劉宇+寇志海+牛玲+陳雷+馬洪安+曾文

摘要：本文指出內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)課在教材選擇及教學(xué)過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題，提出需在教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法兩方面進(jìn)行深入改革，給出包括教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化與調(diào)整以及如何改進(jìn)教學(xué)方法的若干具體建議。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；優(yōu)化與調(diào)整

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）52-0081-02

自1908年我國(guó)自制的第一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)誕生以來(lái)，我國(guó)內(nèi)燃機(jī)已建立起比較完整的工業(yè)體系。但由于在高端技術(shù)上的差距，我國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)仍缺乏國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力[1]。內(nèi)燃機(jī)工業(yè)要加快突破技術(shù)瓶頸、提高品質(zhì)、提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，其首要任務(wù)是內(nèi)燃機(jī)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)。我國(guó)各高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生是內(nèi)燃機(jī)專(zhuān)業(yè)人才的主要來(lái)源[2]。

對(duì)于高校發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，“內(nèi)燃機(jī)原理”、“內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造”和“內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)”是其主干專(zhuān)業(yè)課[3-5]。作為三門(mén)主干專(zhuān)業(yè)課之一，內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)是在熟練掌握內(nèi)燃機(jī)原理，以及充分認(rèn)識(shí)內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造之后，對(duì)內(nèi)燃機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生提出的更高要求。內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)代表了內(nèi)燃機(jī)行業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新，內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)課程授課內(nèi)容和方式也應(yīng)緊扣時(shí)代發(fā)展要求，不斷革新[6]。

一、內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)課程教材的選擇及其存在的問(wèn)題概述

內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)教材的選擇十分重要。目前，國(guó)內(nèi)內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)教材以機(jī)械工業(yè)出版社出版、袁兆成主編的《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)》較為有名[7]。該教材結(jié)合了各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用以及作者長(zhǎng)期從事內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)研究的實(shí)際工作體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)，十分適用于內(nèi)燃機(jī)專(zhuān)業(yè)方向的本科生教學(xué)。但同時(shí)，該教材也存在著內(nèi)容偏多、難度較大等問(wèn)題。另外，隨著國(guó)際國(guó)內(nèi)排放法規(guī)（歐標(biāo)和國(guó)標(biāo)）的日益嚴(yán)苛，為進(jìn)一步降低污染物，內(nèi)燃機(jī)技術(shù)也在不斷更新，而教材內(nèi)容往往相對(duì)滯后。因此，為確保在相對(duì)有限的學(xué)時(shí)內(nèi)保質(zhì)保量完成授課內(nèi)容，同時(shí)保證授課內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，仍需在教材內(nèi)容選取及教學(xué)方法等方面做深入探討。

二、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法改革實(shí)施措施

1.教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化和調(diào)整。內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)、內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造與內(nèi)燃機(jī)原理存在知識(shí)點(diǎn)重復(fù)的現(xiàn)象。需對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，對(duì)重復(fù)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，解決內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)課內(nèi)容偏多、學(xué)時(shí)有限等問(wèn)題。

近年來(lái)，隨著汽車(chē)工業(yè)飛速發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)技術(shù)不斷更新，許多新結(jié)構(gòu)、新材料、新的加工制造方法得到了應(yīng)用。而教材對(duì)內(nèi)燃機(jī)新的設(shè)計(jì)理論和方法介紹較少。因此，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整時(shí)，可將新資料有選擇、適量地加入到教學(xué)內(nèi)容中。

發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)離不開(kāi)仿真軟件的應(yīng)用。為了節(jié)約成本、縮短設(shè)計(jì)周期，工程師往往先通過(guò)軟件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件及工作過(guò)程進(jìn)行仿真計(jì)算，從而獲得最佳性能參數(shù)。在教學(xué)內(nèi)容中適量引入設(shè)計(jì)軟件，能夠使學(xué)生更直觀了解發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)流程，起到事半功倍的作用。

2.教學(xué)方法的改進(jìn)。（1）C語(yǔ)言編程在曲柄連桿受力分析中的應(yīng)用。以往教學(xué)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生通常死記硬背計(jì)算公式，對(duì)知識(shí)點(diǎn)把握不牢。可將C語(yǔ)言編程融入教學(xué)中。通過(guò)布置大作業(yè)，讓學(xué)生用C語(yǔ)言編程計(jì)算氣體力、合成力、側(cè)向力、連桿力、切向力、徑向力、單缸轉(zhuǎn)矩和翻倒力矩等，并進(jìn)一步繪制單缸發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)示功圖，能夠加深學(xué)生對(duì)理論公式的理解。（2）將拆裝實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)融入內(nèi)燃機(jī)平衡教學(xué)之中。內(nèi)燃機(jī)的平衡是內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。與旋轉(zhuǎn)慣性力相比，往復(fù)慣性力平衡問(wèn)題更為復(fù)雜，需要采用適當(dāng)?shù)钠胶鈾C(jī)構(gòu)。而學(xué)生在理解平衡機(jī)構(gòu)時(shí)，表現(xiàn)得非常迷茫。針對(duì)這一問(wèn)題，可在教學(xué)中加入內(nèi)燃機(jī)拆裝環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中指出內(nèi)燃機(jī)所采取的平衡措施（包括平衡重和平衡軸等），能夠加深學(xué)生對(duì)平衡軸結(jié)構(gòu)以及分析平衡原理的理解。（3）ANSYS等仿真軟件在分析曲軸系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)中的應(yīng)用。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)分析一直是教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前，學(xué)生僅限于理解扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的定義、現(xiàn)象、振動(dòng)發(fā)生的原因。而由于難度較大，學(xué)生普遍放棄了扭轉(zhuǎn)振動(dòng)計(jì)算這部分內(nèi)容，出現(xiàn)了教學(xué)中的死角。針對(duì)這一問(wèn)題，可采用數(shù)值仿真軟件輔助完成教學(xué)任務(wù)。通過(guò)Ansys workbench和Adams軟件對(duì)曲軸軸系在不同轉(zhuǎn)速工況下進(jìn)行強(qiáng)迫扭轉(zhuǎn)振動(dòng)仿真分析，來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文提出對(duì)內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，并通過(guò)調(diào)研先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法，有選擇、適量地加入到教學(xué)內(nèi)容中，使內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容能夠與時(shí)俱進(jìn)。同時(shí)提出采用仿真計(jì)算軟件輔助完成教學(xué)任務(wù)構(gòu)想，使復(fù)雜抽象的問(wèn)題變得更直觀更具體。為適應(yīng)高等院校內(nèi)燃機(jī)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)要求，為社會(huì)提供合格的內(nèi)燃機(jī)專(zhuān)業(yè)人才，“內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)”課程需要在以上教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法兩方面做系統(tǒng)深入改革。

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