機械工程專業基礎實驗室建設要素淺談

摘要：為使機械基礎教學過程更形象、更直觀，建設機械基礎實驗室，構建機械基礎教具——教學模型、示教板教學資源庫、制作機械傳動實驗臺，使機械基礎教學更直觀、形象，幫助學生理解和運用所學機械知識。本文針對機械工程專業進行深入剖析，尋找基礎實驗室建設相關要素進行淺談性研究。

關鍵詞：機械基礎實驗室;教具;實驗臺;相關要素

1 實驗室建設意義和目的

建設機械基礎實驗室，主要是構建機械基礎教具——教學模型、示教板教學資源庫、設計機械傳動實驗臺，其目的是解決機械專業教學抽象、高深、難懂的現狀。機械實驗室的建設，營造了一個充斥著各種機械的學習環境，教具的制作，則使學生能夠進一步觀察、了解機械原理，這也是進行教學改革，提升教學質量的一項重要改革。

實驗室建設目標：圍繞教學這一中心，加強科學研究，且科研為教學服務，通過科研開發出更多具有“設計性、創新性、綜合性”的機械實驗臺，并在教學、科研的過程中將“課、崗、證、賽”更加緊密地聯系在一起。

機械基礎實驗室將承擔機械與自動化系、冶金與工業設計系、華中智能制造學院等三個教學系，《機械基礎》、《機械設計基礎》、《機械制圖》、《零件的測繪與識讀》、《機械拆裝》等等機械類相關課程的實驗，是學生鞏固理論知識、加強實踐認識、提高動手能力的重要載體。

2 配置方案

實驗室按照40-50個學生一班進行實驗的標準配備，分12組。

2.1 基礎設施

（1）書寫板：尺寸4m×1.5m，1張，墨綠色書寫彩鋼板。（2）展示臺：尺寸5.4m×2m×0.7m，1張，鋼木混合結構。桌面為三聚氰胺板，美觀牢固;桌架和桌腿為鋼制部件焊接成型。（3）工作臺：尺寸2.44m×1.22m×0.7m，12張，鋼木混合結構同展示臺。（4）水槽：實驗室專用PP水槽，尺寸550mm×450mm×310mm，厚度5-8mm;配套高壓三聯銅芯包塑水嘴和瓷芯水閥，1套。（5）學生凳：由學校統一購置，50把。（6）模型展示柜：尺寸2m×0.45m×1.6m，2個。鋼框架結構，隔板采用三聚氰胺板，共四層、每層層高約0.4m，用來放置演示儀器、學生作品等。

2.2 示教板和模型

（1）連桿機構——自制（示教板、模型）。（2）凸輪機構——自制（示教板、模型）。（3）棘輪機構——自制（模型）。（4）槽輪機構——自制（模型）。（5）螺旋機構——自制（立模）。（6）帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動——購買（模型）。（7）聯軸器、離合器——自制（模型）。

2.3 機械傳動實驗臺

本實驗臺是參照工程實踐中大型設備進行等比例小型化加工而成，加工出來的設備雖然體積小，但是功能齊全。在設計的過程中，減掉了一些零件（如某些安全護罩），使設備的工作過程能更直觀形象地呈現在學生面前。通過觀察、研究、組裝這些實驗設備，使學生把課堂知識形象化、感官化，加深了對機構——連桿機構、凸輪機構、槽輪機構、螺旋機構等機構和帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動等傳動形式以及軸機軸系部件和各種連接形式等理論知識的理解。開拓思路評價設備運動方案的合理性及方案改進探討，更貼近于實際，培養學生的機械設計能力及機械結構分析能力，提高利用理論知識解決實際工程問題的能力。

按工作過程分為如下部分：

（1）實訓臺——采用鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，采用鑄件操作臺面，學生可在上面安裝和調整各種機械機構。（2）機械傳動機構——由同步帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、渦輪蝸桿等傳動機構組成;學生可通過各部分之間傳動機構的安裝、調整與檢測，掌握傳動機構的裝配與調整技能。（3）多級變速箱——雙軸三級變速輸出，一軸輸出帶正反轉功能，頂部用有機玻璃防護。主要由箱體、齒輪、花鍵軸、間隔套、鍵、角接觸軸承、深溝球軸承、卡簧、端蓋、手動換檔機構等組成，可完成多級變速箱的裝配工藝實訓。（4）二維工作臺——主要由滾珠絲桿、直線導軌、臺面、墊塊、軸承、支座、端蓋等組成。分上下兩層，上層手動控制，下層由多級變速箱經齒輪傳動控制，實現工作臺往返運行，工作臺面裝有行程開關，實現限位保護功能。（5）減速器——展開式兩級圓柱齒輪極速器，設計和制作的過程與畢業設計課程相結合，調高學生的機械設計能力。（6）間歇回轉工作臺——主要由四槽槽輪機構、蝸輪蝸桿、臺面、支架等組成。由多級變速箱經鏈傳動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動及四槽槽輪機構分度后，實現間歇回轉功能。（7）沖床機構——主要由曲軸、連桿、滑塊、支架、軸承等組成，與間歇回轉工作臺配合，實現壓料功能模擬。（8）動力源——原動機采用交流減速電機，與之配套有調速器、電源控制箱等。電源控制箱帶有調速電機電源接口，行程開關接口等。

2.4 備選實驗臺（按其傳動路線配置）

（1）斗式上料機實驗臺——電動機-V帶傳動-蝸輪蝸桿減速器。路線一：鏈傳動-主軸（安裝兩個滾筒，滾筒上連接鋼絲繩，滾筒轉動纏繞鋼絲繩，帶動料斗上升、下降，實現上料動作）。

路線二：同步齒形帶傳動-螺旋傳動（絲母移動）-控制感應開關，實現料斗上下位置的準確控制。

（2）分度及沖壓機床實驗臺——電動機-空心軸式蝸輪蝸桿減速器-主軸（空心軸與主軸鍵聯接）-盤形凸輪-移動副（凸輪與移動副之間高副聯接，移動副的復位通過彈簧實現）。

主軸末端-同步齒形帶-圓柱凸輪機構（箱體內）-銷柱（工作臺下面，與圓柱凸輪機構配合實現分度轉動）。感應開關檢測工作臺位置后控制氣缸完成沖壓工作。

3 建設思路

機械基礎實驗室旨在為機械類課程教學服務，結合實際生產需要制作機械教具，且將實驗室的建設過程進一步融入到教學中去，在實踐教學中，布置學生進行教具的制作，既促進了實驗室的建設、培養了學生的實踐操作能力，又提升了教師的機械設計能力，充分發揮了師生的主觀能動性。

4 實驗室定位

（1）技能競賽培訓基地。（2）產學研綜合示范基地。（3）專業課程教學與綜合實踐基地。（4）創新能力培養基地（創新課程、項目、競賽）。

參考文獻：

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作者簡介：王陵（1998-06）男，安徽蕪湖人，本科，單位：皖江工學院，研究方向：機械工程。

（作者單位：皖江工學院）