機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新探索
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機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新探索
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新探索摘要:針對機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的普遍程式化,缺少創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng),我們對課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了基于實(shí)踐項(xiàng)目的新方法探索。在課程設(shè)計(jì)過程中,基于一系列給定主題的實(shí)踐項(xiàng)目,以學(xué)生為主體,對題目設(shè)置與教學(xué)過程做出了討論與創(chuàng)新改良探索。以兩位三檔變速器的設(shè)計(jì)為例,說明了課程設(shè)計(jì)的過程和新方法。課程設(shè)計(jì)以項(xiàng)目為依托,以課程知識(shí)為基礎(chǔ),培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì);項(xiàng)目;學(xué)生主體;創(chuàng)新性探索一、前言在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中,大部分院校以圓柱齒輪減速器為課程設(shè)計(jì)題目。減速器是一種典型并廣泛應(yīng)用的機(jī)械傳動(dòng)裝置,作為課程設(shè)計(jì)內(nèi)容有其適用性。在課程設(shè)計(jì)安排上,一般安排在理論教學(xué)之后,由教師統(tǒng)一布置,再要求學(xué)生用兩周左右完成設(shè)計(jì)。但是程式化過程缺少創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng),學(xué)生極易敷衍了事。朱玉【1】提出結(jié)合企業(yè)、科研、興趣、大賽等課程設(shè)計(jì)題目的新設(shè)想。唐銳【2】等提出開發(fā)購置有關(guān)生產(chǎn)實(shí)際的計(jì)算機(jī)軟件開展電化教學(xué)。郝秀紅【3】等提出不同專業(yè)不同題目的因材施教新思路,培養(yǎng)專業(yè)特色工程設(shè)計(jì)。張日紅【4】提出改革內(nèi)容,接近實(shí)際,調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性,培養(yǎng)整體設(shè)計(jì)意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí);加強(qiáng)計(jì)算機(jī)能力。蔡曉君【5】等在變槳距機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和建模過程中對機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的新視角做出了探索。本文針對課程設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了新方法的探索,加入了創(chuàng)新課題設(shè)置與三維軟件教學(xué)等,促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新能力和專業(yè)技能的培養(yǎng)。二、機(jī)械設(shè)計(jì)課程新方法1.課設(shè)選題。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)探索的方針為:“學(xué)生主體、教師輔助;規(guī)范指導(dǎo)、創(chuàng)新目的”。在課程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新探索中,由教師制定實(shí)踐項(xiàng)目題目,例如:機(jī)械原理創(chuàng)新教具、管道維搶修機(jī)器人裝備設(shè)計(jì)、管道檢測機(jī)器人裝備設(shè)計(jì)等。設(shè)計(jì)以機(jī)械設(shè)計(jì)手冊為依據(jù),學(xué)生3人一組,任選一個(gè)主題。由教師給予技術(shù)指導(dǎo),鼓勵(lì)新想法、新創(chuàng)意,開展實(shí)踐項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。2.課設(shè)方法。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新探索過程中,增加的教學(xué)環(huán)節(jié)與方法如下:(1)項(xiàng)目技術(shù)背景拓展。教師增加對技術(shù)背景特別是石油裝備的講解,讓學(xué)生明確技術(shù)現(xiàn)狀與優(yōu)缺點(diǎn)。(2)三維軟件教學(xué)。課程設(shè)計(jì)除了AutoCAD軟件,鼓勵(lì)使用Solidworks、PROE等三維軟件。(3)先進(jìn)制造方法。教師增加對3D打印機(jī)、激光切割機(jī)的介紹,學(xué)生親手制作零部件,組裝中反思設(shè)計(jì)不足。讓學(xué)生體會(huì)機(jī)械加工過程,加深理解。三、兩位三檔變速器的設(shè)計(jì)下面以兩位三檔變速器為例,說明課程設(shè)計(jì)探索新方法。1.題目設(shè)置。如圖1所示,該兩位三檔變速器教具使用鋁制材料,重量大且不宜攜帶。在課程設(shè)計(jì)中,以此為項(xiàng)目,由學(xué)生設(shè)計(jì)制作輕量化三檔齒輪變速箱。2.三維模型設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)之初,教師講授了Solidworks軟件的使用,新型三檔齒輪變速箱通過該軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過裝配對尺寸、外形、裝配、外觀進(jìn)行修改,裝配圖如下頁圖2所示。3.加工制作。利用3D打印機(jī)、激光切割機(jī)進(jìn)行制作和裝配。加工后的實(shí)物圖如圖3所示,可視化的變速箱體利于展示齒輪機(jī)構(gòu),亞克力板和PLA材料輕便易攜。4.傳動(dòng)原理分析。教具中的齒輪通過激光切割制作,模數(shù)1.5mm,面寬3mm,壓力角20,齒數(shù)為Z2=Z3=Z6=20、Z1=Z4=Z5=40。設(shè)手搖桿輸入轉(zhuǎn)速為ni、變速軸轉(zhuǎn)速nc、輸出軸轉(zhuǎn)速n0。設(shè)輸入軸轉(zhuǎn)速ni不變,通過改變齒比來改變輸出軸轉(zhuǎn)速。變速軸的轉(zhuǎn)速:nc=niiic=niZ1Z2=2ni(1)滑動(dòng)變速手柄,得到三種不同傳動(dòng)比,即:ico=Z4Z3=2ico=Z6Z5=12i蓯co=!#"#$0(2)得到三種轉(zhuǎn)速:no1=nciconi低速檔位no2=ncico=4ni高速檔位no3=0空檔!#"#$位(3)因此,輸出軸具有三種轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)了變速功能。5.測試。在測試過程中,新型三檔齒輪變速機(jī)構(gòu)具有以下特點(diǎn):(1)再現(xiàn)變速箱的變速功能。(2)透明化,便于觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)。(3)輕量化,解決了傳統(tǒng)教具重量大的不便。四、結(jié)論機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新探索中,學(xué)生選題踴躍,完成出色。同時(shí)熟練掌握了3D建模軟件操作、3D打印、激光切割操作,鍛煉了三維繪圖和動(dòng)手能力。項(xiàng)目作品可用于后續(xù)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué),提供輕便美觀的課程教具,具有現(xiàn)實(shí)意義。課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新探索,依托項(xiàng)目,以課程知識(shí)為基礎(chǔ),培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力,提升創(chuàng)新思維。