工程軟件的“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程設(shè)計(jì)實(shí)踐

鄭曉霞

(山西工程技術(shù)學(xué)院，山西 陽泉 045000)

1 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的簡要概述

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的內(nèi)涵闡述

1.1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程研究內(nèi)容

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程主要研究內(nèi)容包含3個方面：其一是闡述常用機(jī)構(gòu)的工作原理、運(yùn)動特性以及設(shè)計(jì)方法。其二是闡述常用零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)方法。其三是介紹機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法。

1.1.2 學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程應(yīng)該達(dá)到的要求

通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該達(dá)到以下基礎(chǔ)要求：第一，熟悉通用機(jī)械零件的工作原理、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，掌握通過機(jī)械零件的選用和設(shè)計(jì)的基本方法。第二，熟悉常用機(jī)構(gòu)的工作原理、組成及其特點(diǎn)，掌握通用機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)的基本方法。第三，具有對進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)、使用技術(shù)等資料進(jìn)行零件計(jì)算、制圖的能力。第四，具有綜合運(yùn)用所學(xué)知識和實(shí)踐的技能，設(shè)計(jì)簡單機(jī)械和簡單傳動裝置的能力。第五，具有通過實(shí)驗(yàn)和觀察去識別常用機(jī)構(gòu)組成、工作特性和通用機(jī)械零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的能力。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐分析

2.1 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的目的

2.1.1 引導(dǎo)學(xué)生們樹立起理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的目的之一是要引導(dǎo)學(xué)生們樹立起理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，通過對機(jī)械設(shè)計(jì)以及相關(guān)理論課程知識的學(xué)習(xí)，在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生們分析和解決工程實(shí)際問題的能力，借助理論與實(shí)踐的雙重教育，來進(jìn)一步加深、鞏固和拓展學(xué)生們關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識。

2.1.2 訓(xùn)練和提升學(xué)生們的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技能

在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)中會涉及到計(jì)算、繪圖以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和估算的能力，這都需要學(xué)生們學(xué)會采用計(jì)算機(jī)來完成相關(guān)任務(wù)，因此，其必然能夠在很大程度上提升學(xué)生的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技能和水平。

2.1.3 熟練掌握機(jī)械零件和機(jī)械傳動裝置的設(shè)計(jì)過程和方法

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)需要學(xué)生們根據(jù)設(shè)計(jì)方案對傳動機(jī)構(gòu)和零件類型作出合理選擇，并且要確定尺寸、選擇材料以及計(jì)算零件的工作能力等等，此外，學(xué)生們在設(shè)計(jì)過程中還要綜合考量制造工藝、使用以及維護(hù)等要求，在這樣的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生們必然能夠進(jìn)一步加深對機(jī)械零件以及機(jī)械傳動裝置的設(shè)計(jì)過程和方法。

2.2 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容

在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，依據(jù)課程設(shè)計(jì)的目的會針對性制定出課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，其主要包含以下幾個方面的內(nèi)容：第一，選擇電動機(jī)和計(jì)算運(yùn)動參數(shù)。第二，進(jìn)行三角帶的傳動設(shè)計(jì)。第三，設(shè)計(jì)齒輪傳動。第四，設(shè)計(jì)軸。第五，選擇和驗(yàn)算滾動軸承。第六，選擇、計(jì)算以及校核鍵。第七，選擇聯(lián)軸器。第八，選擇潤滑油和潤滑方式。第九，繪制零件工作圖、裝配圖。第十，編寫設(shè)計(jì)說明書。

2.3 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)要求

為確保學(xué)生們能夠在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)中順利完成好各項(xiàng)任務(wù)，課程教師必須要樹立起強(qiáng)烈的責(zé)任意識，給予學(xué)生科學(xué)高效的指導(dǎo)。教師需要在學(xué)生參與設(shè)計(jì)的過程中進(jìn)行針對性地指導(dǎo)，并且提出相關(guān)建議。以減速器的課程設(shè)計(jì)為例：首先讓學(xué)生做減速器的裝拆實(shí)驗(yàn)，對減速器產(chǎn)生一個更加全面且深入的了解和認(rèn)知。教師要知道在具體設(shè)計(jì)過程中，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和減速器外形尺寸的確定對于學(xué)生來說是難點(diǎn)，如果有必要，教師需要先針對這一難點(diǎn)給學(xué)生們上一次輔導(dǎo)課。還有，教師應(yīng)該隨時耐心指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖，以便及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

但是，在此過程中，教師要掌握好教授和指導(dǎo)的尺度，一定要為學(xué)生們創(chuàng)造更多自主研究的空間，要求每位學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中充分發(fā)揮出自己的獨(dú)立工作能力和創(chuàng)造能力，對每個問題都應(yīng)該進(jìn)行分析和比較，并提出自己的見解，反對盲從，杜絕抄襲。在設(shè)計(jì)過程中，教師可以對學(xué)生提出以下幾點(diǎn)要求：第一，隨時復(fù)習(xí)教科書、聽課筆記以及習(xí)題。第二，及時了解有關(guān)資料，做好準(zhǔn)備工作，充分發(fā)揮自己的主觀能動性和創(chuàng)造性。第三，認(rèn)真計(jì)算和制圖，保證計(jì)算正確和圖紙質(zhì)量。第四，按照預(yù)定計(jì)劃循序漸進(jìn)完成任務(wù)。

2.4 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)評分原則

作為專業(yè)課程教師，應(yīng)該意識到在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，最終的圖紙以及說明書并不能完全反映學(xué)生的真實(shí)水平，同學(xué)的工作能力也不能在圖紙以及說明書中得到完全地反映，因此，對同學(xué)的評分，特別要注意抓兩頭：一頭是抓平時，另一頭是抓答辯。建議對學(xué)生課程設(shè)計(jì)成績進(jìn)行評定時要綜合考慮學(xué)生在各個方面的表現(xiàn)，諸如平時出勤情況、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)能力、說明書寫作能力、創(chuàng)新能力和答辯結(jié)果等等，一般綜合按5級分制評定。

3 關(guān)于工程類軟件在機(jī)械基礎(chǔ)課程中的應(yīng)用效果分析

3.1 三維設(shè)計(jì)軟件在機(jī)械建模和機(jī)械仿真中的實(shí)際應(yīng)用

在機(jī)械基礎(chǔ)課程當(dāng)中，課程教師為了更好地給學(xué)生們展示各類機(jī)械機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動情況，通常會選擇利用三維設(shè)計(jì)軟件來輔助教學(xué)。三維設(shè)計(jì)軟件主要被應(yīng)用在造型制作和動畫制作方面，學(xué)生們對三維軟件設(shè)計(jì)軟件制作出來的動畫非常感興趣，其對于提高學(xué)生們參與課程學(xué)習(xí)的積極性有著非常大的幫助作用。

以Pro/E為例，很多教師都會選擇向?qū)W生們推薦使用這一三維設(shè)計(jì)軟件，Pro/E這一軟件功能是非常強(qiáng)大的，其不僅僅可以進(jìn)行產(chǎn)品裝配、零件設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、模具設(shè)計(jì)等基本操作，其還可以進(jìn)行有限元分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理、逆向造型優(yōu)化設(shè)計(jì)以及應(yīng)力分析等等，對于Pro/E這一軟件而言，動畫制作也只是其中的一項(xiàng)基礎(chǔ)功能。

教師在講解輪系這一章節(jié)的內(nèi)容時，便可以利用Pro/E三維設(shè)計(jì)軟件來制作動畫：將所需零件的三維實(shí)體模型制造出來，然后利用其裝配功能再裝配所有零件，讓其按照具體需求來進(jìn)行運(yùn)動，再利用動畫功能記錄整個運(yùn)動過程。這樣的多媒體課程展示將有助于學(xué)生們進(jìn)一步加深對輪系中太陽輪、行星輪和系桿運(yùn)動的了解程度。

3.2 AutoCAD在平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

AutoCAD軟件是當(dāng)前我國機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛的繪圖軟件之一，因此，教師在教學(xué)中會積極引入AutoCAD軟件，鼓勵學(xué)生們利用AutoCAD軟件來完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。以平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，其實(shí)在平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要有2種設(shè)計(jì)方法，其一是圖解法，其二是講授解析法。其中因?yàn)閳D解法存在著作圖步驟繁瑣、求解精確度不高的問題，而AutoCAD軟件憑借自身的優(yōu)勢可以有效彌補(bǔ)圖解法的弊端，所以，其在當(dāng)前的平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到了非常廣泛地應(yīng)用。AutoCAD軟件不僅擁有著非常強(qiáng)大的圖形編輯功能，可以非?？焖贉?zhǔn)確地生成平面圖形的基本像素，而且還擁有著非常高的精確性，其可以簡單精確地完成一些特殊點(diǎn)的捕捉，在實(shí)際作圖過程當(dāng)中，學(xué)生們可以利用AutoCAD軟件準(zhǔn)確而迅速地等得到自己所需要的平行線、直線、切線等等，諸如，在進(jìn)行偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時，學(xué)生利用AutoCAD軟件來繪圖便可以得到非常準(zhǔn)確的運(yùn)動數(shù)據(jù)，而且求解精度也非常高。因此，如果學(xué)生們能夠熟練掌握AutoCAD軟件，其必然有助于提高機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)效果。

4 結(jié)語

綜上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程非常重視對學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力以及表達(dá)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，教師在實(shí)際教學(xué)過程中一定要突出培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)手段去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，為未來學(xué)生步入實(shí)際工作崗位奠定更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。