机械设计基础课程设计的几点体会

关键词：圆柱齿轮基础机械设计课程设计

机械设计基础课程设计是一门重要的实践类课程, 在培养学生的工程意识、综合应用能力和创新能力等方面起着重要作用[1]。机械设计基础课程设计选择通用的机械传动装置——圆柱齿轮减速器作为设计题目, 因为减速器的设计基本上包括了机械设计课程中的全部主要内容, 包括设计任务分析、传动方案确定、传动装置的总体设计、零件的设计计算和选择、装配图和零件图的绘制和编写设计计算说明书等[2]。

1 机械设计基础课程设计对教师的要求

现代高等教育要求教师是“三师型”人才, 既是一名教师, 同时是一名工程师、技师[3]。一名专业课教师若没有丰富的专业知识和过硬的实践能力是不会受到学生青睐的, 更不用说对你所教的课程产生兴趣。教师要积极参与科研项目, 经常参加工程锻炼和技能训练, 真正参与工厂的产品开发、工装设计、一线操作才能提高水平。提高综合素质, 不仅懂机械方面, 同时懂电、控制等方面, 这样, 才能向学有余力的学生辅导电机控制等方面的内容。

教师要有高度的责任心。新教师要认真试做课程设计题目, 十分熟悉课程设计的各环节;遇到拿不准的问题, 一定虚心向老教师请教讨论, 记录疑难问题以便给学生解答。老教师也不能掉以轻心, 应该多翻阅课程指导书, 发现新问题, 改善指导思路, 拓广知识面。“他山之石, 可以攻玉”, 充分利用“信息时代”的优势, 广泛从网上搜资料, 如:精品课程的视频、动画等, 以给学生耳目一新的讲解。教师最好了解一些辅导学生的专业方面所需的机械设计知识, 如:辅导石油工程专业的学生应了解一些采油机械等方面的知识, 这样在课程设计中可适度向学生渗透抽油机中的传动装置, 引发他们的专业兴趣。

参加课程设计的老师应保持良好的沟通, 相互学习促进。课程设计开始前, 参加课程设计的老师要开会, 每一位老师对上一届指导的学生作品点评, 其余教师对其提出意见和建议, 以便消除各位老师指导中技术和评分的误区。课程设计期间, 指导老师互相交流情况, 发现问题, 及时解决;课程设计结束后, 指导老师集体分析总结本次课程设计的突出点、需继续发扬的部分和存在的不足以及应在下次的设计中注意和必须改正的问题。

2 课程设计的各环节

2.1 设计前的准备

设计前的准备包括课程设计布置、看机械设计橱窗和减速器拆装试验。课程设计布置由经验丰富的指导老师利用CAI课件讲解, 内容包括课程设计的流程、注意事项等, 指导书中的一些问题, 如设计计算中各轴效率、运动和动力参数计算等, 以减少学生自学时间。

学生对于各种实际机械结构了解很少, 缺乏感性认识。因此, 在课堂教学中, 对于一些常用的机械结构尽管花费不少时间进行较为详细的讲解, 但效果往往仍然不理想。尽管设计任务书中已给出了运动简图, 但要使它变成具体结构却非常困难, 往往不知从何下手, 因此设计前首先应让学生装拆一些减速器, 以使他们对类似的结构有一些感性认识, 其次还应该组织大家分析、讨论一些现有减速器图册, 使他们对这些结构有进一步的理解, 最后才能让他们根据各自任务书所规定的任务来进行结构设计。教师应主动去审查学生的结构设计, 对不合理的结构设计及时提出指导意见。机械设计橱窗展出多个减速器 (包括未拆的减速器整体和轴系、箱体附件等拆开的部分) 、课程设计的流程、注意事项、结构工艺性、加工工艺性、以往学生作品等。学生参观橱窗时, 教师结合减速器实体模型向学生讲解减速器的结构、加工工艺性、典型错误结构等, 使学生对设计有一个了解。然后, 组织学生看减速器录像片, 了解减速器加工、制造、装配等方面的工艺知识, 并通过减速器的装拆实验, 获得减速器设计所需要的、直接的、感性的认识, 帮助学生尽快熟悉设计对象[4]。

2.2 设计计算

设计计算让学生又一次体会了机械设计这门课“六多” (关系多、门类多、公式多、图形多、表格多、要求多) 的特点, 我们应鼓励学生使用现代计算程序, 如M A T L A B、C语言等设计计算, 这样当发现某个计算错误时不必辛辛苦苦的又手算一遍, 而只需修改程序即可, 这样大大提高了设计计算的效率和正确性 (已经开发出成熟的减速器设计软件, 只需输入减速器的输入功率等参数, 就可输出减速器的参数和减速器的零件图、装配图等) 。

2.3 结构设计

设计计算和结构设计是设计能力的两个主要方面, 我们将结构设计作为重点。结构设计是确定零部件形体的主要阶段, 也是一个难点, 为此提出结构设计完整, 清楚的表达设计意图, 准确合理地满足设计要求, 用三分之二的时间用于装配草图设计、装配图和零件工作图绘制装配草图设计和装配图设计。设计结果最终由机械制图表达, 须强调严格按设计尺寸绘制, 并符合投影关系, 比如键、螺母 (或螺栓头部) [5]。教师可在黑板上画出不容易画对的细节 (如油标台结构、油标尺等) , 让学生注意。

3 引入科学管理

3.1 以小组为单位, 指定小组长

课程设计中, 按不同学号分两组, 各做不同的设计题目。这两组又指定了若干较负责任和成绩较优秀的组长, 每个组长负责该小组其余3名同学的协调和辅助教师指导。每天指导教师首先检查各小组长的设计情况, 发现典型错误, 及时通知小组长, 让他监督组员错误的改正情况。与分别检查所有同学的设计相比, 大大缩短了检查周期。同时, 培养了小组长的领导能力和争当“领头羊”的积极精神。小组内有问题, 大家可以一起讨论, 指定解决问题的方案, 实在不会的再向指导教师反映。这样培养了学生的团队精神, 避免了个人不好意思问、遇到问题回避影响设计进度等现象。

3.2 草图签字、答辩环节安排

根据平日指导学生的总结, 将学生归类, 设计较优秀的同学可提前进行草图签字、答辩环节, 避免扎堆。草图签字、答辩前, 学生应按指导书的要求自查装配草图、装配图、零件图等, 避免被动等教师指出错误。答辩问题设置要结合不同学生设计出现的问题, 考核学生对机械设计、公差、制图、工程等方面的掌握程度, 不同学生间的问题避免过分重复。

3.3 成绩评定

采取灵活的考核方式:当日考核、实验报告、方案设计、设计计算、草图设计、装配图、零件图绘制、计算说明书、答辩等, 各按一定比例, 计入考核成绩, 使考核更加符合实际。装配草图的设计是强度设计、结构设计、材料、工艺及设计资料等的综合使用, 是训练学生设计能力的关键阶段, 该阶段不仅要确定减速器的结构和形体尺寸, 更重要的是通过装配草图的设计过程体会“边计算、边画图、边修改”的“三边”设计方法, “四能”也是经过该阶段得到落实, 为此, 装配草图设计阶段从时间分配和学生成绩考核方面都占较大比例。为保证装配草图的设计质量, 学生自检后必须教师签字审核。草图设计过程中教师严格检查、记录、掌握每个学生的设计进度和质量并适时地给予学生指导。

4 课程设计中的情感教育

课程设计不仅促进学生技术方面的进步, 还必须强调“情商”的提高。为期两周的课程设计是对学生坚忍不拔毅力的培养。有的学生一开始很好奇, 也有兴趣设计出合格的机械产品。但是, 到了中后期他们觉得反复修改很麻烦, 想偷懒。到草图签字阶段, 有的学生急于画装配图, 特别着急签字, 形成速度的攀比。有的学生装配草图画的可以, 但是绘制装配图时却掉以轻心, 草图中已经改正的错误再次出现。指导教师应该及时疏导这部分学生的消极情绪, 同时严格要求, 培养其一丝不苟、始终如一的工作态度。有的同学不求甚解, 为赶进度而照搬书或同学的部分设计, 教师应及时发现劝阻, 增强其自信:只要坚持学习, 每个人都可以独立完成设计。教师和学生形成良好的关系, 教师以身作则, 严格按照指导时间到教室指导, 不要出现学生出现问题无人可问而停滞的事故。同时, 教师起一个启发学生思维的作用, 学生不应遇到每个问题都依赖老师, 应该培养自己解决问题的能力。教师们也非常注意培养学生的道德情操。在教学中经常强调技术工作中"德"的问题, 教育学生应该尊重人与社会, 设计不慎可能导致人身伤害、引起环境污染等。

5 结语

为了适应人才发展的需要, 机械基础课程设计的教学已经逐渐从培养设计型人才为主向培养具有创新性精神的、综合性的高素质的人才的目标发展。我们在课程设计教学中越来越注重加强设计能力、自学能力及创新意识与能力的培养。从系统的功能原理到方案设计, 从结构设计到工艺设计, 把学生作为创新的主体, 指导教师与学生之间互相讨论, 积极引导学生不断增强获取知识的欲望, 变被动接受为主动思考, 启发学生的创造性思维, 激发学生的创造潜能, 引导学生发现问题、提出问题、解决问题, 为学生营造一个培养创新意识的教学氛围。

摘要：机械设计基础课程设计是一门重要的实践类课程, 在培养学生的工程意识、综合应用能力和创新能力等方面起着重要作用。根据机械设计基础课程设计的指导体会, 提出了机械设计基础课程设计对教师的要求, 包括“三师型”等。分析了课程设计各环节中的新思路, 为提高课程设计的质量, 引入科学管理, 并重视学生的情感教育。

关键词：机械设计基础课程设计,科学管理,三师型,情感教育