生為中心、從內心深處激發他們的學習和探求欲望。因此,人文情懷教育始終貫穿其中,這方面目前有些同行已經在研究并進行實踐了。隨著科技發展和社會進步,《機械設計》教學過程中定會出現新的問題,只有積極應對,適時調整,才能滿足社會要求。

參考文獻:

[1]駱郁廷.大學的課堂與教師的使命[N].人民日報,2015-02-13.

[2]劉鶴飛,黃永強,孫月海.TI蝸桿傳動的研究現狀及發展方向[J].河北理工學院學學報,2006,28(4):42-45.

[3]任國強.中國古代機械于(機械設計基礎)教學之中[J].四川職業技術學院學報,2014,24(4):144-145+165.

Some Thoughts on How to Improve the Teaching Efficiency of "Mechanical Design"

HAN Xiang

(Department of Mechanical Engineering and Electronics,Xuzhou Institute of Technology,Xuzhou,

Jiangsu 221018,China)

Key words:"Mechanical Design";teaching efficiency;human feelings

作者:韓翔

疲勞設計教學機械設計論文 篇3:

新形勢下機械設計課程理論教學體系改革的探索

摘 要:本文針對新形勢下社會對機械類專業人才實踐能力和創新能力的需求,研究了現有的機械設計課程理論教學體系在教學內容、方法和結果考核方面所存在的弊端,提出了優化教學內容以及通過引入工程實踐案例和創新型案例提高應用型人才實踐能力和創新型人才創新能力的措施,闡釋了各種教學方法在機械設計課程理論教學中的綜合運用,并提出了課程考核方式的改革措施,以期為機械類專業優秀人才的培養提供保障。

關鍵詞:機械設計 理論教學體系 改革

近年來,制造技術與新一代信息技術的深度融合促進了全球制造業的迅猛發展,同時也迎來了我國制造業轉型升級和創新的重大機遇。要想抓住此次機遇來搶占制造業新一輪的競爭制高點,完善多層次多類型的人才培養體系、建設制造業人才隊伍尤為關鍵。而機械制造業是整個制造業中非常重要的一部分,因此加快培養該行業急需的專業技術人才對于“中國制造2025”宏偉目標的實現具有重要意義。在此形勢下,大批學校進行了機械類專業本科人才培養方案的修訂[1-2],著重將學生實踐能力與創新能力的培養提上日程,并據此將本專業主干課程教學體系的優化作為重要工作。其中,機械設計作為機械類本科專業課程中一門,以培養學生的機械設計能力為核心,是以培養工程實踐和創新能力為目標的主干技術基礎課,在新培養目標實現的過程中有著舉足輕重的作用。

機械設計課程通常在材料力學和機械原理等課程之后,機械制造裝備設計和機械綜合設計等課程之前開展,在整個培養體系中起著橋梁的作用。該課程的教學體系通常分為理論教學和實踐教學兩大模塊,其中理論教學主要圍繞常用零部件的設計計算和選型等內容來開展,是實踐教學的基礎,對于學生工程意識的形成以及實踐能力和創新能力的培養具有至關重要的作用。但由于該課程涉及面廣,其理論教學工作是一項重大的系統工程,需要教師在長期總結授課經驗和學生實際學習產出的基礎上建立適應時代需求的教學體系[3]。為此,本文將從現有機械設計課程理論教學體系中存在的問題出發,探討新形勢下課程教學體系的改革方案,并提出具體改進措施,以期為培養適應時代需求的機械類專業優秀人才提供保障。

1 現有機械設計課程理論教學體系中存在的問題

機械設計課程理論教學體系由教學內容(設計總論、常用連接、機械傳動、軸系零部件和其它零部件)、教學方法(講授法、翻轉課堂法、項目驅動法等)和教學結果考核三方面組成。在此教學體系的開展過程中,主要存在三方面的問題:(1)教學內容理論性過強[4],工程實踐案例和創新型案例不足,章節內容間的交叉與融合未充分體現;(2)教學方法(如翻轉課堂法[5]、項目/任務驅動法[6])針對性不強、已有改革效果不佳;(3)教學結果考核中作業形式單一、期中和期末考試“重理論、輕實踐”。為解決上述問題,本文將以學生實踐能力和創新能力的培養為目標,以綜合設計能力的提高為導向,提出該課程理論教學體系改革的具體實施方案。

2 機械設計課程理論教學體系改革的具體實施方案

(1)優化教學內容結構,融工程實踐案例和創新案例于課程理論教學之中。

為解決原有教學內容上存在的問題,能更好地培養學生的實踐能力和創新能力,教師需優化教學內容結構,增加工程實踐案例和創新案例,以應對我國制造業對應用型人才和創新型人才的需求。為此,可從如下幾個方面具體實施改革。

第一,精簡教學內容。例如,將摩擦、磨損和潤滑的相關內容融入鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動和軸承的講解過程中,縮減關于軸承和軸計算內容所占用的學時,而將更多的學時放于軸承裝置的設計及軸的結構設計上。此外,刪減繁瑣的公式推導,著重介紹其中所涉及的工程背景以及使用方法。例如,在講授機械零件的疲勞強度時,可簡化不同應力變化規律下疲勞強度條件式的推導過程,而著重介紹使用強度條件指導設計的方法;在講授齒輪傳動中接觸疲勞強度時,略去接觸應力公式的詳細推導過程,而重點解釋取節點處接觸應力為計算依據的原因、引入載荷系數和重合度系數的緣由、校核公式和設計公式的使用場合、各參數的選取以及在工程設計中強度不足時可采取的改進措施等。

第二,從應用型人才實踐能力培養的目標層次出發,增加能體現章節內容交叉與融合的工程實踐案例,以培養學生的綜合設計能力和應用能力。例如,在講授設計機器的總體步驟時,可列舉一個實際的工程設計案例,向學生介紹其設計背景和目的,制定幾組設計方案,并進行方案的對比分析和選擇。在介紹完四種機械傳動方式后,可增加一節課堂討論,主要針對帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動和蝸桿傳動進行對比分析,并以某一機器中的傳動方案設計為例,讓學生制定不同的方案,并討論各自的優缺點和可行性,使學生能真正掌握機械傳動中各章節之間的交叉與融合,會進行傳動組合。在介紹完軸系零部件這一部分后,可增加一節關于軸與軸承組合結構設計的案例,例如立式車床工作臺主軸軸承配置案例[7],引導學生討論軸承選擇、軸結構設計以及各種組合的優缺點等內容,使學生掌握綜合結構設計的方法。

第三,從創新型人才創新能力培養的目標層次出發,增設機械創新設計方法的介紹和計算機軟件在輔助現代機械設計中的應用等內容,比如向學生介紹TRIZ理論進行創新設計的方法以及CAD技術優化設計結果的方法等。此外,增加創新設計案例,培養學生的創新思維。例如,在介紹螺旋傳動時,可以雙吊籃高層建筑火災逃生裝置[8]為例,介紹將螺旋傳動應用于這一裝置的創新思路。在介紹軸的設計時,可以滑滾混合軸承支承方式[9]為例,向學生介紹有學者在傳統滑動軸承支承方式和滾動軸承支承方式的基礎上,創新性地提出了滑滾混合軸承支承結構,可實現整個運行階段軸承的低磨損、保證軸的正常運轉。通過引入諸類案例,有利于拓寬學生的思路,促進學生創新能力的培養。

(2)綜合運用各種教學方法。

因為機械設計課程內容的多樣性,所以沒有一種教學方法可適用于所有內容。因此,綜合運用各種教學方法至關重要。例如,在“齒輪傳動”的教學中,一般是從失效分析、設計準則確定、材料選取、強度計算等方面來講授的,內容多而雜,學生掌握起來較為困難。對于這一章節內容的教學可以分為三個部分、綜合采用三種教學方法來開展。內容一:齒輪傳動的失效形式、材料及選擇、精度和結構設計。對于這一部分,可采用調研法和翻轉課堂法,即安排學生在課下以小組形式開展社會調研活動,總結機械類企業中常發生的齒輪失效形式及出現場合、所選材料和傳動的精度等級以及應用工況和所采用的齒輪結構形式。在課堂上,讓學生匯報,根據匯報情況教師做出總結和補充講解。通過這種教學方式來鍛煉學生的社會實踐能力和總結歸納能力,并提高學生主動探索知識的熱情。內容二:齒輪傳動設計準則的確定以及強度的計算。此部分內容學生自學難度較大,需要教師做詳細分析和解釋,因此可采用以講授法為主。此外,教師在完成這一部分內容的講解和梳理工作后,為避免學生因復雜的公式計算而感到苦惱,可將Matlab、Pro/E或Solidworks等軟件引入,安排學生課后采用計算機輔助軟件進行齒輪傳動的設計,進而激發學生的學習興趣,并使設計計算變得準確簡單,而且學生的計算機輔助設計能力得以提升,做到理論與虛擬實踐的融合。內容三:齒輪傳動的潤滑。這部分理論內容可融入到實驗教學中來開展,即在傳統的圓柱齒輪傳動效率與轉速及載荷關系測試實驗的基礎上增加潤滑條件對傳動效率影響的內容,這樣既可以實現實驗教學與課堂理論教學的有機銜接與融合,避免理論教學中出現學生對齒輪傳動潤滑方式毫無感官認識的現象,同時還可以鍛煉學生的實際動手能力。

此外,練習法和案例分析法等也適合用于機械設計課程內容的開展。例如,為解決學生對前期所學的材料力學、公差與配合等課程內容遺忘導致本課程學習困難的問題,采用練習法給學生布置1~2道關于下節課所涉及的已學知識的題目(比如,“請復習材料力學中關于交變應力的相關內容,并簡述交變應力的分類及表征參數”),使得他們能對已學課程中遺忘的知識點及時復習。此外,廣泛應用案例分析法,引入工程實例,例如在介紹滾動軸承時,可以2016年俄羅斯馬爾半島航空公司波音737客機由于機輪軸承損壞導致飛機右側主輪脫落事件為例,引出滾動軸承的可能失效形式,以加深學生對實際工程問題的理解。

(3)創新課程考核方式。

鑒于本課程的目標是培養學生的工程實踐能力和創新能力,因此需對現有課程考核中存在的“重理論、輕實踐”的現狀進行改革,具體可從如下三個方面來開展。①分組教學,使學生的課堂動態便于把握,并細化考勤和課堂表現的考核標準,增加課后作業和大作業題目的開放性。例如,針對應用型人才,可保留原有大作業中關于螺旋千斤頂的設計題目,而對于創新型人才則改為螺旋傳動的創新設計。②刪去期中考試,改為項目考核。比如利用課堂兩學時的時間讓學生針對某一工程任務,設計其機械傳動方案,畫出方案草圖,并說明設計依據,著重考察學生對以帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動和蝸桿傳動為主的機械傳動知識的掌握及其創新能力。③期末考試采用開卷與閉卷結合的方式,在開卷考試中考察學生對課程各章節內容綜合運用的能力以及查閱資料和手冊、運用標準和規范的能力,在閉卷考試中考察學生對各零部件的失效形式、設計準則、設計方法、參數選取、安裝與維護等知識點的掌握情況。通過上述三方面措施的開展,使得本課程的考核既能反映學生的知識水平,又能評定其實踐和創新能力,有利于本課程培養目標的實現。

3 結語

當代制造業的迅猛發展對機械類專業人才的工程實踐能力和創新能力提出了更高的要求。然而,現有機械設計課程理論教學體系存在著教學內容理論性過強、工程實踐案例和創新型案例不足、章節內容間的交叉與融合未充分體現的問題,還有教學方法針對性不強、已有改革效果不佳,以及教學結果考核中作業形式單一、期中和期末考試“重理論、輕實踐”等問題,不利于當代社會所需人才的培養。本文針對上述問題進行探索,從優化教學內容結構、融工程實踐案例和創新案例于課程理論教學之中,綜合運用各種教學方法以及創新課程考核方式三方面提出了機械設計課程理論教學體系改革的具體實施方案,為本課程教學目標的實現以及新形勢下機械類專業優秀人才的培養奠定了基礎。

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作者:張玉言 涂橋安 馬晨波 伍根生

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