机械原理设计能力探索

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机械原理课程是机械类专业的-门重要技术基次程。它承担着培养学生创新设计、系统设计和概念设计的能力 。传统的机械原理教学体系以机构分析为主，但随着国民经济的迅速发展，产品更新换代周期的明显加快，对工程技术人员的综合设计开发能力提出了新要求，继续沿用传统的机械原理教学体系，已经难以适应21世纪人才培养的需求。因此，机械原理课程的改革势在必行。对梧州学院机械类专业机械原理课程教学进行了教改，取得了-定经验。

1教学内容的改革1.1对运动副中的摩擦和机械效率，因在工程力学中已涉及，不再重复。重点放在对连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等-些常用机构的设计理论与设计方法上。例如凸轮机构设计中的-些关键问题：如何选择基圆半径、滚子半径、如何正确确定从动件的偏置方向、出现运动失真时应采取什么措施等-系列设计性的问题要做重点讲授。而对力的分析和机械的平衡中所用的基本理论在工程力学都已学过，重点介绍如何用已掌握的知识解决实际问题。

1.2应用实例，启发学生思考，以提高其学习兴趣。目前所使用的教材由于篇幅所限，除了齿轮以外，都没有介绍材料及其加工的方法；本人及时介绍给学生，开阔学生的视野和增加学生的知识面。以凸轮机构为例。在选配凸轮副材料时，应从实际工作条件出发，参照以下原则处理 ：1)、接触应力高、相对滚动严重的诚，主要失效形式是点蚀，要求材料具有良好的接触强度，-般可选用淬硬钢和淬硬工具钢的组合。2)、相对滑动严重的诚，主要失效形式是擦伤，要求材料具有良好的抗磨损能力，-般可采用铸钢和淬硬钢的组合。3)、工作负荷低和平稳性要求较高的诚，可采用青铜或合成树脂与淬硬钢的组合。这种组合材料具有较强的减振降噪和抗磨损能力。

1.3对机构设计的新理论、新方法以及学科发展的前沿的内容及时介绍给学生。培养学生的创新意识和应用新方法解决问题的能力。对机构设计的方法有三大类。1)、图解法：运用某些几何关系式或已知条件等，通过几何作图求得结果，所需尺寸可直接从图上量龋其优点是可以将分析或设计结果清晰地表现在图样上，直观形象，便于检查结果正确与否。其缺点是作图繁琐，精度不高，不适用要求比较高或较复杂的问题。

2)、解析法：以机构参数来表达各构件间的函数关系，建立机构的位置方程或机构的封闭环路方程，建立求解未知量的解析式，并借助计算机迅速获得计算结果。这种方法计算精度较高，能解决复杂的问题。3)、实验法：通过搭建模型、计算机动态演示与仿真、CAD/CAM等，使设计的机械产品、机构、零件得以实现，不仅验证设计的效果，还培养学生的创新意识和实践动手能力。机械原理课程要求学生熟练地掌握这些方法。

2教学方法的改革我蝎培养学生基本设计能力和应用计算机进行工程设计能力作为机械原理课程设计教学方法改革的宗旨。随着教学内容的改革，教学方法和教学手段都必须进行改革。首先在教学方法上，教师不应仅是传授知识和技能，更重要的是教会学生主动学习和掌握知识的能力和方法。例如在齿轮机构及其设计- 章，我重点讲直齿轮，加强变位齿轮传动的应用与设计。在轮系及其设计-章，我重点讲轮系的判断和周转轮系传动比计算。 反转法”的实质是机构倒置原理，它在轮系、凸轮机构、平面四杆机构等章中均有应用，我在学生第-次碰到这个概念时，就将这个原理讲透彻，以后在应用 反转法”时又适当重复，以加深学生对这-方法的理解应用。随着机械原理课程改革的深入，教学手段也必须进行改革，而计算机技术的发展和网络的普及，使机械原理多媒体教学成为现实。目前，我校配备有多媒体教学仪器设备，本人利用这些教学资源进行教学，边讲授边演示，学生就能直接、直观地接受所学知识，也能提高学生的学习兴趣，加快理解所学内容。通过制作电子教案，采用这种多媒体教学手段，提高学生对基本原理、基本设计方法等知识的理解和接受能力，提高了教学质量。

3实践性教学环节的改革机械原理课程在教学上都有实践环节，它就是机械原理课程设计∥程设计为学生提供了利用所学的知识结合具体实践进行锻炼的场所，也为学生提供了初次学习、熟练运用旧能多的工具书并结合自己的课程设计题目进行训练的机会，因此课程设计既是教学的重要环节，也是教改关注的问题。机械原理课程中机械运动总体方案设计是整个机构设计中最重要的阶段。方案设计是否合理，对机械的使用性能有密切关系。如何在机械原理课程设计中培养创新能力，我们在教学过程中进行了-些探索。首先从功能分解、机构组合、方案评价等方面都做了许多改革和尝试。

3.1从运动方案构思入手，培养学生创新思维能力机械原理课程设计中，典型机械的分析与学生独立创新机械的设计，对于学生来说都是不能缺少的。我们结合现有实际条件，交给学生的课程设计内容是先进行典型的机械分析，然后进行创新机械设计。我们选择半自动钻床作为课程设计题目。

3.1.1设计题目：设计加工如图1所示工件的半自动钻床▲刀机构负责动力头的升降，送料机构将被加工工件推入加工位置，并由定位机构使被加工工件可靠固定。

(1)总功能要求：在工件上钻孔，间断输送待钻孔的圆盘状工件至指定位置，夹紧钻孔后将工件推走。 (2)工作原理及工艺动作分解：该系统由电机驱动，通过带传动将运动传给控制各分功能的传动轴，与传动轴相连的各机构控制送料、定位、夹紧和进刀等工艺动作，最后由动力头控制的钻头完成钻孔。

I呈T T301 I..J 1.- 1240图1零件图3.1.2原始数据及设计要求；(1)被钻工件的外形如上图所示，要求加工生产率为24：/分钟。机床的外形尺寸：长X宽×高为1000 X 600 X 800mm。 (2)各工艺动作的位移距离为：送料：35ram，定位：25ram，钻头快速趋近：15ram，钻头切削工作行程：18mm 。

3.1.3设计任务： (1)半自动钻床至少包括凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构。

(2)设计传动系统并确定其传动比分配。(3)图纸上画出半自动钻床的机构运动方案简图和运动循环图。(4)凸轮机构的设计计算。按各凸轮机构的工作要求，自选从动件的运动规律，确定基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。对盘状凸轮要用解析法计算出理论廓线、实际廓线值，画出从动件规律线图及凸轮轮廓线图。(5)设计计算其它机构。

(6)编写设计计算说明书4.设计指导：(1)首先把系统功能分解，按工艺动作可分解为四个功能机构： ①送料功能机构 ②定位功能机构③夹紧功能机构 ④进刀功能机构 (2).各机构的执行构件和运动形式： ①送料功能机构的执行构件是曲柄滑块机构，作横向连续往复直线移动。 ②定位功能机构的执行构件是连接定位销的推杆，作间歇往复直线移动。

③夹紧功能机构的执行构件是连接V形块的推杆，作间歇往复直线移动。 ④进刀功能机构的执行构件是安装钻头的动力头，作上下间歇往复移动.(2).然后根据执行构件的运动形式选择机构：①送料推杆的往复移动：可选曲柄滑块机构、连杆机构 、凸轮机构、组合机构。 ②定位销的间歇往复移动：可选连杆机构、凸轮机构、组合机构。 ③夹紧V形块的间歇往复移动：可选连杆机构、凸轮机构、组合机构。 ④动力头的间歇往复移动：可选连杆机构、凸轮机构、组合机构。 (3)最后根据工作要求画出运动循环图，它是描述各执行机构之间有序的，既相互制约又相互协调配合的运动关系的示意图。绘制机器运动循环图时应尽量使执行机构的动作重合，以便缩短机器的工作循环周期，提高生产效率。同学们提出了很多方案，最后经过归纳得出四种方案。方案-：送料机构采用圆柱凸轮，夹紧和定位通过两个凸轮实现，钻头上下移动通过凸轮转动和弹簧推动推杆实现。定位机构和夹紧机构采用双联盘形凸轮机构，其-是移动从动件盘形凸轮，移动从动件控制定下转第 了页 辫 《 黼黜 瓣而发挥 未来导师”的作用。3.1.6改变教学方式方法，提高学生的学习兴趣，变被动学习为主动学习。如采用PBL (problem basedlearning，P B L)教学法，学生在教师指导下，通过案例练习如何 发掘问题、分析问题并且解决问题” 。

3.2开设人文教育课程，提高研究生素质，树立正确的人生观、价值观在医学院校研究生基础学习阶段，许多课程的设置重点明确而突出，但往往偏重于专业知识而忽视人文教育，致使医学生的知识结构较早地局限于以医学专业为中心的狭窄范围内，人文科学底子薄 。为此，建议在医学院校研究生选修课中增设人文类课程，借此帮助研究生提高综合素质，树立正确的人生观、价值观。同时，刚入学的研究生主要以学习理论为主，课余时间相对充裕，可鼓励学生多到学校图书馆等场所翻看、借阅经典文学书籍，充实业余生活，提高自身修养。研究生管理工作者也要经常阅读-些经典的书籍，提高自己的文学水平和素质，指导学生树立正确的观点，采取正确的处理方式并正确看待有关事情的结果，帮助学生逐渐掌握人际交往的方法，使其拥有-个自信、降、快乐的人生。

3.3组织社会实践，开展文体等活动在研究生基础学习阶段，可通过组织集体活动拓展同学们的知识面，提高处理解决实际问题的能力，增加合作交流的机会，增进相互间的感情，有利于建立团结而稳固的团队。社会实践是最好的形式之-，如组织公共卫生专业的学生到基层调研，既理论联系实践，提高了业务水平，增强了社会责任感，同时也提高了同学间相互合作共同完成- 项任务的能力，增进相互了解，建立深厚的友谊。在El常学习过程中，可以举办-些文体活动，达到增进同学间交流、提高素质的目的，而且可以通过排练节目等环节，锻炼同学们的创造力、组织力。此外，可以安排-些讲座或专题讨论、辩论，提高同学们各方面能力，培养积极乐观向上的人格。

3.4关注研究生心理降，采取有效措施促进学生身心降基础学习阶段是研究生学习的起步阶段，降的心理素质对学生顺利完成学业及今后工作发展起着至关重要的作用。为此，教学管理者要特别关注这-时期学生的心理、行为变化。入学时应建立学生心理降档案，对于思想波动大、行为异常的学生要及时给予指导、疏通，防止其心理问题进-步恶化，做到 预防-监测-治疗”三位-体。研究生与本科生不同，他们具有较成熟的思维和思想，在作研究生的思想工作时，不能单纯地说教与家长式的管理，要与学生建立在相互平等、信任的基础上，以诚意为基本条件，了解实际情况为前提，共同分析探讨问题为方法，以最终解决问题为目的。

3.5注重研究生管理人员素质的提高在研究生基础学习阶段，学生与教学管理人员接触最多，在日常学习、生活等方方面面都要与管理人员打交道。管理人员的思想素质、工作方式等会影响学生今后的处事态度、与人相处能力等，建议研究生管理人员注意提高 自身素质，如在思想上要热爱社会主义制度、热爱医学事业，工作中有强烈的事业心、责任感、服务意识；生活中以理服人，说话和气，平等待人，真心实意地关心、爱护研究生，为研究生架起理解、信任的桥梁 √育管理工作是-项基础性工作，又是-项长期的、复杂的、难度相当大的工作，不可能-蹴而就，更不可能-劳永逸 。所以，研究生教育管理工作者要不断地学习、总结、进步，努力做好研究生基础学习阶段学生的管理工作，为学生们能够顺利、出色地完成学业打好基础，为国家输送高素质、高质量的人才而服务。