項(xiàng)目教學(xué)在機(jī)電設(shè)備故障診斷與維修教學(xué)中的應(yīng)用*

喬印虎，張春燕，緱瑞賓，司志遠(yuǎn)，陳杰平

(安徽科技學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，安徽 鳳陽(yáng) 233100)

項(xiàng)目教學(xué)在機(jī)電設(shè)備故障診斷與維修教學(xué)中的應(yīng)用*

喬印虎，張春燕，緱瑞賓，司志遠(yuǎn)，陳杰平

(安徽科技學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，安徽 鳳陽(yáng) 233100)

摘要：機(jī)電設(shè)備故障診斷與維修課程是安徽科技學(xué)院應(yīng)用型示范本科專業(yè)的核心課程，教學(xué)過(guò)程中主要培養(yǎng)學(xué)生解決工程問(wèn)題的能力，包括運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)分析機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)故障，通過(guò)電路分析機(jī)電設(shè)備的電路故障等。在教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)用斯沃?jǐn)?shù)控維修軟件，以數(shù)控機(jī)床為載體，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目教學(xué)；斯沃軟件；工程能力；教學(xué)實(shí)踐

機(jī)電設(shè)備故障診斷與維修是機(jī)電類相關(guān)專業(yè)必修的核心課程。安徽科技學(xué)院自2006年開(kāi)設(shè)數(shù)控技術(shù)專科專業(yè)起，為了提高學(xué)生的設(shè)備維修技能，購(gòu)買了數(shù)控實(shí)驗(yàn)臺(tái)，開(kāi)設(shè)了數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修課程，主要教學(xué)內(nèi)容包括機(jī)械物理信號(hào)分析基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)的基本概念、機(jī)械零件的失效形式和機(jī)械狀態(tài)識(shí)別方法等設(shè)備診斷原理，典型設(shè)備及主要傳動(dòng)部件的故障診斷技術(shù)。通過(guò)加強(qiáng)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決設(shè)備故障診斷相關(guān)問(wèn)題，為科技創(chuàng)新活動(dòng)、專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)習(xí)，以及從事有關(guān)機(jī)電行業(yè)設(shè)備維護(hù)維修工作奠定堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，具備較強(qiáng)的數(shù)控設(shè)備、柔性加工系統(tǒng)等機(jī)電一體化產(chǎn)品操作、調(diào)試、診斷和維護(hù)等實(shí)際操作技能[1]，成為具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的高等專業(yè)人才。

1培養(yǎng)目標(biāo)

培養(yǎng)目標(biāo)為：對(duì)光、機(jī)、電、液、氣一體化基礎(chǔ)知識(shí)及發(fā)展趨勢(shì)有一定了解；對(duì)機(jī)電一體化的分析和設(shè)計(jì)方法熟練掌握，對(duì)典型 PLC 的原理及軟件設(shè)計(jì)過(guò)程了解；通過(guò)了解本地區(qū)機(jī)械加工業(yè)、數(shù)控技術(shù)和特種加工業(yè)等行業(yè)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，具備研究新系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)新技術(shù)的初步能力；具備從事數(shù)控機(jī)床和加工中心等高智能設(shè)備的軟件編程及設(shè)備操作工作、繪制電氣圖樣的能力；具備從事銷售機(jī)電產(chǎn)品和售后服務(wù)的能力；對(duì)于一般機(jī)械工程項(xiàng)目要具備策劃和規(guī)劃初步能力；通過(guò)熟悉裝備制造業(yè)的前沿動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)，具備較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力以適應(yīng)本行業(yè)發(fā)展需要；能夠熟練查閱和翻譯與專業(yè)相關(guān)的外文資料，具有一定的外語(yǔ)口語(yǔ)能力，對(duì)于使用文獻(xiàn)檢索、資料查詢的基本方法要熟練；在從事本專業(yè)領(lǐng)域科學(xué)實(shí)驗(yàn)和開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序時(shí)具備創(chuàng)新思想。

2培養(yǎng)方法

為了達(dá)到上述培養(yǎng)目標(biāo)，課程教學(xué)打破了以老師講授為主，學(xué)生練習(xí)為輔的常規(guī)教學(xué)方法，在教學(xué)過(guò)程中實(shí)行“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”和“理實(shí)合一”教學(xué)方法，加大實(shí)踐環(huán)節(jié)的比重，增設(shè)了創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。由于課程涉及到信號(hào)采集、處理和分析，故障類型的判斷，維修工具的使用，以及電路程序的設(shè)計(jì)等多方面知識(shí)，盡管前期學(xué)生學(xué)習(xí)了相關(guān)課程，但在實(shí)際運(yùn)用時(shí)還會(huì)不知所措；為此，在教學(xué)過(guò)程中，采用學(xué)生實(shí)踐多層次相結(jié)合的方式，具體如下。

1)基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。由實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容講解基本結(jié)構(gòu)和維修工具，學(xué)生分組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、分析，實(shí)驗(yàn)室教師和任課教師當(dāng)場(chǎng)指導(dǎo)，學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

2)綜合性實(shí)驗(yàn)。在工程訓(xùn)練中心實(shí)行分組集中進(jìn)行，學(xué)生提交實(shí)習(xí)報(bào)告書。

3)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。由教師、學(xué)生提出并討論確定創(chuàng)新課題，課題內(nèi)容需與機(jī)電類相關(guān)，學(xué)生利用課余時(shí)間，提出設(shè)計(jì)、研制方案，由指導(dǎo)教師指導(dǎo)，以學(xué)生為主，包括完成最后的零部件加工制造、裝配和調(diào)試，并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告或作品。

在具體實(shí)施時(shí)，采用小班授課，選拔理論和實(shí)踐能力強(qiáng)的“雙師型”教師承擔(dān)授課任務(wù)，保證理論課老師也必須是實(shí)踐環(huán)節(jié)課的老師，并在工作量上予以傾斜，使得理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)結(jié)合更加緊密。此方法鍛煉和提高了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)從事工程實(shí)踐的能力和創(chuàng)新能力，教學(xué)效果較好。

3教學(xué)理念舉例說(shuō)明

3.1仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用介紹

雖然很多學(xué)校都有數(shù)控機(jī)床電氣連接實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，但是學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手率并不高[2]，原因在于數(shù)控機(jī)床電氣接線所需的機(jī)床低壓元器件種類繁多，數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的連接電纜不宜經(jīng)常性地插拔，教師對(duì)學(xué)生接線正確與否的排查工作量大等。王衛(wèi)東等[3]基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)發(fā)了數(shù)控維修軟件系統(tǒng)，并將開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際的教學(xué)中。斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件能對(duì)數(shù)控機(jī)床的電氣裝配、調(diào)試和故障排除等過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，電器元件都做成了真實(shí)照片顯示，可以很好地滿足設(shè)備維修課程的教學(xué)需求，且直觀性好[4-8]。

3.2以斯沃軟件為例培養(yǎng)學(xué)生電氣故障排查方法

圖1　軟件仿真電氣連接

為了讓學(xué)生學(xué)習(xí)電氣原理圖并通過(guò)電氣原理圖分析機(jī)電設(shè)備的故障，需要加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)。但由于數(shù)控機(jī)床等機(jī)電設(shè)備不僅價(jià)格較為昂貴，而且連線十分復(fù)雜，使得實(shí)際教學(xué)過(guò)程中學(xué)生動(dòng)手操作環(huán)節(jié)缺失，通常是以教師的演示為主，因此很難達(dá)到滿意的教學(xué)實(shí)驗(yàn)效果；為此，采用了斯沃軟件進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練，例如電器元件布局實(shí)驗(yàn)可以用該軟件實(shí)現(xiàn)電器布局、連線以及電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程。軟件操作主要有3個(gè)過(guò)程：放置元件、連線和通電，其中放置的元件包括多種型號(hào)繼電器、接觸器、斷路器、熔斷器、伺服驅(qū)動(dòng)、電源和變頻器等，元件種類齊全，可以滿足教學(xué)的需求。軟件中的電氣連接如圖1所示，要求學(xué)生將其中的數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)、變頻器和電動(dòng)機(jī)等連接關(guān)系繪制下出來(lái)(見(jiàn)圖2)。由于都是實(shí)物照片形式，這樣在將來(lái)機(jī)電設(shè)備維修時(shí)能夠快速地上手。通過(guò)該教學(xué)實(shí)踐，取得了很好的效果。

圖2　學(xué)生練習(xí)接線后繪制的電路圖

Project Teaching in Machinery Fault Diagnosis and Repair Curriculum

QIAO Yinhu,ZHANG Chunyan,GOU Ruibin,SI Zhiyuan,CHEN Jieping

(School of Mechanical Engineering Anhui Science and Technology University，F(xiàn)engyang 233100，China)

Abstract：The mechanical and electrical equipment fault diagnosis and repair program is a professional core course in our application-oriented demonstration undergraduate university. The main target is to train students to solve engineering problems in the teaching process, including the vibration of machinery and equipment failures of digital signal processing technology, and the circuit failure of mechanical and electrical equipment through circuit analysis. In teaching practice, the application of Swatch CNC repairing software to CNC machine tools as a carrier is proposed, and help students analyze and solve problems, then obtain better teaching results.

Key words:project teaching，swan software，engineering capability，teaching practice

中圖分類號(hào)：G 642.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B