主頁 > 技術(shù)文章 > 機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)課程體系設(shè)計(jì)研究 2024-10-18

機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)課程體系設(shè)計(jì)研究

大專院校的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的題目主要是齒輪減速器的設(shè)計(jì),在教學(xué)上以傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)型手工設(shè)計(jì)為目標(biāo),老師逐步講解,學(xué)生機(jī)械僵硬地模仿,課程設(shè)計(jì)被誤解為僅僅是翻手冊(cè)、套公式,甚至有的學(xué)生一味參看其他的減速器設(shè)計(jì),采用的方法主要是圖解法。設(shè)計(jì)說明書照葫蘆畫瓢,對(duì)自己所設(shè)計(jì)的東西具體由哪些零部件組成,這些零部件的參數(shù)和形狀如何,這些零部件之間的裝配關(guān)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系如何等了解很少,知其然而不知其所以然。同時(shí),在課程設(shè)計(jì)期間,往往是很多班級(jí)同時(shí)或相繼展開,造成設(shè)計(jì)教室、手冊(cè)緊張,不僅嚴(yán)重影響了設(shè)計(jì)進(jìn)程,而且影響了設(shè)計(jì)效果,甚至有的學(xué)生為趕進(jìn)度,胡編設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。這些現(xiàn)狀與當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)發(fā)展很不適應(yīng),與當(dāng)前市場(chǎng)需求也不相適應(yīng)。知識(shí)要更新,設(shè)計(jì)手段要先進(jìn),因此,機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)教學(xué)模式已不能適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要,機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的改革勢(shì)在必行。
    課程體系綜合設(shè)計(jì)研究：
    將機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行整合,探索機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中如何培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)和解決工程實(shí)際問題的能力,提出適合創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)的機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)施方案,并完成機(jī)械基礎(chǔ)課程綜合設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐。同時(shí),考慮機(jī)制、模具、汽車、機(jī)電方向的不同,選擇適合不同方向的綜合設(shè)計(jì)題目,以設(shè)計(jì)對(duì)象為主線,嘗試在綜合課程設(shè)計(jì)中引入機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)演示,要求學(xué)生用計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的合理性,嘗試在綜合課程設(shè)計(jì)中引入機(jī)械方案創(chuàng)意設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生利用運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行模型拼裝創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性。通過機(jī)械基礎(chǔ)設(shè)計(jì)課程改革,加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。把機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)時(shí)間由原來的分開設(shè)計(jì)整合為一,機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)兩門課程的課程設(shè)計(jì)題目選擇范圍加大,同時(shí)增加設(shè)計(jì)時(shí)間,激勵(lì)學(xué)生對(duì)這類題目產(chǎn)生較大的興趣,每一位學(xué)生都積極思考,差不多每人都提出一到幾種運(yùn)動(dòng)方案,然后通過小組討論,挑出最佳方案后,由各組確定自己的最終機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案。通過這些創(chuàng)意設(shè)計(jì)活動(dòng),可大提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力,改革課程體系綜合設(shè)計(jì)手段,加強(qiáng)CAD、CAM、CAE等技術(shù)應(yīng)用[5]。運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù),可以大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,因而受到了制造廠商、科研機(jī)構(gòu)、大學(xué)、公司的極大重視。嘗試以ADAMS為工具,讓學(xué)生對(duì)自己設(shè)計(jì)出的機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模與仿真,真實(shí)地仿真機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程。改革設(shè)計(jì)手段,將給課程設(shè)計(jì)賦予新的活力。
    課程體系綜合設(shè)計(jì)的實(shí)踐及應(yīng)用
    1、改革設(shè)計(jì)題目,注重學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)
    機(jī)械CAD能力、綜合應(yīng)用與設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力是新世紀(jì)高素質(zhì)機(jī)械工程技術(shù)人才的重要素質(zhì)。因此,機(jī)械基礎(chǔ)課程綜合設(shè)計(jì)訓(xùn)練主線則是以典型機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)為內(nèi)容,并將機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)的兩課程設(shè)計(jì)貫通,由根據(jù)設(shè)計(jì)要求到機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案及其運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力設(shè)計(jì)(即機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)),再到機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力設(shè)計(jì)(即裝配圖及零件工程圖的設(shè)計(jì)),從而形成一條加強(qiáng)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)和綜合設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練的設(shè)計(jì)訓(xùn)練主線。使學(xué)生經(jīng)過原理方案的設(shè)計(jì)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等過程,加深對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí),加強(qiáng)設(shè)計(jì)中的工程意識(shí),培養(yǎng)綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。目前各高校都在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)改革實(shí)踐,但兩門課程設(shè)計(jì)合在一起的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書還很少見。因此,根據(jù)我校實(shí)際情況,編寫了適合于本科機(jī)械類的機(jī)械基礎(chǔ)課程綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)書,指導(dǎo)老師可根據(jù)不同方向教學(xué)班次選用設(shè)計(jì)題目。
    2、機(jī)械傳動(dòng)方案設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力：
    機(jī)械傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)中應(yīng)充分體現(xiàn)以學(xué)生為主體,以教師為主導(dǎo)的指導(dǎo)思想。教師在指導(dǎo)時(shí),應(yīng)因材施教、因人施教,對(duì)不同層次的同學(xué)要有所區(qū)別。在選題方面,提倡設(shè)計(jì)能力較強(qiáng)的同學(xué)選擇指導(dǎo)書以外的題目。在指導(dǎo)方面,對(duì)這些同學(xué)應(yīng)適當(dāng)增加設(shè)計(jì)的難度和深度。方案設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)是要把握創(chuàng)新點(diǎn)。在方案分析過程中,為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)確定的設(shè)計(jì)目標(biāo),要求學(xué)生至少提出3種可行的方案,并對(duì)方案進(jìn)行分析、比較,總結(jié)出其優(yōu)點(diǎn)與不足。然后確定出設(shè)計(jì)者認(rèn)為最優(yōu)方案作為本次課程設(shè)計(jì)方案。最后對(duì)此方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),包括其運(yùn)動(dòng)過程和運(yùn)動(dòng)尺寸的確定,進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)直至計(jì)算。
    3、引入虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析：
    虛擬樣機(jī)技術(shù)又稱為機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù),是國(guó)際上20世紀(jì)80年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)。運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù),可以大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,受到了制造廠商、科研機(jī)構(gòu)、大學(xué)、公司的極大重視�；谪瀼貙�(shí)施培養(yǎng)卓越工程師思想,在機(jī)械基礎(chǔ)課程綜合設(shè)計(jì)中引入ADAMS軟件對(duì)插床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、沖壓機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)式運(yùn)輸機(jī)機(jī)構(gòu)、牛頭刨床擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,自動(dòng)繪制刀具的位移、速度、加速度曲線,自動(dòng)繪制曲柄受到的平衡力矩曲線圖等,能通過后期處理繪制最大動(dòng)態(tài)剩余功曲線圖,使曲線結(jié)果清晰、精確。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真時(shí),觀察在各位置時(shí)所對(duì)應(yīng)曲線含義,加深對(duì)課本關(guān)于機(jī)構(gòu)有關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理解。ADAMS軟件還能對(duì)機(jī)構(gòu)采取參數(shù)化建模,學(xué)生可以通過輸入機(jī)構(gòu)不同原始參數(shù),進(jìn)一步比較不同結(jié)果。與過去用圖解法或自編程序法進(jìn)行機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)相比,利用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械進(jìn)行輔助設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了教學(xué)創(chuàng)新,學(xué)生普遍反映用ADAMS軟件進(jìn)行課程設(shè)計(jì)快捷、方便、直觀,課程設(shè)計(jì)能達(dá)到滿意效果。
    4、理論聯(lián)系實(shí)際,修改設(shè)計(jì)對(duì)象：
    在實(shí)際工程應(yīng)用領(lǐng)域中,推薦采用的大多數(shù)齒輪減速器都是采用硬齒面。隨著工業(yè)的發(fā)展,新技術(shù)新工藝不斷涌現(xiàn),在齒輪行業(yè),特別是隨著硬齒面齒輪加工技術(shù)的成熟,加工設(shè)備的完善,硬齒面齒輪減速器已經(jīng)成為齒輪減速裝置的主流,得到了廣泛的實(shí)際工程應(yīng)用,而軟齒面齒輪減速裝置有被逐步淘汰的趨勢(shì)。因此,應(yīng)結(jié)合實(shí)際,采用硬齒面齒輪減速器設(shè)計(jì)的題目來進(jìn)行實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。由于硬齒面齒輪減速器的設(shè)計(jì)與實(shí)際結(jié)合緊密,學(xué)生的自覺性與積極性得到了很大提高。與此同時(shí),有關(guān)硬齒面齒輪設(shè)計(jì)的資料無法從現(xiàn)有資料中直接利用,這迫使學(xué)生主動(dòng)查找相關(guān)資料,詢問老師,學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)能力得到了更大的提高。從改用硬齒面齒輪減速器設(shè)計(jì)結(jié)果來看,整機(jī)的重量減輕、體積縮小,使用材料大幅減少,相應(yīng)的造價(jià)也隨之下降。這使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科技的進(jìn)步給生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用帶來的巨大影響。
    5、學(xué)生的模仿型設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)樗伎夹驮O(shè)計(jì)：
以往的課程設(shè)計(jì)以教授傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)型設(shè)計(jì)為目的,學(xué)生總習(xí)慣于照搬指導(dǎo)書,一般是教師逐步講解,學(xué)生機(jī)械模仿,知其然而不知其所以然�，F(xiàn)在的設(shè)計(jì)中,教師應(yīng)只給學(xué)生以必要的提示,并列出參考書目,鼓勵(lì)學(xué)生去查資料、翻手冊(cè),培養(yǎng)他們對(duì)信息及數(shù)據(jù)的歸納和整理能力。在課程設(shè)計(jì)中,草圖設(shè)計(jì)和裝配圖設(shè)計(jì)即機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)階段是重點(diǎn),也是學(xué)生感到困難,失誤較多的階段。在《機(jī)械設(shè)計(jì)》課堂上重點(diǎn)講解的都是基礎(chǔ)理論,很少涉及結(jié)構(gòu)方面的知識(shí),而影響結(jié)構(gòu)的因素很多。所以在此階段,指導(dǎo)教師應(yīng)悉心指導(dǎo),多進(jìn)行正確和錯(cuò)誤結(jié)構(gòu)的分析比較,另外要引導(dǎo)學(xué)生抓重點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生樹立整體設(shè)計(jì)的概念。

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