《机械原理课程设计》改革探索及实践

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1、《机械原理课程设计》改革探索及实践摘要：《机械原理课程设计》为工科机械类专业本科生的一个重要实践性教学环节。为加强学生机械运动方案设计能力的培养，课题组尝试将该课程设计由以往的“分析为主”改变为“设计为主”。实践表明，此项课程设计在提高学生学习兴趣，培养学生综合运用所学知识独立解决有关本课程的实际工程问题的能力和创新能力等方面效果显著。关键词：机械原理课程设计；机械系统运动方案设计；机构尺度综合；机构仿真《机械原理》是高等工科院校机械专业必修的一门重要的专业技术基础课［1，2］，《机械原理课程设计》则是使

2、学生较全面系统地掌握及深化机械原理课程的基本原理和方法，培养学生综合运用所学知识，提高分析和解决工程实际问题的能力的重要实践环节。一、问题的提出我校《机械原理课程设计》所选用的设计题目以往多为针对不同类型的连杆机构进行运动分析及动态静力分析。机构的类型机构及尺寸由教师指定，一般为平面六杆机构。班级各学生所需分析的机构类型或机构的尺寸不同。随着科技的进步与发展，对高等教育的要求也在不断提高。培养具有创新精神和实践能力的人才，提高工科学生的综合能力已成为机械工程教育工作者的共识。在此大环境下，对《机械原理课程

3、设计》进行改革，将以分析为主的《机械原理课程设计》改变为“机械系统运动方案设计［3,4]型综合尺度综合运动动力分析”的设计型《机械原理课程设计》，势在必行。二、设计型《机械原理课程设计》课题组首次在大三詹天佑班及车辆专业部分学生中试点，进行了设计型《机械原理课程设计》的探索与实践。课题组在充分调研查阅的基础上，选用文献［5］作为主要参考教材，并自编了与之配套的任务书等教学资料。1.设计的目的及任务。设计型《机械原理课程设计》的目的在于：使学生巩固理论知识，并使其对于机械的组成结构、运动学以及动力学的分析与

4、设计建立较完整的概念；掌握机械运动方案设计的内容、方法和步骤，培养机构选型与组合和确定运动方案的能力；培养学生表迖、归纳、总结和独立思考与分析的能力。其任务为：针对某种简单机器（它的工艺动作过程比较简单）进行机械运动简图设计，包括机械系统运动方案的设计与评定，机构尺度综合等。2.设计题目。本次《机械原理课程设计》选择了“圆盘型自动包本机进本系统”、“水稻插秧机”等六种机械系统作为设计与分析的对象。各个机械系统由多个能够完成具体工作的机构组成，其各组成机构必须动作协调，方能实现预期要求的功能。教师根据各机械

5、系统所包含的具体工作机构的数目，将学生分为2〜4人一组，每位学生在完成所要求的整体机械系统运动方案设计的前提下，还须独立完成该机械系统中的指定工作机构的型综合、尺度综合及其运动分析（动力分析部分为选作）。因此，任意一名学生的工作均需各自完成，不可能“拷贝”他人成果。1.设计内容及要求。设计型《机械原理课程设计》要求学生根据教师下达的任务书完成：①全组讨论及提出两个以上系统设计方案；②经比较、选优，确定系统最终方案；③每个学生设计分析总体系统中的一个机构；④每个学生对自己设计的机构运用解析法完成机构运动分析

6、；运用解析法选作机构受力分析；⑤每个学生运用软件选作机构的仿真与验证；⑥完成设计说明书。三、《机械原理课程设计》指导方法的改革1.《机械原理课程设计》前期工作。《机械原理课程设计》为期两周，为使学生能够有充分的时间消化理解《机械原理课程设计》的内容，做好先期准备工作，我们提前一周半进行《机械原理课程设计》授课。许多学生听课后即开始查阅资料，重温课程设计中所用到的相关先修课程的知识，讨论方案，主动找老师答疑等，教师也插空到班级辅导，收到良好的效果。1.集思广益，确定机械系统运动方案。各组学生拟定出两个以上机

7、械系统运动设计方案。所有参加设计型《机械原理课程设计》的六十多名学生一起进行讨论，集思广益，优选机械系统运动方案。具体做法为：每组选派一名学生主讲，其他学生补充，借助PPT介绍本组初定的几种设计方案，指出各方案的优缺点及筛选原因，其他学生提出问题及建议。通过讨论，学生对许多概念、基本理论有了新的认识和理解，巩固了课堂教学中学到的知识，并且各组学生取长补短，相互学习，开阔了思路，对本组原有的设计方案又有了许多新的设想。2.理论联系实际，完成机构设计。由于所承担的任务不同，每个学生必须独立完成总体系统中一个机

8、构的设计，难度较大。指导教师与实验室老师一道，带领学生参观各类机构模型，演示各类机构动画，讲解各类机构的优缺点及适用场合，解答学生的各种问题。指导学生运用solidworks软件对自己设计的机构进行仿真与验证。3.综合运用知识，对机构进行运动分析和力分析。教师对运用解析法对机构进行运动分析和动态静力分析进行了较为详细的讲解，对运用solidworks软件和ADAMS软件进行机构的运动分析和力分析的方法及常见问题的解决进行了辅导