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机械课程设计体会范文1
[关键词]精度设计 培养方案 教学实践 改革
[中图分类号]G642.0 [文献标识码]A
引言
机械产品往往由于丧失精度而报废，周期性检修的实质就是对其精度的检定和修复，没有足够的几何精度，机械产品就失去了使用价值。因此，从理论上讲，无论何种生产类型、何种功能要求，都应该对零件的几何要素提出精度要求。精度设计用以确定机械各零件几何要素的公差。机械产品的精度设计是联系产品使用性能和生产制造过程的桥梁[1]，精度设计给定的公差等级、采用的公差原则对生产设备的选择、工装夹具的设计和制造、检验方法的制定等方面有着决定作用，它直接影响着生产成本的高低，进而影响着产品的市场竞争能力。
《互换性与测量技术基础》是高等院校机械类、仪器仪表类和机电相结合类各专业必需的主干技术基础课程[2]，涵盖了几何精度设计与检测两方面的内容。在几年的教学实践中发现以下问题：
（1）学生没有充分意识到几何精度对机械产品使用性能的重要性。在课程设计和毕业设计时，只做完系统设计与参数设计，精度设计基本就没做或者很少做。
（2）学生不具备相应的精度设计能力，不能灵活运用所学的相关知识进行机械产品设计。在课程设计和毕业设计时，精度的确定并没有考虑产品的性能要求和生产成本之间的关系，所做的设计在目前生产条件下无法制造生产，或者造成生产成本的增加。
（3）学生不能正确运用设计标准和规范。比如，在齿轮的设计中，图纸表达不完善，参数表只有结构参数的内容，而没有精度参数的内容，甚至没有参数表；标准件并没有按照国家标准选用规格；已废除的国标仍在使用。
鉴于此，作者对课程教学进行研究，并进行大胆尝试与改革。
一、建设课程群，确立精度设计地位
课程群是为完善同一施教对象的认知结构，而将本专业或跨专业培养方案中若干门在知识、方法、问题等方面有逻辑联系的课程加以整合而成的课程体系[3]。以实现学生综合设计能力、创新能力为培养目标，把“机械制图”、“机械原理”、“机械设计”、“互换性与测量技术”4门课程的各教学环节进行优化重组融合，形成机械类专业基础课群。机械产品的设计过程通常可分为三个阶段：系统设计、参数设计和精度设计[4]。如果说系统设计为机械产品的一次设计，那么精度设计就是系统的三次设计。系统设计以整机的功能为目标而进行的机械基本工作原理和总体布局设计，是运动学的设计，主要由机械原理课程承担；参数设计以保证系统的能量转换和工作寿命来确定机构各零件几何要素的公称值，由机械设计课程承担；精度设计以保证机械产品的性能要求同时考虑制造的经济性来确定机械各零件几何要素的允许误差，由互换性与测量技术课程承担。
通过分析，互换性与技术测量课程的教学内容应该以精度设计为主线，以提高精度设计能力为目标，和机械原理课程及机械设计课程共同研究机械产品的设计。
二、设计性能检测实验，增强精度设计意识
在几年的教学实践中发现，学生能够理解机械结构参数对机械性能的重要性，却认识不到几何精度对机械性能的重要影响，甚至错误的认为机械设计就是做系统设计和参数设计，认为精度无关紧要。
为了更好的帮助学生理解几何精度设计在生产实际中的应用，体会几何精度对机械产品性能的重要影响，增强学生综合运用知识能力，强化机械设计、几何精度和机械制造之间的相关性，指导毕业生研制出机械性能检测实验台，使学生通过实验，切身体验几何精度对机械产品性能的影响，增强精度设计意识。
本实验台的整体结构系统图如图1所示：
图1：机械性能检测实验台整体结构系统图
直流电机作为动力通过一个一级传动机构驱动发电机工作，并设计的检测系统（传感器、采集卡、PC机自行开发的测试系统）对其性能指标进行检测，如传动效率、振动、噪声、温度等。传动机构的主要零件是可以拆装的，同时，主要零部件配备有多套（结构参数相同，仅精度不同）。实验时，学生组装不同精度的传动机构，进行整机运行，通过测试性能指标比较来反映整机的运行性能。
通过本实验可以加强学生对几何精度影响产品使用性能的主要认识，增强工程意识，并通过此综合实验培养学生综合运用所学相关知识的能力。
三、进行综合设计，提高精度设计能力
依据机械类专业教学计划，机械原理课程和机械设计课程及互换性与测量技术课程一般都安排有相应的2～3周的课程设计。课程设计一般要求学生在相对集中的时间内运用所学的相关知识完成一个具体的小设计[5]。目前，一般教学安排都是每门课程独立安排相应的课程设计，而这样做的结果对学生造成一种误导，形成“机械设计就是系统设计”，或者“机械设计就是参数设计”，“质量（使用性能）是检验出来的”等错误认识；同时也不能增强学生综合设计能力的培养；另外，也不利于“培养学生的工程实践能力和创新能力”教学目标的实现。以至于做毕业设计甚至在实际工作中，出现图纸表达不清楚、不合理、不符合规范，或者设计出来的产品依据目前的生产条件根本没法生产或者是生产成本过高等问题。
针对以上问题，把机械原理课程设计、机械设计课程设计及互换性与技术测量课程设计进行优化、整合。以培养综合设计能力为目标，进行综合性课课程设计。
（一）课程设计内容优化改革
目前，机械设计课程设计所做的机械产品设计基本上都是只考虑系统设计和参数设计，至于精度设计，基本就没做或者做的很少，有的只是在图纸上参照相关的设计做了些公差标注，至于为什么要选用这些精度项目？为什么要确定如此精度？学生基本就不知道。
曾经针对此问题，提出在互换性与测量技术课程设计调整精度设计的内容，让学生各自找出自己所做的机械设计课程设计，对整个设计进行完善。学生在系统设计和参数设计的基础上进行精度设计，并对前期的错误进行更正，形成完整的机械产品技术资料。
通过此项改革，提升了学生对精度设计在机械产品设计的重要性认识，但是，这样就会由于工作的不连续就耽误了很多时间。首先，对机械设计课程设计、机械原理课程设计、互换性与技术测量课程设计时间进行调整，调整为同时进行；然后，对其设计内容进行整合，取消原来的独立课程设计，实行综合课程设计，涵盖系统设计、参数设计、精度设计等内容。
（二）选题来源于工程实际
目前，机械设计课程设计题目大多是“一级或二级齿轮减速器”的设计，它涵盖了“机械设计”课程中大部分内容，有助于学生加强相关的知识的综合运用能力，但这样就出现题目单一化，不能充分调动学生的创新意识。通过对以往的课程设计答辩情况来看，部分学生曾出现抄袭现象。基于此，课程设计的选题来源于工程实际，解决所在城市厂矿的实际问题。根据任务的大小对学生进行分组，使学生协同完成整个设计任务，而所做设计是否能满足实际需要，可以直接在生产中得到检验，在工程实际中体会精度设计与生产性能及生产成本的关系，增强学生的工程意识。另外，设计要变为产品，图纸是设计工作者和制造工作者之间的沟通语言，这样，图纸的表达必须规范。学生在实际工程中体会图纸表达规范化的重要性，并能运用国标进行规范化设计。
四、改革考核办法，激发学生学习动力
以往，对于课程设计的考核方法是“考勤（10%）+报告（20%）+答辩（70%）”，这种考核办法能够使老师对学生的知识及素质得到全面的考核。但对学生来说有种“课程到此为止”的感觉，学生只知道自己的一个综合分数，并不知道自己掌握的相应知识到何种程度，是否满足工程实际所需？或者对于实际工程，还需要哪此方面的知识？其它同学是个什么样的水平？
一种理想的课程考核模式，应该能够全面、正确、有效地实现检查评价、教育激励、诊断反馈和导向等多种功能[6，7]。因此，在对精度设计进行考核时，采取了以下措施：
1．学生作为评委对学生进行答辩。这时，老师只是作为场外指导，对学生解答不了，而对他们的能力提升有关键作用的知识点做出解释和阐述，同时也从学生的答辩时所提的问题及回答情况对答辩学生和答辩评委的知识和能力掌握程度做出全面判断。
2．指导老师和学生进行互动，并做总结。在答辩进行完毕，指导老师就精度设计和学生进行互动，学生在互动中调动学习的积极性，并能对知识理解的更深刻。然后通过老师的总结，使学生对精度设计的脉络有个更清楚的知识，能够掌握精度设计的要领，并能体会精度设计在机械产品设计中的地位。从而激发学生学习知识的积极性和动力。
五、结束语
精度设计作为机械产品设计的一个重要环节，在理论教学与实践教学中应该加强学生精度设计能力的培养。近年的教学实践，学生精度设计能力有了很大的提高，为以后的毕业设计和工作打下良好的基础。
[参考文献]
[1]王永泉，马秋生，潘艳波.机械产品精度设计与生产成本的关系[J].机械设计与制造，2005（5）：147～148.
[2]王伯平.互换性与测量技术基础（第3版）[M].机械工业出版社，2009.
[3]李慧仙.论高校课程群建设[J].江苏高教，2006（6）：73～75.
[4]杜文华，郑江.机械基础系列课程教改中机械精度设计的实现[J].华北工学院学报（社科版），2004，20（3）：89～91.
[5]刘小康，余洁冰.工科学生课程设计与综合素质培养[J]. 高教探索，2009，（5）：133～134.
[6]施军.高校考试制度改革的若干思考[J].江苏高教，2003，（5）：57～59．
机械课程设计体会范文2
我院建校前几年由于师资力量有限，主要依赖兼职教师指导课程设计，这些兼职老师大多来自一本院校，他们时间有限，指导方法基本沿袭一本院校的指导方法，每天集中一两个小时在教室集中指导，而三本学院的学生依耐性强，老师走后基本是放鸭子，因此抄袭现象特别严重。此外，在教学指导过程中也存在一系列问题，比如必须掌握的知识点、知识群、关键内容都没有明确，指导过程因老师而异，随意性较大，标准不统一。因此，进一步规范课程设计的内容、指导方法、达到的目标、必须掌握的知识点和知识群，显然是提高实践教学质量的重要内容和措施。后来随着一些青年教师的引进，我们对机械设计课程设计的题目、应该完成的内容及进度要求、考核方法等进行了一系列的研究与实践，使学生达到掌握知识点的目的。
二、针对机械设计课程设计题目、指导方法，进度安排及考核方法进行改革
（一）设计题目的改革
以前兼职老师给的课程设计题目是多样化的，鉴于我院学生的基本条件，我们把课程设计的题目统一标准化了，传动方案也已经给定，目的是让学生熟悉课程设计的一般方法，掌握应该掌握的知识点，并对机械设计的理论课的知识加以巩固，并不要求他们创新设计。其设计题目、初始条件和传动方案如下：设计题目：带式运输机的传动装置；初始条件：带式运输机可运送谷物、型砂、碎矿石、煤等。两班制工作，连续单向转动，有轻微振动，输送带的速度允许误差为±5%，使用期限为10年。卷筒与输送带间传动效率96%，减速器批量生产。要求学生每人按学号顺序依次选一组数据进行设计计算。
（二）指导方法改革
在课程设计之前，负责人对指导机械设计课程设计的老师集中在一起开个小会，对学生必须掌握的知识点、知识群、关键内容都明确要求，要求指导老师每天的上午和下午至少在教室两个小时，这样学生有问题就能及时找到老师解决问题。还有学生课程设计进行到第一阶段，尤其是课程设计的设计计算初步完成时候，要求指导老师对学生的计算数据进行初步的检查，并要在草稿本上签字，才可进行下一阶段的工作。这样就避免后面学生在画草图时候发现错误，又要反过来重新计算浪费大量的时间，并且可以避免了个别学生抄袭的现象。
（三）进度安排改革
以前兼职老师指导课程设计时候，一次把课程设计要求完成的内容一个半天讲完，这样内容太多，学生根本记不清楚。我们根据三本学生的特点，将机械设计课程设计分为六个阶段。每个阶段集中讲解一次，学生按进度要求完成该完成的任务。第一阶段，主要是动员和设计计算。学生在这一阶段应该完成的内容包括：选择电动机；计算总传动比和分配传动比；传动装置的运动和动力参数计算；传动件计算；初算轴的最细处直径；选择联轴器（型号、孔径、孔长等）；初选滚动轴承及其相关参数，轴承盖是否干涉等。要求学生按上述步骤严格进行，不要颠倒。第二阶段是草图绘制。设计计算完毕后，我们会带学生到实验室做一个减速器拆装实验，主要是对减速器有个感性的认识。然后在集中讲解，其内容包括：减速器的结构；减速器的；设计装配图的准备；减速器铸造箱体的结构尺寸；减速器装配草图设计；轴和键的强度校核，滚动轴承的寿命计算。第三阶段是正式绘制装配图，在完成减速器装配草图后，校核轴、键强度及滚动轴承寿命无任何问题时，在此基础上继续完成装配图。要求注意两个方面的设计：轴系零件的结构设计；减速器箱体及附件的结构设计。第四阶段是装配图的检查。给学生主要讲解的内容包括：检查装配草图；标注主要尺寸与配合；编写减速器的技术特性；编写技术要求；零件编号；编制零件明细表及标题栏。第五阶段是零件图的绘制。零件工作图是零件制造、检验和制定工艺规程的技术文件，应包括图形、尺寸及其极限偏差、表面粗糙度、形位公差、技术要求等。零件图从装配图上测绘下来，形状应与装配图一致。第六阶段是编写说明书。说明书的编写我们也把格式基本给学生，学生按照步骤把草稿整理成册就可以了。机械设计课程设计总共安排了三周的时间，周末时间不计，具体的进度安排我们设计了一个表。（四）考核方法进行改革课程设计结束后，我们会现场答辩，在答辩时候，会先给个预成绩，这个成绩非常重要，因为通过答辩，可以看出学生对课程设计掌握的情况，是否有抄袭，一问就基本可以得到答案。最后结合学生交上来的课程设计说明书、装配图、零件图给每个学生单独评定优、良、中、及格和不及格的成绩等级。
三、结束语
机械课程设计体会范文3
近年来,受多种因素的影响,普通工科院校的机械制造工艺学课程设计普遍存在着一些问题。
(1)学生不重视课程设计,缺乏兴趣,存在应付了事的思想。
(2)机械制造工艺学课程设计教学时间安排不合理,在课程设计专周期间,学生还要准备其他各种考试,或者忙于求职等,无暇顾及课程设计。
(3)由于高校扩招后,生源素质有所下降,部分学生对理论知识掌握不好,课程设计自然无从下手,因而抄袭现象时有发生。
(4)学生缺乏吃苦耐劳精神,在处理课程设计这种比较复杂的问题时,不愿意积极主动地寻求解决途径,同时不愿意反复修改课程设计成果,存在畏难情绪,学生总是希望老师告诉他们应该怎样去做,成为“复印机”。
2机械制造工艺学课程设计的改革探索
机械制造工艺学课程设计要求学生针对一个中等复杂程度的零件编制一套机械加工工艺规程,设计一副教师指定的加工工序的专用夹具,并撰写设计说明书。学生应该在老师的指导下,认真地、有计划地、独立完成设计任务,整个课程设计侧重于让学生掌握机械零件加工工艺编制的完整过程。针对机械制造工艺学课程设计所出现的问题,从多方面入手,综合应用多种教学手段提高课程设计的教学质量。
2.1重视设计题目选择
选题要能充分实现教学目标,针对应用型本科培养的目标,机械制造工艺学课程设计所指定的零件应有很强典型性和现实性。首先,所用零件要有典型性,课程设计用到的零件应该是轴类、盘盖类、箱体类和异形零件中的代表性零件;其次,所选零件结构相对简单,加工工艺要求不高,旨在让学生能够掌握加工工艺设计的全过程,能够独立完成;最后,要鼓励学生从生产实践中或从生活中自选零件作为设计用零件。课程设计中选定的零件复杂程度不同,所造成的零件加工和夹具设计的难度也大不一样,学生可以根据自己的实际情况和兴趣爱好自由选择。教师在评定成绩的时候应该将零件加工的难易程度等因素考虑其中。这样就有利于不同能力学生水平的发挥,提高学生对专业课课程设计的积极性,增强学生的自信心。选题要能承接先修课程,选题要承接先修的机械测绘课程设计、金工实习及生产实习等课程。机械测绘课程设计使学生初步了解典型零部件的结构、装配关系和零件的连接方法;金工实习和生产实习有利于在课程设计中合理的选择加工方法和定位方案,机械零件的三维造型的学习,为学生提供了比较直观的设计成果,有效地克服了目前学生中普遍存在空间想象力问题所导致的二维制图错误百出的问题。课程所选题目能够紧密联系先修课程,这样既有利于培养学生工艺设计和夹具设计等方面的能力,又能训练计算、绘图、查资料、执行标准等基本技能。
2.2改进教学组织模式
改变传统的设计小组分组模式,在学生安排方面可根据零件的复杂程度确定每一个组的学生人数,但是在确定每一组学生时,指导老师往往根据学生理论课成绩的高低,把成绩好的和成绩差的分在同一设计小组,以图能够完成设计任务和减少教师的指导难度。而今大学生个性心理普遍较强,这样的分组方式会引起部分成绩较差学生的误解,认为这是教师的一种歧视,因而对设计有抵触情绪,不利于学生的课程设计。指导教师可以根据学生名单的顺序依次分组,实践表明,学生们之间的互相帮助和讨论并非一定要在同一小组内进行,所以顺序分组并不会影响学生间的相互协助。改变传统教学组织模式,一般工科院校采用两周左右教学专周来组织课程设计,这样虽然便于教学组织管理,但是设计任务过于集中,在此期间,学生既要完成课程设计,可能还要忙于其他考试,往往使得学生应付课程设计,缺少充足的思考时间。为了改变这一现状,指导教师在理论课程开始时就下发课程设计任务书,这样,学生会带着任务或问题学习理论课程,学生有充分的课外时间查资料、定方案、改错误。教师也有充足的时间解答学生的疑问,更可把课程设计中具有代表性的问题作为案例教学,将课程设计的问题与难点分解到整个教学过程。经过理论教学和课程设计同步进行,学生在设计专用周里能够很快进入状态,有充足的时间思考和修改,提高了设计质量,同时也丰富了理论教学。
2.3计算机辅助课程设计全过程
随着计算机技术的发展,现代工程技术人员在实际工作中广泛采用计算机辅助设计。但在传统的机械制造工艺学课程设计中,出于训练学生工程设计基础技能的需要,指导教师往往要求学生手工绘制设计图纸,这与工厂工艺技术人员实际工作情况相背。因此,我们要求学生尽量采用计算机辅助设计方式。首先,利用成熟的CAPP软件进行工艺设计,其次,运用三维CAD软件设计专用机床夹具并转化为二维图纸用于生产制造,然后,利用有限元分析软件进行夹具关键零件的强度和刚度分析,最后,利用常用办公软件撰写课程设计说明书等。通过全程计算机辅助设计,培养学生的计算机应用能力,提高了设计效率,把更多的时间用于思考,同时也弥补了学生空间想象能力差和二维制图错误多的状况。
2.4提高教师的指导效果
现代教育强调以学生为主体,教师为主导。课程设计应由学生独立完成,不能依赖教师。但是机械制造工艺学课程设计包括工艺路线制订、定位夹紧方案设计、工艺参数选择、夹
具结构设计等,学生往往感到已知条件太少而无从下手。实践表明,机械制造工艺课程设计应借助教师的步步引导,不能完全放任,教师的指导是课程设计能否完成的关键。改善指导方式,教师应采用集体与个别相结合的指导方式。设计前一定要把任务交代清楚;中间穿插集体指导,解决共性问题;后期主要是检查与纠正细节。针对学生能力和基础上的差异,教师要注重因材施教。学生完成一部分设计后,送交教师批阅作为总评的依据,教师能对每个学生的设计情况进行动态检查。建立正确的指导理念,教师应有正确的指导理念。 (1)要有参与意识,教师不能只作旁观者,教师的参与往往起到很好的示范效果。
(2)对学生在设计中的遇到困难,指导教师不要急于给出解决方案或者过早地给问题下结论,要多引导和启发学生,给出解决问题的思路或者需要查阅的参考资料等,不可代替学生去做。
(3)要把握好指导的度,指导教师不要过分地强调合理性而过多或频繁的指出学生设计中的“错误”,这样会使学生“不敢”设计下去,对设计失去了信心。对于学生的某些设计成果,只要不是原则性错误,指导教师应该多肯定同时也要指出这样设计的弊端,多鼓励学生大胆独立地设计。
(4)要引导学生树立正确的设计思想,设计是一个反复推敲、反复修正、不断创新的过程,引导学生从错误和失败中找到问题所在,在反复地修改中体会理论知识。
2.5成绩评定
在设计完成后,安排时间分组进行答辩,答辩是教师检查设计质量高低和辨别抄袭的有效手段,也是对暴露出来的共性问题进行的一次集中答疑。同时通过答辩也锻炼了学生的口头表达能力。答辩既不能流于形式,也不能拘于形式,师生要认真做好答辩的准备和组织工作。答辩时,首先将本组完成的工艺卡提交给教师,由一名学生担任主要答辩人,对该组在零件工序设计的理由和每位组员在设计过程中所做的工作描述,阐述在设计过程中出现的各种问题以及组员是如何解决这些问题的等,其他小组成员协助主答辩人回答教师的提问;然后小组的每一位同学相老师展示自己所设计的夹具图纸,指导教师对每一位同学的设计成果的相关问题提问并对学生的回答和设计成果进行点评,当场给出课程设计成绩等级。课程设计成绩评定应该以图纸、计算说明书和答辩成绩为主,兼顾设计态度等表现;同时,评定成绩要有一个相对固定的考核标准,但又不拘泥于该标准,要鼓励学生大胆合理创新,创新意识在考核成绩中应有所体现。课程设计的最后成绩由工艺设计成绩和夹具设计成绩两部分组成,工艺设计成绩占40%,夹具设计成绩占60%。工艺设计部分的成绩根据小组提交的工序卡和答辩情况总体给分。夹具设计部分成绩是根据个人的夹具设计成果、答辩表现和平时表现等综合给分。
机械课程设计体会范文4
【关键词】创新 教学改革 目标教学
【Abstract】This paper put forward some reform methods about course teaching reform in higher vocational education by example of《Basis of Mechanical Designing》，such as innovating teaching content， teaching method， strengthen the ability training of the reform of the teaching. And puts forward new way of thinking about combining multiple assessment methods for resolve some problem in exam of 《Basis of Mechanical Designing》.
【Key words】innovation; teaching reform; goal teaching
【基金项目】该课题来源于湖南省教育厅教学改革研究项目“基于对接产业的机械制造专业理实一体化教学研究与实践”，课题编号：（ZJB2012012）。
【中图分类号】G718.5 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）08-0201-02
1.引言
《机械设计基础》课程是高职教育中一门重要的专业基础课，其实践性很强、涉及面广、具有一定的代表性。通过该课程的学习，学生应该掌握常用机构及通用零部件的基本设计理论、设计方法，具备机械设计实验技能和设计简单机械及传动装置的基本技能。学生既需要掌握较好的理论知识，又需要具有较好的实践动手能力，传统的教学及考试方法能否达到要求，是一个值得我们探讨及思索的问题。
2.课程教学改革体系结构
图1 教学改革体系结构
课程教学改革应从图1所示5个模块进行，它涵盖了学生接触到完全掌握该课程所需全部环节。
3.课程教学改革内容
3.1 教学目标创新
教学应当为职业服务，传统的目标教学法太笼统，随着职业在教学中的深入，创新式的目标教学法得到应用，如图2所示。它在一开始就结合职业向学生提出所要达到的职业知识、能力及素质目标。这样有利于调动学生学习积极性。
图2 教学目标创新
3.2 课程内容优化
针对高职教育的特点，在课程内容的优化上应加强实践性教学，在理论授课的同时可配合实践。如每个部分讲完后可安排适当的实践性环节，最好设计出或做出实物，这样学生有成就感，对所学知识也记得牢。
以《机械设计基础》为例，可将内容进行优化，分成以下几个模块：
图3
如图3所示，可在每个模块中安排设计练习，增加学生动手时间。
3.3 教学方法创新
教学方法应该有创新，如在讲解平面机构自由度计算公式时，很多教师是直接给出公式：F=3n-2PL-PH，其中n为可动构件数，PL为低副个数，PH为高副个数，要学生记住，这种教学方法已经不适合现代教学的要求。此时我们可采用动态分析及与学生互动来阐述这一公式形成的过程。学生可能会更感兴趣、记得更牢。下面我们以凸轮机构为例，推导一下机构自由度计算公式。
（1）如图4（a）所示，平面内没受任何约束的物体有3个自由度，此时平面内有两个没有约束的物体，分别是凸轮和从动件，故自由度为：
F=3n=3×2=6
（2）如图4（b）所示，此时从动件与机架形成了一个移动低副，凸轮与机架形成了一个转动低副，即机构共有两个低副，我们知道每个低副限制两个自由度，故现在该机构自由度为：
F=3n-2PL=3×2-2×2=2
（a） （b） （c）
图4 平面机构自由度计算公式推导
（3）如图4（c）所示，从动件与凸轮接触在一起，形成一个高副，而高副限制1个自由度，故该机构的最后自由度计算公式为：
F=3n-2PL-PH=3×2-2×2-1×1=1
这样推导出来的公式便于学生的理解与记忆，并应用于实际解题中。
3.4能力训练创新
传统教学追求全而广，希望学生全面掌握所有零部件的设计，但实际上是很难做到。所以，应该改革能力训练，除了在授课的同时对所有模块进行设计训练外，还应对重点内容进行重点能力训练，力求学生掌握重点知识点。如表1所示。
表1 能力训练项目
表1为《机械设计基础》应该重点加强的训练内容。通过以上内容的训练，学生将掌握常用机构及通用零部件的基本设计理论、设计方法，具备设计简单机械及传动装置的基本技能。
3.5考试改革思路
改革思路：“闭卷考试”+ 课程设计”+“开卷考试”
（1）闭卷考试能反映学生掌握理论知识的情况，具有较强的真实性，建议保留，但比例应当缩小，缩小为60%。
（2）改革课程设计。老师可采取随时抽查，不定时监督、用学生相互监督等措施，减少或杜绝抄袭现象。采用多样化设计形式，如减速器设计中，既可以采用图5所示直接以电动机带动减速器的方案设计，也可以采用图6所示通过带传动带动的减速器设计方案，这样学生可以自由选择，调动了他们的学习积极性。将课程设计比例增大到30%。因为学生能不能设计真实机械零部件是检验他们机械设计学得好不好的关键。
图5 电动机驱动的减速器 图6 电动机经带传动驱动的减速器
（3）增加开卷考试。具体方法是：将课程设计中两张零件图绘制去掉，因为齿轮及轴的尺寸、形状在减速器装配图及设计说明书上都有体现，属重复工作。将节省出来的时间组织一场开卷考试检验学生的动手设计能力。考试时间必须安排在课程设计的最后，等学生交完设计说明书之后，以避免学生抄袭，考试内容就以减速器为题，考核成绩算入课程设计成绩，占10%。
开卷考试的考试题目可从学生的课程设计中抽取。如某班人数较多，设计时6人为一小组，开卷考试时将同一组设计的5～6名同学分开，并布置不同的试题，可按如下方式命题：
表2 试题分配
4.结束语
《机械设计基础》教学改革可在一定程度提高教学效果及教学质量，激发学生的学习积极性。经过课程考核改革，学生的理论知识、动手设计能力及团结协作能力都将得到一次综合的检验。能在一定程度上杜绝以前那种课程设计就是抄作业的不良作风，使学生真正体会到知识的可贵之处。
参考文献：
[1]郭谆钦.机械设计基础[M].北京：中国铁道出版社，2014.
[2]戴士弘， 毕蓉.高职教改课程教学设计案例集[M].北京： 清华大学出版社， 2007.
[3]戴士弘.职业教育课程教学改革[M].北京： 清华大学出版社， 2007.
机械课程设计体会范文5
强化机械设计教学效果的措施
(一)强化实践,延长机械设计训练周期
通常在新生入校之后都会进行专业教育。然而新生刚进入大学,对有些概念和专业方向以及教学培养计划中相关课程之间的关系,并不能很好理解,到第六学期开始机械设计课程的教学时,忙于应付各单科,而无暇总结和体会课程之间的关系,达不到好的效果。课程组先后增设了入学专业教育、新生研讨课、课外科技活动小组以及跨年级的专家学科前沿课程等环节,通过这些环节使学生增强了对学习对象的认识,明确了设计训练长周期的实际意义。例如:课程组教师利用班导师的便利条件,从大学二年级开始组织课外科技活动小组,取得了一系列的成果。“仿人按摩机器人手臂”分获吉林省大学生课外学术科技作品竞赛一等奖和“挑战杯”长春工业大学大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。“超声波消除应力装备”获得“挑战杯”长春工业大学大学生课外学术科技作品竞赛三等奖。“机电创意之星”的3D烤地瓜机、“星星之火”团队的多功能炭火烤箱、“三维之旅”团队的Q版高达等作品分获3D大赛全国三维数字化创新设计大赛吉林省赛区一等奖、二等奖。“树墙自动修剪机”、“健身洗衣机”、“双座健身储能自行车”分获“全国大学生机械创新设计大赛”东北赛区一等奖、二等奖。在实验方面,加强了机械专业基础实验项目和实验室的开放。机械设计是一门实践性很强的课程,要培养学生的设计技能和创新技能,就必须注重实践教学,课程组重新构建了机械设计实验教学体系,机械设计实验包括:基本实验、综合设计性实验、研究型实验。在增设的综合设计性实验基础上,新开设了机械基础虚拟实验,利用ADAMS、ANSYS软件培训学生机械运动学、动力学仿真能力。学生在完成必做的基本实验、综合设计性实验基础上,开放实验室为学生提供了研究型实验条件,供学有余力的学生进行研究。使学生深化和巩固了所学的理论知识,淡化了教室与实训室的界限,充分发挥了工程环境的教学优势,激发了学生的学习兴趣。
(二)调整重点,增设机械设计讨论内容
学习是温故知新的过程,只有在前面基础之上的不断积累,才能够有所超越。在有限课时内,必须调整讲授内容,增设习题讨论环节。对于逻辑性强、有明确清晰传承关系的理论推导内容,借助于参考教材比较容易掌握,应该简明扼要,主要安排在课后学生自学。对于经验性公式和具有模糊性设计参数的学习内容,尤其是相互制约影响的参数之间关系的理解和取值趋势,应该重点讲解,将教师丰富的经验知识传达给学生。
利用网络等多种教学平台,将学生常见问题以及讨论过程和结论,提供给更多学生学习与思考。课程组积极为上课教师提供讨论素材,以科研成果作为教学案例,大大地充实了机械设计讨论内容,提高了学生学习兴趣。例如在“大型焊接件残余应力消除装备的研制与开发”项目的研究上,教师和学生通力合作、勇于创新,取得了重大经济效益和研究成果,将研究情况引入课堂,作为教学案例,在机械设计课程讨论中予以体现,使学生通过实实在在的项目、研究内容、研究方法,加深对概念的理解及实际应用。
(三)在不断培养的过程中强化创新意识
机械设计在重视基础理论学习之上,还要重点培养学生发散性创新思维能力和思维习惯。提高设计效率是未来设计工作者需要不断努力的方向。因此,必须适当增加培养创新意识的途径。在课程设计中,课程组严格执行学校的相关规定,保证教师投入的精力。每年更新课程设计内容,鼓励教师在指导课程设计的选题上围绕科研项目的具体内容提出,使课程设计更多地反映新成果和新技术。
多年来此项制度一直得到了较好的贯彻,在一些项目中本科生甚至作为项目完成的主力队员,在此方面,课程组教师已积累了丰富的指导经验。由学生为主体,教师指导完成的项目达十余项。在机电工程学院06级机械设计课程设计中,学生自主提出了设计题目“园林树干养护溶液喷施机”、“塔式分层独立旋转餐盘的创新设计”、“涡流式黑板擦”并进行了相关设计,效果良好。实践表明,此方法极大地调动了学生的学习积极性,使得其对本专业有了更深的认识,了解了科研与生产实践相互促进的作用。
课题训练,提高学生设计适应能力
注重科研与教学的紧密结合既是我们的一贯思路,也是我们的一贯做法,并且在长期的实践中形成了一系列的规范要求,取得了众多的成果。在实践中我们将科研成果及时、有效地转化在教学活动之中,主要在三个层面展开:展示学科学术前沿、提升课程教学水平、扩展研究性学习空间。即以科研成果展示帮助学生了解学科前沿发展动态,跟踪国际先进水平,激发学生的专业学习兴趣;以科研成果提升课程教学水平,强化实验课程的工程背景,提高学生的工程意识;以科研项目带动和支撑研究性学习的开展,实现学生研究能力和创新能力的培养,促进其早出成果,出好成果。
机械课程设计体会范文6
关键词：有限元分析技术；机械专业；工程实践能力；教学改革
作者简介：黄霞（1977-），女，四川射洪人，重庆理工大学机械工程学院，讲师；丁军（1978-），男，重庆人，重庆理工大学机械工程学院，副教授。（重庆 400054）
基金项目：本文系重庆理工大学2013年高等教育教学改革研究课题（课题编号：2013YB04）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）05-0179-01
工科学生特别是机械专业学生工程实践能力的培养是当今工科院校人才培养的重点和核心，为培养出能快速适应企业产品研发设计和加工制造等生产实际环节的应用型人才，必须在四年大学本科教育过程中塑造和提高学生的工程实际能力。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》、《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高[2012]4号）和《教育部等部门关于进一步加强高校实践育人的若干意见》（教思政[2012]1号）等国家和教育部文件都明确强调高等工科院校要十分重视学生工程实践能力的培养。[1，2]在当今世界产业结构重新调整，世界重要工业发达国家重新回归高新技术制造业时代，先进设计、分析和制造技术在我国加快培育战略性新兴产业、推进产业结构升级和调整过程中显得尤为重要。
有限元分析技术是一种数值分析技术，经过数十年的发展，其在现代工业特别是装备制造业、高端装备制造业、智能制造、汽车、国防和军工等行业中的使用越来越广泛，目前已经成为现代产品设计过程中不可或缺的工具。特别是近年来，随着计算机技术的不断发展，硬件技术已经不再是制约数值分析的主要技术瓶颈，有限元的发展十分迅猛，其已经成为机械专业方向研究生以上层次人才的必备工具。以重庆理工大学机械工程学院为例，为了使毕业生能快速适应企业的生产实际活动，以及满足毕业读研的同学在高层次学习活动中快速开展科学研究活动的需要，有必要在大学四年本科学习中通过专业认知教育、课程设计、毕业设计和实验教学等实践教学改革教会学生熟练掌握有限元分析技术的能力，培养和提高学生的工程实践能力，增强学生的核心就业竞争力。[3，4]
一、面向产业需求，开展专业认知教育
以重庆理工大学机械设计制造及其自动化专业为例，该专业是机械工程学院重点发展的优势和核心专业。按照专业现行人才培养方案，新生开学时都需要进行专业认知教育。为了培养新生的有限元分析技术意识，面向装备产业发展需求，在机械设计制造及其自动化专业具有较强有限元分析技术水平的教师的带领下，组织学生参观重庆市内在有限元分析方面使用较多、较为成功的行业领头企业，如中国汽车工程研究院、长安汽车研究院、力帆集团和建设摩托等骨干企业。通过行业企业资深CAE分析工程师的案例讲解和虚拟仿真演示等教学手段，培养学生的专业意识，为后续四年大学学习奠定专业基础。
二、学习有限元分析软件，贯穿课程设计过程
机械专业学生初次课程设计是在大学二年级的“机械原理”和“机械设计”的学习中，以这两次课程设计为契机，充分培养学生使用有限元分析软件的能力，达到熟练操作有限元分析软件的目的。目前市面上流行多种有限元分析软件，以国外的MSC Patran& Nastran，ABAQUS和ANSYS等主流软件为主，间或有些二次开发的国产CAE分析软件，另外部分CAD软件也带有部分CAE分析功能，如CATIA等。为了培养学生毕业后在大型行业企业从事设计分析的能力，应为学生指定学习的主流CAE分析软件，这对导师也提出了一定的要求，每一种主流软件都有一个主要面向的领域，如机械结构静力分析、接触分析等领域ABAQUS较为擅长；机械运动特性如速度、加速度、振动特性等Nastran较为偏向；机构运动学仿真等ADAMS较为专业。结合学生在课程设计主要依靠的三维CAD软件，引导和培养学生的工程设计初步思路，提高课程设计的质量（见图1）。
三、利用有限元分析技术，搭建虚拟仿真实验平台
实验教学活动为学生工程实践能力的培养和提升提供了一个真实直观、可以动手操作的平台，CAE仿真分析技术在装备产品设计过程中占有十分重要的地位，其重要性在于提高产品设计的准确度和精度，并大幅提高产品的开发效率，缩短产品的研发生产周期。CAE仿真分析平台主要包含装备零部件力学性能仿真、零部件运动学仿真以及装备零部件动力学仿真等。如依托CATIA等三维设计软件，利用精密三坐标测量机、激光扫描测量臂、机器视觉测量系统等，对零部件实物模型进行计算机逆向工程，获取数学模型，完成装备零部件工业造型的前期创意、详细设计与方案评审、三维效果图展示、工业模型制作等。如在力学性能测试实验系列课程方面，在实验教师的指导下，在计算机上利用通用有限元分析软件对拉伸实验、扭转实验、贴应变片等实验做一个前期的CAE有限元分析，然后将数值模拟分析结果与实验结果进行对比和分析，找出实验与数值分析之间的差距，改进CAE分析模型或调整实验方案，加深学生对力学基本性能参数和基础力学测试技术的掌握，同时夯实学生的力学基础，提升其力学理论水平和专业素养。
四、熟练使用有限元分析技术，提高毕业设计质量
毕业设计是机械专业学生人才培养体系中的重要组成部分；是学生进行全面专业训练的重要实践性教学环节；是培养学生的创新意识和基本技能，提高学生综合运用所学机械基础理论、机械专业知识，分析和解决实际工程问题的能力的重要步骤；是全面培养和提高工程实践能力，提升学校人才培养质量的重要平台。经过专业认知教育，学生可以获得有限元分析技术意识；通过课程设计，掌握学习有限元分析软件；通过仿真教学平台，直观体会有限元分析等虚拟仿真技术的使用等系列化的实践和训练，具备利用有限元分析软件对简单工程实际问题进行分析和解决的能力。因此，为了熟练使用和强化所学的有限元分析知识，根据学生毕业设计课题选题的实际情况，建议教师在学生的毕业实习实践过程中融入有限元分析等虚拟仿真分析技术，形成系列而又系统的分析设计流程。
学生在毕业设计开始时，通过查阅相关资料，建立一个粗略的FEM模型，采用有限元分析软件对设计结果和成型产品进行预估分析，形成初步设计方案。基于此，通过力学计算如强度、刚度的计算等，借助如ABAQUS等CAE分析软件来完成或者对其理论结果的正确性进行验证。获得设计的二次方案，对设计过程中的相关参数进行进一步的优化和核算，然后建立一个较之前更准确的有限元分析模型，采用ABAQUS、ADAMS等软件对方案进行静强度和刚度的静力学分析、机构运动的运动学分析以及运动干涉性分析和接触分析等。并基于分析结果再次优化设计参数，确定最终方案，并采用三维CAD软件成图，最后采用CAM技术进行虚拟加工制造等。通过这样一个设计分析过程，较为真实的模拟了工业生产实际活动中的设计、分析和制造等过程，严格按照该过程执行毕业设计，可以极大地提高学生的工程实践能力和毕业设计质量（见图2）。
五、结束语
有限元分析技术在现代产品设计中发挥着巨大的作用，让学生将有限元分析技术通过专业认知教育、课程设计、毕业设计和实验教学等系列连续的实践教学过程，使学生在学习好机械专业知识的同时，也能熟练使用CAE软件进行工程实际分析，并注重在毕业设计过程中得到重点训练和使用，提高了毕业设计质量，培养和提高了学生的工程实践能力，增强了学生的就业核心竞争力。
参考文献：
[1]刘大海.在机械设计课程设计中加强学生实践能力的培养[J].辽宁学院学报，2007，（1）：147-148.
[2]杜静，何玉林.机械CAD/CAE应用技术基础[M].北京：机械工业出版社，2008.
