前言:中文期刊网精心挑选了机械原理概念范文供你参考和学习,希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感,欢迎阅读。
机械原理概念范文1
1.1突出概念的重要性
课程授课开始时,在讲解绪论之前首先对课程题目进行重点讲解。开始时,首先设置一个问题“机械原理主要学习哪些内容?或者说是机械原理是一门什么样的课程?”在学生回答问题前,我会和学生说你们只要理解了“机械原理”这四个字,那么这门课要讲什么内容你们就会非常清楚,在以后的学习过程中也就会有的放矢。开始的时候大多数同学都不能给出一个较好或者是接近的答案。随后,笔者将“机械原理”分解成“机械”和“原理”,给出类似的问题,“机械是什么?原理是什么?”这个时候大多数同学都能给出较贴切的答案。通过进一步的引导,学生对机械原理的含义和机械原理所要学习的内容就有了大概的理解。此时,会再次向学生强调,所有新的概念都是有学生前修的概念所组成,只要对前修的概念掌握了,新的概念学习就迎刃而解了。比如说,要想理解“机械原理”,首先必须明白什么是机械,什么是原理。
1.2强调思考在概念学习中的重要性
专业课程的学习和通俗读物的阅读不一样,字面意思有时候不能充分说明这个概念的表示,需要对概念进一步的理解,这就需要学生学会思考,并且要知道怎么样思考。比如说,机械原理课程中运动副的概念。“有两个构件直接接触而组成的可动的连接称为运动副。”那么,什么是运动副?有两个构件就可以有运动副吗?答案肯定是否定的。这就需要对运动副这个概念进行进一步的思考,或者说对其进行分解。从运动副概念的表述来看,可以对这句话进行如下分解:首先是有两个构件;再次,这两个构件的关系是直接接触(间接接触可以吗?肯定不行);还要满足一个要求就是这两个构件经过直接接触连接以后还要必须能动,如果不能动的话,那它们就组成了第三个新的构件,就不能称为运动副了。通过上面的思考过程来看,判断是否存在运动副,只要看是否同时满足如下三个条件:①有两个构件;②直接接触;③有相对运动。如果这三个条件同时满足,那么就存在运动副。这个例子看起来简单,但是学生如果对三个条件中的任何一个不能理解的话,就有可能对运动副的概念形成错判。从形式来看,这三个条件与运动副形成了一个二级金字塔的样式。所以说,学生在思考的过程中要掌握思考的方法,那就是,从塔尖塔底一步步的对概念进行分解,并且要理清哪些是同层概念,以及这些概念与其上下层概念直接的联系。
1.3概念表述尽量公式化
机械原理是机械设计的基础和机构原理设计遵循的依据,在概念讲授的过程中如果能够以图形的形式展示概念,那么对后续机械设计将有很大的帮助。再者,机械原理是一门承前启后的课程,对基础课画法几何、理论、材料力学和数学等知识要求比较高,自身内容的连贯性也特别强。所以说,在概念讲解的时候能够结合公式和图形的方式对相关概念进行表述,将会加深学生对概念的理解,有助于学生对概念的掌握。下面以公式化表述概念为例。在教材中速度瞬心的概念,“互做平面相对运动的两构件上瞬时速度相等的重合点,即为此两构件的速度瞬心。”在这个概念的理解上如果单纯就字面意思来看比较抽象,并且在实际的授课过程中发现同学理解起来特别困难,这个时候可以利用对表述公式化有助于对此概念的理解。首先,重合点代表的意义可以用公式表示为V1=V2,这里V1、V2分别代表构件1和构件2在重合点的速度;然后,以ω1和ω2分别表示构件1和构件2绕重合点的旋转速度,并记ω1≠ω2,或者是二者相等但反向。通过如此的公式化表述后,学生对瞬心的理解相对来说就容易一些,最后可以达到从繁入简。换句话说,用通俗的语言来表示瞬心的话就是“速度瞬心是一个点,这个点出两个构件的速度相等,并且这两个构件绕着这个点做相对转动。”
1.4对概念的强化方法
在课堂上通过讲课的过程中学生能够逐步的体会到概念的重要性,并且有意识的学会了对一些概念进行相应的思考,但是在作业和实践等环节往往还存在一些问题,通过了解发现,学生可能在课堂上理解了,或者是思考过了,但是没有较系统的对相应的概念去总结。所以在后续的教学课程中,除了随堂的习题作业以外,建议学生对当天所学的概念进行总结并以作业的形式进行考核。主要的做法是这样的。一个概念为一个序号,直接把教材上针对此概念的叙述一字不差的抄写下来,下面要做的就是此项工作的重点,另起一行写本人对这个概念的认识。比如说(1)压力角:作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝对速度Vc之间所夹的锐角。个人认识:压力角是一个角,对于角度来说是有一个顶点和两条边,那么就压力角来说,驱动力F的作用点就是压力角的顶点,驱动力F的作用线和从动件绝对速度Vc所在的直线就是压力角的两条边。如果能够理解到这种程度,不管是作平面连杆机构、凸轮机构还是齿轮机构的压力角都是很容易的事情。通过对学生对概念的总结情况来看,书写比较认真,并且能够做到很好理解的同学,习题的正确性非常高,期末的考试回答的也特别好,相反就比较差。
2注重现代教学手段与传统教学的结合
2.1现代教学手段的优缺点
目前的教学基本上采用多媒体教学,这种现代的教学手段对教学质量的促进和教学效率的提升确实起到了较大的作用,但是就机械类课程教学来说,全程采用多媒体教学有其一定的缺点,并且影响到最终的教学质量。
2.2采取传统教学方法的必要性
通过与学生的多次沟通交流,大多数学生反映的情况是,利用多媒体教学在动画演示、视频播放方面可以很好的展示所讲授机械的结构和运动、作业情况,但是针对一些原理性的讲述,比如说是在机械原理课程中,就凸轮轮廓曲线的设计过程、机构运动简图的绘制等,如果是通过多媒体进行展示,学生的普遍反映是效果比老师在黑板上手工演示要差得多。所以说,在机械类课程,特别是涉及一些应用性的内容时要注重现代教学手段与传统教学方法的相结合,这样可以很好的兼顾到学生对知识的掌握和理解,取得较好的教学效果。
3强调实践能力培养的重要性
3.1机械类课程的特点
从画法几何开始,机械类所开设的课程都基本要求学生要具有较强的生活观察能力、动手能力和理论与实践相结合的融会贯通的能力。再一个,机械类课程的理论性特别强,数学、力学、运动学和动力学等要求比较高。
3.2实践能力培养的方法
鼓励学生多注重观察周围的事物,特别是与机械相关的物件,养成一种爱观察、勤思考的习惯,这是决定学生能否实现实践能力培养的一个保证。再就是学院的实验室在教学期间全程向学生开放,鼓励学生多进实验室,对机械模型进行多观察、多思考,对教学实验用具多拆卸和组装,培养自己的动手和操作能力。并提醒学生在实践的过程中注重理论联系实际,结合课程理论内容的学习进度,有计划的进行相关实践的实施。
4注重团队精神的培养
4.1培养学生善于思想交流的习惯
机械设计没有最好,只有最合适,所以设计的过程中有仁者见仁,智者见智的韵味,只要能够满足设计的功能要求,可以说基本上就是合适的。在概念理解方面鼓励同学间互相交流,并就同一个概念的理解给出自己不同的认识,使大家得到在不同的角度对同一个概念的理解,这样可以优化自己的设计理念,实现最优设计。交流的过程本身是一个分享的过程,任何一个设计一般来说不是单个人能够完成的,需要几个人或者是很大的一个团队才能实现,作为一名设计人员不仅要具有较强的专业素养,更需要有良好的交流沟通能力。
4.2培养学生的整体意识
学生的整体意识培养主要包括两方面的内容,一是,学生对所设计的机械要有一个整体的概念,这是从专业的层面对学生的基本要求。再一个就是,学生在协同设计的过程中要注重团队的整体,不能顾己不顾彼,不考虑自身与团队成员间的设计部分的衔接问题,最后可能会出现衔接不上或者是相互干涉。
5结语
机械原理概念范文2
功概念的引入是激发学生的需要感,按需要引入,它主要通过情景的创设,营造一个力与距离的乘积具有一定涵义的氛围,然后再给出功的概念,如沪科版和苏科版都采用这种方式。
在学习“功”的概念时,若直接引入只能靠大量的习题来强化,靠纠错来提高,将生活中的功与物理中的功硬性区分开来,这样做的后果只会增加同学的困惑,使他们对物理产生高深莫测的神秘感,不利于培养学生的科学态度和正确的思维方法;而按需要引入则可以调动学生的积极性,通过从旧知识的现象、逻辑关系中去发现新问题,得出新见解,让学生既学会了发现问题、解决问题的策略,又体会了研究问题的方法。随着九年义务教育教材的多样化,我们可喜地看出,功概念的引入己逐渐从那些僵化教条的直接引入中走了出来,较多地体现出了探究思想的韵味。
如上海科学技术出版社出版的义务教育课标教材(司南版)就是以问题作为契机处理功的引入的?课题的名称是“做功了吗?”,小标题是“机械功”。
早期,人们在使用简单机械时发现,省力的机械不省距离,省距离的机械不省力,力和距离之间到底存在什么样的关系呢?为了评价机器的功效,机械师们提出了“功”的概念,后来这一概念引入到物理学中。
如图1所示,人们在使用动滑轮提升重物时发现,拉力F是物重G的一半,拉力上升的距离s是重物上升高度h的2倍。如果把拉力F与上升的距离s相乘,正好等于物重G与物体上升距离h的乘积,即Fs=Gh。后来又发现使用其他机械也是如此,于是人们开始认识到,力和物体在力的方向的乘积,是一个有意义的物理量。
物理学中把力和在力的方向移动距离的乘积叫做机械功,简称功。
你看,功概念的引入是建立在问题基础上,是通过前面知识的铺垫得来的,是在旧知识之上产生的新问题,得之自然顺畅,既合情又合理。苏科版教材好像还不放心,又在引入功的概念前加了一个“探究斜面”的小实验。
如图2所示,每次在小车上放不同数量的砝码,沿斜面方向匀速拉动小车,分别测出拉力的大小F、小车通过的距离s、小车及车上的砝码所受的重力G、上升的高度h,并记录在下表中。
假设用手直接把重为G的物体提升h高度,所用拉力等于G,手移动的距离等于h,如果利用斜面完成同样的任务,所用拉力F<G,重物通过的距离s>h,可以发现Fs与Gh近似相等。
力与物体在力的方向上通过距离的乘积是一个有物理意义的量。在物理学中,我们称这一乘积为机械功,简称功。
经过这样的探究活动,学生会在Fs=Gh上产生看法,二者相等的含义是什么?使用机械时其内部肯定有一定的规律,省力的同时不能省距离,省距离的同时也不能省力,我们用什么概念把这些现象概括出来呢?在疑问中通过猜想及彼此间的交流产生自己的新认识,感到力与在力的方向上通过距离的乘积是有物理意义的,这时才提出功的概念,强调做功的两个因素,从而可以自然地进入有关功知识的下一步学习中。你看,这不是在探究中既学会了方法,又体会到了乐趣吗;同时,这样引入功的概念也揭示了功的原理内容,即使用任何机械都不省功,将二者以这种方式结合,可以起到一箭双雕的作用。
以前功的原理内容是在功概念之后单独安排学习的,占一课时,主要针对机械是否省功展开的探究,实验的目的性很强,思维相对集中;而现在则是先从实验中总结出了“任何机械都不省功”的原理,并由此产生问题,然后再引入功的概念,这一小小的变化说明了功的概念不是凭空产生的,是从物理现象中总结提出的,它的基础是物理实事,是为了研究问题方便而建立的,这也正是所有物理概念引入的基础,探究的目的也在于此。
参考文献
机械原理概念范文3
关键词:机械振动;噪声控制;微分方程
1. 课程描述
《机械振动与噪声控制》课程适用的专业为机械类与近机类,选修学生属于大学本科三年级下学期的范围。本课程侧重机械振动与噪声控制原理,其内容密切联系实际工程,是一门专业基础选修课程。该课程以机械设计、机械原理为理论基础,研究机械工程中广义系统的振动问题;同时它又是一种方法论。
2. 课程目标
本课程的目的在于使学生能以动态而不是静态的观点去看待一个机械工程系统;从整体而不是孤立的视角,从整个系统中的信息之传递、转换和反馈等角度来分析系统的动态行为;能结合机械工程,应用经典振动理论中的基本概念和基本方法来分析、研究和解决其中的问题。要重点研究2个方面:①对机、电、液系统中存在的问题能够以振动力学的观点和思维方法进行科学分析,以找出问题的内质和有效的解决方法;②如何控制一个机、电、液系统,使之按预定的规律运动,以达到预期的技术经济指标,为实现最佳振动奠定基础。
3. 课程内容及安排
授课28学时,实验4学时。
第O章 绪论
本章教学目标:全面掌握机械振动的基本概念和研究对象,了解本课程的研究任务、学习目的和意义。
本章教学基本要求:了解机械振动的基本含义和研究对象,学习本课程的目的和任务;掌握广义系统运动微分方程的含义。了解系统、广义系统的概念,了解系统的基本特性。掌握自由度的含义,学会分析动态系统内振动的过程,掌握系统或过程中存在的耦合。了解力学系统的几种分类方法;掌握振动力学的工作原理、组成;领会激励、响应的意义。了解振动系统中基本名词和基本变量。了解线性系统、非线性系统、确定性振动、随机振动的概念。了解模态的基本组成。
第1章 单自由度线性系统的自由振动
本章教学目标:学会单自由度线性系统的振动微分方程的建立方法、简化方法与分析方法。
本章教学基本要求:了解振动微分方程的基本概念。能够运用动力学、电学及专业知识,列写机械系统、电子网络的振动微分方程。掌握阻尼的概念、特点,学会求等效阻尼。能够用拉普拉斯变换求系统的频率响应函数。掌握频率响应函数的基本形式及相关参数的物理意义。了解无阻尼固有频率、有阻尼固有频率的意义。能够根据系统的振动微分方程,求出系统振动的通解。掌握无阻尼系统、具有黏性阻尼系统的响应求法。掌握相平面方法,了解相平面、相轨迹与奇点的概念。
第2章 单自由度线性系统的受迫振动
本章教学目标:学会通过系统的受迫振动方程来分析系统的时间特性。
本章教学基本要求:了解系统受迫振动的组成。初步掌握系统的特征根的实部与虚部对系统自由响应项的影响情况。了解受迫振动系统时间响应分析中常见的典型输入信号及其特点。掌握简谐激励的定义和基本参数,能够求解单自由度线性系统的单位脉冲响应。掌握受迫振动系统过渡阶段的基本形状及意义。掌握共振现象。掌握幅频响应曲线、相频响应曲线的基本形状,以及振荡情况与系统阻尼比之间的对应关系。掌握半功率带宽的定义及其与系统特征参数之间的关系。了解如何通过半功率带宽的方法,解答系统的阻尼比。掌握共振频率的定义,掌握品质因数与系统阻尼比的关系,掌握频率比的含义。能够求解任意激振力作用下的响应,掌握卷积法,机械阻抗方法。
第3章 多自由度线性系统的振动
本章教学目标:学会通过系统运动方程的矩阵形式来分析系统的特性。
本章教学基本要求:掌握刚度影响系数的定义,掌握广义特征值问题、固有模态与模态正交性。掌握模态质量、模态刚度、模态矩阵、主坐标的求法。掌握复指数算法的基本数学原理,会严格证明。熟悉动柔度矩阵或复频响应矩阵。掌握比例黏性阻尼和实模态理论,瑞利阻尼的定义和具体表达式,瑞利阻尼中两个比例系数的确定。了解自由振动的模态叠加方法。会用模态叠加方法和直接求解方法确定系统的自由振动。了解减振器的概念。
第4章 连续线弹性系统的振动
本章教学目标:学会连续线弹性系统振动的求解方法。
本章教学基本要求:了解连续参数系统的定义。掌握直杆的纵向自由振动方程。学会固支杆、自由杆、一端固定一端自由杆的模态图。掌握模态函数的正交性。理解欧拉-伯努利直梁的弯曲振动动力学平衡方程。掌握均匀悬臂梁、均匀简支梁、均匀自由梁的模态图。理解矩形薄板自由振动,薄板的简单边界条件,前4阶模态的绘制。
第5章 线性振动的近似分析方法
本章教学目标:学会瑞利近似分析方法。
本章教学基本要求:了解近似分析方法的由来。掌握瑞利商。熟练掌握用瑞利法计算均匀简支梁的基频。(作者单位:三峡大学机械与动力学院)
基金项目:三峡大学2013年高等教育科学研究项目(1322)
参考文献:
[1] 田红亮,钟先友,秦红玲,依据各向异性分形几何理论的固定结合部法向接触力学模型[J].机械工程学报,2013,49(21):108-122.
[2] 田红亮,钟先友,赵春华,区分弹性与塑性变形的结合面法向校正模型[J].机械工程学报,2014,50(17):107-123.
[3] 田红亮,钟先友,赵春华,计及弹塑性及硬度随表面深度变化的结合部单次加载模型[J].机械工程学报,2015,51(5):90-104.
[4] 田红亮,赵春华,朱大林,金属材料结合部法切向刚度修正与实验验证[J].农业机械学报,2012,43(6):207-214.
[5] 田红亮,朱大林,秦红玲, 结合部法向载荷解析解修正与定量实验验证 [J]. 农业机械学报,2011,42(9):213-218.
[6] 田红亮,赵春华,朱大林,整个螺栓结合部的法向连接动刚度及试验验证 [J]. 西安交通大学学报,2012,46(9):31-36.
[7] 田红亮,朱大林,秦红玲.固定接触界面法向静弹性刚度 [J]. 应用力学学报,2011,28(3):318-322.
[8] 田红亮,赵春华,方子帆,微动结合部的一次加载过程 [J]. 振动与冲击,2014,33(13):40-52.
[9] 田红亮,赵春华,方子帆,基于各向异性分形理论的结合面切向刚度改进模型 [J]. 农业机械学报,2013,44(3):257-266.
[10] 田红亮,方子帆,朱大林,固定接触界面切向静弹性刚度问题研究[J].应用力学学报,2011,28(5):458-464.
[11] 田红亮,陈从平,方子帆,应用改进分形几何理论的结合部切向刚度模型[J]. 西安交通大学学报,2014,48(7):46-52.
[12] 田红亮,刘芙蓉,方子帆,结合部静摩擦因数修正与定量实验验证[J]. 农业机械学报,2013,44(10):282-293.
[13] 田红亮,赵春华,方子帆,金属材料表面静摩擦学特性的预测研究――理论模型[J].振动与冲击,2013,32(12):40-44,66
[14] 田红亮,刘芙蓉,赵春华,金属材料表面静摩擦学特性的预测研究――实验佐证[J].振动与冲击,2014,33(1):209-220
机械原理概念范文4
关键词:机电系统 概念设计 应用特点
中图分类号:TH-39 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)04(c)-0041-01
机械电子学自从20世纪70年代诞生至今,历经了差不多40个年头,在科学水平的不断发展的同时,人们对于机电产品的需求也随之逐渐增加。在需要企业具有快速创新研发新产品能力的时代大环境下,概念设计技术的应用越来越普遍,不但在汽车等高档奢侈品上得以应用,在机电系统上的概念设计也越来越受到大家的青睐。因此,不仅要清醒地认识到机电系统概念设计技术研究的背景,还要深刻理解机电系统和概念设计技术的具体内容,同时,对机电系统概念设计技术的应用特点进行一定的探析。
1 机电系统概念设计技术与应用的研究背景
就机电系统概念设计技术与应用的研究背景而言,包括技术支持和机电产品需求两个方面。具体来说,一方面,鉴于机械电子技术、传感技术,以及计算机信息技术的持续发展,为机电系统的探索和应用提供了技术方面的大力支持。另外,人们对机电产品的需求和种类日益增多,然而,整个社会对机电产品的实际需求的变化速度无法与其产品的设计速度相适应。因此,机电系统的设计是机电产品的研发进程中的重要环节之一,而机电系统的概念设计更加是极具创造性的重要阶段之一。另一方面,由于当今世界,科学技术日新月异,新产品更新换代的速度明显加快,现代市场的产品竞争日趋激烈,对于机电系统的设计的要求将更加严格,对于机电系统的设计师而言,除了以往常用的适应性设计及变形设计,机电系统的创新性设计的任务已经迫在眉睫。面对严峻的挑战,应当明白机电系统产品创新的关键所在,清晰地认识到机电系统概念设计技术的重要性。
2 机电系统以及概念设计的内涵
2.1 机电系统的内涵
机电系统,也是机电一体化系统,它一般是指几厘米以下,甚至更加小尺寸的小型装置,主要由传感顺、执行器,以及微能源等组成,实际上是一个相对独立的智能系统,在电子和机械等各个领域有着非常广泛的应用。对于机电系统的具体内涵,其实有很多不同版本的理解,有的认为,机电系统是一种将机械设备、电子装置和各种软件等有机结合而组成的应用系统;有的认为,机电系统是一种主要由计算机信息网络协调并控制的,以此来实现机械力、运动和能量流等多动力学任务,同时,将机械和机电的各个部件相联系的系统;有的认为,机电系统是一种将多种不同技术,比如,机械电工、电子光学等组合而成的系统。而在我国普遍将机电系统定义为是机电一体化技术(包括精密机械技术、伺服传动技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术,以及系统总体技术)与机电一体化产品的合称。
2.2 概念设计的内涵
众所周知,产品设计是一项非常复杂的工作,就其具体的过程而言,虽然国际上有诸多论述,众说纷纭,但是无论是哪一种说法,得出的总结就是产品设计涉及到两个重要的设计阶段,也就是概念设计与详细设计。而概念设计的内涵主要包括这样几个方面:首先,功能创新;其次,功能分析和功能结构图设计;再者,工作原理解的搜索和确定;最后,功能载体方案构思和决策。因此,概念设计在产品设计的整个过程中占据着重要地位,发挥着不可替代的作用,如果概念设计做好了,产品设计的整体水平才能达到一定的高度。此外,机电系统的概念设计运用到多个学科范畴的知识,其体现了设计的高度艺术性、创新性,以及综合性。
3 机电系统概念设计技术的应用特点
3.1 创新性
我国一直致力于建设创新型国家,培养创新型高新技术人才,对于“创新”一词的高度重视是当今社会的必然要求,而对于机电系统概念设计技术而言,创新性更是机电系统概念设计技术的精髓和灵魂,如果要适应时展的要求,满足用户对机电产品的日益增长的要求,就要很好地体现机电系统概念设计技术的创新性特点,只有不断地对机电系统进行创新的概念设计,才能够打造出能够让机电产品的用户感到满意并且适用的新产品。因为机电系统本身就是一个相对比较繁杂的综合性系统,所以,机电系统概念设计技术上所体现出来的创新可以是不同层面的,比如,机电系统的结构的完善和更换等等。无论是哪个方面的创新,都直接对机电系统的整体的创新有很大的影响。因此,机电系统概念设计技术的创新性特点是不可忽视的。
3.2 多样性
除了创新性的特点以外,机电系统概念设计的另一个比较重要的特点就是它所体现出来的多样性。无论是机电系统概念设计的手段的多种多样,还是机电系统概念设计的设计方案的丰富多样,都在一定程度上反映了机电系统概念设计在市场需求、工作原理,以及产品形态等多个方面的多样化。不但布局不同会体现多样化,而且设计思路不同也会加强多样化的显现。
4 结语
总而言之,从长远的角度来看,机电系统的快速发展和更新换代都离不开概念设计技术的应用。就目前的情形而言,机电系统概念设计技术的使用早就已经在世界范畴内得到了大家的普遍认可和推崇,作为产品设计的重要环节,概念设计是整个产品设计的过程中最不可或缺的一个阶段。在某种程度来说,概念设计阶段在产品的生命周期里发挥着决定性的作用,产品特征多半通过概念设计阶段的内容来决定,同时,概念设计也是市场及企业间的角逐竞争的关键因素。上述内容通过对机电系统概念设计技术与应用的研究背景的分析,在深入理解相关概念的基础上,对其应用特点等进行探析对该领域的发展具有一定的参考价值。
参考文献
[1] 程志刚,李瑞琴,董亚峰,等.机电一体化产品概念设计理论现状与展望[J].中北大学学报,2006,27(1):18-22.
[2] 霍志璞,黄克正,艾兴.机电系统概念设计自动化中的一体化理论探讨[J].机电一体化,2005(3).
[3] 邹光明.机械产品概念设计建模及求解策略的研究[D].武汉:华中科技大学,2005.
[4] 张建明,魏小鹏,张德珍.产品概念设计的研究现状及发展方向[J].计算机集成制造系统-CIMS,2003,9(8):613-620.
[5] 马峻.创新设计的协同与决策技术[M].北京:科学出版社,2008.
机械原理概念范文5
关键词:机械原理,教学;学生,实践能力,创新能力
随着机械原理课程体系的改革与深化,课程内容在不断更新和增加,教学学时相对减少,但教学目标没有降低,反而有所提高,学时与内容形成了突出矛盾。如何提高学生学习的自主性和能动性,使学生在较短时间内既能掌握主要内容,又有一定的基本技能训练,培养和提高学生的实践和创新设计能力,成了教学改革的重要课题。
一、根据社会需要,及时更新教学内容
传授知识与培养能力并重。教学中,不仅要强调课程的基本概念、基本理论和基本方法,而且还要注意促使学生在掌握和运用基本理论和基本方法的过程中,能够结合具体工程对象思考和研究问题。利用实验室和大学生科技创新实践基地的开放条件,组织学生观看常用机构和科研产品,启发学生思考和总结,以探索新的设计方法,提高其创新设计能力。
逻辑思维能力和形象思维能力一体化培养。机械原理课程的许多基本理论都经过严密的推导和论证,以此来培养学生的逻辑思维能力。在使用的cAI课件中引入栩栩如生的机构运动仿真模型,可以开发学生的形象思维,把抽象的逻辑推理和形象的机构运动时空关系结合起来,促使其建立工程实践观念。
力求把分析方法和设计方法与计算机技术结合起来。机械原理中的许多图解法都具有概念清晰的特点,如机构运动分析和力分析的图解法、凸轮轮廓设计和基本尺寸确定的图解法等,而解析法又往往被认为难以给出形象的概念。教学中,通过计算机图形功能和可视化技术,把许多解析法、数值法的计算过程和计算结果进行可视化处理,使之超出原来图解法的概念清晰程度,并可以改变参数,做到举一反三,使学生把机械原理的学习和研究提高到一个新水平。
二、大力推进教学方法改革,实现从注重知识传授向重视工程素质和创新设计能力培养转变
转变教学观念,牢固树立以学生为中心的思想。正确认识学生是主体,教师为主导的内涵,充分调动学生学习的积极性和主动性。改革“灌输式”教学方法,实施启发式、讨论式、研究式教学,达到师生互动,改变被动的“要我学”为学生积极主动参与式的“我要学”。选择部分课程内容由学生主讲,老师总结点评,让学生撰写与课程内容相关的小论文、读书报告等,从而使学生的主体地位得到真正体现。
在课堂教学中,强调结论与过程的统一,坚持感知(具体)一概括(抽象)一应用(实际)的认识过程,使学生的认识活动建立在具体感知的基础上。用实物、模型、挂图或多媒体展现机构和机械零部件的结构、工作原理,然后通过抽象概括,得出知识的结论并应用于实际。在这个过程中,使学生的思维得到训练,既掌握知识,又提高能力。
在课堂教学中,坚持理论联系实际的学风,把基础理论与设计实践紧密结合,不断将新的概念、新的思维方式和新的研究成果引入课堂,增加课堂信息量,引导学生涉足活跃的学科前沿。
在课堂教学中,讲、练结合,安排设计性大作业,如机构运动分析和力分析、凸轮机构设计、机械系统方案设计等,培养学生理论联系实际的设计思想和创新设计意识。安排学生上机,进行机构的计算机辅助设计,强化学生的计算机辅助设计能力和绘图能力。
三、改革实验教学,培养学生的创新意识和动手能力
实验教学是验证理论,培养学生动手能力、创新意识和工程素质的重要手段;是提高学生实验技能,为以后的创新实践打基础的工程训练方法;是以发挥学生主观能动性为主的现场实践。为了适应新形势下对创新人才培养的需求,必须改变以往那种重知识灌输、轻创新能力培养的实验教学方式,要对实验教学内容、教学方法进行改革。
改革实验教学内容。实验内容的设置在考虑到学生的认知规律和创新思维过程的前提下,应将其分为两个层次来设置。第一个层次是将认知性、验证性实验与综合性实验相结合,这对于培养学生的形象思维能力和创新意识是非常重要的。技术基础课较基础课更加接近工程实际,要理解和掌握技术基础课程的一些内容,解决工程实际问题和进行创造性的设计。单靠逻辑思维是远远不够的,必须发展形象思维能力。通过实验,学生可以把机械产品和各种机构的复杂实物形态信息转化为能够被人的感观接收的具有客体特征的信息,然后再将其转换为适于主体思维进行操作的观念编码信息,有了这样一些信息,在进行机械产品创新设计过程中才能够做到才思喷涌,举一反三。第二个层次是分析性、设计性与创新性实验相结合,这对于激发学生主动参与实践活动的热情,培养学生创新思维和动手能力具有很好的促进作用。经历了一定阶段的理论学习和实验认识,学生已经具备了一定的感性认识和分析问题、解决问题的能力。这时开设一些具有设计性和创新性的实验,可以充分发挥学生的主观能动性和创新积极性,挖掘创造潜能,培养创新意识和严谨的科学态度,提高解决实际问题的能力,使学生从中学到更多的实验技能和实验创新方法。
改进实验教学方法。要变以教师传授实验技能和知识为主的教学方法为以学生为主体的实验教学方法。学生应根据实验要求自己设计实验内容、实验步骤,教师在实验过程中主要起引导和启发作用,留给学生足够的创新空间,这样可以充分发挥学生的主观能动性,真正提高学生利用所学理论知识解决实际问题的能力,提高创新意识和动手能力。
四、改革课程设计模式,培养学生工程设计的整体观念和创新意识
大多数高校的机械原理和机械设计课程的设计都是单独进行的,均以消化本课程内容为基本目的。前者侧重于机构的分析、设计和机械系统方案设计;后者侧重于零件的选材和结构设计。不考虑总体、不考虑多种因素的限制和联系,达不到各自设计的要求。两门课程设计融合在一起,变成综合性课程设计后,可从机械设计的全过程出发,做到课程设计的完整性、系统性和综合性。两门课程设计合二为一后,要同时满足两者的设计要求。设计内容要能覆盖两门课程的主要内容,既要包括机构和机械系统方案设计,又要包括机械传动装置和典型零件的设计。
为了提高教学效果,要改变传统的教学模式,变集中式教学为先分散后集中式教学。将执行机构设计的一部分内容融于机械原理教学中,连杆机构内容讲完后,就将课程设计任务布置给学生,要求学生将执行机构用连杆机构组合而成,以后每讲完一种机构,学生就可以在原有机构的基础上进一步改进和创新。最后,学生可通过参观样机、查阅资料、讨论及教师辅导构思出多种执行机构的运动方案,并对各种执行机构的运动方案进行运动分析和力分析,优选出最佳方案。随着机械设计课程的进行,当机械传动部分讲完后,就要求学生进行传动方案的拟定,同时选择电机,进行传动装置运动和动力参数的计算,并对传动零件进行设计计算。当轴系零部件部分讲完后,要求学生完成轴系的结构设计。这些工作让学生在平时学习过程中借助计算机完成,同时加强对学生结构设计能力的培养。这样,既可使学生在集中教学时间段内轻松完成课程设计任务,又可使基本设计能力的培养循序渐进,更加扎实,还可以大大改善机械原理和机械设计课程的教学质量,避免理论与实际脱离。
机械原理概念范文6
1中职机械基础实践教学应有目的性
教师应结合机械基础课程内容,为学生创造到企业实习的机会。在机械加工现场参照实物讲解机械的工作原理和过程,有目的性地增强学生的感性认识。这些实习经验与学习机械基础后续课程应紧密相连,奠定机械专业的操作基础。企业实习内容应针对机械基础教学课程,应包括机械传动、常用机构及轴系零件和液压传动的基本知识、工作原理和应用特点;了解和掌握机械零件的工作特性、机械传动的原理和应用特点;学生还应跟企业的师傅学习维护和使用机械设备的知识和技能。通过在企业的机械加工和操作实习,机械教学就更加生动,促进学生对机械工作原理的理解。实践课是机械基础教学的重点内容,学生应按照教师的指导,按照实训步骤进行动手操作,遇到问题要积极思考,参照机械理论进行解决,这样更能加深对机械工作理论的理解。例如在讲解定轴轮系时,可以带学生去参观普通车床的主轴箱,感受它内部的齿轮传动特点,这样直观、鲜明的教学形式能够取得良好的教学效果。
2加强师生互动教学
中职学校的机械基础教师应在专业课上有着丰富的知识,可以通过灵活多样的教学方法,将机械基础课程内容生动地传授给学生。对于每节课程的设计,教师都应结合企业生产现状,将教学内容的重点和难点,通过生活和工作中的实际案例进行分析,这样可以化解学生对抽象概念和复杂公式的畏难情绪。教师应对学生存在的难点问题进行互动讨论,以降低课程难度。教师应尽量避免抽象的机械概念和公式,而采用直观的教具和生动的比喻加深理解,化难为易。教师还应通过课程作业与学生进行互动,对在作业中存在的问题,在课堂上进行整理详细的讲解。在课堂进行辅导,能够加深学生对所学知识的理解,从而成为机械基础教学的重要组成部分。教师应指导学生从那些角度分析问题,并且应强调对机械结构实物观察的重要性,鼓励学生多查找参考资料,这样就可以拓展解题思路和专业视野。
3培养学生的问题意识
在机械基础课程的教学中,教师提出与课程重点内容相关的问题,激发学生的思考,开展探究性教学。教师设置思考情境,通过学生的思考分析加深对知识的理解。例如,教师讲解棘轮机构时[1],可以让学生思考生活中骑自行车,脚踩自行车的反转踏板时,自行车却不能倒车的原因。再如,让学生思考蜗杆传动中涡轮转向应如何确定。
4采用多媒体案例教学方法
当前,由于信息技术的迅速发展,多媒体技术已经广泛应用于学校的教学中。特别是机械类课程,通过多媒体的教学能够改善教学环境,提高以学生为主体的教学的实现,通过直观、形象的教学图片等,增强学生的理解力。中职机械基础课程中的机械机构教学内容,客观上应有动态的演示。例如教学平面连杆机构、凸轮机构时,最佳的教学就是应用多媒体教学课件,把曲柄摇杆机构的急回特性、死点位置,在凸轮机构中从动件的运动规律进行直观、生动的演示。教师应选取具体案例并接近生活进行讲授,如缝纫机、内燃机、摇头风扇、汽车雨刷、饮水机等案例,促进学生对平面连杆机构、凸轮机构应用到机器上的理解[3]。因此,教师应采用多媒体案例教学方法扩大学生的空间想象和抽象思维。