浅谈机械设计与机械原理的教学改革

浅谈机械设计与机械原理的教学改革（共11篇）

浅谈机械设计与机械原理的教学改革 篇1

第x届科技文化节论文

浅谈机械设计与机械原理的教学改革

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摘要：从《机械原理与机械设计》课堂教学实践出发，对在新课引入、教学方法、课后思考题设计等方面与实践相结合进行探讨，提出理论与实践结合，增加课堂互动，提高教学质量，培养学生解决实际问题的能力。

关键字：《机械原理与机械设计》；教学改革；新课引入；课堂教学；思考题设计。

大家都知道，《机械设计与机械原理》是机械类专业的一门重要的技术基础课，它的理论知识与实践结合的很紧密。但是，上过这门课程的学员们都了解，如果教员仅仅单纯的照课本讲理论，加上课程紧，任务重，讲课速度快，大家就会觉得这门课程非常抽象，很多地方都不理解。所以，这就要求我们教员对于教材中的内容，进行深入思考和挖掘，把理论在实践中的应用找出来，对应用中存在的问题进行揭示和分析。只有用理论解决实际问题，才能使学员深刻理解、灵活运用理论，产生学习的动力和兴趣，并进一步具有举一反三的能力。

那么怎么才能具体做到这一点呢，我想从结合实践，对新课引入、课堂教学、思考题设计等方面与大家共同进行探讨。

一、重视新课引入

新课引入是课堂教学的第一环节，教员对新课引入做得好，能激起学员的求知欲望，活跃课堂气氛，使学员积极开动脑筋进行思考，主动地获取知识。

（一）复习引入法

复习上一次课的内容后引入新课，不仅有利于学员巩固所学知识，而且有助于知识的连续和延伸。例如，学完齿轮传动后，进入轮系的学习，可以这样复习和引入：齿轮传动有很多优点，是应用最广泛的一种机械传动，请同学们回顾一下齿轮传动有哪些优点。如果只有一对相互啮合的齿轮进行传动，那么它能实现的传动比和传递的距离是有限的，如果要实现大的传动比和较远的距离，一对齿轮的外廓尺寸将会很大，假如增加齿轮的数目，既能满足传动要求，又能使结构紧凑，像这种由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统称为轮系。下面我们一起学习《轮系》。

（二）动手实践引入法

动手动脑，让学员参与制作简单的模型，有利于活跃课堂气氛，轻松愉快地接受知识。例如，讲授凸轮机构时，对于什么是凸轮、凸轮的形状是怎样的、凸轮的轮廓形状与从动件的运动规律之间的关系等学员不容易理解的问题，在讲解这些问题前，先让学员在课下预习时动手用硬纸片制作几个简单的凸轮，形状如圆形、大小圆弧过渡形等，再制作一个从动件，在黑板上演示一下运动过程，看看凸轮的形状与从动件的运动之间的关系，得出从动件的运动规律是借助凸轮的轮廓曲线来实现的。那么，能实现从动件运动规律的具有曲线轮廓的构件就是凸轮。这时再出示凸轮机构的模型进行演示，学员就会更容易接受。

上述各种引入方法，可以灵活运用。教员只有吃透教材，留心观察生活中的机械知识，特别是一些新型机械的应用，注重积累，才能更好的吸引学员的注意力，激发他们的学习积极性。

二、灵活进行课堂教学

采用好的教学方法进行课堂教学对教学双方都是一件愉快的事情。教员不能墨守成规，必须根据教学的任务、对象和条件，大胆尝试新的教学方法，发挥学员的主体作用，培养学员独立思考和自主学习的能力。学好《机械原理与机械设计》，不但可使学员在今后的工作中合理地使用、维护机械设备，还为技术革新提供了必要的理论知识。因此，在教学中培养学员独立思考和自主学习的能力很有必要。

（一）自学式教学方法

在教学过程中，对于较简单的教学内容，可采用自学式教学方法。自学式教学方法就是“提出问题+自学+回答问题+总结”，其操作步骤如下：第一步，教员指定学习内容，并提出相关问题。第二步，学员围绕问题进行自学，明确学习目标。第三步，提问学员，可以多问几个学员，并对学员的回答进行追问，把问题引向深入。第四步，根据学员的回答进行总结，使学员形成新的知识。例如《凸轮机构》就可采用这种方法。可提出问题：什么是凸轮机构？常用的凸轮机构有哪些？各种凸轮机构的工作原理相同吗，都有何特点等等。

（二）类比教学法

《机械基础》讲述了各种传动机构，如螺旋传动、链传动、圆锥齿轮传动、蜗杆传动等，每种传动都是介绍结构、工作原理、分类、参数、应用特点。前面几种传动可以详细介绍以上各项内容以及层层递进的分析方法，最后归纳总结出应用特点和应用场合。当学员渐渐熟悉了这种分析传动的方法后，用链传动来做一次类比法教学。先让学员模仿前面的方法来

分析链传动的结构、工作原理、分类、参数，再归纳总结出链传动的应用特点和应用场合。在教学中有意识地强调这种层层推进、抽丝剥茧的分析问题、思考问题的方法，以后碰到新的机构，学员也会养成习惯，先看看机构的结构，再分析其工作原理和参数，归纳这种机构有哪些特点，可以运用在什么场合。从而培养学员分析问题和解决问题的能力。

（三）归纳总结法

学完一个章节，要及时地进行回顾，归纳总结出本章的主要内容，重难点是什么，使知识成为一个有机的整体。这样，既有利于学员清理思路，又有利于学员记忆所学的知识。学完几个章节后，要进行比较和总结，找出相同点和不同点。例如，讲完带传动和链传动后，可以进行一次比较，比较他们的传动比的计算公式、范围、准确性、工作环境等。

三、巧妙设计课后思考题

要真正学好一门课程，仅凭课堂45分钟是不够的。对机械有兴趣的学员，只有一本教材是满足不了他们的求知欲的。因此，在选择一些典型习题作为课后练习的同时，巧妙地安排一些课后思考题也是必要的。学员通过思考题的思考，可以到图书馆或上网查找资料，或咨询相关技术人员，或自己寻找实物来研究。这些题目对激发学员的好奇心，保持兴趣，提高动手动脑能力是很有帮助的。例如，讲完《齿轮的基本参数和几何尺寸的计算》一节后，可以给学员一个齿轮，让学员确定这个齿轮的基本参数和几何尺寸。

通过对上述思考题进行思考、查找答案的过程，一方面可以让学员知道，生活中处处有机械知识，书本知识是与实践紧密结合的，是可以解决

生活中的实际问题的；另一方面也让学员知道，机械并非那么深奥，只要他们愿意去探索、去学习，也可以在这一方面做一些小发明、小创造。

总之，提高《机械原理与机械设计》教学效果的途径是多种多样的，只要教员平时多关心生活和生产中的机械，用心钻研，不断探索，把教学与实践按紧密结合，充分调动学员的能动性，就能找出一个令教员和学员都满意的教学方法，从而提高教学效果，培养学员动手动脑的能力。

参考文献：

[1]张策．机械设计与机械原理（第2版）[M]．北京：机械工业出版社，2010.5.[2]唐晓莲．《机械设计基础》课程教学方法探讨[J]．职业教育研究，2009，(1):83-84.[3]陈海魁．机械基础（第三版）[M]．北京：中国劳动社会保障出版社，2001.联系人：xx工程：xxx x x 联系电话：152xxxx5337 5

浅谈机械设计与机械原理的教学改革 篇2

1 传统教学模式下的不足

我校机械原理课程是北京市精品课程，在培养应用型技术人才中起着重要作用，取得了相应的教学成果。但是，在传统教学模式下，我校机械原理课程设计教学仍存在着一些不足之处，需进一步建设、完善。

首先，在传统教育培养计划中，机械原理课程设计的一般选题是对传统机床机构进行运动分析和动态静力分析，并在此基础上计算其机械动力学问题。到目前为止，我校学生的设计内容图解法占了主要部分，设计过程中偏重理论与知识的积累。此外，根据我校的教学计划，机械原理课程设计安排在学期末最后一周，若除去设计准备和答辩的时间等，实际工作日不到四天，从时间跨度来说学生主动思考和解决问题的机会较少，完全处于被动的地位，若想进一步对机械机构的方案进行对比分析或深入探讨，都难以完成，与教学指导委员会制定的基本要求有一定的距离。

其次，课程设计原则上全班或半个班同学同做一个题目，只是机构的运动参数有所区别。因此导致部分学生只是按照设计说明书走过场，事实上学生没有自己拟定机械系统的运动方案。此外，大家同做一个题目容易引发抄袭现象，一些学生仅仅是为了课程设计是否通过，没有主动参与的热情，体会不到学习的乐趣所在，更不要提创新能力。

再次，由于课程设计的设计方案与内容相同，学生之间缺乏交流，因此设计过程中没有得到项目和团队协作的实际训练，协作精神、沟通能力没有得到有效培养，与当前企业的需求脱节。

2 改革内容

当今，在竞争激烈的社会中企业对具有较强综合能力以及团队协作精神的高素质工程人才的需求日益增加。为了适应社会发展对人才培养的需要，根据我校人才培养的目标[2]以及学校的实际情况，并借鉴其它院校同类课程的经验，对机械原理课程设计改革进行相关的研究与实践。

2.1 教学模式的改革

以往课程设计都是安排在机械原理课程完成后，给学生的感觉是两者之间是脱节的，在态度上呈现出重课程、轻设计的趋势，在设计中消极怠工，学生收获不大。若将课程设计内容分散到整个教学过程中，让学生随教学进度进行有目的学习，逐步完成相关设计工作，从而突破传统的教学模式。如在“机械原理”课程开课之初将课程设计任务要求发放给学生[2]，在确定难度的基础上，以一定的原则让学生主动选择自己感兴趣的方案，或者自己寻找一些指导书之外的方案。对于没有作出选择的学生，则由教师安排设计任务。由于选择或者接受了任务的学生带着问题学习，无形中增加了学习动力，在学习具体章节时可以通过向老师答疑来解决一些实际问题，易在教学中形成互动。

2.2 设计内容的改革

扩大课程设计的题目数量和类型，鼓励部分能力较强的学生自主选题[3]，给学生以充分的想象和发挥的空间，使学生觉得既有趣又不陌生，从而提高学生的兴趣，使设计内容不局限于传统的牛头刨床导杆机构和插床导杆机构。此外，鼓励学生从机械创新设计大赛主题中自定课程设计题目，要求学生在设计内容中选择典型的机构进行分析与设计，使机械原理课程设计与机械创新设计大赛有机结合到一起，让学生在课余时间能更主动地完成课程设计。

2.3 设计方法的改革

随着计算机应用技术的发展，运用计算机进行机构运动仿真已轻而易举，而且目前学生学习计算机软件的积极性普遍都很高。因此，可在机械原理课程设计中引入计算机辅助设计方法。如引导学生应用ADAMS或ProE等软件对机构设计方案进行虚拟设计和运动学仿真[4,5]，并验证方案的正确与否，使学生的创新积极性得到提高。图1为应用ADAMS对插床导杆进行运动分析。

2.4 考核方式的改革

在课程设计过程中，可采用企业产品设计模式进行。由3～5名学生自由组成设计团队[3,4]，选出1名组长，领导小组成员进行课程设计。每位成员均须提出自己的设计方案，由组长组织小组讨论，选择最佳设计方案。设计方案确定后，由组长根据成员的特长，避其短处，安排相应的设计任务，课程设计完成后成员须为同组其他成员打分。在课程设计考核上，由过去单凭书面材料定酌成绩，改为在递交设计说明书、设计图纸的基础上，增加了团队陈述、答辩环节，从而锻炼了学生的表达能力，培养了团队协作精神。

3 结语

经过近年的实践，较好地激发了学生的学习兴趣，锻炼了学生的实践能力，促进了学生的创新能力。学生积极参加各种课外科技活动，2010、2011年连续两年有近30项作品参加了学校举办的机械创新设计大赛；2011年申报学校本科生课外科技活动基金项目以及北京市本科生科学研究计划项目达60余项。2010年有8项作品参加了“北京汽车”杯首都高校第五届机械创新设计大赛，取得了一等奖2项、二等奖2项，三等奖3项的优异成绩。

参考文献

[1]孙桓, 陈作模, 葛文杰.机械原理[M]. (第七版) .北京:高等教育出版社, 2006.2～3

[2]孙江宏.机械设计课程设计的再规划探讨[A].机械设计教学研究[C].北京:机械工业出版社, 2010:139～141

[3]匡兵, 黄美发, 孙永厚.《机械原理课程设计》改革探索[J].中国科技信息, 2009, (21) :218～219

[4]朱玉.CDIO工程理念在“机械原理课程设计”教学中的应用[J].中国电力教育, 2010, (1) :139～140

浅谈机械设计与机械原理的教学改革 篇3

关键词：实验教学；机械原理；机械设计；教学效果

在很多工科院校不同专业的组成中，机械电子专业占据着重要的地位，主要在于市场的需求量较大。这类专业中的机械设计和机械原理课程在开设的方程中，为学生创造性思维能力的增强带来了积极的保障作用。机械设计和机械原理作为重要的基础性学科，在具体的教学过程中需要讲究一定的方式方法，根据学生实际的学习能力制定出可靠的培养计划。同时，为了适应时代的发展要求，机械原理和机械设计实验教学应该进行必要的改革，增强课程开设实际的作用效果。

1 传统的机械原理与机械设计实验教学中存在的问题

作为工科院校培养专业性人才的重要基础课程，机械原理和机械设计实验教学对于学生综合能力的增强起着重要的保障作用。但是，传统的机械原理与机械设计实验教学的内容单一，具体的实验内容过于简单，验证性实验和演示性实验占据了大部分的比例，对于学生实际的锻炼价值不大。在这样的教学模式中，学生只是被动地完成学习任务，实验教学活动中主动参与的意识不强，学习效率较低。同时，为了更好地完成教学计划，很多的实验原理或是具体的操作方法，主要依赖于教师的讲解或者实际操作，降低了教学质量。在课程内容的设计和教学计划的安排方面缺乏系统性和逻辑性，实验的完整性较差。学生在完成具体的实验过程中，主要是通过实验指导书的具体要求逐步完成的，实验数据处理和分析能力较弱，无法达到实验教学大纲的要求。当学生在这样的教学模式中自主探究的能力无法得到有效的锻炼时，他们对于机械设计和机械原理课程的兴趣就会慢慢地下降，实验教学活动开展失去了意义。在此形势影响下，加快机械设计和机械原理实验教学改革的步伐势在必行。

2 机械原理与机械设计实验教学改革的探索与实践的主要方向

2.1 完善基础性实验教学体系

机械原理与机械设计实验教学对于学生的观察能力、抽象思维能力、分析处理能力等有着较高的要求，需要学生在具体的实验教学中能够最大限度地增强动手实践能力，认真地观察实验数据，理解实验过程中的相关原理。实现这样的发展目标，需要采取有效的措施完善机械原理与机械设计实验教学的基础性教学体系，增强实验教学效果。主要的措施包括：①根据学生的学习能力及实验教学大纲的要求，构建出全新的基础性教学体系。现阶段某些行业对于工科型人才的综合能力要求较高，尤其是在数据分析处理方面的能力。因此，高校在机械原理与机械设计实验教学开设的过程中，应该摒弃原先过于落后的实验内容，细化教学计划的相关内容，增加一定数量的探究性和设计性试验，增强学生的自主探究能力。②改变传统的教学方法。传统的实验教学课程中主要是以验证性和观察性实验为主，对于学生的锻炼价值不大。在完善基础性实验教学体系的过程中，教师应该加入一些重要的、经典型设计实验，利用学生个人的能力去完成相关的实验要求，为他们创新思维的形成奠定坚实的基础。③实验完成结果的评价标准趋于多样化。机械设计和机械原理的某些实验具有一定的抽象性，传统的教学模式学生无法掌握科学的实验操作方法，整体的教学效果差。为了改变这种不利的发展现状，教师在学生完成实验后评价实验结果时，参考的标准应该趋于多样化。比如，学生在实验中的态度、实验的操作方法、完成实验的质量、实验报告的书写状况等。建立和完善多方面的实验评价标准，不仅有利于增强教学质量，也会激发学生的探索求职欲，促进其全面的发展。

2.2 加大实验室的开放程度

机械设计和机械原理中的很多内容比较复杂、抽象，像一些轴承部件的设计、零件粗糙度的计算、轴系的装配尺寸等，在具体的实验教学中要求学生能够在掌握实验基本原理的基础上能够对整个实验的操作流程有着全面的认识，规范自己的实验操作行为。而学生在机械设计和机械原理实践活动开展的过程中，对于实验设备的依赖程度较高。因此，为了保证学生可以顺利地完成各种设计类的教学实验，学校应该合理地安排实验室的开放时间，加大实验室的开放程度，为学生的正常学习创造良好的学习环境，增强他们的创新意识。

为了使学生能够深入地理解机械原理和机械设计实验教学的相关内容，教师应该在实验的选题及实验完成所需的时间等方面给予学生更多的自由度，促使他们能够强化自己的创新意识，积极主动地完成相关的实验内容，丰富实验报告，掌握更多的理论知识。比如，在一些设计类的实验教学中，教师可以要求学生们在完成实验报告的过程中，画出实验要求的机构运动图、相关的设计装配图等。在实验条件允许的条件下，要求学生们在规定的时间内根据装配图完成实物拼接，加强对他们动手操作能力的有效锻炼。

3 结束语

机械原理和机械设计实验教学中包含的内容非常丰富，对于学生整体的能力要求较高。传统的实验教学方法已经无法达到教学大纲的要求，需要相关的教师在具体的实验教学活动开展中注重学生自主探究能力的有效培养，给予他们足够的自由度，增强学生利用专业知识处理机械原理和设计实验教学中存在问题的综合能力，为社会各行业提供更多的专业性人才。文中通过对机械设计和机械原理传统实验教学中的问题分析，提出了相关的改革措施，为相关的研究工作带来了一定的参考依据。

参考文献：

[1]任金波，张翔.《机械原理》与《机械设计》实验教学改革实践[J].福建农林大学学报（哲学社会科学版），2011（03）.

[2]邵园园，玄冠涛，候加林.机械设计基础教学改革探索与实践[J].实验室研究与探索，2012（05）.

[3]郭慧宇.《机械原理》、《机械设计》课程实验教学改革的探究[J].才智，2014（18）.

[4]王聪慧，熊健.机械原理课程教学内容改革的探索与实践[J].长春大学学报，2013（06）.

浅谈机械设计与机械原理的教学改革 篇4

基础的一门课程，同时也是作为学生在机械设计方面的综合能力，在设计和创新能力以及训练工程意识时都具有非常关键的作用。在进行实践教学的过程当中它对于培养学生的思维，创新意识以及达到怎样的教学目标都起到了非常重要的意义。在当前形势下，实践教学环节是广泛应用的，但是由于落后的测试设备，落后的师资队伍，陈旧的教学方法等方面都影响了实践的发展，学生更不能有效的进行动手和创新，所以，必须要提高教学的实践性，从而才能加强对学生专业的培养，实践能力的提高，开辟出一条新的途径和有效应用。

一、机械设计教学的创新和实践

通过在教学当中，我们可以选用一些以往的学生作品当成教学演示，再应用多媒体教学作为课堂的技术方法，把这些好的作品带进课堂当中，让学生可以更为直观的参观欣赏，让他们不再有一些畏难的心理负担，从而也可以增强他们的积极性，开创性。最后让学生通过这些作品进行分析讨论，分享体会，从而来引导他们可以更为细致的对这些作品进行深入研究，找到创新立意，进而来提高学生的综合能力。

(一)机械设计作为实践综合性非常很强的一门主要课程，在实验教学过程当中则是非常关键的一个环节了，实现教学目标是有着重要意义的。我们在培养学生机械设计课程时，实践则是一条不可小视的途径，同时也是培养学生分析能力，解决问题，理论实践和创新能力的一种重要途径。学生在掌握机械原理的程度会影响到具体的实践能力。我们都知道，在机械产品当中，主要是由运动机械以及多个零部件组成的，它们都具有不同的应用功能，并且所适用的场合也是不同的，所以必须要充分的了解机械产品的设计以及各个原理才可以更好的运用它的工程实践。此外，由于机械设计一般包括的体系是非常宽泛的，不仅有理论知识，计算推导，也需要一些图表与公式的配合，才能发挥出它的作用。在这门课程当中，教学的主要目的是让学生可以在短时间内学习有效的知识，但是在现阶段而言，由于学校在多方面都受到了一些限制，不利于学生的.全面学习，从客观角度来讲对实践是不利的，所以我们必须要探索出一条更适合的方法，可以在短时间内让学生学到具有创新意义的实践技能，更为科学的与理论相结合。

(二)由于课程设计具有一定的复杂性，也具有一定的重要性，所以我们必须要改革以往的课程目标，重新设计课程内容。学校一般会安排几名老师作为技术指导，但在新的课程安排当中减少了老师的比例，这样不仅可以减轻老师的负担，也可以让学生在自己动手的过程当中找到创新的能力。在机械类的学科当中，一般包括机械方案的设计以及制作，在这个过程当中一般是为了培养学生的综合知识运用以及培养他们的能力实践创新，从而来提高他们的思维意识，在部分学校当中还会应用团队合作来完成设计实验教学，通过让学生自己做相关的课程设计，这样不仅可以提高了学生的收益，也降低了敷衍设计的比例。此外，在机械设计课程的学习过程当中，我们也可以让学生应用一些相关的软件作为辅助作图设计，可以更好的构建三维模型，达到传真的效果。我们清楚的可以看到三维软件具有非常强大的一些应用功能，所以在零件的设计上是非常明显直观的，而它的参数多功能也是非常强大的，所以极易修改零件图以及装配图当中错误的特征。而我们在建立整机装配模型时，应进一步的分析设计产品所具有的运动仿真以及干涉检验等问题，对于所发现的问题可以及时的解决，来加强学生在机械设计学习中的创新能力，全面培养他们的创新思维性。

(三)在机械设计课程的试验中，我们所要达到的目的就

是为了让学生可以在短时间内学到最有效的知识，但是在现阶段的学校当中，在很多方面都受到了一些客观限制，这对于学生获取知识是非常不利的，所以，在一些高校当中为了让学生可以学到丰富的知识，便探索出创新的实验教学应用，理论结合于实践，作用比较明显。在很多高校当中都会应用这种方法，一些老师也对这种方法提出了不错的评价，当教师传授机械理论知识时，可以不受课本当中一些内容的束缚，并且让学生置身在具体的实验操作当中，其目的就是把实验的过程变成学习的过程，从而可以加深对理论知识的掌握，在学生提出疑问时也可以找到更好的方法进行解答，理论实践应用在创新当中，所得到的效果则是非常明显的，而吸收也是较为快速的，在短时间内学到丰富的理论知识，也提高学生的创新能力，通过设计实验不仅巩固了知识也增加了思维的创新意识。

二、结论

机械原理课程设计规范[推荐] 篇5

1．内容要求

（1）绘制正确的机构简图。

（2）使用正确的技术数据进行必要的分析、计算和校核。

（3）进行逻辑清晰、层次完整、语言流畅的说明和论述。

（4）使用必要的CAD/CAE技术进行数值分析或模拟。

2．字数要求

机械原理课程设计说明书字数不少于15000字，相关图幅可作为正文插图或正文后附图。

说明书每页按850字折算；纸张为A4纸，21cm×29.7cm；页面边距设置为上3cm、下2 cm、左4 cm、右2 cm；左侧装订。

3．格式要求（按装订顺序。指导教师评价表、答辩评价表与课程设计说明书直接装订在一起。）

（1）封面页：格式见1—封面。

（2）签名页：格式见2——签名页。

（3）目录页：格式见3——目录。

（4）正文部分：格式见4——课程设计说明书的正文格式。

（5）参考文献：格式见5——参考文献。

（6）个人总结：格式见6——个人总结。

（7）附录、附图页（必要时）：格式见7——说明书附录、附图。

（8）指导教师评价表：格式见8——指导教师评价表。

（9）答辩评价表：格式见9——答辩评价表。

4．质量要求

（1）机械原理课程设计的质量要求参见“指导教师评价表”和“答辩评价表”。

（2）指导教师质量评价分值小于48分，为课程设计质量不及格；答辩质量评价分值小于12分，为答辩不及格。课程设计质量不及格的或答辩不及格的，不予课程设计修改和二次答辩，须重修课程设计并参加下届学生的课程设计。

浅谈机械设计与机械原理的教学改革 篇6

一、国内外的机械创新设计能力培养概况

国外高校很重视学生创新能力的培养。课程体系上, 设置相关创新设计课程和实践环节, 建立创新实验室;在教学方法上, 采取项目研究式的教学模式, 其特点是: (1) 强调通才教育, 专业基础宽。 (2) 注重实践教学, 学生须参加科研创新活动, 并获得科研学分, 培养了学生的工作能力、创新能力与组织能力。我国高校创新设计能力培养同西方发达国家相比, 还有差距。目前, 教育领域存在着一些不科学的教育观念与教育方法。以考试为手段, 以分数为考量的应试教育, 使教师和学生陷入十分苦恼的境地。它严重制约着教育、教学质量的提高, 只能培养出高分低能的不合格品。教师在课堂上只重灌输, 不重思考, 在教学实践中不去揭示假说, 只是验证假说, 使得学科知识与科学实践脱节。学生被动接受大量知识, 教学效率不高, 加上学生学习目标不明确, 被动学习, 使学生对学习渐渐缺乏兴趣, 甚至产生抵触情绪。尽管我们也意识到了当前教育的弊端, 也开展了如大学生机械创新设计大赛等科研活动, 但教学方法、手段的限制, 如实验条件、设施的陈旧, 综合性实验少, 学生动手机会少, 教学手段单一, 高校仍存在重视理论知识传授, 忽略创新能力与实践能力培养的现象。

二、树立正确的教育观念是创新能力培养的前提

只有具有创新精神的教师进行创造性教学, 才能培养出创造型的人才。培养学生的创新意识和创新精神, 关键在于教师。教师自身的素质已成为高等教育发展的重要因素。作为教师, 必须做到与时俱进, 及时了解和掌握本学科最新科技动态, 积极开展专业研究, 并钻研教材, 改革教学内容, 掌握各种教学方法, 不断丰富和提高自身的教书育人水平。教师要自觉把学生创新能力的培养和提高与教学活动相结合, 在教学中善于激发学生好奇心、创造欲、求知欲, 使其在掌握理论的过程中, 发展自学能力、思维能力和实践能力, 敢于求新、求异。

三、努力提升教学质量

机械原理及设计具有一定的系统性, 更偏重实践。课程重点是常用机构、通用零件的类型、特点、工作原理、失效形式及设计准则。但难点是与工程实践相结合, 需要一定的理论基础, 还涉及许多实践性问题, 就要求灵活采用多种教学方法。

1. 重视课堂教学方法和手段。

教学实践中, 多媒体技术已普遍应用。本课程具有信息量大、图片动画多等特点, 采用多媒体教学生动直观, 教师把教学内容制成课件, 除课堂讲授外, 还可挂在网上利于学生自学。教学中常展示机械原理图、三维立体图, 有助于学生加深理解, 利用多媒体既节约了时间又取得了很好的教学效果, 起到事半功倍的作用。例如机构中周转轮系的运动、轴系设计与减速器装拆, 由于有运动与三维演示, 学生很容易理解其工作原理, 并记忆深刻。还可以根据课堂反应情况, 重现一些视频, 让学生了解某些参数的改变对过程、结果的影响。课程讲授与课件制作过程中, 注意引入适应机电一体化产品设计要求的、反映本学科最新科技成果的相关概念与知识。增加新机构、新传动和机器人设计的内容, 加强机构系统设计中机构创新设计理论及方法的内容, 以利于培养学生的工程实践能力和创新设计能力。灵活采用多种教学方式, 充分采用互动式教学、启发式教学和课堂讨论教学等多种方法相结合, 调动学生的学习积极性, 以取得较好的教学效果。

2. 加强实验教学环节。

学生将学过的知识通过思考付诸于实践环节是培养学生创新能力的根本。可分步进行认识、分析和创新设计训练。首先让学生参观机械实物和创新实例, 了解并认识机械。其次对学生进行综合训练专题教学和“机械分析”实践教学, 要求学生对机械案例提出有新意的改进方案。最后完成从原理方案到参数、结构设计的机械设计训练, 以提高其综合能力和创新能力。贯穿课程教学, 我们开设“机械创新设计实验”、“机器人创新设计”、“实用机构设计”、“机械传动方案设计”等多个综合实验, 结果学生创新能力大大提高了, 也提高了整体教学效果。

3. 加强课外科技创新指导。

鼓励学生参加各种大学生科研活动, 作者指导了数位学生的科技创新实践, 如6足爬行机器人的成功设计。通过科研实践, 调动了学生的科研积极性, 通过创新设计把知识综合应用, 学习目的也明确了, 会主动去学习课内、课外的相关知识, 开拓了知识面, 也加深了对专业的理解。指导学生创新时应掌握一些技巧和方法, 如类比法, 培养学生从事物间相似处的类比中得到创新, 如从手搓数钞票类比中, 设计出点钞机;如移植法, 把某产品的先进技术应用到另一种产品中, 如将静电技术移植到耐磨喷剂上, 可以提高耐磨剂的吸附性能等。

4. 加强课程设计实践。

机械原理和机械设计课程的体系和内容, 前者主要以机构分析与设计为主线, 后者则以零部件工作能力设计计算为主线。这两门课程存在着部分的交叉和重复, 但又几乎不涉及机械系统总体方案设计和创新设计, 这样的体系显然已不能适应新世纪科技发展和人才培养的要求。应以培养学生设计能力和创新能力为目标, 在介绍机构运动设计、通用零件工作能力设计的基础上, 突出现代机械系统方案设计。如设计园艺机器人, 功能上为行走与园艺操作, 柴油机提供动力, 有多个工作头, 引导学生进行机构方案设计和零件设计。在设计中结合常用传动装置, 筛选出四种较为典型的方案:带———直齿圆柱齿轮传动、带———斜齿圆柱齿轮传动、链———圆锥齿轮传动和带———蜗杆传动。引导学生进行方案优选, 提醒他们要考虑技术性能、经济性, 要尺寸紧凑、维修方便等。再利用UG、Solidworks等进行产品的虚拟设计。

通过教学中进行创新能力的培养, 学生对本课程表现出较高的兴趣, 充分调动了学生的积极性。很多学生的创造性设计非常有研究和应用价值。不仅培养了学生的设计能力, 也激发了学生的创新意识, 起到了考试考核成绩起不到的作用。总之, 教师应适应高等教育发展的需要, 培养出更多的一线实用人才。

参考文献

[1]机械原理、机械设计教学改革十人谈[J].中国大学教学, 2006.

[2]葛文杰.以新的教学理念打造机械原理国家精品课程[J].中国大学教学, 2005.

[3]梁宝英, 王永清, 等《.机械原理》课程实践教学改革的探讨[J].山西大同大学学报, 2009.

[4]阎绍泽, 申永胜, 等.机械设计基础系列课程的新教学模式[J].中国大学教学, 2004.

[5]黄坤.论机械基础课程教学中学生创新能力的培养[J].石油教育, 2000.

浅谈机械设计与机械原理的教学改革 篇7

关键词 教学改革;机械原理;创新设计

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2014）24-0139-02

机械原理是高等院校机械类各专业一门重要的主干技术基础课，本课程主要研究各种机构的组成原理、常用机构的特点及应用与设计、机构的运动学及机构动力学和机械系统的方案设计等问题[1]，是培养学生设计能力和创新思维的重要基础。因此，在培养学生设计能力和创新思维方面，机械原理课程有着其他课程不可代替的作用[2]。本文就机械原理的教学过程中如何培养学生的创新设计思想，结合自己多年的教学经验，谈几点教学体会。

1 整合教学内容，做到突出重点

机械原理课程涉及的知识点比较多，而内容又抽象难懂。现有的机械原理教材理论知识大都比较完整，所以教材包含的内容多、涉及的知识面广。而在教学过程中应该注重理论知识的实用性，学生在课堂上所学到的知识既要能够满足学生毕业后从事技术工作的需要，还要培养学生的设计能力和创新思维。因此，必须在有限的课时内优化教学内容。

优化内容  在教学过程中将教学内容分为必修、选修和自学三类，其中机构的结构分析、平面机构的运动和力分析、三种典型机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构）的设计、齿轮系及其设计以及轮系传动比的计算作为必修内容。同时，根据专业的不同，将机械系统的方案设计、机械的运转及其速度波动的调节等章节作为选修内容，将机械的平衡和其他常用机构等作为自学内容。这样可以对教材所讲述的内容做出合理的取舍。

随着科学技术的发展，解析法由于其自身的优点应用越来越广泛。所以在教学过程中应加强解析法的讲解，以适应时代的变化。但是在讲反转法设计凸轮的廓线时，图解法仍然有着不可替代的作用，因为图解法直观易懂，有助于学生对教学内容的理解和掌握。

突出重点  在选取教学内容时，要注意做到突出重点，以点带面，从而使学生对相关知识点的掌握达到举一而三反的目的。例如，在齿轮机构中，着重讲清直齿轮传动的基本概念、理论及方法，直齿轮齿廓曲线的形成、齿轮的基本参数、几何尺寸的计算、啮合传动及切制原理;当讲到斜齿轮时，着重讲清楚直齿轮和斜齿轮的区别;当介绍锥齿轮齿时，着重讲清锥齿轮和直齿轮的区别以及当量齿轮的概念，而不做具体的推导计算，使得教学内容精练，避免了教学内容的简单重复。这样既突出了本章内容的重点，而且简化了分析问题的演化思想及方法，也节省了讲授学时[3]。

突出课程的创新性  结合实例教学，加强学生对机械系统的感官认识，增强学生对机械系统传动方案的设计能力，使学生学会用系统的观点去分析问题、解决问题。如在机械系统的方案设计教学过程中，增加机构的选型等内容，使学生通过对各种机构的比较研究，根据使用要求、工作性能、经济性、机械结构的合理性等方面，综合选择合理可行的机构。同时，在平时的课堂教学过程中分章节引入往年学生在科创中遇到的问题，这样不仅能培养学生的学习兴趣，而且能激发学生的设计思维和创新能力。

2 充分利用各种教学手段，培养学生的学习兴趣

多媒体教学  机械原理教学中的有些内容，仅靠教师的课堂讲解，学生很难理解。如运动副、连杆机构、凸轮机构等，如果仅用语言叙述，学生很难明白，所以要恰当地使用图示、模型、动画等多种教学方式，加深学生对学习对象的认知。也就是说，把抽象的概念用形象、直观的图和动画展示出来，有助于学生对相关知识的理解和掌握。

在课堂教学的过程中经常会发现，哪一节课的动画比较多，学生的学习兴趣就比较浓。但是，教师在教学过程中也不能片面地追求多媒体教学。如在教授矢量方程图解法对机构进行运动分析时，宜采用多媒体和板书相结合的方法。因此，在教学过程中要充分、合理地采用多媒体教学，提高学生的学习兴趣。

传统教具与现代教学的有机结合  现在大多数教师在教学过程中使用动画来辅助教学，但这并不是对传统教具的否定。比如在介绍铰链四杆机构的基本类型时，完全采用多媒体课件，学生可能会对曲柄摇杆机构选取不同的构件作为机架，能得到不同类型机构，即对“机构倒置”这一概念难以真正理解，如果在多媒体教学的同时，加上教具实物演示，可能会收到更好的教学效果。

多结合生活、生产实例以增强教学效果  因为多结合生活、生产实例可以加深学生的印象，提高说服力。如讲四杆机构时，以缝纫机脚踏板机构为例，说明哪一部分是曲柄，哪一部分是摇杆，哪个构件是原动件，哪一部分是从动件，以及当取摇杆为原动件时曲柄摇杆机构的死点以及死点的克服方法等问题。因为很多学生都有使用缝纫机的经历，这样很容易和学生产生共鸣，提高学生的学习兴趣，增强课堂教学效果。

再如，讲述凸轮机构的应用时引入学生的科创项目——非圆形喷域面积喷头的设计，利用圆柱凸轮机构改变喷头的仰角，从而达到改变喷头的射程来控制喷域的形状。通过这一实例，不仅使学生对凸轮机构的应用有了更深的认识，更激发了学生的科创兴趣。

3 加强和改进实践教学环节

充实实验内容  传统的机械原理实验主要是演示实验及验证性实验，对学生掌握课堂知识具有一定的帮助，但这些实验教学内容相对简单，很难激发学生的学习兴趣。西北农林科技大学从2009年开始增加了机构传动系统设计、拼装及运动分析实验，该实验为学生提供了动手拼装实际传动机构的平台，学生可以设计、拼装实现不同运动要求的机构传动系统，验证课堂所讲的理论内容。每次实验通常需要4～8小时，学生不仅没有因为时间长而抱怨，而且由于对内容感兴趣、能自己动手而兴致高涨。学生通过自己动手、动脑搭建自己设计的机构，从而使其创新意识得到进一步的培养，创新设计能力得到进一步的提高，也使其更加认识到理论与实践相结合的重要性[4]。

细化课程设计  课程设计是机械原理教学的另一个重要的实践性环节，它可以将分散的知识融会贯通起来，加深学生对本课程所学知识内涵的理解。西北农林科技大学的课程设计是以机械传动方案设计为主要内容，正确地选择或合理地设计机构传动方案是整个设计成败的关键。为激发学生的创新思维，教师要求4～6人为一组，在一周的课程设计中，同组学生针对教师布置的设计题目或学生自主选题，提出多种不同设计方案，然后互相讨论从机构的可行性、对要求的符合程度以及机构的性价比等多方面综合考虑，最后确定出最佳传动方案并进行详细的结构设计。这种形式的讨论和方案选型，使学生对机械设计的流程有了大概了解，开阔了学生的视野，培养了学生的创新设计思维。

4 结束语

总之，机械原理教学改革的重点就是如何巧妙地引入创新设计的思想，使学生在掌握课堂知识的同时激发学生的学习兴趣，使学生主动去思考问题，进行创新设计。

参考文献

[1]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].7版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]孙恒.机械原理教学指南[M].北京：高等教育出版社，

1998.

[3]葛文杰.对机械基础课程教学方法改革的思考与探讨[J].中国大学教学，2009（10）：4-7.

[4]郭红利，张李娴，张军昌，等.机械原理课程教学体系改革的探索[J].高等农业教育，2011（6）：60-61.

*基金项目：西北农林科技大学教学改革研究项目（编号：JY1302060）;2011年省级特色专业建设点项目;2011年陕西省普通高等学校省级人才培养模式创新实验区建设项目。

浅谈机械设计与机械原理的教学改革 篇8

南理工机械设计原理专业考研复试经验分享

复试结束十多天了，终于可以坐下来谈谈我的考研经历了，希望能对后来的学弟学妹们有帮助。

一、先说数学吧。

我数学基础还是比较差的，而且我是农业类院校的，上课教的比较简单，好多都没怎么学。后来自己又买的同济的教材，当时把同济的教材看了一遍，觉得看完根本没有感觉（这一遍是必须要看的，而且要用本做笔记）。后来我自己在网上下了一套高数基础班的视频，这套视频使我受益匪浅，很多都是在博广南理工考研网找的。再就是线代，线代的话把全书搞明白就足够了，这部分也没什么说的。

概率论呢，说实话大学时学的时候感觉挺简单的，其实这部分还是有一定难度的。这里给大家推荐博广南理工考研网的基础班，讲的还是不错的。

还有给大家推荐博广南理工的考研冲刺宝典（是习题课哦），这些听完对于数学的提高都是相当大的。

三、政治

我也报的是博广南理工的，老师讲的课还是不错的，但当时是奔着蒋中挺押题去的，他2012年押中了几道，2013就……政治的话还是建议大家报个班，因为自己看基本不知道什么是重点。

但他配套的习题我感觉里面有些题有些过时，因为政治会考当下的热点，像江主席那个时代的应该是不会考的。但这套书既然很多人都推荐，说明一定是有道理的。大家可以看看吧。每年最后这套书的编写团队也会有预测题的，一般可以从网上搞到的。如果买书的的话，他也会送给你的。

四、机械原理

专业课的话，机械原理，我是在淘宝上买的，很不错，是北交大的学长开的，他们还把答案做出来了，没有答案的试卷做起来是很不爽的。复习时间我是在9月中旬开始的，大家不要太晚，要不然会感觉时间很匆忙地，书一定要好好过一遍，再来是真题，从前年开始北交的老师就出一些新题了，大家要有思想准备，我今年考试的时候就自己一道，是联轴器那部分的，不过不难，连杆那一道我没有做出来。所以大家什么知识点都不要漏哦。

五、复试

再说复试，其他的我不敢评论，但是机设组的面试还是很公平的，今年面试没有自我介绍，但各位这个还是要准备的，谁知道以后会是什么样啊，我面试的时候老师用英语问我，让我介绍家乡，我自我介绍里正好有这段，回答的不错，以后的专业问题就悲剧了，很多都不会回答，水上滑板运动和机械设计里的哪个原理相似，我当时就懵了，就没听过，（现在知道了，滑动轴承动压油膜），当时面试的时候有个14年要考北交的学弟去看我们面试了，我面试后回去问他，结果他会。所以反思一下，老师问的问题还是不难的，是我机械设计看的不细心，当时只粗略看了一遍，把2000-2005年的复试真题做了。对机械设计里的东西基本不熟悉。各位学弟学妹准备复试的时候要仔细看书啊。很重要哦。

转自：博广南理工考研网

浅谈机械设计与机械原理的教学改革 篇9

第4章 机床夹具设计原理

1.何谓机床夹具？试举例说明机床夹具的作用及其分类？

答：所谓机床夹具，就是将工件进行定位、加紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。

机床夹具的功用：①稳定保证工件的加工精度；

②减少辅助工时，提高劳动生产率； ③扩大机床的使用范围，实现一机多能。

夹具的分类：1）通用夹具； 2）专用夹具； 3）成组夹具； 4）组合夹具； 5）随行夹具。

2.工件在机床上的安装方法有哪些？其原理是什么？

答：工件在机床上的安装方法分为划线安装和夹具安装。划线安装是按图纸要求，在加工表面是上划出加工表面的尺寸及位置线，然后利用划针盘等工具在机床上对工件找正然后夹紧；夹具安装是靠夹具来保证工件在机床上所需的位置，并使其夹紧。

3.夹具由哪些元件和装置组成？各元件有什么作用？

答：1）定位元件及定位装置：用来确定工件在夹具上位置的元件或装置；

2）夹紧元件及夹紧装置：用来夹紧工件，使其位置固定下来的元件或装置； 3）对刀元件：用来确定刀具与工件相互位置的元件；

4）动力装置：为减轻工人体力劳动，提高劳动生产率，所采用的各种机动夹紧的动力源；

5）夹具体：将夹具的各种元件、装置等连接起来的基础件； 6）其他元件及其他装置。

4.机床夹具有哪几种？机床附件是夹具吗？

答：机床夹具有通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具。

5.何谓定位和夹紧？为什么说夹紧不等于定位？

答：工件在夹具中占有正确的位置称为定位，固定工件的位置称为夹紧。工件在夹具中，没有安放在正确的位置，即没有定位，但夹紧机构仍能将其夹紧，而使其位置固定下来，此时工件没有定位但却被夹紧，所以说夹紧不等于定位。

6.什么叫做六点定位原理？

答：采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，即可实现完全定位，这称为六点定位原理。

7.工件装夹在夹具中，凡是有六个定位支承点，即为完全定位，凡是超过六个定位支承点就是过定位，不超过六个定位支承点就不

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机械制造技术基础

会出现过定位，这种说法对吗，为什么？

答：不对；过定位是指定位元件过多，而使工件的一个自由度同时被两个以上的定位元件限制。

8.定位、欠定位和过定位是否均不允许存在？为什么？根据加工要求应予以限制的自由度或工件六个自由度都被限制了就不会出现欠定位或过定位吗？试举例说明。

答：1）加工要求限制自由度而没有限制，是欠定位，是不允许的；所限制的自由度小于六个时，不一定是欠定位；2）一个自由度由一个以上定位元件限制时，产生超定位，超定位一般是不允许的，它可能产生破坏；所限制自由度小于六个时，也可能产生过定位；3）如果工件定位而精度较高，夹具定位元件精度也很高时，过定位是可以允许的，它可以提高加工刚度；4）工件定位应根据加工要求而定，不必完全定位；5）过定位和欠定位也可能同时存在。

9.常见的定位元件有哪些，分别限制的自由度的情况如何？

答：常见的定位元件：1）平面定位：支撑钉及支撑板、可调支撑与自位支撑、辅助支撑；2）孔定位：定位销、锥销、心轴；3）外圆面定位：三爪卡盘、V型铁定位

10.可调支承、自位支承和辅助支承的不同之处？

答：可调支撑：当工件的定位基面形状复杂时或者各毛坯的尺寸、形状变化较大时，多采用这类支撑，它的顶端位置在一个范围内调整，并可用螺母锁紧；自位支撑：为了避免超定位，需要减少某个定位元件所限制的自由度数目时，常把支撑做成浮动或联动结构，使之自为；辅助支撑：当工件定位基面较小，致使其一部分悬伸较长时，为增加工件的刚性，减少切削时的变形，常采用辅助支撑。

11．根据六点定位原理，是分析图4.74中各零件的定位方案中各个定位元件所限制的自由度。

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机械制造技术基础

z1心轴1轴销2轴销2平面

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z小平面V型块XY圆柱销

图4.74 零件的定位方案

答：在（a）图中，三扎卡盘限制四个自由度：工件绕y轴、z轴的转动和延y、z轴的移动；挡块限制延x轴方向的移动。共限制五个自由度，属于不完全定位。

在(b)图中，三扎卡盘限制两个自由度：延y、z轴的移动；若顶尖为死定尖，则顶尖配合三扎卡盘限制工件绕y、z轴的转动，同时，顶尖限制延x方向的移动。共限制五个自由度，属于不完全定位。若顶尖为活定尖，则顶尖只配合三扎卡盘限制工件绕y、z轴的转动。共限制四个自由度，属于不完全定位。

在(c)图中，两顶尖限制工件绕y、z轴转动，x、y、z移动。共五个自由度，属于不完全定位。

在（d）图中，小锥度心轴限制工件绕y、z轴的转动和y、z的移动；顶尖限制心轴延x方向的移动。共限制四个自由度，属于不完全定定位。

在（e）图中，若三扎卡盘为相对夹持长三扎卡盘，则三扎卡盘限制四个自由度：y、z轴的旋转以及x、y轴的移动，中心架起辅助作用，增加工件的强度。共限制四个自由度，输油不完全定位。若三扎卡盘为相对夹持短三扎卡盘，则三扎卡盘限制两个自由度：x、y轴的移动，中心架配合三抓卡盘，限制Y、Z轴的转动。共限制四个自由度，属于不完全定位。

在（f）图中，心轴限制Y,Z轴的转动与移动，小平面限制X轴移动，共限制五个自由度，为不完全定位。

在（g）图中,双顶尖限制Y,Z轴的转动与移动，小平面限制X轴的移动，总共限制五个自由度，为不完全定位。

在（h）图中,心轴1控制X,Y轴的移动，平面2控制Z轴的移动X,Y的转动，总共限制五个自由度，为过定位。

在（i）图中心轴控制Y,Z的转动与移动，平面2控制X轴的移动Y,Z的转动，总共限制七个自由度，为过定位。

在(j)图中，左端固定锥销，限制X、Y、Z的移动自由度；右端浮动锥销与固定锥销组合后限制Y、Z的转动自由度。

在（k）图,中当为长V型块限制X,Z移动，为不完全定位；当为短V型块时限制X,Z的移动,为不完全定位。

在（l）图中,圆柱销控制X,Y的移动，圆柱销和小平面配合限制X,Z的转动，共限制五个自由度，为不完全定位。

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机械制造技术基础

12.何谓定位误差?定位误差有哪些因素引起的?定位误差的数值一般应控制在零件公差的什么范围之内? 答：指工件在夹具中定位不准确而带来的误差。引起定位误差的因素：1）定位基准与设计基准不重合，2）定位基面与定位元件之间的间隙，3）定位基面本身的形状误差。

13.图4.75(a)所示零件，底面3和侧面4已加工好，现需加工台阶面1和顶面2，定位方案如图4.75(b)所示，求各工序的定位误差。1.2A±△AA±△AH±△H1CH±△HCH-△HH±△H3（a）（b）图4.75 各零件和定位方案

答：在加工顶面2时，设计基准与定位基准重合，所以定位误差即为本工序的加工误差，即δC=δH=2ΔH.在加工台阶面1时，由于设计基准与定位基准不重合，所以定位误差为本道工序的加工误差与基准转换误差之和，即δC=δA+δH=2ΔA+2ΔH=2（ΔA+ΔH）。

14.图4.76所示为套筒零件铣平面，以内孔（D0）中心Ｏ为定位基准，套在心轴

上，则

为调刀基准，配合间隙为Δ，工序

+ΔD 尺寸为，求心轴水平和垂直放置时工序尺寸的定位误差。

答：①当心轴垂直放置时，由于基准位移而产生基准位移误差，则有孔：Dmax=D+ΔD Dmin=D

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机械制造技术基础

轴：dmax=d dmin=d-Δd所以O1Omax=(D+ΔD)/2-(d-Δd)/2 O1Omin= D/2-d/2又因为间隙配合为Δ基准位移误差所造成的加工误差为：Δ1=（ΔD+Δd）/2+Δ所以水平放置时定位误差为:ΔH=Δ1+ΔH=(ΔD+Δd)/2+Δ+ΔH②当心轴垂直放置时：加工误差等于间隙配合误差Δ所以，垂直放置时的定位误差为：Δv=Δ+ΔH 15.图4.77所示圆柱体零件的直径为,均放在V型块上定位铣平面，其加工表面的设计尺寸的基准分别为上母线Ｂ、下母线Ｃ和零件中心线Ｏ，试分别计算其定位误差。

答：δ=90o,则有：①当设计尺寸基准为上母线B时，定位误差为： ΔB=δ21sinα2+1=Δd21sinπ4+1=1.207Δd

②当设计尺寸基准为下母线C时，定位误差为：ΔC=δ2(1sinα2-1)=Δd2（1sinπ4-1）=0.207Δd ③当设计尺寸基准为零件中心线O时，定位误差为： Δo=δ2sinα2=Δd2sinπ4=0.707Δd

16.为什么会出现基准位移误差？以工件的孔和外圆在心轴和V型块上定位为例。

答：由于定位副的制造误差而造成定位基准位置的变动，对工件加工尺寸造成的误差 , 称为基准位移误差.6 / 9

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工件以圆柱孔定位

1）工件以圆柱孔在过盈配合心轴上定位

由于过盈配合，定位基准不会发生移动：

故ΔY =0

因此定位误差因基准不重合情况不同而不同。

（1）工序基准与定位基准重合，均为圆柱孔轴线时

ΔB=0 ΔY =0 ΔD=ΔB +ΔY =0

（2）工序基准在工件定位孔的母线上时

①工序基准在工件定位孔的上母线上时

B12D

Y0

DBY12D

式中：δD——工件定位内孔的尺寸公差。

②工序基准在工件定位孔的下母线上时

1ΔB= 2D

ΔY =0

1ΔD=ΔB +ΔY =2D

（3）工序基准在工件外圆上、下母线上时

B12d

Y0

1ΔD=ΔB +ΔY =2d

式中：δd——工件外圆尺寸的公差

2）工件以圆柱孔在间隙配合的圆柱心轴（圆柱销）上定位，单边接触时

（1）若工序基准与定位基准重合，则

ΔB=0

1ΔY=

2Xmax12(Dmaxdmin)12D12d0

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ΔD=ΔB +ΔY12D12d0

式中δd0——定位心轴的尺寸公差。

为了安装方便，有时还增加一最小间隙Xmin ,由于最小间隙Xmin是一个常量，这个数值可以在调整必具预先加以考虑，则使Xmin的影响消除掉。因此在计算基准位移量时可不计Xmin的影响。

（2）若工序基准在工件的外圆上、下母线上，则

1ΔB=2d

12ΔD=ΔB +ΔYd12D12d0

（3）若工序基准在工件定位孔的母线上

①工序基准在工件定位孔的上母线上时

DfOA1OA2112d0max12d0min12d0

又

ΔB= 212D

12ΔYDd0

12即：

ΔD f=ΔB +ΔY

12Dd01-2D12d0=ΔB-ΔY

②工序基准在工件定位孔的下母线上时

DKOB(OO122OB1(OO2O2B2)(OO1O1B1)OO1)(O2B2O1B1)YB

ΔB= 2D

ΔY12D12d0

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ΔD=ΔB +ΔY 12D12d01+2DD12d0

17.夹紧力的确定原则是什么？

答：（1）夹紧力作用方向应有助于工件定位的准确性。（2）夹紧力方向应尽可能使所需夹紧力减小。（3）夹紧力方向应尽可能使工件变形减小

18.钻套的种类有哪些？分别适用于什么场合？

答：根据钻套的结构和使用特点，主要有四种类型。

①固定钻套

该类钻套外圆以H7/n6或H7/r6配合，直接压入钻模板上的钻套底孔内。在使用过程中若不需要更换钻套（据经验统计，钻套一般可使用1000~12000次），则用固定钻套较为经济，钻孔的位置精度也较高。

②可换钻套

当生产批量较大，需要更换磨损的钻套时，则用可换钻套较为方便。可换钻套装在衬套中，衬套是以H7/n6或H7/r6的配合直接压入钻模板的底孔内，钻套外圆与衬套内孔之间常采用F7/m6或F7/k6配合。当钻套磨损后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉还能防止加工时钻套转动或退刀时钻套随刀具拔出。

③快换钻套

当被加工孔需依次进行钻、扩、铰时，由于刀具直径逐渐增大，应使用外径相同而内径不同的钻套来引导刀具，这时使用快换钻套可减少更换钻套的时间，如图7-58所示。快换钻套的有关配合与可换钻套的相同。更换钻套时，将钻套的削边处转至螺钉处，即可取出钻套。钻套的削边方向应考虑刀具的旋向，以免钻套随刀具自行拔出。以上三类钻套已标准化，其结构参数、材料和热处理方法等，可查阅有关手册。

④特殊钻套

由于工件形状或被加工孔位置的特殊性，有时需要设计特殊结构的钻套。如在斜面上钻孔时，应采用特殊钻套，钻套应尽量接近加工表面，并使之与加工表面的形状相吻合。如果钻套较长，可将钻套孔上部的直径加大（一般取0.1mm），以减少导向长度。又如在凹坑内钻孔时，常用加长钻套。

19.夹具的动力装置有几种？各有什么特点? 答（1）气动夹紧装置 气压夹紧是夹具中使用最广泛的一种动力装置

（2）液压夹紧装置 液压夹紧装置特别适用于大型工件的加工及切削时有较大冲击的场合。（3）气—液压夹紧装置

（4）气动夹紧装置的扩力机构 常用的扩力机构有楔块式、杠杆式、铰链连杆式和气一液压增力装置等

（5）电磁夹紧装置一般都是作为机床附件的通用夹具。

（6）真空夹紧装置 真空夹紧特别适用于夹紧由铝、铜及其合金、塑料等非导磁材料制成的薄板形工件，或刚度较差的大型薄壳零件。

浅谈机械设计与机械原理的教学改革 篇10

【关键词】机械设计制造；金工实习；教学改革；实践

【中图分类号】6423，07 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）09-0193-01

随着我国机械制造业的发展，高校的机制专业也得到了较好的发展。应如何培养合格的应用型人才是该专业教学改革的所要面临的重要课题。目前，金工实习的教学依然存在着众多的问题，如教学的思想、内容古板，师资队伍薄弱，教学的方法单一等，严重的影响了金工实习的教学质量。因此，我们需要对现有的教学内容、模式等进行改革，探讨如下。

1、转变观念，培养创新意识

机制专业和工程的实际有着密切的联系，目前机械工业的发展需要不断的进行创新予以促进，因为只有不断的进行创新才能提高我国的机械工业水平，缩小与别国同行业的差距。培养学生的创新能力，可从课堂的教学和社会的实践两方面着手。一方面，课堂的教学应有培养创新能力的目标，尤其要有某些能够明显培养学生的动手能力的课程，例如可以开设机械系统设计学、机械创新设计学等选修课；又如还可以进行开放实验，该种方法效果更佳。学生可以按照自己的想法去自行设计实验的内容，通过实验来验证自己的想法，如此一来，即使是一些很小的创新，也有可能在实验中产生巨大的能量。另一方面，不管是学生还是教师，都应该多参与社会的实践，多去工厂、企业、科研单位进行探访，将毕业设计和工程的实际相结合起来，寻找实际存在的问题，探索其解决的办法，在为工厂和企业进行排憂解难的同时，自己的理论知识也得到实践和巩固。

2、优化实习内容

2，1 加强实习基地建设

实习课程是机械制造专业基础等一系列课程的教学组成的一部分，它是学生学习工艺知识，提高综合的素质，培养工程的实践能力、创新意识及创新能力重要的实践教学环节。实习课程应该要进行深入的改革，其主要体现在两个方面：首先，着重加强先进制造及现代工程的综合培训。实习时除了传统的加工实习项目外，还应增设数控的实习项目，例如数控铣床、数控车床、数控线切割机、加工中心、PLC、计算机软件的操作、快速成型等。其次，强调整体性和综合性的实践教学，对实践技能的训练要重视，把金工的实验、金工工艺的实践、金工工艺的分析等多方面的教学方式综合为一体，同时在实习的过程中还要注意调动学生的主动性和创造性，让学生在实践教学的过程中学会获得工艺实践的知识和提高实践技能的能力。社会生产实习是学生进行专业学习的一次能够深入企业的，获得重要感性的学习机会，应该要充分利用各种渠道，对高职院校与企业之间的合作联系要进行强化，以保证学生在校外实习的目标。建立一批校外的实习基地，与企业进行沟通，让企业为学生安排一些具有一定丰富实践经验的工程技术人员，作为他们的实习指导老师。

2.2 实习时间的安排

金工实习其中一个重要目的就是为后续的理论课打下实践的基础，以便学生对理论知识的掌握。由于专业基础课《机械制造基础》被设置在了第三学期，所以在改革前金工实习要求统一安排在第二学期，并停课进行为期四周的实习。待专业的培养计划调整后，实习的教学内容分三部分，逐步深入，与实习的内容相对应的理论课《特种加工》、《数控加工技术》在第五学期进行，校外实习顶岗实习阶段则可以根据情况放在第六学期进行。若将整个实习的三部分都放在了第二学期来进行，则第二部分的现代制造技术训练和第三部分的综合、创造性训练与理论课的间隔时间过长，理论课时的实践内容有可能被遗忘，造成实践和理论脱轨，达不到预期的效果。因此，改革后的金工实习三部分内容应分三个学期进行。具体的时间安排为：传统的制造技术技能的训练在第二学期末进行，时间为3周；现代的制造技术技能的训练在第五学期末进行，时间为2周；综合、创新性技能的训练在第六学期末进行，时间为1周。

3、利用信息网络，丰富教学方法

正处于信息时代社会，为学生学习提供了有效的捷径，学生学习的主动性、积极性、创造性均得到了充分的调动，学生在教学活动过程中的主人翁地位得到了体现。随着网络时代信息技术的发展，学生们可以很方便地坐在计算机的面前来完成这些工作。因此，在教师在讲授完某一门课程的前言或者绪论之后，可以让学生们利用网络信息的技术查阅本章课程的内容现状和发展的趋势，然后再在接下来的教学环节中进行相关性的讨论，从而可以拓宽学生们的视野，提高其学习本门课程的主动性和积极性，加深教师与同学之间的互动性。网络信息技术的发展有利于改进教师的教学手段及方法。因此，在采取现代化的教学方法和手段之后，可以采取先进行理论教学后进行实习的专业课程的教学方法。在理论教学的时候，通过多媒体的教学、电化的教学可以令学生对实际的生产过程有一个初步且直观的认识，进而提高理论教学的效果。实习的过程中，学生很自然的将理论知识与实践相结合起来，由此一来更容易加深其对理论知识的理解。

4、加强师资队伍建设

指导教师应该要指导并培养学生将理论的知识与实践的应用能力相结合，由此可见，指导教师身处的位置是很关键的。其素质和技术水平均是影响实习质量的重要因素之一。随着金工实习的实践教学功能的不断扩大、先进教学的设备和教学的手段广泛应用以及实习内容的不断变化更新，学校对指导教师也相对提出了越来越高的要求：指导教师应该具备较好的思想素质、文化素质及业务素质；还要有丰富的实际操作的经验，并具有相当于高级技工的操作水平；能深入的领会实习的要求、教材的内容，且对学生们的知识结构要有所熟悉掌握，要能因材施教。长期以来，实习指导教师的地位和待遇普遍偏低，因此，应该制定适当的偏向指导教师的政策，例如在晋职评优方面要公平对待，甚至可以考虑其工作的特殊性进行适当的放宽政策，这样不但有利于人才的引进，更有利于人才的驻留，已达到稳定指导教师队伍的目的。在指导教师队伍的建设方面，一方面我们应该采用“走出去、引进来”的政策。具体的做法是对现有的指导教师在满足其物质需要的同时，应该尽量为他们创造教学、科研、进修的机会。有规划地选派一部分中青年骨干教师到知名的学校和企业中去学习、锻炼，以便更新知识、拓展能力，也可以鼓励他们进行自考，提高专业的技术水平。另一方面则要引进高学历、高职称的人才担任指导教师，或者可以从相关的专业教研室中选调一些实践经验比较丰富的教师兼职实习的工作，甚至还可以从工厂和企业里有针对性地聘请一些经验丰富且表达能力又强的工程师或者高级技工来担任学生的指导教师。

5、结束语

机械原理辅助教学系统设计 篇11

机械原理辅助教学系统主要是展示机器中常见的各种机构, 介绍机构的形式和用途, 演示机构的基本原理和运动特性等。该系统能让学生很直观地看到常用机构的基本原理和运动特性, 有效地提高了机械原理的教学效果。然而, 常见的系统是通过线控的方式控制各类机构的运动电机和语音解说, 这种系统在操作上很不方便, 并且不能随意选择需要演示的机构。为了能更加方便地控制, 提高教学质量, 我们对辅助教学系统进行了改进设计, 实现了对机构的红外线遥控, 并且可以随意选择演示机构的类型且有同步的语音解说, 这对教学任务非常繁重的工程训练认知实习来说至关重要。

1系统硬件设计

系统总体硬件设计结构见图1。硬件主要由常用的51系列微处理器AT89S52为核心控制语音播放和机构运行。外围电路主要由红外线接收模块、语音控制模块、继电器控制模块和电源模块等组成。

1.1 电源模块

电源接入AC220 V, 通过电源电路后为系统提供DC5 V、DC3 V和AC220 V电压, 电源电路见图2。

电源模块主要由变压器、单相桥式整流电路、LM7805电路及LM317电路等组成。由于整流电路输出的脉动直流电含有大量的交流部分, 所以在整流电路之后要辅以滤波电路;LM7805器件和LM317分别辅助相应的电路就构成了直流5 V和3 V稳压输出。

1.2 语音模块

语音模块由ISD4004、录音电路、放音电路等组成。语音控制模块的作用主要是对语音进行管理、实现语音解说与电机运转的同步。本模块使用的语音芯片型号为ISD4004 08-MP, ISD4000系列芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制, 操作命令可通过串行通信接口 (SPI或Microwire) 送入。

单片机通过MOSI和MISO对语音芯片进行控制, 相当于对应的命令字和控制字, 其对应的位见表1。

其中MOSI中的A0～A15为放音的起始位置 (表1中只标识出A0～A10) , C0～C4为语音的控制位, MISO中P0～P15位为放音输出的实时地址 (表1中只标识出P0～P10) , 其他两位EOM和OVF依次为信息段末尾位和溢出标志位。其中控制位C0～C4依次为MC、IAB、PU、P/R和RUN位, 相应的详细

1.3 其他电路

遥控器选用红外线编码芯片为SAA3010T的遥控器;红外线接收通过红外一体化接收头HS0038进行, 并将其转换为高低电平;由于单片机的INT0/PSEN引脚与接收头HS0038的OUT引脚相接, 因此通过AT89S52对高低电平处理解析出相应的代码, 然后根据代码控制相对应的电机运转和语音同步播放。电机控制电路和红外接收电路见图3, 电机采用交流电机, 一端接到220 V交流电上, 一端接到继电器常开触点上, 继电器的公共触点接到交流电的另一端上。单片机的P0.0脚输出为低电平时, 三极管饱和导通, 这样继电器吸合, 电动机运转进行机构演示;P0.0脚输出为高电平时, 三极管截止, 这样继电器衔铁释放, 电动机停止运转。

2系统软件构成

该系统选用的单片机是AT89S52, 它属于MCS-51系列单片机, 其开发软件是Keil μVision2。系统软件程序主要由主程序模块、红外线解码程序模块和机构运行程序模块等部分组成。

2.1 主程序模块

主程序模块流程见图4。开机初始化后, 系统等待按键操作;当按下遥控器上的“启动键”时将相应的参数adlnum和adhnum赋值, 在初始化中调用了函数eval () , 函数里的数组adl[]和adh[]分别记录了相应机构解说语音的首地址, 而参数adlnum和adhnum分别是数组adl[]与adh[]的元素, 每一数字与每一段话的开头相对应;若按键正确则可得到相应语音段的首地址, 从而顺序地执行相应的机构, 执行某个机构时可进行暂停和任意跳转的操作, 当进行暂停操作时机构停止运动且语音停止播放, 同时语音芯片掉电, 程序结束一个完整的循环, 整个系统进入暂停的状态。此后再运行机构时分两种情况:①从暂停的地方开始启动;②在暂停的地方任意选择机构。当执行任意跳转操作时机构先停止运行, 同时语音芯片掉电, 然后自动运行指定的机构。

2.2 红外线解码模块

红外线解码模块是对红外线进行解码操作, 以实现示教板的红外线控制。红外线发射模块的编码芯片采用PHILIPS公司的SAA3010T。SAA3010T的位传送方式采用双向位, 位1和位0的相位恰好相反, 由于其占空比为undefined, 故采用定时800 μs采样的方式进行解码, 实行近似的解码操作。当遥控器有键按下时, 一体化接收头将输出高低电平, 在接收电平信号的第一个下降沿处触发INT0中断, 进入INT0中断延时800 μs后触发T0中断, 然后对第一个电平进行采样。T0中断后再对T0赋初值进行800 μs的定时, 当定时器溢出产生中断时, 继续对后面的电平进行采样。当对最后一个电平采样完成后关闭定时器, 并同时关闭定时器的中断。信号电平的采样值放在数组IRCode[]中, 然后对IRCode[1]和IRCode[2]的值进行判断, 当符合要求时再分别对IRCode[1]和IRCode[2]的值进行进一步的判断, 以此来确定相对应的按键, 并且根据按键值对相应的参数进行赋值, 以此实现程序合理的控制。红外线解码模块的控制流程见图5。

2.3 机构的运行

机构的运行主要包括机构模型的运动和机构的语音解说, 其流程见图6。其中语音介绍的主控芯片为 ISD400408-MP, 其作用是对相对应的机构进行介绍, 并且与机构模型的运动同步。

3结论

本教学辅助系统设计采用单片机作为微控制器, 用红外遥控技术实现远程控制, 实现了不同机械原理机构的演示和语音同步解说, 并且能随时实现暂停运行、选择运行等操作。该系统经实验验证, 运行稳定, 可靠性较高。

参考文献

[1]裘有斌.基于ISD4004的家庭语音报警系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用, 2008, 4 (4) :47-50.

[2]董海棠, 冯中毅.新型语音芯片ISD4004在车载微机中的应用[J].甘肃科技, 2005, 21 (2) :35-36.