《机械设计》课程设计的研究与实践.docx

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1、机械设计课程设计的研究与实践 摘要:机械设计课程是机械类专业一门重要的技术基础课,是机械专业的主干课程。其中课程设计对于培育学生驾驭专业学问及形成创新设计实力具有重要的作用。本文基于对机械设计课程设计的改革实践进行了探究,并对今后的教学改革作了展望。 关键词:机械设计;课程设计;教学改革 中图分类号:G732文献标识码:A文章编号:1673-5737(2022)10-0077-02 机械工业的发展,现代化大规模的机器的产生,都是生产力高度发展的重要标记。适应这一趋势的基本条件就是培育出更多优秀的机械工程师,作为高校机械专业就要培育出专业基础学问扎实、综合实力强的学生,向社会输送这些人才。在机械

2、设计制造及其自动化专业的教学中,综合性的课程设计对于培育学生的设计实力和创新实力起到了举足轻重的作用,同时也是学生进行实际设计的实践性环节。 机械设计课程是一门多学科学问的综合运用,综合了理论力学、材料力学、机械制图、机械原理、金属工艺学及热处理等系列机械基础课程的学问,解决通用机械零部件的设计问题,因而具有综合性、设计性,是学生对机械工程产品的运动原理分析、结构制造、强度综合的一次实践性训练。在技术基础课、专业课程以及市场需求上,课程设计起到了承上启下的作用,为培育具有工程意识、创新意识和综合设计实力的机械人才打下了扎实的基础。 课程设计的探讨与实践 机械设计课程设计是协助机械设计课程教学的

3、一个重要实践环节。通过课程设计可使学生综合运用机械设计基础课程及有关先修课程的学问,起到巩固、深化、融会贯穿及扩展相关机械设计方面学问的作用,树立正确的设计思想。 课程设计内容及探讨分析长期以来,国内各个院校所采纳的设计题目为“减速器的设计”。它涵盖了机械设计中全部基本通用零件的设计,而且体现了通用典型部件设计计算、机械系统设计概念及方法,是所学机械基础系列课程的总结,综合性较强,课程题目已经很成熟,与之相配套的图册、手册及课程设计的指导书也很全面,对于第一次接触课程设计以及自己动手进行详细设计的学生来说,都有很大的帮助。对于提高学生自身的系统学习实力,也是一次很好的实践机会。依据我校机械专业

4、的实际状况,结合其他高校的课程设计,老师将题目确定为“减速器设计”,其中涉及的主要内容为:A、传动方案设计;B、电动机选择;C、传动装置设计计算;D、轴的设计计算;E、联轴器的选择计算;F、减速器附件的选择计算;G、润滑与密封方式的选择计算。“守成式”的教学是让学生根据课程设计指导书的范例一步一步地进行设计,老师定期检查进度,最终依据学生绘制的图纸以及答辩来确定得分。这样学生的基本学问实力可以得到训练,仿照课程设计指导书,但缺少对学生创新设计的训练。为了变更这种教学模式,应对机械设计课程设计的教学方案进行改造,其目标就是将学生专业学问与相关专业学问并重,基本专业实力与创新设计实力并重。 课程设

5、计的改革与实践在有关减速器的课程设计中,要求学生把各种基本常用的机械零件加以综合,使学生初步驾驭机械设计的方法,了解设计的计算过程。在机械设计课程设计中,要求学生完成装配图、常用零件的零件图以及整个设计中所涉及的计算,编写出设计计算说明书。最终,通过老师与学生一对一的答辩形式,对设计过程中学生的设计思路和绘制的图纸进行综合,对学生的成果进行最终评分。在教学课程设计中,依据要达到的目标,制定了详细的实施方法。 1.将以往的二级斜齿(或直齿)变速器设计改为单级变速器设计。从本质上来说,单级变速器的设计与二级变速器设计无区分,设计方法和思路都相同。二级减速器只是比单级减速器多了一级齿轮传动,考虑到课

6、程设计学时的支配,题目改为单级齿轮减速器,更符合实际状况,支配更为合理紧凑。 2.将仿照式的设计变成思索式设计。本次课程设计时间为期两周,其中包括总体思路设计、传动零件设计计算、装配图绘制、典型零件图绘制以及编写设计计算说明书。设计的题目共为10项,每45人为一个小组,对所分到的题目方案进行设计。选择“减速器”作为课程设计的主要内容,通常是以计算联接、传动及轴系零件为主,以加强基础机械工程实力的培育,但对机械系统总体方案的分析、选择,包括执行机构的确定都考虑不多。为使学生对机械系统整体设计有一个较为清楚的思路,了解机械系统设计的一般规律,可考虑要求学生从实现某一功能原理动身,拟定产品的机械运动

7、方案,完成运动方案设计、结构设计以及相关的设计计算,并绘出所拟机械系统的运动简图、装配总图、零件工作图(计算机绘图和手工绘图),编写设计计算说明书。学生依据供应的参数,经过方案论证、总体设计、零部件强度计算、结构设计等一系列环节,培育理论联系实际、解决工程实际问题的实力。每个学生可自行拟定设计方案,然后进行小组探讨。特殊在设计方案确定和关键零部件的结构设计时,可辩论,阐明理由,以确立最佳可行方案。这样可提高学生的机械设计素养和理论思维实力,使学生学以致用,激发起对课程的爱好,能更主动地去找寻解决实际问题的方法。 3.将课程设计的主要内容分散到平常教学中进行。以往的课程设计只是集中在规定时间内完

8、成,并未在平常教学中体现出来。改革后的课程设计,将减速器的相关内容刚好穿插在平常的课程教学中,让学生渐渐驾驭须要设计的机器功能原理、机构运动状况等。在进行设计前,提前把设计要用到的数据参数分发给大家,让学生有足够的时间打算设计,搜集相关的资料进行课程设计。这种渐进式的教学,可以使学生对设计的题目了解得更为深化,前期工作打算得更加充分,对所设计的题目搜集的资料更加足够。这样就不会在课程设计已经起先的状况下还不知道第一步该怎么进行。将课程设计穿插到教学中,可以大大改善机械设计课程的教学质量,使学生在学习理论课程内容时结合实际设计问题,从而活学活用,避开理论与实际脱离的现象。 4.电脑软件的应用。在

9、课程设计中,要求学生对图纸进行手工绘制,若学生对软件AutoCAD绘图较熟识,可以采纳电脑绘图。早在大一时期,本专业便已经将计算机协助绘图软件应用于教学中,要求学生在课程设计时进行手工绘制,可以强化学生基本绘图功底。现代企业(公司)也起先逐步运用软件进行绘图,因此,让学生采纳AutoCAD软件,不仅可以熬炼学生操作软件的实力,提高绘图速度,而且可以为学生今后进入企业工作打下应用软件的基础。 5.建立有关机械设计课程设计的网络课堂,学生可以在网络课堂上分析三维减速器的结构。网上附有的减速器的拆分和组装过程,可使学生更加深化地了解减速器的原理以及每个传动机构的运动,有助于设计的顺当进行。 改革中遇

10、到的问题在进行课程设计的过程中,存在这样一些问题。首先,要求学生会运用工具手册。在设计时,学生在查找相关的资料及参数时,不知如何对参数进行选取。选用参数后,只经过计算,并未对机械零部件进行校核和检验。其次,整体教学的学时数较少,课堂理论教学后,对于实践的课程设计所支配的时间更加紧促,在短时间内,要求学生完成困难的课程设计题目,相对来说难度较大。再次,课程设计中,以往的设计要求学生手工绘图,目前的教学中均要求采纳软件进行图纸绘制,目的在于绘图过程中驾驭应用软件实力,但很简单在学生之间产生拷贝图纸的现象。应用软件进行协助绘图,主要目的还是要完成机械零部件的设计,而不是软件的详细操作,有些学生很简单

11、将重点放在软件学习上,偏离了课程设计的主要目标。 改革成效依据教学改革方案,对我校机械设计制造及其自动化专业2022级和2022级学生进行了实践。在整个课程设计过程中,学生去图书馆查找相关资料,搜集、探讨、设计、计算等都非常仔细。从图书馆到设计教室,从食堂到教室,学生们很少休息,全身心地投入到设计之中。最终在答辩过程中,学生带着自己设计的图纸和设计计算说明书,有明显的成就感。 课程设计期望 结合我院机械专业的现状,目前还是以“减速器”为课程设计的主要题目,现在国内的一些高校已经在课程设计题目上进行了创新,引入了综合性更强的课题,与其他学科比如自动化、电子技术等结合。将题目综合化,也就要求在相应

12、的学科范围内添加理论学习的课程,能够在理论教学中引入新的课程,比如机械系统创新设计、机械系统设计等课程,这对课程设计创新有很大的帮助。 在软件应用上,希望逐步加入二维、三维软件的运用。目前,我院机械专业已经将绘图协助工具AutoCAD添加进平常的课程教学,但要学生娴熟驾驭还有肯定的距离。三维软件的应用作为选修课程也应让学生有所学习,渐渐引入三维软件,可以有助于学生加深理解。虽然对本科阶段的学生不做硬性要求,但对于拓宽学生的设计分析实力,还是有很大的帮助,也是软件应用多元化的须要。 随着计算机科学技术的迅猛发展,世界机械制造业已经进入数字化设计与分析制造的新时代,先进的三维设计及其制造方式正在全

13、面地开展。所以,在平常的机械教学中,应当将三维软件设计、分析与制造的理论与实践引入机械设计课程设计当中。针对现在机械行业不断应用娴熟的三维软件,我院机械专业早在20222022学年就开设了有关三维软件的教学,如UG、Soliedge、ProE等软件,通过让学生选修这些课程,及早了解和驾驭软件的应用,并应用这些软件进行简洁的机械零部件绘制。三维软件的应用可以将二维图纸表达的信息转换为感官上更能干脆接受的立体模式,可以让学生更加清楚地了解机械产品或者零部件,再将三维模型转化为二维投影图,更加符合一般人的思维习惯。加强机械专业学生软件应用的实力,不仅可以加深对机器的相识,而且有了应用软件的基础,今后

14、才能更加深化地分析零部件的机构状况、受力分析等。 现在,三明市将冶金及金属压延、机械及汽车零配件、林产加工业和生物医药等列为重点发展产业,同时,我院与永安车辆厂的技术合作也将作为福建省重点项目的产学研基地,这对于机械专业进行课程设计无疑供应了很好的机遇以及外部环境。在进行机械设计课程设计过程中,应用软件技术有助于培育学生综合分析机构设备的实力,但在主次上不能偏颇,才能提高学生进行机械设计的综合实力。 参考文献: 1于惠力,向敬忠,张春宜,等.机械设计M.北京:科学出版社,2022. 2程帆,王洪飞.机械设计教学中课程设计的改革与实践J.杭州电子工业学院学报,2003,23(5):43-45. 3王春洁,李晓利.机械设计与自动化“专业课程设计”的改革与实践J.北京航空航天高校学报(社会科学版), 2002,15(4):60-62. 作者简介: 张雯娟(11010),女,甘肃兰州人,硕士,福建三明学院物理与机电工程系讲师,探讨方向为CAD/CAE/CAM仿真技术,模具设计,板料塑性成形技术,主要从事机械设计教学。 (本文责任编辑:尚传梅) 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页