項目教學在機電設備故障診斷與維修教學中的應用*

喬印虎，張春燕，緱瑞賓，司志遠，陳杰平

(安徽科技學院 機械工程學院，安徽 鳳陽 233100)

項目教學在機電設備故障診斷與維修教學中的應用*

喬印虎，張春燕，緱瑞賓，司志遠，陳杰平

(安徽科技學院 機械工程學院，安徽 鳳陽 233100)

摘要：機電設備故障診斷與維修課程是安徽科技學院應用型示范本科專業的核心課程，教學過程中主要培養學生解決工程問題的能力，包括運用數字信號處理技術分析機械設備的振動故障，通過電路分析機電設備的電路故障等。在教學實踐中，應用斯沃數控維修軟件，以數控機床為載體，培養學生分析問題、解決問題的能力，取得了較好的教學效果。

關鍵詞：項目教學；斯沃軟件；工程能力；教學實踐

機電設備故障診斷與維修是機電類相關專業必修的核心課程。安徽科技學院自2006年開設數控技術專科專業起，為了提高學生的設備維修技能，購買了數控實驗臺，開設了數控機床故障診斷與維修課程，主要教學內容包括機械物理信號分析基礎、機械設備故障診斷技術的基本概念、機械零件的失效形式和機械狀態識別方法等設備診斷原理，典型設備及主要傳動部件的故障診斷技術。通過加強該課程的學習，學生能夠綜合運用所學知識解決設備故障診斷相關問題，為科技創新活動、專業實踐教學環節的實習，以及從事有關機電行業設備維護維修工作奠定堅實的專業基礎知識，具備較強的數控設備、柔性加工系統等機電一體化產品操作、調試、診斷和維護等實際操作技能[1]，成為具有較強工程實踐能力和創新能力的高等專業人才。

1培養目標

培養目標為：對光、機、電、液、氣一體化基礎知識及發展趨勢有一定了解；對機電一體化的分析和設計方法熟練掌握，對典型 PLC 的原理及軟件設計過程了解；通過了解本地區機械加工業、數控技術和特種加工業等行業發展狀態，具備研究新系統、開發新技術的初步能力；具備從事數控機床和加工中心等高智能設備的軟件編程及設備操作工作、繪制電氣圖樣的能力；具備從事銷售機電產品和售后服務的能力；對于一般機械工程項目要具備策劃和規劃初步能力；通過熟悉裝備制造業的前沿動態和發展趨勢，具備較強的自主學習能力以適應本行業發展需要；能夠熟練查閱和翻譯與專業相關的外文資料，具有一定的外語口語能力，對于使用文獻檢索、資料查詢的基本方法要熟練；在從事本專業領域科學實驗和開發應用程序時具備創新思想。

2培養方法

為了達到上述培養目標，課程教學打破了以老師講授為主，學生練習為輔的常規教學方法，在教學過程中實行“項目驅動”和“理實合一”教學方法，加大實踐環節的比重，增設了創新實踐教學環節。由于課程涉及到信號采集、處理和分析，故障類型的判斷，維修工具的使用，以及電路程序的設計等多方面知識，盡管前期學生學習了相關課程，但在實際運用時還會不知所措；為此，在教學過程中，采用學生實踐多層次相結合的方式，具體如下。

1)基礎驗證性實驗。由實驗教師根據實驗內容講解基本結構和維修工具，學生分組進行現場測試、分析，實驗室教師和任課教師當場指導，學生提交實驗報告。

2)綜合性實驗。在工程訓練中心實行分組集中進行，學生提交實習報告書。

3)創新性實驗。由教師、學生提出并討論確定創新課題，課題內容需與機電類相關，學生利用課余時間，提出設計、研制方案，由指導教師指導，以學生為主，包括完成最后的零部件加工制造、裝配和調試，并提交實驗報告或作品。

在具體實施時，采用小班授課，選拔理論和實踐能力強的“雙師型”教師承擔授課任務，保證理論課老師也必須是實踐環節課的老師，并在工作量上予以傾斜，使得理論教學和實踐教學結合更加緊密。此方法鍛煉和提高了學生運用所學知識從事工程實踐的能力和創新能力，教學效果較好。

3教學理念舉例說明

3.1仿真軟件在教學中的應用介紹

雖然很多學校都有數控機床電氣連接實訓環節，但是學生的實際動手率并不高[2]，原因在于數控機床電氣接線所需的機床低壓元器件種類繁多，數控系統和伺服系統的連接電纜不宜經常性地插拔，教師對學生接線正確與否的排查工作量大等。王衛東等[3]基于虛擬現實技術開發了數控維修軟件系統，并將開發的軟件系統應用于實際的教學中。斯沃數控仿真軟件能對數控機床的電氣裝配、調試和故障排除等過程進行仿真模擬，電器元件都做成了真實照片顯示，可以很好地滿足設備維修課程的教學需求，且直觀性好[4-8]。

3.2以斯沃軟件為例培養學生電氣故障排查方法

圖1　軟件仿真電氣連接

為了讓學生學習電氣原理圖并通過電氣原理圖分析機電設備的故障，需要加強實踐教學。但由于數控機床等機電設備不僅價格較為昂貴，而且連線十分復雜，使得實際教學過程中學生動手操作環節缺失，通常是以教師的演示為主，因此很難達到滿意的教學實驗效果；為此，采用了斯沃軟件進行實踐訓練，例如電器元件布局實驗可以用該軟件實現電器布局、連線以及電動機運轉的過程。軟件操作主要有3個過程：放置元件、連線和通電，其中放置的元件包括多種型號繼電器、接觸器、斷路器、熔斷器、伺服驅動、電源和變頻器等，元件種類齊全，可以滿足教學的需求。軟件中的電氣連接如圖1所示，要求學生將其中的數控系統、伺服驅動、變頻器和電動機等連接關系繪制下出來(見圖2)。由于都是實物照片形式，這樣在將來機電設備維修時能夠快速地上手。通過該教學實踐，取得了很好的效果。

圖2　學生練習接線后繪制的電路圖

Project Teaching in Machinery Fault Diagnosis and Repair Curriculum

QIAO Yinhu,ZHANG Chunyan,GOU Ruibin,SI Zhiyuan,CHEN Jieping

(School of Mechanical Engineering Anhui Science and Technology University，Fengyang 233100，China)

Abstract：The mechanical and electrical equipment fault diagnosis and repair program is a professional core course in our application-oriented demonstration undergraduate university. The main target is to train students to solve engineering problems in the teaching process, including the vibration of machinery and equipment failures of digital signal processing technology, and the circuit failure of mechanical and electrical equipment through circuit analysis. In teaching practice, the application of Swatch CNC repairing software to CNC machine tools as a carrier is proposed, and help students analyze and solve problems, then obtain better teaching results.

Key words:project teaching，swan software，engineering capability，teaching practice

中圖分類號：G 642.3

文獻標志碼:B