机械原理
前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇机械原理范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。
机械原理范文第1篇
如果我们想要了解机械加工成形的原理，那么首要的任务就是要知道什么是机械加工、机械加工的含义、机械加工的内容、机械加工行业的发展等。下面我们就了解一下什么是机械加工。
一、机械加工简介
（一）、机械加工的概念
机械加工，顾名思义，就是运用一定机械加工机器对要加工的物品进行加工，从而使要加工的物品在原来的基础上在尺寸外形和有关性能上有所改变，从而达到我们对物品加工的目的。机械加工还有广义和狭义上的概念。广义上的机械加工主要就是指把要加工的物品在机器上，或者说是运用一定的机械手段让物品达到我们的理想状态的一个生产制造过程；而狭义上就是指运用铣床、钻床、压铸机、车床、冲压机等有关专用的机械设备对零件进行加工制造的过程。其实，总的来说，机械加工就是一个运用机械手段制造加工零件的过程。
（二）、机械加工的分类
机械加工有冷加工和热加工两种，冷加工和热加工是按照被加工的零件加工时所处的温度状态决定的。所谓冷加工，就是在保证被加工零件的物理性质和化学性质不变的前提下进行加工，因此，冷加工是需要在常温下进行工作的；相反，在不是常温下进行的机械加工就被叫做热加工，而这种不是常温下的温度同样也分为两种，一种是高温，一种是低温，这两种温度下的零件加工过程中，被加工零件的化学和物理性质是会改变的。
（三）、机械加工工作
在一些日常生活中，我们经常能看见很多有关机械加工的工作。例如我们会在一些建筑工地上看见工人焊接铁片、装修人员对室内进行装修过程中进行钻眼、维修公司对机电商品的维修等等。总的来说，机械加工工作有很多，其中包括：灯丝电源绕组、金属拉拔、重型加工、激光切割、金属板材弯曲成型、等离子切割、模锻、水喷射切割、金属粘结、精密焊接等。
（四）、机械加工行业的发展的重要性
在如今飞速发展的社会经济条件子下，机械加工行业成为了各个行业发展的前提，因为无论其他行业如何发展，首先最根本的就是机械加工行业。比如一个产品的成形过程离不开机械加工；一个商品的包装离不开机械加工；商品的运输途径、销售途径同样离不开机械加工。机械加工行业是一个为人们提供机械产品的必要性行业，是一个国民经济的装备部队，是一个衡量国家经济发展的标准之一。纵观西方的一些发达国家，他们国家经济的发展靠的就是机械加工制造业的发展，我国近几年发展迅速，很大程度上也是取决于机械加工制造行业的高超技术的发展。因此要想成为行业中的首领，经济中的强国，就要把机械加工制造放在发展的突出位置。
二、机械加工成形的过程
（一）机械加工成形过程简介
机械加工的过程就是零件加工成形的过程，各种零件的加工过程都有所不同，但都必须遵循一定的规律，而且都必须经历机械加工的生产过程。对于机械机器的生产方式而言，机械加工的过程包括对所需原材料的运输和保存、对零件做好生产前的准备工作、制作毛坯、对零件进行加工并且进行热处理、装配生产的产品、然后进行调试、涂油漆并且对产品进行包装等内容。
然而机械加工中最重要的就是机械加工的工艺过程，工艺过程就是指的直接改变被加工物体的形状、尺寸等外在特性，或者直接改变他的内在性能，并且把加工的物品加工成一个成品。
（二）机械加工成形所需器械
机械加工过程中要用到很多器械，例如：数显车床、数显成型磨床、数显铣床、电火花机、内圆磨床、慢走丝、快走丝、中走丝、万能磨床、激光焊接、还有一些可以对零件进行精密加工的有关车、刨、磨等加工机器，这种机器功能很全，局限性小，能够加工一些形状不太规则的零件，并且能够达到很精密的程度。
三、机械加工成形的原理
机械加工成形的过程都要遵循一定的成形原理，下面我们就具体几种机械加工工作的成形原理进行分析。
（一）、零件表面机械加工的原理
各种东西都有它独特的外形特性，尺寸形状是不同的，但他们也有相同的地方，就是表面，例如圆柱、正方体、长方体、甚至不规则的几何体都是由很多个表面构成的。如果我们要得到我们需要的形状，就要对零件进行切割等机械加工工序，而对于传统的零件表面的成形原理太过局限，而且缺乏描述上的准确性，因此我们就要对零件表面成形的原理进行完善。
1 机床上零件表面成形的过程及原理
对于线性表面的需加工零件，需要运用金属切削机床进行加工。而这种零件表面发生线的成形原理就是这种现行的表面通过导线以及母线之间的相对运动而成形的原理。
2 简单表面的成形原理
简单表面的母线是沿着它的导线进行平行移动的，而它的导线是一种简单的成形线，有的导线就是圆或者直线。简单表面大多都是可逆的表面，就是说简单表面的导线和它的母线是可以交换的，因此，简单表面的成形方法有很多种。例如：加工直齿圆柱齿轮的齿轮廓表面时，要用到滚齿机，在齿轮的端面上，多齿滚刀首先了渐开线的母线。
（二）、超音波切割应用技术的过程及原理
超音波切割应用技术主要是应用于电子产品的有关零件，陶瓷有关的零件，还有光学的有关零件，主要针对的是一些加工比较困难的材料切割过程，例如玻璃还有陶瓷。因为普通的切割刀片有很大的局限性，例如刀片钝化、气孔堵塞等晴况，都会给材料的切割带来困难。因为这些原因，我们发现了超音波切割应用技术，这种技术有一定的加工原理，这种原理是把主轴后方的一个超音波振动器产生的前后振动，然后经过切割刀片的基台和主轴把振动传送到切割刀片的外圆部分，并且将其转换成半径方向上的膨胀运动。通过这种转换振动的方式，得到超音波加工所需要的理想振动方向。
超音波切割加工的的结果是一边使加工物体的表面产生一些细小的破碎屑，并且一边对其进行加工，这样很大程度上的降低刀片的负荷程度。超音波切割技术在运用过程中产生的振动，使得加工物品和切割刀片之间产生了细微的空隙，这种空隙的产生很大程度上改善了磨粒的有关冷却效果，除了这些，还可以防止磨粒的钝化，和之前所说的气孔堵塞等现象的发生，除此之外最重要的就是能够延长刀片的寿命并且会使物品的加工质量有所提高。
机械原理范文第2篇
关键词：机械原理；机构创新设计；应用；案例
设计是把各种先进科学技术成果转化为生产力的一种方法和手段，是人类征服自然改造世界的基本活动之一，是人们为满足一定的需求而进行的一种创造性活动的实践过程。就机械设计而言，它是从给定的合理的目标参数出发通过各种手段和方法创作出一个所需的优化的机器或机构的过程。机械设计理论和方法是随着人类无止休的需求及科学技术的进步而发展和成熟的。近几十年来电子技术、信息技术、计算机技术的突飞猛进让机械设计发生了翻天覆地的变化，出现了有限元分析、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计等新方法，使设计质量和速度有很大提高。作为将来的机械工程师十分有必要了解机械设计理论和方法的发展历程、研究现状、未来发展趋势，熟悉和掌握现代机械设计方法，应用于实际[1]。
一、机械设计原理概述
机械设计理论与方法论是关于机械设计本质和设计方法的系统理论，目的在于揭示机械设计过程的本质规律，探索各种有效的设计方法，为实际的设计工作提供指南。现代设计理论和方法在现场生产实际中具有广阔的应用天地，它覆盖了所有机械产品的设计及制作过程，对于提高生产率，加快国民经济的发展有着重要的意义。
二、机械创新设计中的机构创新
把含有3个构件以上、且不能再进行拆分的闭链机构称为基本机构，其要素是闭链且不可拆分性。基本机构可以直接应用在机械装置中，只有一些简单机械中才包含一个基本机构，如空气压缩机中包含一个曲柄滑块机构。若干个互不连接、单独工作的基本机构可以组成复杂的机械系统。各基本机构之间进行运动协调设计。各基本机构通过某种连接方法组合在一起，形成一个较复杂的机械系统，这类机械是工程中应用最广泛、也是最普遍的[2]。
1.机构的创新设计
机构组成原理：把基本杆组依次连接到原动件和机架上，可以组成新机构。机构组合原理为创新设计一系列的新机构提供了明确的途径。机构的创新设计分为以下几种形式：（1）机构的串联组合与创新设计：前一个机构的输出构件与后一个机构的输入构件刚性连接在一起，称之为串联组合。前一个机构称为前置机构，后一个机构称为后置机构。其特征是前置机构和后置机构都是单自由度的机构。（2）机构的并联组合与创新设计：可以将几个单自由度的基本机构的输入构件组合起来，保留单自由度构件的输出运动；可以将几个单自由度机构的输出构件组合起来，保留单自由度构件的输入运动；也可以将几个单自由度基本机构的输入构件和输出构件分别都组合起来；均称为并行连接。其特征是各基本机构均是单自由度机构。（3）机构的叠加组合与创新设设计：机构叠加组合是指在一个基本机构的可动构件上再安装一个以上基本机构的组合方式。把支撑其它机构的基本机构称为基础机构，安装在基础机构可动构件上面的基本机构称为附加机构[3]。（4）机构的封闭组合与创新设设计：一个两自由度机构中的两个构件用单自由度的机构连接起来，形成一个自由度的机构系统，称为封闭式连接。其特征是基础机构为二自由度机构，附加机构为单自由度机构。
2.基于原机构的再生创新和综合
基于现有装置的再生创新综合，其设计全过程可分如下5步：（1）明确所设计机器的功能要求，并作相关调研；（2）运动链一般化，把原有机构通过抽象化，转化为只含有只含转动副和构件的运动链；在转化过程中要注意不要改变自由度、转动副和构件的邻近关系；（3）运动链数综合：通过运动链综合的作用，使原有一般化的转动副和构件综合为新的全部可能的一般化运动链。在综合过程中可以利用拓扑理论和图论的相关理论。（4）运动链再生：就是根据设计要求与约束条件，选取满足条件的一般化的运动链；（5）最后进行机构的结构化设计，得到机械装置的运动简图[4]。
三、机构创新设计的应用
机构创新设计有多方面的应用，以凸轮控制机构的机械设计为例，讲解其应用价值。要求根据机械设计的创新路径和方法，设计一个凸轮控制机构，其能够使一个质量为M，并在规定的路程D中作循环往复运动，并要求比原机构能获得更大的机械效益。
首先应明确机械设计的核心问题是如果怎样设计能够使凸轮控制机构去驱动连接点P，并获取最大化的机械效益，同时机构的自由度应为1。为了把复杂的问题简单化，可以忽略次要问题仅关注驱动点P之前的传动机构，它是F=1的凸轮摇杆机构，其对应运动链如图1所示。
其次设计好运动链后，要进行运动链数综合。由于机械设计创新设计的出发点是为了获取较大的机械效益，可以通过增加机构杆件数来满足上述要求，考虑的自由度不能发生变化，增加机构杆件数应不少于两个，设计好新的装置具有六杆运动链，2种独立异构型式，即斯蒂芬森链与瓦特链。比如在进行斯蒂芬森链的设计过程中，需要根据结构与功能相适应的原则对斯蒂芬森链进行结构的改变[5]。由于该装置是一种凸轮控制机构，需要进行运动副的更替，也就是说必然进行运动副的替代，即用一个凸轮副去替代运动链中的一个二元素杆与2个转动副，故得到演化后运动链。
四、结论
进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。运用机构学原理进行机械设计创新，首先要学习掌握相关的机构理论与已有的结构，才能在创新思维的指导下进行创新设计。
参考文献：
[1]魏三平.机械原理与机械零件课程设计的关系[J].教育理论与实践.2008（S2）：59-61.
[2]李笑，刘福利，陈明.改革机械原理课程设计注重培养创新设计能力[J].教书育人.2001（02）：79-81.
[3]李法新，王金凤，王利红.机械类专业大学生综合创新能力的培养[J].河南教育（高校版）.2008（04）：89-92.
机械原理范文第3篇
1系统化设计方法
系统化设计的主要特征方法是：将设计的几个设计元素组成的一个系统，每一个设计拥有独立的设计元素，各元素之间存在有机的联系，并具有层次性，这样的话，所有的设计要素进行组合后，可以达到设计系统所需的任务。我国设计者在进行产品方案设计时，基本上沿用了德国标准设计方式。另外，还借鉴了其他发达国家的系统化设计思想，如下：
(1)产品功能特征构思、结构设计和零件设计等都来源于用户的需求，具体设计时，利用质量功能布置方法从产品开发的宏观过程出发，系统地将用户需求信息合理有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。
(2)借助于生命系统理论，将产品看作有机体的生命系统，就是产品的设计过程可以看成：功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时，产品的功能要求由生命系统图符抽象地表达，形成产品功能系统结构。
(3)将系统科学的应用(机械设计中)分为两个问题：
(1)应用系统处理的方法处理所设计的产品，最佳地确定其组成部分(单元)及其相互关系；
(2)为了根据设计目标，合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段，可将产品设计过程看成一个系统。
2结构模块化设计方法
通过结构模块的组合，实现产品的方案设计的方法被称为结构模块化设计方法。其具体的应用场合为：适用于特定种类的机械产品：由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易。结构模块化设计方法的基本要求是：在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，不同的产品可以通过选择和组合这些模块化基本结构组建而成。
3智能化设计方法
借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，根据设计方法学理论，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构是智能化设计方法的主要特点。目前，利用三维图形软件和虚拟现实技术进行设计是智能化设计方法的主要途径，因其直观性好而被用户接受。但其系统性较差，且零部件的结构、形状，尺寸，位置的台理确定，要求软件具有较高的智能化程度，一般有丰富经验的设计者可以熟练应用。虚拟现实技术在我国还处于刚刚起步阶段。利用面向对象的技术，主要是研究按时序合成的机构组合方案设计专家系统，并借助于具有高性能图形和交换处理能力的OpenGL技术，在三维环境中从各个角度对专家系统设计出的方案进行观察。利用智能型CAD系统SIGRAPH—DESIGN作为开发平台，将产品的开发过程分为概念设计、装配设计和零件设计，并以变量设计技术为基础，建立了胶印机凸轮连杆机构的概念模型。其概念模型是在确定了机构型、数综合的基础上，借助于软件sIGRAPH—DEsIGN提供的变量设计功能，使原理图随着机构的结构参数变化而变化，并将概念模型的参数传递给下一级的装配模型、零件设计。
4基于产品特征知识的设计方法
用计算机能够识别的语言描述产品的特征是基于产品特征知识设计方法的主要特点，其特点还有可以表述其设计领域专家的知识和经验，并建立相应的知识库及推理机，计算机辅助产品的方案设计可以利用已存储的领域知识和建立的推理机制进行相关应用。机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。为此，国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化处理做了大量的研究工作，采用的方法可归纳为：编码法、知识的混合型表达法，设计目录法、利用基于知识的开发工具、基于实例的方法等。采用纯数学演算的方法无法正常对机械产品的方案设计进行描述，也难以用数学模型进行完整的描述。机械产品的方案设计需根据产品特征进行形式化的描述，借助于设计专家的知识和经验进行推理和决策。因此，解决计算机存储和运用产品设计知识和专家设计决策等有关方面的问题，是实现计算机辅助产品的方案设计的必然之路。由此，形成了基于产品特征知识的设计方法。
机械原理范文第4篇
针对当前《机械原理》课程设计的教学现状，分析其不足，并基于OBE工程教育理念，对《机械原理》课程设计的教学模式改革进行了探讨并付诸实践。《机械原理》课程设计是机械类各专业学生在学习《机械原理》课程后进行的一个重要的实践性教学环节，其模式的改革为适应新形势下对机械类学生机构选型、机械系统运动方案设计和创新设计能力的培养提供了良好的平台和借鉴，具有重要意义。
关键词：
OBE；工程教育；《机械原理》课程设计
为了推进工程教育改革，促进中国工程教育的国际互认，培养与国际接轨的中国工程师，由专门的职业或行业协会（联合会）、专业学会针对高等教育机构开设了工程类专业实施专门性认证，工程教育认证强调工科专业人才培养质量达到行业提出的基本质量标准要求，是一种合格性评价[1，2]。工程教育专业认证强调的三个核心理念：产出导向（Outcomebasededu-cation，简称OBE）、学生为中心、持续改进，这些理念代表了工程教育改革的方向，是一种先进的教育理念[3]。我国若要成为《华盛顿协议》正式签约组织，就必须基于OBE理念，深化我国的工程教育改革和工程教育认证体制。《机械原理》是机械类专业必修的一门重要的技术基础课，它是研究机械的工作原理、构成原理、设计原理与方法的一门学科，而《机械原理》课程设计是紧随《机械原理》课程之后的实践性教学环节，是《机械原理》课程的延伸[4]。基于OBE工程教育认证的12条毕业能力要求及课程规划，《机械原理》课程设计需培养的主要能力包括：1）掌握工程基础理论知识并能将其应用于工程问题（毕业要求1）；2）具有分析和解释数据，得到合理、有效结论的能力（毕业要求2）；3）具有综合运用机械设计理论和技术手段设计复杂机械系统、部件和过程的能力（毕业要求3）。本文基于OBE工程教育理念对《机械原理》课程设计课程能力的上述四条要求，结合近年实践经验，阐述我校《机械原理》课程设计改革模式，并为其《机械原理》课程设计改革提供参考。
一、机械传动系统设计能力
《机械原理》内容包括两部分，其一是对现有机构的学习，包括构型分析、运动学和动力学的学习；其二是针对具体任务，利用所学机构学知识，设计传动方案。前者称为分析，后者称为型综合，《机械原理》学习的最终目的，就是要达到型综合的高度，《机械原理》课程设计正是锻炼综合能力的实践教学。遗憾的是，传统的《机械原理》课程设计，体现不出OBE所要求的设计系统的能力，复杂机械系统更无从谈起，因此，改革势在必行。基于OBE教学理念的课程设计改革使设计题目多样化，调动学生设计的积极性而不限制其思维，并且课程设计只提出最终要求而不限制方法，为了让学生在规定的时间内独立完成设计任务，题目不宜太深太复杂，其原则为：题目具有综合性，以运动方案设计为主；题目要覆盖《机械原理》课程的主要内容；题目应结合生产实际，是学生在日常生活、生产实践中所熟悉的；题目的设计结果应包括两到三种基本机构，也允许选用其他常用机构或组合机构；题目要有一定的灵活性和创新性，有利于发挥学生的创造力。在设计题目确定后，需对已选题目提出三种运动方案，并经反复论证，确定一种最佳运动方案进行设计和分析。这种自由选题的模式可大大提高同学的兴趣。设计方案由学生独立提出，经独立地分析、比较后确定最佳方案，以发挥其主观性、创造力，使学生受到一次真实的设计训练，进而提升其机械传动系统设计能力。此外，改革后的课程设计，学生们可以自由组合，每个小组自由选择设计题目，小组成员分工协作，共同完成设计任务。从选题、论证、设计到最后提交设计成果，共同讨论、研究，各自发挥自己的长处，不仅培养了创新意识和创新能力，也使他们体会到团队合作的作用。这也符合OBE培养大纲中工程毕业生个人能力和人际团队能力培养的要求。
二、工程基础理论知识应用能力
传统的《机械原理》课程设计中，方案确定之后，其相关运动参数也随之给定，每个学生需要做的就是绘制机构运动简图，利用图解法和解析法对所选机构的位移、速度、加速度及力进行分析，并绘制机构运动线图和作误差分析，最后编写课程设计说明书。从本质上来说，这样的设计仅能算一次作业，效果并不理想。尽管学生都能按部就班地完成设计任务，但却调动不了学生的设计兴趣，对工程基础理论知识的应用缺乏深刻理解，谈不上对学生的毕业能力的培养。基于OBE教学理念的课程设计改革使设计题目多样化，只提出最终要求而不限制方法，学生可以充分地利用所学的理论知识去解决实际的问题。考虑到《机械原理》课程设计时间较短，教师在《机械原理》课程教学中，需提前做出安排，如现代工具的使用、软件的学习、各种方法的比较、综合性作业安排等。任务的不确定性导致解决方法的多样性。学生需要根据所选择任务，基于所学的机构学知识，甚至查阅相关文献去设计解决方案，当多个设计方案确定后，需要比较各方案的优缺点，必然会深入了解每个所设计的传动方案，最终方案确定后，需对其进行结构、运动学和动力学分析，因有了方案设计的深刻理解，设计的目的已非常清楚，在相应分析时，对方法的选择和掌握自然水到渠成，加深了对所学理论知识的认识，明确了理论知识的实际应用，从而不至感觉学无所用。
三、分析和解释数据能力
在我国的工程教育认证中，第二条毕业要求学生能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论[5]。传统课程设计整个传动方案为教师所指定，分析方法固定，无需学生深入了解，只需按部就班完成画图和分析即可，可见，传统课程设计在第二条毕业能力要求上基本没起到培养作用。改革后的课程设计，从设计任务到设计方案的确定，均需要学生根据具体情况进行分析，然后根据所学知识，自己设计传动方案，并需要通过多方案的比较而得出可行方案。在方案确定后，详细设计传动系统时，需要根据实际任务确定各参数，最后对机构进行分析，并对数据进行误差分析。为了更真实地让学生理解数据的意义和正确性，要求学生对所设计的传动方案进行全部或者部分的搭接实验，通过搭接实物并测量参数，再与理论分析数据进行对比，找出误差存在原因，从而得出相应结论。
四、考核方式的改进
评估学习产出是OBE教育模式中十分重要的环节，如何合理地对各项能力进行客观评价，对课程的改革及持续改进有非常重要的作用，与课程设计所培养能力相对应，《机械原理》课程设计成绩分为四部分：选题成绩、平时成绩、设计成绩及答辩成绩。各部分成绩分值及考核依据如下。选题成绩占总成绩的30%。主要考查设计机械传动系统方案能力。每个团队均需通过PPT形式，结合参考文献查阅或调研情况，对自己团队的设计任务进行说明，根据所定任务设计两到三种机械传动方案，每个方案中必须包含两至三种典型传动机构，并且必须包含四杆以上连杆机构。根据传动方案是否合理、考虑是否周全、有无创新点、是否实用进行综合考核。平时成绩占总成绩的10%，主要依据设计阶段的出勤情况和态度评定，这是设计正常进行的基本保证，也是初步对毕业要求9中个人与团队能力的培养。设计成绩占总成绩的40%，主要评估工程基础理论知识应用能力与分析和解释数据能力，根据所选择分析方法、数据分析的正确性、模型建立、运动仿真、简图绘制等进行评价。答辩成绩占总成绩的20%，各组将集中设计阶段的工作及成果以PPT形式作汇报，主要介绍组员分工及完成情况，组员自评分，搭接视频等，并回答提问，据此评判答辩成绩。通过此类考核方式，对毕业生的能力9（个人与团队）和10（沟通，包括撰写报告和陈述发言、清晰表达或回应指令）也起到初步培养的效果。此外，上述基于OBE工程教育理念的考核方式对教师的教学投入提出很高要求。例如：教师需要投入较多的精力和心血研究繁琐的教学目标分解和教学方法选择，要求其自身具有扎实的专业理论知识、较广博的基础知识面、较强的动手能力及计算机应用能力。对设计中可能出现的各种方案及其特点要有充分认识，能够正确引导学生，使他们经过认真思考和分析比较后，可以选择一个适当的方案。这样才能适应当前实践教学改革和发展的需要，从而有效引导学生积极思考，培养他们的创新能力。
五、结束语
经过近两年的实践，发现根据OBE教学理念改革后的《机械原理》课程设计，为学生机械传动系统设计能力、工程基础理论知识应用能力、分析问题和解决问题的能力以及团队合作和工程实践能力的锻炼和提高提供了很好的平台，并确实取得了较好的效果。然而，OBE工程教学模式是一个系统的工程，无论是在设计内容，还是在设计方法和评估方式上，还有很多需要完善之处，需要进一步的改革和探索，持续改进，以更好地培养学生相应的毕业能力，实现培养与国际接轨的中国工程师的目标。
作者：曾达幸 李飞 侯雨雷 宜亚丽 郑立娟 张芳芳 单位：燕山大学机械工程学院
参考文献：
[1]中国工程教育专业认证委员会.工程教育认证一点通[M].北京：教育科学出版社，2015.
[2]余天佐，刘少雪.从外部评估转向自我改进—美国工程教育专业认证标准EC2000的变革及启示[J].高等工程教育研究，2014，（6）：28-34.
[3]顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式———汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014，（1）：27-37.
机械原理范文第5篇
关键词：机械原理；课件；课程设计；教学方式
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0058-02
“机械原理”课程是高等学校工科机械工程类高年级本科生的一门必修课，也是主干技术基础课程之一，主要培养学生的机械设计综合能力。其研究对象是机械，研究内容是有关机械的基本理论问题，主要包括：[1]机构的结构分析、运动分析和力分析、机械的效率、自锁、平衡和速度波动的调节、平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构的基本知识和设计方法、其他常用机构的基本知识、机械系统的方案设计。本课程的主要任务是使学生掌握各种基本机构及由它们组成的机械系统的基础理论、基本知识、分析和设计方法，并具备进行简单机械系统运动方案设计的初步能力，它在培养学生创造性思维以及机械工程实践能力训练等方面均具有极其重要的作用。[2]
可见，该课程的理论性、实践性都很强。由于教材中使用了大量的公式论述和图片展示，使得传统教学中的教师虽然工作非常辛苦，但依然很难把课程讲得生动形象。本文就如何提高“机械原理”课堂的教学有效性进行了一些探索和实践。
一、提高“机械原理”课堂教学质量的一些探索和实践
1.改进课件
教师向学生传授知识除了依靠语言讲授让学生听之外，还要通过上课用的课件让学生看。课件是教师和学生之间沟通并进行知识传递的一个很重要的桥梁。制作“机械原理”课件时，要选择不同的多媒体手段来展示不同的知识点和教学内容。采用信息量大、节奏较快的视频，来展示课程开篇、部分章节的技术应用实例和展望等相关内容，以激发学生的学习兴趣，扩大学生的视野。根据学生的兴趣和专业特点有所区分地收集展示信息、选择应用实例。除通用的实例外，物流机械设备专业学生可优先选择如分拣机、包装机等方面的实际案例。由于含有大量公式和理论性较强的教学内容，所以不太适合使用视频。因此使用幻灯片来展示“机械原理”课程理论部分。在原理分析、理论推导、例题讲解时，采用节奏较慢、可以逐页显示的PPT方式（Powerpoint演示），模仿板书教学的情景，把推理的每一步逐行显示出来，[3]公式每一步用不同的颜色予以区别。为使得学生在课堂上能清楚听到教师讲课的声音，也为了让学生能安静思考，尽量不要用太多的背景音乐和动画效果。
课堂演示中，还可用三维绘图软件把教材中提到的某些重要机构的三维模型显示出来，并自由地将其旋转、缩放、拆分，让学生从多个角度观察。对各种机构进行运动仿真演示，并可以自由控制仿真的速度、显示的比例和视图的方向。用锁定命令，分别把铰链四杆机构中不同位置的连杆固定进行仿真，即可清楚地展示曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构间的转化，说明倒置机构的概念。通过软件的后处理，精确绘制摇杆的位移、速度、加速度曲线，可更为有效地讲述曲柄摇杆机构的急回特性。
当然，课堂的主题依然是教师讲授及师生互动，课件只是多媒体教学的一种载体和辅助工具。对于课件的使用方法、播放速度，教师应根据课堂的实际进展情况尤其是学生的反应进行把握。对课件的改进示例如图1所示。
2.改革教学方式
在教学过程中，笔者认为“机械原理”课程有六个核心知识点：机构自由度计算、机构运动分析计算、机构力分析计算、连杆机构、齿轮机构、凸轮机构，即简称为三大计算和三大机构。对“机械原理”课程的基本知识如六个知识点，宜采用系统讲授法，在一个相对较短的时间，大容量、高效率地传递丰富的知识；对重要章节如机构设计等，可设置习题课，使得学生能综合运用所学知识并系统掌握；对某些知识点如适用于产品设计的，要求学生分析产品特征和运动特征并练习设计产品，实现课程知识点的融会贯通，以便学生进一步消化吸收所学知识。
课堂上要多采用讨论法教学，引导学生积极主动参与，学生每四名组成一个小组并自愿选择章节内容，到图书馆或上网搜集相应的信息和材料，然后组织和整理，形成课前五分钟内容介绍的PPT文件。学生演示后，教师再详细讲解相关知识。这样可以使学生更深刻、更准确地掌握知识。一些重要的理论采用实验教学与课堂教学相结合的方式，通过实验和现场教学培养学生理论联系实践的能力；聘请专家讲授一些相关的前沿问题，激发学生的求知欲望和责任感。充分利用网络媒体和多媒体课件的优点进行辅助教学，[4]活跃课堂气氛，增加教学信息量，开阔学生的视野，便于学生理解和掌握课程的重点、难点，提高课堂的教学质量。
3.改革课程设计
传统的“机械原理”课程设计题目主要局限于牛头刨床机构、蜂窝煤冲压成型机及自动打印机等。[5]为了兼顾课程教学要求又体现专业特色，有必要对课程设计题目进行改革，对于具有物流特色的机械设计制造及其自动化专业，主要采用起重机、分拣机、自动升降台等能体现物流特色的典型机构和设备进行课程设计。在四年内每年课程设计的题目不重复，每位学生的设计参数规定完全不同，尽量避免学生相互抄袭。
在课程设计之前要求学生必须参加一些实验课，如“机械创新实践教学”。实验课上利用学校提供的“慧鱼”模型，要求学生把各种组件适当的组装起来，从而得到不同的机构。比如组装成将曲柄的匀速转动转化成摇杆的变速摆动的曲柄摇杆机构、组装成将曲柄的匀速转动转化成滑块的直线移动的曲柄滑块机构，以及组装成运动形式更加多样和复杂的五杆机构、六杆机构等。通过这些锻炼，明显增加了学生动手实践的机会和学生学习的积极性，因而课程设计效果也明显增强。[5]
4.作业的设计
培养创新能力要循序渐进，需要平时的勤学苦练以获得坚实的基本功，这不是短期内就能达到的。对于六大知识点的习题，尤其如图解法和解析法等，需要学生多加练习。比如“机构的运动分析”章节的内容，学生学习起来往往感到有些困难。教师就可采用课前安排复习理论力学相关内容，课堂讲授运动分析的解题步骤和方法，课后习题练习和辅导的方式教学。对于解析法可安排一些编程训练，逐步熟悉相关设计。以上方式，有效锻炼了学生的综合能力。除了教材上的作业外，还应适当布置来源于实际生活的大作业题，这相当于小型的课程设计。这种大作业题目要因人而异，使不同层次的学生都能进行设计并有所收获。[6]
5.课堂教学中的问题设计
让学生提出问题可有效培养学生的创新能力，问题可激发灵感。在课堂教学中，引进基于问题驱动的教学方式，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，使学生的科学素养和学以致用的能力得到锻炼。教师往往给定问题，也可让学生自己提出问题，引导学生从不同角度理解所讲述的知识要点。
（1）解释性问题。[7]例如在讲解“连杆机构”之前，先告诉学生公交车的车门就是一个连杆机构，然后提出问题：“这个开关门机构是如何由连杆组成的？为什么采用这种机构？能采用别的连杆机构吗？”然后带着问题进行授课。在学习相关内容之前给学生抛出有实际应用的问题，能激起学生强烈的好奇心和兴趣；在授课完成之后，再让学生回答前面提出的问题，这样学生可以更加深刻地理解、吸收并消化相应知识。
（2）启发性问题。采用启发式提问教学，学生先思考，再请教师更正、补充，启发学生思维，循序渐进，最后教师小结，对各个回答进行比较，这样可以引导学生积极主动地参与到课堂互动教学中，不断思考和探索新知识，从而加强创新思维训练。例如在讲解机构的动力学分析时，给出一道带有机构的运动简图的题目，要求学生用刚学过的相关知识把该机构的各个加速度求出来。
二、结论
对提高“机械原理”课堂的教学有效性和教学质量的问题进行了探索，包括对课件的改进、教学方式改革、课程设计改革、作业的设计、基于问题的教学设计等。理论和实践均证明：这些措施可明显促进教师和学生之间的交流与互动，扩大学生视野，激发学生学习兴趣，加强创新思维训练，提高学生的科学素养和学以致用的能力，从而有效提高“机械原理”课堂教学质量和教学有效性。
参考文献：
[1]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，2006.
[2]教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员会机械原理课题组.关于深化“机械原理”课程实践教学改革的建议[EB/OL].[2010-03-07].http：///wyta_9650/20100307/t20100307_454601.shtml.
[3]李绍青，魏常武.利用多媒体技术提高《机械原理》教学质量[J].装备制造技术，2009，（10）：175-176.
[4]王卫民.《机械原理》课程改革探索及实践[J].科技创新导报，2011，（6）：177.
[5]管锋，周传喜.《机械原理》课程实践性环节的教学改革与实践[J].长江大学学报（社会科学版），2011，34（4）：121-122.
