張燕燕，秦國(guó)帥，康紅偉

(黃河科技學(xué)院　工學(xué)院，鄭州　450063)

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圖解法在機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)過程中的應(yīng)用

張燕燕，秦國(guó)帥，康紅偉

(黃河科技學(xué)院工學(xué)院，鄭州450063)

摘要針對(duì)應(yīng)用型本科的培養(yǎng)特點(diǎn)，分析總結(jié)了機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中存在的問題。該文介紹了采用較直觀，且?guī)в幸欢ń忉尯退饕δ艿膱D解圖示教學(xué)方法，讓學(xué)生更容易、更方便地理解設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法，以便更好地完成機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，提高教學(xué)質(zhì)量，也為其他地方高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞圖解法；機(jī)械設(shè)計(jì)；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)實(shí)踐

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械專業(yè)學(xué)生必不可少的一次實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。目前，各個(gè)高校大都采用的是比較經(jīng)典的題目《帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)》，要求學(xué)生主要設(shè)計(jì)輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪減速器。在各類《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》以及《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》中，雖都有減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖樣，但是，由于圖樣是經(jīng)大比例縮小的，許多細(xì)節(jié)不能表達(dá)清楚，甚至還容易造成誤解[1-2]。

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的安排只有短短3周時(shí)間，在這個(gè)時(shí)間段里，正值期末考試，厚厚的一本設(shè)計(jì)指導(dǎo)書學(xué)生沒有時(shí)間閱讀。雖然，在此之前學(xué)生們也做過減速器模型的拆裝實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)時(shí)間短，學(xué)生沒有留下更深的印象，甚至機(jī)器中某些零部件的名字和作用都不清楚，更不用說進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和正確的選取。另外，本次設(shè)計(jì)是機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生第一次接觸這么復(fù)雜的裝配圖，從何處開始設(shè)計(jì)、怎么設(shè)計(jì)，令他們感到茫然；在繪制零件圖時(shí)，除了課本上講解過的V帶輪、齒輪、鏈輪及軸以外，對(duì)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或者是標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)件的選取更是不知道如何下手。學(xué)生失去信心后就糊里糊涂地照抄圖，甚至是按比例描圖，不能很好地達(dá)到教學(xué)目的[3-4]。

在具有豐富設(shè)計(jì)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的老師的指導(dǎo)下，我們分析了典型的減速器的結(jié)構(gòu)裝配圖，然后，局部分解并標(biāo)出該處關(guān)鍵零件的名稱、作用以及設(shè)計(jì)選取途徑，用圖解圖示的辦法，很好地詮釋了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)方法，直觀明了。經(jīng)過近幾年在教學(xué)過程中的不斷完善和補(bǔ)充，逐漸形成了一套圖解法的教學(xué)模式，取得了良好的效果。

1圖解法授課措施

圖示圖解法，就是將所表達(dá)的重點(diǎn)部分用圖示的辦法表現(xiàn)出來，同時(shí)注有簡(jiǎn)潔的文字說明，相對(duì)純文字的敘述，圖解法作為一種教學(xué)方法，更加直觀、清晰、生動(dòng)，容易被學(xué)生接受[5]。

1.1三維做出總裝配爆炸圖

在課程設(shè)計(jì)開始之前，指導(dǎo)教師利用三維軟件Pro/e或其他軟件做出一個(gè)三維的裝配模型圖，表現(xiàn)出減速器整體形狀，用三維爆炸圖來展示減速器各個(gè)部分的名稱和作用，讓學(xué)生對(duì)減速器有個(gè)感性認(rèn)識(shí)。

1.2用二維圖紙進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

選擇視圖，從繪制裝配圖的第一條線開始，到整個(gè)裝配圖的完成，分步驟，每隔一個(gè)重要環(huán)節(jié)制成一張圖，這樣便于學(xué)生作為參考。

如圖1所示為在裝配圖繪制時(shí)，中心線位置的確定、畫好齒輪后箱體內(nèi)外壁線的位置、潤(rùn)滑油溝的位置，及上下箱體凸緣的寬度和厚度。其中，分箱面凸緣的寬度尺寸A=δ+c1+c2，此處的c1和c2是分箱面連接螺栓的扳手空間尺寸，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得。

如圖2所示為如何確定減速器中高低速軸的各軸段的直徑和長(zhǎng)度及支撐軸承的型號(hào)和位置。

圖1　減速器內(nèi)外壁位置

圖2　確定軸的結(jié)構(gòu)

用類似于圖1和圖2的過程圖共計(jì)25張，基本上就能夠把減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程表達(dá)出來。教學(xué)時(shí)，可以將這部分圖紙做成PPT，逐張圖按照順序給學(xué)生講解設(shè)計(jì)過程。

1.3分析結(jié)構(gòu)重點(diǎn)和學(xué)生容易出錯(cuò)的部位

根據(jù)減速器實(shí)際生產(chǎn)和裝配的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，再針對(duì)學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)常見的疑惑和設(shè)計(jì)過程中容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤和問題、注意事項(xiàng)等，采用局部放大的形式，制作成圖片，同時(shí)，用文字形式簡(jiǎn)述該局部的名稱、作用以及設(shè)計(jì)依據(jù)的出處和設(shè)計(jì)要求。

如減速器上檔油盤的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，當(dāng)齒輪速度大于等于2m/s時(shí)，采用飛濺潤(rùn)滑，但不希望飛濺起來的潤(rùn)滑油直接進(jìn)入軸承，所以在箱體和箱蓋的結(jié)合面處加油溝和導(dǎo)油結(jié)構(gòu)，把油引入軸承，同時(shí)在小齒輪處加檔油盤。詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3　檔油盤的結(jié)構(gòu)

另外，軸承的選用和位置的確定時(shí)需注意:軸承外圈端面要與箱體內(nèi)表面有5～10mm的距離，軸承使用時(shí)一定要考慮便于拆裝，因此軸肩尺寸和軸套尺寸一定要嚴(yán)格按照軸承標(biāo)準(zhǔn)中給出的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4　軸承結(jié)構(gòu)和位置設(shè)計(jì)

對(duì)繪圖容易出錯(cuò)的地方用圖形表達(dá)出來，讓學(xué)生避免出現(xiàn)同樣的錯(cuò)誤。如圖5所示的是螺紋連接處的畫法；同時(shí)把學(xué)生畫圖時(shí)容易遺忘的地方也局部放大重點(diǎn)表達(dá)出來，如圖6所示的是六角螺栓和油塞的畫法和位置，畫圖時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)手冊(cè)所規(guī)定的尺寸畫，油塞設(shè)計(jì)位置時(shí)要考慮能夠把全部的油放完。

圖5　螺栓的畫法

圖6　油標(biāo)和油塞的位置和機(jī)構(gòu)

用以上這樣的圖片共40張，基本上就可以把減速器設(shè)計(jì)過程清晰明了地展示給學(xué)生。最后，繪制出一張典型減速器的正規(guī)裝配圖，把以上的局部說明，按照相關(guān)位置標(biāo)出文字，授課時(shí)，先將局部圖片用PPT形式給學(xué)生講述。學(xué)生繪制圖紙時(shí)，將帶有說明的裝配圖掛在教室，以方便學(xué)生隨時(shí)查看，提高學(xué)習(xí)效率。

2注意事項(xiàng)

2.1注重圖紙表達(dá)的完整性

學(xué)生先期所學(xué)的機(jī)械制圖，更多的是注重了零件圖形部分的表達(dá)，在本次課程設(shè)計(jì)中零件圖和裝配圖的設(shè)計(jì)，更要注重圖紙內(nèi)容的完整性，不僅僅是要正確表現(xiàn)零件的結(jié)構(gòu)，還應(yīng)該強(qiáng)調(diào)尺寸的正確標(biāo)注、適當(dāng)?shù)募庸ひ蟆⒉牧系暮侠磉x擇；以及熱處理要求等信息，力爭(zhēng)完整、正確、全面的圖紙表達(dá)能力的培養(yǎng)[6]。

2.2邊計(jì)算邊設(shè)計(jì)

部分學(xué)生只重視數(shù)據(jù)計(jì)算，不重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，總認(rèn)為制圖前，要把各個(gè)尺寸計(jì)算出來，導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)費(fèi)工費(fèi)時(shí)。要提醒學(xué)生有些地方是邊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邊定尺寸的。

2.3嚴(yán)格按照國(guó)標(biāo)制圖

標(biāo)準(zhǔn)件選擇與裝配結(jié)構(gòu)，必須按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制圖。例如，安裝軸承位置的軸肩尺寸、端蓋形式及其尺寸、密封件位置對(duì)軸的要求等，應(yīng)該按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)，不能自由發(fā)揮。對(duì)國(guó)標(biāo)沒有明確規(guī)定的部分零部件，也要參照《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》推薦內(nèi)容設(shè)計(jì)。

3結(jié)束語

經(jīng)過幾年的實(shí)際應(yīng)用，圖解法教學(xué)取得了很好的效果。學(xué)生能夠更快地進(jìn)入設(shè)計(jì)狀態(tài)，思路清晰；能夠更加方便快捷地運(yùn)用工具書，照抄圖描圖現(xiàn)象明顯減少；課程設(shè)計(jì)完成質(zhì)量得以提高，良好、優(yōu)秀率增加。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]紀(jì)小剛.機(jī)械工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在的問題及對(duì)策[J].無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，7(3):59-61.

[2]郭登明，劉明堯，江 山.提高機(jī)械類畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的研究[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2004，1(2):104-106.

[3]李文斌，董長(zhǎng)雙，軋 剛.機(jī)械工程類本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)教學(xué)探討[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2007，25(3):69-72.

[4]張燕燕，馬小玲，何春霞.“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)探究[J].中國(guó)電力教育.2012(26):72-73.

[5]郭清，韓文偉.固定選題教學(xué)模式在實(shí)踐課程中的應(yīng)用研究[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013，11(5):93-96.

[6]明興祖，唐川林，吳吉平，等.機(jī)械大類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系與內(nèi)容創(chuàng)新[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù).2011，9(6):157-161.

Application of Graphical Method in Mechanical Design Course

ZHANG Yanyan，QIN Guoshuai，KANG Hongwei

(InstituteofEngineering，HuangheScienceandTechnologyUniversity，Zhengzhou450093，China)

AbstractAccording to the characteristics of training application-oriented，this paper analyzed and summarized disadvantages of “mechanical design course design” in this school.Aiming at the students’ lack of practical experience，mechanical drawing less training，difficult drawing in structure design，this paper introduces a graphical icons teaching method.This method has a certain interpretation and indexing function.It motivates students more easily understand the design contents and design methods，and makes students better complete the curriculum design of machinery design.Meawhile，the quality of teaching can be improved.It also provided reference for the reform of innovative talent of mechanics in local universities.

Key wordsgraphical methods; mechanical design; course design; teaching practice

收稿日期:2014-12-12；修改日期: 2015-07-24

基金項(xiàng)目：河南省重點(diǎn)學(xué)科——機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化項(xiàng)目。

作者簡(jiǎn)介：張燕燕(1981-)，女，碩士，講師，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)課程的教學(xué)及研究工作。

中圖分類號(hào)TH12；G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.02.040