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机械传动方案设计范文1
关键词：OBE；工程教育；《机械原理》课程设计
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）21-0057-02
为了推进工程教育改革，促进中国工程教育的国际互认，培养与国际接轨的中国工程师，由专门的职业或行业协会（联合会）、专业学会针对高等教育机构开设了工程类专业实施专门性认证，工程教育认证强调工科专业人才培养质量达到行业提出的基本质量标准要求，是一种合格性评价[1，2]。工程教育专业认证强调的三个核心理念：产出导向（Outcome based education，简称OBE）、学生为中心、持续改进，这些理念代表了工程教育改革的方向，是一种先进的教育理念[3]。我国若要成为《华盛顿协议》正式签约组织，就必须基于OBE理念，深化我国的工程教育改革和工程教育认证体制。
《机械原理》是机械类专业必修的一门重要的技术基础课，它是研究机械的工作原理、构成原理、设计原理与方法的一门学科，而《机械原理》课程设计是紧随《机械原理》课程之后的实践性教学环节，是《机械原理》课程的延伸[4]。基于OBE工程教育认证的12条毕业能力要求及课程规划，《机械原理》课程设计需培养的主要能力包括：1）掌握工程基础理论知识并能将其应用于工程问题（毕业要求1）；2）具有分析和解释数据，得到合理、有效结论的能力（毕业要求2）；3）具有综合运用机械设计理论和技术手段设计复杂机械系统、部件和过程的能力（毕业要求3）。
本文基于OBE工程教育理念对《机械原理》课程设计课程能力的上述四条要求，结合近年实践经验，阐述我校《机械原理》课程设计改革模式，并为其《机械原理》课程设计改革提供参考。
一、机械传动系统设计能力
《机械原理》内容包括两部分，其一是对现有机构的学习，包括构型分析、运动学和动力学的学习；其二是针对具体任务，利用所学机构学知识，设计传动方案。前者称为分析，后者称为型综合，《机械原理》学习的最终目的，就是要达到型综合的高度，《机械原理》课程设计正是锻炼综合能力的实践教学。
遗憾的是，传统的《机械原理》课程设计，体现不出OBE所要求的设计系统的能力，复杂机械系统更无从谈起，因此，改革势在必行。
基于OBE教学理念的课程设计改革使设计题目多样化，调动学生设计的积极性而不限制其思维，并且课程设计只提出最终要求而不限制方法，为了让学生在规定的时间内独立完成设计任务，题目不宜太深太复杂，其原则为：题目具有综合性，以运动方案设计为主；题目要覆盖《机械原理》课程的主要内容；题目应结合生产实际，是学生在日常生活、生产实践中所熟悉的；题目的设计结果应包括两到三种基本机构，也允许选用其他常用机构或组合机构；题目要有一定的灵活性和创新性，有利于发挥学生的创造力。
在设计题目确定后，需对已选题目提出三种运动方案，并经反复论证，确定一种最佳运动方案进行设计和分析。这种自由选题的模式可大大提高同学的兴趣。设计方案由学生独立提出，经独立地分析、比较后确定最佳方案，以发挥其主观性、创造力，使学生受到一次真实的设计训练，进而提升其机械传动系统设计能力。
此外，改革后的课程设计，学生们可以自由组合，每个小组自由选择设计题目，小组成员分工协作，共同完成设计任务。从选题、论证、设计到最后提交设计成果，共同讨论、研究，各自发挥自己的长处，不仅培养了创新意识和创新能力，也使他们体会到团队合作的作用。这也符合OBE培养大纲中工程毕业生个人能力和人际团队能力培养的要求。
二、工程基础理论知识应用能力
传统的《机械原理》课程设计中，方案确定之后，其相关运动参数也随之给定，每个学生需要做的就是绘制机构运动简图，利用图解法和解析法对所选机构的位移、速度、加速度及力进行分析，并绘制机构运动线图和作误差分析，最后编写课程设计说明书。从本质上来说，这样的设计仅能算一次作业，效果并不理想。尽管学生都能按部就班地完成设计任务，但却调动不了学生的设计兴趣，对工程基础理论知识的应用缺乏深刻理解，谈不上对学生的毕业能力的培养。
基于OBE教学理念的课程设计改革使设计题目多样化，只提出最终要求而不限制方法，学生可以充分地利用所学的理论知识去解决实际的问题。考虑到《机械原理》课程设计时间较短，教师在《机械原理》课程教学中，需提前做出安排，如现代工具的使用、软件的学习、各种方法的比较、综合性作业安排等。
任务的不确定性导致解决方法的多样性。学生需要根据所选择任务，基于所学的机构学知识，甚至查阅相关文献去设计解决方案，当多个设计方案确定后，需要比较各方案的优缺点，必然会深入了解每个所设计的传动方案，最终方案确定后，需对其进行结构、运动学和动力学分析，因有了方案设计的深刻理解，设计的目的已非常清楚，在相应分析时，对方法的选择和掌握自然水到渠成，加深了对所学理论知识的认识，明确了理论知识的实际应用，从而不至感觉学无所用。
三、分析和解释数据能力
在我国的工程教育认证中，第二条毕业要求学生能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论[5]。传统课程设计整个传动方案为教师所指定，分析方法固定，无需学生深入了解，只需按部就班完成画图和分析即可，可见，传统课程设计在第二条毕业能力要求上基本没起到培养作用。
改革后的课程设计，从设计任务到设计方案的确定，均需要学生根据具体情况进行分析，然后根据所学知识，自己设计传动方案，并需要通过多方案的比较而得出可行方案。在方案确定后，详细设计传动系统时，需要根据实际任务确定各参数，最后对机构进行分析，并对数据进行误差分析。为了更真实地让学生理解数据的意义和正确性，要求学生对所设计的传动方案进行全部或者部分的搭接实验，通过搭接实物并测量参数，再与理论分析数据进行对比，找出误差存在原因，从而得出相应结论。
四、考核方式的改进
评估学习产出是OBE教育模式中十分重要的环节，如何合理地对各项能力进行客观评价，对课程的改革及持续改进有非常重要的作用，与课程设计所培养能力相对应，《机械原理》课程设计成绩分为四部分：选题成绩、平时成绩、设计成绩及答辩成绩。各部分成绩分值及考核依据如下。
选题成绩占总成绩的30%。主要考查设计机械传动系统方案能力。每个团队均需通过PPT形式，结合参考文献查阅或调研情况，对自己团队的设计任务进行说明，根据所定任务设计两到三种机械传动方案，每个方案中必须包含两至三种典型传动机构，并且必须包含四杆以上连杆机构。根据传动方案是否合理、考虑是否周全、有无创新点、是否实用进行综合考核。
平时成绩占总成绩的10%，主要依据设计阶段的出勤情况和态度评定，这是设计正常进行的基本保证，也是初步对毕业要求9中个人与团队能力的培养。
设计成绩占总成绩的40%，主要评估工程基础理论知识应用能力与分析和解释数据能力，根据所选择分析方法、数据分析的正确性、模型建立、运动仿真、简图绘制等进行评价。
答辩成绩占总成绩的20%，各组将集中设计阶段的工作及成果以PPT形式作汇报，主要介绍组员分工及完成情况，组员自评分，搭接视频等，并回答提问，据此评判答辩成绩。
通过此类考核方式，对毕业生的能力9（个人与团队）和10（沟通，包括撰写报告和陈述发言、清晰表达或回应指令）也起到初步培养的效果。
此外，上述基于OBE工程教育理念的考核方式对教师的教学投入提出很高要求。例如：教师需要投入较多的精力和心血研究繁琐的教学目标分解和教学方法选择，要求其自身具有扎实的专业理论知识、较广博的基础知识面、较强的动手能力及计算机应用能力。对设计中可能出现的各种方案及其特点要有充分认识，能够正确引导学生，使他们经过认真思考和分析比较后，可以选择一个适当的方案。这样才能适应当前实践教学改革和发展的需要，从而有效引导学生积极思考，培养他们的创新能力。
五、结束语
经过近两年的实践，发现根据OBE教学理念改革后的《机械原理》课程设计，为学生机械传动系统设计能力、工程基础理论知识应用能力、分析问题和解决问题的能力以及团队合作和工程实践能力的锻炼和提高提供了很好的平台，并确实取得了较好的效果。然而，OBE工程教学模式是一个系统的工程，无论是在设计内容，还是在设计方法和评估方式上，还有很多需要完善之处，需要进一步的改革和探索，持续改进，以更好地培养学生相应的毕业能力，实现培养与国际接轨的中国工程师的目标。
参考文献：
[1]中国工程教育专业认证委员会.工程教育认证一点通[M].北京：教育科学出版社，2015.
[2]余天佐，刘少雪.从外部评估转向自我改进―美国工程教育专业认证标准EC2000的变革及启示[J].高等工程教育研究，2014，（6）：28-34.
[3]顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式――汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014，（1）：27-37.
机械传动方案设计范文2
[关键词] 蜂窝煤成型机； 结构设计； 运动仿真； 优化设计
Abstract： According to the punch forming process of honeycomb briquette， the research on the structural design and optimization of the molding machine for honeycomb briquette has been done. The fully enclosed structure has been designed to combine the gearing-down mechanism and machine body， which optimizes the designing scheme of drive system. In addition， the three-dimensional modeling and motion simulation have been done to coordinate the movement of implementing agencies without interference， which ensures the optimal design of the molding machine for honeycomb briquette.
Keywords： molding machine of honeycomb briquette， structural design，motion simulation， optimal design
1 引言
机械传动式蜂窝煤机的变速传动系统主要有开启式和封闭式两种结构，目前国内大部分生产厂商生产的蜂窝煤机已逐步向封闭式结构发展[1]。封闭式变速传动系统有利于延长零部件的工作寿命，降低工作噪音，提高安全性能，减少整机体积，降低材料成本以适应工作环境多尘等优点，而开启式结构则不具上述优点。
2 机构传动方案设计
冲压式蜂窝煤成型机的功能是将煤粉加入到转盘的模筒内，经冲头冲压成型煤。为了实现蜂窝煤冲压成形，机构的传动方案设计如图1所示。
上述传动方案中，冲压机构采用对心曲柄滑块机构、模筒转盘为槽轮机构、扫屑机构为附加滑块摇杆的机构设计[2，3]。传动工作原理为电动机1的动力由带传动2传送到轴1，然后分两路传动。第一路为主运动链，用来完成蜂窝煤的冲压成型和成型煤出模的动作；第二路为辅助运动链，用来完成模筒的间歇转动。
其中，在主运动链中，固结于轴1上的圆柱齿轮7与齿轮8啮合，使得轴2旋转，从而使得固结于轴2上曲柄9旋转，考虑到载荷较大，采用两套曲柄连杆机构作为执行机构，由曲柄滑块机构带动滑架上下移动，固结于滑架13上的冲头14与出煤头15完成冲压蜂窝煤和冲出成型煤的动作。在第二路辅助运动链中，轴2通过传动比为1的圆柱齿轮3、4带动3旋转。在此处又分两路传动。一路为固结于轴3上的传动比为1的圆锥齿轮6带动槽轮机构（拨盘11和槽轮17），拨盘11每旋转一圈，模筒转盘16就旋转一个工位，冲头14就冲压出一块蜂窝煤，同时，圆锥齿轮还带动搅拌器18，将拌匀的料煤送入到工作台的模腔内。另一路是固结轴的带轮驱动输送带以输送成品。
3 系统的结构设计
3.1 传动系统的速比分配
根据电动机转速和煤成型机的生产能力，求取机械传动的总传动比[4]。
已知电动机的功率为7.5KW，转速为970～1460 r・min-1，煤成型机的生产能力为40次・min-1，则传动系统的总传动比为：
在进行拨转分度机构的设计时，为了简化煤机的结构，采用集拨转分度和搅拌于一轴的设计方法[5]，由于搅拌轴的旋转速度与曲柄滑块机构（冲压机构）的曲柄转速一致，要求由同一根传动轴来驱动。因此采用两级减速，通过第二级减速机构的动力输出直接驱动曲柄滑块机构，以保证冲压机构的速度，同时，通过增加中间轴的方法实现搅拌轴的转动。
4 系统的运动仿真与优化设计
4.1 系统的运动仿真
为了避免各运动执行机构之间的干涉，对系统进行三维实体建模并运动仿真。
（1） 在装配模筒转盘与料斗时，槽轮机构的尺寸虽然已经设计计算出来，但进行组合装配时该尺寸并不能满足其运动要求，因此在重新确定尺寸时，不仅要考虑槽轮机构之间的配合关系，还需考虑转盘与料斗之间的位置关系要求。
（2） 在确定第一级带减速的带轮与冲压机构中的曲柄间位置关系时，为了避免曲柄的转动与带轮产生干涉，通过在轴向增加传动轴与带轮配合的轴端长度，改变其圆柱齿轮的中心距。
（3） 当滑架运动至最高点处时，通过增加摇杆长度达到防止扫屑机构与滑架间产生干涉的目的。
在使用Solidworks软件进行运动仿真时，需将一起运动的零部件完全约束住，才能满足其共同运动的要求，同时对静止的零部件也需固定约束[6]。本机构的实体模型如图3所示。
4.2 系统的优化设计
在进行系统设计时，主要通过以下四个方面进行系统优化设计：
（1） 通过合理选择蜂窝煤机的传动结构、冲头配置型式以及间歇拨转方式，并采用整体式结构，克服因生产效率提高引起机器振动噪声增大、机器寿命降低等不利影响。
（2） 合理选择蜂窝煤的结构和传动方式，科学确定蜂窝煤机的压力、飞轮转动惯量、电动机功率等技术参数，改善机器使用条件与蜂窝煤原料质量，最大程度地降低蜂窝煤机的吨煤电耗，确保蜂窝煤机吨煤电耗应小于1.4千瓦时/吨。
（3） 蜂窝煤机压力大小，直接影响蜂窝煤机的质量、成本和生产效益。压力选择太大，将使蜂窝煤机的电机功率增大，吨煤电耗加大；压力选择过小，蜂窝煤机的适应能力差，工作时易发生“闷车”现象，也容易导致机器轧制的蜂窝煤强度不足。因此，蜂窝煤机的设计压力应满足不同煤质成型的需要，并使成型后的蜂窝煤达到规定的强度要求。
（4） 冲压式蜂窝煤机工作时所发出较强的间歇性冲击噪声，通过分析其主要噪声源，从制造工艺、装配质量和使用维修等环节方面采取措施，达到系统降噪的效果。
5 结语
根据蜂窝煤冲压成型过程，对蜂窝煤成型机构的传动方案进行设计，采用减速传动与机身于一体的全封闭式结构设计方法，并通过系统三维建模与运动仿真，优化传动系统的设计方案，使各执行机构运动协调而不产生干涉，保证蜂窝煤成型机构总体结构的最优化设计。
[参考文献]
[1] 张伟社.机械原理[M].西安：西北工业大学出版社，2006.
[2] 黄平.常用机械零件及机构图册[M].北京：化学工业出版社，1999.
[3] 黄继昌.实用机构图册[M].北京：机械工业出版社，2000.
[4] 吴宗泽.机械结构设计[M] .北京：机械工业出版社，1988.
机械传动方案设计范文3
【关键词】课堂教学方案；新课导入；理论与实践；课堂与网络；自学式
《机械基础》是技工学校机械类专业的主要专业基础课，是一门理论与实践结合很强的重要课程。在教学中要从提高学生学习专业课的兴趣入手，注重知识的横向拓展与实例，体现知识的先进性和应用性，面对技工学校学生基础较差，学习能力参差不齐的实践情况来组织教学，将理论教学与实践教学相结合，充分激发广大学生的积极性，从而引导学生主动创造性地学习，提高学习效果，提高教学质量。
1 精心设计教学方案
课堂教学上如何发挥学生的主观能动性，真正实现教师引导、学生主体的课堂教学结构，教学方案的安排是核心，而教师的教学艺术则是关键，学生能否为教师的教学艺术所吸引，决定了整堂课教学目标能否最终实现。如“曲柄摇杆机构的急回特性”这节内容，大纲要求学生通过急回特性的学习，掌握极位夹角、行程速比系数之间的关系并能运用此知识点判断常用机构是否具有急回特性。但是，学生从未接触过机械结构，在思维中根本无法树立急回特性的概念，因此，这节课教学安排上要在“急回”这两个字上做文章。在实际教学过程中，了解“急回”的构成，然后通过讨论进一步深入研究极位夹角、行程速比系数及两者的关系等问题，本课的难点问题即可迎刃而解，教学目的顺利完成。
2 注重新课的导入
导入新课是课堂教学的重要环节。教师新课的导入做得好，课堂上就能唤起学生的求知欲，燃起学生智慧的火花，使学生积极开动脑筋，勇于探索，主动获取知识。笔者常用的导入方法有以下几种：
2.1 单刀直入法。导入新课需要精心设计，根据需要，可开门见山，单刀直入，即一开始就鲜明地揭示主题，立即把学生的思维和兴趣引向问题的探索。例如，在讲述“间歇机构”时，可以这样设计：同学们都看过电影，电影放映机是利用了人的视觉暂留原理制成的，那么放映机是如何保证每张画面在镜头前的短暂停留呢？这其中就利用了间歇结构，今天我们就来学习“间歇机构”。
2.2 温故知新导入法。温习旧知识导入新课，不仅有利于学生接受新知识，而且起着集中学生注意力的作用。例如，在学习“轮系”时，可以这样导入：同学们，上一章我们学过的齿轮传动具有很多优点，在现代机械中是应用最广泛的一种机械传动形式。但仅由两个相互啮合的齿轮所组成的最简单的齿轮传动不能适应和满足机械传动中的多方面要求，例如大传动比、大的传动距离等，如果仅靠一对齿轮，那机构的外廓尺寸将会很大。假如增加齿轮数目，既能满足传动要求，又可改变这个缺陷。象这种由一系列相互啮合的齿轮所组成的齿轮传动系统称为轮系。下面，我们一起来学习“轮系”。
2.3 提问导入法。心理学家认为，思维过程通常是从需要应付某种困难、解决某个问题开始的。提问式导入新课，容易唤起学生的自觉思维，使问题集中，目标明确。例如，在学习“带传动”时，笔者是这么导入新课的：上一节课我们学习了摩擦轮传动。如果要求中心距较大，摩擦轮传动还适应吗？如果不适用，有什么办法呢？其实，这时候我们可以采用带传动来实现，今天我们一起来学习这种常用的机械传动“带传动”。
总之，导入新课是课堂教学重要的一步，教师只有吃透教材，准确把握教学主题，灵活选用导入法，精心设计导入内容，才能更好地吸引学生的注意力，激发他们的学习积极性。
3 理论与实践结合，激发学习积极性
充分利用各种教学手段加强实践，是当今教学改革的一个重要方面。如果认为在课堂上学生明白就行，却忽视实践教学是不应当的。如“轴系零件中轴的结构”一节内容，学生通过本课学习，应当掌握轴的结构、轴上零件的拆装顺序、如何紧固等问题，而这些问题的学习光靠教师课堂理论讲解，其教学效果是极差的，为了解决这个问题，可安排学生到实习工厂现场教学。面对一台减速器，安排几名动手能力较强的学生根据教师的指导，动手拆卸机器，让其他同学观察机器中轴上零件结构的构成。在教师和学生对机器的装拆配合过程中，激发了学生的学习积极性，不仅顺利地完成了课堂教学，而且使学生深深地爱上了自己的专业。
4 课堂教学与网络教学相结合
要真正地发挥学生的潜能，必须首先要激发学生对课程的兴趣。如“常用机构”一章内容，不把平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构等教学内容形象而直观地向学生展示，学生很难理解各种运动机构的构成和运动特点，如果教师刻意地做教学课件等多媒体教学手段，那么，在备课时间、教学时间上的安排是相当困难的，因此，笔者通过网上搜集有关机械常用机构的教学资料、教学课件，取得了明显的教学效果，学生不仅喜爱本课程，而且对生活中与本课程有关的知识也产生了浓厚的兴趣。
5 适当采用“自学式”教学法
机械传动方案设计范文4
课程体系综合设计研究
将机械原理、机械设计课程设计内容进行整合,探索机械原理、机械设计课程设计中如何培养学生的机械运动方案设计、机械创新设计和解决工程实际问题的能力,提出适合创新人才培养目标的机械原理、机械设计课程设计实施方案,并完成2008级机制班机械基础课程综合设计教学实践。同时,考虑机制、模具、汽车、机电方向的不同,选择适合不同方向的综合设计题目,以设计对象为主线,尝试在综合课程设计中引入机构运动演示,要求学生用计算机仿真验证机构运动设计的合理性[4],尝试在综合课程设计中引入机械方案创意设计模拟实验,要求学生利用运动方案进行模型拼装创新实验,验证机构运动设计的科学性、合理性。通过机械基础设计课程改革,加强学生创新能力培养。把机械原理、机械设计课程设计时间由原来的分开设计整合为一,机械原理、机械设计两门课程的课程设计题目选择范围加大,同时增加设计时间,激励学生对这类题目产生较大的兴趣,每一位学生都积极思考,差不多每人都提出一到几种运动方案,然后通过小组讨论,挑出最佳方案后,由各组确定自己的最终机械系统运动方案。通过这些创意设计活动,可大提高学生的创新设计能力,改革课程体系综合设计手段,加强CAD、CAM、CAE等技术应用[5]。运用虚拟样机技术,可以大大缩短产品的开发周期,因而受到了制造厂商、科研机构、大学、公司的极大重视。其中ADAMS是美国MDI开发的非常着名的虚拟样机分析软件。尝试以ADAMS为工具,让学生对自己设计出的机构进行建模与仿真,真实地仿真机构的运动过程。改革设计手段,将给课程设计赋予新的活力。
课程体系综合设计的实践及应用
1改革设计题目,注重学生素质的培养
机械CAD能力、综合应用与设计能力和创新设计能力是新世纪高素质机械工程技术人才的重要素质。因此,机械基础课程综合设计训练主线则是以典型机械系统设计为内容,并将机械原理和机械设计的两课程设计贯通,由根据设计要求到机械运动方案及其运动与动力设计(即机械运动简图设计),再到机械系统结构设计和工作能力设计(即装配图及零件工程图的设计),从而形成一条加强机械系统设计和综合设计能力训练的设计训练主线[6]。使学生经过原理方案的设计、执行机构的设计、传动方案的设计、结构设计等过程,加深对机械系统的整体认识,加强设计中的工程意识,培养综合创新设计的能力。目前各高校都在进行课程设计改革实践,但两门课程设计合在一起的课程设计指导书还很少见[7]。因此,根据我校实际情况,编写了适合于本科机械类的机械基础课程综合设计指导书,指导老师可根据不同方向教学班次选用设计题目。
2机械传动方案设计,培养学生创新能力
机械传动方案设计是一个重要的环节。在这一环节中应充分体现以学生为主体,以教师为主导的指导思想。教师在指导时,应因材施教、因人施教,对不同层次的同学要有所区别。在选题方面,提倡设计能力较强的同学选择指导书以外的题目。在指导方面,对这些同学应适当增加设计的难度和深度。方案设计时重点是要把握创新点[8]。在方案分析过程中,为了实现一个确定的设计目标,要求学生至少提出3种可行的方案,并对方案进行分析、比较,总结出其优点与不足。然后确定出设计者认为最优方案作为本次课程设计方案。最后对此方案进行详细设计,包括其运动过程和运动尺寸的确定,进行结构设计和强度设计直至计算。
3引入虚拟样机技术进行机构分析
虚拟样机技术又称为机械系统动态仿真技术,是国际上20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程技术。运用虚拟样机技术,可以大大缩短产品的开发周期,受到了制造厂商、科研机构、大学、公司的极大重视。其中ADAMS是美国MDI开发的非常着名的虚拟样机分析软件。基于贯彻实施培养卓越工程师思想,在机械基础课程综合设计中引入ADAMS软件对插床导杆机构、冲压机构、摆动式运输机机构、牛头刨床摆动导杆机构等进行运动学和动力学分析,自动绘制刀具的位移、速度、加速度曲线,自动绘制曲柄受到的平衡力矩曲线图等,能通过后期处理绘制最大动态剩余功曲线图,使曲线结果清晰、精确。导杆机构动态仿真时,观察在各位置时所对应曲线含义,加深对课本关于机构有关运动学、动力学相关参数优化设计的理解。ADAMS软件还能对机构采取参数化建模,学生可以通过输入机构不同原始参数,进一步比较不同结果。与过去用图解法或自编程序法进行机械原理课程设计相比,利用计算机对机械进行辅助设计,实现了教学创新,学生普遍反映用ADAMS软件进行课程设计快捷、方便、直观,课程设计能达到满意效果。
4理论联系实际,修改设计对象
在实际工程应用领域中,推荐采用的大多数齿轮减速器都是采用硬齿面。随着工业的发展,新技术新工艺不断涌现,在齿轮行业,特别是随着硬齿面齿轮加工技术的成熟,加工设备的完善,硬齿面齿轮减速器已经成为齿轮减速装置的主流,得到了广泛的实际工程应用,而软齿面齿轮减速装置有被逐步淘汰的趋势。因此,应结合实际,采用硬齿面齿轮减速器设计的题目来进行实践环节的训练。由于硬齿面齿轮减速器的设计与实际结合紧密,学生的自觉性与积极性得到了很大提高[9]。与此同时,有关硬齿面齿轮设计的资料无法从现有资料中直接利用,这迫使学生主动查找相关资料,询问老师,学生的实际设计能力得到了更大的提高。从改用硬齿面齿轮减速器设计结果来看,整机的重量减轻、体积缩小,使用材料大幅减少,相应的造价也随之下降。这使学生认识到科技的进步给生产实际应用带来的巨大影响。
机械传动方案设计范文5
关键词：慧鱼工程技术；机械设计；实践实验教学；创新能力
一、引言
机械设计制造及其自动化专业作为学校向应用型综合大学转变中专业建设的重要组成部分，是培养应用型机械类本科专业人才的主阵地。《机械设计》是该专业重要的专业基础课，专业教学计划围绕《机械设计》教学目标开设了工程实践实验课程，如《机械设计课程设计》《16+2职业技能训练》等，培养学生的综合设计能力、工程实践能力、创新实践能力、团队协作能力等，要求学生能综合利用所学知识解决工程实际问题。但是在实践实验教学环节，教学效果差，一是因为机械设计实验教学所开实验多是认知性实验和验证性实验[1]；二是因为《机械设计课程设计》命题陈旧且单一，缺乏现代设计，无法达到综合训练的目标[2]。为此，本文提出基于慧鱼工程技术的机械设计综合创新实验教学方法，培养学生的综合设计能力、创新工程实践能力等。
二、机械设计实验教学弊端及改进策略
1.机械设计实验教学弊端。《机械设计》是一门综合性很强的专业基础课，以《机械制图》《理论力学》《材料力学》《机械工程材料》《互换性和测试测量技术》《机械原理》等课程为依托，对机械零件设计准则、摩擦磨损及、螺纹连接、轴毂连接、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆涡轮传动、轴系设计、滚动和滑动轴承、机械系统设计以及其他常用零部件设计等知识进行讲解[3]。其课程特点是内容多且杂，存在大量经验公式与图表，教学内容抽象等，多数学生反映内容零乱，找不到重点。为此，通常在制订教学计划开设相应实验课，辅助学生理解并掌握相关知识，如《机械设计课程设计》《机械设计实验》。随着技术的发展，社会对学生的综合创新设计及工程实践能力提出更高的要求[4]，但目前《机械设计课程设计》《机械设计实验》仍然存在一定的弊端，实践实验教学效果差，无法满足社会需求。《机械设计课程设计》是对渐开线圆柱齿轮二级减速器进行设计，该实践项目存在一些弊端：一是课程设计命题陈旧且单一，是对通用渐开线圆柱二级齿轮减速器进行设计，主要内容为机械方案设计、传动系统详细设计、装配图绘制及减速器设计说明书，相关设计技术指导书成熟，网络资源丰富，学生设计时基本是依葫芦画瓢，查手册，套公式，设计过程就是仿造，部分学生存在抄袭、买卖现象，严重影响教学秩序和教学质量；二是重视二维装配图，轻视二维零件图、爆炸图和三维建模及装配的训练，不足以满足机械设计综合训练的要求。机械设计实验方面，主要包括机器组成及典型机械传动零件感性认识、传动试验（齿轮传动、带传动和链传动等）、机械传动轴系部件设计与分析。由于我校教学计划安排，无明确的机械设计实验有关课程，仅在《机械设计》理论教学时，组织学生参观机械典型零部件多功能语音教学示范箱，加深对《机械设计》各章节的理解。为弥补《机械设计》实践实验课程的不足，我校除了积极对《机械设计课程设计》教学内容、教学方式以及考核方式做调整外，还积极探索以16+2实践周“专业技能训练”作为实验实践教学的补充，但由于不规范存在教学效果差的问题。2.设计实践实验教学，对大学生工程实践能力的培养具有重要的意义[5]。为此，我校对《机械设计课程设计》教学进行创新改革，积极探索机械设计综合创新实验教学。Fischertechnik，即“慧鱼”，是德国人基于六面体接体发明创造的工程技术智趣拼装模型，包含各类机械构件（齿轮传动、丝杆传动、链传动、皮带传动、连杆机构、凸轮机构、减速器等）、电气元件（电机、电气开关、气动零件、各类传感器、控制器、导线及导线接头等）和编程软件等模块。该模型是《机械设计》的理想教学工具。基于此我校，利用Fischertechnik模型搭建机械创新人才培养平台，结合教师科研、机械工程专业学科竞赛与大学生创新创业训练计划项目等，在16+2实践周“职业技能训练”时机械设计综合创新实验题目，学生自由组队，综合利用《机械原理》《材料力学》《理论力学》《机械设计》《机械制图》等课程知识，合理分工，利用Fischertechnik组合模型，完成相关综合创新实验设计任务，力求达到培养综合设计能力、工程实践能力、创新实践能力、团队协作能力等的教学目标。
三、机械设计综合创新实验教学示例
为解决菠萝采摘生产效率低、人工成本较高、果农劳动强度高、芒刺对果农伤害较大等问题，我校17机械班某组学生基于慧鱼组合模型设计了一款小型手扶式菠萝自动采摘机。右上图为菠萝采摘机部分功能装置，分别为成熟识别装置、传输装置，考查学生对《机械设计》教学中电动机、减速器装置、齿轮传动、皮带传动、链条传动/螺栓连接等知识的理解与掌握。基于慧鱼工程技术的机械设计综合创新实验教学中，我校学子在第八届全国大学生机械创新设计大赛（慧鱼组）中获得国家三等奖1项，立项大学生创新创业训练计划项目国家级2项、省级1项，发表省级以上科技学术论文3篇，申报专利1项。目前，我们正在以国家级大学生创新创业训练计划项目为依托，积极备战中国—东盟高校创新创业教育联盟大学生创意机器人设计大赛和第九届全国大学生机械创新设计大赛，期望取得优异成绩。
机械传动方案设计范文6
关键词：机械设计；教学质量；教学效果
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）39-0186-02
机械设计课程是高等学校工科机类、近机类专业学生的一门重要的技术基础课[1，2]，是学习专业课程和从事机械产品设计的必备基础。通过掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用及设计计算，培养学生解决实际问题的正确思路、方法和能力。由于该课程工程性强、涉及内容广，信息量大，要真正学好这门课程有一定难度，提高该课程的教学效果是我们一直探索和实践的课题。
一、不断提高自身的素质
不断提高自身的道德素质。教师的道德素质影响教师的工作态度，它将引导教师树立正确的教育观。教师对学生的爱、对教育事业的爱是教师职业道德的核心内容，是教师爱岗敬业、不断追求自我发展的内驱力。良好的教师道德素质有利于学生形成良好的学习动机，有助于学生心智的健康成长。它是教师开展教学工作的感情基础，它有助于师生之间情感与认知方面的沟通，学生在融洽的师生关系中，处于最佳学习状态，更易于对所学知识产生兴趣并消化吸收。而青年学生思想活跃，易于模仿教师的行为，所以教师的品质包括教师的思想品德、为人处世方法，教师对待工作的热情、对待生活的执着等等，这些每时每刻都在影响着学生，并有利于学生形成积极的学习与生活态度。因此，高校教师的道德素质直接影响学校培养的学生素质。不断提高自身的专业素质。“要想给学生一杯水，教师要有一桶水。”如今，我们正处在信息化时代，人类知识系统发生了两个重要变化：一是知识更新的速度越来越快，数量越来越多；二是知识传播途径越来越多，传播速度越来越快。这个时代需要培育的是具有高度创造性和个性化的人，需要培育的是一种能够适应迅速变化、了解和适应未来的人。在这样恢宏的社会背景下，作为一名机械设计老师，要不断学习机械设计领域新知识、新理论、新方法、新应用，树立终身学习观念，不断“自我充电”，不断提高自己的知识层次和思维能力并将其运用到教学实践中，变原来的“一桶水”为“长流水”。同时，通过系统地研究当代大学生的身心发展规律，不断提高对学生认知规律的认识水平，把这种“长流水”升华为适合学生需要的“甘甜水”。唯有这样，才能不误人子弟，才能始终与时俱进，做合格的教师。不断提高自身的语言素质。教育学家苏霍姆林斯基曾说过：“教师的语言素质在极大程度上决定着学生在课堂上的脑力劳动效率。”多年的教学实践证明，教师在教学中语言表达能力的水平直接制约着课堂教学质量的高低。机械设计教师只有不断地追求课堂教学的语言艺术，提高自身的语言修养和语言素质，才能把机械设计教得有声有色。要把语言的准确性和通俗性统一起来，机械设计课有很多概念，对概念的描述语言要准确，同时讲课主要用口语化的语言，要和书面语言区别开来，只有把语言的通俗性和准确性统一起来，讲课才能既严谨又生动。要把语言的精练性和内容的丰富性统一起来，机械设计教师要不断凝练语言，用精练的语言把机械设计的思想、方法、原理讲述清楚，同时又要把内容讲得有血有肉。要充分利用启发性的语言，启迪学生的思维。语言要有张有弛，充满激情，处处扣人心弦，这样学生才能更用心地听课。机械设计教师只有不断探索提高自身的语言素质，掌握语言艺术，才能不断提高机械设计的教学质量。不断提高自身的科研素质。中国科学院院士、教育家杨叔子指出：大学教师还得治学，治学术，做学问，搞研究；否则，就提不高，既不能在学问上、在研究上做出贡献，也不能提高教学水平，提高教学质量，从而严重妨碍育人，特别是严重危害培育拔尖创新人才。机械设计课作为一门基础课，设计的内容广泛，机械设计的方法、原理也在产生日新月异的发展变化，教师只有通过做科研，才能把握学科发展的最前沿。教师通过做科研，不断创新，才能对创新有更深刻的认识，讲的课才能更有深度。机械设计教师只有不断提高自身的科研素质，才能教出富有创新精神的新时代大学生。
二、教学模式、教学方法、教学手段与机械设计教学内容深度融合
根据机械设计课程各章节内容的特点，采用合适的教学模式、教学方法和教学手段，学生掌握课堂内容的同时，不断提高自学能力、想象能力、创新能力等能力，全面提高学生的素质。采用适合于教学内容的教学模式。对于学生比较熟悉的教学内容如“带传动、链传动”可以采用自学――辅导式的教学模式，培养学生的自学能力。“创新设计章节”可以多采用范例教学模式，特别是采用与大学生密切相关的一些范例，如“全国大学生机械创新设计大赛”获奖作品，采用这些范例可以拉近教学内容与学生的距离，引起学生的兴趣，调动学生的学习积极性。对于机械零件常见的失效形式采用现象分析模式，通过实际观察零件的失效形式，使学生产生直观的印象，更容易理解和把握所学知识。方法是十分重要的。机械设计教师要深入钻研适合机械设计教学内容的方法。根据机械设计课程的特点，在教学方法上多采用探究式、讨论式、启发式教学方法以及基于现场的情境学习教学方法，激发学生的学习兴趣。启发式教学方法的应用，比如机械，可以通过举出大家常见的汽车、自行车，启发学生理解机械的概念，进一步启发学生购买这些机械时的要求就是设计这些机械的要求，如何设计这些机械满足上述要求，就是机械设计讲的内容，通过启发，学生就可以知道“机械设计”这门课要讲什么内容，就掌握了这门课的主线。探究式教学方法的应用，例如，在轴的结构设计中，引导学生运用发散性思维分析多种零件布置方案，比较各种方案的优劣，从而找到最佳的方案，强调学生的主动参与。情境学习教学方法的应用，如，在讲授机构运动简图、具有确定运动的条件、自由度计算以及减速器箱体的结构设计时，可以将课堂设置在摆好实物的实验室，“百闻不如一见”，通过让学生亲自动手装拆不同形式的实物和模型，激发学生的学习热情，增加学生学习的成就感，学生的学习效果会起到事半功倍的作用。充分利用多媒体教学、黑板教学、网络教学等多种教学手段。要将多媒体课件与黑板教学相结合。课堂教学要充分发挥多媒体教学和黑板教学各自的优点。对于关键的理论推导、重要例题，教师可以在黑板上进行重点讲解，而对于大量的图形，使用多媒体课件就可以节省很多时间，多媒体课件还可以通过图像的三维动画效果，以及大量的视听效果，冲击学生的思维兴奋点，激发学生的学习兴趣。同时，在教学中，教师应当充分利用实物、模型等多种直观教具，使学生从感性认识上更准确、深刻地掌握所学内容。充分利用现代化教学手段中的网络教学手段进行课外辅导答疑，学生可以通过网络课件和网络习题随时巩固课上学过的知识，也可以提前预习下节课要讲解的内容，不明白的问题学生可以在网上论坛切磋，网络教学极大地提高了学生学习的实时性。
三、通过实践环节提高机械设计课程教学效果
机械设计课程是一门与实践紧密相连的课程，因此，在课堂教学之外，还适当安排学生参观往年“全国大学生机械创新设计大赛”获奖作品、机械产品和工程现场等，对机电产品的传动系统、结构特点、设计方法等进行现场讲解，加深学生对教材内容应用的理解，扩大了知识面，提高了学生的工程意识。机械设计课程与实践紧密相连，机械设计实验对提高学生对本门课程的把握起到了重要的作用，特别是综合性、设计性、动手操作性的实验。为此，我们增加了机械传动系统创意组合综合性实验，学生自行设计传动方案，选择各种零部件、采用合适工具进行装配。这是一次非常逼真的工程实践训练，综合应用了机械设计课程中所学多种零部件，了解了各种传动方案的优缺点，体会了机械传动系统方案设计的重要性，体验了工程设计、装配中要注意的一些问题。增加了实验的开放性，学生可以根据自己的需要与实验室老师约定实验时间和实验内容。机械设计课程设计是机类学生学完机械制图、几何量公差、机械原理、机械设计等课程后一次综合实践性教学环节，对学生机械设计综合能力的提高起到了重要的作用。在设计题目的选择上，改变传统的以带式运输机的传动装置为题目的方式，鼓励学生调研相关工程需要，自主选择课程设计题目。目前学生采用的题目有机械原理课程设计题目、机械类创新项目的题目或者根据工程实际需要提炼的题目。通过自主选题，锻炼学生的创新思维和创新能力，使学生得到系统性设计训练。在设计过程中，鼓励并创造条件让学生实地考察、拆装相关机械产品，提高感性认识；通过网络等途径查阅相应资料，了解相关零部件价格，培养学生成本设计思想；鼓励学生通过查找资料、规范和标准解决课程设计中碰到的相应问题，提高学生的自学能力和使用标准、规范的能力。实践证明，这种选题的方式以及设计过程的要求，增强了学生课程设计的兴趣和积极性，巩固了学生机械设计理论知识，提高了学生学习能力、查阅资料的能力、动手能力以及工程实践能力，取得了良好的效果。
机械设计课程是机类大学生一门承上启下的课程，学好机械设计课程对于学生巩固以前学过的知识和学好以后的专业课具有重要的作用。教师通过不断提高自身素质，研究教学模式、教学方法和教学手段，不断提高机械设计课程的教学质量，通过参观、实验和课程设计巩固和提高机械设计的学习效果。提高机械设计教学质量，满足人才培养方案提出的要求，培养适应新型工业化要求的卓越工程技术人才，更好地推动经济社会跨越式发展。
参考文献：
[1]秦小屿.提高机械设计课程教学效果的几点思考[J].高等教育研究，2009，26（1），63-64.
