高良鳳

浙江科技學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院 浙江杭州 310023

機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課程教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，對實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)的目標(biāo)起著不可或缺的作用。它是學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計、進(jìn)行工程實(shí)踐的重要途徑，是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題和解決問題的能力以及啟迪學(xué)生創(chuàng)新思維、開拓創(chuàng)新潛能的重要手段。然而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已不再適應(yīng)高等學(xué)校培養(yǎng)高素質(zhì)人才的需要。針對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)多以驗(yàn)證性為主、實(shí)驗(yàn)學(xué)時設(shè)置不合理等弊端，我院針對機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計課程的內(nèi)容、特點(diǎn)及要求單獨(dú)設(shè)置了機(jī)械零部件性能試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)課程，相比以前的課程實(shí)驗(yàn)增加了學(xué)時數(shù)，為48學(xué)時，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也做了很大的調(diào)整。

1 編寫機(jī)械零部件性能試驗(yàn)教學(xué)大綱，合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及內(nèi)容

根據(jù)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計課程內(nèi)容及以往的實(shí)驗(yàn)設(shè)置情況，我們主要開設(shè)1個認(rèn)知實(shí)驗(yàn)、3個大實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。每一大項(xiàng)中再設(shè)置驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以達(dá)到鞏固專業(yè)基礎(chǔ)知識的目的，從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計及工程實(shí)踐能力，同時也激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

1.1 機(jī)械認(rèn)知

這個實(shí)驗(yàn)主要是讓學(xué)生參觀機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計陳列柜，通過觀察分析各類機(jī)構(gòu)、零部件及創(chuàng)新方法等，使學(xué)生對所學(xué)課程有更進(jìn)一步的感性認(rèn)知，同時激發(fā)對所學(xué)專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。

1.2 機(jī)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)意設(shè)計

實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容為：(1)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的測繪與分析：要求學(xué)生分析機(jī)構(gòu)，畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖并計算自由度。主要目的是使學(xué)生掌握正確繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的方法及機(jī)構(gòu)自由度的計算方法，理解機(jī)構(gòu)自由度的概念。(2)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計及模擬：要求學(xué)生自行設(shè)計機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案，并進(jìn)行機(jī)構(gòu)組裝、調(diào)試、運(yùn)行及改進(jìn)，最終確定方案。目的在于通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生靈活運(yùn)用機(jī)構(gòu)組合、機(jī)構(gòu)演化與變異，創(chuàng)造性地設(shè)計、拼接機(jī)構(gòu)。同時也提高了學(xué)生的實(shí)際動手能力，通過對方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動分析、動力分析及實(shí)際測定，檢驗(yàn)設(shè)計的方案是否滿足工作要求，培養(yǎng)學(xué)生對各種常見機(jī)構(gòu)的綜合運(yùn)用能力及創(chuàng)新設(shè)計能力。通過機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計、機(jī)構(gòu)的組裝調(diào)試及模擬運(yùn)行等使學(xué)生實(shí)際動手能力、團(tuán)結(jié)協(xié)調(diào)能力得到較好培養(yǎng)，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，激發(fā)和調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自主性，以及參加各類機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽的熱情。

1.3 機(jī)械傳動性能測試分析及創(chuàng)新組合

實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容為：(1)各種典型機(jī)械傳動裝置并測試參數(shù)曲線及分析比較：要求學(xué)生分別組裝帶傳動、鏈傳動、萬向節(jié)傳動、蝸桿傳動、齒輪傳動等測試裝置，并測試在傳遞運(yùn)動與動力過程中的參數(shù)曲線，分析比較運(yùn)動特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)。目的是使學(xué)生通過組裝各種典型機(jī)械傳動裝置，并測試在傳遞運(yùn)動與動力過程中的參數(shù)曲線，進(jìn)一步分析比較各類傳動的運(yùn)動特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)及使用場合。(2)優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計組合傳動系統(tǒng)：要求學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計組合傳動系統(tǒng)，進(jìn)行組裝調(diào)試并測試各類參數(shù)，分析比較各類組合的優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定最佳組合傳動系統(tǒng)。主要目的在于通過優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計組合傳動系統(tǒng)，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對傳動系統(tǒng)的合理布置及優(yōu)化、傳動效率的提高等的創(chuàng)新設(shè)計意識，鞏固學(xué)生的機(jī)械設(shè)計能力與工程實(shí)踐能力。

1.4 機(jī)械零部件性能試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容為：(1)減速器拆裝及軸系結(jié)構(gòu)分析：要求學(xué)生正確拆裝各類減速器，畫出軸系結(jié)構(gòu)圖；了解減速器整體結(jié)構(gòu)以及零部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作用；測定減速器主要參數(shù)，如中心距、齒輪齒數(shù)、傳動比、傳動方式、判定輸入、輸出軸；確定斜齒輪或蝸桿的旋向及軸向力；觀察軸承代號及安裝方式；等等。目的在于通過對減速器的拆裝、結(jié)構(gòu)分析和對軸系結(jié)構(gòu)測繪的過程，全面細(xì)致地觀察齒輪減速器的整體結(jié)構(gòu)以及零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并了解它們是如何綜合考慮滿足功能要求、強(qiáng)度剛度要求、加工工藝要求、裝配調(diào)整定位要求、密封潤滑要求以及經(jīng)濟(jì)性要求的，以達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際，加深關(guān)于結(jié)構(gòu)方面的感性認(rèn)識，為能設(shè)計出較為合理的減速器打下良好基礎(chǔ)。(2)漸開線齒輪范成及齒輪參數(shù)測定：要求學(xué)生用范成法原理加工變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪；用游標(biāo)卡尺測定漸開線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)。通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握用范成法制造漸開線齒輪的基本原理；了解漸開線齒輪產(chǎn)生根切現(xiàn)象的原因和避免根切的方法；鞏固并熟悉齒輪的各部分尺寸與參數(shù)的關(guān)系和漸開線的性質(zhì)。(3)剛性回轉(zhuǎn)件的動平衡測試：要求對剛性轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡測試。通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生鞏固動平衡知識，熟悉剛性轉(zhuǎn)子動平衡的方法。(4)滑動軸承性能測試與分析：要求學(xué)生測試動軸承的特性曲線、徑向油膜壓力分布曲線與承載量曲線等。目的在于使學(xué)生了解滑動軸承的動壓油膜形成過程與現(xiàn)象；了解滾動軸承、滑動軸承的特性、使用場合及各自的優(yōu)缺點(diǎn)。(5)軸系結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計：要求學(xué)生設(shè)計一軸系結(jié)構(gòu)并組裝，分析軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，若發(fā)現(xiàn)錯誤或是不合理之處，應(yīng)修改軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并重新組裝軸系結(jié)構(gòu)；繪制軸系結(jié)構(gòu)裝配圖。目的在于使學(xué)生熟悉和掌握軸的結(jié)構(gòu)與其設(shè)計，弄懂軸及軸上零件的結(jié)構(gòu)形狀及功能、工藝要求和裝配關(guān)系；掌握軸及軸上零件的定位與固定方法；掌握軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求與常用軸系結(jié)構(gòu)；了解軸承的類型、布置、安裝及調(diào)整方法，以及潤滑和密封方式等。

2 充足的實(shí)驗(yàn)課時，促使學(xué)生能深入到每個實(shí)驗(yàn)中去

傳統(tǒng)的課程實(shí)驗(yàn)都是依附于課程的，實(shí)驗(yàn)學(xué)時往往都很少。如機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計課程實(shí)驗(yàn)總學(xué)時為14學(xué)時，分兩個學(xué)期完成。由于課時少，只能安排一些最基礎(chǔ)的驗(yàn)證性、綜合性的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中多以教師講解為主，學(xué)生按照教師的指導(dǎo)完成實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生思考摸索的機(jī)會很少?，F(xiàn)在的機(jī)械零部件性能試驗(yàn)課程有48學(xué)時，一學(xué)年內(nèi)完成。在設(shè)置上增加了一些創(chuàng)新性、設(shè)計性的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生對每個實(shí)驗(yàn)都能充分投入，對實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理等都能充分地熟悉了解，實(shí)際動手能力得到提高。在設(shè)計性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)上也給予充分的思考時間，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

3 采取以學(xué)生為主體、教師啟發(fā)指導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，并以多媒體輔助教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法采用以學(xué)生為主體、教師啟發(fā)指導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式。要求學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，對實(shí)驗(yàn)中一些零部件的作用以及較為復(fù)雜零部件搭接方法采用多媒體進(jìn)行講解演示，使學(xué)生快速了解零部件功能，同時增加了學(xué)生設(shè)計方案的時間。每個實(shí)驗(yàn)都要求學(xué)生自己設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)教師檢查認(rèn)可后確定方案的可行性和安全性。在實(shí)驗(yàn)中教師給予學(xué)生最大的自由度，放開手腳，使學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的主人。當(dāng)學(xué)生遇到困難時，教師給以幫助或提示，并引導(dǎo)學(xué)生主動查找相關(guān)資料，從多角度、多渠道去觀察和思考問題，不斷進(jìn)行探索和創(chuàng)新。

4 教學(xué)實(shí)踐效果

兩年機(jī)械零部件性能試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，已取得了良好的效果：

4.1 充分提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性，同時也深化對本專業(yè)的感情

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)以教師講解為主，學(xué)生多是在教師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)，造成許多知識點(diǎn)學(xué)生未能完全理解。通過機(jī)械零部件性能試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室的時間大大增加，能充分將理論知識與實(shí)際相結(jié)合，理論知識得到了鞏固，并促使學(xué)生進(jìn)一步思考與探索。同時對所學(xué)專業(yè)有了更深的了解，提高了對本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。

4.2 提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識分析和解決實(shí)際問題的能力，同時也激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識

實(shí)驗(yàn)的設(shè)置由簡單到設(shè)計性、創(chuàng)新性的過渡，促使每個學(xué)生都能投入到實(shí)驗(yàn)中去。通過方案選擇設(shè)計、傳動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計、綜合性能測試等，使學(xué)生將多門課程(機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、控制理論、計算機(jī)語言等)的知識或多項(xiàng)單獨(dú)開設(shè)的實(shí)驗(yàn)合成一項(xiàng)綜合實(shí)驗(yàn)，所學(xué)理論知識得到全面系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，同時提高了學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析、解決實(shí)際問題的能力。通過對所設(shè)計的方案進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，能較好激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計意識，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造性。

4.3 大大提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率及實(shí)驗(yàn)室的使用率

實(shí)驗(yàn)學(xué)時和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的增加，讓以前閑置的實(shí)驗(yàn)設(shè)備都得到充分利用。同時實(shí)驗(yàn)室也為學(xué)生提供了良好的創(chuàng)新實(shí)踐活動條件，促使學(xué)生積極報名參加各類工程技術(shù)創(chuàng)新大賽，并充分利用實(shí)驗(yàn)室的資源進(jìn)行方案的模擬運(yùn)行。

4.4 培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的工作作風(fēng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神

由于大部分實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件和方法都由學(xué)生自己擬訂，實(shí)驗(yàn)過程中往往會出現(xiàn)理論上可行，但實(shí)際做起來困難的情況，有的學(xué)生會出現(xiàn)急躁、心灰意冷的狀態(tài)，指導(dǎo)教師應(yīng)給予正確的引導(dǎo)和鼓勵，使其及時調(diào)整心態(tài)，正確對待挫折，并積極思考。同時也要求學(xué)生能分工明確、互相協(xié)作，達(dá)到事半功倍的效果。通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生的綜合素質(zhì)得到提高。

5 結(jié)束語

機(jī)械零部件性能試驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)已取得了一定的效果，但也存在著一些問題和困難，如教師的工作量加大、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)等問題。今后我們將不斷進(jìn)行探索和改革，進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)學(xué)時設(shè)置及教學(xué)方法的改革。

[1]胡宏佳,王世剛.機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010,7(29):233-234.

[2]呂宏,劉大力,楊春梅.談“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”實(shí)踐教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].森林工程,2012,1(28):87-88.

[3]郭淑芳,吳健,劉紅俊,尹中偉,徐斌.機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐[J].中國現(xiàn)代教學(xué)裝備,2009(13):84-85.

[4]陳霞,溫彤.機(jī)械設(shè)計實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2011(34):237-237

[5]高良鳳,胡偉蓉,何向東.開設(shè)創(chuàng)新設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐與探索[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2008(7):86-87.