劉好潔，張燕燕，康紅偉，楊國鋒

(黃河科技學(xué)院 工學(xué)院，鄭州 450063)

基于學(xué)生角度的機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計的學(xué)習(xí)與探討

劉好潔，張燕燕，康紅偉，楊國鋒

(黃河科技學(xué)院 工學(xué)院，鄭州 450063)

文中從學(xué)生學(xué)習(xí)的角度，闡述了機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法，理清了在學(xué)習(xí)過程中需要重點掌握的設(shè)計步驟，培養(yǎng)了正確的設(shè)計理念，為學(xué)生在完成機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計過程中提供了明確的學(xué)習(xí)思路。

機(jī)械設(shè)計；課程設(shè)計；學(xué)習(xí)；探討

本文所涉及的課程設(shè)計題目是“帶式輸送機(jī)傳動裝置的設(shè)計”。它是在機(jī)械專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)過理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計等基礎(chǔ)理論課以后進(jìn)行的，是對基礎(chǔ)理論知識的一次綜合運用，也是由理論知識學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵺`學(xué)習(xí)的一個重要環(huán)節(jié)。

經(jīng)過了初、高中及大學(xué)前兩年的基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，絕大多數(shù)學(xué)生的思維方式仍然停留在理論公式的推導(dǎo)和計算，極少涉其知識的實際工程應(yīng)用，更談不上建立工程概念，而本次課程設(shè)計極大程度轉(zhuǎn)變了學(xué)生的學(xué)習(xí)觀念。

在課程設(shè)計中，通過對傳動方案的設(shè)計、計算和確定，重點對齒輪減速器及主要零部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計，標(biāo)準(zhǔn)件、外購件的選型，設(shè)計說明書的撰寫及作圖等，對學(xué)生樹立工程概念會有極大的幫助。

1 總體布局與重點把握

根據(jù)設(shè)計任務(wù)書確定傳動裝置的總體設(shè)計方案，實施流程如圖1所示。

業(yè)務(wù)素質(zhì)有待加強(qiáng)。派駐工作原則性、政策性、專業(yè)性較強(qiáng)，除了要有堅定的黨性原則，還要有豐富的政策法律等知識，這方面專業(yè)知識尚不足，對黨風(fēng)廉政建設(shè)和反腐敗斗爭的新情況、新問題研究不深、把握不準(zhǔn)，獨立辦案鍛煉少，有時缺乏底氣。

圖1 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計流程圖

2)學(xué)會將理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想綜合運用到課程設(shè)計中，鍛煉結(jié)合生產(chǎn)實際分析、解決實際工程問題的能力，鞏固、深化和擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計方面的知識。

依據(jù)設(shè)計任務(wù)書給出的工況條件和要求，設(shè)計傳動形式、計算傳動功率、選擇電機(jī)、合理分配傳動比、確定潤滑方式。

1.2 減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算

國外對于步進(jìn)式直線壓電驅(qū)動器的研究開始于上世紀(jì)六十年代，國內(nèi)的相關(guān)研究略晚于國外，起步于九十年代。多年來，有越來越多的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)深入研究了步進(jìn)式直線壓電驅(qū)動器，取得了豐富的研究成果。

3）在成熟盆地和低勘探程度區(qū)配置大量資產(chǎn)。成熟盆地的資產(chǎn)基本屬高質(zhì)量勘探區(qū)塊，例如巴西鹽下深水、墨西哥灣深水、澳大利亞、圭亞那、巴布亞新幾內(nèi)亞、莫桑比克近?？碧絽^(qū)塊等，主要分布在其核心區(qū)內(nèi)。低勘探程度區(qū)塊則在全球分布，主要位于歐洲的塞浦路斯、愛爾蘭、羅馬尼亞、非洲的赤道幾內(nèi)亞、毛里塔尼亞、剛果、南非以及亞洲馬來西亞和俄羅斯等國家。

經(jīng)過初步的設(shè)計與計算，計算出大小齒輪的分度圓直徑、齒寬，估算出各軸的最小直徑，并開始齒輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。需要注意的是這個部分與繪制圖紙是相輔相成的。

1.3 繪制圖紙

在靜力分析中，除了應(yīng)力分布圖外，管道的位移形變圖也是作為衡量管道是否安全的一個重要指標(biāo)。管道的位移形變主要是其管道所受載荷與管道的約束之間相互作用的結(jié)果。倘若管道所受載荷過大，超過了管道約束力并且超過了管道材料的屈服極限，那么就會造成管道的極大彎曲甚至破裂，最終造成泄漏甚至爆炸等事故[6]。

1.4 設(shè)計說明書的編制

結(jié)構(gòu)制圖的設(shè)計絕不是簡單的對照著例圖抄圖，整個設(shè)計過程要遵循嚴(yán)格的先后順序。首先，根據(jù)計算出的數(shù)據(jù)估算整體尺寸，以利于圖幅圖面的選擇和布置。其次，畫出大小齒輪的大體輪廓，定內(nèi)壁線。根據(jù)預(yù)留螺栓要求的扳手空間確定凸緣尺寸，畫出減速器輪廓的寬度。另外，由軸的最小軸徑和軸承型號確定軸各段的尺寸。最后，就要根據(jù)內(nèi)壁和壁厚來確定外輪廓及吊耳吊孔，根據(jù)齒輪嚙合位置和透視窗設(shè)計準(zhǔn)則來確定透視窗的大小和位置等。只要掌握了一定的方法和知識，整個設(shè)計也將知難行易。

Design of Shore Power Supply Supervisory and Control System……………GUO Shengjun, ZHENG Xiaoming, CHEN Yunyu(3·29)

這部分是將整個設(shè)計過程記錄下來，重點是軸和其他重要零件的校核。它所涉及的是傳動方案設(shè)計與計算的依據(jù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計的說明，標(biāo)準(zhǔn)件、外購件的選擇與計算等。若有一個模版就會使編寫思路更加清晰。

2.2 科學(xué)的方法

1.5 設(shè)計總結(jié)與答辯

在設(shè)計總結(jié)與答辯階段，老師會根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗對學(xué)生的設(shè)計理念、方法或者設(shè)計中容易遇到的問題進(jìn)行提問。這需要學(xué)生以扎實的功底認(rèn)真的態(tài)度來做好設(shè)計中的每一步，而在此過程中學(xué)生會學(xué)到更多的知識。

2 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計中的感受

2.1 在實踐中學(xué)習(xí),理論聯(lián)系實際

張成光等[7]提出了一種新型后混式磨料水射流系統(tǒng),是對傳統(tǒng)后混合式磨料水射流系統(tǒng)的重大改進(jìn)和發(fā)明；采用FLUENT對所提出的新型噴射系統(tǒng)進(jìn)行了流場仿真,并通過相應(yīng)的實驗,驗證了其流場仿真的正確性,為新型后混合式磨料水射流系統(tǒng)的研制提供了理論基礎(chǔ)。本文在此理論基礎(chǔ)上,將后混合式磨料引入方式進(jìn)行改進(jìn),用濕磨料代替干磨料,并控制磨料的濃度和流量,對線材表面進(jìn)行去除效率實驗。

1)在課程設(shè)計的實踐中，要對學(xué)生進(jìn)行設(shè)計基本技能的訓(xùn)練，使其學(xué)會查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、手冊、圖冊及相關(guān)技術(shù)資料，培養(yǎng)計算、繪圖、數(shù)據(jù)處理等方面的能力。

在設(shè)計與計算中，與傳統(tǒng)作業(yè)大不一樣，不能僅靠公式計算來確定參數(shù)。而且，課本和設(shè)計指導(dǎo)書中給出的很多參數(shù)都是范圍，所以必須根據(jù)設(shè)計的具體情況選出具體數(shù)值。

理論聯(lián)系實際是理論教學(xué)中的一項基本原則。在教學(xué)過程中具體運用這一原則時 ,要防止片面性 ,要在理論和實際的內(nèi)在統(tǒng)一性上下功夫 ,要廣泛地聯(lián)系實際 ,聯(lián)系學(xué)生的思想狀況、理論水平、知識需求和接受能力,從而科學(xué)、完整地貫徹教學(xué)原則[1]。

例如，V型帶可選擇的傳動比是2～7，如表1所示[2-3]。這些數(shù)值究竟在自己的方案如何選擇？這需要學(xué)生認(rèn)真閱讀課本、參考手冊，通過各種方式查閱現(xiàn)有的減速器在特定條件下各級傳動比的分配來對比，最后總結(jié)出自己的“經(jīng)驗”。而這種“經(jīng)驗”會為學(xué)生步入社會打下堅實的基礎(chǔ)。

1.1 傳動方案的設(shè)計與計算

表1 各類機(jī)械傳動的傳動比

例如，根據(jù)軸承孔來確定端蓋時，有時會面臨端蓋出現(xiàn)干涉現(xiàn)象的問題。指導(dǎo)老師可以提出幾種在日常生活中常見的解決方案，加工出非圓的端蓋或者讓兩個端蓋上下錯位等。

例如，初步確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍是900～3 200 r/min,學(xué)生該如何選擇最合適的電動機(jī)呢？若選擇滿足要求的范圍上限，不僅整個傳動系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)適用性差，而且會令各級傳動比相對較大，使整個系統(tǒng)龐大笨重；若選擇滿足要求的范圍下限，當(dāng)電壓不穩(wěn)或?qū)嶋H操作中傳送載重超標(biāo)等問題出現(xiàn)時電機(jī)性能是否還是優(yōu)良？所以在傳動方案的設(shè)計中，通過對細(xì)小范圍性的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，會使學(xué)生在工程概念上要有很大的進(jìn)步。選擇合適的數(shù)據(jù)在設(shè)計中也是一門重要的學(xué)問，它需要高深的思維功底，需切合實際的判斷，還需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。

一是全力做好水旱災(zāi)害防御。組織開展汛前檢查，修訂完善方案預(yù)案，做好應(yīng)急隊伍和物資準(zhǔn)備。密切監(jiān)視雨水情和汛旱災(zāi)情，加強(qiáng)會商研判，及時啟動應(yīng)急響應(yīng)。組織各地強(qiáng)化江河洪水、山洪和臺風(fēng)災(zāi)害防御以及水庫安全度汛、城市防洪和抗旱工作，科學(xué)進(jìn)行工程調(diào)度和險情搶護(hù)，提前轉(zhuǎn)移受威脅群眾，確保群眾生命安全和供水安全。

設(shè)計過程中，方案設(shè)計與計算同基礎(chǔ)理論知識聯(lián)系很多，而且有設(shè)計模板，學(xué)生做起來不算很難，但進(jìn)入減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，很多學(xué)生沒有任何經(jīng)驗，不知從何下手。科學(xué)的方法對學(xué)生的重要性毋庸置疑。

1)要有足夠的知識儲備和繪圖練習(xí)。如果學(xué)生在機(jī)械設(shè)計課程的學(xué)習(xí)過程中，能高質(zhì)量地完成螺紋連接、鍵連接、皮帶傳動設(shè)計、齒輪、鏈輪設(shè)計，特別是對其結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(制圖)作業(yè)，則在減速器的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計與制圖中的小零件就不會是學(xué)生的阻礙了。

2)善用圖示圖解法。齒輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計一直是工科院校機(jī)械類專業(yè)的經(jīng)典教學(xué)內(nèi)容，各類參考書目非常多，用圖示圖解更加直觀清晰，容易被學(xué)生接受。

利用老師總結(jié)編制的一套教學(xué)解析圖，針對學(xué)生容易出現(xiàn)的設(shè)計錯誤和難以理解的地方，用圖形的方式突出重點，并加以強(qiáng)調(diào)，減少設(shè)計過程的失誤和時間浪費。例如，當(dāng)學(xué)生對起蓋螺釘?shù)囊?guī)格不太清楚時，圖上會以簡明扼要的話語告訴學(xué)生這種零件在設(shè)計手冊的位置及使用注意事項。

2.3 變被動學(xué)習(xí)主動學(xué)習(xí)

幼樹修剪，有利于主枝發(fā)育，提高核桃樹的長勢。幼樹修剪從每年8月下旬開始，秋季修剪有助于傷口愈合。修剪過程中一般將主干的高度控制在50-80 cm之間，定植當(dāng)年通常不做任何修剪，只需要將主干扶正并且對頂芽進(jìn)行保護(hù)即可。等到春季發(fā)芽之后，需要對頂芽進(jìn)行控制，一般在5-6月進(jìn)行修剪，將頂芽下部分布均勻、生長較為旺盛的5-6個嫩芽作為萌發(fā)的側(cè)枝予以保留即可。次年按照同樣的方法進(jìn)行修剪，培育第二層的主枝，留2-3個主枝即可，第三年對第三層主枝進(jìn)行修剪。

將課堂還給學(xué)生,讓學(xué)生成為課堂的主體,教師則成為課堂上學(xué)生的引導(dǎo)者.這樣學(xué)生才會集中精神去思考、去參與課堂學(xué)習(xí),變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)[4]。當(dāng)確定了本次課程設(shè)計的重點是減速箱的設(shè)計，明確了減速箱的目的是為了減速之后，學(xué)生可以思考其學(xué)過的達(dá)到減速目的的多種方式，如齒輪減速，蝸輪蝸桿減速，鏈、帶傳動減速或利用液壓氣壓來實現(xiàn)減速等。但為何市場多選用齒輪傳動減速而不選擇其他方式，這就需要學(xué)生比較各種減速方式的優(yōu)缺點及適用情況，借鑒前人的經(jīng)驗，根據(jù)機(jī)械設(shè)計的實用原則來解決這些問題。而這個過程，恰恰是學(xué)生在不知不覺中變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)的過程。

3 設(shè)計過程的探討

3.1 細(xì)節(jié)決定質(zhì)量

當(dāng)一張設(shè)計圖基本完成的時候，很多細(xì)節(jié)問題也往往被學(xué)生忽略。例如，螺紋連接件的類型有很多，我們常用的有螺釘、螺栓、雙頭螺柱、螺母和墊圈等，而這些連接件的尺寸和結(jié)構(gòu)形式都是有標(biāo)準(zhǔn)的，所以設(shè)計時要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來選擇繪圖。起吊裝置中的吊環(huán)、吊耳等應(yīng)該按起重重量來選擇，結(jié)構(gòu)和尺寸也應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)來繪制，特殊情況可以根據(jù)具體情況做適當(dāng)?shù)男薷?。為保證安全起吊，吊環(huán)的螺釘也應(yīng)完全擰入螺孔。同時，定位銷、油標(biāo)尺、通氣器也是標(biāo)準(zhǔn)的，甚至標(biāo)題欄的制作更是需要我們找到確定的依據(jù)，這些依據(jù)會使整張圖紙更具標(biāo)準(zhǔn)化、正規(guī)化與完整性。

傳統(tǒng)晨交班醫(yī)護(hù)人員的滿意度較低,不滿意現(xiàn)象較多,問卷平均分為(19.25±1.28)分,實施sbar交接班后醫(yī)護(hù)人員滿意度為(23.17±1.05)分,組間比較差異存在統(tǒng)計學(xué)意義,t=12.5291,P<0.05。

另外，有些參數(shù)需要圓整，盡可能不帶小數(shù)，如軸徑尺寸；有些參數(shù)必須取標(biāo)準(zhǔn)值，如齒輪模數(shù)、螺栓螺母；有些數(shù)值即不需要圓整也沒有標(biāo)準(zhǔn)，如斜齒輪分度圓直徑尺寸值等。

設(shè)計零件圖的重點是尺寸標(biāo)注、公差選擇與標(biāo)注、加工工藝要求與檢驗要求。這些都是學(xué)生特別容易輕視的。細(xì)節(jié)決定質(zhì)量，只要在此階段把握好細(xì)節(jié)，一切有理有據(jù)，那么學(xué)生的設(shè)計必然是高質(zhì)量的設(shè)計。

4 結(jié)束語

獨立完成本次課程設(shè)計對機(jī)械類學(xué)生來說有著深刻的意義。在緊張的時間和寒冷的天氣下，在共同探討問題的過程中，我們不僅收獲了知識和不同的思考方法，還在相互鼓勵、相互幫助中增進(jìn)了友情。本次設(shè)計給了學(xué)生一個將所學(xué)知識從融會貫通到系統(tǒng)輸出的實踐機(jī)會。對于通用機(jī)械零件、常用機(jī)械傳動或簡單機(jī)械的設(shè)計，學(xué)生掌握一般機(jī)械設(shè)計的程序和方法，樹立正確的工程設(shè)計思想，培養(yǎng)了獨立、全面、科學(xué)的工程設(shè)計能力。把理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想運用到了機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計中，并初步具備了解決實際問題的能力，這為學(xué)生今后的設(shè)計工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。

[1]孫進(jìn). 教學(xué)中理論聯(lián)系實際問題的研究[J] 遼寧工學(xué)院學(xué)報：社會科學(xué)版,2003(5)：71-73.

[2]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計[M].8版.北京:高等教育出版社，2006.

[3]孔凌嘉，張春林.機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2004.

[4]唐志偉，楚蕭. 如何督導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計[J] .課程教育研究，2014(4):193-194.

Study and Discussion of Curriculum Design in Mechanical Design

LIU Haojie, ZHANG Yanyan, KANG Hongwei, YANG Guofeng

(Institute of Engineering,Huanghe Science and Technology University, Zhengzhou 450093, China)

This paper expounds the mechanical design course design of the main learning contents and learning methods from the perspective of students learning. We clarify in the learning process, the key needs to master the design step to cultivate the correct design concept, which provide clear learning thinking for students to finish course design of mechanical design.

mechanical design; curriculum design; learning; discussion

2014-03-25；修改日期: 2015-04-03

河南省特色專業(yè)基金資助項目[教高(2013)586-19]；河南省重點學(xué)科基金資助項目[豫教高(2012)186-55]；河南省普通高等學(xué)校本科工程教育人才培養(yǎng)模式改革試點專業(yè)[教高(2012)964-60]基金資助項目。

劉好潔(1992-)，女，本科在讀，專業(yè): 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.02.071