對《機械設計基礎》教材編寫的思考與探索

張錦明

（無錫工藝職業技術學院 江蘇 宜興 214206）

對《機械設計基礎》教材編寫的思考與探索

張錦明

（無錫工藝職業技術學院 江蘇 宜興 214206）

《機械設計基礎》課程是高職院校機械類、近機類專業一門十分重要的專業平臺課。針對目前高職院校《機械設計基礎》教材存在著內容多與學時少的矛盾、部分內容與培養技能型人才不相適應、新的設計方法沒有具體體現等問題，文章提出了解決這些問題的對策。

高職；機械設計基礎；教材編寫；技能型人才

《機械設計基礎》課程是高職院校機械類、近機類專業一門承上啟下的專業平臺課，該課程的教學內容對學生畢業后從事專業工作起著十分重要的作用。但目前具有高職特色的符合學習者自身條件的《機械設計基礎》教材并不多。因此，編寫出與高職院校培養技能型人才相適應的《機械設計基礎》教材是十分重要的，也是非常迫切的。

《機械設計基礎》教材中存在的問題

現有的高職院校機械類、近機類《機械設計基礎》教材大多數是在原來中專學校《機械原理》、《機械零件》教材的基礎上綜合而成的，這樣的教材擺脫不了其原有的不足。主要表現在：(1)內容偏多，與現在高職院校《機械設計基礎》課程“少學時”的矛盾比較突出；(2)部分內容與培養技能型人才不相適應；(3)與該課程相關的新技術、新知識內容基本沒有；(4)習題類型少且大題多，學生完成這些作業后難以鞏固所學的知識，難以達到舉一反三的目的。

《機械設計基礎》教材的編寫對策

《機械設計基礎》課程涉及的知識面廣，實用性強。為了使該門課程與高職院校的培養目標相適應，解決“學時少”的問題，同時適當增加部分與其相關的新知識、新設計方法，可采用以下一些做法。

對內容進行適當刪減與整合 現有的高職院校《機械設計基礎》教材還編入了一些與培養技能型人才關系不十分緊密的內容，軸承的壽命計算就是一個明顯的例子。現在，工程技術人員在設計時一般只是對軸承選擇具體的型號，而不對其進行壽命計算。軸承壽命計算這部分內容并不實用，并且相對而言，學生對這部分內容不易理解，學起來感到比較枯燥，計算也較為困難。因此，這樣的內容應刪除，應將重點放在軸承類型、型號選擇、軸承的安裝和調試等方面。類似情況還出現在螺栓連接的強度計算、按連桿三個位置設計四桿機構等內容中。一般的《機械設計基礎》教材對直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、直齒圓錐齒輪的受力分析與計算、強度計算與設計等內容都是分別作為一個章節的內容單獨敘述的，但它們之間有許多相似的地方。為此，可以把直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、直齒圓錐齒輪的受力分析與計算放在一起，把直齒輪、斜齒輪、圓錐齒輪的強度計算及設計計算內容放在一起。在敘述齒輪強度計算時，對公式直接寫出而不進行推導。但對公式中字母表示的含義、字母數值的選取等內容應詳細解釋。由于這些公式是放在一起敘述的，因此，在公式中相同的字母只需敘述一次，避免以往在不同章節中重復敘述同一字母的情況。最后，將傳遞功率、轉速、傳動比等條件相同的閉式齒輪作為直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪設計的例題編入。由于斜齒圓柱齒輪在這時所取的材料和一些參數以及一些數據的計算與直齒輪是一樣的，因此，緊接在直齒圓柱齒輪后面的斜齒圓柱齒輪設計例題就不必編入這些與直齒圓柱齒輪設計相重復的內容。這樣就減少了內容，加快了斜齒輪的設計進度。這兩個例題敘述結束后，再對這兩種傳動在設計時得出的數據進行比較，得出它們各自的優缺點。這樣做的優點是：一方面壓縮了課時，便于學生理解與記憶，另一方面能使學生對直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪之間的不同點有更深刻的了解，便于學生更好地掌握這方面的知識。

所舉例題應與培養目標相適應 《機械設計基礎》教材中的例題是為使學生能更好地領會、理解、鞏固所學的相關知識服務的，現有教材中的例題確實是在這樣做。但細細分析這些例題，還是不能很好地適應培養技能型人才的需要。例如，某《機械設計基礎》教材中有這樣的例題：已知一只正常齒制的標準直齒圓柱齒輪的齒頂圓直徑da=380mm，齒數z=36，求其分度圓直徑d、齒根圓直徑df、全齒高h、齒厚s。這樣的例題，代入公式能很方便地算出該齒輪的模數為10mm，從而計算出分度圓直徑d等數據。但在企業實際中遇到一只齒頂圓直徑公稱尺寸為380mm的標準直齒圓柱齒輪，齒頂圓直徑的實際尺寸不可能是380mm，且往往要比380mm小。為了使學生掌握直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計算公式，并使例題更能符合培養技能型人才的需要，可進行這樣的改動：某廠有一只我國制造正常齒制的標準直齒圓柱齒輪已損壞不能使用，需要制造另一只新齒輪來代替它。現在數得該齒輪的齒數z=36，測得其齒頂圓直徑da=379.64mm。為了繪制新齒輪的零件圖，請求出其分度圓直徑d、齒頂圓直徑 da、齒根圓直徑 df、全齒高h、齒厚s、壓力角α。這時，代入公式算出來的該齒輪的模數為9.99mm。由于齒輪的模數是標準值，所以，可以斷定原齒輪的模數一定是與9.99mm最接近的標準模數值10mm。再根據該標準值，算出分度圓直徑d=360mm、齒頂圓直徑da=380mm等其他值，確定壓力角為20°。由于學生畢業以后會常遇到這樣的齒輪測繪和計算，所以這樣的例題編寫更具有實際意義。

編入零件圖內容 對于V帶傳動、齒輪傳動等的設計，除了相關計算外，最終目的還是體現在零件圖上。目前，較多的《機械設計基礎》教材已將原有零件圖的內容刪除了，這并不合適。由于零件圖公差、倒角圓角等尺寸的確定都需要查閱相關的資料，繪圖時要考慮選擇圖紙的幅面、采用的繪圖比例，因此，在教材例題中對設計計算好的每一種傳動給出相應的零件圖，學生設計計算好每一種傳動，繪制出相應的零件圖，是他們在其他課程中得不到的一種學習和訓練。由于學生畢業后從事與本專業有關的工作會經常接觸這種零件圖，因此，在教材中必須編入零件圖內容。

教材中應增加新內容 機械設計是一門既古老又年輕的學科。計算機的產生使得與《機械設計基礎》內容相匹配的新知識、新設計方法不斷出現，工廠企業的工程技術人員正使用這些新知識、新方法從事設計工作。但綜觀目前高職院校的《機械設計基礎》教材，基本上沒有關于這些新知識、新方法的內容。為了讓學生掌握這方面的知識和技能，與工廠企業的實際情況緊密結合，《機械設計基礎》教材中迫切需要編入這方面的內容。由于傳統的V帶傳動設計、齒輪傳動設計等都是比較花費時間的事，為了提高設計效率，便于多種計算方案進行比較，增加設計的準確性和可靠性，工廠企業的工程技術人員對于一些重要的設計計算，往往直接使用V帶傳動設計、齒輪傳動設計軟件在計算機上完成。由于市場上有多種這樣的設計軟件，并且現在計算機在學生中普及，將這部分內容編進教材是理所當然的事。由于圖解法具備容易學習和掌握、幾何關系清晰等優點，在《機械設計基礎》教材中常作為一種設計方法來敘述，并用來求解如平面連桿中的構件長度、傳動角等的數據。但圖解法求解的數據精度低，這就限制了它在求解尺寸精度要求高的機構中的應用。在計算機上學生使用AutoCAD等軟件，并用圖解法來求解平面連桿中的構件長度、傳動角等數據，一方面保持了圖解法的優點，另一方面能避免圖解法求解數據精度低的不足。為此，將這種使用計算機的圖解法編入《機械設計基礎》教材，可使之增加新活力。

教材編寫與多媒體課件相匹配 《機械設計基礎》課程中的平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等內容，用多媒體進行教學可增加這些機構運動的直觀性，便于學生理解與記憶，同時能激發學生的學習興趣。用多媒體進行教學還可以節省在黑板上書寫、畫圖所需的許多時間，彌補“學時少”的不足。因此，《機械設計基礎》課教師紛紛采用了多媒體教學。但多媒體教學的一個最大不足是學生對一些要記的內容來不及記錄。為此，編寫教材一定要與多媒體課件相匹配，或者說一定要有與教材相匹配的多媒體課件，這樣可以大大減少學生的記錄量，從而提高學習效率。

編寫與教材相配套的習題集 學生要對 《機械設計基礎》內容進一步地理解、鞏固，并對課上所學的內容舉一反三，必須做大量的作業。但現行的《機械設計基礎》教材每章內容后面的習題，大多是要花較多時間進行計算的計算題。學生就是把這些計算題全部做完，也難以達到很好地鞏固所學知識、舉一反三的目的。因此，在編教材時必須編寫與之配套的習題集。在習題集中，不但要有計算題，還應有填空題、判斷題、選擇題、改錯題、問答題、作圖題等多種形式的題目。這些習題應與培養技能型人才的目標相適應，與教材對應部分緊密相聯，難度不應太大。學生完成這些作業后，能掌握和鞏固所學知識，從而為后續課程奠定基礎。

《機械設計基礎》課程是高職院校機械類、近機類專業一門十分重要的專業平臺課。在高職院校從事多年機械設計基礎課程教學的教師應共同努力，編寫出適合高職學生特點的、與眾不同并符合培養技能型人才需要的 《機械設計基礎》教材，為培養出機械類、近機類專業的高質量學生做出應有的貢獻。

[1]岳大鑫.機械設計基礎[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008．

[2]馬艷霞.機械設計基礎[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2008．

[3]于興芝.機械設計基礎[M].武漢：武漢理工大學出版社，2008．

[4]徐鋼濤.機械設計基礎[M].北京：高等教育出版社，2007．

[5]韓提文．《模擬電子技術》教材的編寫思想與實踐[J].中國職業技術教育，2008，(16)：36-37．

G714

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1672-5727（2010）08-0125-02

張錦明（1954—），男，江蘇無錫人，無錫工藝職業技術學院副教授，高級工程師，研究方向為機械設計教學與陶瓷機械設計。