摘要：機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計是高校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的一個重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。本文針對高校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生機(jī)械設(shè)計能力的培養(yǎng)問題，從課程設(shè)計題目、教材建設(shè)、指導(dǎo)過程中采取的措施等方面闡述一種機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計的教學(xué)模式。該教學(xué)模式對于培養(yǎng)和提高學(xué)生初步的機(jī)械設(shè)計能力很有幫助，具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：課程設(shè)計；機(jī)械設(shè)計；教學(xué)模式

中圖分類號：G642.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-4107（2012）06-0035-02

“機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計”是機(jī)械設(shè)計課程最后的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)，也是高校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械設(shè)計能力訓(xùn)練，肩負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生初步機(jī)械設(shè)計能力的重任。西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)科成立60多年以來，經(jīng)過數(shù)十年“機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計”實(shí)踐教學(xué)積累，形成了具有一定特色的面向設(shè)計能力培養(yǎng)的課程設(shè)計教學(xué)模式。本文從設(shè)計題目、教材建設(shè)等方面對該模式進(jìn)行闡述。

一、課程設(shè)計題目

教育部頒發(fā)的《工科本科基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》指出：“每個同學(xué)必須獨(dú)立完成課程設(shè)計?！币虼?，課程設(shè)計的選題實(shí)行“一人一題”制。具體實(shí)施如下。

1.把課程設(shè)計題目編寫到《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》中，不同題目的區(qū)別在于：（1）電動機(jī)不同。有的題目采用常用的Y系列電動機(jī)，而有的題目采用冶金及起重用的YZ或YZR系列電動機(jī)。（2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同。題目中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有皮帶運(yùn)輸機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)等多種。（3）傳動機(jī)構(gòu)不同。題目采用“減速器+V帶傳動”、“減速器+開式齒輪”等多種方案。（4）減速器的類型和結(jié)構(gòu)形式不同。有二級圓柱齒輪減速器、圓柱圓錐齒輪減速器、齒輪蝸桿減速器等類型，有展開式、同軸式、分流式、剖分式、整體式、立式、臥式等多種形式。

經(jīng)過這樣的安排，題目達(dá)到一百多，可以保證“一人一題”。

2.指導(dǎo)教師在學(xué)生的任務(wù)書上簽字，當(dāng)學(xué)生完成設(shè)計準(zhǔn)備答辯時，教師檢查核對任務(wù)書，防止學(xué)生私自更改題目以杜絕抄襲。

經(jīng)過這樣的措施，喜歡抄襲作業(yè)的學(xué)生不得不認(rèn)真對待并獨(dú)立完成自己的設(shè)計任務(wù)。

二、課程設(shè)計的教材建設(shè)

學(xué)校為學(xué)生征訂了部分課程設(shè)計教材，但其內(nèi)容不全面，不能完全滿足西北農(nóng)林科技大學(xué)課程設(shè)計的使用要求。根據(jù)西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)業(yè)機(jī)械化、機(jī)械設(shè)計制造及自動化等專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)大綱，指導(dǎo)教師精心編寫了《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》。其內(nèi)容主要包括：（1）征訂的教材中沒有而在我們的課程設(shè)計中又要用到的內(nèi)容。例如，規(guī)律性非穩(wěn)定變載荷作用下電動機(jī)負(fù)荷能力的計算及選型問題。（2）以實(shí)例的形式講解設(shè)計過程中的難點(diǎn)——結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體方法。（3）緊密結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，講解一些在前修各門理論課程中都沒有涉及而設(shè)計過程中又經(jīng)常碰到的問題。（4）把工程圖學(xué)、機(jī)械精度設(shè)計、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計四門課程緊密結(jié)合起來，具體講解怎樣正確運(yùn)用圓柱齒輪、圓錐齒輪和蝸桿傳動精度的國家標(biāo)準(zhǔn)。（5）配合一些有較高要求的設(shè)計題目，講述行星齒輪傳動和圓弧圓柱蝸桿傳動的設(shè)計方法。（6）機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計的題目。

課程設(shè)計指導(dǎo)書幾經(jīng)修訂和補(bǔ)充，為提高西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)生課程設(shè)計的質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力作出了積極貢獻(xiàn)。

三、設(shè)計前講授整機(jī)設(shè)計的一般過程

機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計的設(shè)計對象一般不是一臺完整的機(jī)器，只是機(jī)器的傳動部分，而專業(yè)是要培養(yǎng)學(xué)生具備整機(jī)設(shè)計的能力。因此，在做課程設(shè)計之前，首先要采用案例教學(xué)法給學(xué)生講解整機(jī)設(shè)計的一般過程，并要求學(xué)生在計算說明書中對自己的設(shè)計任務(wù)及設(shè)計方案給出評價。這樣就以課程設(shè)計為契機(jī)，培養(yǎng)了學(xué)生整機(jī)設(shè)計的理念和系統(tǒng)設(shè)計的思想，也為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

四、實(shí)物拆裝與3D造型展示相結(jié)合

在課程設(shè)計開始階段，要求學(xué)生針對自己設(shè)計減速器的類型和形式親自動手拆裝減速器實(shí)物，以加強(qiáng)感性認(rèn)識。此外，指導(dǎo)教師利用軟件對典型減速器進(jìn)行3D造型，包括零件圖、裝配圖、爆炸圖和動態(tài)仿真，在大屏幕上給學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式講解。通過這一環(huán)節(jié)，有效地培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，并大大提高了學(xué)生設(shè)計、繪圖的進(jìn)度。

五、設(shè)計中應(yīng)處理好的四個關(guān)系

為培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力，在課程設(shè)計中始終強(qiáng)調(diào)要處理好下面四個關(guān)系。

（一）參考資料和創(chuàng)新的關(guān)系

機(jī)械設(shè)計是一項復(fù)雜細(xì)致的工作，要在前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行，設(shè)計質(zhì)量是長期積累而逐漸提高的。熟悉和利用設(shè)計資料，既可以減少重復(fù)工作、加快設(shè)計進(jìn)度，也可以繼承和發(fā)展前人的經(jīng)驗和成果，提高設(shè)計質(zhì)量。另一方面，任何新的設(shè)計任務(wù)又是根據(jù)特定的設(shè)計要求和具體的工作條件提出的，必須要具體分析和創(chuàng)造性地進(jìn)行設(shè)計，而不能盲目地抄襲資料[1]。所以，參考資料和創(chuàng)新兩者要很好地結(jié)合起來，才能不斷提高設(shè)計質(zhì)量。

（二）理論計算與結(jié)構(gòu)、工藝等要求的關(guān)系

任何機(jī)械零件的形狀和尺寸，都不可能完全由理論計算確定，理論計算只能為零件提供基本的數(shù)據(jù)和參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，要考慮結(jié)構(gòu)、加工、裝配和使用維修等要求，才能確定零件的全部形狀和尺寸[2]。因此，只有把理論計算和結(jié)構(gòu)、工藝等要求結(jié)合起來，才能圓滿地完成一個機(jī)械設(shè)計任務(wù)。

（三）理論計算與繪圖的關(guān)系

有一些零件由理論計算得到基本尺寸和參數(shù)后，再通過一些經(jīng)驗公式和進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，就可畫出零件草圖。但有些零件只能在初步估算的基礎(chǔ)上，通過畫裝配草圖，對零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計；畫出零件的草圖后，才能得出力學(xué)模型，然后進(jìn)行精確的校核計算。因此，整個設(shè)計過程是個“邊計算、邊繪圖、邊修改”的交叉過程[3]。零件尺寸以圖紙上最后確定的尺寸為準(zhǔn)，而且零件圖和裝配圖應(yīng)一致，要一同修改。

（四）結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝性的關(guān)系

制造費(fèi)用在機(jī)器成本中占相當(dāng)大的比例，設(shè)計出的零件應(yīng)具有良好的工藝性。零件既要能滿足使用的要求，又要使制造工藝簡單、制造成本低廉。零件的工藝性應(yīng)當(dāng)從選擇合理的毛坯種類和形狀，充分結(jié)合生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等方面來考慮。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)力求使零件的形狀簡單，便于加工、裝配和拆卸[4]。

六、堅持“二學(xué)會”與“三注意”

為培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力，在課程設(shè)計過程中要求學(xué)生要堅持 “二學(xué)會”與“三注意”。

（一）學(xué)會正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

進(jìn)行機(jī)械設(shè)計時，應(yīng)充分了解有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，盡可能遵守標(biāo)準(zhǔn)。只有當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求之間有矛盾，并有充分理由說明不能采用標(biāo)準(zhǔn)時，才可放棄標(biāo)準(zhǔn)服從設(shè)計要求。設(shè)計中采用的標(biāo)準(zhǔn)零部件，有些應(yīng)當(dāng)外購，這時應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)中的標(biāo)記示例進(jìn)行標(biāo)注；有一些應(yīng)當(dāng)自己制造，這時應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的主要尺寸設(shè)計，并畫出圖紙，以備加工。

（二）學(xué)會進(jìn)行工程計算

工程計算和理論計算有不同的特點(diǎn)和要求，在進(jìn)行工程計算時應(yīng)注意：計算書寫的格式；應(yīng)附有必要的插圖和表格；計算要按照“擺公式—代數(shù)據(jù)—寫結(jié)果”三步進(jìn)行；對所引用的重要公式和數(shù)據(jù)應(yīng)注明來源；對應(yīng)當(dāng)圓整的數(shù)據(jù)進(jìn)行圓整；對計算結(jié)果應(yīng)有簡短的結(jié)論等。

（三）要注意鍛煉獨(dú)立工作的能力

在課程設(shè)計中提倡獨(dú)立思考、深入鉆研的精神[5]。在設(shè)計過程中肯定會碰到許多問題，這時應(yīng)獨(dú)立思考，查閱設(shè)計資料，當(dāng)自己不能解決時再向指導(dǎo)教師和同學(xué)提問。提問時先談自己對這個問題的看法，不能單純向教師索取答案，堅決反對自己不查閱資料，把教師當(dāng)成“活資料”的做法。

（四）要注意復(fù)習(xí)和運(yùn)用先修課程的有關(guān)知識

進(jìn)行課程設(shè)計時要用到多門先修課程中學(xué)過的理論知識解決工程設(shè)計問題，從而使這些知識得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識和生產(chǎn)實(shí)踐緊密地結(jié)合起來，使設(shè)計者具有解決工程實(shí)際問題的能力。當(dāng)碰到問題時，首先應(yīng)想到運(yùn)用學(xué)過的理論知識來解決問題，當(dāng)理論知識忘記時，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的復(fù)習(xí)。

（五）要注意記錄設(shè)計過程中的有關(guān)內(nèi)容

設(shè)計過程要經(jīng)歷若干階段，從設(shè)計一開始就應(yīng)準(zhǔn)備一個筆記本，把設(shè)計過程中所考慮的主要問題和計算過程記在本子上，把從設(shè)計資料中查閱的有關(guān)資料以及自己的心得體會也記在本子上。隨著設(shè)計進(jìn)程的發(fā)展，要不斷地修改和整理這些記錄。這對于學(xué)生設(shè)計能力的培養(yǎng)和后續(xù)計算說明書的編寫很有幫助。

七、設(shè)計過程中組織學(xué)生互查互問

為及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的問題，減少不必要的返工和修改，在設(shè)計的每個階段要求學(xué)生用10分鐘時間進(jìn)行互查互問。多年的實(shí)踐表明，這項措施對減少課程設(shè)計中的錯誤、保證設(shè)計進(jìn)度，以及培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力都有幫助。

八、鼓勵結(jié)構(gòu)創(chuàng)新及采用3D設(shè)計技術(shù)

根據(jù)經(jīng)驗，總有一些善于動腦思考的學(xué)生，針對自己的設(shè)計任務(wù)提出一些新的見解。在這種情況下指導(dǎo)教師要善于鼓勵和引導(dǎo)，即鼓勵結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，并在考核時給予一定的加分。

在進(jìn)行課程設(shè)計之前，已經(jīng)為學(xué)生開設(shè)過Pro/E等3D設(shè)計軟件課程，因此，對于進(jìn)度較快和對此有興趣的學(xué)生，鼓勵他們嘗試采用3D設(shè)計軟件進(jìn)行造型，在考核時給予一定的加分。

九、課程設(shè)計的考核

學(xué)生完成課程設(shè)計以后，指導(dǎo)教師組織學(xué)生進(jìn)行答辯，所有學(xué)生都要通過答辯，答辯成績單獨(dú)計分。學(xué)生最終的成績包括：考勤成績、裝配圖、零件圖、說明書成績、答辯成績和加分因素成績。

以上闡述西北農(nóng)林科技大學(xué)面向設(shè)計能力培養(yǎng)的“機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計”教學(xué)模式，該課程設(shè)計模式對農(nóng)業(yè)機(jī)械化、機(jī)械設(shè)計制造及自動化等專業(yè)學(xué)生設(shè)計能力的培養(yǎng)發(fā)揮了重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1][2][3][4][5]龔溎義.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書[M].北

京：高等教育出版社，1992：2-4.