高良鳳

浙江科技學(xué)院機械與汽車工程學(xué)院 浙江杭州 310023

機械原理和機械設(shè)計的實驗教學(xué)是課程教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，對實現(xiàn)課程教學(xué)的目標(biāo)起著不可或缺的作用。它是學(xué)生學(xué)習(xí)機械原理和機械設(shè)計、進行工程實踐的重要途徑，是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、分析問題和解決問題的能力以及啟迪學(xué)生創(chuàng)新思維、開拓創(chuàng)新潛能的重要手段。然而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會的進步，傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式已不再適應(yīng)高等學(xué)校培養(yǎng)高素質(zhì)人才的需要。針對傳統(tǒng)實驗教學(xué)多以驗證性為主、實驗學(xué)時設(shè)置不合理等弊端，我院針對機械原理、機械設(shè)計課程的內(nèi)容、特點及要求單獨設(shè)置了機械零部件性能試驗實驗課程，相比以前的課程實驗增加了學(xué)時數(shù)，為48學(xué)時，實驗內(nèi)容也做了很大的調(diào)整。

1 編寫機械零部件性能試驗教學(xué)大綱，合理設(shè)置實驗項目及內(nèi)容

根據(jù)機械原理、機械設(shè)計課程內(nèi)容及以往的實驗設(shè)置情況，我們主要開設(shè)1個認(rèn)知實驗、3個大實驗項目。每一大項中再設(shè)置驗證性、綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性的實驗內(nèi)容，以達(dá)到鞏固專業(yè)基礎(chǔ)知識的目的，從而進一步培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計及工程實踐能力，同時也激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

1.1 機械認(rèn)知

這個實驗主要是讓學(xué)生參觀機械原理、機械設(shè)計、機械創(chuàng)新設(shè)計陳列柜，通過觀察分析各類機構(gòu)、零部件及創(chuàng)新方法等，使學(xué)生對所學(xué)課程有更進一步的感性認(rèn)知，同時激發(fā)對所學(xué)專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。

1.2 機構(gòu)分析實驗及創(chuàng)意設(shè)計

實驗主要內(nèi)容為：(1)機構(gòu)運動簡圖的測繪與分析：要求學(xué)生分析機構(gòu)，畫出機構(gòu)運動簡圖并計算自由度。主要目的是使學(xué)生掌握正確繪制機構(gòu)運動簡圖的方法及機構(gòu)自由度的計算方法，理解機構(gòu)自由度的概念。(2)機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計及模擬：要求學(xué)生自行設(shè)計機構(gòu)運動方案，并進行機構(gòu)組裝、調(diào)試、運行及改進，最終確定方案。目的在于通過實驗使學(xué)生靈活運用機構(gòu)組合、機構(gòu)演化與變異，創(chuàng)造性地設(shè)計、拼接機構(gòu)。同時也提高了學(xué)生的實際動手能力，通過對方案進行結(jié)構(gòu)分析、運動分析、動力分析及實際測定，檢驗設(shè)計的方案是否滿足工作要求，培養(yǎng)學(xué)生對各種常見機構(gòu)的綜合運用能力及創(chuàng)新設(shè)計能力。通過機構(gòu)的方案設(shè)計、機構(gòu)的組裝調(diào)試及模擬運行等使學(xué)生實際動手能力、團結(jié)協(xié)調(diào)能力得到較好培養(yǎng)，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，激發(fā)和調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自主性，以及參加各類機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的熱情。

1.3 機械傳動性能測試分析及創(chuàng)新組合

實驗主要內(nèi)容為：(1)各種典型機械傳動裝置并測試參數(shù)曲線及分析比較：要求學(xué)生分別組裝帶傳動、鏈傳動、萬向節(jié)傳動、蝸桿傳動、齒輪傳動等測試裝置，并測試在傳遞運動與動力過程中的參數(shù)曲線，分析比較運動特點及優(yōu)缺點。目的是使學(xué)生通過組裝各種典型機械傳動裝置，并測試在傳遞運動與動力過程中的參數(shù)曲線，進一步分析比較各類傳動的運動特點、優(yōu)缺點及使用場合。(2)優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計組合傳動系統(tǒng)：要求學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計組合傳動系統(tǒng)，進行組裝調(diào)試并測試各類參數(shù)，分析比較各類組合的優(yōu)缺點，最終確定最佳組合傳動系統(tǒng)。主要目的在于通過優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計組合傳動系統(tǒng)，進一步加強學(xué)生對傳動系統(tǒng)的合理布置及優(yōu)化、傳動效率的提高等的創(chuàng)新設(shè)計意識，鞏固學(xué)生的機械設(shè)計能力與工程實踐能力。

1.4 機械零部件性能試驗

實驗主要內(nèi)容為：(1)減速器拆裝及軸系結(jié)構(gòu)分析：要求學(xué)生正確拆裝各類減速器，畫出軸系結(jié)構(gòu)圖；了解減速器整體結(jié)構(gòu)以及零部件結(jié)構(gòu)特點和作用；測定減速器主要參數(shù)，如中心距、齒輪齒數(shù)、傳動比、傳動方式、判定輸入、輸出軸；確定斜齒輪或蝸桿的旋向及軸向力；觀察軸承代號及安裝方式；等等。目的在于通過對減速器的拆裝、結(jié)構(gòu)分析和對軸系結(jié)構(gòu)測繪的過程，全面細(xì)致地觀察齒輪減速器的整體結(jié)構(gòu)以及零部件的結(jié)構(gòu)特點，并了解它們是如何綜合考慮滿足功能要求、強度剛度要求、加工工藝要求、裝配調(diào)整定位要求、密封潤滑要求以及經(jīng)濟性要求的，以達(dá)到理論聯(lián)系實際，加深關(guān)于結(jié)構(gòu)方面的感性認(rèn)識，為能設(shè)計出較為合理的減速器打下良好基礎(chǔ)。(2)漸開線齒輪范成及齒輪參數(shù)測定：要求學(xué)生用范成法原理加工變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪；用游標(biāo)卡尺測定漸開線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)。通過實驗使學(xué)生掌握用范成法制造漸開線齒輪的基本原理；了解漸開線齒輪產(chǎn)生根切現(xiàn)象的原因和避免根切的方法；鞏固并熟悉齒輪的各部分尺寸與參數(shù)的關(guān)系和漸開線的性質(zhì)。(3)剛性回轉(zhuǎn)件的動平衡測試：要求對剛性轉(zhuǎn)子進行動平衡測試。通過實驗使學(xué)生鞏固動平衡知識，熟悉剛性轉(zhuǎn)子動平衡的方法。(4)滑動軸承性能測試與分析：要求學(xué)生測試動軸承的特性曲線、徑向油膜壓力分布曲線與承載量曲線等。目的在于使學(xué)生了解滑動軸承的動壓油膜形成過程與現(xiàn)象；了解滾動軸承、滑動軸承的特性、使用場合及各自的優(yōu)缺點。(5)軸系結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計：要求學(xué)生設(shè)計一軸系結(jié)構(gòu)并組裝，分析軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，若發(fā)現(xiàn)錯誤或是不合理之處，應(yīng)修改軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并重新組裝軸系結(jié)構(gòu)；繪制軸系結(jié)構(gòu)裝配圖。目的在于使學(xué)生熟悉和掌握軸的結(jié)構(gòu)與其設(shè)計，弄懂軸及軸上零件的結(jié)構(gòu)形狀及功能、工藝要求和裝配關(guān)系；掌握軸及軸上零件的定位與固定方法；掌握軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求與常用軸系結(jié)構(gòu)；了解軸承的類型、布置、安裝及調(diào)整方法，以及潤滑和密封方式等。

2 充足的實驗課時，促使學(xué)生能深入到每個實驗中去

傳統(tǒng)的課程實驗都是依附于課程的，實驗學(xué)時往往都很少。如機械原理、機械設(shè)計課程實驗總學(xué)時為14學(xué)時，分兩個學(xué)期完成。由于課時少，只能安排一些最基礎(chǔ)的驗證性、綜合性的實驗。在實驗中多以教師講解為主，學(xué)生按照教師的指導(dǎo)完成實驗，給學(xué)生思考摸索的機會很少?，F(xiàn)在的機械零部件性能試驗課程有48學(xué)時，一學(xué)年內(nèi)完成。在設(shè)置上增加了一些創(chuàng)新性、設(shè)計性的實驗。學(xué)生對每個實驗都能充分投入，對實驗儀器、實驗原理等都能充分地熟悉了解，實際動手能力得到提高。在設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗上也給予充分的思考時間，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

3 采取以學(xué)生為主體、教師啟發(fā)指導(dǎo)的實驗教學(xué)形式，并以多媒體輔助教學(xué)

實驗教學(xué)方法采用以學(xué)生為主體、教師啟發(fā)指導(dǎo)的實驗教學(xué)形式。要求學(xué)生做好實驗預(yù)習(xí)，對實驗中一些零部件的作用以及較為復(fù)雜零部件搭接方法采用多媒體進行講解演示，使學(xué)生快速了解零部件功能，同時增加了學(xué)生設(shè)計方案的時間。每個實驗都要求學(xué)生自己設(shè)計實驗方案，經(jīng)教師檢查認(rèn)可后確定方案的可行性和安全性。在實驗中教師給予學(xué)生最大的自由度，放開手腳，使學(xué)生成為實驗的主人。當(dāng)學(xué)生遇到困難時，教師給以幫助或提示，并引導(dǎo)學(xué)生主動查找相關(guān)資料，從多角度、多渠道去觀察和思考問題，不斷進行探索和創(chuàng)新。

4 教學(xué)實踐效果

兩年機械零部件性能試驗實驗課程教學(xué)，已取得了良好的效果：

4.1 充分提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性，同時也深化對本專業(yè)的感情

傳統(tǒng)實驗以教師講解為主，學(xué)生多是在教師的指導(dǎo)下完成實驗，造成許多知識點學(xué)生未能完全理解。通過機械零部件性能試驗實驗課程，學(xué)生在實驗室的時間大大增加，能充分將理論知識與實際相結(jié)合，理論知識得到了鞏固，并促使學(xué)生進一步思考與探索。同時對所學(xué)專業(yè)有了更深的了解，提高了對本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。

4.2 提高學(xué)生綜合運用所學(xué)理論知識分析和解決實際問題的能力，同時也激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識

實驗的設(shè)置由簡單到設(shè)計性、創(chuàng)新性的過渡，促使每個學(xué)生都能投入到實驗中去。通過方案選擇設(shè)計、傳動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計、綜合性能測試等，使學(xué)生將多門課程(機械原理、機械設(shè)計、控制理論、計算機語言等)的知識或多項單獨開設(shè)的實驗合成一項綜合實驗，所學(xué)理論知識得到全面系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，同時提高了學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析、解決實際問題的能力。通過對所設(shè)計的方案進行創(chuàng)新優(yōu)化，能較好激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計意識，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造性。

4.3 大大提高了實驗設(shè)備的利用率及實驗室的使用率

實驗學(xué)時和實驗項目的增加，讓以前閑置的實驗設(shè)備都得到充分利用。同時實驗室也為學(xué)生提供了良好的創(chuàng)新實踐活動條件，促使學(xué)生積極報名參加各類工程技術(shù)創(chuàng)新大賽，并充分利用實驗室的資源進行方案的模擬運行。

4.4 培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的工作作風(fēng)和團隊協(xié)作精神

由于大部分實驗的實驗條件和方法都由學(xué)生自己擬訂，實驗過程中往往會出現(xiàn)理論上可行，但實際做起來困難的情況，有的學(xué)生會出現(xiàn)急躁、心灰意冷的狀態(tài)，指導(dǎo)教師應(yīng)給予正確的引導(dǎo)和鼓勵，使其及時調(diào)整心態(tài)，正確對待挫折，并積極思考。同時也要求學(xué)生能分工明確、互相協(xié)作，達(dá)到事半功倍的效果。通過實驗學(xué)生的綜合素質(zhì)得到提高。

5 結(jié)束語

機械零部件性能試驗課程實驗已取得了一定的效果，但也存在著一些問題和困難，如教師的工作量加大、實驗設(shè)備的維護與保養(yǎng)等問題。今后我們將不斷進行探索和改革，進一步完善實驗學(xué)時設(shè)置及教學(xué)方法的改革。

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