发布时间:2023-08-17 17:50:28
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的机械传动基本知识样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
关键词:机械牵伸;罗拉表面线速度;罗拉转速;传动比;传动路径;主动轮;被动轮;齿数连乘
牵伸计算一直是棉纺工艺计算的重要内容,教材中虽然列出了内容和公式,但篇幅较小且讲解不够系统。因各种设备传动、构造繁杂往往让学生眼花缭乱手足无措,如果教学中不能及时摸索到规律,总结技巧,往往是前面还未搞懂后面又有新的问题,造成恶性循环。虽然棉纺设备的工艺传动因机型的不同差异很大,计算的内容也十分丰富,既然棉纺机的传动形式多为机械式传动,那么机械的传动和计算理论便是解决这一问题的关键,下面就谈谈对牵伸计算的规律和技巧在教学中的一些感悟。
所谓牵伸是纺纱设备将喂入品抽长拉细,使其中的纤维伸直、平行、分离的工艺过程。牵伸计算中的机械牵伸是一个难点,它的定义式为:
下面就有关机械牵伸的问题分两种情况阐述如下:
一、当牵伸元件都属同一传动系统时(同一电机传动)
此种情况占纺纱设备的绝大多数,根据:
而i前后的计算可依据传动系统图,通过齿数,传动轮直径的比值求得。
先看下面的例子,有一牵伸装置须条由后罗拉(d2)输入,前罗拉(d1)输出,求e12。
牵伸装置须条前进方向
由此,我们可以看出,e12由两部分相乘而得,第一部分( )第二部分( )则是以喂入件(后罗拉)轴端齿轮数比上它相对应的另一齿轮的齿数之值构成。
由机械传动原理,我们可以得到同一传动系统中机械牵伸的计算式中,第二部分以喂入件轴端齿轮(或其他传动轮)为起始点,该传动轮作主动轮,相应的确定各传动副中的主、被功能,将喂入件―输出件的各主动轮连乘作分子,各被动轮连乘作分母,两者比值就是第二部分所需计算的值,即机械牵伸的方法为:
教学中,应用这一规律计算时必须强调的求解步骤:
(1)应首先确定d1、di的传动必须由同一电动机传动,即属同一传动系统。
(2)确定喂入件、输出件的位置,并由喂入件作起始点,判明传动系统图中自喂入件―输出件的传动路径。
(3)以喂入件轴端齿轮(或传动轮)为主功能,确定i1传动副中的各主、被动轮,将它们分别代入上式计算即可。
下面仍以国产FA506A细纱机为例,计算前后罗拉之间的总牵伸倍数,以说明其简便与正确:
国产FA506A型细纱机传动系统图
二、当牵伸元件不在同一传动系统时
这种情况只有少数纺纱设备中存在,如,梳棉机中,此时根据定义式:
应用速度计算中转速计算的方法分别求得n前、n后,再代入计算即可。
一、教师应从培养合格劳动者的目标出发,选取合适的教学内容进行教学
按照这一思路,我们可以对教学内容进行适当调整。机械原理和机械零件设计都是以机构运动简图为研究模型,建立机械运动简图应该是机械设计的基础,因此应把机构的结构分析、机构运动简图的定义、性质和常用运动副的代号、机构运动简图的建立作为重点讲授内容。对于机械传动和零件设计部分,应减少计算公式推导过程的介绍,增加零件细部结构的设计介绍和一些设计参数选取原则的介绍,并加强对机械运行的介绍,比如多种传动方式的组合、原理、特点以及工程实际中的应用、维护等。可增加一些本专业最新动态的介绍,多向学生介绍一些机械的新发展、新思路,以开阔学生的眼界。在过去的教学中,通常只重视设计计算,认为只要会计算就达到要求了,而轻视了结构设计以及与工程实际技术问题紧密结合的部分,使教学与实际脱节。如轴承这一节:轴承装置设计这部分内容在教学中往往不作为重点,而这部分内容是生产一线技术人员直接接触最为广泛的实际问题。因此,可以把这章内容进行重新整合,把轴承装置设计这部分内容作为重点,要求学生重点掌握轴承的安装、配合、紧固、调节、、密封等实践性很强的技术问题。在学习了这些基本知识的基础上,再举一些工程实例,如CA614OA车床主轴支撑的例子,通过这个实例,使学生重点掌握轴承的组合结构、轴承的调整以及轴承的精度对机床主轴传动的影响。通过这样的整合,使学生既学会了轴承的基本知识,又掌握了轴承的应用技术,同时使学生明确了轴承在工程实际中的重要地位。
二、提高学习兴趣,增强教学效果
现在职业学校面临的问题是:学生基础知识差,不少人对学习失去了兴趣。但是我们也应该看到这样一个事实:这些学生思想活跃,求新求奇思想重,对周围世界十分敏感好奇,他们喜欢观察事物,凡是觉得新鲜的就想了解,凡是自己喜欢的就会去做。因此我认为,要想让学生能够主动学习,就要使其对专业感兴趣、对课程感兴趣甚至对任课教师感兴趣,而这些兴趣的培养可以通过教学过程中实施趣味教学来实现。
因为职业学校学生文化基础较差,虽然学校所开设的课程已相对简化,但由于学生理论水平比较薄弱,《工程力学》和《机械制图》学得不够扎实,加上缺乏基本的机械常识,所以在机械基础的学习过程中,想象不出一些零件的结构,受力情况分析不透。因此教学中应首先降低难度,让学生有学习本课程的兴趣。 若照本宣科,不进行教学信息的双向交流,必然会学之无味、学之困难。为唤起并始终保持学生的学习兴趣,创造和谐的学习气氛,可根据学生活跃好动的特点,在教学中采用趣味教学法,创设情境,启迪思维,引导学生积极主动地参与教学。要做到这些,教师必须思路清晰,善于归纳和表达,能够把复杂的内容转化为纲目了然、脉络分明、易于理解和掌握的知识。《机械基础》对于刚刚初中毕业的职校生来说,无疑是有较大难度的课程,容易出现两种极端:程度高一点的学生为了取得好成绩便“死记硬背”;程度低一点的学生,一旦无法战胜困难,就会放弃学习以致产生厌学情绪。针对这些情况,我认为教学中关键要上好第一节课。俗话说“兴趣是最好的老师”,如果能让学生对本门功课产生浓厚的兴趣,可以讲在本课程的教学任务中已完成了40%。这就要求教师具有渊博的知识良好的口才,能引导学生在有趣的谈吐中学到有用的知识,与学生进行有效的交流。
三、重视理论联系实际,提高教学效果
《机械基础》是各个工种的专业基础课,与各工种专业课联系紧密。作为机械专业的教师,应当不仅具有机械方面的理论知识,而且对于在生产中使用的各种加工方法,机床及设备的有关知识,也要有一定程度的掌握和了解、也就是说我们应努力成为“双师型”教师。只有这样,才能在教学中熟练地将理论与实践结合,上课时才能得心应手。
例如在举例讲解时应尽可能使用见过或使用过的设备,如讲解四杆机构,可以结合家用缝纫机的踏板机构。如果有可能的话,理论课教师应主动与实习老师联系,组织学生到生产现场或学院实训基地进行现场教学。现场教学前事先布置一些思考题,让学生带着问题一边参观一边讨论。在参观实习中,教师可以对学生提出的问题进行有针对性的讲解,告诉学生这台设备采用了哪些机构、某个零件采用了什么机构,把课堂理论知识和实践知识有机地结合起来,使学生具体地领会各种机构在机器中的应用。这样,学生上课时就有了一定的感性认识,就不会觉得抽象,就会产生学习兴趣。我们再因势利导,使学生的感性认识上升为理论,教学效果就会大大提高。
关键词:教材;教材内容;组织形式;编写模式
0引言
“机械设计基础”课程是工科院校机械类及近机类各专业的一门综合性、应用性和实践性很强的专业基础课程。通过本课程知识的学习,使学生对机械的概念有清楚的认识,掌握机构和通用零部件设计的基本知识和设计技能,培养学生机械设计能力及分析、解决工程实际问题的能力。由于该课程实践性强,许多知识点都有一定的工程实际背景,对于没有工厂实践经验,缺少机械方面知识的学生而言,课程学习具有一定的难度。而教材是开展教学活动的主要资源,是学生系统地获取知识的最重要的平台。因此,为了更好地帮助学生建立机械概念,尽快掌握机械设计基础方面的知识和设计能力,课程团队在积累多年教学改革与课程建设的成功经验,认真分析汲取其他高等院校机械设计基础课程教学改革成果的基础上,面向应用型本科人才培养,精心编写了有特色,适用于机类、近机类专业的《机械设计基础》教材,已由北京大学出版社出版。本教材在保持其原学科的系统性和科学性的前提下,在教材内容、组织形式、编写模式等方面进行了改进。
1教材内容
应用型本科教育在于其“应用性”,为此,教材以机械设计为主线,从实际应用出发,着重介绍基本知识、基本理论和设计方法内容;着重介绍公式建立的前提和意义,强调公式在工程设计中的实际应用,淡化计算公式的理论推导;强调学生的应用能力的培养。在机械零部件设计部分,遵循零部件的“结构特点—工作原理—失效形式—设计准则—材料选择—受力分析—强度计算—结构设计”的规律性加以介绍,使内容脉络更清晰,便于学生对教学内容的理解。因为零部件设计最终结果要反映在零件图上,而目前较多的机械设计基础教材已将原有的零件工作图删除掉。为了使学生掌握标准、规范的零件工作图的表达,教材中对带传动、齿轮传动、轴等各典型零件的设计,都附有相应的最新国家标准的零件工作图示例。教材中还增设了结合工程实际应用的工程案例导入内容和课后阅读材料,即突出了教学内容与工程实际的结合,又开拓了学生的工程视野。
2教材组织形式
为了使学生对机械整体有个清楚的概念及认识,了解机械设计的一般过程,教材在机械零件设计部分,以项目为牵引、以设计为主线,按照从整体到局部,从认识到分析表达,再到设计这样的思路来构建教材体系的。首先以典型机械—带式输送机为项目载体,让学生认识机械的全貌,然后围绕其结构组成逐一分解展开教学内容。将带式输送机分解,分析机器的结构组成,初步了解机器中的传动零件(带传动、齿轮传动等)、支承零件(轴、轴承)、联接件(螺纹联接、轴毂联接及联轴器和离合器)的作用及相互联系,然后再逐一分析各组成零部件的基本知识、设计理论和设计方法。内容最终落在设计上,通过设计例题,系统地完成带式输送机从电动机的选择,到机器中各典型零部件的设计,将理论知识点穿插在项目教学中,有利于学生掌握整部机械的设计过程,也引导学生树立工程意识,增强实践能力,也便于理论教学和课程设计同步进行。对教材中的各种零部件及定位装置、装置、密封装置等的类型和特点等内容均以图表的形式清晰地列出,把零散的知识内容进行归纳整理,使内容简明扼要、信息集中、条理清晰,便于不同结构间的区分比较。以往教材中的机构和零件结构都用简图形式表达,学生较难读懂其结构特点、工作原理等。本教材则大量采用了机构和零部件的三维实体图和实物照片图,其直观性较强,增强了学生对机构、机械、零部件的感性认识,降低了学生的学习难度。
3教材编写模式
教材内容按模块设置。传统教材是以学科逻辑为基础组织教材知识结构的,本教材按照常用机构及其各通用零部件在机械中所起的作用不同,将全部内容归纳为机械设计基础知识、常用机构及其设计、机械动力学基础、机械传动设计总论、传动零件及其设计、支承件及其设计、联接件及其设计等7个模块。符合人们认识问题的一般规律,也使学生对常用机构及其各通用零部件在机械中的功用、类型的划分有了更明确的认识,做到主题明确、条理清晰。为了使学生了解各模块的主要教学内容及其在工程实际机械中的应用,在教材各模块的开篇,分别以蜂窝煤成型机、曲柄压力机、带式输送机等工程实际应用案例为教学导入,在认识机械的全貌及工作过程情况下引出模块的教学内容,引导学生进入学习情景,提高学生的学习兴趣。在各模块教学内容结束后,还增设了项目实训大作业等内容,以培养学生综合运用所学知识解决工程问题的能力及设计能力。在各章内容开始,安排有教学提纲和教学目标,使学生充分了解教学重点,通过学习以达到的教学要求。各章内容结束,还配有教学内容在工程实际中应用的阅读材料,以引导学生树立工程意识,拓宽工程视野。
4结束语
本教材编写本着知识化、项目化、应用化、工程化的理念,力求在原有教材基础上有所改进,使学生在使用本教材学习时易读、易懂,尽快掌握知识并应用知识,提高工程实践能力及设计能力。通过在教学中对本教材的使用,感觉效果良好。
参考文献:
[1]苗淑杰,刘喜平.机械设计基础[M].北京:北京大学出版社,2012.
[2]李书环,等.《机械设计基础》教材中存在的几个问题及建议[J].天津农学院学报,2016(6).
课程考核是教学评价的重要手段,在整个教学活动中起着非常重要的作用:检测学生对基本知识掌握程度;督促学生学习,引导学生重视知识的积累;及时发现教学中的问题,找出原因并及时进行教学理念和方式的改进,进一步提高课堂的教学质量。从目前看,部分高职院校的机械结构分析与设计课程都会在教学内容及教学方法等方面进行改革,但仍沿用传统的课程考核方式。考核形式单一,题目类型主要是客观题(填空、选择、判断、计算题与简答题),方式主要是笔试,实践能力和创新能力考核涉及很少。成绩评定一般平时成绩占30%,期末成绩占70%。平时以出勤和提问为主,期末考试仅凭一张试卷。这样的考试有其局限性,主要表现为:第一,期末考试的时间和内容十分有限,无法全面概括学到的所有知识,进而也就无法对学生的学习情况进行一次全面的检测,存在片面性。第二,由于平时成绩在总成绩中所占的比重过小,导致学生对平时成绩不重视,主要表现为逃课和不认真上课。第三,期末考试成绩在总成绩中所占的比重过大,导致学生上课不认真,考前做突击,这样不仅无法提高教学质量,还容易助长学生侥幸和投机的心理,无法实现学校培养高素质学生的目标,偏离了课程考试本来目的。因此,学校应根据原有考试中存在的问题,结合实际情况进行改革,注重学生学习成效的考核,减少期末考试成绩在总成绩中所占的比重,并通过项目的完成增加学生实践动手能力及职业素质养成等方面的考核,使学生转变对考试的认识,尽量做到从应试教育到能力教育的转变。
二、改革课程考核内容
机械结构分析与设计课程以职业能力培养和职业素养养成为总体目标,在培养学生较强工程意识及创新能力的同时,强化先修课程,培养学生从无限的知识系统中汲取和提炼所需知识的能力。通过本课程学习,使学生可以从整体上了解机械的传动原理,认识机械系统的结构组成,能识别各个机械的零部件及其作用,并且会分析各种传动机构的特点以及其适用场合。培养学生的创新能力以及设计一般复杂程度的机械传动结构的能力。通过小组协作完成项目任务等方式,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。基于机械结构分析与设计课程的教学目标,课程教学评价采用了终结性评价和过程性评价相结合的方式。终结性评价用于考查学生对基本知识的掌握情况,可以通过笔试、口试等方式进行考核。为着重考核学生综合运用知识分析问题、解决问题的能力,进一步强化学生的语言表达能力,培养学生良好的心理素质,通过改革考试方式,逐步推动教学手段与方法的变革、教学内容的创新,不断提高学校的教学水平和教学质量,除了笔试之外,增设了课程口试环节。过程性评价主要用于在项目实施的过程中,从学生参与项目教学的态度、在项目教学活动中所获得的体验、学习及工作方法与技能的掌握情况等方面来进行考查评价。考核权重设计为总评成绩100分,平时成绩占20%,项目成绩占40%,期末考核成绩占30%,口试成绩占10%。改革后的考核方式突出课程教学过程性考核,由多种考核方式构成,时间与空间按需设定的多次考核综合评定成绩的课程考试模式。
三、具体实施
机械结构分析与设计课程开设的时间跨度为两个学期。课程教学项目的设计以生产和生活中的典型机械的分析与设计为载体,内容包括3个教学项目:机械中的常用机构分析;机械系统结构分析及拆装;机械传动装置及零部件设计。考核从三方面进行:一是理论知识点的考核。理论教学的内容采用课堂提问、阶段性考核和综合考核等多种方法,可以是闭卷、开卷、半开卷、面试、综合型设计大作业等形式或多种形式相结合。二是实践环节的考核。在每一次实验中通过现场操作、分析报告、面试等形式来考查学生对实验设备的应用能力、实际动手能力以及实验结果的分析综合能力。三是综合能力训练的考核。量化评分每一个设计阶段学生的设计能力,全面跟踪学生的学习态度,随时掌握学生在每一个设计阶段的实际表现,逐步提高学生对课程综合能力训练的重视度,保证课程综合能力训练的质量。
当前,社会对中职学校的毕业生有着很大的需求,而中职的机械基础课程培养的学生更深受企业的青睐。因此,中职机械基础教学能够培养学生的技术基础,为学生更好地学习其他相关专业课程发挥基础性作用。机械基础教学内容具有一定的理论性和较强的实用性,是促进学生机械实际运用能力,加强学生的工程意识的重要途径。然而由于机械课程内容比较抽象,又具有极强的操作性,课程章节连接不紧密。同时,中职生缺乏机械加工及传动的实践经验,与教师配合还很困难。因此,机械基础教学就必须转变传统教学方法,不能仅仅依靠教师的讲授,而要让学生参与到教学和实践过程中,以创新的教学方法进行教学实践。
2 提高中职机械基础教学的措施
2.1 中职机械基础实践教学应有目的性
教师应结合机械基础课程内容,为学生创造到企业实习的机会。在机械加工现场参照实物讲解机械的工作原理和过程,有目的性地增强学生的感性认识。这些实习经验与学习机械基础后续课程应紧密相连,奠定机械专业的操作基础。企业实习内容应针对机械基础教学课程,应包括机械传动、常用机构及轴系零件和液压传动的基本知识、工作原理和应用特点;了解和掌握机械零件的工作特性、机械传动的原理和应用特点;学生还应跟企业的师傅学习维护和使用机械设备的知识和技能。通过在企业的机械加工和操作实习,机械教学就更加生动,促进学生对机械工作原理的理解。实践课是机械基础教学的重点内容,学生应按照教师的指导,按照实训步骤进行动手操作,遇到问题要积极思考,参照机械理论进行解决,这样更能加深对机械工作理论的理解。例如在讲解定轴轮系时,可以带学生去参观普通车床的主轴箱,感受它内部的齿轮传动特点,这样直观、鲜明的教学形式能够取得良好的教学效果。
2.2 加强师生互动教学
中职学校的机械基础教师应在专业课上有着丰富的知识,可以通过灵活多样的教学方法,将机械基础课程内容生动地传授给学生。对于每节课程的设计,教师都应结合企业生产现状,将教学内容的重点和难点,通过生活和工作中的实际案例进行分析,这样可以化解学生对抽象概念和复杂公式的畏难情绪。教师应对学生存在的难点问题进行互动讨论,以降低课程难度。教师应尽量避免抽象的机械概念和公式,而采用直观的教具和生动的比喻加深理解,化难为易。教师还应通过课程作业与学生进行互动,对在作业中存在的问题,在课堂上进行详细的讲解。在课堂进行辅导,能够加深学生对所学知识的理解,从而成为机械基础教学的重要组成部分。教师应指导学生从那些角度分析问题,并且应强调对机械结构实物观察的重要性,鼓励学生多查找参考资料,这样就可以拓展解题思路和专业视野。
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2.3 培养学生的问题意识
在机械基础课程的教学中,教师提出与课程重点内容相关的问题,激发学生的思考,开展探究性教学。教师设置思考情境,通过学生的思考分析加深对知识的理解。例如,教师讲解棘轮机构时[1],可以让学生思考生活中骑自行车,脚踩自行车的反转踏板时,自行车却不能倒车的原因。再如,让学生思考蜗杆传动中涡轮转向应如何确定[2]?
2.4 采用多媒体案例教学方法
当前,由于信息技术的迅速发展,多媒体技术已经广泛应用于学校的教学中。特别是机械类课程,通过多媒体的教学能够改善教学环境,提高以学生为主体的教学的实现,通过直观、形象的教学图片等,增强学生的理解力。中职机械基础课程中的机械机构教学内容,客观上应有动态的演示。例如教学平面连杆机构、凸轮机构时,最佳的教学就是应用多媒体教学课件,把曲柄摇杆机构的急回特性、死点位置,在凸轮机构中从动件的运动规律进行直观、生动的演示。教师应选取具体案例并接近生活进行讲授,如缝纫机、内燃机、摇头风扇、汽车雨刷、饮水机等案例,促进学生对平面连杆机构、凸轮机构应用到机器上的理解[3]。因此,教师应采用多媒体案例教学方法扩大学生的空间想象和抽象思维。
3 结论
通过对中职学校机械基础教学的分析,教师应提高实践性教学,将机械理论与机械的实际应用相结合,提高学生的创新能力。教师可以组织学生到企业进行实习,参观机械原理室、零件陈列室,进行现场教学,促使学生加深对机械原理的理解。教师还应根据企业的需求、学生的实际情况,不断创新教学方法,精心设计教学内容,将机械基础课的教学教出成效。
参考文献
[1]罗小霞.浅谈机械基础教学应用探究性学习模式[J].职业,2010(09)
(一)明确教学目的
教师要给学生创造尽可能多的企业实习机会,在机械加工现场为学生讲解机械的工作原理及过程,强化教学目的性。企业实习内容也应该有针对性,要与《机械基础》课程紧密相连,如机械传动、液压传动等有关的基础知识、使用特点以及工作原理;知晓并掌握机械传动的原理、工作特点以及机械零件工作特性;如果可能学生还可以学习到一些维护以及使用机械设备的基本知识与技能。通过实习,学生对《机械基础》课程有关知识将会理解得更透彻,教师在理论知识教学时也能更轻松,学生对机械工作原理、流程等也更容易理解。如在定轴轮系的教学中,教师就可以给学生提供实践机会,带领学生参观普通车床的主轴箱,给学生讲解并让学生自己体验齿轮传动的特点,这样一来,教学目的更明确,也将知识更直观更形象的呈现在学生面前,学生理解起来也就更加容易,记忆起来也更加牢固和深刻。
(二)强化师生互动
在新课程改革、网络信息时代以及素质教育的三重冲击下,教学中师生间的互动是十分重要的。高中职《机械基础》课程的有效教学要求教师要具备专业的丰富的知识,能采取灵活的教学方式,将知识和技能传授给学生。在设计教案时教师要充分结合当前实际,用比较直观和具有代表性的案例将教学中的重点与难点呈现出来,缓解学生对这些知识点的畏难情绪。对于重点和难点知识教师还要与学生一起讨论,允许学生说“不”,允许学生提出“质疑”,允许学生提出“问题”,营造活跃的课堂氛围,促进师生交流。除了教学中的互动外,在课程作业上教师也可以与学生互动,对于学生作业中存在的问题要及时分析和讲解,鼓励学生大胆求教,最好是在课堂上解决问题,一来能强化学生对知识的理解与记忆,二来避免学生问题堆积,影响后续知识的学习。在分析讲解问题时,教师要尽可能引导学生自己去思考和分析,让学生自己感受解决问题,收获知识的过程与乐趣,培养学生独立自主学习的习惯与能力。
(三)理论联系实际
鉴于《机械基础》课程知识复杂、抽象、实践性强等,所以在实际教学中教师必须要注重理论与实际的有效连接。如在机构和机器的概念教学中,教师要改变以往学生死记硬背的学习方法,运用实际生活的例子引导学生记忆:自行车属于机构,电瓶车以及摩托车都属于机器,它们能实现能量的转换,电瓶车可以实现电能到机械能的转变,摩托车可以实现化学能到机械能的转变。又如在导杆机构的教学中,教师就可以联系到农村家用的手摇抽水机,让学生明白导杆机构的工作原理;通过自卸翻斗车自动卸下货物的原理让学生掌握曲柄摇块机构;通过缝纫机踏板机构,让学生掌握曲柄摇杆机构的死点位置。
(四)突出学生主体地位
突出学生主体地位是新课程改革的要求之一,在以往《机械基础》课程的教学中通常处于主体地位的都是教师,很多时候学生都是被动学习知识,这对学生学习来说是很不利的。加之,很多教师在《机械基础》课程教学时都是直接罗列课本的知识,照搬下来传授给学生,学生只能跟着教师的思维运转,死板接受知识,没有自己独立的思考空间,这对学生思维能力的训练以及创新和创造能力的培养是极为不利的。这就需要教师要积极转变教学理念和方式,清晰认识到学生才是课堂学习的主体,在设计教学方案时要综合考虑学生的实际情况以及教学内容,还应设计尽可能多的开放性问题,鼓励学生大胆讨论,给学生足够的思考时间和空间,充分挖掘学生的思维潜能。还可以开展辩论活动,引入竞争机制,让学生在竞争中进步,这样也能有效活跃课堂氛围,提升课堂教学效率。
(五)注重多媒体教学
在以往的《机械基础》课程教学中,教具模型很简单,图以及实物都很小,不具备针对性和有效性,教学效率和质量都很难得到有效提升,学生对知识的掌握与应用也是似懂非懂,迷茫懵懂,借助多媒体展开《机械基础》课程教学正好能解决这一问题。多媒体可以将复杂图形、图表、难点问题等都直观化和形象化地展示出来,相较于传统教学中的挂挂画以及粉笔板书来说能节省更多时间,知识点也更加直观和清晰,能有效提升教学质量与效率。在《机械基础》课程教学中必然涉及到各种机械的运动,借助多媒体教学将机械的运动过程以及原理都直观地呈现在学生面前,学生更容易接受和理解,能帮助学生快速进入良好的学习状态,拓展学生的知识广度和深度,培养学生良好的学习习惯。教师也能有更多的时间关注学生的学习情况,了解学生的学习困难,开展更有针对性的教学。此外,直观、生动的动态化图画也更能开发学生的思维空间,培养学生的创新和创造思维能力。在传统的教学中,不论教师怎样讲解,配合怎样的图片,如槽轮等比较复杂的机构学生都很难想象出它的运动规律和过程。运用多媒体就可以将这些机构的运动过程和规律动态化地呈现在学生面前,其运动规律与过程学生都能一目了然,自然就能很快掌握其运动原理,让以往认为复杂的问题变得简单化。
二、结语
关键词: 机械设计基础 学时 课程设置 教学改革
随着近代机械工程学科的不断发展,相关的计算机技术、摩擦、及机械传动等分支学科迅速发展,深化了“机械设计基础”课程的内容。它着重培养学生掌握机构的基本分析方法、选择常见机构类型及一般工作条件下常用零部件的能力。通过该课程学习,学生应能分析一般机械的结构,了解其工作原理,具有通用机械零件的设计能力。随着现代社会的发展,迫切需要各种领域的机械设计人才,因而不同专业的设置应运而生[1]。
近年来,西华大学(以下简称“我校”)开设了机电工程、包装工程、工业设计、生物工程、建筑环境与能源应用工程等专业的“机械设计基础”课程,这些专业的学生在其他课程的课程设计、毕业设计乃至到工作岗位后,都会经常接触到各种类型的通用和专用机械,应该具备一定的机械基础知识。因此,“机械设计基础”是工科机械类及机械类专业的一门重要专业基础课。
为了提高教学质量和教学效率,激发学生学习热情和兴趣,在教学过程中我们积极进行教改和探索,特别是在理论教学内容方面做了改革。在适应不同专业设置过程中,“机械设计基础”教学大纲做了相应修改,课程学时也做了相应变动。理论课程学时包括64,56,48学时,下面就我校目前不同学时对应的“机械设计基础”理论教学内容做解析。
1.课时64学时的内容设置
“机械设计基础”上半部分主要讲述各类常用机构的设计和应用,即机械原理部分;下半部分主要讲授通用零件(连接零件-螺纹、键等;传动零件-带、链、齿轮等;轴系零件-轴、轴承等)的设计计算,即机械设计部分[2]。这两部分内容各有特点又相互联系,充分体现了课程内容体系的系统和完整。通过原理部分的学习,学生应掌握机器的工作原理,通过运动分析获得杆长等长度尺寸;通过设计部分的学习,学生应掌握通过计算准则获得零件的主要尺寸,并通过结构设计得以确定零件的其他尺寸,完成设计工作[3]。
课时64学时设置用于机电工程、包装工程、工业设计及机电卓越工程师实验班四年制本科教学[4]。随着知识经济的到来和信息技术的迅速发展,社会对人才的需求产生了很大变化,更强调实践能力和创新能力的培养。面向这些专业学生的培养计划及基于这些专业的学生未来大多数将在第一线从事机械设计、制造、维护等工作,在教学过程中不仅要培养学生熟练掌握专业基础理论知识的能力,而且要注重培养学生的实践应用能力、思维开创性和创新能力。因此要求学生掌握机械运动的基本原理,机械系统及零件设计的一般步骤,为以后机电系统、包装机械等的设计打下必要的理论基础。
由于这部分学生基础知识较为扎实,前续已经完成《工程制图》、《工程力学B》、《热工基础》等课程学习,后续还将进行《智能仪器设计》、《机械CAD/CAM》、《机电一体化系统设计》等课程学习。为适应这一教学要求,在理论教学内容上,加强了对机械相关概念的讲解,对机械的现代设计思想和方法做了较多评述,以使学生了解现代机械设计的发展现状和趋势。由于这些专业的学生在课程设计、毕业设计中可能会应用到机构运动分析、联轴器的选择、滑动轴承的设计这些方面的内容,在理论教学中,平面机构运动分析的图解法、联轴器的类型和选择方法、滑动轴承的结构形式及设计计算这些知识点应加以设置。在讲授过程中,对关键公式进行推导,使学生了解其由来,加深了解。如V带传动中由于楔形增压原理使当量摩擦系数大于平带传动的摩擦系数;对教学知识点进行拓展,如宽V带主要用于调速的原理加以阐述,使学生明白带传动可以用于机械无级调速中,从而开拓其创新思维。
2.课时56学时的内容设置
课时56学时设置用于生物工程四年制本科教学,该专业的学生应该具备灌装、装卸等机械知识,通过“机械设计基础”课程的学习,加强基础课与专业课之间的联系,使学生能够领会各种机构在机器中的应用。
为适应这一目的教学要求,在理论教学内容上,主要讲解常见机构的选型、通用零件的设计计算,让学生对所学知识消化透彻,了解一般机械的设计过程。由于课时较少,课程内容减掉机构运动分析的相对运动图解法,联轴器的选择,以及滑动轴承动压设计。讲授时除了要结合工程实例,还需结合日常生活中的一些现象,适当设疑,让学生课余时间回味与思考。
3.课时48学时的内容设置
课时48学时设置用于建筑环境及能源应用工程四年制本科教学,该专业要求学生具备建筑设备系统设计、调试和运行管理等方面的基本知识和技能,学生毕业后可从事室内环境设备系统和建筑公共设施的设计、安装调试、运行保障等方面的技术工作[2]。
由于该专业的学生对机械方面知识接触较少,对课程中涉及的各种机构、结构难以理解,同时理论课时设置少,为达到教学目的和效果,在教学内容中注意重点和难点内容。相对56学时教学内容,取消了该专业设备上出现很少的轮系教学内容,适当精简齿轮传动、带传动、链传动的部分讲述内容,如对常见的标准直齿圆柱齿轮进行重点讲述,而对斜齿圆柱齿轮和圆锥齿轮的强度计算进行删减。
随着社会和现代科学技术日新月异的发展,当代社会需要不同层次的工程技术人才,“机械设计基础”教学内容必须突破传统的教学理念,加强课程建设,不断改进教学内容,并结合适当的教学方法和手段,不断提高“机械设计基础”教学质量以适应现代工程教育的要求,为学生后续专业课程学习打好基础,使学生到具体工作岗位后能够更快更好地解决实际的工程设计问题。
参考文献:
[1]陆萍,宋可总,栾莹,孟剑锋.机械设计基础课程教学改革研究与实践[J].高等理科教育,2006,1:49-51.
[2]秦小屿,朱维兵.机械设计基础[M].成都:西南交通大学出版社,2012.
[3]蒲良贵,纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2006.
[4]李延斌,高有华,田方,姜彤.面向培养卓越工程师的机械设计基础课程改革[J].实验技术与管理,2012,9(4):231-233.
【关键词】机械设计基础;教学内容;教学手段;课程改革
1.机械设计基础课程的作用
机械设计基础包含机械原理和机械设计两门课程,是一门介于基础课和专业课之间的重要的设计性技术基础课,是高职高专数控、模具、汽车和机电类专业的一门主要的专业基础课,起着从基础课过渡到专业课的桥梁作用。本课程的教学目标不仅在于传授常用机构和通用零件的基本知识、基本理论和基本设计方法,更重要的是培养学生的实际机械设计能力、创新能力、工程意识训练。
2.机械设计基础课程存在问题
随着科学技术的不断发展,原有的机械设计基础课程的课程体系、教学内容和方法,表现的愈来愈不适应,主要反映在教学模式、教学内容陈旧、实验、实习基地建设和设备投入不足,现代教育技术和手段在教学中的应用不够广泛,与生产实际结合不够紧密,实践教学学时少,缺乏实践性、整体性和创新性,不利于学生实践能力的培养。这些问题影响了实用型和技能型人才的培养,制约了机械设计基础课程教学水平的提高。
3.机械设计基础课程教学改革
3.1确立课程的培养目标
(1)教师根据生产实际情况进行机构设计和选用机械零件,提高学生的学习兴趣。
(2)提高学生的实际动手能力和对生产实际问题的综合分析能力。
(3)培养学生具备设计机械传动和运用手册设计简单机械的能力。
(4)掌握用计算机辅助设计方法来设计机构和选用机械零件。
3.2教学内容的改革
高职教育教学内容及课程体系强调理论知识的应用,要求按照一线生产实际需要授课,其课程体系突出能力与素质的培养,因此,教学内容调整的思路是强调基本知识、基本原理,注重实际应用,引入反映机械设计理论和方法的新概念、新理论、新方法,介绍各种新型机构和新的机械设计方法,力求在压缩课内学时的前提下拓宽知识面,增加信息量,提高教学效果。
(1)增加计算机辅助设计的应用,尽管图解法曾在工程实际中起过举足轻重的作用,但是,随着对机构分析及设计精度和效率要求的提高,以及计算手段和方法的飞速发展,在机构分析和设计中采用解析法已显示出它的必要性和可能性,解析法便于与现代先进的设计手段结合起来,从而获得最佳的设计方案,能更准确、更全面地反映工程实际、解决许多图解法难以解决的问题。虽然如此,但图解法也有着它自身的优越性,图解法形象直观,更加有利于学生的理解,对某些简单问题比解析法更加方便有效。因此,在以解析法为主的原则下,兼顾图解法。
(2)强化机械零件及运动副的结构设计。如果机械类应用性人才,是指能操作现代化机器,能对及其进行调整、维护、管理,并不具有改进设计的能力的话,那么他们应该对机械零件的结构和运动副并具有一定的设计能力。所以,教学中心有所偏移势在必行。
(3)当今社会发展日新月异,新知识、新信息层出不穷。一个人的知识要想跟上社会的发展,需要有较强的获取信息的能力。同样,在机械设计过程中,很多数据知识点都是要靠查阅相关的机械手册或机械零件手册等一系列的资料才能获得;一个人设计者最起码要具有一定的获取信息、获取资料的能力。因此,在教学过程中,增加培养学生查阅相关手册设计的能力就显得格外重要。
(4)机械设计基础课程是一门实践性很强的专业技术基础课,所以在教学过程中应加大实践教学的学时数。我系在原有的机械设计基础课程实验室上加以改造,供学生分析各种机构的结构及特性,让学生能更加直观的了解各种结构的结构特性以及运动情况,并对机构传动装置进行拆装与调整,增强学生的实践动手能力。教师在指导过程中还可进行一些创新,设计并提出一些新的实验内容,如可选用一些磨损过的齿轮和使用过的减速器,让学生独立动手操作,通过分析,提出一些具体的修理、调整、改进的意见和解决问题的方案。这样,既巩固和加深了理论知识,又使理论知识与实践能力培养有机结合起来,同时使学生觉得学有所用。
3.3教学手段的改革
传统的教学系统是由老师、学生和教材这三个要素构成的,以教师为中心的传统教学模式,它的特点就是由教师通过讲授、板书,把教学内容传递给学生。传统教学模式便于控制教学节奏,协调课堂气氛,也便于师生之间的直接交流,并能充分展现教师的教学风格。随着机械原理教学改革地深入,教学手段也必须进行改革,否则难以完成相应的教学内容,也达不到相应的教学效果。机械原理部分有一些机构的原理比较抽象,无法用语言形象地表达清晰,学生认知困难,很难在学生中形成深刻的印象。适当运用直观教学的手段,改革程式化的教学方法,采用实物激励法、模型演示法、实践教学法可以增强学生的感性认识,提高学生的工程知识和业务技能,提高教学效率,改善教学效果。在教学中,四杆机构的演化、死点位置的应用和危害及机构通过死点的方法,机构综合、机构的创新设计及新型的机构(如机械手、机器人等)、各种间歇运动机构的原理、应用及齿轮的各种加工方法等,是教学环节中不易掌握的难点,由于学生没有太多的实际生产经历,很难通过想象加以理解。在教学中,可以通过录像、动画的演示,把难点体现得很直观,让学生很容易理解和掌握。
3.4考核制度的改革
初步打算对传统的考核制度加以改革,新的考核制度应注重学生的综合素质,采取理论知识与实际动手能力并重的考核方法,实现考核形式多样化,引导和激励学生提高创新意识。
4.结束语
总之,机械设计基础课堂教学的改革是一个系统工程,涉及到课程教学的各个环节,全面推进教学改革措施,才能取得良好的效果。必须删掉陈旧或重复的教学内容,增加新发展的内容,拓宽学生的知识面;在教学方法上,充分利用计算机的辅助教学作用,使计算机贯穿于整个教学环节,使教学方法上一个台阶,为学生学习专业课和走向工作岗位打下坚实的机械设计基础。
【参考文献】
[1]柴鹏飞.机械设计基础.机械工业出版社,2007.