机械设计原理基础知识

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机械设计原理基础知识范文第1篇

关键词： 机械设计基础 课程特点 教学方法 教学内容 考核方式

机械设计基础课程是高等学校工科非机类专业学生一门很重要的基础课，其中材料专业、电器专业、工业工程和工业设计，甚至管理类的某些专业等均会学习应用该课程的相关知识。这些专业的学生不具备机械专业相关的基础知识，进行该课程的教学对于老师和学生都是不小的挑战。目前对于该课程教学方式已经进行多方面的研究[1-5]，对相关课程的教学具有一定的指导意义。笔者根据多年从事机械设计基础课程教学的体会，分析该课程的特点，然后了解相关专业学生的特长，从以下几个方面对该课程的教学方式进行探讨。

1.机械设计基础课程的特点

机械设计基础课程包括机械原理和机械设计两门课基础知识的综合，内容多，知识面广，主要研究机械中的常用机构的运动副、自由度计算、一些专用术语、通用零部件的工作原理、结构特点及基本的设计理论和计算方法等。

2.相关专业学生的特点

机械设计基础课程主要是针对非机类专业学生的一门很重要的基础课，这些专业的学生不需要对机械设计的相关理论和方法深入学习只需掌握构件之间的连接、各种传动的结构及工作原理等知识。比如对管理类的学生，偏重文科知识的学习，对于首次接触机械通用零件和常用机构，常常会比较迷茫和不知所措。专业老师也很头疼，认为很简单的专业知识，花很长时间讲解，学生理解还是很困难。但是机械设计基础课程涉及的内容在生活中随处可见，比如一些常用的健身器材四杆机构脚踏器等，无论什么专业的学生在工作和学习中均避免不了会碰到。针对这些情况，根据多年机械设计基础课程教学的体会，在教学方法、教学内容及考核方式上进行改进，因材施教，从而达到比较好的教学效果。

3.教学方法的改进

（1）激发学生的兴趣

机械设计基础课程的内容对于工业工程和工业设计及管理类的某些专业的学生而言比较枯燥，如何激发学生的兴趣呢？首先借助多媒体技术展示一些生活中常见的一些机构比如拖把挤干器、手压抽水机、飞机起落架、画板支撑机构和雨伞等每个人都会接触的常用机构。同时结合机械设计基础的专业术语讲解，学生就相对容易接受和掌握，而且印象深刻。在教学过程中把近几年湖北省学生机械创新大赛的作品展示给学生，同时讲解各种机构设计的巧妙之处，机械设计并不枯燥，也是很有趣的，从而调动学生学习课程的积极性。

（2）加强实验教学

理论讲解对于学生来讲过于抽象，常常如堕五里雾中。结合学生情况，多组织学生到机械实验室参观各种常用机构和通用零件，对一些常用零件分别命名，使学生走近零件和常用机构，并且认识它们，结合处于东风公司专业厂所在的城市，寻找一些汽车零部件及各种不同失效形式的零件，让学生有一个感性认识，结合理论知识从专业的角度对失效方式进行总结和讲解，使学生感觉学有所用。针对一些常用机构，引导学生多动手，让一些机构动起来，然后先让学生寻找原动件，以及运动传递路线和执行构件，分析构件与构件的连接方式。结合课本内容老师演示一步一步讲解，这样学生就会学得有意思。

4.教学内容的改革

针对不同的专业学生，提炼关键内容，有重点地授课。比如对于工业设计专业的学生，毕业后主要从事工业产品创新设计及相关的服务模式和商业模式设计、平面广告设计等领域的开发、研究、策划。对于机械设计基础课程，学生只需掌握各构件之间的连接、一些常用传动机构及相关工作原理等知识，因此重点不在各构件的受力分析、具体设计和详细的理论计算，而是知道生活中有这些机构和通用零件，以及这些机构的工作原理，在具体地进行工业产品创新设计时，在不影响产品的主要功能下，对产品进行有创意的外观设计。

5.考核方式的改革

对于机械类专业的学生，机械原理和机械设计主要是以闭卷考试的方式进行考核，使学生对理论知识有一个深刻的掌握和理解。但是，对于非械机类专业的学生机械设计基础课程的考核方式要有所改变。先要明确学生学这门课的目的是熟悉和了解一些常用机构和通用零件的工作原理，具备最基本的机械设计基础知识。因此在考核方式上可进行如下方面的改革。

（1）课堂考核

当学习一些认为学生需要的知识点时，可课前告诉学生这部分要课堂考核，讲解后出一至二个题目让学生做，交上后，再讲一次，以加深学生对知识点的理解。举个简单的例子，公交车门开闭机械传动部分，先放动画，讲解工作原理，指出原动件，以及传动路线和执行构件和构件间的连接方式，让学生画出机构示意图，并且计算机构自由度，然后交上来，最后把正确的机构简图一步一步画出来进行详细讲解。根据学生所交资料的情况给相应的成绩。

（2）课堂讨论和讲解

当讲解到某一个与生活密切相关的零件或者机构，就让学生自由发言并相互讨论。比如火车上常用的拖把挤干器，把照片和工作过程放过以后，问学生坐火车注意到了没有，有没有其他形式的拖把挤干器，同时鼓励学生在生活中要多观察和思考。同时让每一个同学准备自己感兴趣的知识点给五分钟时间到讲台上讲解。这样学生由被动到主动学习课本知识，并且锻炼学生面对多人的敢于表现自己的能力，最后根据学生的表现情况给出成绩。

（3）制作模型

让学生根据观察分析生活中的常用机构，制作实物模型，这让学生兴趣很高。特别是工业设计专业的学生，尽情发挥专业特长，制作出各种各样形状和不同颜色的作品，而且具备机械常用机构的功能。这比一些机械专业的学生做的还要精致和漂亮。而且不同专业，不同的思维方式，常常诱发学生不同的创新思维。根据作品情况给一个成绩。

（4）开卷考试

利用最后一节课，出几道题，开卷考试并结课。结合几部分考核，给一个综合成绩。

6.结语

通过对机械设计基础课程特点及学生的专业特点进行分析，从教学方法、教学内容和考核方式上进行改革。在具体的教学实施过程中，激发学生的兴趣，发挥学生的特长，提高学生的能力。因此，教育工作者要不断探索出更多适合学生的教学方法，切实提高该课程教学质量，培养学生的工程意识，使所培养的学生更贴近、满足社会的需求。

参考文献：

[1]赵海贤，孙占刚.工业设计专业《机械基础》课程改革与实践[J].承德石油高等专科学校学报，2014，16（1）：39-42.

[2]闫存富，孔令云，张崇杰.机械设计基础课程设计教学研究[J].中国电力教育：2014，297：125-126.

[3]张珂.机械设计基础课程数字化设计能力培养的教学改革思考和探讨[C].第二届心理学、国际会议管理和社会科学国际会议，2014，31：35.

机械设计原理基础知识范文第2篇

（淮安信息职业技术学院 江苏 淮安 223003）

摘要：针对高职教育压缩理论课时而教学内容并未减少的实际情况，将“工程力学”和“机械设计基础”两门课程的教学内容进行了优化整合。通过采用“并行”和“串联”方式进行授课，及时将“工程力学”课程知识应用到后续“机械设计基础”中，既节约了教学时数，又提高了教学效果。

关键词 ：工程力学；机械设计基础；课程优化整合；高职教学

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2014）07-0110-03

“工程力学”是机械类专业的一门专业基础课，研究工程构件最普通、最基本的受力、变形、破坏以及运动规律，为“机械原理”、“机械设计”等技术基础课和一些专业后续课程的学习打下必要的基础。原有“工程力学”课程内容包括理论力学和材料力学两大知识模块，“机械设计基础”课程内容则包括机械原理和机械设计两大知识模块。现在我们将“工程力学”和“机械设计基础”合并为一门“机械设计基础”课程，其中力学部分分配了约20学时，机械设计基础部分分配了约70学时（含6学时的实验）。这不仅考验教师的教学组织能力、授课方式及技巧，还考验学生的接受能力。如何在教学时数大幅减少，而教学目标和教学内容几乎没有变化的情况下，把这门整合后的课程上好，对教育工作者带来了很大挑战。近十几年来，笔者一直从事“工程力学”和“机械设计基础”等课程的教学，熟悉相关知识点之间的衔接，针对学时减少等课程整合后的问题，试着对授课方法作了一些调整，对授课内容顺序进行了优化整合，对相关知识点作并行讲授，收到了理想的教学效果。

两课程的教学内容分析

（一）工程力学

机械类专业的“工程力学”课程教学主要是为后续课程“机械设计基础”服务的，机械设计中用到的设计理论都是源于工程力学中材料力学部分，而材料力学的学习又必须以理论力学为基础，所以理论力学的静力学概念和公理、受力分析、力系及平衡是机械设计的必备知识。材料力学中的材料力学基本概念、杆件变形基本形式、轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转变形、弯曲变形及弯扭组合变形这些内容，在机械设计中是必不可少的，所以这些内容也是必要的教学内容。

（二）机械设计基础

“机械设计基础”课程主要是培养学生学会机构原理分析、传动参数计算及典型零件的设计或选用，为学习后续机械制造技术和机械制造工艺等专业课程进行必要的知识储备。机构自由度、平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构、带传动、齿轮传动、轮系、螺纹联接和键联轴、轴承等内容都是必须学习的知识点。

两课程知识点的关联性分析

（一）工程力学各知识点之间的关联分析

“工程力学”课程各知识点之间是密切关联的：（1）静力学概念，这部分内容主要是对力学中相关名称的规范性定义或描述，是力学工作的“语言”，它贯穿整个力学教学和学习过程，是后续力学课程各章节的基础知识。（2）静力学公理，揭示了作用在物体上各个力之间的内在规律，是前人总结出来的规律，学习它后可以对物体进行正确的受力分析。（3）受力分析，主要介绍构件的受力分析步骤及方法。受力分析贯穿工程力学的始终。教会学生进行正确受力分析技巧在工程力学教学中显得尤为重要。（4）力系及平衡，这部分知识主要揭示在平衡状态下，作用在物体上各作用力之间存在的内在联系，为建立各个作用力之间的关系提供理论支持，进而可以利用平衡来分析和求解作用在物体上未知的力。它是我们由已知世界探索未知世界的连杆。（5）材料力学基本概念、杆件变形基本形式，是材料力学基础知识，为我们研究材料变形、受力分析提供了方法。（6）轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转变形、弯曲变形及弯扭组合变形，揭示了工程中或机械中构件最基本的变形规律、强度校核和尺寸设计方法，是后期机械零件设计的理论依托。由以上分析可见，工程力学各部分知识点之间的关系如图1所示。

（二）机械设计基础各知识点之间的关联分析

“机械设计基础”课程各知识点之间是密切关联的，共同构成一个有机的整体：（1）机构自由度是分析机构和机器运动情况的理论基础。我们设计的机构或机器一定要按照人为设定的轨迹运动，既然这样，大多数运动装置设计时就要先进行自由度计算。若自由度和机构的主动件的数目相同，则该装置就能按照设计的轨迹工作，否则该机构根本就不能动或运动过自由。（2）平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构是机器中常见的基本机构，复杂的机构和机器一般是由这些机构组成的。（3）带传动、齿轮传动、轮系是机器中常见的传动系统，设计机械时也要进行传动系统的设计。（4）轴是机器中重要的零件。轴是用来支撑机器中回转零件的，是整台机器的核心。（5）轴承也是机器中重要的零件，它是用来支撑轴的，以保持轴的回转精度。（6）联接是介绍机器中零件之间最常见的联接方法，在机器选用某一型号的此类联接时要进行轴向拉伸、挤压强度或扭转强度计算。

所以，我们在教学过程中，通过设计一整台机器将上述各知识点相互关联起来，其相互关系如图2所示。

（三）两课程各部分知识点的关联性分析

“工程力学”和“机械设计基础”两门课程之间，有许多知识点具有很强的关联性：（1）“机械设计基础”在进行机构自由度分析时，运动副的类型和工程力学中约束类型及性质有关联。（2）平面连杆机构的识图、连杆机构特性分析时压力角和传动角的确定和工程力学中的受力分析有关联。（3）凸轮机构和间歇运动机构特性分析和工程力学中受力分析有关联。（4）带传动、齿轮传动、轮系的设计所依据的是工程力学的受力分析、力系及平衡、强度计算。（5）螺纹联接和键联接和工程力学中的受力分析、轴向拉伸与压缩和剪切与挤压强度计算密切相关。（6）轴设计要进行受力分析、扭转强度设计及弯扭组合强度校核无不与工程力学相关。（7）轴承的失效分析是利用工程力学中的受力分析来进行的。

两课程教学内容的优化整合

基于以上对每门课程各个知识点及两课程之间各知识点关联性的分析，将各部分内容按照图3方式进行教学优化整合。

首先，以静力学概念和公理作为基础，将“工程力学”课程受力分析、力系及平衡两部分知识点与“机械设计基础”中机构自由度、平面连杆机构、凸轮机构及间歇运动机构知识并行到一起。学生先学习受力分析和力学及平衡部分知识，再学习机构自由度、平面连杆机构、凸轮机构和间歇运动机构等知识。

其次，因“机械设计基础”中的联接部分需要进行挤压强度、剪切强度、轴向拉伸与压缩强度计算或考虑弯曲变形和扭转变形部分的知识，所以需要“工程力学”的轴向拉伸、剪切与挤压、扭转变形和弯曲变形等知识作为铺垫。

再次，齿轮传动、轮系及带传动需要以受力分析、强度理论、机构自由度、平面连杆机构等知识为基础，所以应将这部分知识放到后面讲授。

最后，轴及轴承用到力系及平衡、扭转变形、弯曲变形、组合变形等知识，所以将这两部分知识安排到组合变形后面学习比较合理。在讲组合变形强度理论后就讲授轴的知识会收到较好的应用效果。

优化整合教学与传统教学效果比较（以我院机械制造与自动化专业为例）

机械设计基础总教学时数90学时，其中力学部分占20学时，机械设计占70学时。传统讲授顺序是先用20学时将力学内容全部先讲完，然后再花70学时从机械设计原理讲到机械零件设计。传统教学方式，在实施过程中经常会出现以下情况，即讲零件设计时用到的受力分析学生已经感觉很陌生，老师不得不又花时间将前面的知识点再请出复习一下。本来在这种教学方式下，教学时数就相对紧张。再经常花时间去温故知识点，这就让教学时数显得更加吃紧。这种现象导致的结果就是老师不停的赶进度，学生来不及消化就匆匆学习新章节。

如讲光滑接触面约束时，大概10分钟讲授，20分钟举例，讲这部分内容学生很容易理解和接受。但到后续机械设计课程中学习平面连杆机构传力特性时，要用到这部分知识，这距离上次这部分内容学习间隔至少一个月了。学生已经对光滑接触面约束力特点显得很陌生了。那么老师就得先花大概5分钟的时间去复习，然后用20分钟左右去讲压力角和传动角概念，接着再用30分钟时间去举例讲授或练习各种平面连杆机构压力角和传动角的分析。共用时85分钟。

经过优化组合后，光滑接触面约束刚讲完，就讲平面连杆机构的压力角和传动角概念，大概需用时间25分钟，然后就以平面连杆杆机构为例，练习光滑接触面约束力的方向分析、压力角和传动角分析，大概用时35分钟。这种方式共用时60分钟。

通过比较，优化整合教学可节约25分钟的教学时数。不仅如此，通过现学现用，学生做到了对知识点及时消化、吸收和应用。

这种优化整合式教学效果还可以从以下表格数据中得到启发（以2011级制造专业1班和2班为例）。

由上表不难看出，优化整合不仅在教学时间上显得宽裕，而且学生在课程堂上就能将学习内容消化吸收，及时应用，学习效果明显优于传统教学方式。

综上所述，“工程力学”和“机械设计基础”是紧密联系的两门课程，将各部分知识优化整合，不仅能节约教学时数，还能增强教学效果，为后续其他专业课程的教学奠定扎实的基础。

参考文献：

[1]陈思义.高职工程力学课程有效教学方法探讨[J].职业技术教育，2011（20）：44-46.

[2]欧阳曙光.工程力学与化工设备机械基础课程整合[J].广州化工，2011（39）：169-170

[3]王燕楠.材料力学中提高综合素质的三点教学措施[J].中国科技创新导刊，2010（16）：71.

[4]杨建波，王维，蒋平．中少学时工程力学教学及教改探索体会[J].教育教学论坛，2010（6）：25-27．

机械设计原理基础知识范文第3篇

关键词：CDIO理念；应用型人才；机械设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）02-0170-02

CDIO工程教育模式是2000年10月以来，由美国麻省理工学院和瑞典皇家理工学院等四所大学组成的工程教育改革研究团队提出，CDIO（Conceivingnesis―Designing―Implementing―Operation）即构思―设计―实现―运行的工程教育理念和以能力培养为目标的CDIO一体化理念。CDIO程教育模式以产品从研发到运行的整个周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习。目前国内，汕头大学康全礼等人提出了CDIO课程计划，鼓励多学科综合、创造性和创业精神培养，让学生通过自评、互评改变对学习和生活的态度并逐步形成相应的工作技能；浙江工业大学李红霞等人基于CDIO工程教育大纲提出了理论力学教学改革，强调了基础教育应与工程教育相结合，培养工科大学生自主创新、沟通、协调及团队合作能力，充分调动了学生学习的积极性与主动性，培养学生分析问题、解决问题的能力，取得了良好效果。CDIO工程教育理念中国化的实践将成为培养创新应用型人才的有效途径[1]。西安工业大学北方信息工程学院人才培养目标是培养具有创新精神和实践能力、特色鲜明、能够适应市场竞争的本科应用型高级专门人才。结合学院人才培养目标，基于CDIO工程教育理念，就机制专业的主要专业基础课机械设计课程，通过研究课程与学生的特点，探讨行之有效的教学方法，不断提高教学质量，培养学生分析、解决工程问题的能力与勇于创新的精神。

一、机械设计课程的特点

机械设计是机械设计制造及其自动化专业的一门重要专业基础课之一，它的地位与重要性不言而喻。该课程具有综合性、理论性与实践性很强的特点。机械设计课程本身所包含的内容比较多，综合性强，体现在要具备先修多门课程：材料力学、理论力学、机械制图、机械原理等，全面学习前期相关的基础知识，才能顺利过渡到该课程；其理论性很强，相关原理的学习及重要公式的推导对大多数学生来说有一定难度，课程所涉及的知识面范围较广，各章节之间看似无必然的联系等等；实践性体现在通过该课程的系统学习之后，要求学生具有设计通用零、部件和简单机器的能力，通过为期两周的课程程设计进一步强化与检验所学的理论知识，最终为后续专业课的学习及专业产品和机器的设计打下坚实的基础。

二、机械设计教学现状与问题

北信学院作为独立学院，大多数专业在师资与实验配备方面都依赖其母体学校，教学大纲、教材的选取等沿用母体学校的，大纲的要求过高与北信学生特点存在着不适应的地方，影响学生学习的积极性；在实际的教学过程中，教学环节中缺乏实践内容，课程的安排往往忽略各课程的衔接关系，课程与实践教学环节的教学条件有待于改善，具体主要有如下方面：

1.课程之间缺乏系统的衔接，教学大纲要求过高。先修课程的学习情况会直接影响机械设计的学习效果，由于好多课程一味压缩课时，上课内容只能删减，课程的开设、内容的安排缺乏系统地考虑，使得前后课程关系、衔接上出现脱节现象。学生在学习后一门课的时候，往往出现前面有些知识点不清楚；有时前后课程有重复的内容，易造成时间的浪费。教学大纲是实施教育思想与教学计划的基本保证，由于所用的教学大纲大多沿用母体学校教学大纲，要求相对较高，而我院学生整体基础相对薄弱，过高的要求起不到实质性作用，很难提高学生的学习兴趣，只能成为摆设；大纲版本相对比较旧，教材在不断更新，新的知识点在不断增加，旧大纲体现出跟不上发展的需要。

2.教学环节中实践内容的不足。学院实验室还在规划与建设中，缺少课程必备的教学器材，给教学带来很大的挑战，当给学生讲通用零部件的结构、组成时，只能用PPT图片或画简图的形式讲解，由于没有必备的零部件模型，学生没有亲自动手去拆装过，理解起来就相对困难。例如，学生在做课程设计时，对减速器的设计就显得很抽象、困难，没有动手装拆过减速器，只见过图片，有些地方的结构无法设计出来，有的同学即便画出图来，也讲不出设计的原理，更谈不上创新。

3.课程与工程实践培训未很好对接。学院在加强学生工程实践能力培训上做了许多工作，不仅要求教师要参加工程实践培训，作为职称评审、教师考核依据，学生必须参加一定时间工程实践，以获得必需的学分。但一些技术含量高的高新企业、研究所很难接收学生真正参与它们单位实践，大多数学生往往参加的是与专业不太一致的简单重复劳动，对课程的学习作用不大；生产实习时间有限，往往是参观学习，又排在机械设计课程结束后，对该课程学习与课程设计无任何影响。

由于各方面的原因，加上独立学院学生的基础知识整体薄弱、自觉性相对较差，对于机械设计这门综合性、理论性相对较强的课来说，显得相对困难，在学习方面的积极性不高、兴趣不浓厚，最终导致理论知识不扎实，实际动手操作能力难提高。

三、机械设计教学的探讨与建议

目前各个学校、学科都在强调实践环节、工程教育背景，但硬件设施不足与投入的力度不够，工作是做了，口号是喊了，仍然没有实质性的效果。实践的基础是理论知识的完备，必须在抓好理论教学的基础上，加强教师、学生的工程实践能力培训。由于机械设计本身的特点，充分利用我院有限的教学资源，基于工程CDIO教育理念，教学过程中注重学生工程实践能力与创新精神培养，对机械设计理论教学与实践教学环节，提出如下改革的思路与建议：

1.修订教学大纲，灵活调整教学内容。以课程群的形式，充分考虑各课程之间相互关系与衔接情况，对原来的教学大纲进行系统修订。结合学生的情况与学院培养目标，对相关课程的章节内容、学生的要求及考核评价形式做了详细明确的说明，对某些原理、公式要求以“会用”为尺度，对其证明与推导过程不过分追求，重点突出学生灵活应用知识分析、解决问题的能力培养。目前教材琳琅满目，必须根据大纲要求与学生的特点来挑选适合学生的优秀教材，使教材成为教师授课与学生课后学习的主要参考书之一。

2.加强教师、学生工程背景培训。由于目前我们的专职教师队伍以青年教师为主，缺乏工程实践经验，因此加强工程实践培训显得尤为重要。青年教师利用工作之余进行与专业相同或相近的工程背景培训，积累自己在工程实际中接触的问题来充实理论教学环节，通过实际案例分析，将课堂理论与实践有机结合，使课堂气氛更加活跃，充分调动学生学习的积极性与主动性。积极开展与学校周边企业的合作培训，给学生提供方便、多样化的工程培训机会，学生可根据自己的专业及兴趣选择，也可以自行联系合适的单位进行工程培训，将所学的理论运用于工程实践中，再通过实践使得对某些原理与理论理解更加深刻。

3.充分发挥多媒体教学的优势。学院实验室在规划与筹建中，随着逐步分期分批建设，为机械设计课程购置必备的零部件模型与实验设备仪器，将为教学顺利开展与提高学生的实际动手能力提供有力保障。教与学的互动是实现有效教学的关键。目前，充分利用多媒体进行引导与互动，在讲到传动装置与轴系零部件时装时，播放相关视频、动画取得良好的效果。

4.发挥好课程设计的作用。机械设计课程设计作为实践课程，要求学生在老师的指导下在两周的时间里独立完成，工作量相对较大。机械原理中学的连杆机构和凸轮机构学生无法应用，致使机械原理与机械设计课程内容脱节，这两门课程的课程设计分别为机器方案设计和减速器设计，致使两个课程设计脱节。如何起到预期效果，值得不断地研究、探索。为了避免传统的题目减速器在网上资料应有尽有，学生抄袭不利于培养学生创新能力的培养，把题目设计成包含有减速器的传动装置设计，在结构与装置的选择上，使得设计更加灵活，给学生一定的设计空间，鼓励他们大胆创新，充分利用机械原理中所学的机构，使课程之间自然衔接起来。实施过程中采用以组为单位，共同讨论设计方案，在总体方案一致的条件下，每个同学的部分设计参数有所不同，来加强学生团队合作精神与创新能力的培养。

今后可将课程设计题目与工程实践相结合，教师可通过工程拓宽题目内容，改变传统设计题目比较单一的现状；学生可根据自己的参加实践的情况提出感兴趣的设计题目，鼓励大胆创新，从而真正实现理论与实践的结合，使学生走出学校之前得到充分锻炼。

基于CDIO工程一体化理念，通过对机械设计课程教学中存在的问题与课程本身特点，并结合北信学院人才培养目标的要求，进行初步研究和探讨，对教学大纲的修订、工程实践培训、课程设计等提出了一些建议，旨在通过改革，提高教育教学质量，培养学生分析、解决工程问题的能力与勇于创新的精神，为后续专业课的学习、毕业设计及今后从事相关工作打下坚实的基础。

参考文献：

[1]康全礼，陆小华，熊光晶.CDIO大纲与工程创新型人才培养[J].高等教育研究学报，2008，31（4）.

[2]李红霞，张淑佳，李乐胡等.基于CDIO工程教育大纲的理论力学教学改革[J].神州，2011，（5）.

[3]钱静，陈安军.CDIO理念下的包装工程专业实践教学初探与思考[J].西南师范大学学报：自然科科学版，2012，37（1）.

机械设计原理基础知识范文第4篇

关键词:机械设计基础;课程体系;课程教学

《机械设计基础》是新疆交通职业技术学院汽车制造与装配技术专业的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程,通过本课程的学习,可为学生学习后续专业课程提供必要的基础知识;为学生将来从事产品设计、开发提供必要的理论基础;为将来从事工艺、运行、管理工作时,能对所使用机械传动原理有正确的了解,获得对设备正确使用、维护和故障分析的能力;使学生具有运用标准、规范、手册和图册查阅有关技术资料及编写说明书的能力。《机械设计基础》是理论知识和实践知识综合运用的课程,在整个课程体系中从理论性课程过渡到结合工程实际的设计课程,起到桥梁作用。该课程体系目前仍延续过去的模式,新体系尚处于探索之中。为了突出高职高专的教学特点,提高教学质量,本文就该课程在课程体系、教学内容、教学方法和教学手段、实践环节等方面的问题,提出一些探讨意见。

一、《机械设计基础》传统教学模式存在的突出问题

(一)教学方法单一落后

《机械设计基础》是机械原理和机械零件的综合,主要讨论机械设计的常用方法和一般过程。传统教学方法,授课内容多,而实际教学课时安排不足;讲述原理多,结合实际偏少;纵向论述多,横向比较较少;讲述常规原理多,介绍行业最新技术成果不够;课堂讲授多,课堂课外讨论少。实践教学,仍以劳动性操作为主,对学生独立获取知识能力和自主学习、创新思维能力培养不够。教学手段也不尽如人意,课堂教学仍沿袭粉笔板书、挂图和简单的教具,很难取得好的教学效果。

(二)课程没有针对专业要求合理设置

《机械设计基础》课的知识点非常丰富、繁杂,如不精心组织、把握重点,全部灌输给学生,将适得其反。因此,教学前,教师要对所教的内容加以精选与提炼,把握教学重点,丰富教学内容,以激发学生的学习兴趣。例如,在组织齿轮传动教学时,并不是把教材上所有内容都教给学生,而是根据高职学生的特点和各专业不同的要求,选择不同的侧重点进行教学。工程机械运用与维护专业的学生,就业岗位是销售及维修,因而对他们的教学注重的是应用方面,如齿轮传动的原理、分类、特点、失效形式、齿轮参数的测量及齿轮传动的、密封等;而对于机电一体化专业和汽车制造与装配技术专业的学生,就业岗位主要是机械加工操作、机械加工工艺编制及机床设备的维护等工作,因而对他们的教学重点,除了齿轮传动的原理、分类、特点、失效形式、齿轮参数的测量及齿轮传动的、密封外,还要把齿轮的切齿原理作为重点,同时应了解变位齿轮的基本概念。只有针对不同专业组织教学内容,才能有的放矢,取得好的教学效果。

(三)实验教学比重偏低,学生动手能力的培养欠缺

实验及实践教学是帮助高职学生理解课堂理论教学内容的必要手段,也是提高他们动手能力的重要途径。传统的实验课在实验室中进行,由于实验器材陈旧、缺少,不能保证每位学生的动手操作机会,为此,可将实验与生产实践结合起来。在课余时间可至校办工厂和校外实习基地进行有关实践,如参与维修设备、加工简单的零件等。

二、《机械设计基础》课程体系的设计

(一)改革内容

1.改革思路

本课程组以企业需求为基本依据,按照生产一线实际需要,结合高职教育的特点,强调基本知识,注重实际应用,从机械的组成及特性出发,形成工程力学――材料及热处理――公差与配合――常用机构――联接――机械传动――支承零部件――机械系统设计综述这一新课程体系。该体系将以往的理论力学、材料力学、公差与配合、机械原理和机械零件几门单列的技术基础课程有机地融为一体,理论分析以适度够用为限,突出了针对性和实用性。

2.整合教学内容

在教学内容整合上,删除繁琐的公式推导、理论证明,注重如何运用这些公式、定理、方法等来解决实际设计问题。例如将齿轮、轴、滚动轴承等工程实践性很强、并对工程设计与应用能力有很大帮助的章节作为教学重点内容;将与磨损、螺纹连接、弹簧等章节安排作为学生自学的内容,通过答疑的方式对学生进行辅导;将教材中介绍很简略,但与生产第一线联系很紧密的一些工程知识比如轴承的安装、拆卸、、组合设计以及失效形式、齿轮加工、蜗轮蜗杆加工等知识内容进行补充。

3.结合专业培养目标取舍教学内容

由于各专业的培养目标不同,所安排的课程和教学要求也不同。因此《机械设计基础》课应根据工程机械运用与维护专业、机电一体化专业和汽车制造与装配技术专业课的学习要求,对各专业毕业生就业岗位的要求选取适合的教学内容,使学生能把有限的时间和精力花在学习掌握有用的知识上。

4.增加创新设计内容

《机械设计基础》课程需适应现代科技发展的要求,牢牢把握住本学科的发展脉络,及时补充新型机构、传动零件知识,介绍新的设计理论、方法、技术、计算机辅助设计等内容,以拓宽视野,培养创新设计的思路和方法。在课程设计实训中加强对学生在课程中应用计算机CAD/CAM主流软件(如MATLAB、AutocAD、UG和Pr∥Engineer)的工程实训。专周设计实训的课题主要包括从动件、轴、滚动轴承和联接件等的设计计算、三维造型装配、二维工程图和设计说明书等内容,使学生能够综合运用多门专业课程的知识和技能,在计算机辅助下完成,提高了专业素质和工程应用能力。

5.通过设计培养学生的自学能力和独立工作能力

《机械设计基础》教学中常用机构的设计、通用零件的选择和设计是教学中的重要内容。在教学中可以通过设计作业,如“凸轮机构设计”、“齿轮机构设计”及“轴系部件设计”等,使学生对常用机构和通用零件设计获得必要的工程实战训练,培养学生严谨的学习态度。“机械零件课程设计”是《机械设计基础》课程教学的重要环节。课程设计要让学生一方面加深对已学知识的掌握,培养自身综合运用所学知识和技能独立、灵活地分析问题和解决问题的能力,另一方面,课程设计也要让学生掌握使用工具书的方法和使用技术资料的技能,培养自身的设计能力和独立工作能力。此外,课程设计还要有利于学生形成良好读书习惯和自学能力,以满足自身的终身教育的需要。

(二)课程体系设计思路

1.整体教学设计

按照典型减速器设计的流程所必须的知识和能力结构,归纳《机械设计基础》课程学习领域的主要工作任务,选择一级直齿圆柱齿轮减速器设计作为载体,构建主体学习单元(学习情境),按照资讯、决策、计划、实施、检查与评估六步法,工学交替、任务驱动、项目导向,将真实生产过程和产品融入教学全过程,设计学习情境。并根据行业、企业标准建立《机械设计基础》课程教学体系,选定合适的载体,设计教学单元,完成教学设计。

本课程遵循学生职业能力培养的基本规律,以真实工作任务及其工作过程为依据整合、序化教学内容,设计了4个学习主情境,分别以减速器机械联结的设计、减速器机械传动的设计、减速器轴系的设计和减速器的与密封为载体。4个学习情境包含17个学习性工作任务,把理论学习和实践训练贯穿其中。

2.单元教学设计

学习情境1:减速器机械联结的设计通过螺纹联结、键联接、销联结的设计计算,让学生熟悉机械零件的受力分析,熟悉杆件拉压变形、剪切变形、挤压变形的强度计算,熟悉螺纹联结、键联接、销联结的选用方法和工作原理,并掌握相应联结的设计与安装方法和工艺要求。

学习情境2:减速器机械传动的设计通过圆柱齿轮的设计计算,让学生熟悉齿轮失效形式、材料选择、热处理方法、各类齿轮受力分析和设计准则,并掌握相应的齿轮的选用方法。通过带传动的设计计算,让学生熟悉带传动的组成、工作原理、特点、类型和应用;V带传动;V带轮的常用材料和结构;带传动的安装、张紧和维护;了解同步齿形带传动简介。

学习情境3:减速器轴系的设计计算通过减速器轴的设计计算,让学生熟悉轴的材料及选择;轴的结构设计;轴强度的粗略计算;按扭转强度计算;按弯扭合成强度计算。通过减速器轴承的设计选择,让学生熟悉轴承功用、类型;滑动轴承类型、结构;轴瓦的结构及材料;液体与非液体摩擦轴承简介;滚动轴承类型、特点、精度及代号;滚动轴承失效形式;滚动轴承组合设计。通过减速器输出端的联轴器的设计选择,让学生熟悉联轴器的功用,类型、结构、特点和选择;离合器主要类型及其结构。

学习情境4:减速器的与密封通过减速器的与密封的设计,了解机械中有关与密封的基本知识。

减速器专用周:通过对减速器整体的设计,让学生掌握整个机械设计过程。教、学、做有机融合,把理论学习和实践训练贯穿其中。

三、教学方法和教学手段的改革

(一)启发引导式

机械设计基础是一门理论性和实践性很强的课程,我们在讲授理论知识的同时非常重视联系工程实际,重结论,重应用。例如在讲述摩擦的自锁概念时,列举大量常见的实例,启发学生去思考,并同时从反面提出问题,请学生回答并解释,以此来培养和提高学生独立思考的能力。

(二)多种教学方法进行组合

采用理论教学、多媒体教学、现场教学、实验教学、课堂讨论、做学合一及综合能力训练等教学手段相结合,常用机构讲解改变过去罗列式的教法,从创新的角度用大量的应用实例让学生对生产和生活中的机械装置有更广泛的了解,开阔眼界,学以致用。

《机械设计基础》课程实验是高职学生职业技能培养的重要环节,学生通过实验,可直接接触到生产一线的技术问题和操作技能问题。因此,该课程实验具有很强的针对性。如通过渐开线直齿圆柱齿轮参数测定实验和减速器的结构分析和装配实验等,使学生学习和掌握具体的测试技术,测量方法,从而接触和熟悉测量工具与设备。

采用课堂讨论方法调动学生的主观能动性,教与学融为一体,使学生成为课堂的主体。例如在讲授轴的设计时,先给出各种轴的结构,由学生从加工、装配、承载上讨论分析轴的特点,给出条件然后组织学生讨论,在教师的引导下,得出正确、合理的结论。使学生真正参与到教学中来,课堂气氛活跃,教学效果明显。

《机械设计基础》是与工程实际联系紧密的课程,在教学过程中应特别注重理论联系实际。例如,在讲解机构时,列举了实际机器(汽车、内燃机等)和日常生活中(客车上的折叠椅、缝纫机的踏板机构等)的应用实例,又特别介绍了与专业有关的金属切削机床(车床、铣床、牛头刨床等)应用实例,因而增强了基础课与专业课之间的联系。

(三)利用现代教学手段,激发学生学习兴趣

将多媒体教学手段引进课堂教学。在遵循教学基本规律和学生认识规律的基础上,恰当地制作CAI课件可以将传统教学手段难以表现的内容、教材中的重点和难点表达清楚。

利用生产现场拍摄的录像,再现范成法加工齿轮的过程及根切现象;利用多媒体动画片展现带传动中的弹性滑动现象、展现四杆机构的演化、展现各种间歇运动机构的原理、展示行星轮系与差动轮系的区别、齿轮的失效机理等等。通过多媒体课件直观而形象的展示出来。

如在齿轮一章授课过程中,学生对渐开线的形成等内容的理解较困难,若利用相关软件,编制并演示渐开线的形成过程,然后对渐开线上各点进行齿形角和受力分析,学生很快就理解了什么是渐开线,为什么通常采用基圆附近的一段渐开线作为齿廓。同样通过两齿廓的啮合、啮合线和啮合角的动态显示、中心距的变化等又能使学生对渐开线齿轮的啮合特性有更深刻的理解,从而大大提高了课堂教学的效率和效果。

四、搞好课程设计,培养学生的综合技能

《机械设计基础》课程设计是综合本课程以及相关课程的理论知识、基本技能,独立完成机械传动装置或简单机械设计任务的一种途径,具有较强的实践性、综合性,是一次提升和整合知识的过程。通过课程设计培养学生分析问题和解决机械设计问题的能力,同时教会学生查阅和使用各种资料和手册,熟悉国家有关标准和规范,掌握常用的设计方法和手段(如计算机绘图和计算机辅助设计等)。在选题上,仍以单级或两级直(斜)齿圆柱齿轮减速器设计为主。在课程后期,组织学生对该传动装置进行拆卸、安装和到减速器生产厂家现场参观,提前下发设计任务书,让学生进行一些前期的计算工作,最后通过编写设计计算说明书和答辩,提高学生对设计的论证能力和可行性分析能力。

课程结构决定课程功能。课程能否体现出它的创新价值,在一定程度上取决于课程结构是否有利于师生创造性的发挥和培养,能否为学生的创新提供宽松适宜的时空条件和环境,使学生积极、主动地创造性地学习和发展。教师应在教学中注重提高学生处理实践中具体问题的能力,形成课程知识与实践的连贯沟通,使学生逐步具备适应社会的能力,尽快成为国家需要的高技能应用型专业人才。

参考文献:

[1] 史新民,高飞.高职《机械设计基础》课程教改与研究[J].常州信息职业技术学院学报,2005,(3).

[2] 程帆,王洪飞.机械设计教学中的改革与实践[J].杭州电子工业学院学报,2003,(5).

[3] 王世辉,韦林.高职《机械设计基础》课程教学改革[J].高教论坛,2007,(3):

[4] 陈立德.机械设计基础课程设计指导书[M].北京:高等教育出版社,2004.

[5] 姜大源.当代德国职业教育主流教学思想研究[M].北京:清华大学出版社,2007.

机械设计原理基础知识范文第5篇

关键词 机械原理 机械设计 课程优化

机械原理与机械设计课程开设历史悠久，两门课程始终作为全国各工科院校机械类专业主干技术基础课程。近年来，随着机械学科的飞速发展、我国高等学校机械类专业人才培养实施宽口径化、21 世纪人才综合能力培养的需求，再次审视两门课程的教学体系、课程内容和教学方法，认为依旧存在问题需要探究与改革。

一、存在的问题

（一）内容有交叉与重复现象。机械原理和机械设计两门课程的教学内容基本变化不大，课程内容自成体系，相互之间缺少衔接，存在内容交叉和重复的问题。

（二）缺少系统性。两门课程缺少对机械系统的介绍，学生学完了两门课程，仍对机械没有整体的认识，对机械的设计过程缺少了解，两门课程的总体效能未能充分显现。

（三）实践环节不足。两门课程的实践环节难以适应对学生工程意识和实践能力培养的需求，缺少主动性实践的环境。

二、理论教学体系的整合与优化

机械产品的设计一般要经过产品的规划、方案设计、技术设计等环节，通过机械原理和机械设计课程的学习，学生不仅应掌握一般机械产品设计所需的基本理论知识，还应对机械系统有一个整体的认识，并应了解机械产品设计的基本过程。为此笔者尝试突破“机械原理”和“机械设计”两课程的界线，将教学内容和教学环节进行了重组、融合及整体优化，合并为“机械设计课程。

（一）课程目标。通过本课程理论教学、实验及课程设计等环节，实现总体教学目标：培养学生的工程意识和创新精神；使学生对机械产品具有整体的概念和正确的设计思想；掌握机械系统设计的基础知识，初步具备一般机械方案设计和分析的能力；掌握常用机构及其传动的运动学设计和工作能力设计的基本知识，掌握通用零部件设计计算和选用的基本知识，初步具备一般通用机械的设计能力；培养学生查阅和运用机械设计相关标准、手册及网络息等技术资料的能力。

（二）理论教学体系。在有限的学时内，合理取舍课堂教学内容，是关系到能否真正实现课程目标的关键。经过多年的仔细斟酌、反复探究，提出精、宽、新的授课原则：精——精选重点和难点的内容进行详解与指点，避免烦琐公式的推导和易于自学的内容占用过多的学时；宽——拓宽学生的知识面，注重工程应用，启发学生举一反三；新——注重机械学科发展、将机械学科的科研成果融入教学，让学生了解机械学科的新技术、新方法。

三、实践教学体系的构建

实践教学体系由实验教学、机械实例分析与设计（大作业）、典型机械设计（课程设计）三部分组成。三个模块均以加强自学能力、研究能力、动手能力及工程意识与创新精神为培养目标。

（一）实验教学。在实验教学中将计算机技术和网络技术与现代实技术相结合，加强实验内容的综合性与设计性，如增开了典型机器与机构分析、机构系统创意组合、机械系统创意组合等综合性实验，对启迪学生的创新意识和培养学生的设计能力起到非常积极的作用。

（二）机械实例分析与设计。本课程传统的课外作业内容虽然对一些基本概念、定义的理解起到一定的作用，但是由于各章相对独立、就题论题、解题方法千人一面等问题，让学生感到枯燥无味，抄袭现象严重。为了解决此问题，将“书本习题”大大减少，增加数个综合性、实践性很强的机械实例分析大作业。

（三）课程设计。课程设计是很重要的一个教学环节，课程设计的性质决定了它在对学生进行素质教育，培养学生工程意识和设计能力等方面具有独特的优势。原来的机械原理和机械设计的课程设计是分开的，相互之间没有联系，机械原理的课程设计是以机构的分析为主，机械设计是以零件的强度分析和绘制图纸为主，教师不仅限定了设计题目和方案，还给学生提供了非常齐全的参考资料，学生的创新意识得不到发挥。将两门课程的课程设计进行了优化整合，从题目的选择到实施过程，更加符合现代机械的设计思路，即把过去仅进行机构和零部件的尺度综合、运动分析和动力分析，改变为进行机械系统的综合设计。使学生的创新潜能得到了发挥，提高了设计的能力、计算机运用能力、形象思维的能力。

四、教学方法与手段的改革

近年来，随着两门课程体系的改革和深化，课程内容不断更新和增加，但教学学时相对减少，学时与内容成了突出矛盾。如何激发学生兴趣、启迪学生的潜能, 提高学习的自主性和能动性,使学生在较短的时间内掌握机械设计的基本理论与方法；如何培养学生的工程意识、创新精神和设计能力，是教学方法和教学手段研究的重要课题。

（一）从培养兴趣入手。兴趣是成才的起点，是成就事业的沃土。学习兴趣能激励学生充分发挥学习潜能，提高学习效率和质量。

（二）开放式教学。开放式的教学方法，一是要打破传统的“一本书”，大力提倡课外阅读，让学生了解教科书之外相关领域的知识，更要让学生了解新理论、新方法和新技术。二是打破“一言堂”，给学生适当的“自由”，鼓励学生向老师提出问题，帮助学生树立“不唯书、不唯师、只唯实”的实事求是精神；三是教师不要把所有的知识点得“完美无缺”，要给学生的自学留有余地和空间。

（三）倡导主动实践。被动实践是指实践的对象、方法、程序等关键要素都是由老师制定的, 学生在老师规定的框架中, 沿着老师制定的路线去完成实践任务。

参考文献：

[1]濮良贵,纪明刚.机械设计（第八版）[M].高等教育出版社TH122.2006.5.