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传统的设计技术只是简单满足使用者的需求,数字化设计技术则是运用计算机技术来缩短产品的设计周期、降低产品的设计成本并进行后期的维护。对于农业机械的设计来说,它有着广阔的市场,而且可以设计的种类非常多,但是农业机械的设计一般都没有使用数字化设计技术,所以长期以来农业机械的设计水平相对较低。而运用数字化设计技术可以使农业机械设计有着更好的发展前景,使设计出来的农业机械更加完善。目前,农业机械的种类相对固定,功能没有太大的改变,而且没有过多的创新。比如,在播种机的设计中应该考虑根据不同的播种对象来进行相应的设计,即可以分为条形播种机和精密播种机,要根据不同的播种条件来进行相关的设计。另外还可以按照播种机工作原理的差异设计机械式和气力式播种机,数字化设计技术能够将这些种类进行区别设计。将数字化设计技术运用于农业机械的设计过程中将会使农业机械的种类更加丰富,使同一种类的产品有不同的功能区分,完善目前农业机械设计的不足之处,使农业机械能够得到更广泛、更有效的运用。
二、数字化设计技术应用于农业机械设计的前景
由于现今农业机械的设计水平相对落后,所以数字化设计技术必然在农业机械的设计过程中有更广阔的应用前景。比如,可以将虚拟技术运用于农业机械设计中、数字化设计技术与农业机械设计协同设计以及在农业机械的设计中注重增强创新意识,下面将对这些数字化设计技术在农业机械设计中的运用前景进行详述。
2.1将虚拟技术运用于农业机械设计中
虚拟技术是利用计算机技术来生成产品的三维图像设计,通过虚拟技术可以使设计人员更加清楚地了解产品的形状,另外虚拟技术可以对机械运动进行仿真模拟,即可以模拟所设计的产品的功能,这样就便于设计人员对产品进行改进,更大程度上保障了产品设计的可行性。通过虚拟技术还能够加快产品设计的速度,完善产品的质量。
2.2数字化设计技术与农业机械设计协同设计制造
在农业机械的制造过程中运用数字化设计技术能够最大程度提升产品的可靠性,降低产品设计过程中的成本费用和设计时间。利用这一技术能够使设计方案得到较快地更改,避免不够完善的计划造成生产成本浪费。
2.3农业机械数字化设计过程中更加注重创新设计
现今的农业机械种类和样式差异不大,没有较大的改良,所生产的农业机械不能完全满足农民的需要,而且作用较单一,如果能够对农业机械进行创新设计,那么将会使农业产品的种类更加完善,并且能够更大限度的提高农业生产率。数字化设计技术可以较快捷、可靠地帮助研发人员设计出不同的农业机械,这将是未来农业机械的设计的必然发展方向。
三、小结
关键词:机械设计制造;过程;设计原则;要点
机械设计制造行业的发展在很大程度上满足了我国社会进步和发展的要求,但是在其发展的过程中还是存在着很多的问题,严重的会出现安全生产事故,这样就会对我国的人民生命安全以及我国的财产安全造成了非常严重的隐患。因此我国的相关部门要求,在机械技术制造过程中首先要考虑的两点就是机械的安全性能和机械的可靠性能。因此机械设计制造的全过程要将安全性能和可靠性能贯穿其中,有针对性的对机械设计制造相关的技术进行创新和改革,在我国的机械设计制造过程中有很多的关键点需要重视和注意,因为很多的关键技术就在其中发挥作用。只有将机械设计制造中的重点问题给予很好的处理和发展,才能够在一定程度上满足机械的安全性能和可靠性能的要求,文章根据实际工作中的相关经验进行具体的阐述和分析,最主要的目的就是要对我国的机械设计制造有一定的提升,保障我国的机械设计制造取得长足的发展和进步。
1 我国机械设计制造的主要功能和主要特征
在我国的机械设计制造过程中主要的目的就是要在整个过程中需要体现出我国的最新科学技术的发展,同时要不断的进行整个过程的创新和完善。让我国的机械设计制造实现自动化生产,实现连续化制作。机械设计制造实现快速发展的重要手段就是要将先进的科学技术融入其中,将自动化技术充分的体现出来。先进的机械设计能够不断的提升设备的使用性能,同时也在不断的优化设备的主要结构,让机械设计更加的完善及合理。我国机械设计制造的终极目标有三点。第一点是要实现机械设计的智能化;第二点是要实现机械设计的自动化;第三点是要实现机械设计的人性化。现阶段的机械设计和传统的机械设计有很大的区别,最大的区别就是现代的机械设计将自动化的理念和信息化的理念完美的结合在一起,发挥出了机械设计的优势。我国的机械设计也将现阶段最先进的科学技术进行了渗入,但是需要注意的一点是,并不是将所有的先进技术融入整个过程中就实现了机械设计的自动化等发展目标,而是我们要在机械设计的传统设计基础上,进行最新科技的补充,进而实现机械设计的统一和协调,将机械设计的自动化和机械设计的智能化不断的体现出来。现阶段我国的机械设计制造能够最大限度的满足各种机械要求和各种机械性能的要求。
2 我国机械设计制造在进行过程中需要重点注意的相关问题
我国机械设计的复杂性使得我国的机械设计制造过程中充满了挑战。要想在复杂的设计过程中兼顾各个方面的要求同时还要实现设备的安全性能和使用性能是非常不容易的,因此我国的机械设计制造要抓住重点设计问题进行针对性的研究才能够不断的实现我国机械设计的优化和完善。关于我国机械设计制造在进行过程中需要重点注意的相关问题的分析和论述,文章主要从五个方面进行分析和论述。第一个方面是在进行机械设计制造时,要对整个结构设计的强度以及刚度进行针对性提升。第二个方面是在进行机械设计制造时,要对整个结构设计的精度进行针对性提升。第三个方面是在进行机械设计制造时,要最大程度上应用人机学的相关结构进行设计。第四个方面是在进行机械设计制造时,结构设计要充分考虑设备发热以及腐蚀等设计因素。第五个方面是在进行机械设计制造时,对于设备铸造的主要结构要进行针对性考虑。下面进行详细分析和论述。
2.1 在进行机械设计制造时,要对整个结构设计的强度以及刚度进行针对性提升
在机械设计过程中,设计的受力点和支撑点之间的距离不应该太大,因此这样就要求我们在机械设计时要不断的最大限度的减少设备的悬臂设计长度。在设备工作过程中出现的工作载荷产生的振动是设计过程中不能够忽视的一个重要设计因素,设备的零件通常情况下是不能够实现摩擦力的传递。在设计过程中如果出现力的不平衡,我们就要考虑单一的传递途径是否合理和有效,设备零件出现变形对于力学的分布是否有影响。我们在进行机械设计的过程中我们需要重点注意五个问题。第一个是要尽量避免铸铁的拉伸应力过大;第二个是设备的细杆结构在使用过程中不能受到弯曲应力;第三个是零件受到外力冲击过程中不能够产生过大的刚度;第四个方面是受力的零部件的外表面要进行机械加工处理,保障零件的光洁度;第五个是受力的零部件表面尽量不要残留拉应力。
2.2 在进行机械设计制造时,要对整个结构设计的精度进行针对性提升
在机械设计过程中,结构设计的主要依据是阿贝原理,要保障零件的加工误差和磨损误差不能够重合和叠加。对于精度有要求的零部件要尽量的保障精度的大一级处理设计。例如在螺旋轴承的设计过程中应该保障传动比的最大,同时要保障螺母的数量不要过多,轴承的精度要求尽量满足,避免轴承的径向不合理配合而引发的摆动问题。
2.3 在进行机械设计制造时,要最大程度上应用人机学的相关结构进行设计
在进行机械设计的过程中要保障设备操作人员的操作空间和活动空间,要按照人机学的相关要求来满足人的操作空间。设备操作台的高度尽量按照人的尺寸进行设计。设备的操作工具和显示屏幕要安排在最适宜人们工作和观察的位置。显示的数据要让操作人员看清楚,便于观察。设备中的座椅要按照人的尺寸进行设计。同时设备的光照度也要按照人们的正常光感进行要求。
2.4 在进行机械设计制造时,结构设计要充分考虑设备发热以及腐蚀等设计因素
避免采用低效率的机械结构,油箱尺寸应足够大,分流系统的返回流体要经过冷却。高压容器、管道等零部件要尽量减少在烈日下曝晒,而暴露在高温下零件的部分忌用橡胶。使用聚乙烯塑料等制造精密机械的箱体零件内部不宜安排油箱,以免产生热变形。对较长的机械零部件,要考虑因温度变化产生尺寸变化。
2.5 在进行机械设计制造时,对于设备铸造的主要结构要进行针对性考虑
在设计的过程中,机械分型面要从简,铸件的表面不要内凹,而机械的表面凸台尽量集中大型铸件,且外表面不应有小的凸出部分。改进妨碍起模的结构,较大又较薄的水平面一般不能使用,能产生较大内应力的形状尽量避免,以防止合型偏差对外观造成不利影响。要尽量少铸件壁厚,力求均匀用加强肋使壁厚均,铸件壁厚内壁厚应小于外壁,且厚铸件壁厚应逐渐过渡。
参考文献
[1]何云林.直线导轨的装配与调整――现代制造技术竞赛项目的教学设计[J].中等职业教育,2011(16).
[2]魏亚辉,魏迎军,李永胜.机械类大学生创新设计能力的培养[J].天津市经理学院学报,2011(5).
[3]刘春艳,曲尔光,钮王杰.机械类专业创新应用型人才培养模式的探讨[J].运城学院学报,2011(5).
1.细分专业模块、多层次教学
首先,对原来专业的划分转变为根据社会岗位细分的专业模块。比如机车车辆检修专业,可以根据铁路不同层面的需求,将它分为货车检修模块、客车检修模块、空调检修模块等。其次,根据分好的模块制定教学目标、教学任务和教学计划,组织教师编写校本教材,根据各模块的特点实施具体教学。多层次教学是指安排课程的关联与衔接,使学生多方向多领域的掌握专业技能。模块化指所有的课程按照模块的方式组织,便于各专业方向的调整和组合。机械设计基础课程的模块化教学就是把该课程分成若干训练项目,针对上述不同岗位需求有重点的教学。
2.真正实现因材施教,按需施教
因材施教是根据学生的个体差别来培养人才,尽量按照学生兴趣爱好、学习基础、学习能力来引导学生选择适合自己的专业、方向及学习模块,最大限度调动学生的学习积极性。按需施教则是按照岗位需要来培养学生。
3.学生理论知识的学习会受到影响
凡事都有利弊,对于高铁学院的学生,首要目的是培养他们铁路岗位的动手能力,模块化教学正是加强这一点,但对于理论知识的学习相对来说会较为弱势。针对此种情况,主要采取模块化知识交叉方式来弥补。
二、课程模块设计
1.认识机器
主要学习的内容为机器的组成及机构的功用。该模块课程的学习标准是为了了解该课程的研究对象、内容、任务、特点、学习方法,让学生对该课程有一个宏观的认识。了解设计机构应满足哪些基本要求和基本步骤;对机械零件的主要失效形式和设计准则、常用材料及选用原则,机械设计中的标准化有一个初步认识;掌握机构、构件、零件、部件的概念。
2.传动件
传动件包括带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、螺旋传动和齿轮系。该模块学习的标准为:了解各传动的工作原理、类型、特点和应用;识别带和带轮齿轮的结构;能进工作能力分析;列举安装及维护方法;联系实际设计普通V带和齿轮传动。说出渐开线齿轮的齿廓形成过程及变位齿轮的概念,掌握齿轮啮合原理、主要参数及几何尺寸计算,区别直、斜、锥齿轮传动及蜗杆传动的受力及转动方向。熟练掌握定轴齿轮系、行星齿轮系传动比的计算,识别实际机械中的齿轮系。当然,由于车辆专业自身特点和专业群的需求,教师将根据各岗位群的不同有针对性的讲解。
3.轴、轴承、传动的箱体
轴与轴承使用最为广泛,每个专业都普遍使用,故也是学习重点。在本模块中,学习轴的结构(含分类、结构设计、材料)、轴的基本设计方法、滚动轴承尺寸选择的基本方法。该模块学习的标准为:识别轴的功用与类型,能根据工程实际对轴进行设计计算。区别轴承的功用、类型和结构以及选择材料,说出滚动轴承的组成、特点,解释滚动轴承的代号。通过现场观察能说出铁道车辆中轴承的使用。
4.连接件
连接件包括螺纹连接、轴毂连接、联轴器、离合器、制动器。复杂的连接包括运动副及机构运动、简图四杆机构、凸轮机构。该模块的课程学习的标准为了解螺纹和螺纹联接的主要参数、类型、特点及应用;说明提高螺栓联接强度的措施;理解螺纹联接的预紧和防松;了解螺旋传动的特点、类型;掌握螺旋传动相对运动判断及运动量的计算。识别键、销联接的特点和类型,能根据工程实际对平键联接进行设计计算。区别联轴器和离合器的主要类型、结构,说出联轴器和离合器的选用方法。认识制动器的主要类型、结构。认识弹性连接的主要类型、结构。通过现场教学能对铁道车辆的制动装置和弹性连接有一简单认识。辨认机构的组成,说出运动副的概念及分类,能绘制平面机构运动简图,理解自由度的计算方法。说出平面连杆机构的应用,理解平面四杆机构的基本性质,区别急回特性、死点位置、压力角和传动角的特性。
5.课程大作业――综合训练
通过减速器基础设计这个综合的训练项目来提高学生综合解决问题的能力,尤其是培养学生独立或协同完成所布置任务的传动系统的动力参数分配、传动比分配,完成传动零件的设计计算。独立完成减速器装配图及从动轴、从动齿轮的图纸设计,建议采用二维软件完成设计;独立完成设计说明书的撰写等等。值的注意的是由于我院专业毕业学生都从事铁路一线工作的特点,对于该模块教学并不是要求突出学生的设计能力,而是培养学生综合解决事物、培养学生共同协作的能力;通过作图,更加掌握典型零件的结构和领悟铁路工人刻苦严谨、半军事化的工作作风。
三、实验教学不可忽略
实验内容主要有:常用机构、机构运动简图绘制、机械零件现场教学、齿轮减速器拆装等。机械设计基础实验多以验证性的实验为主,学生不仅需按照实验指导书所列步骤进行,而且还要主动参与实验,需要每个学生动手对零件观察和装拆,并且对零件进行描述。通过这样的实验,不仅加深了学生的印象,还为以后该课程和其他后续课程的学习打下基础,更是有利于学生动手能力的培养。
四、形成标准的课程评价体系
高等职业教学最大的特点是职业性,最终的教学目的是使学生在整个课程的环节中学到相应技能,所以仅用最后的试卷来评判学生的成绩是不合理的。因此,要采用多样化的评价体系来反映学生各方面的学习情况并做出合理的评判。机械设计课程本身的实践性比较强,考察的是学生的分析和动手能力,所以在评价学习效果的时候,可以采用灵活多样的考核方式,并以定量方式呈现评价结果。如由平时表现、实验、作业、理论考试等进行综合评价。
关键词 机械设计;差异演化算法
中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)106-0153-02
1 差异演化算法
差异演化是Rainer Storn和Kcnncth Price 在1996年提出的一种新型演化算法,随后由于它的简单好用,并且不容易出错,程序相当稳健在短期内得到了非常大的发展,并被广泛且迅速地应用到了很多的科研和商业领域。它类似于遗传算法,可以模拟生物进化,今年来已经成为演化算法中的研究热点,形成新的随机计算模型。近30年的研究充分表明,模拟自然界的生物的进化方法可以产生新的计算机算法,差异演化算法形成的新的变异向量是其它相似向量的差异形成得到,不需要所求函数的其它辅助信息,然后采用优胜劣汰的自然选择机制产生下一代种群,尤其适合一些非线性和超高维问题的优化。 与其它演化算法相比,差异演化算法的搜索性能是强大的,并且更适合求解高维问题和非线性问题,适合求解多目标优化问题。
差异演化算法最开始是从实数编码的算法而来的,它像遗传算法一样,结构与遗传算法很类似,它们的主要的操作区别是如何变异操作。目前差异演化算法已广泛应用于各个领域。
2 算法优化设计
大家都在研究如何优化这个问题,主要的研究方向是在满足一定的约束条件下,寻找一组合适的参数值,达到最满意的结果。人们在很多的领域都很重视优化的问题,如:系统控制优化、人工智能优化、模式识别优化、生产调度优化等等。在机械设计中的应用就更广泛了。因此,优化理论具有理论和应用的研究价值,而与优化理论关系紧密的算法研究也同样具有相应的价值。
3 差异演化算法在机械优化设计中的使用
在机械设计过程中,设计者经常需要查阅一些手册和文献资料,以获得有关的计算公式和大量数据,例如零部件的标准和规范,材料的机械性能,许多应力和各种系数等数据或曲线图表。用理论设计代替经验设计、用精确设计代替近似设计、用优化设计代替一般设计将成为设计的必然发展趋势。
一般的机械设计都是设计人员按照各种资料提供的数据,结合自己的工作经历和经验,对已有的产品进行类比,比较出优点和缺点,初步定出设计的方案,再通过验算确定方案是否是可用的。优化设计,是利用电脑的计算优势采用数学的方法,用数量的指标对最终的方案进行评判和选择,得到一个相对来说具有最优功能的计算算法。通过这样的过程获得的方案不仅是可用的,而且也是相对最优的。它的一般过程是先明确设计的任务,再确定设计的变量参数,在明确变量的取值范围然的情况下确定设计函数来确定优化方法,最后编写优化程序,总之得出优化结果并圆整。
机械优化设计是在机械设计领域利用将最优化原理和计算机技术相结合,为了提供稳定可靠的机械装置,利用更加科学、更加有效率的理论和方法来完成设计方案,从而解决机械优化设计中遇到的难题。机械优化设计是将机械工程的设计问题转化为计算机算法的最优化问题,机械设计的问题大部分都已经解决,目前是在传统的设计基础上,让它更精确,更符合潮流。而选择适当的最优化算法,利用计算机的高速运算功能从众多满足要求的并且是正确的设计方案中寻找设计者比较满意的设计方法,达到设计者预期的目标 。它可以解决过去难以处理的问题,优化设计是机械设计的一种新途径,它是为了更加优秀而去其糟粕,取其精华,从而提高传统设计的效率和质量。
机械设计是机械工程的重要组成部分,在机械设计的早期是主要是研究机械运动参数的。如材料尺寸、加工能力、最小的尺寸和重量,最好的性能,使之具有最可靠、最低消耗和最少环境污染。机械设计的分类很多,有农业机械设计,矿山机械设计、纺织机械设计、汽车设计、船舶设计泵设计、压缩机设计、汽轮机设计、内燃机设计机床设计等专业性的机械设计分支学科。但是这些问题又有许多共性技术,例如机构分析和综合、力与能的分析和计算,工程材料学、材料强度学、传动、、密封,以及标准化、可靠性、工艺性等。计算机辅助设计引入优化设计方法后,把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来 ,解决这些共性的问题。
根据优化设计问题的特点选择优化算法是一个重要的问题。一般要对优化的数学模型的设计变量数、约束条件数、目标函数和约束函数的复杂程度等进行分析,并深人了解各种优化方法的特点,才能作出恰当的选择。
机械优化设计是一门新的学科。它是在现代机械设计理论的基础上提出的一种更科学的设计方法,它可使机械产品的设计质量达到更高的要求。因此,在加强机械设计理论研究的同时,还要进一步加强最优设计数学模型的研究,使其更能反映客观实际。
优化设计英文名是optimization design,从多种方案中选择最佳方案的设计方法。它以数学中的最优化理论为基础,以计算机为手段,根据设计所追求的性能目标,建立目标函数,在满足给定的各种约束条件下,寻求最优的设计方案。选定在设计时力图改善的一个或几个量作为目标函数,在一定约束条件下,以数学方法和电子计算机为工具,不断调整设计参量,最后使目标函数获得最佳的设计。通常设计方案可以用一组参数来表示,这些参数有些已经给定,有些没有给定,需要在设计中优选,称为设计变量。如何找到一组最合适的设计变量,在允许的范围内,能使所设计的产品结构最合理、性能最好、质量最高、成本最低(即技术经济指标最佳),有市场竞争能力,同时设计的时间又不要太长,这就是优化设计所要解决的问题。一般来说,优化设计有以下几个步骤:1)建立数学模型;2)选择最优化算法;3)程序设计;4)制定目标要求;5)计算机自动筛选最优设计方案等。通常采用的最优化算法是逐步逼近法,有线性规划和非线性规划。
参考文献
[1]刘丽.基于实体有限元的机械优化设计方法及其应用.大连民族学院学报.
关键词:引导式 教学方法 机械设计基础 应用研究
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)05(a)-0205-02
《机械设计基础》是机械类专业的一门专业基础课,对学生学习专业课程起着承上启下的重要作用,它有较强的理论性、实践性和综合性[1]。如果采用传统的“填鸭式”教学法教学不能培养学生学习的积极性,反而造成学生对理论学习的被动性。因此,有必要对其教学方法进行改革。本文将“引导式”教学法引入到机械设计基础的教学中。“引导式”教学法是按照“以学生为主体,以教师为主导”的教学指导思想,克服了“满堂灌”教学方法的弊端,充分调动学生的主观能动性,使学生成为教学过程中的主体,收到了很好的教学效果[2]。
本文采用“引导式”教学方法,体现在以下几个方面。
1 认知的引导
在讲授机械设计基础课程的过程中,要想使学生更好,更快地理解接受所学知识,就应该尽可能让他们亲近实物。最简单有效的方法就是带领学生参观机械零件陈列室,利用教学模型。因为教学模型非常直观,学生可以直接接触,并看清楚其结构和工作原理,这样不但可以缩短学生空间想象的时间,还能不断地调动学生的学习兴趣,激发学生的学习热情。利用课余时间带领学生参观机械零件陈列室,通过参观与课程相关的各种零部件,不但可以加深对所学理论知识的理解,还可以增加对机械的感性认识。除了机械零件陈列室,还可以带领学生参观机械创新设计陈列室。因为我院机械设计创新设计陈列室展出的都是历届学生参加省级或国家级机械设计创新大赛的优秀获奖作品,通过参观这些作品,让学生去揣摩如何有效地将各种机构巧妙组合,才能完成所需使用意图,这是学生接触实际问题的第一步,对学生日后参加各类大赛也做出了积极的引导。除此之外,还可以适当地采用多媒体教学。利用动画和视频等多媒体技术,展示给学生一个栩栩如生的画面,把原本复杂而难以理解的科学道理变得简单易懂,有效地提高学生的学习兴趣和对问题的理解能力,从而真正提高教学质量。例如:在讲解机器和机构的关系时,引入内燃机为例。首先对应图片讲解各个部分的名称,这些零件又分别组成哪些机构,最终得出结论,这些机构组合成了机器(内燃机)。这样不但使学生掌握了内燃机的组成,也为后面绘制平面机构运动简图奠定了基础,然后播放多媒体动画,讲解内燃机的工作过程。再如:讲解周转轮系的分类时,周转轮系按照自由度的不同可以分为行星轮系和差动轮系。可是很多学生区分不清这两种轮系。可以先在黑板上画出两种轮系的简图,让学生求解其自由度,再播放多媒体动画讲解他们的区别,这样学生就很容易掌握了,而且印象深刻。
2 理论的引导
机械设计基础课程主要集中在大三开课,是由理论基础课程向专业课程的过渡,起到承上启下的作用。从学生之前的学习经历来看,学习的理论知识大于实践经验。这就造成学生学习理论知识时会感到乏味,有些学生会问学这些在以后工作中有什么用,这是典型的理论与实践相脱节。所以在讲授理论课程的过程中,就应该注重实际案例的引入,将理论与实践紧密结合在一起。例如:在讲解绪论部分时,可以引入大量贴切的生活案例和工程实例,如跑步机、照相机、工业机器人、起重机、轧机、矫正机、洗衣机、缝纫机、汽车、钟表等等,拉近理论知识与学生的距离。再如:讲解平面四杆机构的三种基本类型时,引入户外健身器材、飞剪机、搅拌机、升降机、风扇摇头装置等生活实例,以此来激发学生的学习兴趣与积极性。所谓学有所思,学有所惑。还要让学生带着问题去听课,自己去发现,去学习。在每堂课的教学过程中提出1~2个问题,促使学生带着问题去学习,留给学生一定的独立思考空间。例如:讲解渐开线齿轮的切齿原理时,可以先提出这样的疑问“同一把刀具加工的齿轮能正确啮合吗?”,然后讲解渐开线齿轮的加工方法及各自特点,学生在听课的过程中就会自己发现问题的答案,这样不仅加深了对所学理论知识的理解,也把前后知识点穿成线,让学生融会贯通,也起到了复习的作用。
3 实践的引导
实践教学是教育部对高校本科教育教学工作水平评估的关键指标之一。完善实践教学体系,加强实践能力的培养,探索学生工程素质与专业素质培养的途径,是摆在应用型本科院校的一大现实问题[4]。机械设计基础实践教学体系包括课程实验、课程设计、综合实践等环节。将“引导式”教学法应用于实践教学中,注重培养学生的实践能力和创新设计能力。
3.1 实验教学
实验教学是与机械设计基础理论教学相辅相成的,通过实验可以使学生对理论知识的理解更加深刻,提高学生的动手能力和分析解决问题的能力。以往的实验教学验证性实验偏多,这严重束缚了学生的创新创造能力。因此,为了培养学生的实践能力,应适量增加设计性、创新性、综合性实验,留给学生足够的空间去发挥,让学生成为实验中的真正主体,教师只起到引导-启发的辅助作用。例如,机构运动简图绘制实验。除了课上绘制的几种机构外,还应引导学生找出身边的常见机构,并绘制其简图,这样会为学生日后的创新设计和研究工作打下坚实的基础。再如轴系组合实验,这个实验囊括了轴系部分的所有教学内容,学生通过自己动手操作,可以对基本机构和零件进行三十余种方式的组合。这不仅加深了学生对所学理论知识的理解,激发了学生的学习兴趣,同时培养了学生的机构创新设计意识和综合设计能力。再如减速器拆装实验。由于课程设计的内容也是减速器,所以要求学生熟练掌握减速器的整体组成以及各部分结构和作用,同时自己动手安装和拆卸减速器,熟练掌握减速器的装拆过程,这不仅锻炼了学生的实践操作能力,也为课程设计中绘制装配图打下基础。由于这个实验的特殊性,就应打破传统的学生集中某一确定时间实验的方式,将实验室开放。采用全天开放或阶段性开放的方式,这样更便于学生随时观察减速器,更好地完成后续课程设计内容。
3.2 课程设计
机械设计基础课程设计是一项综合实践内容,要求学生综合运用理论知识(如材料力学、工程制图、机械设计基础)解决实践项目中的问题,也是对以往所学知识的一次检验。如何在课程设计过程中对学生进行积极的引导,至关重要。若课程设计完全集中在学期末的最后两周集中进行,时间紧,任务重,而且还有可能与期末考试时间发生冲突,那么学生最终的课程设计质量势必不高。因此,将课程设计内容分散于整个教学过程中,在授课之初就将设计任务书发给学生,为了避免雷同,保证一个人一份设计数据。让学生紧跟教学进度进行有目的有计划地主动学习。例如:讲到齿轮传动、带传动、轴、滚动轴承、键的教学内容,学生就可以把课程设计中相应的设计计算内容完成。在最后的课程设计周就能较好地完成总装配图的绘制和设计说明书的编写。同时,重视答辩。通过答辩可以检验学生是否完全掌握自己设计的内容。通过这种教学方法完成课程设计,可以使学生能真正做到自己发现问题、解决问题,提高其综合设计的能力,也充分实现了以学生为主体,以教师为主导的教学模式。
4 结论
在机械设计基础的教学过程中实施“引导式”教学方法,该教学方法主要从认知、理论,实践几个方面对学生做出积极的引导。“引导式”教学方法将理论与实践相结合,使用这种方法教学,让学生在接受教育的同时,积极参与到教学中来,培养了学生的自主学习能力、动手操作能力和创新意识,还加深了学生对核心知识的理解。真正实现了以学生为主体,以教师为主导的教学模式,这对于提高教学质量,培养学生的综合素养具有重要的意义。
参考文献
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[3] 伍胜男,陈敏.《机械设计基础》能动性教学方法的探讨[J].中国科教创新导刊,2007(453):13.
[4] 李霞,宋海堂,曹杰.加强实践教学探索创新教育―― 机械设计基础实践教学改革的研究[J].机械管理开发,2010,4(25):161-162.
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