机械基础原理范文10篇

时间:2024-05-23 19:08:12

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机械基础原理

机械原理与机械设计教学改革研究

摘要:基于工程教育专业认证,对传统“机械原理”和“机械设计”课程设计进行教学改革探索。课程设计选题突出陶瓷机械特色,切合工作实践,完善课程综合性。对照专业认证标准从机械课程设计的教学内容、教学目标和组织实施三方面提出了改革。

关键词:工程教育专业认证;课程设计;陶瓷机械;教学改革

工程教育专业认证是针对高等学校工科专业实施的专门性认证,也是实现工程教育和工程师资格国际互认的重要基础[1]。高等教育质量问题成为社会关注重点,为进一步提高工科专业教学质量,对标国际标准,教育部于2006年启动了工程教育专业认证试点工作,2013年,中国成为《华盛顿协议》预备会员,2016年正式加入国际工程教育组织[2]。“机械原理与机械设计课程设计”是机械类专业培养学生综合机械设计能力和创新能力的重要实践教学环节[3]。课程主要任务为简单结构运动分析,简单的机械设计,旨在引导学生整合机械原理和机械设计的所学知识:机构运动简图、基本零部件设计校核、传动方案设计等,以期培养学生工科思维。如何对“机械原理”和“机械设计”课程设计教学进行改革,以适应新时代工程教育认证的新要求,是摆在各工科院校面前的一大挑战。

1对“机械原理”和“机械设计”课程设计现状的分析

“机械原理”和“机械设计”作为机械专业学科非常重要的专业基础课程,其课程设计大纲明确了常用机械零部件、机械传动系统、联系实际设计过程、正确的设计思想、分析和解决问题能力等要求指标。但传统的课程设计难以满足新时代工程教育专业认证标准。本校目前仍存在以下问题:①机械课程设计的选题较为单一。“机械原理”课程设计只是对典型机构、四杆机构或凸轮机构运动分析。“机械设计”课程设计一直以来都是以二级圆柱齿轮减速器作为设计题目。题目传统单一,学生抄袭现象严重,不求甚解风气较重。与工程教育专业认证标准的符合学校定位、适应经济发展需要的培养目标尚有差距。机械作为一门工科,理应与实际接轨,应与生产实践相结合,与社会发展需要契合,充分体现出各地区高校的机械专业特色。②机械课程设计的相关性不足。虽然机械原理中的执行机构和机械设计中的零部件设计都得到了训练,但学生学完机械基础系列课程后,缺乏对整体机械的认识,“机械原理”课程设计着重于运动分析,“机械设计”课程设计着重于机构零部件性能参数,二者甚至不在同一机构中,两门课程没有建立必要的对接点,使学生没有形成一个有机的整体系统工程的认识以及掌握机器设计的完整过程。

2课程设计改革探索

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机械原理实验教学改革论文

一引言

为进一步促进我国工程教育的深化改革,加快建设我国向工程教育强国的转变,更好地推进我国经济转型的升级,2017年,教育部提出了新工科建设[1]。建设与发展新工科成为我国由制造强国向创造强国发展的必然要求,高校培养新工科人才对当今社会新经济发展有重要战略意义。大学生是实施创新发展战略的人才储备,新工科人才的培养是当今社会对高等学校的迫切要求,也是高校义不容辞的职责[2]。

二机械原理课程地位

机械原理课程是机械类各专业必修的一门重要的技术基本课程,其知识面更宽、适用性更广、更接近工程实际,在培养新工科人才中将起到不可或缺的重要作用。本课程研究的内容主要包括机构结构分析的基本知识、机构的运动分析、机器动力学、常用机构的分析与设计和机械系统的方案设计等问题[3]。通过本课程的学习,使学生掌握各种机构中的一些共性问题,理解基本原理,并初步具有设计机械系统方案的能力。本课程的学习为学生后续专业课程的学习打好理论基础,为机械产品的创新设计打下良好基础,为机械的合理使用和革新改造打下良好基础。本课程在创新机械所需的知识结构中占有核心地位,在高层次的人才培养中具有提升学生对机械新产品的开发和创新能力的作用[4]。

三实验教学现状

机械原理实验教学是机械原理课程整个教学过程中的一个重要部分,是学生将机械的理论知识与工程实际相结合的必要手段,对培养学生的创新能力和综合素质起着关键作用[5]。但是,目前的实验教学存在一定的问题,具体表现在以下几个方面。(一)考核方式不完善。传统的机械原理实验教学一般是作为理论教学的辅助手段,大多依托于相应的理论课程。对实验教学的考核也是依托于课程成绩,没有单独的考核成绩,只是作为最终课程考核成绩的一小部分,一般占10%左右。实验考核大多以实验报告完成情况作为评分依据,很难体现出学生对知识的掌握程度。因此教师更加注重学生对课堂理论知识的掌握和理解,对实验教学的重视程度不够;学生为了应对课程考试,也仅仅是注重对理论知识的学习,对实验课程学习的重视程度也不够。这严重阻滞了学生工程实践能力的培养,对学生的培养极为不利。(二)实验教学模式滞后。传统的机械原理实验缺乏系统性,没有形成一个完整的实验教学体系[6]。实验教学的基本要求仅仅停留在学生加深对理论知识的理解以及对课堂上所学理论知识的验证,没有发挥实验教学的真正作用。在实验的开设过程中,往往以教师的讲解为主,学生很少思考,对实验的原理和仪器的测试方法处于一知半解,甚至完全不懂的状态,不主动参与实验,做实验的积极性不高,只是照本宣科的按照实验指导书的步骤和方法进行,不能充分发挥学生作为实验课堂的主体作用。这种实验的开设对学生自身的锻炼意义不大,学生只是为了完成任务,不能真正参与其中,实践动手能力差,不能满足当今社会对人才培养的要求。这些实验的开设没有体现实验课程对学生创新能力发展的价值,只是加深了对理论知识的理解。(三)实验手段简单。传统的机械原理实验中,实验手段比较简单,主要以认知性和验证性试验为主,综合设计性实验没有发挥作用[7]。例如机构结构创新设计实验,学生没有设计思路,为了应付实验,搭建的机构过于简单,而且完全按照书上已有的模型进行搭建,没有自己的思考。这种实验由于学时有限,没有获得充分的重视。但这种实验恰恰是最能锻炼学生的,培养学生如何根据所学知识解决现实生活中遇到问题的能力,能够充分发挥学生的主观作用,有理论教学不可替代的作用。

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提高机械原理课程教学质量思考

摘要:机械原理主要是围绕机械共性问题进行探讨和研究的一门基础性课程,是后续机械设计学习和机械制造工作的知识和理论支撑,具有实践性强等显著特征。鉴于此,本文主要就提高机械原理课程教学质量进行思考和探索,从而为机械原理课程教学质量的提升提供重要地借鉴与参考。

关键词:机械原理课程;教学质量;思考

将机械原理课程与其他课程进行对比可知,其不仅对学生的实践性要求较高,而且还需要学生具备较强的逻辑能力。因此,在针对这一课程进行学习时,学生必须主动地参与到实践和操作过程中,而就教师来讲,则需要为学生提供更多、更丰富的实践操作机会。

1机械原理课程概述

机械原理课程是机械设计制造及自动化专业中不可或缺的基础课程内容,具有应用性强和工程性强等特征[1]。在学习此课程时,一方面要求学生对机构结构、机构运动学和机构动力学等理论知识有充分地了解与掌握,另一方面还需要借助实践这一载体促进其理论分析能力和水平的提升。以微观角度来讲,机械原理课程将对学生创新机构运动方案设计能力进行培养作为立足点,以多样化设计目的和设计任务为中心进行深入研究与分析,并依托多样化方案的综合比对和评价从中挑选出最优方案,因此,从这个角度来讲,机械原理课程也具有较强的实践性特征。

2提高机械原理课程教学质量的具体措施

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机械设计节能原理分析

1机械设计节能基本原理的分析

机械设备在工作的过程中,机械工作的损失功率以及有效功率之和就是能源消耗的功率。按照机械守恒原理,我们能够推导出以下公式:NM=NSF+NCF+NR+dT/dt其中,NSF指的是其他作用力消耗的功率;NCF指的是有势力所消耗的功率;NR表示的是无用功率;dT/dt指的是系统动能的变化率;NM指的是机械输入的总功率。通过对该公式进行分析,可以得出机械设计节能基本原理如下:1.1减小机械势能的变化范围。由上述公式可知,系统势能会对有势力所消耗的功率造成一定的影响,当机械设备在工作的过程中,系统势能一定会出现变化,在变化的过程中,会有一些势能没有得到有效应用的,这就会提高机械设备的有势力消耗,从而增加机械设备的能源消耗。因此,在进行机械设计时,需要减小机械势能的变化的范围,以此来降低有势力所消耗的功率,从而设计出节能的机械设备。1.2减少机械动能。动能是机械进行工作的最关键部分,一般来说,能源消耗就是在转变成有效动能时产生的,在进行和动能有关机械的设计中,有很多影响动能的因素,比如:零件的材质和制作的精确程度、机械设备的启动和停止频率等。因此,要想使机械设备具有更好的节能减排效果,就要减少机械设备生产和工作中的制动作用力以及摩擦力,增加机械设备有效动能的转化。比如,选用新型的材料进行机械设备的生产、降低机械设备启动和停止的频率等。1.3减少无用功。机械设备在工作的过程中,会产生非常多的无用功,这些无用功会造成大量的能源消耗。比如,机械设备的工作表面和物体之间以及零件之间,都会产生一定的摩擦力,摩擦力做功会产生非常多的热量,这些热量就是无用功。另外,有些机械设备的部件会出现塑性或者弹性变形,这些变形就是由无用功引起的。因此,在进行机械设计时,需要降低机械设备的产生的无用功,从而减少机械设备的能源消耗,达到节能减排的目的[1]。

2机械设计节能基本原理的应用

2.1在升降机械方面的应用。升降机械主要是应用链条或者大压力容器移动升降设备,进行高空维修或者高空作业。在实际的工作中,升降机械需要非常大的动力能量才能将升降设备送到需要的高度。观察升降机械工作的过程可以看出,升降机械需要消耗很大的功率,从而产生非常大的无用功,亟需采取相应的节能措施。因此,需要根据机械设计节能,再结合电梯的设计原理进行升降机械的设计和优化,以此来降低升降机械的能源浪费以及能源消耗。比如,当升降机械与曳引驱动机构保持一致的速度进行同等质量货物的提升时,曳引驱动机构可以有效维持升降机械的平衡,降低提升货物过程中造成的能源损耗,确保升降机械的系统势能维持常量或者在最小的范围内变化。2.2在机械加工设备方面的应用。机械加工设备在生活中的应用非常广泛,机械加工设备在工作时消耗的能源也非常多,因此,机械加工设备也要采取一定的节能措施。比如,牛头刨床,这种机械加工设备是依靠一个质量比较大的主轴来进行操作的,这个主轴可以确保设备的稳定运行,要想节约该设备的能耗,就要降低设备的输入功率,应用机械设计节能的基本原理,在该设备的基础上增加一个惯量比较大的飞轮,以此来降低设备主轴的速度变化,从而提升机械加工设备的功率,节约能耗。另外,在进行桌椅、衣橱或者电脑等生活设备的加工时,可以采用电脑机械化来进行加工生产,减少冲压以及焊接等设备的应用,以此来降低机械加工设备生产时造成的资源浪费。2.3在大型压路机上的应用。大型压路机是由三边弧形的前冲击轮以及后冲击轮所组成的,冲击轮的势能是按照周期函数来呈现的,具有很大的变化空间以及变化范围。因此,根据机械设计节能的基本原理可知,要想使大型压路机节能,就要缩小大型压路机系统势能的变化范围,当大型压路机前冲击轮以及后冲击轮的势能出相位达到一定的条件时,系统势能就会在最小的范围内变化。另外,还可以将重心最低时候的冲击轮势能变化减小到最小的区间内,这个区间越小,大型压路机的节能效果就越好[2]。

3结语

综上所述,机械设备的设计中亟需进行节能设计。分析可得,通过对机械设计节能基本原理的分析与应用可知,机械制造企业要将节能基本原理作为依据,通过改变机械势能、动能以及无用功的方式进行节能设计,降低机械生产和工作中的能耗,真正实现节能减排,提高机械制造企业的经济效益和社会效益,从而提高机械制造业的发展。希望本文的研究可以帮助机械制造企业意识到节能的重要性。

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数控机床基础部件实践原理研究

摘要:分析数控机床基础部分结构构成,并掌握其实质性实践原理,有利于更好了解数控机床技术应用特点,加强技术人员对数控机床技术故障的排查能力,解决数控机床技术故障存在维护、管理难题。

关键词:数控机床;基础部件;实践原理

数控机床技术应用广泛普及,对于提高社会生产力及社会生产水平起到关键性作用。未来阶段,智能化技术与万物互联技术普及,将对数控机床技术发展产生新的影响。做好对数控机床基础部件实践原理分析,对于更好完善数控机床技术应用体系及提高技术应用水平具有重要意义。

1数控机床技术应用特点及优势

数控机床技术应用起源于美国。但由于美国数控机床技术应用成本较高,核心技术主要应用于科研实践,使20世纪90年代美国数控机床技术发展一度被德国、日本赶超。我国数控机床技术研究起步相对较晚,但截止20世纪80年代,已然形成数控机床技术开发初步技术积累。随着近年来机械加工技术及计算机技术发展水平的进一步提高,数控机床技术应用高效化、高稳定性及高精准性的基础优势逐渐凸显,为数控机床技术应用发展夯实基础[1]。

1.1数控机床加工精确性及运行稳定性较高

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机械设计学课程教学探究

1功能原理设计之教学实践

“功能”是机器的灵魂。功能原理设计的重点在于提出有创新的构思,是对后续的产品设计起着决定性作用的工作,使机器的品质发生根本性和革命性的变化。好的功能原理设计既应该有创新构思,同时,又应周全考虑其市场的竞争潜力,脱离国际国内市场需求的盲目创新是死路一条、没有任何意义的。“综合”是功能原理设计的良策。“综合”是不可能有现存的、任何约定方法的;即:不可能只需按某种“方法”去做,就可以寻找到好的解法;功能原理设计的问题往往是有多解的问题,既不可能只有唯一解,也不可能绝对无解。这是如何教与如何学的难点所在。广义功能原理设计的思想引入学习中。千百年来人们洗衣都是靠手工搓,擦板擦、刷子刷,更原始的方法是用棒打或脚踩。洗衣的目的是解决附着在衣物表面的污垢脱落问题。为了分离污垢和衣物物料,可以设计多种功能原理来实现,搅拌式洗衣机就是常见的解决方案:即在洗衣筒中心装上一竖直的立轴,在其轴上部靠筒底处安置摆动翼,由传动机构带动,使它周期地正反向转动,使水流和皂液能与衣物不断相互摩擦、碰撞冲击、翻搅等,这样就能达到洗涤的目的。人们总希望洗衣机的功能越全越好,后来又出现了集洗涤、漂洗和脱水功能于一身的全自动洗衣机。近年来,洗衣机家族越来越庞大,种类越来越多,新出现的洗衣机有:冷沸腾洗衣机(绿色环保,不需要洗涤剂)、烘干洗衣机、电磁洗衣机、气流洗衣机、仿生搓板式洗衣机、模糊逻辑洗衣机等。这些都是广义功能原理的设计成果。在打印机的打字功能发展的历史上,原来的纯机械式打字机由于受惯性作用的约束而难以提高打字速度,一开始人们只从纯机械的角度来解决问题,于是出现了字球式打字功能原理和菊花瓣式字盘打字功能原理的打字机;这两种纯机械式的打字功能原理在提高打字速度方面的潜力是很有限的。其后出现了针式打印功能原理的打字机,这种针式打印功能原理引进了电磁对针的控制,基本还是纯机械的,但是它却是作为一种纯机械向广义物理效应过渡的类型,因为它打破了字头打印方式的局限而采用了点阵方式,这就为随后的喷墨打印和激光打印开辟了成功的途径。喷墨打印和激光打印则是典型的广义物理效应的应用。打印机的发展历史很好地证明了广义功能原理以及广义设计学思想的成功运用。

2案例教学实践

案例教学法起源于美国。案例教学有助于培养和发展学生主动参与课堂讨论,颇具绩效。在机械设计过程中,实用化设计是在功能原理的基础上,将原理方案进行结构化、转化为实体,使原理构思一步一步地转化为有实用价值的实体机械产品,达到实用的目的要求。对于机械产品来说,工作原理确定后,首先要进行工艺动作构思和分解,初步拟定各执行构件大动作和各动作的相互协调关系,即进行机械运动方案设计和机械简图设计。总体布局的原则主要有:(1)有利于功能的实现;(2)结构紧凑;(3)动力传递路线力求简短、直接、提高传动效率;(4)各零、部件的位置安排布局应该方便拆卸、装配、调整、维修等,提供高度可靠的安全保护。总体布局此时引入案例教学恰到好处。如轮式装载机、开式压力机的案例。轮式装载机的总体布局为水平方向,工作头在前部、发动机在后部、中间是司机室,布局非常合理,有利于提高作业稳定性、有利于作业准确、有利于安全生产。而开式压力机则为垂直上下的总体布局形式,该机的动力布置在上部,下部有机身和工作台,便于操作,整机的稳定性好,方便冲压成型作业。在机械运动协调设计方面,不同行业的作业机械大有不同。如起重机械广泛应用于企业、港口码头、建筑工地等;起重机械不仅可以作为典型的辅助生产设备,完成原料、半成品、制成品的装卸搬运作业,还可以完成机电设备的安装、维修等,而且也是一些流程作业(如钢铁冶金生产)中的必需关键重点设备;而起重机械一般由四大机构(起升机构、变幅机构、运行机构、回转机构)、金属结构、动力设备等组成;四个独立的机构只能采用“集中控制、分散驱动”的设计。而在比较小型的机器设备中,如点钞机、家用缝纫机、蜂窝煤成型机等,一般均采用“集中驱动、分散控制”的设计,设计的重点和难点就是分配轴设计。

3商品化设计教学实践

竞争是商品经济和市场经济的客观规律,也是促进技术进步的动力和源泉,机械设计要提出创新构思并使之迅速转变为有竞争力的产品,要在市场竞争中具有强大的竞争能力和生命力。检验设计成功的唯一标准是市场。设计的产品进入商品市场:(1)首先给人以直觉印象的就是其外观造型和色调。普遍心理选择是先入为主。在市场经济的竞争背景下,某商品的外观一旦被看得“入眼”,极大可能地通过“预选”、获得参加“决赛”的资格。如林林种种的各色轿车和城市SUV,均有各自的拥磅者和消费群。(2)要使设计的产品胜于其它,获得较高的市场占有率,就要力求做到“价廉、物美”。价廉必须降低成本;物美必须保证质量和优越的性能,就要运用“价值工程原理”进行价值优化设计。(3)产品的通用性是现代产品不可忽视的问题。为缩短设计周期,使设计的产品以高速度、高质量、多品种去参与竞争,产品的结构件和组合件要实现三化:标准化、系列化、模块化。(4)适用性是争取用户的重要手段,可以拓宽面向,考虑一机多用和具备多功能,更新产品以满足市场不同需求。(5)绿色环保的要求、可回收设计,资源利用率最高,能源消耗最低的机械产品。以前的机械设计教学不太重视机械产品的实用化、商品化,现在尤其应该改变这种固有的观念,要让学生懂得功能原理设计、实用化设计、商品化设计都是同样重要的。

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机械基础课程教学改革分析

摘要:机械基础是面向工科类近机械专业学生、将机械设计与机械原理课程内容综合的一门课程,是研究有关机械基本理论问题的专业基础课。本文针对某高校交通运输专业学生的学习现状,总结分析了出现的问题,提出转变教学模式、改进教学方法、整合优质教育资源、完善考核形式的建议,旨在充分调动学生的学习积极性和主观能动性,从而提高课堂教学效果。

关键词:机械基础;教学模式;考核形式;教学效果

一、前言

机械基础课程是将机械设计与机械原理课程内容综合的一门课程,是高等工科院校工科类近机械专业必修的一门重要专业基础课程,如交通运输专业、包装专业、材料专业、能源与动力工程专业及工业工程专业等;是研究有关机械的基本理论问题的专业基础课;是着重研究一般机械的共性问题,即机构的结构分析和综合、零件设计的基本理论及方法,这些理论和方法是紧密为工程服务的[1]。该课程是一门理论与实践紧密结合的课程,传统的停留在理论讲解上的教学模式使得学生的学习效果不佳,因此本文以机械基础课程教学过程为例,总结教学过程中存在的问题,探索提升“教”与“学”的有效途径。

二、机械基础教学过程中存在的问题

我国现阶段对制造业提出了新的目标,即由“制造大国”向“制造强国”逐步发展,因此对制造相关专业的人才需求量也逐渐增大,很多高校工科类近机械专业也都开设了机械专业的相关课程,为培养机械化人才做出了一系列努力,但在教学过程中仍然存在许多问题。1.教学模式的问题。无论是机械专业教学还是其他学科的教学,很多高校一般是采用传统的教学方式,即“填鸭式”教学和“灌溉式”教学[2]。机械基础课程实践性和综合性较强,如何在教学过程中考虑实践性是高校教师需要考虑的问题,同时机械基础是培养学生创新能力的一门重要课程,在教学过程中需要考虑相关创新方法的融入,特别是面向汽车、建筑专业的学生。由于机械专业的课程比较复杂,理论分析和计算较多,学生普遍反映学习偏难,特别是近机械专业学生的学习,他们的课程课时比机械专业少,而学习的内容比较多,这就需要采用通俗易懂的教学方法和教学手段。2.课程设置的问题。机械基础课程是将机械设计与机械原理课程内容综合的一门课程,对于工科类近机械专业的学习本身就具有一定的难度,而且课程教学安排的课时明显少于机械专业学习机械设计和机械原理课程的总课时,在短时间内要求学生掌握两门课的内容,由于知识点多,所以掌握难度比较大。3.教学条件的问题。部分院校虽然开设了机械基础课程,但教学条件远远不够,课堂上缺乏与之相关的教具和必要的演示模型,单纯的口头授课很难让学生理解如此复杂的抽象知识,学生缺乏对学习内容的感性认识,自然无法深刻理解和掌握。随着机械、汽车、交通运输等与机械相关专业的学生越来越多,再加上机械设备比较昂贵,学校购买的数量有限,在一定程度上制约了机械基础课堂实践环节教学的发展。4.课程考核的问题。这门课程考试的形式主要是书面考核,由于考核题目的数量有限,这种考核方式并不能覆盖机械基础整门课程的内容,所以不能有效地衡量学生对这门课的掌握程度,因此有必要改进考核形式,提出比较完善的课程考核体系。

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机械设计创新教学论文

1目前机械设计教学体系存在的问题

机械设计具有自身的程序,图1为设计的基本程序。图1机械设计的基本程序目前,机械设计教学中主要存在以下问题。

1.1教学内容过于防范

目前,机械设计这门课程包含的内容较多,有机械原理和机械设计。机械设计包括材料、力学、热处理、机械原理、公差与配合、机械零件、机械CAD等内容,所涉及的知识层面较广,教学内容较散,且与其他课程有着很多重复,如机械设计学科中有一项螺纹连接的相关教学内容。可见,教学范围与机械设计这门学科的学习原则不相符合。又如,减速器的类型、样式和设计参数要求,和机械制图中的减速器设计相关知识存在较高重复率,不仅在学科的学习层次上造成混乱,还浪费了学生的学习精力。

1.2与时俱进能力不强

机械设计这门学科的实用性较强,同时其教学内容随着科技的不断发展而不断变化。所以,传统的教学内容如果不进行更新,很难满足现代社会的需求。现代机械设计教学应当满足工程性和技术性需求,同时也应当具备系统性。因此,现代机械设计学科紧随时代的变化而改变,将传统的设计技术进行时代元素的融入。如今,很多相关院校对机械设计教学中的设备结构、设备强度和运动学等技术的教学比较注重,教学力度也较大,使能源问题、环境问题的教学很少涉及。尤其是安全、人机关系、美学等社会因素和价值工程、周期费用分析等经济因素,导致机械设计教学无法满足现代人们的生产需求。

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机械原理的革新教育模式

教育的根本目的是培养高素质人才[1]。对于工科专业人才的培养而言,除了要使学生掌握本专业的基本理论、方法以外,还应使其具备开拓、创新的意识、思维和能力。人才的培养模式必须与人才培养的目标相适应。德国的理工科大学人才培养目标是“工程师”,因而更加注重专业教育与工程实践。而美国理工科大学走的是通识教育模式,主要特点是以市场需求为导向,在整个教学过程始终以学生为中心[2]。

人才培养模式受到本国社会、经济和科技的发展以及历史文化背景等多种因素的制约和影响。不同的教育理念和培养模式支配着相应的教学内容的调整,教学资源的配备以及教学方法的改革。专业知识的传授是教育的主要内容之一,而创新意识、思维和能力的开发、培养则是教育更本质,更核心的内容。创新意识、思维与能力的培养是提高人才培养质量工作中不可回避的问题,也是对教学改革的深层次研究与探索。因此在教学中,不应出现重书本轻实践、重知识轻能力、重传授轻创新的情况,而应是“基础、实践、创新”教育的和谐统一。机械原理课程属于机械专业的学科基础课,通过对当前社会的人才需求进行分析,结合其课程以及授课对象的特点,从教学内容、教学方法、教学手段等几个方面对机械原理教学的创新模式进行探讨和诠释。

一、教学内容的创新

创新教育的目的就是培养和提高受教育者的创新素质和创新精神。要实现此目的,首先从改变教学内容入手,重视介绍学科发展的新动态、新方向、新内容,注重激励学生的学习欲望,调动学生的积极性,让学生了解更多更新的理论、技术与方法。例如,在绪论部分的讲述中,以往的内容主要是针对本课程的研究对象、基本概念、课程的地位和作用以及本课程的学习方法等展开的。但是,为了培养学生的创新意识,调动学生的创新积极性,除了经典部分的阐述外,还有必要结合现代科学技术的飞速发展,重点阐述机械原理学科的发展动向。如在机构的结构理论发展发面,可以让学生了解:为了广泛应用机电一体化技术,当今社会也迫切希望开展包括对液压、电磁、光电等非机械传动元件的广义机构设计。在对机构的平衡问题进行介绍时,引申到机构的动力学研究,进而让学生了解到大型机械设备的故障诊断和在线监测都是现代研究者关注的重点。有意识地将一些机械原理学科前沿的研究引入教学内容中,如微型机械的研究,它不是将传统的机械直接微型化,而是已经远远超出了传统机械的概念和范畴,是涉及多学科的综合技术的应用,也推动了处于机械原理学科前沿的微型机构学分支的产生。结合一些相关视频资料,学生在课堂上获取到这些知识的同时,兴趣也被调动了起来,拓宽了知识面和视野。让学生意识到“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力”,“一个没有创新能力的民族,难以屹立于世界民族之林”[3]。

此外,在教学内容的创新改革中,还可以尝试重心的转移,强调创新设计能力的培养,突出计算机的应用。教师在教学过程中逐渐实现淡化图解计算分析,强化解析法内容的教学,进一步加强学生对机械系统设计的综合认识。这种重心转移体现在:由图解法为主向解析法为主转变,使计算理论与计算机技术统一起来,提高机构设计的效率和正确性;由手动设计计算向计算机自动计算转变,提高学生计算机应用能力;由过去重机构分析计算向重机构综合转变,提高学生机构方案构思与设计创新能力和综合应用知识解决实际问题的能力。在教学中不断地营造创新环境,大大提高了学生的创新积极性。

二、教学方法的创新

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机械设计课程改革论文

1《.机械设计基础》课程传统教学体系和特点

这种从理论到实训实践的传统教学方法的最大弊端是课程理论性太强。由于学生专业基础,工程基础和知识基础都不扎实,再加上现在高职学生的学习积极性普遍不高,造成学习起来很吃力。即使听懂了也不知道怎样才能应用到工程实践上,怎样去解决实际问题。为了提高学生的学习积极性,让学生更能够听懂,达到更好的教学效果,很多人都在《机械设计基础》课程原体系的基础之上进行了教学改革研究。其课程改革综合起来包括:整合课程内容,拓宽知识面,增加信息量的改革1;采用精讲多练、加强自学、分析讨论三环节相结合,以启发式教育为主的教学方法改革2;利用现代教学手段,增强教学的直观性的改革3;重视实验教学,使学生学有所用的改革4;搞好课程设计,培养学生的综合技能的改革等等5。通过这些教学改革,教学效果得到了较大的提高。但并没有摆脱从理论到实践的框框,理论性太强,应用理论解决问题太少,学生学起来还是很吃力。

2.本教学改革的教学模式

本教学改革的基本要求是将从理论到实践的传统的《机械设计基础》课程教学模式,转变成以学生的设计项目做引导,整个教学过程都围绕着学生要解决设计项目的实际问题来进行教学。其教学过程,就是一个学生要完成自己的设计项目,老师要通过教学,指导学生完成其设计项目的过程。而学生的设计项目的内容就包含《机械设计基础》教学目标的内容。老师根据设计项目理论性的问题进行讲解,对方法性的问题进行指导。学生通过自己的努力,去完成自己的设计项目,以这种方式最大程度地去完成《机械设计基础》的教学任务和目标。具体来说学生的设计项目要包含有《机械设计基础》课程中大多数的内容。包括各种简单运动机构,如平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构等机构的结构、种类、工作原理、设计计算方法及设计过程;包括各种传动机构,如带传动、链传动、齿轮传动等传动机构的结构、种类、工作原理、设计计算方法和设计过程;包括机械中的轴、轴承、联轴器、离合器、弹簧、连接件等常见通用零件的结构、种类、工作原理、设计计算方法和设计过程;包括有机械系统总体设计的设计原理和方法,如传动方案的确定、原动机的选择、总传动比及各级传动比的确定、传动装置的运动和动力参数的计算。虽然这个项目不可能把所有的机构和零件都包括进去,但可通过老师的介绍,掌握大多数的设计原理和方法后,学生可根据自己的设计项目去选择具体设计内容。这种项目引导化的教学模式具体以以下步骤来完成:

3.教学模式的实施

(1)学生的设计项目我们给学生的设计项目就是设计一个简单的将产品从一个地方转到另一个地方的产品运送机。其结构简图如图二所示。图二设计项目简图这个设计项目几乎包括了《机械设计基础》课程中的大多数内容,包括机械系统总体设计、带传动设计、齿轮设计、离合器设计、轴设计、工作机的机构设计、连接的键设计、轴承选择设计、螺钉选择设计等。学生把这个项目设计出来后,《机械设计基础》中要掌握的内容都掌握了。我们不主张分组进行设计,而是每个学生都给这样的机器产品项目设计,但每个学生工作机的运动参数,如功率、转速、工作机工作的方式不一样。这样每个学生都要去完成自己的设计项目,都学到了机械设计的原理和方法,避免了吃大锅饭的现象。(2)学生的知识储备学生拿到设计项目后,开初由于没有知识储备是不能完成设计项目的,需要老师进行教学,使学生有足够的知识储备后才能进行相关的设计。如学生获得的设计项目,都含有工作机的机构设计,传动设计中的带传动设计、齿轮设计,输入和输出轴的设计,轴轮连接的键设计,离合器设计等等设计。老师在进行教学时,先进行各种类型设计的知识介绍,让学生先进行知识的铺垫,理解和掌握了这些知识后,才进行后续相关设计。比如,在完成工作机的设计时,老师先围绕学生要完成的工作机的机构设计,介绍各种机构的组成、材料、分类、工作原理、设计原理、设计方法和设计过程,让学生了解和掌握了这方面的知识后,以进行自己的机构设计。再比如,在完成带传动和齿轮传动的设计时,老师也先围绕学生要完成的带传动和齿轮传动,介绍各种带传动和齿轮传动的组成、材料、分类、工作原理、设计原理、设计方法和设计过程,让学生了解和掌握了这方面的知识后,学生也才能进行自己的传动设计。其他的设计内容的知识储备也按照这种方法来完成。这样学生就可以知道自己的设计内容用什么原理和方法去完成,学的知识究竟用来干啥,用来怎样解决具体问题。(3)学生设计内容的选择学生通过老师对项目中的每个内容进行讲解后,就掌握了这方面的知识,就可以选择这方面的知识去解决自己的问题。比如老师讲解了机械系统总体设计的设计原理和方法后,学生就可以进行总的传动方案的设计、原动机的选择设计、总传动比及各级传动比的确定、传动装置的运动和动力参数的计算,确定出该项目机器的各基本参数。又比如老师讲解了带传动的工作原理、设计原理和设计方法后,学生根据自己项目的要求选择自己所需要的带传动的种类,进而进行具体的带传动设计。再比如,老师讲解完了机构的种类、工作原理和设计原理后,学生就可以根据自己的设计项目的工作方式和特点,选择符合自己工作机要求的运动机构,进而进行相应的运动机构的设计。(4)学生完成自己的设计项目学生选择出了符合自己项目工作特点的设计原理和方法后,就可以进行自己的具体设计。包括系统总体设计、带传动设计,齿轮设计、各轴设计、连接键设计、轴承选择设计、离合器设计等等的设计。主要是要完成其设计过程,计算出各零件相应的尺寸参数,进行各尺寸的校核,画出相应的设计零件的零件图,最后写出一部完整的、符合要求的设计说明书。学生在完成设计过程中,可以按照老师介绍的方法和过程来完成,也可以通过查阅资料,用不同的方法来完成,也可以相互讨论来完成,但最终要独立完成自己的设计说明书。(5)学生对自己的设计进行阐述、答辩学生的设计说明书完成后,可以通过主动申请或老师指定同学来进行阐述、答辩。阐述是说明自己的设计是采用什么设计思路完成的,整体和每个具体机构和零件是怎样进行设计的,采用的设计原理和设计方法是什么,最后达到了什么效果,还有哪些不足需要改进的地方等等。答辩是学生对自己的设计进行阐述后,学生和老师都可以根据他的设计过程、原理和方法提出各种问题,让他进行解答。这样,通过学生的阐述和答辩后,更加巩固了所学的理论和设计方面的知识,了解了自己哪方面需要进行改进,还需要增加哪些方面的知识,怎样改进可以达到更好的设计效果。虽然不可能每个同学都进行答辩,但参加的同学越多越好。(6)老师的点评与打分同学完成阐述和答辩后,老师都要对同学的设计、阐述和答辩进行点评,指出哪些方面是搞得好的,哪些方面需要进行改进,采用哪种方案可以获得更好的效果等等。最后根据每个同学的设计的情况和效果进行评价,评价结果作为期末成绩的主要依据。

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