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机械基础设计课程设计范文1
关键词：课程设计参数选择;教学改革;绘图能力
课程设计是机械设计基础课程重要的教学环节，是培养学生机械设计的重要实践环节。通过课程设计，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。提高学生的有关设计能力，如：计算能力，绘图能力，使学生熟悉设计资料（手册、图册等）的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。通过该课程设计，可以把学生所学的机械制图、公差与配合等几门课程的理论知识加于巩固、扩展，提高了学生的综合能力，为技术应用型人才的培养奠定了基础。随着高职教育的不断扩大，高职生的来源复杂，学生基础参差不齐。近几年的课程设计效果不理想。课程设计对一部分同学来说是很枯燥，学生只是按照设计指导书的各个步骤机械地代数据，并没有真正思考问题，没有达到设计的真正目的。为了让学生更好理解课程设计的内容，到达设计的目的，需要在教学方面做一些改革。笔者本着自己这些年来指导课程设计过程中发现的问题，不断思考，不断探索好的教学方法，从以下几个方面来对课程设计进行教学改革，提高课程设计的水平。
1把设计和教学融合在一起
课程设计一般都是安排在理论课程讲授完之后进行，时间一般是安排在期末两周时间。设计结束之后面临期末考试，大多数同学把精力都放在考试课程上，对设计不能尽心尽力，有的同学是敷衍了事，机械地参照指导书抄写说明书，里面问题很多。有的同学虽然也发现了问题，但时间紧张，就懒于修改参数，草草了事。最后一周绘制的装配图效果也是不太理想，完全没有达到设计的真正目的。如果能把设计穿插在理论教学中，比如讲完带传动就可以布置设计任务，把设计题目分组给学生，设计要求讲解清楚，把电动机的选择方法给学生讲解清楚，再讲解传动装置运动和动力参数的计算。学生利用课余时间就可以着手设计内容，完成电动机和带轮的设计计算。在课程内容齿轮传动讲解完之后，学生可以接着前面的带传动设计内容进行齿轮的设计。讲解完轴的设计内容之后，学生就可以设计轴的结构尺寸。每上完一部分与设计内容相关的知识点后，就让学生接着进行设计，让学生有足够的时间去考虑，设计的效果才理想，学生才得到真正设计能力的培养。
2设计参数多组化
以往的设计参数虽然也有很多组，但数据相差不大，最开始学生对设计都很感兴趣，随着设计内容的不断增加，有的同学觉得大家做的都差不多，和设计指导书也相差不大，渐渐就会失去兴趣，等着别的同学做完了直接抄写敷衍了事。可以把设计的参数变动大一些，每组的参数选择要求也不一样，这样就可以避免学生互相抄写。比如在带传动的设计中小带轮基准直径的选择，一个组的同学必须选择不一样的数值，带传动设计完了之后，让这组的同学互相对比，启发他们思考参数不一样会有什么影响，最终引导学生找出合理化参数设计。设计重在过程，而不是结果，通过不同的参数比较，让学生更直观理解了设计内容，锻炼了学生发现问题，分析问题和解决问题的能力。同时也激发了学生对设计的兴趣，不是简单的抄写，达到设计的目的。
3注重答辩，启发学生自己发现问题并解决问题
答辩是课程设计的最后一个环节，是检查学生实际掌握知识的情况和设计的成果，评定设计成绩的一个重要方面。虽然设计是提前布置，参数选择让学生选择不一样，但如果不答辩，也难区分是学生自己独立完成的，还是机械地抄写设计指导书。通过答辩，可以发现学生的一些问题，引导他们去解决问题。引导学生对设计过程进行全面分析和总结，弄清楚设计中每一个数据和公式的使用，对图纸上零件的结构有着清楚认识。学生在设计中完成的图纸和说明书还不能完全反映出学生的真实水平。只有通过答辩，才能看出学生的设计能力和综合能力。比如，有的同学设计带传动的时候，只是机械地选择带轮直径，但缺乏整个系统的考虑，有的同学的小带轮半径比电动机的中心大，学生还是没有发现问题，没有及时修改带轮直径，继续按这样的参数进行后面的设计，导致后面很多数据都不合理。设计完成后，答辩就是引导学生对整个系统一个全面的考虑，及时发现问题并解决问题，培养了学生综合分析问题的能力。
4培养学生CAD绘图能力
以往的课程设计要求学生绘制一张装配图和两张零件图，大多数都是手工绘图。由于设计说明书错误多，边绘图边修改说明书，有的尺寸是绘图过程中才能确定的。反复修改数据，部分学生感到烦，设计数据太多，基础差的同学甚至不知道该修改哪个数据。机械地参照指导书绘图，导致设计的尺寸和图纸中的尺寸不吻合，细节地方错误多。如果设计任务及早布置出来，学生做完一个零件的设计就用CAD绘制出零件图，并让老师检查。比如齿轮的零件图，只需要修改轮毂的孔径就可以了。最后集中几天到机房完成装配图的绘制，这样既锻炼了学生的CAD能力，同时又能保证是学生自己设计的尺寸，和说明书也吻合，达到设计的效果。对于成绩好的同学，还可以鼓励他们利用学过的三维软件绘制零件，并进行装配。在二维和三维之间不断转化，学生可以发现问题，并加于修改。总之，通过以上几个方面的改革，能较大程度改变课程设计中的一些问题，把课程设计穿插在理论教学中，针对性强，学生也容易接受。参数选择的多样化，能调动学生的主动性和积极性，激发学生对课程设计的兴趣，提高了设计效果。
作者:王桃芬 张彩芳 单位:重庆工程职业技术学院
参考文献：
[1]陈立德.机械设计基础课程设计指导书[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]蒙晓烨.浅谈高职《机械设计基础》课程设计的教学改革[J].科技信息,2011(29):298.
机械基础设计课程设计范文2
【关键词】课程设计 学习迁移 CDIO
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0250-02
前言
课程设计是机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节。通过课程设计，可以使学生学会综合运用机械设计课程和其它相关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。
一、机械设计基础课程设计现状
减速器设计是当前机械设计基础课程设计最常选用的一个题目。内容包括：传动方案拟定、电动机选择、传动件及轴的设计、轴承选择等，学生根据设计过程，编写一份设计计算说明书，绘制装配图及部分零件图。上述过程比较全面地涵盖了机械设计基础课程中所学习的主要内容。学生按照教师或指导书指定的方案与思路，参照指导书步骤，完成计算与部分制图工作。这样的课程设计虽然针对性、实践性强，能使学生对机械设计的方法和步骤有一定程度的掌握，但单一题目趣味性不够，使学生失去新鲜感和兴趣，仅将课程设计作为任务来完成，独立思考时间少，不能发挥学生的主观能动性，不能充分激发学生的潜能、创新思维能力和解决问题的能力。如何通过传统题目使学生学到更多外延知识？如何通过课程设计更好地提高学生的综合能力是值得我们探讨的问题。
二、转变思路，切实提高课程设计效果
1.学习迁移，培养学生辩证思想能力
学习迁移是指一种学习中习得的经验对其它学习的影响。任何一种学习都要受到学习者已获得的知识、动作技能、情感和态度等的影响。只要有学习，就有迁移。迁移是学习的继续和巩固，又是提高和深化学习的条件。
课程设计的过程，不但体现了机械设计与相关先修课程之间知识的迁移，还体现了与更广泛学科领域知识，如辩证唯物主义理论之间的迁移。通过转变思路，可以通过完成传统课程设计题目提高学生辩证思维能力。
齿轮的设计是减速器设计的一个重要环节。我们知道，齿轮有五种失效形式：轮齿折断、疲劳点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形。设计齿轮就是要针对齿轮的主要失效形式进行。对于软齿面闭式齿轮，齿面点蚀是主要失效形式。在设计计算时，通常按齿面接触疲劳强度设计，再作齿根弯曲疲劳强度校核。对于硬齿面闭式齿轮传动，轮齿折断将是主要失效形式。在设计计算时，通常按齿根弯曲疲劳强度设计，再作齿面接触疲劳强度校核。而齿面的硬度与选用的材料有关，材料不同，齿面硬度不同。同一材料，热处理方式不同，也能得到不同的表面硬度。这就告诉我们处理问题时要善于抓住主要矛盾，特别要注意矛盾的转化。齿轮大部分失效都不是突然发生的，以疲劳点蚀为例，当齿轮传动过程中接触应力超过齿面材料的接触疲劳极限时，在载荷的多次作用下，齿面表层将产生微小的疲劳裂纹。随着工作继续，疲劳裂纹逐渐扩展，致使金属微粒剥落，形成凹坑，即发生点蚀，点蚀严重将会引起齿轮失效。这个过程给学生揭示了量变与质变的辨证规律。为满足已知条件，有些同学设计的减速器需要选用斜齿齿轮，而斜齿圆柱齿轮传动可以通过当量齿轮传动转化为直齿圆柱齿轮传动来进行分析。这说明自然界一切事物既有区别又有联系，而且在一定条件下可以相互转化，引导学生认识和掌握事物转化的规律和辩证的思维方法。
带传动设计中，带轮直径取小值可使传动结构紧凑，节省材料，但其值过小又会使皮带弯曲应力过大、寿命降低，因此带轮直径的取值应大于或等于最小许用直径。通过分析，向学生阐明了事物的对立统一和一分为二的辨证规律，在机械设计中，没有最好的，只有在某些条件下最适合。因此，机械设计的答案不是唯一的，解决工程实际问题的途径是多种多样的。
通过知识的迁移，学生在学习自然科学知识的过程中，同时受到辩证唯物主义思想教育，可以学会用发展的眼光看待事物，有助于突破传统思想的束缚，有助于今后用正确的思维方式去分析和解决工作中的问题，有助于创新精神的培养和创新能力的提高。
2.引入CDl0理念，从全局出发，促进全面发展
CDIO理念以产品构思（conceive）、设计（D～Lon）、实施（Implemen）、运作（Oerate）的生命周期为载体，从全局的角度来学习工程的理论和实践。其提倡的“基于项目的教育学习”，是以工程项目设计为主线，所有教学环节都围绕项目设计这条主线展开，并与之融合在一起，形成一个有机的、系统的整体，从而调动学生学习的主动性和创造性，提高学生学习、应用理论知识的能力和实践动手的能力。
贯彻CDIO理念，合理选择课程设计题目是关键问题。所选题目要有效地建立课堂与社会的联系，如外单位协作项目、设计竞赛项目，也可以是通过鼓励“挑毛病”列举缺点和提出对产品的需求列出“希望点”方法，对已有产品的改进题目。同时，鼓励学生认真观察，勤联想，多设问，从日常生活中发掘题材，根据经验、兴趣等自拟题目。教师的作用也将发生变化，从理论知识的灌输者变为学习的辅导者。学生在学习过程中不是从教师那得到现成的知识，而是通过一些探索环节得到知识。
在课程设计的过程中，打破课程设计独立完成的局面，而是将学生分成3-5人的小组，题目选定后，小组成员既要站在全局的高度，参与到整个设计过程，又要分工明确，各尽其能，进行收集信息、设计方案、实施设计、制作，并且参与最终的设计评价。在动手制作实物之前，可以鼓励学生用计算机软件建立所设计产品的三维模型，在虚拟环境中对其结构、受力、运动特性、是否干涉等进行仿真分析，充分发挥学生自学积极性和潜能。这样，通过课程设计，能够锻炼学生多方面融入社会的能力，这些能力包括：创新能力、实践能力、观察能力、自学能力、管理能力、应变能力、交流能力等等。
三、教学实践
参加机械设计大赛，以竞赛题目作为课程设计内容，学生兴趣高，主动性强，变“让我做”为“我要做”，学习效果好。
例如，根据第五届全国大学生机械创新设计大赛主题“幸福生活——今天和明天”作为课程设计的题目，一组学生设计了娱乐机械“快乐愚公”如图1所示。
“快乐愚公”的创造灵感来自于玩具抓取机，相比之下具有体积小、可移动的特点。它以两个连动的平行四边形机构为主，模拟大臂、小臂的运动，可以灵活地完成上下俯仰动作。大臂在滑道上左右移动通过自行设计的电路板控制。
在设计的过程中，该组学生分工明确，又相互协作，共同经历了原理方案和构思拟定、原理实现、零部件设计、参数和指标确定及实物制作过程，在发展了创新能力的同时，还培养了团队合作精神。设计完成后，在评审过程中通过汇报和答辩，使学生的表达、沟通能力得到了锻炼和提高。
机械基础设计课程设计范文3
《机械设计基础》课程属于机械方面的设计基础课程，是高等学校非机械类或机械类专业的一门重要的技术基础课，主要讲授关于机械常用机构和一般通用零件设计的基本知识、基本理论和基本方法，培养学生具有设计简单的机械及相应的分析问题与解决问题的能力。这门课程的实践环节安排是2周的减速箱设计，这个实践环节的课程设计题目陈旧、重复，学生中存在抄袭和生搬硬套的现象，不利于培养学生的创新和实践能力。国内很多老师将逆流式教学法、案例教学法、分层教学法、问题式教学法、行为导向教学法应用到了《机械设计基础》课程教学与实践中，取得了一定的效果。针对此问题，本文提出将项目教学法应用到《机械设计基础》的课程设计中。
二 传统教学的不足之处
《机械设计基础》课程是一门专业基础课，涉及材料力学、理论力学、金属材料加工工艺多门课程的知识，书本中设计原理的内容和公式较多，而且也是一门实践性非常强的课程。传统《机械设计基础》的授课环节主要采用“教师讲，学生听”被动的教学模式，这种方式导致很多学生对课程不感兴趣、不上课、作业抄袭等现象。实验环节包括8学时的实验和2周的课程设计。传统的课程设计题目是一级或二级减速箱设计，学生往往只是按照课程设计指导书中的设计步骤，以及《机械设计基础》教材中机构的设计计算步骤进行课程设计，教师日常针对问题进行答疑。这种实践环节的方式存在题目陈旧、理论和实践联系少的缺点，导致很多学生抄袭和生搬硬套，创新能力差。
三 项目教学法的定义和实施过程
项目教学法就是在老师的指导下，将一个相对独立的项目交由学生自己处理，信息的收集、方案的设计、项目实施及最终评价，都由学生自己负责，学生通过该项目的进行，了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。
项目教学法一般按照以下五个教学阶段进行：（1）明确项目任务：通常由教师提出一个或几个项目任务设想，然后同学生一起讨论，最终确定项目的目标和任务。（2）制定计划：由学生制定项目工作计划，确定工作步骤和程序，并最终得到教师的认可。（3）实施计划：学生确定各自在小组中的分工以及小组成员合作的形式，然后按照已确立的工作步骤和程序工作。（4）检查评估：先由学生对自己的工作结果进行自我评估，再由教师进行检查评分。师生共同讨论、评判项目工作中出现的问题，学生解决问题的方法以及学习行动的特征。通过对比师生评价结果，找出造成结果差异的原因。（5）归档或应用：项目工作结果应该归档或应用到企业、学校的生产教学实践中。
四 项目教学法的具体实施
1．明确项目
项目的研究内容要能激发学生的积极性，符合机械设计基础教学大纲，覆盖面广，难度适中，工作量两周能完成。通过该项目的研究，学生能掌握机械常用机构的设计和机械原理的设计。项目一般都来自机械系老师与企业合作的一些横向课题，例如，混合动力履带推土机终传动的设计，项目分成动力学分析、运动分析、关键零部件的设计三个模块。老师根据实际情况给学生6～8个项目。
2．制定计划
老师根据项目数目将全班分成6～8个项目组，每个项目组有一个项目经理和5个组员。项目经理负责制定项目计划和时间安排，老师负责项目计划的审核。审核通过方可进行后续的实施。
3．实施计划
计划制定好，项目经理按照计划将任务分给项目成员；成员按照项目计划查阅资料和设计。成员定期碰头介绍工作进展以及执行中的困难，项目组成员讨论。老师负责困难的答疑。
4．检查和评估
老师根据小组的项目计划内容定期检查和提问。项目完成后，成果以项目报告的方式提交。项目以PPT的方式进行小组汇报，每个小组项目经理指定一人汇报，汇报时间不超过10分钟，汇报结束后，老师提问5分钟。小组成员可以回答。老师根据汇报情况和项目报告内容给出评定成绩，最终的成绩作为小组所有成员的成绩。
五 结束语
第一，项目教学法应用到机械设计基础课程设计中激发学生的兴趣。项目的题材来源于真实的项目。
第二，项目教学法的应用培养了学生的团队意识和集体荣誉感。项目最终的成绩取决于整个项目组的完成情况，任何一个人都会影响成绩。
第三，项目教学法的应用锻炼了学生的创新能力和解决问题的能力。项目方案制定、方案实施都要靠自己查资料、思考、交流才能完成。
参考文献
［1］阳尧端.逆流式教学法在机械设计基础教学中的应用［J］.职教与经济研究，2008（2）：37～40
［2］任国强、罗啸峰.案例教学法在《机械设计基础》教学中的应用［J］.四川职业技术学院学报，2011（1）：85～86
［3］高琳.“分层教学法”在《机械设计基础》课程设计中的应用［J］.科技创新导报，2011（32）：183～184
机械基础设计课程设计范文4
[关键词] 课程设计；三维模型设计；UG软件
[作者简介] 梁永江，柳州职业技术学院机电工程讲师，工学硕士，研究方向：机械设计与制造教学和设计，广西 柳州，545006
[中图分类号] G42 [文献标识码] A [文章编号] 1007-7723（2013）03-0079-0002
《机械设计基础课程设计》是高职院校机械专业设置的一项实训环节，是学生首次运用机械设计基础及其他先修课程的理论知识解决工程实际问题的实践。通过课程设计，学生可初步掌握简单机械装置的设计方法和步骤，可以了解机械设计的一般程序，熟悉和掌握机械设计的基本方法及步骤，学会查找和运用有关技术信息及资料，逐步培养创造性思维能力和增强独立、全面、科学的工程设计能力。
一、高职高专机械设计课程设计的现状
目前，高职院校机械类及近机械类专业课程设计一般采用减速器为设计对象，设计题目一般为单级直齿圆柱齿轮减速器。设计内容包括电动机选型、传动方案选择、v带传动设计、传动零件设计、强度校核、减速器箱体设计、螺栓连接选型、键连接选型、方式设计、附件设计等。设计的工作量为减速器装配图一张、齿轮和轴类零件工作图各一张、设计计算说明书一份。以往的教学方式也一直沿用传统的机械设计方法：计算、查资料、图板或Autocad绘图。整个过程要求学生思路清晰，基础知识尤其是二维制图读图基本功扎实，但由于高职高专的学生理论基础与综合能力相对较薄弱，设计计算、分析、绘图能力相对较差，很多学生在绘图的过程当中对基本的三视图关系解读困难，在工程制图时对设计中零部件内容，装配关系不了解，导致信心不足及后面的胡编乱造、抄袭、敷衍了事，达不到课程设计的最终目的。
二、在课程设计中使用三维设计软件的可行性和必要性
随着CAD/CAM 技术的飞速发展和日益普及，基于三维模型的设计已日益发展和成熟，高职高专近机类的专业，在开设机械设计课程及计算机辅助绘图的同时，也开设了三维软件如Pro/E、UG、Catia等课程。笔者多年来从事机械设计基础及三维设计软件教学，从多年的教学反馈来看，由于基于三维模型的设计相对直观，解决了令很大一部分学生读图识图的困难，学生学习的兴趣很高。从教学的效果来看，学生用三维软件进行课程设计是完全可行的。但由于课程设置和学时编排困难等原因造成机械设计与三维设计软件课程的教学始终没有有效地结合起来。一方面，学生在做课程设计时普遍感觉抽象，很多学生感觉困难甚至放弃，从而出现设计抄袭现象严重，教学效果甚微的情况。另一方面，学生学完三维软件后也没有有效地加以实践。因此，应将三维软件应用于机械设计的课程设计甚至是后期的毕业设计，可以在很大程度上提高高职高专学生对课程设计的积极性，实现课程设计的最终目的，也能将三维设计软件有效应用于机械设计，培养出能适应CAD/CAM 技术的飞速发展、适应企业新技术快速发展的高技能人才。
三、UG软件为机械设计基础课程设计提供的功能
（一）三维实体建模与修改
机械设计基础课程设计强调边计算、边修改、边画图的三边设计过程，画图与计算修改是互相补充，交叉进行的，一些零件的尺寸可以通过经验公式获得，但有一些零件的尺寸则需要通过画图、即装配后根据结构才能确定。如减速器箱体的结构设计中，因为箱体中大部分尺寸的确定都是和其他零件尤其是轴系零件安装定位的整体设计要求相关联的，很容易出现严重的设计错误却难以发现的情况，发现后修改也相当困难，有时甚至需要重新画图。
UG软件的装配建模是用于产品的模拟装配，支持“由底向上”和“由顶向下”的装配方法。即在装配过程中可以直接建立和编缉组件，一边装配一边建立组件，可以及时发现设计中的问题并进行修改，所有修改直接反映到组件部件文件；也可以独立创建单个组件部件，然后添加到装配体中，一旦对组件部件进行了修改，所有引用该组件的装配体自动更新。这就为机械设计的边画图边修改的交叉进行提供了技术便利。
（二）装配与拆装动画
UG软件的装配爆炸图能将装配体中的组件沿指定的方向和距离偏离原来的实际装配位置，用来表达装配体中各组件的装配关系。此外，UG软件提供的装配序列可以使用户控制一个装配体的装配和拆卸顺序，并可以创建动画模拟组件的安装和拆卸过程。教师可以在指导设计过程当中应用装配爆炸图对减速器箱体中的零件装配关系进行很轻松的讲解，学生做完设计后也可以对成果进行装配演示，极大程度改变了传统的二维设计中学生不理解，教师不知如何教的现状。
（三）出具装配及零件的二维工程图
课程设计的难点是在装配图的绘制上，学生由于空间与平面的思维转换能力不足，不管是手工绘图还是Autocad绘图，常出现读图制图困难的情况。而UG软件的二维工程图纸可以由三维模型自动生成，且图纸严格地与三维模型相关，设计的三维模型有修改会及时反映到二维工程图中，辅助学生进行三维与二维之间的转换，从而也巩固和提高了学生的二维平面图的读图制图能力。
四、运用UG软件进行机械设计基础课程设计的实施办法和建议
教师在课程设计中所起的作用主要是引导，引导学生综合利用所学知识进行设计，教会学生查资料的方法，培养学生独立解决问题的能力及与其他小组成员协同合作的能力。减速器的零件设计中，很多零件是标准件，教师可以引导学生运用设计软件的外挂建立如螺栓螺母齿轮的三维模型，以减轻学生建立零件的负担，从而将更多的精力放在结构设计上。
机械设计基础课程设计最终要以一定的设计结果表现出来，传统的机械设计课程设计要求学生最终上交的设计结果材料包括设计说明书、一张减速器装配图和若干张零件图，设计成绩的评定多数是以只看图纸的方式，而运用UG软件辅助进行的课程设计最大的弊端与多数应用计算机辅助绘图一样，很容易发生学生之间互相抄袭的现象。所以，在设计时应适当进行分组，每组学生给定不同的数据。此外，设计成绩的评定方式，采用成果汇报及答辩、平时设计表现相结合的方式。答辩过程中师生间的相互交流是教师评定设计质量高低最有效的手段。通过答辩老师能够发现总结设计过程中所存在的问题，同时也是学生自我检验的最有效的方式，通过答辩锻炼了学生的语言组织和表达能力，有利于培养学生宏观地看待问题的能力和总结能力。
五、结 语
在CAD/CAM技术迅猛发展的形势下，高职高专的机械设计教学方式也要相应地进行改革与创新，在课程设计中运用现代设计方法，进一步开阔学生工程设计思路，提高学生工程设计水平与设计创新能力，能够很大程度地激发高职高专学生学习机械设计的兴趣，全方位提高机械设计课程设计的教学质量，培养出真正意义上的高技能技术人才。
[参考文献]
[1] 段成燕，刘喜平，等.基于应用型本科人才培养模式下机械设计基础课程设计教学的探讨[J].价值工程，2010，（29）.
机械基础设计课程设计范文5
关键词:机械设计基础;课程体系;课程教学
《机械设计基础》是新疆交通职业技术学院汽车制造与装配技术专业的一门介于基础课和专业课之间的重要的设计性技术基础课程,通过本课程的学习,可为学生学习后续专业课程提供必要的基础知识;为学生将来从事产品设计、开发提供必要的理论基础;为将来从事工艺、运行、管理工作时,能对所使用机械传动原理有正确的了解,获得对设备正确使用、维护和故障分析的能力;使学生具有运用标准、规范、手册和图册查阅有关技术资料及编写说明书的能力。《机械设计基础》是理论知识和实践知识综合运用的课程,在整个课程体系中从理论性课程过渡到结合工程实际的设计课程,起到桥梁作用。该课程体系目前仍延续过去的模式,新体系尚处于探索之中。为了突出高职高专的教学特点,提高教学质量,本文就该课程在课程体系、教学内容、教学方法和教学手段、实践环节等方面的问题,提出一些探讨意见。
一、《机械设计基础》传统教学模式存在的突出问题
(一)教学方法单一落后
《机械设计基础》是机械原理和机械零件的综合,主要讨论机械设计的常用方法和一般过程。传统教学方法,授课内容多,而实际教学课时安排不足;讲述原理多,结合实际偏少;纵向论述多,横向比较较少;讲述常规原理多,介绍行业最新技术成果不够;课堂讲授多,课堂课外讨论少。实践教学,仍以劳动性操作为主,对学生独立获取知识能力和自主学习、创新思维能力培养不够。教学手段也不尽如人意,课堂教学仍沿袭粉笔板书、挂图和简单的教具,很难取得好的教学效果。
(二)课程没有针对专业要求合理设置
《机械设计基础》课的知识点非常丰富、繁杂,如不精心组织、把握重点,全部灌输给学生,将适得其反。因此,教学前,教师要对所教的内容加以精选与提炼,把握教学重点,丰富教学内容,以激发学生的学习兴趣。例如,在组织齿轮传动教学时,并不是把教材上所有内容都教给学生,而是根据高职学生的特点和各专业不同的要求,选择不同的侧重点进行教学。工程机械运用与维护专业的学生,就业岗位是销售及维修,因而对他们的教学注重的是应用方面,如齿轮传动的原理、分类、特点、失效形式、齿轮参数的测量及齿轮传动的、密封等;而对于机电一体化专业和汽车制造与装配技术专业的学生,就业岗位主要是机械加工操作、机械加工工艺编制及机床设备的维护等工作,因而对他们的教学重点,除了齿轮传动的原理、分类、特点、失效形式、齿轮参数的测量及齿轮传动的、密封外,还要把齿轮的切齿原理作为重点,同时应了解变位齿轮的基本概念。只有针对不同专业组织教学内容,才能有的放矢,取得好的教学效果。
(三)实验教学比重偏低,学生动手能力的培养欠缺
实验及实践教学是帮助高职学生理解课堂理论教学内容的必要手段,也是提高他们动手能力的重要途径。传统的实验课在实验室中进行,由于实验器材陈旧、缺少,不能保证每位学生的动手操作机会,为此,可将实验与生产实践结合起来。在课余时间可至校办工厂和校外实习基地进行有关实践,如参与维修设备、加工简单的零件等。
二、《机械设计基础》课程体系的设计
(一)改革内容
1.改革思路
本课程组以企业需求为基本依据,按照生产一线实际需要,结合高职教育的特点,强调基本知识,注重实际应用,从机械的组成及特性出发,形成工程力学――材料及热处理――公差与配合――常用机构――联接――机械传动――支承零部件――机械系统设计综述这一新课程体系。该体系将以往的理论力学、材料力学、公差与配合、机械原理和机械零件几门单列的技术基础课程有机地融为一体,理论分析以适度够用为限,突出了针对性和实用性。
2.整合教学内容
在教学内容整合上,删除繁琐的公式推导、理论证明,注重如何运用这些公式、定理、方法等来解决实际设计问题。例如将齿轮、轴、滚动轴承等工程实践性很强、并对工程设计与应用能力有很大帮助的章节作为教学重点内容;将与磨损、螺纹连接、弹簧等章节安排作为学生自学的内容,通过答疑的方式对学生进行辅导;将教材中介绍很简略,但与生产第一线联系很紧密的一些工程知识比如轴承的安装、拆卸、、组合设计以及失效形式、齿轮加工、蜗轮蜗杆加工等知识内容进行补充。
3.结合专业培养目标取舍教学内容
由于各专业的培养目标不同,所安排的课程和教学要求也不同。因此《机械设计基础》课应根据工程机械运用与维护专业、机电一体化专业和汽车制造与装配技术专业课的学习要求,对各专业毕业生就业岗位的要求选取适合的教学内容,使学生能把有限的时间和精力花在学习掌握有用的知识上。
4.增加创新设计内容
《机械设计基础》课程需适应现代科技发展的要求,牢牢把握住本学科的发展脉络,及时补充新型机构、传动零件知识,介绍新的设计理论、方法、技术、计算机辅助设计等内容,以拓宽视野,培养创新设计的思路和方法。在课程设计实训中加强对学生在课程中应用计算机CAD/CAM主流软件(如MATLAB、AutocAD、UG和Pr∥Engineer)的工程实训。专周设计实训的课题主要包括从动件、轴、滚动轴承和联接件等的设计计算、三维造型装配、二维工程图和设计说明书等内容,使学生能够综合运用多门专业课程的知识和技能,在计算机辅助下完成,提高了专业素质和工程应用能力。
5.通过设计培养学生的自学能力和独立工作能力
《机械设计基础》教学中常用机构的设计、通用零件的选择和设计是教学中的重要内容。在教学中可以通过设计作业,如“凸轮机构设计”、“齿轮机构设计”及“轴系部件设计”等,使学生对常用机构和通用零件设计获得必要的工程实战训练,培养学生严谨的学习态度。“机械零件课程设计”是《机械设计基础》课程教学的重要环节。课程设计要让学生一方面加深对已学知识的掌握,培养自身综合运用所学知识和技能独立、灵活地分析问题和解决问题的能力,另一方面,课程设计也要让学生掌握使用工具书的方法和使用技术资料的技能,培养自身的设计能力和独立工作能力。此外,课程设计还要有利于学生形成良好读书习惯和自学能力,以满足自身的终身教育的需要。
(二)课程体系设计思路
1.整体教学设计
按照典型减速器设计的流程所必须的知识和能力结构,归纳《机械设计基础》课程学习领域的主要工作任务,选择一级直齿圆柱齿轮减速器设计作为载体,构建主体学习单元(学习情境),按照资讯、决策、计划、实施、检查与评估六步法,工学交替、任务驱动、项目导向,将真实生产过程和产品融入教学全过程,设计学习情境。并根据行业、企业标准建立《机械设计基础》课程教学体系,选定合适的载体,设计教学单元,完成教学设计。
本课程遵循学生职业能力培养的基本规律,以真实工作任务及其工作过程为依据整合、序化教学内容,设计了4个学习主情境,分别以减速器机械联结的设计、减速器机械传动的设计、减速器轴系的设计和减速器的与密封为载体。4个学习情境包含17个学习性工作任务,把理论学习和实践训练贯穿其中。
2.单元教学设计
学习情境1:减速器机械联结的设计通过螺纹联结、键联接、销联结的设计计算,让学生熟悉机械零件的受力分析,熟悉杆件拉压变形、剪切变形、挤压变形的强度计算,熟悉螺纹联结、键联接、销联结的选用方法和工作原理,并掌握相应联结的设计与安装方法和工艺要求。
学习情境2:减速器机械传动的设计通过圆柱齿轮的设计计算,让学生熟悉齿轮失效形式、材料选择、热处理方法、各类齿轮受力分析和设计准则,并掌握相应的齿轮的选用方法。通过带传动的设计计算,让学生熟悉带传动的组成、工作原理、特点、类型和应用;V带传动;V带轮的常用材料和结构;带传动的安装、张紧和维护;了解同步齿形带传动简介。
学习情境3:减速器轴系的设计计算通过减速器轴的设计计算,让学生熟悉轴的材料及选择;轴的结构设计;轴强度的粗略计算;按扭转强度计算;按弯扭合成强度计算。通过减速器轴承的设计选择,让学生熟悉轴承功用、类型;滑动轴承类型、结构;轴瓦的结构及材料;液体与非液体摩擦轴承简介;滚动轴承类型、特点、精度及代号;滚动轴承失效形式;滚动轴承组合设计。通过减速器输出端的联轴器的设计选择,让学生熟悉联轴器的功用,类型、结构、特点和选择;离合器主要类型及其结构。
学习情境4:减速器的与密封通过减速器的与密封的设计,了解机械中有关与密封的基本知识。
减速器专用周:通过对减速器整体的设计,让学生掌握整个机械设计过程。教、学、做有机融合,把理论学习和实践训练贯穿其中。
三、教学方法和教学手段的改革
(一)启发引导式
机械设计基础是一门理论性和实践性很强的课程,我们在讲授理论知识的同时非常重视联系工程实际,重结论,重应用。例如在讲述摩擦的自锁概念时,列举大量常见的实例,启发学生去思考,并同时从反面提出问题,请学生回答并解释,以此来培养和提高学生独立思考的能力。
(二)多种教学方法进行组合
采用理论教学、多媒体教学、现场教学、实验教学、课堂讨论、做学合一及综合能力训练等教学手段相结合,常用机构讲解改变过去罗列式的教法,从创新的角度用大量的应用实例让学生对生产和生活中的机械装置有更广泛的了解,开阔眼界,学以致用。
《机械设计基础》课程实验是高职学生职业技能培养的重要环节,学生通过实验,可直接接触到生产一线的技术问题和操作技能问题。因此,该课程实验具有很强的针对性。如通过渐开线直齿圆柱齿轮参数测定实验和减速器的结构分析和装配实验等,使学生学习和掌握具体的测试技术,测量方法,从而接触和熟悉测量工具与设备。
采用课堂讨论方法调动学生的主观能动性,教与学融为一体,使学生成为课堂的主体。例如在讲授轴的设计时,先给出各种轴的结构,由学生从加工、装配、承载上讨论分析轴的特点,给出条件然后组织学生讨论,在教师的引导下,得出正确、合理的结论。使学生真正参与到教学中来,课堂气氛活跃,教学效果明显。
《机械设计基础》是与工程实际联系紧密的课程,在教学过程中应特别注重理论联系实际。例如,在讲解机构时,列举了实际机器(汽车、内燃机等)和日常生活中(客车上的折叠椅、缝纫机的踏板机构等)的应用实例,又特别介绍了与专业有关的金属切削机床(车床、铣床、牛头刨床等)应用实例,因而增强了基础课与专业课之间的联系。
(三)利用现代教学手段,激发学生学习兴趣
将多媒体教学手段引进课堂教学。在遵循教学基本规律和学生认识规律的基础上,恰当地制作CAI课件可以将传统教学手段难以表现的内容、教材中的重点和难点表达清楚。
利用生产现场拍摄的录像,再现范成法加工齿轮的过程及根切现象;利用多媒体动画片展现带传动中的弹性滑动现象、展现四杆机构的演化、展现各种间歇运动机构的原理、展示行星轮系与差动轮系的区别、齿轮的失效机理等等。通过多媒体课件直观而形象的展示出来。
如在齿轮一章授课过程中,学生对渐开线的形成等内容的理解较困难,若利用相关软件,编制并演示渐开线的形成过程,然后对渐开线上各点进行齿形角和受力分析,学生很快就理解了什么是渐开线,为什么通常采用基圆附近的一段渐开线作为齿廓。同样通过两齿廓的啮合、啮合线和啮合角的动态显示、中心距的变化等又能使学生对渐开线齿轮的啮合特性有更深刻的理解,从而大大提高了课堂教学的效率和效果。
四、搞好课程设计,培养学生的综合技能
《机械设计基础》课程设计是综合本课程以及相关课程的理论知识、基本技能,独立完成机械传动装置或简单机械设计任务的一种途径,具有较强的实践性、综合性,是一次提升和整合知识的过程。通过课程设计培养学生分析问题和解决机械设计问题的能力,同时教会学生查阅和使用各种资料和手册,熟悉国家有关标准和规范,掌握常用的设计方法和手段(如计算机绘图和计算机辅助设计等)。在选题上,仍以单级或两级直(斜)齿圆柱齿轮减速器设计为主。在课程后期,组织学生对该传动装置进行拆卸、安装和到减速器生产厂家现场参观,提前下发设计任务书,让学生进行一些前期的计算工作,最后通过编写设计计算说明书和答辩,提高学生对设计的论证能力和可行性分析能力。
课程结构决定课程功能。课程能否体现出它的创新价值,在一定程度上取决于课程结构是否有利于师生创造性的发挥和培养,能否为学生的创新提供宽松适宜的时空条件和环境,使学生积极、主动地创造性地学习和发展。教师应在教学中注重提高学生处理实践中具体问题的能力,形成课程知识与实践的连贯沟通,使学生逐步具备适应社会的能力,尽快成为国家需要的高技能应用型专业人才。
参考文献:
[1] 史新民,高飞.高职《机械设计基础》课程教改与研究[J].常州信息职业技术学院学报,2005,(3).
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[3] 王世辉,韦林.高职《机械设计基础》课程教学改革[J].高教论坛,2007,(3):
[4] 陈立德.机械设计基础课程设计指导书[M].北京:高等教育出版社,2004.
[5] 姜大源.当代德国职业教育主流教学思想研究[M].北京:清华大学出版社,2007.
机械基础设计课程设计范文6
关键词：三维设计软件；机械设计基础；课程改革
淮阴工学院是一所培养应用型人才的普通高等学校，“机械设计制造及其自动化”本科专业被江苏省教育厅授予“江苏省品牌专业”，被教育部遴选为“第二批高等学校特色专业建设点”。机械设计基础类课程包括《工程制图》、《机械原理》、《机械设计》及其课程设计等，是该专业主要的专业基础课。本文根据专业人才培养目标和课程的特点，从教学内容、教学方法、教学手段方面进行了探索，引入三维设计软件在机械设计基础课程教学中应用，提高学生工程设计能力，培养适应企业需要的应用型人才。
一、机械设计基础课程传统教学方法的弊端
机械设计基础类课程主要研究机械中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本设计原理和计算方法，是学习进程上从理论性课程过渡到结合工程实际的设计性课程。本课程在教学方法和教学手段上常利用多媒体、教学模型和挂图，再辅以教具在黑板上绘制结构图形。而多数学生没有太多的工程实践经验，且零部件设计都是二维图设计，多以设计计算为主，因而学生学习感到比较枯燥，设计零部件时缺乏全面考虑，绘制工程图错误较多且自己很难查出问题。
二、机械设计基础课教学实践
随着机械CAD技术的成熟，众多三维设计软件广泛应用于社会各个领域，极大地提高了设计、绘图的质量与效率。为此，高校的机械设计基础课程急需进行教学体系改革，建立以三维设计为主线的机械设计模式。
1.整合教学内容，制定教学计划
要使学生具备较强的三维设计能力，根据本院教学条件和学生情况，必须整合课程的教学内容、修改教学计划、提高师资质量，建立符合本院实际情况的应用型机械类本科人才的培养体系。在学生接触机械设计初期引入三维设计的概念，在机械设计基础课程的教学各环节应用，并在四年学习过程中，不断地应用，提高学生的工程设计能力。三维设计能力培养体系如图1所示。
2.三维设计软件应用于教学
机械设计基础类课程大多在低年级开设，学生刚接触机械专业知识，缺乏实践经验，对实际生产中的一些零件及结构不太了解，因此对教学内容难以掌握。用SolidWorks软件进行辅助教学，改变传统的教学方法和手段，提高学生的学习兴趣，提高教学质量。
《工程制图》课程难点和重点就是正确绘制工程图，以往教学要用许多学时使学生掌握机件的投影关系，学生要有很强的空间想象力，而用SolidWorks软件的零件模块可以方便直观地进行零件的三维造型，在工程图模块中自动生成二维工程图，并随三维模型的尺寸变化而变化，这样能使教学的重点放到工程图的表达和零件的技术要求标注，提高绘图质量。《机械原理》主要讲解各种常用机构，运用SolidWorks软件的运动仿真功能，可以把各种复杂的机构以三维的形式，通过形象、生动、逼真的动画演示直观地展示给学生；利用其参数化设计，将修改自动反映到所有的相关对象。例如讲解平面四连杆机构时，利用模型仿真不仅可以验证所设计的机构是否满足要求，同时还可以改变相应的参数，或以不同的构件为机架或调用不同长度的连杆进行装配，让学生参与设计并对设计结果进行现场演示加以验证。《机械设计》中在讲轴的结构设计时，对轴上零件的定位和固定，可预先绘制出各类轴上零件固定件，利用SolidWorks软件装配模块对轴系各个零件进行装配，演示如何进行齿轮的周向和轴向固定，轴的支承与固定，轴承如何装配如何调整间隙，各零件之间的相互位置关系、零件的装拆顺序及零件的结构工艺性应注意的问题等，使学生掌握轴结构和轴上零件的固定结构，改变了以往单纯的教学方式，在课堂上真正实现教学的互动。
3.三维设计软件应用于课程设计
齿轮减速器是最常见的一种典型传动装置，由许多零件组成，如轴上传动零件、轴承、联轴器、轴承盖和箱体等。机械设计基础课程的课程设计主要内容是根据减速器的主参数（如输入功率与转速、输出功率与转速等）对每个零件进行设计、绘图。首先根据设计数据，利用零件模块绘制减速器各个零件的三维建模，对于标准件和齿轮，可以利用Solidworks中的插件直接生成。利用装配模块对绘制好的零件进行装配，装配过程中可以直观地发现零件的尺寸是否有误，各部分的结构是否合理，各零件的固定是否准确，装配好的结构可以进行干涉检查，发现问题可适时修改零件模型，在装配结构中重新生成即可。装配正确的装配结构可以进行运动仿真，检查减速器的运动状况，对重要的零件进行受力分析等等。利用三维软件设计，有限的在2周时间内，使学生将重点放在减速器的结构设计上，可以较全面地考虑整体结构（包括油沟结构，油杯的选择等），使设计贴近实际的工程设计，掌握正确的工程设计基本理念，而不是把时间用在绘制图纸上，从而提高机械设计效率和质量，提高学生的工程设计能力。
三、结 论
通过以三维设计为主线的机械基础课程教学，使学生初步具有用三维设计软件设计机械产品的能力。在后续的机械加工等专业课学习中，可以利用三维设计软件的加工模块生成NC程序进行模拟或机床加工，可对三维软件开发产品的全过程有较深刻的了解；在大学生课外创新设计或毕业设计中可以灵活利用三维设计软件进行设计，做到大学四年不间断，提高学生的工程设计能力，适应企业对人才的需求。
参考文献：
［1］ 曹岩，赵汝嘉.Solidworks2007基础篇［M］.北京：化学工
业出版社，2007.
