導(dǎo)語：如何才能寫好一篇機械設(shè)計的基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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[關(guān)鍵詞] 機械設(shè)計；節(jié)能；基本原理；措施

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 01. 054

[中圖分類號] F273 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2017）01- 0091- 01

0 引 言

環(huán)境與經(jīng)濟從來都是群眾重點關(guān)注的問題，特別是在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的今天，人們對環(huán)境和資源保護逐漸重視起來，人們逐步發(fā)現(xiàn)，正確處理經(jīng)濟與資源環(huán)境的關(guān)系，對社會的穩(wěn)定發(fā)展和進(jìn)步有著重要作用。其中，節(jié)能減排是促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展的基本要求之一，機械設(shè)計應(yīng)該遵循節(jié)能減排，促進(jìn)社會發(fā)展。

1 機械設(shè)計節(jié)能基本理論

在機械設(shè)計中，機械設(shè)計人員對機械改革結(jié)構(gòu)的組成形式進(jìn)行優(yōu)化，以降低能源損耗為目的，努力達(dá)到節(jié)能指標(biāo)要求。在此過程中，機械設(shè)計人員努力將各個零件設(shè)施的配合優(yōu)化為最理想模式，減輕機械使用間的磨損，延長機械設(shè)備使用手柄，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能需求。此外，機械設(shè)計人員，在設(shè)計時，借助機械制圖軟件優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)，同時利用一系列的公式計算，對機械使用后的節(jié)能指標(biāo)進(jìn)行計算分析，將大部分能源提供到機械設(shè)備運行階段，將個零件受力形式進(jìn)行科學(xué)安排，進(jìn)一步將科學(xué)節(jié)能落到實處。

2 導(dǎo)致機械設(shè)計產(chǎn)生能源浪費的主要原因

（1）節(jié)能理念欠缺。受到傳統(tǒng)機械設(shè)計觀念的影響，大部分機械設(shè)計人員還是以提高機械設(shè)備生產(chǎn)力為主要目的，因此，設(shè)計人員在進(jìn)行機械設(shè)備設(shè)計的過程中，首先主要考慮如何提高機械設(shè)備的運轉(zhuǎn)速度和承載量，其次也是對機械設(shè)備的運行穩(wěn)定性和可靠性進(jìn)行考慮，對機械設(shè)備的節(jié)能設(shè)計考慮少之又少，有些設(shè)計人員甚至直接忽略了機械設(shè)備的節(jié)能性能。甚至，為了提高機械的生產(chǎn)力，有些設(shè)計人員枉顧設(shè)計的節(jié)能性能，反而將設(shè)計能耗提高，這對于社會的發(fā)展和進(jìn)步有著消極作用。

（2）專業(yè)水平不高。由于大部分機械設(shè)計工作有專門設(shè)計人員進(jìn)行操作，如果設(shè)計人員在只是理論方面故步自封，不愿與更隨時代的發(fā)展，與時俱進(jìn)，與先進(jìn)的設(shè)計方式和設(shè)計理念相脫節(jié)，甚至抵觸新的設(shè)計知識，導(dǎo)致機械設(shè)計滯后，無法實現(xiàn)節(jié)能。另外，還有很多設(shè)計人員忙于設(shè)計工作，沒有對設(shè)備的使用情況進(jìn)行深入了解，導(dǎo)致設(shè)計理論與實踐相脫節(jié)，所設(shè)計出的機械設(shè)備無法與實際使用相符合，造成了大量的資源浪費。

（3）設(shè)計水平過低。由于受到現(xiàn)有技術(shù)水平的限制，有很多設(shè)計思想無法實現(xiàn)，及時進(jìn)行勉強實現(xiàn)設(shè)計思想，也會造成機械設(shè)計成本增加，因此，受限于經(jīng)濟效益，大部分機械制造商并不會完全按照設(shè)計要求進(jìn)行節(jié)能技術(shù)的引用。這就導(dǎo)致節(jié)能技術(shù)和節(jié)能理念只停留于表面，并沒有真正的落到實處。

3 做好機械設(shè)計節(jié)能工作的措施

（1）采用環(huán)保材料，使用環(huán)保設(shè)備。為了明顯減輕機械設(shè)備的整體重量，并以節(jié)能設(shè)計的方法高校應(yīng)用于設(shè)備使用環(huán)節(jié)中，設(shè)計人員應(yīng)該再用環(huán)保材料。首先，在設(shè)計前期，設(shè)計人員要充分應(yīng)用節(jié)能環(huán)保材料，即材料應(yīng)該具有綠色無污染、可回收等性能，從本質(zhì)上保證設(shè)備的節(jié)能性能。①對電子系統(tǒng)進(jìn)行精確化的控制。在機械設(shè)備中進(jìn)行電子控制芯片植入，利用程序編寫控制對設(shè)備各項數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，且通過電子技術(shù)，可以保證參數(shù)的情趣惡性，有助于幫助設(shè)備實現(xiàn)更理想的節(jié)能目的。同時，如果在芯片植入使用過程中，有設(shè)備需要進(jìn)行控制功能的改變，通過電子系統(tǒng)可以優(yōu)化解決該問題，使問題得到高效快速的解決。②注意對液壓系統(tǒng)進(jìn)行維護保養(yǎng)。液壓系統(tǒng)在運行過程中，主要為設(shè)備提供運行所需壓力。由于傳統(tǒng)設(shè)計理念中，液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之間優(yōu)化型欠缺，導(dǎo)致使用期間的液壓系統(tǒng)容易產(chǎn)生泄漏問題，是設(shè)備所得到的壓力不夠，降低了使用效率。因此，設(shè)計人員應(yīng)該重視這一問題，針對液壓系統(tǒng)進(jìn)行加密處理，將防滲漏問題作為解決重點，是定合理的清潔維修周期，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行周期性周密檢查。另外，對于液壓系統(tǒng)中內(nèi)存的雜質(zhì)也要進(jìn)行及時清潔。

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關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；節(jié)能；環(huán)保；原理

隨著時代的發(fā)展，生態(tài)問題與能源危機日益嚴(yán)峻，極大影響了人們生活與生產(chǎn)，在這種時代背景下，節(jié)約能源、保護環(huán)境已成為全球共識。機械生產(chǎn)作為社會發(fā)展中不可或缺的產(chǎn)業(yè)，節(jié)能環(huán)保問題不容忽視。機械設(shè)計作為機械工程領(lǐng)域的第一工序，其在產(chǎn)品設(shè)計中除了考慮產(chǎn)品性能、質(zhì)量外，更要注重設(shè)備的節(jié)能型，盡可能的節(jié)省資源浪費，避免因為設(shè)備不具備節(jié)能性能而造成大量材料的浪費。文章從機械設(shè)計節(jié)能的原理入手，從實際出發(fā)通過能量分析提出了機械設(shè)計的節(jié)能方法。

1機械設(shè)計節(jié)能的重要性

我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)與西方國家相比，有著起步晚、起點低的特征，但伴隨改革開放以來國內(nèi)經(jīng)濟的迅速發(fā)展，機械生產(chǎn)行業(yè)也得到了前所未有的發(fā)展，在國家經(jīng)濟中占有重要地位。機械設(shè)計作為機械工程領(lǐng)域的重要組成部分，其對機械工程有著很大影響，近幾年來，受到國家節(jié)能減排、保護環(huán)境政策的影響，機械設(shè)計節(jié)能工作的開展已成為不可逆的趨勢，在這種時代背景下，要求機械設(shè)計人員充分考慮各種因素，除了保證機械產(chǎn)品的最初性能外，更要做好節(jié)能環(huán)保及經(jīng)濟性要求，我們首先要對這些內(nèi)容分析和整理，正確認(rèn)識這些環(huán)節(jié)的工作要求。因此，在機械設(shè)計的時候，我們要對設(shè)備的配合及應(yīng)用更加注意，力求機械設(shè)計在保持正常運轉(zhuǎn)的時候，盡可能的降低能量損耗，從而讓機械設(shè)計達(dá)到當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。

2機械設(shè)計的節(jié)能原理

在機械設(shè)計工作中，需要遵守的原則很多，但是在不同時代、不同環(huán)境下，機械設(shè)計原則也需要隨之變化。近些年來，隨著國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施和節(jié)能環(huán)保理念的提出，機械設(shè)計中加入節(jié)能要求已刻不容緩。在機械設(shè)計工作中，節(jié)能策略不僅要從機械消耗功率入手，更是要對機械設(shè)計的各個環(huán)節(jié)分析。在機械設(shè)計中，其原理包含了機械系統(tǒng)的動能、勢能、輸出作用力以及機械系統(tǒng)所消耗的功率等。我們首先要對這些內(nèi)容分析和整理，正確認(rèn)識這些環(huán)節(jié)的工作要求。

2.1機械設(shè)計在動能方面的節(jié)能

在以前的機械設(shè)計工作中，工作人員通常都將工作重點只放在機械動能的變化以及輸入輸出功率的控制上，通過調(diào)節(jié)機械波動、提高機械周期以及機械工作精度等方式來保證機械產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，很少主動的去分析動能變化對機械產(chǎn)品造成的影響，以致機械產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量往往得不到有效的保證。另外，在傳統(tǒng)的機械設(shè)計中，動能一直沒有得到有效的發(fā)揮，究其原因是機械在工作中動能并沒有得到有效的轉(zhuǎn)換，機械設(shè)計中基本工作原理還沿用傳統(tǒng)模式，只要機械系統(tǒng)中的動能能夠保持在很小的范圍，那么機械設(shè)計的目的已經(jīng)達(dá)到了。

2.1.1機械設(shè)計在其他輸出力方面的節(jié)能

不同的機械設(shè)備在工作過程中所表現(xiàn)的輸出力是不一樣的，而且相同的一款機械設(shè)備在不同的工作過程中其輸出力也不盡相同，所以機械的輸出力在不同的工作階段形式也是不一樣的。在機械工作過程中造成輸出力消耗過高的主要原因是在比較短的時間內(nèi)輸出力變化較大，如果把周期函數(shù)形式的輸出力消耗保持在比較小的范圍內(nèi)變化就能達(dá)節(jié)能到節(jié)能的目的。

2.1.2在機械設(shè)計時要盡量降低無用功的損耗

任何機器在運轉(zhuǎn)過程中，由于阻力、摩擦、形變等原因一定會產(chǎn)生無用功的損耗，這與機械在設(shè)計中考慮到的精度、程度等都有莫大的關(guān)系，無用功的損耗大大地降低了機械設(shè)備的使用效率，所以在機械設(shè)計時我們要以節(jié)能的基本原理為基礎(chǔ)，盡量減少無用功，以期提高機械的節(jié)能性。

2.1.3對機械設(shè)計節(jié)能原理的基本歸納和整理

本文主要是在動能的機械設(shè)計節(jié)能、減少無用功功率方面以及減少其他輸出力功率方面對機械設(shè)計節(jié)能基本原理進(jìn)行了簡單的介紹，工程師們在進(jìn)行機械設(shè)計時，只要考慮到將機械系統(tǒng)里面的一些參數(shù)常量等保持在很小的變化范圍內(nèi)，就能極大地增加機械節(jié)能性，但是想要做到這一點，其實還是有一定的難度的，這就需要我們廣大的機械工程師們更加努力的進(jìn)行設(shè)計了。

2.2機械設(shè)計節(jié)能基本原理的應(yīng)用范圍

機械設(shè)計節(jié)能基本原理在工程設(shè)計方面的應(yīng)用：

2.2.1機械節(jié)能原理在升降機械設(shè)計中的應(yīng)用

升降機械在工作中消耗的功率是比較大的，為此我們需要對其進(jìn)行節(jié)能設(shè)計改善，那么我們要從哪方面開始著手呢，首先我們要分析主要消耗功率的原因，其主要消耗功率的是機械在提升或下降貨物的過程中消耗功率比較大，經(jīng)過試驗我們得出按照電梯標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計的機械要比傳統(tǒng)的機械消耗功率要小的多。要想在升降機械上進(jìn)行節(jié)能設(shè)計就要參考電梯的設(shè)計方案。把機械設(shè)計原理應(yīng)用在升降機的節(jié)能上。我們主要應(yīng)用的公式即為：Q(t)r1=Pr2其中：r1表示貨物卷筒半徑，r2表示配重卷筒半徑，P表示衡量的配重，Q（t）表示可以提升的物體的質(zhì)量。

2.2.2機械節(jié)能原理在加工設(shè)備設(shè)計中的應(yīng)用

機械設(shè)計節(jié)能基本原理在加工設(shè)備中的應(yīng)用可以說最為廣泛，加工設(shè)備在我們?nèi)粘Ｉ钪惺潜貍涞漠a(chǎn)品，可見其節(jié)能性對我們是多么重要。以下我們就針對生產(chǎn)加工中的設(shè)備牛頭刨床進(jìn)行應(yīng)用。牛頭刨床其機械內(nèi)有一個慣性很大的主軸，它能夠保證機械的正常穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，但是為了考慮其輸入功率的降低等因素，我們要根據(jù)機械原理在原來設(shè)備的基礎(chǔ)上再加設(shè)一組牛頭刨床裝置，使新牛頭刨床功率是原來的二倍，這就達(dá)了提高功率的目的。

2.2.3機械節(jié)能原理在大型沖擊壓路機設(shè)計中的應(yīng)用

大型沖擊壓路機其沖擊輪表面特征并不是以周期函數(shù)進(jìn)行體現(xiàn)的，它的變化幅度是比較大的，因此這就給我們的節(jié)能設(shè)計帶來一定的難度，所以要想達(dá)到我們預(yù)期的目的，我們必須得要把沖擊輪系統(tǒng)的勢能在重心最低時其勢能能夠在最大范圍內(nèi)進(jìn)行變化，只要能夠達(dá)到以上要求，就能夠達(dá)到節(jié)能目的。

機械設(shè)計節(jié)能是可持續(xù)發(fā)展觀念下對機械領(lǐng)域提出的新要求，更是符合我國社會主義特色社會建設(shè)的發(fā)展理念，只有在工作中將節(jié)能理念深入到底，落實到每一個工作人員的心中，強化設(shè)計人員自身專業(yè)技術(shù)，提高設(shè)計人員素質(zhì)，才能夠真正的做到節(jié)能設(shè)計。

作者:張宇 單位:中車長春軌道客車股份有限公司

參考文獻(xiàn)

[1]方永鋒，陳建軍，曹鴻鈞.多次隨機作用下可修復(fù)的k/n表決系統(tǒng)動態(tài)可靠性分析[J].西安電子科技大學(xué)學(xué)報，2014（5）.

[2]開依沙爾熱合曼買買提明艾尼.基于骨骼重建機理的連續(xù)體結(jié)構(gòu)仿生拓?fù)鋬?yōu)化方法[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2014（5）.

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關(guān)鍵詞：機械工程基礎(chǔ)；實驗教學(xué)；教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號：G648.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1008-3561（2015）21-0057-01

21世紀(jì)要求高等工科院校培養(yǎng)更多高素質(zhì)、高能力、有開拓進(jìn)取精神的創(chuàng)新型人才，而實驗教學(xué)是不可或缺的重要手段之一。實驗教學(xué)不僅僅是學(xué)生獲得知識的重要途徑，而且對培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)風(fēng)、實際工作能力、科學(xué)研究能力和創(chuàng)新能力及工程師應(yīng)具備的基本素質(zhì)都具有十分重要的作用。

一、機械工程基礎(chǔ)課程特點及內(nèi)容

機械工程基礎(chǔ)是普及機械和機械工程的基本知識、基本概念和基本內(nèi)容的課程。對文科類、管理類、計算機類、藝術(shù)設(shè)計類等專業(yè)具有開拓學(xué)生的視野、增加知識面、拓寬專業(yè)、提高學(xué)生的工程能力的作用；其任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識機械和機械工程的能力，是工科類非機械類專業(yè)具有工程特色，適應(yīng)高新科學(xué)技術(shù)社會發(fā)展的需要。機械工程基礎(chǔ)的內(nèi)容選擇是根據(jù)機械工程的基本內(nèi)容確定的。主要講授機械發(fā)展與人類社會進(jìn)步的關(guān)系及機械工程發(fā)展的趨勢，介紹工程力學(xué)、工程材料、工程制圖的基本知識，簡述機械的組成原理與工作原理、常用機械零件強度、剛度的概念、機械產(chǎn)品的制造技術(shù)、液壓傳動和氣動技術(shù)的概念、現(xiàn)代設(shè)計方法等等內(nèi)容。學(xué)生通過對各部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，了解機械及其產(chǎn)品從設(shè)計、制造到使用過程中需要哪些知識及其在機械產(chǎn)品中的地位和作用。

二、機械工程基礎(chǔ)實驗內(nèi)容分析

機械工程基礎(chǔ)實驗按照實驗課教學(xué)體系分為設(shè)計與制造工藝、檢測與分析、材料與性能三個部分。機械工程基礎(chǔ)實驗是一門獨立的實驗課程，所有實驗都在機械基礎(chǔ)課實驗教學(xué)示范中心進(jìn)行。本實驗課與工程力學(xué)、工程制圖、機械原理、機械設(shè)計、工程材料及成型技術(shù)基礎(chǔ)、互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ)等課程的理論教學(xué)相銜接。

1. 實驗理論

（1）韌、脆性材料在受拉、受壓和扭轉(zhuǎn)時力學(xué)性能測試的原理和方法；電測法基本原理，單向、平面應(yīng)力狀態(tài)的靜態(tài)應(yīng)變測量與應(yīng)力計算的原理和方法；沖擊動荷系數(shù)測定的原理和方法；現(xiàn)代光彈測量的基本概念。（2）組合體模型的測量和組合體視圖及剖視圖的繪制方法和尺寸標(biāo)注方法，機械零件功能和結(jié)構(gòu)分析方法以及機械零件測繪方法和步驟，部件功能和結(jié)構(gòu)分析方法以及部件測繪方法和步驟。（3）機構(gòu)運動簡圖測繪與結(jié)構(gòu)分析，機械運動分析方法，漸開線齒輪范成加工原理，剛性轉(zhuǎn)子的動平衡原理，機械動力學(xué)，典型機械零件狀態(tài)測試，滑動軸承性能測試與分析的原理和方法，減速器結(jié)構(gòu)分析方法和步驟，各種典型機構(gòu)及典型機械的綜合分析方法。（4）金相顯微分析的原理和方法；試樣制備方法，F(xiàn)e-C狀態(tài)圖、C-曲線；表面強化原理和方法；焊接接頭顯微組織分析的原理和方法；力學(xué)性能（布氏硬度、洛氏硬度、顯微硬度、摩擦性能）測試的原理和方法。（5）機械加工完成后零件的尺寸誤差、形位誤差、表面粗糙度、螺紋幾何參數(shù)誤差的基本原理和方法；零件互換性所進(jìn)行的必要的精密技術(shù)測量的原理和方法；測量數(shù)據(jù)的處理技術(shù)的原理和方法。

2. 實驗教學(xué)

著重講授如何用科學(xué)的手段來完成理論的驗證；如何組織實驗、處理數(shù)據(jù)和分析實驗現(xiàn)象；介紹常用設(shè)備和儀器的原理、構(gòu)造和使用維護方法以及綜合實驗內(nèi)容的思路和方案設(shè)計等。

3. 對學(xué)生能力培養(yǎng)的要求

（1）培養(yǎng)學(xué)生運用實驗原理和方法進(jìn)行科學(xué)實驗的能力，即如何從實驗?zāi)康某霭l(fā)，根據(jù)什么原理，選擇何種實驗方案，配套哪些儀器設(shè)備，確定實驗程序從而獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)并得出正確的結(jié)論。（2）通過實驗熟悉常用儀器、設(shè)備的基本原理、結(jié)構(gòu)、性能；學(xué)會調(diào)試儀器和排除故障。同時，要培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生的實驗技能進(jìn)一步得到訓(xùn)練和提高。（3）通過本課程的學(xué)習(xí)，加深對相關(guān)理論課程教學(xué)內(nèi)容的理解，加固理論知識。（4）通過實驗過程以及完成實驗報告，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、實事求是的科學(xué)態(tài)度和一絲不茍的工作作風(fēng)。

三、實驗項目的設(shè)置

1. 機構(gòu)運動參數(shù)測定與分析實驗

基本教學(xué)要求：初步了解電測機構(gòu)運動參數(shù)的基本原理，利用計算機對平面機構(gòu)動態(tài)參數(shù)進(jìn)行采集、處理、實測、仿真比較優(yōu)化設(shè)計，分析機構(gòu)參數(shù)對機構(gòu)動態(tài)參數(shù)的影響。

2. 機構(gòu)運動簡圖測繪與分析實驗

基本教學(xué)要求：掌握根據(jù)機械實物模型繪制機構(gòu)運動簡圖的技能；計算自由度、驗證機構(gòu)運動確定性；了解正確選擇長度比例尺方法。

3. 軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗

基本教學(xué)要求：熟悉和掌握軸的結(jié)構(gòu)與設(shè)計，軸上零件的常用定位與固定的技術(shù)方法，軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求與常用軸系結(jié)構(gòu)，為后續(xù)機械設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。

4. 金相顯微分析法實驗（鐵碳合金平衡組織顯微分析）

基本教學(xué)要求：研究和了解鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織；分析含碳量對組織和性能的影響，初步掌握用組織相對量來估計碳鋼的大致含碳量；進(jìn)一步熟悉顯微鏡的使用方法及組織示意圖的描繪技能。

通過對機械工程基礎(chǔ)實驗實驗項目的分析和開發(fā)，有利于促進(jìn)學(xué)生的思考能力、動手能力、創(chuàng)新能力等各方面能力提高，提高了教學(xué)質(zhì)量，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和求知欲望，達(dá)到本課程的實驗教學(xué)目的。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計基礎(chǔ) 教學(xué) 改革

機械設(shè)計基礎(chǔ)包含機械原理和機械設(shè)計兩門課程，是機械類各專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，起著從基礎(chǔ)課過渡到專業(yè)課的橋梁作用。機械設(shè)計基礎(chǔ)是對學(xué)生進(jìn)行設(shè)計能力、創(chuàng)新能力、工程意識訓(xùn)練的主要課程。因此，課程教學(xué)內(nèi)容和體系改革的基本思想是既要讓學(xué)生能夠較扎實地掌握從事工程技術(shù)常規(guī)工作所需要的基本理論、基本技能，還要讓學(xué)生了解新知識及本學(xué)科的新發(fā)展，拓寬知識面，開闊學(xué)生的思路，從而更有利于學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1 理論教學(xué)環(huán)節(jié)

理論教學(xué)環(huán)節(jié)是機械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)改革的一個重要方面，我們主要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)手段三方面進(jìn)行了新的嘗試。

1.1 教學(xué)內(nèi)容

目前高校都提出了“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重能力”的人才培養(yǎng)模式，因此，理論課程的課時壓縮嚴(yán)重。而《機械設(shè)計基礎(chǔ)》由于融合了《機械原理》和《機械設(shè)計》兩門課程，故涉及的內(nèi)容多，理論性、實踐性都比較強，如果面面俱到，老師講解起來感覺力不從心，學(xué)生聽課時如聽天書。因此，為了適應(yīng)新的人才培養(yǎng)模式，必須對教學(xué)內(nèi)容做相應(yīng)的調(diào)整。

1.1.1 對與先修課程重復(fù)的內(nèi)容進(jìn)行必要的精簡。比如在平面機構(gòu)的運動分析和力分析這兩章中，很多知識都是理論力學(xué)中的重點內(nèi)容。以往在講授圖解法分析機構(gòu)的運動時，會花費大量學(xué)時講有關(guān)理論力學(xué)的知識，嚴(yán)重影響了其他內(nèi)容的講解?？梢钥紤]先讓學(xué)生預(yù)習(xí)有關(guān)理論力學(xué)的知識，然后著重對方法進(jìn)行介紹和講解，既節(jié)約了學(xué)時，也收到了預(yù)期的教學(xué)效果。

1.1.2 在機構(gòu)分析中，增加了解析法內(nèi)容。以往在機構(gòu)分析和設(shè)計中，因圖解法形象、直觀，有利于學(xué)生對問題的理解，有助于數(shù)學(xué)模型的建立，同時對某些簡單的問題比解析法更有效，因此在學(xué)時安排上占有較大的比重。為了適應(yīng)人才培養(yǎng)的需要，增加了解析法講解的力度。

1.2 教學(xué)方法

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程主要研究常用機構(gòu)和通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、基本的設(shè)計理論和計算方法，由于大多數(shù)學(xué)生缺乏實踐知識，他們在學(xué)習(xí)過程中普遍感到抽象、枯燥、難學(xué)，尤其是機械原理這部分知識，認(rèn)為機構(gòu)運動簡圖與實際機器相差甚遠(yuǎn)，很難將兩者統(tǒng)一起來。因此有必要對教學(xué)方法進(jìn)行改革。

1.2.1 采用啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，提高教學(xué)質(zhì)量。如在講授“鉸鏈四桿機構(gòu)的演化”內(nèi)容時，我們就地取材，用雨傘作教具。采用學(xué)生熟悉的生活工具模擬學(xué)習(xí)內(nèi)容，不僅取材簡單，而且生動形象，容易與實際的機器相結(jié)合，克服結(jié)構(gòu)運動簡圖抽象的特點。

1.2.2 采用師生互動、類比等教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維。教師可將自己的工作實踐及創(chuàng)新經(jīng)歷介紹給學(xué)生，這對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、提高綜合素質(zhì)有很大作用。并且鼓勵學(xué)生自由選題開展小發(fā)明制作、軟件開發(fā)和教學(xué)論文撰寫等多種形式的創(chuàng)新活動。這種創(chuàng)新環(huán)境和氛圍幾乎能夠適應(yīng)每一名同學(xué)，因而有利于學(xué)生脫穎而出，做出較好的創(chuàng)新業(yè)績。

1.3 教學(xué)手段

傳統(tǒng)的教學(xué)系統(tǒng)是由老師、學(xué)生和教材這三個要素構(gòu)成的，以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式，它的特點就是由教師通過講授、板書，把教學(xué)內(nèi)容傳遞給學(xué)生。隨著機械原理教學(xué)改革地深入，教學(xué)手段也必須進(jìn)行改革，否則難以完成相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，也達(dá)不到相應(yīng)的教學(xué)效果。機械原理部分有一些機構(gòu)的原理比較抽象，無法用語言形象地表達(dá)清晰，學(xué)生認(rèn)知困難，很難在學(xué)生中形成深刻的印象。運用計算機的動畫制作技術(shù)，可將一些難以想象和無法用語言表達(dá)的機械運動過程和工作原理制成多媒體課件，在講授相關(guān)內(nèi)容時巧妙的將現(xiàn)有教具與多媒體課件結(jié)合使用，將那些難以想象的機械運動過程和工作原理演示出來。

2 實踐教學(xué)環(huán)節(jié)

《機械設(shè)計基礎(chǔ)課程》教學(xué)的另一重要部分是實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它包括實驗教學(xué)和課程設(shè)計。

2.1 實驗教學(xué)

實驗教學(xué)也是機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的一個重要的實踐性環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和工程意識、檢驗知識的重要手段。對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程實驗教學(xué)的改革，應(yīng)從以下幾個方面進(jìn)行：一是將某些驗證性的實驗通過電教片播放，為學(xué)生增加一些感性認(rèn)識即可。二是新增設(shè)設(shè)計型機構(gòu)方案構(gòu)思組裝實驗，要求學(xué)生自己設(shè)計實驗，自己動手完成，不再依賴于教師。三是設(shè)計綜合性的實驗，通過對實際機器的綜合研究，培養(yǎng)學(xué)生的整體意識和工程意識。

2.2 課程設(shè)計

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)的最后一個環(huán)節(jié)，其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用基礎(chǔ)理論知識的能力、工程分析能力和運用資料等基本設(shè)計能力。對于學(xué)生中普遍存在的工藝知識和公差知識的不足，應(yīng)在設(shè)計中逐步給予講解和補充，使學(xué)生通過設(shè)計全面掌握和鞏固機械設(shè)計的相關(guān)知識。

3 結(jié)束語

總之，機械設(shè)計基礎(chǔ)課堂教學(xué)的改革是一個系統(tǒng)工程，涉及課程教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，全面推進(jìn)教學(xué)改革措施，才能取得良好的效果。必須刪掉陳舊或重復(fù)的教學(xué)內(nèi)容，增加新發(fā)展的內(nèi)容，拓寬學(xué)生的知識面；在教學(xué)方法上，充分利用計算機的輔助教學(xué)作用，使計算機貫穿于整個教學(xué)環(huán)節(jié)，使教學(xué)方法上一個臺階，為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課和走向工作崗位打下堅實的機械設(shè)計基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

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關(guān)鍵詞： 高職高專數(shù)控技術(shù)專業(yè) 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》 教學(xué)方法 課程教學(xué)設(shè)計 教學(xué)改革

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是高職高專數(shù)控技術(shù)專業(yè)必修的一門主干職業(yè)基礎(chǔ)課。數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生就業(yè)領(lǐng)域主要面向制造業(yè)，主要就業(yè)崗位（群）是數(shù)控機床的操作、編程、工藝規(guī)程編制與實施；相近就業(yè)崗位（群）是生產(chǎn)管理等。本課程的先修職業(yè)基礎(chǔ)課程為機械制圖、計算機繪圖、工程力學(xué)、金屬材料與成型工藝，并進(jìn)行了金工實習(xí)。后續(xù)課程為有機械制造技術(shù)、液壓與氣動技術(shù)等職業(yè)技術(shù)課程。本課程為學(xué)生畢業(yè)后從事上述工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)，對學(xué)生完成整個專業(yè)的學(xué)習(xí)，起到承上啟下的重要作用，是學(xué)生獲得職業(yè)基礎(chǔ)能力的橋梁與紐帶，因此教好本課程具有十分重要的意義。

1.課程教學(xué)目標(biāo)

本課程使學(xué)生掌握常用機構(gòu)與通用零件的基本原理、性能特點、使用、維護的基礎(chǔ)知識和設(shè)計方法，培養(yǎng)學(xué)生具備選用、維護和改造簡單傳動裝置及零部件的初步能力，培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計思想與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)?！稒C械設(shè)計基礎(chǔ)》課程與實踐聯(lián)系非常緊密，學(xué)生畢業(yè)后走向工作崗位做實際工作，參與設(shè)備的論證、預(yù)研制、改造或維修的工作，難免做設(shè)計一類的工作，接觸到各式各樣的運動機構(gòu)或各種通用零部件，課程的學(xué)習(xí)為將來的職業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2.課程內(nèi)容分析和課時分配

2.1本課程主要包括兩方面的內(nèi)容。

在機械設(shè)計的基本知識和機械中常用的機構(gòu)包括平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、間隙運動機構(gòu)、齒輪系；機械傳動包括螺紋連接與螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動。通用零部件包括軸和軸轂連接、軸承、其他常用零部件，并簡要介紹了國家標(biāo)準(zhǔn)。

2.2課時分配。

根據(jù)教學(xué)大綱，本課程總共70個教學(xué)課時，其中機械設(shè)計的基本知識部分占12個課時，在機械中常用機構(gòu)部分占22課時，機械傳動部分占23課時，通用零部件部分占13課時。

教師在制訂具體的教學(xué)進(jìn)度計劃時，須安排四次觀察與認(rèn)知實驗配合教學(xué)，每次實驗占用2課時，共8個課時。第一次為綜合性認(rèn)知實驗，第二次重點是常用機構(gòu)的認(rèn)知實驗，第三次重點是機械傳動的認(rèn)知實驗，第四次重點是通用零部件的認(rèn)知實驗。

3.教學(xué)設(shè)計與實施

3.1學(xué)情分析。

3.1.1不利條件

目前高職高專學(xué)生入學(xué)分?jǐn)?shù)較低，理論基礎(chǔ)較差，學(xué)習(xí)的積極性、主動性不強，缺乏抽象思維，自律性差。

3.1.2有利條件

根據(jù)數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)計劃，本課程開在第三學(xué)期，在學(xué)完了《機械制圖》、《計算機繪圖》、《工程力學(xué)》、《金屬材料與成型工藝》，并進(jìn)行了金工實習(xí)和數(shù)控機床認(rèn)識實習(xí)之后，學(xué)生已經(jīng)具備了比較扎實的力學(xué)、制圖、金工、材料等先修課程的良好基礎(chǔ)，具備了一定的識圖、計算能力，對生產(chǎn)實踐有了初步的了解，為本課程的學(xué)習(xí)奠定了一定的基礎(chǔ)，且學(xué)生好奇心強，容易被新鮮事物吸引。

3.2課程特點。

在本課程中各章相對獨立性較強，學(xué)生一接觸本課程，就會產(chǎn)生“沒有系統(tǒng)性”、“邏輯性差”等錯覺，因此為本課程的教學(xué)帶來一定的難度。然而在本課程中，雖然不同的研究對象涉及的理論基礎(chǔ)不同，相互沒有多大的聯(lián)系，但最終的研究目的只有一個，即設(shè)計出能夠應(yīng)用的機構(gòu)、零件等。

根據(jù)以上分析，本課程的教學(xué)中心為機構(gòu)和零件的原理及選擇，教學(xué)的重點和難點是培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考和設(shè)計能力。

3.3教學(xué)模式、教法選擇和師資條件。

3.3.1教學(xué)模式

本課程教學(xué)可采用“文字教材、多媒體教材、機械原理與機械零件的實物觀察實驗和學(xué)習(xí)指導(dǎo)”四位一體模式。

文字教材是本課程教學(xué)的基本指南，教學(xué)內(nèi)容符合本課程教學(xué)大綱的要求，但其內(nèi)容不能代替多媒體一體化全部教學(xué)內(nèi)容，特別是涉及生產(chǎn)實際、感性認(rèn)知、形象思維等方面，必須有多媒體教材補充。

多媒體教材內(nèi)容包括各章節(jié)基本內(nèi)容的講解、歸納，重難點內(nèi)容的專題講解，現(xiàn)場錄像教學(xué)，動畫及圖表、圖形的形象演繹等。借助于計算機圖形學(xué)技術(shù)和多媒體技術(shù)，加強直觀性教學(xué)，做到教學(xué)內(nèi)容直觀形象。

機械原理與機械零件的實物觀察實驗：通過機械中常用機構(gòu)與通用零部件的實物或模型展示，并借助電腦控制技術(shù)系統(tǒng)形象地解說，增強真實感，身臨其境，提高學(xué)習(xí)興趣、降低學(xué)習(xí)難度。

學(xué)習(xí)指導(dǎo)主要包括各章節(jié)的基本要求、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、典型例題、習(xí)題提示和自我測驗。

3.3.2教法選擇

教師在本課程的教學(xué)過程中，供選擇的教學(xué)方法有很多種，可以靈活地加以串用或并用。

3.3.2.1講授法教學(xué)。對于機械設(shè)計的基本知識、涉及設(shè)計計算部分的教學(xué)主要采用講授法。例如對于“定軸輪系傳動比”計算公式的推導(dǎo)，以講授為主，課件感知引導(dǎo)為輔。講授法可使學(xué)生在有限時間內(nèi)盡快地掌握新知識，加深理解。

3.3.2.2演示法教學(xué)。對于常用機構(gòu)、機械傳動和通用零部件的基本原理、基本知識部分的教學(xué)，以演示法教學(xué)為主，講授引導(dǎo)為輔。在多媒體演示和實物模型演示的過程中，通過提問和討論的方式讓學(xué)生主動、思考，在直接觀察中分析問題，增強感性認(rèn)識，從而突破難點。

3.3.2.3壓力教學(xué)法。對于應(yīng)知應(yīng)會的基本知識、重點內(nèi)容，通過課堂提問和讓學(xué)生上黑板做題等方式，人為地給學(xué)生制造一些學(xué)習(xí)壓力，有利于知識的掌握、消化和吸收。

例如：在講《螺紋連接和螺旋傳動》這一章中，螺紋的類型、特點和參數(shù)，常用螺紋連接（螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接和堅定螺釘連接）的基本特點和選用等基本知識可用提問的方式加以鞏固；在平面機構(gòu)自由度的計算、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪外形尺寸的計算、齒輪系傳動比的計算等教學(xué)過程中，在公式和典型例題講解之后，出幾道典型習(xí)題，讓學(xué)生集體思考，并讓幾名學(xué)生上黑板計算，再讓其他學(xué)生糾錯，最后老師講解。這樣可提高學(xué)生的注意力，增強教學(xué)效果，也可作為對學(xué)生考核的一部分。

3.3.2.4討論法。積極開展師生的雙向互動活動，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三和綜合運用所學(xué)知識的能力。例如：在機械傳動的設(shè)計常用機構(gòu)和通用零部件的選用的教學(xué)中，老師提出問題，讓大家開展討論，可大大增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.3.3教學(xué)條件和師資力量

3.3.3.1我院擁有充足的供教學(xué)使用的多媒體教室，主教學(xué)樓28間，實訓(xùn)樓10間，信息大樓計算機教室10間。

3.3.3.2可供數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生實訓(xùn)的實訓(xùn)室有鉗工實訓(xùn)室、車工實訓(xùn)室、數(shù)控實訓(xùn)室、數(shù)控仿真實訓(xùn)室、機械基礎(chǔ)實訓(xùn)室等。

3.3.3.3機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)團隊有專任教師4人、兼課教師2人、外聘教師4人，其中高級職稱1人，中級職稱9人，均具有豐富的實踐和教學(xué)經(jīng)驗。

3.4課程教學(xué)設(shè)計的做法

3.4.1在課堂教學(xué)中，可以觀看在生活中常見機構(gòu)和工程運用較廣機構(gòu)的錄像片及動畫，使學(xué)生對該課程萌發(fā)濃厚的興趣，認(rèn)識其重要性，使他們感覺到機械設(shè)計并非遙不可及，通過努力學(xué)習(xí)就能達(dá)到。

3.4.2在教學(xué)組織上，根據(jù)高職教學(xué)的特點，“必需、夠用”的原則，強調(diào)應(yīng)用性，可以簡化公式的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，避免知識內(nèi)容過深過細(xì)。有些推導(dǎo)過程只是為了加深對本概念的記憶，不做掌握要求。把重點放在結(jié)論具體應(yīng)用上，一般性的內(nèi)容在廣度方面適可而止，節(jié)約課時用于實踐性環(huán)節(jié)。

3.4.3在每章內(nèi)容講解時，不僅要講清內(nèi)容和基本原理，而且要通過舉例、多媒體教學(xué)手段、實物或模型觀察實驗，講清其在工作中的用途。

3.4.4每次課后均有思考題和習(xí)題，并有課外作業(yè)，課后教師定期輔導(dǎo)和答疑，有助于學(xué)生抓住課程重點，加深對課程難點內(nèi)容的復(fù)習(xí)和理解。

3.4.5在每章或每個單元內(nèi)容教學(xué)完畢后，及時進(jìn)行階段性小結(jié)，承前啟后，讓學(xué)生對課程的諸多內(nèi)容有整體認(rèn)識和系統(tǒng)化意識。

3.4.6為加強重難點的消化吸收，在整個教學(xué)過程中階段性地安排習(xí)題課，以學(xué)生為主體，以習(xí)題為平臺，積極開展分組討論活動。在練習(xí)過程中，結(jié)合生產(chǎn)實踐中的實例，增強學(xué)生“舉一反三”、“靈活運用”的能力，講清具體應(yīng)用的方法，培養(yǎng)學(xué)生的實際工作能力，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。

3.4.7在教學(xué)實踐中，應(yīng)遵循以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教學(xué)原則，注重對學(xué)生能力的培養(yǎng)，采用鼓勵式教育，讓學(xué)生在寬松、愉快的氣氛中吸收知識、獲取營養(yǎng)。

3.5考核方式和教學(xué)效果。

3.5.1考核方式

根據(jù)我院“2+1”教學(xué)改革和數(shù)控技術(shù)專業(yè)中本課程教學(xué)大綱要求，本課程考核類型為“考試”課。平時成績占50%，包括出勤及課堂紀(jì)律占20%、課堂回答問題、作業(yè)、平時測驗和期中考試占30%；期末考試成績占50%，主要以閉卷考試的形式進(jìn)行。

3.5.2教學(xué)效果評價

通過學(xué)生網(wǎng)上評教、教師評學(xué)、學(xué)院教學(xué)督導(dǎo)員抽查、系部或教研室主任聽課、教師相互聽課等形式反饋，提出教學(xué)建議。通過上課提問、作業(yè)批閱、平時測驗、期中考試等形式，教師掌握教學(xué)效果，適時改進(jìn)教學(xué)的方式、方法。

4.課程教學(xué)特色描述

4.1基本思路。

以課程目標(biāo)為主線，打破傳統(tǒng)的課程界限，從實現(xiàn)各專項能力的需要出發(fā)，以“必需、夠用”為原則組織相應(yīng)的課程內(nèi)容并進(jìn)行必要的教學(xué)內(nèi)容整合，使課程內(nèi)容服務(wù)于目標(biāo)能力，注重人的思維方式，重點培養(yǎng)創(chuàng)新思維，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)目的明確，學(xué)習(xí)興趣濃厚。

4.2教學(xué)手段。

本課程在教學(xué)中都采用了先進(jìn)的多媒體教學(xué)手段，表現(xiàn)方式上體現(xiàn)了多元化的現(xiàn)代教育技術(shù)方法與手段，充分利用現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備和PPT教學(xué)課件，將CAI課件、錄像插播片、實物模型及現(xiàn)場參觀等多種手段科學(xué)組合，使教學(xué)形象、生動、高效、學(xué)生喜聞樂見。計算機輔助教學(xué)的形象化特點和生動性、趣味性大大激發(fā)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，加深了對所學(xué)內(nèi)容的理解，從而提高了整體教學(xué)質(zhì)量和水平，也增加了教學(xué)信息量，提高了教學(xué)效益。我們的感受是現(xiàn)代教育技術(shù)最能在本課程的教學(xué)中發(fā)揮作用，多媒體手段的采用為教師的教和學(xué)生的學(xué)大大提供了方便。

4.3教材建設(shè)。

從高職教育的特點出發(fā)，選用貼合高職院校學(xué)生實際的教材，更加突出理論聯(lián)系實際，有利于學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識分析問題、解決實際問題的綜合能力，將傳統(tǒng)教學(xué)方法與現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段有機結(jié)合，揚長避短。

4.4實驗和現(xiàn)場參觀實習(xí)。

以機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容為背景，繼金工實習(xí)和數(shù)控機床的認(rèn)知實習(xí)之后，加強培養(yǎng)學(xué)生理論與實際聯(lián)系和動手能力，開設(shè)實驗課，并利用業(yè)余時間組織學(xué)生去工廠現(xiàn)場參觀。此外，我們結(jié)合課程，積極開展機械設(shè)計興趣小組活動，為學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計提供了施展才華的舞臺。

5.教學(xué)改革

5.1在教學(xué)上。

5.1.1在課堂講授之后，創(chuàng)造條件組織學(xué)生到工廠參觀，觀看、分析、討論各種機器上的各種常用機構(gòu)和零件。

5.1.2組織學(xué)生開展簡單典型機構(gòu)、機器和零部件的設(shè)計大賽或開展興趣小組活動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、培養(yǎng)學(xué)習(xí)的應(yīng)用能力和設(shè)計興趣。

5.1.3利用現(xiàn)有的機械原理與機械零件實驗室，在學(xué)生認(rèn)知、觀察、聽取講解之后，結(jié)合實訓(xùn)中的機器和學(xué)生日常生活中的機械，理解和掌握課堂內(nèi)容。

5.2在考核上。

在考核方式上，實行學(xué)習(xí)階段的全程性考核制，改變過去的一次性終結(jié)考試，成為將階段性的考核與期末綜合考試相結(jié)合的辦法。

這樣有利于教師及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的不足并加以改進(jìn)，減少學(xué)生學(xué)習(xí)的功利性，有利于加強教師對學(xué)生的日常學(xué)習(xí)管理，引導(dǎo)學(xué)生掌握良好的學(xué)習(xí)方法，從根本上改變應(yīng)試教育制約學(xué)風(fēng)、考風(fēng)的狀況，促進(jìn)學(xué)生良好品質(zhì)的形成，全方位多角度地準(zhǔn)確反映出一個學(xué)生的真實成績和綜合能力。

參考文獻(xiàn)：

［1］陳立德.機械設(shè)計基礎(chǔ).高等教育出版社，2007.8.

篇6

有限元法是一種高效能常用的計算方法。有限元法在早期是以變分原理為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，所以它廣泛的應(yīng)用于以拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各類物理場中。有限元法的應(yīng)用最早出現(xiàn)在1969年，當(dāng)時早就有學(xué)者利用加權(quán)法則得到了有限元法的應(yīng)用方程，而且，將其廣泛的應(yīng)用在了各種物理場中，得到了很多重要的結(jié)論。說到其原理，有限元法的應(yīng)用原理也十分簡單易懂。主要可以理解為函數(shù)求導(dǎo)，舉個例子，比如說給了一個比較復(fù)雜的未知場函數(shù)需要求解，這時可以將整個場函數(shù)離散成若干個可以求解的函數(shù)進(jìn)行求解，另外也可以將這個未知場函數(shù)在已知空間里大致畫出簡圖，并且利用函數(shù)的節(jié)點標(biāo)注出來數(shù)值，例如比較有用的最大值，最小值等，這時就會把一個未知的場函數(shù)變成多個已知的離散形函數(shù)，這就是有限元法最簡單的應(yīng)用原理。

2.有限元法的基本應(yīng)用步驟

有限元法的基本原理和概念已經(jīng)了解，以后應(yīng)該了解的就是有限元法的基本步驟，掌握了基本的步驟才能夠更快速的掌握工作原理。首先進(jìn)行剖分，顧名思義，就是對需要求解的未知數(shù)進(jìn)行離解，將未知數(shù)離解成多個元素的集合，并且，每個元素都是每一處離解過方程的解，之后通過剖分的方法得到函數(shù)的最大值和最小值，這里可以叫其節(jié)點。第二個步驟是單元分析，單元分析聽起來十分的簡單，但是依然是要考慮細(xì)節(jié)的一個步驟。要進(jìn)行分片插值，即將分割單元中任意點的未知函數(shù)用該分割單元中形狀函數(shù)及離散網(wǎng)絡(luò)點上的函數(shù)值展開，即建立一個線性插值函數(shù)。第三個步驟是對變分方程進(jìn)行求解，在整個方程的求解過程中可以看出，有些方程的解并不是用簡單的方法就可以計算出來，通常情況下要有很大的邏輯思維，要能夠?qū)⒍喾N方法在一起分析計算。用有限元法對已知的單元進(jìn)行離散，然后將每一個數(shù)據(jù)和不同的問題進(jìn)行結(jié)合求解，這是物理學(xué)上解決問題常用的方法。離散，顧名思義，就是指對待一個比較復(fù)雜的方程，要有能夠?qū)⑵浞纸庥嬎愕哪芰?。有限元法把連續(xù)體離散成有限個單元。

3.有限元法在機械設(shè)計中的應(yīng)用

有限元法在日常的生產(chǎn)生活中都有很廣泛的應(yīng)用。如今在機械設(shè)計中也有很廣泛的應(yīng)用。機械設(shè)計在機械制造過程中起到至關(guān)重要的作用，因為機械設(shè)計是整體工程的第一步。機械設(shè)計，顧名思義，首先要考慮的是設(shè)計，就是根據(jù)整體的零件大小，程度，應(yīng)用高度和范圍和整個工程的施工特點來制造最適合的方案和圖紙，不錯，機械設(shè)計對產(chǎn)品的尺寸大小，相對位置的計算等方面都有很大的要求，這時運用有限元法大大的加快了運算的速率，得到需要的數(shù)據(jù)。

4.有限元法的在機械設(shè)計中的具體應(yīng)用

傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法為何會在如今的時代越來越被淘汰，究其原因可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法比較笨重，耗費的人力物力較大，不能夠快速的完成工程項目，所以造成的工作效率不會很高，進(jìn)而大大的減少利潤增大了成本的消耗，而且，在成本上也會有很大的消耗，如果設(shè)計質(zhì)量不高，甚至?xí)匈r本的可能。造成這種結(jié)果的原因是傳統(tǒng)設(shè)計一般都是采用對比分析法，簡單來說，就是在幾個比較合理的方案中選擇一個最優(yōu)方案進(jìn)行設(shè)計，這樣看來設(shè)計具有很大的盲目性。同時選擇的方案也沒有一個十分精確的評價標(biāo)準(zhǔn)來衡量其優(yōu)劣情況。如何通過比較來進(jìn)行選擇呢，這就需要不斷地對比，修改，之后再重新確認(rèn)設(shè)計方案，由此可見，傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法太過浪費時間，而且在設(shè)計方案上不能做到別具一格，引人入勝。而這時就要引入有限元法，在機械設(shè)計中將有限元法融匯貫通。這樣的辦法可以大大優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)的效率，可以準(zhǔn)確的得到數(shù)據(jù)，也可以在得到數(shù)據(jù)的同時通過整體的調(diào)控分析來確定設(shè)計的合理性。另外，因為在傳統(tǒng)設(shè)計方案中往往忽略了機器設(shè)備自重性這個因素，所以對人力物力的損失很大。目前，在機械設(shè)計中有限元法應(yīng)用在如下幾個方面，首先是靜力學(xué)分析，顧名思義，可以說是在靜態(tài)下的應(yīng)用。當(dāng)整體的受力情況并不明顯的時候，可以說物體處于靜止或勻速運動的時候，內(nèi)部存在的載荷不動或運動的浮動特別小的時候，此時就可以用有限元法進(jìn)行靜態(tài)分析。其次是模態(tài)分析。模態(tài)分析，其實就是指載荷有位移之后的分析。當(dāng)物體處于運動狀態(tài)時，而且內(nèi)部兩個接觸物體會有一定的接觸受力時，這時可以作用模態(tài)的動態(tài)分析和應(yīng)用有限分析法，這樣也可以準(zhǔn)確的得到數(shù)據(jù)，進(jìn)而完成機械設(shè)計。之后，在機械設(shè)計中還要在熱應(yīng)力方面上應(yīng)用有限元法。主要考慮到在機械設(shè)計中溫度的不同改變了內(nèi)部的應(yīng)力，所以需要有限元法進(jìn)行分析調(diào)整。

5.結(jié)語

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關(guān)鍵字：有限元；教學(xué)改革；實踐

一、有限元課程在機械專業(yè)中的背景和重要性

有限元法（FEM）是根據(jù)變分原理求解數(shù)學(xué)物理問題的數(shù)學(xué)計算方法，已廣泛應(yīng)用在機械、建筑和航空航天等行業(yè)。有限元分析可為各類結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程分析提供可靠依據(jù)，已經(jīng)成為工程科學(xué)中處理難題的重要手段。當(dāng)前，有限元法理論體系已經(jīng)成熟，常用的有限元軟件包括MSC Nastran、Ansys、Abaqus等。

隨著計算技術(shù)的發(fā)展，也極大促進(jìn)了有限元技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用。特別對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機械產(chǎn)品的研發(fā)中，有限元分析已經(jīng)成為設(shè)計者的重要依據(jù)。涉及有限元法相關(guān)的機械方面的科研論文眾多，已經(jīng)成為科研人員重要的工具。

根據(jù)機械專業(yè)性質(zhì)和知識要求，機械工程師必須具備必要的有限元分析計算能力。機械專業(yè)培養(yǎng)的大多數(shù)學(xué)生要求能夠獨立運用有限元法從事機械設(shè)計、研發(fā)能力，這就要求學(xué)生要成為基礎(chǔ)扎實、專業(yè)知識廣闊、具有創(chuàng)新精神和實踐能力的復(fù)合人才。在機械發(fā)展水平不斷提高的情況下，必須進(jìn)一步調(diào)高人才的培養(yǎng)質(zhì)量，提高學(xué)生獨立運用有限元從事機械設(shè)計的能力，必須對有限元課程進(jìn)行改革。

二、有限元課程在機械專業(yè)教學(xué)中存在的問題

1. 重理論輕實驗

有限元理論復(fù)雜，涉及到結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、數(shù)值方法等方面的知識，不容易講也不容理解，老師往往花大量的時間灌輸基本理論。實踐環(huán)節(jié)僅僅利用計算軟件按照例子進(jìn)行模擬分析，至于計算結(jié)果的準(zhǔn)確性沒有進(jìn)行分析，導(dǎo)致學(xué)生對有限元分析的準(zhǔn)確性產(chǎn)生懷疑。有限元分析結(jié)果一方面可以參照解析解，沒有解析解的話可以做實驗進(jìn)一步確認(rèn)。很多本科院校根本忽略有限元相關(guān)驗證的實驗，根本原因是實驗驗證需要投入人力、物力和財力。學(xué)校和老師都應(yīng)加大這方面的投入。

2.前瞻性不足

有限技術(shù)雖然已經(jīng)成熟，但可供研究的內(nèi)容還有很多，很多老師講課的內(nèi)容只講教材，根本不講解研究前沿。只有有限元的教學(xué)和科研有機結(jié)合，才能全面掌握有限元技術(shù)。在教學(xué)時，我們既要重視基礎(chǔ)理論，又要重視科技前沿。要求老師對有限技術(shù)相關(guān)國內(nèi)外文獻(xiàn)認(rèn)真閱讀，將有限元前沿的知識合理灌輸給學(xué)生，讓學(xué)生實時了解有限技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。

3.學(xué)生學(xué)習(xí)動力不足

根據(jù)經(jīng)驗，很多學(xué)生聽說有限元很難學(xué)，心里有懼怕情緒。再加上有限元課程通常是選修課，令很多學(xué)生避而言之。當(dāng)然，這里有老師的因素，更多的是學(xué)生自身的因素。很多學(xué)生沒有意識到有限法對機械專業(yè)的重要性，老師也要引導(dǎo)學(xué)生提高學(xué)習(xí)熱情。

4.理論和實踐脫節(jié)

理論與實際工程結(jié)合才能體現(xiàn)有限元法的重要作用。教學(xué)過程中，老師常常拿梁、桿等簡單例子進(jìn)行練習(xí)，限制了學(xué)生對有限元法對機械設(shè)計重要作用的認(rèn)知。做到理論聯(lián)系實踐，需要老師要掌握利用有限元法機械設(shè)計的經(jīng)驗，這給老師提出更高的要求。老師應(yīng)當(dāng)多參與企業(yè)實際的機械項目，不斷積累經(jīng)驗。

三、教學(xué)方法改革

根據(jù)有限元課程在授課過程中存在一些問題，應(yīng)從以下方面進(jìn)行改革。學(xué)生只有系統(tǒng)掌握有限元技術(shù)的知識，才能在機械設(shè)計中合理準(zhǔn)確地使用。

1.加強基礎(chǔ)知識和實踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練

有限元法涉及的基礎(chǔ)學(xué)科包括結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)以及數(shù)值方法相關(guān)的知識。掌握彈性力學(xué)的基本方程和彈性力學(xué)平衡問題的基本求解方法。能夠推導(dǎo)平面桿系、梁結(jié)構(gòu)和殼單元的解析和數(shù)值解的推導(dǎo)方法。并利用通用的有限元軟件進(jìn)行基本訓(xùn)練鍛煉，加深學(xué)生對有限元基本原理和流程的理解。在編寫講義時，應(yīng)著重對基礎(chǔ)知識系統(tǒng)化為側(cè)重點。

加強教師工程背景的培養(yǎng)，特別加大與企業(yè)的合作力度，著重從工程的實際角度深刻理解有限元法的應(yīng)用。教師應(yīng)從自身情況出發(fā)，對企業(yè)進(jìn)行考察、調(diào)研，了解企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計中的一些難點，特別是機械設(shè)計中涉及分析計算內(nèi)容。爭取將這些項目與學(xué)生的培養(yǎng)結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生實際應(yīng)用的能力。學(xué)生既得到了鍛煉，又幫企業(yè)解決一些計算問題。

2.教學(xué)與研究結(jié)合

從國內(nèi)外高水平的大學(xué)辦學(xué)理念來看，研究和教學(xué)相互結(jié)合才能讓學(xué)生進(jìn)入高水平。國內(nèi)的大多數(shù)高校關(guān)于有限元的教學(xué)不是很深入，導(dǎo)致學(xué)生不能深刻地消化有限元技術(shù)的精髓。從機械專業(yè)的角度來看，利用有限元相關(guān)的科研提高學(xué)生運用有限元和機械設(shè)計能力是一種很好的途徑。

有限元方面的研究文獻(xiàn)很多，通過研讀專業(yè)文獻(xiàn)，著重體會有限元建模、邊界條件簡化、求解、后處理等細(xì)節(jié)內(nèi)容。特別是利用實驗驗證有限元計算結(jié)果的準(zhǔn)確性具有的重要作用。掌握裝置的固有頻率、陣型測量實驗方法與過程。

教學(xué)改革的關(guān)鍵是教學(xué)理念的更新，實踐新的教學(xué)理念，針對有限元在機械專業(yè)中這門課程，教師應(yīng)不斷將新的研究成果融入到教學(xué)內(nèi)容中，采用有效地教學(xué)手段，最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生機械設(shè)計能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王文靜.“有限元方法及軟件應(yīng)用”課程教學(xué)改革實踐探索.科學(xué)教育論壇.2005.

篇8

1.樹立研究型教學(xué)理念

樹立研究型教學(xué)理念是實施機械設(shè)計課程研究型教學(xué)模式的前提。教師要改變傳統(tǒng)的以“教師為中心”的課堂“灌輸式”教學(xué)模式，將研究性學(xué)習(xí)理念融入到教學(xué)中，突出學(xué)生自主學(xué)習(xí)和研究的主體地位。教師作為教學(xué)過程的參與者，要加強師生間的互動交流，引導(dǎo)和推動學(xué)生主動學(xué)習(xí)，突出研究性學(xué)習(xí)在教學(xué)中的重要作用，強調(diào)知識的創(chuàng)新性和實踐性，通過研究和實踐使學(xué)生自主建構(gòu)知識和發(fā)展知識，能對現(xiàn)有知識進(jìn)行思考、判斷、質(zhì)疑、改造、靈活運用以及創(chuàng)造新知識。研究型教學(xué)理念不是為了傳授知識，而是積累知識、發(fā)展能力和提高素質(zhì)并進(jìn)。樹立研究型教學(xué)理念，明確了教師課程教學(xué)實施和改革的方向，拓展教師的教學(xué)方法和教學(xué)手段，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開闊學(xué)生的專業(yè)視野，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時，學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，并在分析和解決問題的過程中，培養(yǎng)研究能力，弘揚科學(xué)精神。

2.提煉研究型教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)之本，研究型教學(xué)內(nèi)容的提煉是機械設(shè)計課程教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生批判性和創(chuàng)造性思維的重要環(huán)節(jié)。機械設(shè)計課程內(nèi)容涉及基本原理和設(shè)計理論的推導(dǎo)、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的選用以及工程設(shè)計應(yīng)用，可根據(jù)學(xué)生的智力層次和學(xué)習(xí)能力的差異，將教學(xué)內(nèi)容分成多個層次，即基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)、工程實踐能力的運用和研究性自主學(xué)習(xí)的提高等，使學(xué)生明確各層次的培養(yǎng)目標(biāo)以及要掌握的基本知識和能力，激活學(xué)習(xí)思維能力，強化知識的生成過程和應(yīng)用過程，重視科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度、思維能力、實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。教師要提煉研究性教學(xué)內(nèi)容，將理論性強的公式推導(dǎo)、原理證明內(nèi)容改為學(xué)生自主學(xué)習(xí)，把教學(xué)重點放在概念、理論和方法的理解、歸納和應(yīng)用上，突出層次化教學(xué)目標(biāo)。還要豐富擴充學(xué)習(xí)資料，擴大教學(xué)信息量，引導(dǎo)學(xué)生充分利用圖書館館藏圖書、電子期刊、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)資源查找和閱讀文獻(xiàn)，拓展視野，跟蹤本專業(yè)的學(xué)科前沿和工程技術(shù)的最新發(fā)展，學(xué)會自主學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

3.探索研究型教學(xué)方法

研究性教學(xué)是一種開放式教學(xué)，不能只局限于一種教學(xué)方法，而是多種教學(xué)方法的綜合合理的運用，比如啟發(fā)式、問題發(fā)現(xiàn)式、研究式、案例式、引導(dǎo)式等，要遵循以“教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，充分調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動性、積極性、創(chuàng)造性。還要改革教學(xué)手段，將計算機輔助設(shè)計軟件、運動仿真軟件等現(xiàn)代機械設(shè)計新技術(shù)用于研究型教學(xué)中，可充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。研究性教學(xué)還可通過開設(shè)討論課等形式，增加教師和學(xué)生的互動，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，主動獲取知識的能力。

4.構(gòu)建機械設(shè)計網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與自主學(xué)習(xí)平臺

機械設(shè)計研究性教學(xué)不能只局限于課堂、課本和實驗室，還要引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生積極參與課外機械創(chuàng)新設(shè)計實踐活動，比如機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、三維實體建模大賽等。而機械設(shè)計網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺正是連接課內(nèi)與課外學(xué)習(xí)的橋梁。教師通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，可以把課堂教學(xué)內(nèi)容延伸到某一工程應(yīng)用案例或科學(xué)研究熱點問題，引導(dǎo)學(xué)生利用批判性和創(chuàng)造性思維來解決工程實際問題和開展研究性學(xué)習(xí)；同時把機械設(shè)計課程教學(xué)資源、學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)、機械設(shè)計實例等上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺，積極開展網(wǎng)上答疑，給學(xué)生創(chuàng)造可以自主研究性學(xué)習(xí)和自主解決工程實際問題的空間。學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)平臺，復(fù)習(xí)和鞏固所學(xué)知識，了解課程發(fā)展的動向，激發(fā)自主學(xué)習(xí)的興趣，還可通過網(wǎng)絡(luò)交互空間，與老師探討科學(xué)問題，促進(jìn)師生相互交流。

二、機械設(shè)計課程研究型教學(xué)的實踐

1.以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，開展互動式教學(xué)

機械設(shè)計研究型教學(xué)以項目式教學(xué)為主，通過具體的設(shè)計任務(wù)驅(qū)動學(xué)生利用批判性和創(chuàng)造性思維開展探索性學(xué)習(xí)與合作研究。筆者要求學(xué)生課前必須預(yù)習(xí)下次課的內(nèi)容，利用互聯(lián)網(wǎng)查找與課程有關(guān)的工程實例和應(yīng)用，并提出自己感興趣或有疑問的工程性問題。這讓學(xué)生由從屬地位轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;場上隊員”，教師不再是講臺上的圣人，而是發(fā)揮“場外教練”的作用。教師作為一個傾聽者和交往者，采用啟發(fā)式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生探索問題，學(xué)生把自己的想法轉(zhuǎn)化為解決問題的思路。

2.堅持教學(xué)和科研相結(jié)合，將科研融入教學(xué)

開展研究型教學(xué)必須突破教室和課本限制，將課內(nèi)與課外、課本與工程實際融為一體。機械設(shè)計課程教師都承擔(dān)了大量科研任務(wù)，其科研成果多數(shù)都與所承擔(dān)的課程內(nèi)容相關(guān)。因此，在教學(xué)工作中將教師所獲得的最新研究成果在講課內(nèi)容中體現(xiàn)出來，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生也比較容易接受。教師也可以將承擔(dān)的科研中的一部分內(nèi)容作為大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目，學(xué)生通過課外創(chuàng)新實踐活動豐富和深化了課堂教學(xué)、實驗、課程設(shè)計和實習(xí)等教學(xué)活動，創(chuàng)新能力也得到了提高。

3.加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，強化產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合

筆者通過開放實驗室，充實和完善綜合性、設(shè)計性和研究性實驗項目，要求學(xué)生必須撰寫實驗預(yù)習(xí)報告，自主擬定實驗放案，自主安排實驗時間。教師主要是提供實驗原理講解和方法指導(dǎo)，對實驗結(jié)果與報告開展分析討論，找出不足和改進(jìn)意見。筆者建立了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、課內(nèi)外結(jié)合、校企結(jié)合的大學(xué)生科技活動中心，積極開展大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計綜合訓(xùn)練活動，使研究型教學(xué)落實到機械設(shè)計課程教學(xué)的各個環(huán)節(jié)。還注重組織和引導(dǎo)學(xué)生在校內(nèi)開展創(chuàng)新活動和競賽，鼓勵學(xué)生積極參加省、市乃至全國性的各類競賽，如機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、挑戰(zhàn)杯賽、機器人大賽等。

三、結(jié)論

篇9

關(guān)鍵詞:機械設(shè)計基礎(chǔ);課程體系;課程教學(xué)

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)專業(yè)的一門介于基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間的重要的設(shè)計性技術(shù)基礎(chǔ)課程,通過本課程的學(xué)習(xí),可為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)知識;為學(xué)生將來從事產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)提供必要的理論基礎(chǔ);為將來從事工藝、運行、管理工作時,能對所使用機械傳動原理有正確的了解,獲得對設(shè)備正確使用、維護和故障分析的能力;使學(xué)生具有運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊和圖冊查閱有關(guān)技術(shù)資料及編寫說明書的能力?！稒C械設(shè)計基礎(chǔ)》是理論知識和實踐知識綜合運用的課程,在整個課程體系中從理論性課程過渡到結(jié)合工程實際的設(shè)計課程,起到橋梁作用。該課程體系目前仍延續(xù)過去的模式,新體系尚處于探索之中。為了突出高職高專的教學(xué)特點,提高教學(xué)質(zhì)量,本文就該課程在課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段、實踐環(huán)節(jié)等方面的問題,提出一些探討意見。

一、《機械設(shè)計基礎(chǔ)》傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的突出問題

(一)教學(xué)方法單一落后

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是機械原理和機械零件的綜合,主要討論機械設(shè)計的常用方法和一般過程。傳統(tǒng)教學(xué)方法,授課內(nèi)容多,而實際教學(xué)課時安排不足;講述原理多,結(jié)合實際偏少;縱向論述多,橫向比較較少;講述常規(guī)原理多,介紹行業(yè)最新技術(shù)成果不夠;課堂講授多,課堂課外討論少。實踐教學(xué),仍以勞動性操作為主,對學(xué)生獨立獲取知識能力和自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)不夠。教學(xué)手段也不盡如人意,課堂教學(xué)仍沿襲粉筆板書、掛圖和簡單的教具,很難取得好的教學(xué)效果。

(二)課程沒有針對專業(yè)要求合理設(shè)置

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課的知識點非常豐富、繁雜,如不精心組織、把握重點,全部灌輸給學(xué)生,將適得其反。因此,教學(xué)前,教師要對所教的內(nèi)容加以精選與提煉,把握教學(xué)重點,豐富教學(xué)內(nèi)容,以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如,在組織齒輪傳動教學(xué)時,并不是把教材上所有內(nèi)容都教給學(xué)生,而是根據(jù)高職學(xué)生的特點和各專業(yè)不同的要求,選擇不同的側(cè)重點進(jìn)行教學(xué)。工程機械運用與維護專業(yè)的學(xué)生,就業(yè)崗位是銷售及維修,因而對他們的教學(xué)注重的是應(yīng)用方面,如齒輪傳動的原理、分類、特點、失效形式、齒輪參數(shù)的測量及齒輪傳動的、密封等;而對于機電一體化專業(yè)和汽車制造與裝配技術(shù)專業(yè)的學(xué)生,就業(yè)崗位主要是機械加工操作、機械加工工藝編制及機床設(shè)備的維護等工作,因而對他們的教學(xué)重點,除了齒輪傳動的原理、分類、特點、失效形式、齒輪參數(shù)的測量及齒輪傳動的、密封外,還要把齒輪的切齒原理作為重點,同時應(yīng)了解變位齒輪的基本概念。只有針對不同專業(yè)組織教學(xué)內(nèi)容,才能有的放矢,取得好的教學(xué)效果。

(三)實驗教學(xué)比重偏低,學(xué)生動手能力的培養(yǎng)欠缺

實驗及實踐教學(xué)是幫助高職學(xué)生理解課堂理論教學(xué)內(nèi)容的必要手段,也是提高他們動手能力的重要途徑。傳統(tǒng)的實驗課在實驗室中進(jìn)行,由于實驗器材陳舊、缺少,不能保證每位學(xué)生的動手操作機會,為此,可將實驗與生產(chǎn)實踐結(jié)合起來。在課余時間可至校辦工廠和校外實習(xí)基地進(jìn)行有關(guān)實踐,如參與維修設(shè)備、加工簡單的零件等。

二、《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程體系的設(shè)計

(一)改革內(nèi)容

1.改革思路

本課程組以企業(yè)需求為基本依據(jù),按照生產(chǎn)一線實際需要,結(jié)合高職教育的特點,強調(diào)基本知識,注重實際應(yīng)用,從機械的組成及特性出發(fā),形成工程力學(xué)――材料及熱處理――公差與配合――常用機構(gòu)――聯(lián)接――機械傳動――支承零部件――機械系統(tǒng)設(shè)計綜述這一新課程體系。該體系將以往的理論力學(xué)、材料力學(xué)、公差與配合、機械原理和機械零件幾門單列的技術(shù)基礎(chǔ)課程有機地融為一體,理論分析以適度夠用為限,突出了針對性和實用性。

2.整合教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容整合上,刪除繁瑣的公式推導(dǎo)、理論證明,注重如何運用這些公式、定理、方法等來解決實際設(shè)計問題。例如將齒輪、軸、滾動軸承等工程實踐性很強、并對工程設(shè)計與應(yīng)用能力有很大幫助的章節(jié)作為教學(xué)重點內(nèi)容;將與磨損、螺紋連接、彈簧等章節(jié)安排作為學(xué)生自學(xué)的內(nèi)容,通過答疑的方式對學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo);將教材中介紹很簡略,但與生產(chǎn)第一線聯(lián)系很緊密的一些工程知識比如軸承的安裝、拆卸、、組合設(shè)計以及失效形式、齒輪加工、蝸輪蝸桿加工等知識內(nèi)容進(jìn)行補充。

3.結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)取舍教學(xué)內(nèi)容

由于各專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)不同,所安排的課程和教學(xué)要求也不同。因此《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課應(yīng)根據(jù)工程機械運用與維護專業(yè)、機電一體化專業(yè)和汽車制造與裝配技術(shù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)要求,對各專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)崗位的要求選取適合的教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生能把有限的時間和精力花在學(xué)習(xí)掌握有用的知識上。

4.增加創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)容

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程需適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求,牢牢把握住本學(xué)科的發(fā)展脈絡(luò),及時補充新型機構(gòu)、傳動零件知識,介紹新的設(shè)計理論、方法、技術(shù)、計算機輔助設(shè)計等內(nèi)容,以拓寬視野,培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計的思路和方法。在課程設(shè)計實訓(xùn)中加強對學(xué)生在課程中應(yīng)用計算機CAD/CAM主流軟件(如MATLAB、AutocAD、UG和Pr∥Engineer)的工程實訓(xùn)。專周設(shè)計實訓(xùn)的課題主要包括從動件、軸、滾動軸承和聯(lián)接件等的設(shè)計計算、三維造型裝配、二維工程圖和設(shè)計說明書等內(nèi)容,使學(xué)生能夠綜合運用多門專業(yè)課程的知識和技能,在計算機輔助下完成,提高了專業(yè)素質(zhì)和工程應(yīng)用能力。

5.通過設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和獨立工作能力

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)中常用機構(gòu)的設(shè)計、通用零件的選擇和設(shè)計是教學(xué)中的重要內(nèi)容。在教學(xué)中可以通過設(shè)計作業(yè),如“凸輪機構(gòu)設(shè)計”、“齒輪機構(gòu)設(shè)計”及“軸系部件設(shè)計”等,使學(xué)生對常用機構(gòu)和通用零件設(shè)計獲得必要的工程實戰(zhàn)訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度?！皺C械零件課程設(shè)計”是《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。課程設(shè)計要讓學(xué)生一方面加深對已學(xué)知識的掌握,培養(yǎng)自身綜合運用所學(xué)知識和技能獨立、靈活地分析問題和解決問題的能力,另一方面,課程設(shè)計也要讓學(xué)生掌握使用工具書的方法和使用技術(shù)資料的技能,培養(yǎng)自身的設(shè)計能力和獨立工作能力。此外,課程設(shè)計還要有利于學(xué)生形成良好讀書習(xí)慣和自學(xué)能力,以滿足自身的終身教育的需要。

(二)課程體系設(shè)計思路

1.整體教學(xué)設(shè)計

按照典型減速器設(shè)計的流程所必須的知識和能力結(jié)構(gòu),歸納《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程學(xué)習(xí)領(lǐng)域的主要工作任務(wù),選擇一級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計作為載體,構(gòu)建主體學(xué)習(xí)單元(學(xué)習(xí)情境),按照資訊、決策、計劃、實施、檢查與評估六步法,工學(xué)交替、任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向,將真實生產(chǎn)過程和產(chǎn)品融入教學(xué)全過程,設(shè)計學(xué)習(xí)情境。并根據(jù)行業(yè)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)體系,選定合適的載體,設(shè)計教學(xué)單元,完成教學(xué)設(shè)計。

本課程遵循學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的基本規(guī)律,以真實工作任務(wù)及其工作過程為依據(jù)整合、序化教學(xué)內(nèi)容,設(shè)計了4個學(xué)習(xí)主情境,分別以減速器機械聯(lián)結(jié)的設(shè)計、減速器機械傳動的設(shè)計、減速器軸系的設(shè)計和減速器的與密封為載體。4個學(xué)習(xí)情境包含17個學(xué)習(xí)性工作任務(wù),把理論學(xué)習(xí)和實踐訓(xùn)練貫穿其中。

2.單元教學(xué)設(shè)計

學(xué)習(xí)情境1:減速器機械聯(lián)結(jié)的設(shè)計通過螺紋聯(lián)結(jié)、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)結(jié)的設(shè)計計算,讓學(xué)生熟悉機械零件的受力分析,熟悉桿件拉壓變形、剪切變形、擠壓變形的強度計算,熟悉螺紋聯(lián)結(jié)、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)結(jié)的選用方法和工作原理,并掌握相應(yīng)聯(lián)結(jié)的設(shè)計與安裝方法和工藝要求。

學(xué)習(xí)情境2:減速器機械傳動的設(shè)計通過圓柱齒輪的設(shè)計計算,讓學(xué)生熟悉齒輪失效形式、材料選擇、熱處理方法、各類齒輪受力分析和設(shè)計準(zhǔn)則,并掌握相應(yīng)的齒輪的選用方法。通過帶傳動的設(shè)計計算,讓學(xué)生熟悉帶傳動的組成、工作原理、特點、類型和應(yīng)用;V帶傳動;V帶輪的常用材料和結(jié)構(gòu);帶傳動的安裝、張緊和維護;了解同步齒形帶傳動簡介。

學(xué)習(xí)情境3:減速器軸系的設(shè)計計算通過減速器軸的設(shè)計計算,讓學(xué)生熟悉軸的材料及選擇;軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計;軸強度的粗略計算;按扭轉(zhuǎn)強度計算;按彎扭合成強度計算。通過減速器軸承的設(shè)計選擇,讓學(xué)生熟悉軸承功用、類型;滑動軸承類型、結(jié)構(gòu);軸瓦的結(jié)構(gòu)及材料;液體與非液體摩擦軸承簡介;滾動軸承類型、特點、精度及代號;滾動軸承失效形式;滾動軸承組合設(shè)計。通過減速器輸出端的聯(lián)軸器的設(shè)計選擇,讓學(xué)生熟悉聯(lián)軸器的功用,類型、結(jié)構(gòu)、特點和選擇;離合器主要類型及其結(jié)構(gòu)。

學(xué)習(xí)情境4:減速器的與密封通過減速器的與密封的設(shè)計,了解機械中有關(guān)與密封的基本知識。

減速器專用周:通過對減速器整體的設(shè)計,讓學(xué)生掌握整個機械設(shè)計過程。教、學(xué)、做有機融合,把理論學(xué)習(xí)和實踐訓(xùn)練貫穿其中。

三、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革

(一)啟發(fā)引導(dǎo)式

機械設(shè)計基礎(chǔ)是一門理論性和實踐性很強的課程,我們在講授理論知識的同時非常重視聯(lián)系工程實際,重結(jié)論,重應(yīng)用。例如在講述摩擦的自鎖概念時,列舉大量常見的實例,啟發(fā)學(xué)生去思考,并同時從反面提出問題,請學(xué)生回答并解釋,以此來培養(yǎng)和提高學(xué)生獨立思考的能力。

(二)多種教學(xué)方法進(jìn)行組合

采用理論教學(xué)、多媒體教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)、實驗教學(xué)、課堂討論、做學(xué)合一及綜合能力訓(xùn)練等教學(xué)手段相結(jié)合,常用機構(gòu)講解改變過去羅列式的教法,從創(chuàng)新的角度用大量的應(yīng)用實例讓學(xué)生對生產(chǎn)和生活中的機械裝置有更廣泛的了解,開闊眼界,學(xué)以致用。

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程實驗是高職學(xué)生職業(yè)技能培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié),學(xué)生通過實驗,可直接接觸到生產(chǎn)一線的技術(shù)問題和操作技能問題。因此,該課程實驗具有很強的針對性。如通過漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)測定實驗和減速器的結(jié)構(gòu)分析和裝配實驗等,使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握具體的測試技術(shù),測量方法,從而接觸和熟悉測量工具與設(shè)備。

采用課堂討論方法調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,教與學(xué)融為一體,使學(xué)生成為課堂的主體。例如在講授軸的設(shè)計時,先給出各種軸的結(jié)構(gòu),由學(xué)生從加工、裝配、承載上討論分析軸的特點,給出條件然后組織學(xué)生討論,在教師的引導(dǎo)下,得出正確、合理的結(jié)論。使學(xué)生真正參與到教學(xué)中來,課堂氣氛活躍,教學(xué)效果明顯。

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是與工程實際聯(lián)系緊密的課程,在教學(xué)過程中應(yīng)特別注重理論聯(lián)系實際。例如,在講解機構(gòu)時,列舉了實際機器(汽車、內(nèi)燃機等)和日常生活中(客車上的折疊椅、縫紉機的踏板機構(gòu)等)的應(yīng)用實例,又特別介紹了與專業(yè)有關(guān)的金屬切削機床(車床、銑床、牛頭刨床等)應(yīng)用實例,因而增強了基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的聯(lián)系。

(三)利用現(xiàn)代教學(xué)手段,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

將多媒體教學(xué)手段引進(jìn)課堂教學(xué)。在遵循教學(xué)基本規(guī)律和學(xué)生認(rèn)識規(guī)律的基礎(chǔ)上,恰當(dāng)?shù)刂谱鰿AI課件可以將傳統(tǒng)教學(xué)手段難以表現(xiàn)的內(nèi)容、教材中的重點和難點表達(dá)清楚。

利用生產(chǎn)現(xiàn)場拍攝的錄像,再現(xiàn)范成法加工齒輪的過程及根切現(xiàn)象;利用多媒體動畫片展現(xiàn)帶傳動中的彈性滑動現(xiàn)象、展現(xiàn)四桿機構(gòu)的演化、展現(xiàn)各種間歇運動機構(gòu)的原理、展示行星輪系與差動輪系的區(qū)別、齒輪的失效機理等等。通過多媒體課件直觀而形象的展示出來。

如在齒輪一章授課過程中,學(xué)生對漸開線的形成等內(nèi)容的理解較困難,若利用相關(guān)軟件,編制并演示漸開線的形成過程,然后對漸開線上各點進(jìn)行齒形角和受力分析,學(xué)生很快就理解了什么是漸開線,為什么通常采用基圓附近的一段漸開線作為齒廓。同樣通過兩齒廓的嚙合、嚙合線和嚙合角的動態(tài)顯示、中心距的變化等又能使學(xué)生對漸開線齒輪的嚙合特性有更深刻的理解,從而大大提高了課堂教學(xué)的效率和效果。

四、搞好課程設(shè)計,培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計是綜合本課程以及相關(guān)課程的理論知識、基本技能,獨立完成機械傳動裝置或簡單機械設(shè)計任務(wù)的一種途徑,具有較強的實踐性、綜合性,是一次提升和整合知識的過程。通過課程設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決機械設(shè)計問題的能力,同時教會學(xué)生查閱和使用各種資料和手冊,熟悉國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,掌握常用的設(shè)計方法和手段(如計算機繪圖和計算機輔助設(shè)計等)。在選題上,仍以單級或兩級直(斜)齒圓柱齒輪減速器設(shè)計為主。在課程后期,組織學(xué)生對該傳動裝置進(jìn)行拆卸、安裝和到減速器生產(chǎn)廠家現(xiàn)場參觀,提前下發(fā)設(shè)計任務(wù)書,讓學(xué)生進(jìn)行一些前期的計算工作,最后通過編寫設(shè)計計算說明書和答辯,提高學(xué)生對設(shè)計的論證能力和可行性分析能力。

課程結(jié)構(gòu)決定課程功能。課程能否體現(xiàn)出它的創(chuàng)新價值,在一定程度上取決于課程結(jié)構(gòu)是否有利于師生創(chuàng)造性的發(fā)揮和培養(yǎng),能否為學(xué)生的創(chuàng)新提供寬松適宜的時空條件和環(huán)境,使學(xué)生積極、主動地創(chuàng)造性地學(xué)習(xí)和發(fā)展。教師應(yīng)在教學(xué)中注重提高學(xué)生處理實踐中具體問題的能力,形成課程知識與實踐的連貫溝通,使學(xué)生逐步具備適應(yīng)社會的能力,盡快成為國家需要的高技能應(yīng)用型專業(yè)人才。

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篇10

一般情況下，創(chuàng)新設(shè)計先后經(jīng)過抽象思維、邏輯思維、全面分析和最后決策四個環(huán)節(jié)。抽象思維主要是是通過設(shè)計人員充分發(fā)揮創(chuàng)新思維和智慧，提出新穎的有可能實施的想法，是創(chuàng)新設(shè)計必備過程。有了抽象思維過后再將想法具體化，考察其邏輯性和可行性，結(jié)合有關(guān)的科學(xué)理論知識、原理進(jìn)行進(jìn)一步的新穎的、可行的、具體化的機械設(shè)計。而全面分析則包含了創(chuàng)新設(shè)計過程中所涉及的所有可能性，綜合考慮技術(shù)的可行性、成本與性價比，最后設(shè)計出新的可以滿足人們生活和生產(chǎn)需要的機器或者其他產(chǎn)品。

1.1我國機械創(chuàng)新設(shè)計過程

機械創(chuàng)新設(shè)計的目的在于改善機械本身的功能、性能或者以更低的經(jīng)濟成本制造滿足生產(chǎn)生活需求的機械。目前，我國技術(shù)專家認(rèn)可的機械創(chuàng)新設(shè)計過程一般可分為四個部分，一是根據(jù)具體需求確定機械設(shè)計的基本原理，二是機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和改進(jìn)，三是機械尺寸設(shè)計和參數(shù)優(yōu)化，四是機械運動性能及動力參數(shù)優(yōu)化。機械創(chuàng)新設(shè)計與普通的機械設(shè)計并沒有實質(zhì)性的差異，主要的區(qū)別在于機械創(chuàng)新性設(shè)計注重發(fā)揮人的主觀能動性和創(chuàng)新能力的突破，在充分的調(diào)動人的積極性的同時創(chuàng)造出更加符合使用者需求的機械工具。

1.2我國機械創(chuàng)新設(shè)計的特點

機械創(chuàng)新設(shè)計主要包括四個特點：一是多學(xué)科知識交叉運用，互相融合，互相滲透；二是機械創(chuàng)新設(shè)計中，數(shù)字并非主要思考因素，而是應(yīng)該充分結(jié)合過往經(jīng)驗和相關(guān)的理論知識，合理判斷和提出可行的新的設(shè)計方案；三是機械創(chuàng)新設(shè)計不僅需要理論知識和經(jīng)驗，同時也十分注重靈感、想象力、創(chuàng)造力的作用，因此應(yīng)該最大程度發(fā)揮四者的作用；四是凡是設(shè)計創(chuàng)造類等實踐活動都需要不斷重復(fù)、嘗試，從中吸取經(jīng)驗，多級選擇最佳方案。在機械創(chuàng)新設(shè)計過程中，只有完全領(lǐng)略和充分展現(xiàn)以上四個特點，才能做出優(yōu)秀的創(chuàng)新設(shè)計。

2.我國機械創(chuàng)新設(shè)計思維

機械創(chuàng)新設(shè)計思維對于機械創(chuàng)新設(shè)計來說意義重大，只有通過不斷的改革創(chuàng)新和開拓進(jìn)取，勇于突破現(xiàn)有的固定模式和局限，采取新的方法、體制、設(shè)計才能使自身在飛速發(fā)展的時代中保持領(lǐng)先，走在時代的前沿。

2.1機械創(chuàng)新設(shè)計思維的涵義

創(chuàng)新設(shè)計思維就是指在原有的科學(xué)理論知識、原理以及過往的設(shè)計和經(jīng)驗中設(shè)想出新穎的、更能滿足審美或者實用需求的設(shè)計方案。而對于機械設(shè)計人員來說，創(chuàng)新無疑是自身最核心的競爭力，通過提高產(chǎn)品的性能、降低產(chǎn)品的成本以及縮短生產(chǎn)時間來提高機械設(shè)計的性價比。在機械創(chuàng)新設(shè)計過程中，首先應(yīng)該有創(chuàng)造性思維，在前人的基礎(chǔ)上提出更加優(yōu)化的觀念，并將這些優(yōu)化的觀念付諸實踐，從而創(chuàng)造出新的不一樣的機械設(shè)計。創(chuàng)造性思維具有多維多向性的特點，強調(diào)聯(lián)想、靈感和感覺，并不是依靠固定的邏輯思維推理出來的，而是激發(fā)于機械創(chuàng)新設(shè)計人員的大腦。

2.2機械創(chuàng)造性思維的三大特征

2.2.1自由性

機械創(chuàng)造性思維最大的特征在于自由，創(chuàng)新是自由的，思想是自由的。機械創(chuàng)新設(shè)計人員可以在結(jié)合有關(guān)客觀科學(xué)理論的基礎(chǔ)上完全自由憑借自己的想象、靈感、直覺設(shè)計出新的機械，而不必有太多的思想束縛。在當(dāng)今變化趕不上計劃的經(jīng)濟時代，思維的自由符合現(xiàn)代社會發(fā)展的需要。而在機械設(shè)計工作中，要不斷地有新的進(jìn)步的成果，就必須突破原有的事物，消除固定思維的束縛，自由地翱翔在創(chuàng)新設(shè)計的天空中，只有不斷突破和創(chuàng)新才能設(shè)計出更令人滿意的成果。

2.2.2多向性

每個人的思維方式都不一樣，具有多向性的特點。而在機械創(chuàng)造性思維中，同樣具有多向性的特點，設(shè)計人員可以從不同角度去觀察和判斷問題，并且設(shè)想出完全不同視角的方案。設(shè)計的美妙恰巧在于它的多樣性和多向性，沒有固定的設(shè)想方向，任意一個方向都可以是設(shè)計者們延伸的目標(biāo)。多向性思維與創(chuàng)造力是相輔相成、密不可分的，一個機械產(chǎn)品的設(shè)計過程中一定有過多向性的設(shè)想，從中擇優(yōu)進(jìn)行實踐得出最后產(chǎn)品。因此，多向性思維是機械設(shè)計中十分重要的一點。

2.2.3獨創(chuàng)性

獨創(chuàng)性即設(shè)計出跟別人不一樣的產(chǎn)品，提出不一樣的理念，突破原有的固定模式，創(chuàng)造出新穎的進(jìn)步的成果。獨創(chuàng)性是機械創(chuàng)新設(shè)計的目標(biāo)，創(chuàng)新的目的在于獨創(chuàng)，擁有別人沒有的想法和成果。因此，在機械創(chuàng)新設(shè)計過程中，要學(xué)會從新的切入點思考問題，掌握不同的設(shè)計方法，敢于向原有的觀點提出新的看法，從而設(shè)計出具有獨創(chuàng)性、新穎的機械產(chǎn)品，更好滿足生活和生產(chǎn)的需求。