，丁天明，王偉軍，龔雅萍，盧金樹，張志斌

(浙江海洋學(xué)院 海運(yùn)學(xué)院，浙江 舟山 316000)

機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計是工科院校機(jī)械類、近機(jī)械類以及輪機(jī)工程、船電等非機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生在學(xué)完機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程后進(jìn)行的一個重要的實踐環(huán)節(jié)，也是大多數(shù)學(xué)生第一次接受較全面的設(shè)計能力的訓(xùn)練。機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計能為學(xué)生今后的專業(yè)課學(xué)習(xí)、專業(yè)課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計以及畢業(yè)論文等奠定基礎(chǔ)，同時能夠?qū)窈髲氖录夹g(shù)工作產(chǎn)生極其重要的意義和深遠(yuǎn)的影響。

一、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計教學(xué)中存在的問題

1.“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程學(xué)時分配少

“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程一般約為100學(xué)時，其主要內(nèi)容是介紹一般機(jī)械中常用機(jī)構(gòu)和通用零部件的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動特性、工作原理及有關(guān)的設(shè)計計算，并概述機(jī)械動力學(xué)的一些基本知識。隨著教學(xué)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，教學(xué)內(nèi)容有增無減，學(xué)時卻逐漸減少。浙江海洋學(xué)院的“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程現(xiàn)已調(diào)整為52+4學(xué)時(理論52學(xué)時，實驗4學(xué)時)，教學(xué)時間短，難以保證課程設(shè)計的質(zhì)量。

2.課程設(shè)計時間安排不合理

按照教學(xué)計劃，課程設(shè)計安排在第四學(xué)期的期末考試和短學(xué)期階段。完成課程設(shè)計的時間一般為3周，在這么短的時間內(nèi)，學(xué)生要完成20～30頁的設(shè)計計算說明書2份(紙質(zhì)稿、電子稿各一份)、減速器裝配圖1張、零件工作圖2張，同時還需要學(xué)習(xí)AutoCAD完成繪圖，難度可想而知。在期末考試階段學(xué)生還要應(yīng)付很多課程考試，在短學(xué)期又安排了輪機(jī)工程專業(yè)的兩精通(精通艇筏與精通急救)、高級消防的理論學(xué)習(xí)與實操訓(xùn)練，多方面原因造成課程設(shè)計沒有起到真正的理論聯(lián)系實際的實踐環(huán)節(jié)的作用，同時也會造成期末考試成績、兩精通和高級消防成績不理想。

3.課程設(shè)計選題面過窄

課程設(shè)計選題一般為帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置設(shè)計，用于帶式運(yùn)輸機(jī)的減速器有直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪以及蝸桿蝸輪減速器。在給定運(yùn)輸帶工作拉力(/N)、運(yùn)輸帶工作速度(m/s)、卷筒直徑(/mm)一組數(shù)據(jù)以及工作條件、使用壽命、生產(chǎn)批量、動力來源、允許運(yùn)輸帶速度誤差范圍等的情況下，每個學(xué)生獨(dú)立完成設(shè)計。由于是3個班級共100多人同時進(jìn)行課程設(shè)計，這樣有可能出現(xiàn)一些學(xué)生的題目相同或非常相近，這也是客觀上造成抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重的原因之一。

4.綜合運(yùn)用知識能力不強(qiáng)

在機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計的過程中，需要綜合運(yùn)用到前面學(xué)到的機(jī)械制圖、輪機(jī)工程材料、工程力學(xué)、公差等先修課程以及剛學(xué)到的機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程。在設(shè)計計算說明書撰寫過程中，需要用到輪機(jī)工程材料里的材料選型、熱處理等內(nèi)容以及工程力學(xué)的彎矩、扭矩的計算及繪圖等知識，在減速器裝配圖、零件工作圖中需要運(yùn)用機(jī)械制圖的三視圖、剖視圖、尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求等。從課程設(shè)計完成效果來看，學(xué)生對于這些先修課程的掌握程度不是很好，結(jié)果造成課程設(shè)計質(zhì)量不高。

5.“甩圖板”工程在課程設(shè)計中存在不足

傳統(tǒng)的課程設(shè)計采用丁字尺、圖板、三角板等工具，而現(xiàn)在絕大多數(shù)都是采用二維或三維CAD軟件進(jìn)行課程設(shè)計?！八D板”工程的出現(xiàn)也是為了適應(yīng)現(xiàn)代社會的新知識、新技術(shù)、新工藝以及現(xiàn)代市場經(jīng)濟(jì)的需要。在設(shè)計過程中，二維或三維CAD軟件具有無紙化、高效、快捷、經(jīng)濟(jì)、易保存等優(yōu)點，解決了傳統(tǒng)手工設(shè)計修改難、修改費(fèi)時、修改次數(shù)多圖紙不清晰等缺點。但是二維或三維CAD中易保存、易拷貝的特點客觀上也是造成一些學(xué)生的課程設(shè)計質(zhì)量不高的原因之一。

6.課程設(shè)計內(nèi)容陳舊

一直以來，大部分工科院校機(jī)械類、近機(jī)械類等專業(yè)課程設(shè)計都是帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動裝置設(shè)計，且題目多年不變。不同專業(yè)的定位與培養(yǎng)目標(biāo)各不相同，如果都是進(jìn)行減速器裝置設(shè)計，就不能很好地反映專業(yè)特點。如輪機(jī)工程專業(yè)的畢業(yè)生一般從事現(xiàn)代船機(jī)修造、監(jiān)造、檢驗、修造經(jīng)營及機(jī)務(wù)管理等工作，而帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動裝置的設(shè)計不能很好地反映輪機(jī)工程的專業(yè)特點。

二、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計教學(xué)改革的建議

1.設(shè)計模式：“先分散后集中”

在課時較少的情況下，為了達(dá)到較高的課程設(shè)計質(zhì)量，需采用“先分散后集中”的模式。即先把設(shè)計計算說明書的撰寫分散安排到機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)中，然后再把裝配圖及零件工作圖的繪制集中安排在短學(xué)期中的3～4周集中完成。

2.時間安排：第四、第五或第六學(xué)期的短學(xué)期

如進(jìn)行帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置的課程設(shè)計，則可以安排在第四學(xué)期的短學(xué)期；如進(jìn)行專業(yè)方面的課程設(shè)計，則需要安排在第五或第六學(xué)期的短學(xué)期，因為專業(yè)知識的學(xué)習(xí)是在第五學(xué)期才開始。課程設(shè)計是一項重要的理論聯(lián)系實踐的教學(xué)環(huán)節(jié)，時間安排應(yīng)該固定成為一種制度，尤其不能與其他重要課程的學(xué)習(xí)相沖突。具體時間分配為：二維或三維CAD軟件學(xué)習(xí)2周，裝配圖、零件工作圖2周。

3.選題：密切聯(lián)系輪機(jī)工程專業(yè)

課程設(shè)計的題目應(yīng)多樣化并密切聯(lián)系輪機(jī)工程實踐?？梢杂衫蠋煷_定，也可以由學(xué)生按照自己的學(xué)習(xí)興趣來確定，以下幾種題目可以作為參考。

(1)變“帶式輸送機(jī)的傳動裝置設(shè)計”為“零部件或系統(tǒng)測繪與分析”。這類題目主要是針對成績或基礎(chǔ)較差的學(xué)生而設(shè)定的，研究對象為船舶柴油機(jī)的活塞、氣缸、曲軸等重要零部件以及淡水、海水、燃油、滑油等管路系統(tǒng)圖的測繪與分析，主要從運(yùn)動、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、工作能力、精度、材料、工藝等方面進(jìn)行綜合分析[1]，既達(dá)到了課程設(shè)計的目的，也增加了對專業(yè)的了解與認(rèn)識。

(2)零部件的三維虛擬設(shè)計。運(yùn)用三維CAD軟件進(jìn)行減速器箱體以及活塞、連桿、曲軸等船舶柴油機(jī)重要零部件的虛擬設(shè)計?，F(xiàn)階段應(yīng)用較多的三維CAD軟件有國產(chǎn)的CAXA，國外的Pro-E、UG、Solidworks等。采用這些軟件進(jìn)行課程設(shè)計有很多優(yōu)點，如通過直觀的三維模型，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識；通過干涉檢查，驗證學(xué)生的設(shè)計計算說明書是否正確；通過三維虛擬模型輸出二維投影圖，符合思維習(xí)慣,有利于建立創(chuàng)新形象思維。[2]

(3)采用三維CAD進(jìn)行運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)及振動分析?；钊?、連桿、曲軸等零部件的三維虛擬模型建立后，可以繼續(xù)對這些零部件進(jìn)行后續(xù)分析，如采用機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件ADAMS進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析，具體步驟為：幾何建?！⒓s束—設(shè)置初始狀態(tài)—進(jìn)行仿真—測量仿真結(jié)果。

(4)應(yīng)用有限元進(jìn)行強(qiáng)度分析。有限元分析已經(jīng)成為解決復(fù)雜的工程分析計算問題的有效途徑。有限元分析也可以作為三維虛擬設(shè)計的后續(xù)研究內(nèi)容，常用的軟件有ANSYS、SolidWorks、Unigraphics NX及Pro-E等，如利用ANSYS進(jìn)行船舶柴油機(jī)曲軸的有限元分析，為曲軸設(shè)計和工作可靠性分析提供重要的理論與數(shù)據(jù)支持。

(5)液壓元件、系統(tǒng)的動態(tài)性能仿真。如采用EASY5、matlab/simulink等軟件進(jìn)行液壓泵、液壓馬達(dá)等其他液壓元件或液壓系統(tǒng)動態(tài)性能仿真分析，不但鞏固了液壓知識，而且加強(qiáng)了液壓工程實踐的認(rèn)識。

4.先修課程內(nèi)容穿插到機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)中

課程設(shè)計需要運(yùn)用到機(jī)械制圖、輪機(jī)工程材料、工程力學(xué)、公差等先修課程的相關(guān)內(nèi)容。指導(dǎo)老師把相關(guān)先修課程的內(nèi)容有機(jī)穿插到機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程的相關(guān)部分講解，使學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識的同時復(fù)習(xí)、鞏固、運(yùn)用已有知識。例如,在講授齒輪傳動的承載能力時,要緊緊抓住先修課程(理論力學(xué)和材料力學(xué)) 中有關(guān)力的三要素、力的合成與分解及強(qiáng)度理論等內(nèi)容,結(jié)合具體零件進(jìn)行分析和比較,使學(xué)生能很快地掌握這部分內(nèi)容。[3]

三、結(jié) 語

在機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計的教學(xué)過程中，經(jīng)過課題組成員的不斷摸索和實踐，總結(jié)出加強(qiáng)課程設(shè)計與輪機(jī)工程專業(yè)的密切聯(lián)系、提高機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計質(zhì)量的一些措施與方法。實踐證明，能夠較好地提高課程設(shè)計的質(zhì)量。

[1]曹 燕，曹秀洪.淺析高職《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計改革[J].泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2008(2)：62-63，76.

[2]胡昌軍.《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革的探索[J].池州學(xué)院學(xué)報，2007(5)：129-132.

[3]鄭阿路.提高機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)質(zhì)量的探討[J].集美航海學(xué)院學(xué)報，1997(1)：71-75.