摘 要:《机械设计》课是机械类专业的一门必修专业基础课,其教学效果对学生未来的工作能力有着重大的影响.针对传统的课堂理论教学,实验,课程设计相互独立,理论学习和设计实践相分离的教学模式的弊端,引入了一次将课程设计分散于理论教学过程的教学改革尝试,并对其优缺点进行探讨。
关键词:机械设计 理论教学 课程设计 实际设计能力
《机械设计》课是机械类专业的一门必修专业基础课,其教学目的是培养学生综合运用所学知识,分析、解决工程实际问题的能力,指导学生进行创新性思维,具备创新设计的能力,为社会输送知识新,素质高、能力强的“复合型”人才,所以该课的教学效果对学生未来的工作能力有着重大的影响。
在本校的教学研讨中发现在现今学生学习目标含混,学习激情不足,投机取巧作风严重,那么如何激发学生的学习激情,真正对学生的实际设计能力有所培养,是本课程教学改革的关键,为此本教研室在教学中引入了一次将课程设计分散于理论教学过程的教学尝试。
1.教学改革过程
传统的《机械设计》课程设计[1]一般是选择以齿轮减速器为主体的机械传动装置的设计,设计的主要内容包含传动件(带传动、链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动)的设计计算,轴的结构设计及强度较核、轴承的选取及寿命验算、键的选取及强度较核,减速器壳体结构设计,螺纹联接的设计,内容基本上含盖了《机械设计》[2]的设计总论、连接、机械传动、轴系零部件、其他零部件共五编十八章内容,如果能够将此课程设计的内容拆分开来,合理地穿插进教学中,将一个大的复杂的任务分割成小任务,在理论教学结束后便进行小任务的设计工作,这样就能够有针对性地锻炼各种机构的实际设计能力,逐步理清各种机构的设计思路,明确理论学习的目的,实际感受理论学习的实用价值,从而增强学习兴趣.而且最后只需一周的时间整理前面的设计结果,并完成图纸的绘制及设计说明书的书写。
如果全部按照课本编排的章节顺序来进行授课则无法进行此教学尝试,所以需对授课顺序加以调整。首先仍然要先讲第一篇总论,因为总论中所包含的设计机器的一般程序,机械零件的强度,摩擦磨损及润滑内容既是后面章节的基础,也是课程设计内容的基础。
接着讲授第十八章减速器和变速器,要较详细地讲解圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器,蜗轮蜗杆减速器的基本工作原理,传动路线,具体结构组成,传动比的确定等内容。此章结束时可顺利将课程设计的题目进行讲解,让学生明确课程设计的目的及内容,并将学生进行分组,明确每个学生自己的设计题目,引导学生根据总论中设计机器的一般程序等内容确定减速器的设计步聚,引导学生正确确定其题目中减速器的总传动比,并能够将总传动比正确分配下去。
然后进行第八章带传动的授课,结束时随即引导学生进行课程设计中有关带传动的设计,让学生通过对实际带传动的设计掌握带传动的设计过程。
接着进行第九章链传动的授课,由于课程设计题目中不包含链传动的内容,所以专门设计一道链传动的练习题,指导学生完成链传动的实际设计过程。
紧接着在第十章齿轮及第十一章蜗轮蜗杆讲解结束时则分别引入课程设计中相关的齿轮传动及蜗轮蜗杆传动部分,指导学生完成减速器中有关齿轮传动的设计及蜗轮蜗杆传动的设计内容。需要注意的是此时只能进行齿轮或蜗轮蜗杆的基本参数的设计,不能完成齿轮的具体结构设计,这部分设计要等到轴讲解结束后与轴的设计同步进行。
下面接着进行第十五章轴的讲解,随后则指导学生对减速器中齿轮所在的轴以扭转强度条件估算最小直径,再根据上一章所设计的齿轮的相关尺寸进行轴的初步结构设计,同时进行齿轮的具体结构设计。
接着进行第十二章滑动轴承、第十三章滚动轴承的讲解,此时可指导学生对上次设计的轴选取适当的滚动轴承,并二次对上一章中初步设计好的轴进行适当的修改,建立轴的力学模型,对轴进行弯扭合成强度校核,同时对所选轴承进行寿命验算。
然后进行第五章螺纹连接第七章内容的讲授,此时可对减速器中相关的螺纹联接部分(地脚螺栓联接、轴承旁螺栓联接、轴承端盖螺栓联接、上下箱体螺栓联接、)进行设计。
最后讲解第十七章机座和箱体,并指导学生完成减速器箱体的具体结构设计。
等课程全部结束时,将原本三周的课程设计时间缩短为一周,此时可根据前面的设计结果完成减速器装配图的绘制及课程设计说明书的写作。需要注意的是这种教学需要的课时也相对要长些,因为要把以往课程设计所需的时间纳入到理论课时中。
2.教学效果与讨论
在课堂教学结束后紧接着进行课程设计中的有关内容进行实战演练,让学生能够较快地明白所学知识的实用之处,意识到所学知识的实用价值,从而增加学生的学习兴趣,课堂教学变得更吸引学生,课堂气氛大有改观。
在课堂教学结束后随即进行课程设计的相关内容训练,也起到了趁热打铁的效果,学生是运用刚学过的知识来进行实战演练,设计思路相对要清晰些,对许多相关概念还没有大量忘却,对设计资料的理解便相对容易。
整个教学顺序的安排也是依照课程设计的步骤来进行,在课堂教学结束后随即进行课程设计的相关内容训练,使学生对设计过程及步骤更加清楚明白,对所学科目的实用性有了切身的体会和感受。
前期顺利的课程设计过程为最后的课程设计打下了良好的基础,每个学生都有了各自的设计结果,抄袭现象明显减少,所以后面有比较充裕的绘图时间,图面错误明显减少,图面质量大有提高。
本次课程设计分组是采用自由组合的方式,其中以寝室成员组成小组的占80℅,从考试成绩以及课程设计的图纸中发现同一寝室的学生考试成绩比较相近,经常同一个班中的高分出现在同一个寝室,而不及格的学生也经常出自同一个寝室;同一寝室的学生所作的课程设计质量及绘图质量也比较相同,有时一个寝室的所有成员的设计及绘图质量都较高。绝对不能否认寝室的学习氛围对其中的成员的学习态度影响是非常大的,班级的学习风气的建设应该从寝室的学习风气建设入手。◆
参考文献:
[1] 周元康,林昌华,张海兵主编.机械设计课程设计.重庆大学出版社,2001.
[2] 濮良贵,纪名刚主编.机械设计.高等教育出版社,2006.
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