机械原理课程设计范文

时间:2023-03-03 17:55:14

机械原理课程设计

机械原理课程设计范文第1篇

针对当前《机械原理》课程设计的教学现状,分析其不足,并基于OBE工程教育理念,对《机械原理》课程设计的教学模式改革进行了探讨并付诸实践。《机械原理》课程设计是机械类各专业学生在学习《机械原理》课程后进行的一个重要的实践性教学环节,其模式的改革为适应新形势下对机械类学生机构选型、机械系统运动方案设计和创新设计能力的培养提供了良好的平台和借鉴,具有重要意义。

关键词:

OBE;工程教育;《机械原理》课程设计

为了推进工程教育改革,促进中国工程教育的国际互认,培养与国际接轨的中国工程师,由专门的职业或行业协会(联合会)、专业学会针对高等教育机构开设了工程类专业实施专门性认证,工程教育认证强调工科专业人才培养质量达到行业提出的基本质量标准要求,是一种合格性评价[1,2]。工程教育专业认证强调的三个核心理念:产出导向(Outcomebasededu-cation,简称OBE)、学生为中心、持续改进,这些理念代表了工程教育改革的方向,是一种先进的教育理念[3]。我国若要成为《华盛顿协议》正式签约组织,就必须基于OBE理念,深化我国的工程教育改革和工程教育认证体制。《机械原理》是机械类专业必修的一门重要的技术基础课,它是研究机械的工作原理、构成原理、设计原理与方法的一门学科,而《机械原理》课程设计是紧随《机械原理》课程之后的实践性教学环节,是《机械原理》课程的延伸[4]。基于OBE工程教育认证的12条毕业能力要求及课程规划,《机械原理》课程设计需培养的主要能力包括:1)掌握工程基础理论知识并能将其应用于工程问题(毕业要求1);2)具有分析和解释数据,得到合理、有效结论的能力(毕业要求2);3)具有综合运用机械设计理论和技术手段设计复杂机械系统、部件和过程的能力(毕业要求3)。本文基于OBE工程教育理念对《机械原理》课程设计课程能力的上述四条要求,结合近年实践经验,阐述我校《机械原理》课程设计改革模式,并为其《机械原理》课程设计改革提供参考。

一、机械传动系统设计能力

《机械原理》内容包括两部分,其一是对现有机构的学习,包括构型分析、运动学和动力学的学习;其二是针对具体任务,利用所学机构学知识,设计传动方案。前者称为分析,后者称为型综合,《机械原理》学习的最终目的,就是要达到型综合的高度,《机械原理》课程设计正是锻炼综合能力的实践教学。遗憾的是,传统的《机械原理》课程设计,体现不出OBE所要求的设计系统的能力,复杂机械系统更无从谈起,因此,改革势在必行。基于OBE教学理念的课程设计改革使设计题目多样化,调动学生设计的积极性而不限制其思维,并且课程设计只提出最终要求而不限制方法,为了让学生在规定的时间内独立完成设计任务,题目不宜太深太复杂,其原则为:题目具有综合性,以运动方案设计为主;题目要覆盖《机械原理》课程的主要内容;题目应结合生产实际,是学生在日常生活、生产实践中所熟悉的;题目的设计结果应包括两到三种基本机构,也允许选用其他常用机构或组合机构;题目要有一定的灵活性和创新性,有利于发挥学生的创造力。在设计题目确定后,需对已选题目提出三种运动方案,并经反复论证,确定一种最佳运动方案进行设计和分析。这种自由选题的模式可大大提高同学的兴趣。设计方案由学生独立提出,经独立地分析、比较后确定最佳方案,以发挥其主观性、创造力,使学生受到一次真实的设计训练,进而提升其机械传动系统设计能力。此外,改革后的课程设计,学生们可以自由组合,每个小组自由选择设计题目,小组成员分工协作,共同完成设计任务。从选题、论证、设计到最后提交设计成果,共同讨论、研究,各自发挥自己的长处,不仅培养了创新意识和创新能力,也使他们体会到团队合作的作用。这也符合OBE培养大纲中工程毕业生个人能力和人际团队能力培养的要求。

二、工程基础理论知识应用能力

传统的《机械原理》课程设计中,方案确定之后,其相关运动参数也随之给定,每个学生需要做的就是绘制机构运动简图,利用图解法和解析法对所选机构的位移、速度、加速度及力进行分析,并绘制机构运动线图和作误差分析,最后编写课程设计说明书。从本质上来说,这样的设计仅能算一次作业,效果并不理想。尽管学生都能按部就班地完成设计任务,但却调动不了学生的设计兴趣,对工程基础理论知识的应用缺乏深刻理解,谈不上对学生的毕业能力的培养。基于OBE教学理念的课程设计改革使设计题目多样化,只提出最终要求而不限制方法,学生可以充分地利用所学的理论知识去解决实际的问题。考虑到《机械原理》课程设计时间较短,教师在《机械原理》课程教学中,需提前做出安排,如现代工具的使用、软件的学习、各种方法的比较、综合性作业安排等。任务的不确定性导致解决方法的多样性。学生需要根据所选择任务,基于所学的机构学知识,甚至查阅相关文献去设计解决方案,当多个设计方案确定后,需要比较各方案的优缺点,必然会深入了解每个所设计的传动方案,最终方案确定后,需对其进行结构、运动学和动力学分析,因有了方案设计的深刻理解,设计的目的已非常清楚,在相应分析时,对方法的选择和掌握自然水到渠成,加深了对所学理论知识的认识,明确了理论知识的实际应用,从而不至感觉学无所用。

三、分析和解释数据能力

在我国的工程教育认证中,第二条毕业要求学生能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达并通过文献研究分析复杂工程问题,以获得有效结论[5]。传统课程设计整个传动方案为教师所指定,分析方法固定,无需学生深入了解,只需按部就班完成画图和分析即可,可见,传统课程设计在第二条毕业能力要求上基本没起到培养作用。改革后的课程设计,从设计任务到设计方案的确定,均需要学生根据具体情况进行分析,然后根据所学知识,自己设计传动方案,并需要通过多方案的比较而得出可行方案。在方案确定后,详细设计传动系统时,需要根据实际任务确定各参数,最后对机构进行分析,并对数据进行误差分析。为了更真实地让学生理解数据的意义和正确性,要求学生对所设计的传动方案进行全部或者部分的搭接实验,通过搭接实物并测量参数,再与理论分析数据进行对比,找出误差存在原因,从而得出相应结论。

四、考核方式的改进

评估学习产出是OBE教育模式中十分重要的环节,如何合理地对各项能力进行客观评价,对课程的改革及持续改进有非常重要的作用,与课程设计所培养能力相对应,《机械原理》课程设计成绩分为四部分:选题成绩、平时成绩、设计成绩及答辩成绩。各部分成绩分值及考核依据如下。选题成绩占总成绩的30%。主要考查设计机械传动系统方案能力。每个团队均需通过PPT形式,结合参考文献查阅或调研情况,对自己团队的设计任务进行说明,根据所定任务设计两到三种机械传动方案,每个方案中必须包含两至三种典型传动机构,并且必须包含四杆以上连杆机构。根据传动方案是否合理、考虑是否周全、有无创新点、是否实用进行综合考核。平时成绩占总成绩的10%,主要依据设计阶段的出勤情况和态度评定,这是设计正常进行的基本保证,也是初步对毕业要求9中个人与团队能力的培养。设计成绩占总成绩的40%,主要评估工程基础理论知识应用能力与分析和解释数据能力,根据所选择分析方法、数据分析的正确性、模型建立、运动仿真、简图绘制等进行评价。答辩成绩占总成绩的20%,各组将集中设计阶段的工作及成果以PPT形式作汇报,主要介绍组员分工及完成情况,组员自评分,搭接视频等,并回答提问,据此评判答辩成绩。通过此类考核方式,对毕业生的能力9(个人与团队)和10(沟通,包括撰写报告和陈述发言、清晰表达或回应指令)也起到初步培养的效果。此外,上述基于OBE工程教育理念的考核方式对教师的教学投入提出很高要求。例如:教师需要投入较多的精力和心血研究繁琐的教学目标分解和教学方法选择,要求其自身具有扎实的专业理论知识、较广博的基础知识面、较强的动手能力及计算机应用能力。对设计中可能出现的各种方案及其特点要有充分认识,能够正确引导学生,使他们经过认真思考和分析比较后,可以选择一个适当的方案。这样才能适应当前实践教学改革和发展的需要,从而有效引导学生积极思考,培养他们的创新能力。

五、结束语

经过近两年的实践,发现根据OBE教学理念改革后的《机械原理》课程设计,为学生机械传动系统设计能力、工程基础理论知识应用能力、分析问题和解决问题的能力以及团队合作和工程实践能力的锻炼和提高提供了很好的平台,并确实取得了较好的效果。然而,OBE工程教学模式是一个系统的工程,无论是在设计内容,还是在设计方法和评估方式上,还有很多需要完善之处,需要进一步的改革和探索,持续改进,以更好地培养学生相应的毕业能力,实现培养与国际接轨的中国工程师的目标。

作者:曾达幸 李飞 侯雨雷 宜亚丽 郑立娟 张芳芳 单位:燕山大学机械工程学院

参考文献:

[1]中国工程教育专业认证委员会.工程教育认证一点通[M].北京:教育科学出版社,2015.

[2]余天佐,刘少雪.从外部评估转向自我改进—美国工程教育专业认证标准EC2000的变革及启示[J].高等工程教育研究,2014,(6):28-34.

[3]顾佩华,胡文龙,林鹏,等.基于“学习产出”(OBE)的工程教育模式———汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究,2014,(1):27-37.

[4]朱玉.CDIO工程理念在“机械原理课程设计”教学中的应用[J].中国电力教育,2010,(1):139-140.

机械原理课程设计范文第2篇

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;培养学生表达、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。

3.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;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。

2.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。

3.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,一一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。

4.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,使得学生在求解机构的运动过程中即“知其然”又“知其所以然”。

5.在课程设计的各环节中强化学生综合素质的培养。教师在课程设计整个过程中注重对学生查阅文献、基础理论知识的掌握、各科知识的融会贯通、理论联系实际、独立思考、综合运用所学知识解决实际问题、动手能力、克服困难、创新意识、团队协作精神等多方面的能力进行培养,并在对每位学生单独进行答辩的过程中加以考核。强化了对学生综合素质的培养,效果较为理想。许多学生感慨,这次课设虽经历了许多困难,但收获了知识,获得了成功的喜悦。

四、结束语

开展“设计型《机械原理课程设计》”,收效明显:

1.使学生进一步巩固和加深了对理论知识的理解,并逐步掌握了工科学生应具备的理论联系实际的学习方法。

2.调动了学生学习的主动性和积极性,使学生动手实践能力、创新设计能力、团结协作精神和综合素质得到了提高。

3.促进了师资的培养,教师自身的业务水平得到提高,队伍得到了锻炼。

参考文献:

[1]孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理[M].第七版.北京:高等教育出版社,2006.

[2]谢进,万朝燕,杜立杰.机械原理[M].第二版.北京:高等教育出版社,2010.

[3]孟宪源,姜琪.机构构型与应用[M].北京:机械工业出版社,2004.

[4]邹慧君.机械原理课程设计手册[M].北京:高等教育出版社,1998.

[5]张晓玲.机械原理课程设计指导[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.

机械原理课程设计范文第3篇

关键词:机械原理;课程设计;教学模式;创新

机械原理是机械类课程中的专业基础课程,是培养学生运用所学理论知识、综合分析能力、解决工程实际问题能力的重要课程,是学生获取工程技术训练的实践教学环节。机械原理课程设计通过实践训练使学生更好的掌握理论知道,进一步提高收集技术资料和绘图、设计的能力,特别是对提高学生的创新意识和解决工程实际问题具有非常重要的作用。

一、课程设计教学现状和存在的问题

传统的《机械原理课程设计》在设计过程中,设计的题目各类过于单一,而且实践过程较为死板枯燥,缺少对学生创新性、综合能力进行培养的问题。比如题目往局限于机床刀架传动系统、牛头刨床等几个题目,训练内容大体上都是围绕系统方案的设计、绘制机构运动简图、设计运动循环图、对凸轮或连杆机构进行设计等。方案设计完成后,缺少验证环节,学生无论方案正确与否,只要完成任务就可以了,学生的积极性不仅没有得到调动。由于课程设计题目种类单一,往往出现全班或者半个班级的学生同时做同一个课程设计,这样导致部分同学自己并没有拟定机构或系统的运动方案,甚至有部分学生自己根本没有动脑而是直接抄袭,缺少主动参与的热情,更不用说通过机械原理的课程设计能培养学生创新能力。

二、课程设计教学的改革思路

针对传统教学的优点和不足,拟从机械原理课程设计的选题、设计过程以及鼓励学生大胆创新等方面探讨教学改革,引导创新设计,应用现代设计方法及设计手段去解决实际问题,逐渐形成以创新意识和实践能力培养为目标的开放式机械原理课程设计模式及方法。

(一)选题的多样化与生活化

选题是课程设计教学环节的核心部分,不仅需要满足教学的基本要求,而且要在有限的时间内使设计得以顺利完成。在《机械原理课程设计》的教学改革中,我们需要改变以往学生的设计题目均由教师给定的方式,采取教师引导部分能力较强的学生自主选题,培养学生独立思考和积极创新的能力。另外,教师可以根据指导书上的一般方法,规定几个大的方向,引导学生如何来进行选题。学生最熟悉的就是日常生活中的一些机械装置,可以适当的举些例子如来源于生活又能使生活更便捷的一些小的机械装置。比如为了解决城市或小区中家用车停车难的问题,设计一套节约场地、低投入、免维护等小型停车机械装置,达到空间利用率高、安全、便捷的目的。考虑农产品或水果采摘过程中存在劳动工作量大、作业范围广、触碰的力度控制要求高等一系列问题,可以展开辅助人工采摘草莓、菠萝、桔子等水果的小型机械装置的创新设计。这样不仅能提高水果的采摘效率而且可以降低作业人员的劳动强度与采摘的投入成本。教师抛砖引玉,提高学生的想象力与创造力。当然教师需要规定机构选型需要涉及几类机构。限制一定的时间,如一天内需要选好题目并制定初级运动方案,经过学生分组讨论后交由老师修改确认。对于没有选好题的学生不能打消学生的积极性,而且由指导老师为其给定一个题目,确保每位学生都可以积极参与到课程设计,课程教学中的基本技能能得到一定的训练与进一步巩固一些基本专业知识。

(二)以小组或团队形式共同完成课题

要完成《机械原理课程设计》的全部目标与要求,总的工作量是非常大的,如果规定某位学生在一周内独立完成,这挑战无疑是非常严峻的。此外,现代制造企业对员工的团队协作能力日益看重,一个项目的完成住往是一个大团队全体员工的共同努力,所以锻炼学生的团队协作能力也迎合了现在制造企业的需求。因此,在课程设计的过程管理中,不再强调独立完成任务。我们的设计方式为:根据自愿原则将学生分为4-5人一组的设计团队,每组确定一个设计题目。选题结束后,每一个组员都必须独立完成几项任务,各自完成的任务最终作为学生成绩考核的主要依据。指导老师对其题目、方案以及任务分配的合理性进行审核。从资料收集、选题、运用创新方法设计以及报告提交和电子版设计、计算机绘制图纸、PPT答辩每位学生需要各自发挥自己的长处。

(三)鼓励学生积极创新

为了更好的的发扬学生的创新积极性,肯定其创新成果,对创新较好的课程设计进一步进行跟踪指导与完善,逐步引导学生形成作品并可以参加比赛。对创新较好的方案可以申报实用或发明专利,学校或学院可以进行适当的奖励,如果经费充足可以将实物制作出来参赛或展览等。学生的创新性想法或思维老师要大力支持,引导学生注意平时积累,学以致用,如此将理论与实践相结合,学生的收获更大。此外,通过课程设计的训练也将为我院参加一年一度的“机械创新设计大赛”、“无碳小车比赛”或其它类型的比赛奠定一定的基础。

三、总结

《机械原理课程设计》一改以往设计统一题目的模式,鼓励学生从日常生活中广泛搜集合适的课程设计题目,将实际生活中的问题引入到课程设计中,既迎合学生的好奇心理又有利于引导学生结合创新设计思维解决实际问题。倡导学生自主选题,通过发现问题、分析问题、解决问题全面培养学生的主动实践能力。以小组为单位的分工合作、共同完成方式培养了学生的“团队合作”精神,满足现在企业需求。对创新好的方案鼓励学生动手加工出实物,使学生对机械制图、机械加工、互换性公差与配合有更深入的认识,书本上的知识得以巩固,学生收获巨大。

参考文献:

[1]孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理[M].第八版.北京:高等教育出版社,2013.

[2]邹慧君.机械原理课程设计手册[M].北京:高等教育出版社,1998.

[3]孙志宏,单洪波,庄幼敏,高志民.提高学生创新能力改革机械原理课程设计[J].实验室研究与探索,2007.32(3):100-103.

机械原理课程设计范文第4篇

首先,设计时间一般为集中1-2周,对于一些基础较差,平时又未受过相关训练的学生而言,就不一定能收到预想的效果。其次,设计题目一般由老师给定,学生只要按要求完成设计图纸和设计说明书即可,基本上没有自由发挥的余地,因此制约了学生创造力的发挥,不利于学生个性的发展。第三,受设计题目模式以及教师所掌握资料的限制,设计过程经常是简单的模仿和重复,扼杀了学生强烈的兴趣和积极的投入,不利于激发学生兴趣。第四,对设计结果考核形式有固定模式,使得学生只能按固定的思维模式去机械的完成设计要求,不敢也不能大胆创新,因而限制了学生创新思维,不利于日新月的当今社会对多层次,创造性人才的需求。因此,在应用型人才培养的大前提下,机械原理课程设计从形式到内容以及设计结果等全过程的改进和更新势在必行。

2.教学改革措施

2.1设计时间及设计过程的开放

课堂设计时间不应拘泥于预先设定的固定不变的程式。预设的设计时间不应该成为课堂设计的“紧箍咒”。在机械原理课程开始课程设计即宣布开始,课堂设计贯穿于理论教学全过程。设计过程随着教学过程由浅入深。先以单元小题目的形式给出设计题目,然后再综合各部分小题目给出适合实际要求的综合性题目,是设计过程贯穿始终。具体做法:首先,改变以往学习过程中,单纯的掌握课程内容,并会做课上例题和课后习题的态度。而是要求对学过的知识会灵活运用,对课后习题的完成不拘泥于做出答案,而是能提出自己的见解或对某些题目提出应用价值和创新思路,进行大胆的修改和试验,提出个人见解,为机构的设计与创新打下基础。其次,学会观察生活,在生活中寻找与机械和机构有关的实物,提出与所学内容之间的关联,并在日常学习中有意识地培养学生的创新精神和创新能力。例如:机构的结构分析部分,要求学生对生活中常见的如折叠雨伞、健身器材等机构在稳定性、安全性,或趣味性、实用性等进行分析,发现其存在的问题,并提出改进意见,给出新机构运动简图,并要求对所设计机构作出简单的模型。学生通过此次练习,找到了学习的乐趣,明确了学习本课程的方向,提高了创新意识,同时对本单元课程内容有了较深入的理解,可谓一举多得。最后,根据各部分内容的大量积累,提出能体现本课程主要知识点,并综合运用基本理论、基础知识和基本技能的课程设计题目意向,并完成基本设计内容。理论课结束时课程设计的主要设计已完成,最后集中1周时间完成必要的图纸和说明书,或取消集中设计时间,而是将设计时间分散于教学过程中。

2.2设计题目及设计结果的改革

设计题目不再由教师统一给定,要尽可能启发学生自己选题,诱发更多的创新和创造灵感,发现更多更好的选题。首先,根据教学过程学生对各部分内容提出的问题、改进意见或创新思路,要求每人或分小组讨论决定设计题目初稿。选题时,学生应量力而行,从小处做起,尽可能来自实际,贴近生活;然后,将设计题目初稿交课程设计指导老师,教师引导学生扩展思路,注意对选题的把关;另外,选题还应循序渐进,处理好继承和创新的关系,由学生自己选择,师生共同探讨,最后确定。设计结果应打破固定模式,不再只是要求做出图纸和说明书,而是可以以多种形式提交。如:设计论文,模型,分析报告等。对学生的创新设计结果,期望值不宜过高,要允许失败和反复,不能求全责备。

2.3考核方式的改革

考核是指评价学习成就、学习效果的测验,即对学生达到教育目标程度的测验。因此对学生课程设计的考核方式只是通过图纸和说明书以及答辩情况进行评价,则被动地跟随教师、循规蹈矩的学生可望获得优秀,而来自毕业生工作单位的信息表明,学校里的尖子生未必全是实际工作中的佼佼者。为给学生充足的自由和空间,成绩不仅包括必要的设计结果,还要从以下几个方面考虑:(1)设计题目选择的实用性,综合性;根据选题的难易程度,应用型指标,给出设计基本分,总分60分;(2)在设计过程中对不同问题的理解、综合、应用能力;根据设计过程的各项能力综合,给出相应的加分,总分20分;(3)能否有自己的见解或提出应用价值和创新思路。根据设计论点给出创新加分,总分10分;(4)根据完成结果给出综合分,总分10分。最后综合前边各项分值,给出总评成绩。例如:某学生设计题目选择一般,给出基本分40分;设计过程理解、综合能力较强,加18分;有创新点8分;完成设计内容结果但创新设计结果有不足,8分;则总分74分。若设计题目难度较高,给55分,其它相同,则总分89分。若难度较高而无创新点则创新项会扣掉8分,则总分81分。综合考虑,在课程设计中评“优秀”者,有自己独到的见解和创新点是必要条件,而创新过程允许出现不足。

3.结语

机械原理课程设计不是课程的附属环节,而是培养学生实践能力和综合运用知识能力的一门独立的课程。教学过程中各种改革尝试,使学生所学的机械原理课程内容能够融会贯通,理论联系实际,知识得到很好的巩固。

机械原理课程设计范文第5篇

【关键词】机械原理 课程 设计

机械原理课程设计的主要目的是为学生在完成课堂教学基本内容后提供一个较完整的从事机械设计初步实践的机会。《机械原理课程设计》的编写宗旨就是指导学生能在短时间内,将所学的机械基础理论运用于一个简单的机械系统,通过机械传动方案总体设计,机构分析和综合,进一步巩固掌握课堂教学知识,并结合实际得到工程设计方面的初步训练,培养学生综合运用技术资料,提高绘图、运算的能力。同时,注重学生创新意识的开发。

1 目前在机械原理教学中存在的一些普遍问题

1.1教学内容乏味

就现阶段的机械原理教育课程来看,教学的内容非常乏味,主要原因就是因为部分老师在教学时只针对书本上的内容进行讲解,从不去扩展,这样就限制了学生的思维,使他们的思维发散不出来,限制了其想象力。但是机械原理是机械专业的一门重要的基础课程,对于学生日后的关于机械方面学习很重要,如果只是讲解书本上面的知识,涉及的内容就十分有限,这样学生对于这一方面的理解就会被限制在了书本上,根本拓展不开。

1.2需要做的修改

长期以来,各校在“机械原理课程设计” 中尝试了不同的教学改革。进入21世纪后,我国高校机械原理课程设计的教学改革更是进入新一轮高潮。各校对“机械原理课程设计”的目的、内容、方法、题目、组织形式作了深入研究,探索机械原理课程设计中如何培养学生的机械运动方案设计、创新设计和解决工程实际问题能力,提出适合创新人才培养目标的机械原理课程设计实施方案。这些教学实践为“机械原理课程设计”课程教学改革提供了理论准备。本文旨在总结各校近年“机械原理课程设计”课程教学改革成果的基础上,探索机械原理课程设计进一步改革的方向。

1.3机械原理的重要性

在机械原理的理论教学中,尽管可以安排一些实物、模型、甚至录相,增加学生的感性认识和实践知识,但是光有这些是远远不够的。在机械原理实践环节教学中加强学生对机构、零件结构和机械设计等工程实践知识的认识和对仪器设备的动手操作、机械结构的装拆等实际动手能力的培养,是对理论课程教学不足很好的补充和完善。其次可以培养学生的创新和综合设计能力。

2机械原理课程设计的教学改革与实践

机械原理课程设计主要侧重于机械运动方案设计而机械方案设计是机械设计乃至以后的制造和使用最关键的阶段是决定机械产品质量好坏、性能优劣和经济效益高低的关键步骤其创新特性效果如何直接影响机械产品的功能质量和使用效果。因此我院的机械原理课程设计也经历了“机构的图解法分析机构的解析法上机分析机构创新设计”三个发展阶段。我们把培养学生设计思维能力和创新设计能力同时兼顾培养学生基本设计能力和应用计算机进行工程设计能力作为机械原理课程设计教学改革的宗旨。

2.1选题

传统机械原理课程设计教学模式中仅仅以指导书为蓝本教师的程序化指导贯穿始终。其题目一般是由教师指定几个具有代表性的题目如半自动平压模切机。为了充分发挥学生的主动性如今的选题原则是在不脱离机械原理课程内容的基础上学生根据其兴趣、爱好和能力自由选择这样就大大激发了学生的创新意识。有很多学生的创新设计题目极具研究和应用价值。创新需要基础素材没有丰富的基础知识就不会有创新成果出现。因此我们将课程设计提前布置使学生在学习机械原理课程时能有的放矢的认真学习、研究相关章节内容。因为他们知道这些知识对他们学期末进行课程设计大有帮助这样又反过来促进了学生学习机械原理课程的积极性和主动性。

2.2设计过程的控制与要求

在进行机械原理课程教学的同时,就让学生对课程设计进行选题并说明整个设计过程的要求。这一阶段为分散教学,要求学生选题并提出多个运动方案。在集中设计阶段,第一天完成多个运动方案的评价与优选,确定本课程设计的运动方案;第二天,确定机械的总体尺寸,给出各执行机构与传动机构的初选尺寸,绘制机械系统运动简图,编制机器运动循环图;第三天,对所选机构进行运动分析,绘制运动线图;第四、五天,编写设计说明书,进行答辩。由于严格要求按给定的时间进度设计,所以,绝大多数学生都能按时完成任务。在机构的评价与优选过程中,采用个人、教师及学生小组的多层次的机构评价和优选方式,既发挥了学生的主动性,又加深了学生对各种运动方案的认识,同时还加强了学生的团队协作意识。课程设计说明书作为一种技术说明书,强化其编写工作,可以提高学生在以后的实际技术工作中,编写技术报告、可行性论证报告和产品说明书等技术文件的基本技能。所以在课程设计过程中,对如何编写课程设计说明书,给出了详细的写作要求并提供了写作样本。我们运用公开、透明及自评、互评及教师评分相结合的评价方式,对学生的课程设计进行评分。首先,学生对自己的设计进行说明及展示设计说明书,并对自己这的课程设计进行自我评价;然后由同学对其进行质询与评价;最后,由老师进行讲评并给出成绩。这样,使学生体验主动参与、自由发表个人见解,并认真听取他人意见的学术气氛,并学会用理性与公正的态度评价自己和他人的工作。

3结束语

机械原理课程设计教学改革是进入21世纪后,面向创新人才培养,我国工科课程教学实践环节改革的成功尝试。全国高校围绕机械原理课程设计所进行的教学实践,无论对于机械原理精品课程建设,还是深入开展包括机械学科在内的工科课程体系教学改革,都富有借鉴意义。机械原理课程设计的各种教改尝试,既有鲜明的主线,又各具特色。既有成功验,也有需要探讨、摸索之处。因此有必要总结、梳理,以利进一步改革。

参考文献:

[1]裘建新主编.机械原理课程指导书. 北京:高等教育出版社,2005.4

机械原理课程设计范文第6篇

关键词: 机械原理;课程设计;PRO/E;改革

中图分类号:G423 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)01-0274-02

1 现阶段机械原理课程设计中存在的问题

机械原理课程设计是学习机械原理的重要实践性环节,也是机械类学生大学四年中接触“工程设计”的第一个环节,对学生树立工程设计的观点,培养自学能力、独立工作能力、创新能力,应用现代工程工具的能力有着不可替代的巨大作用。

我校机械原理课程设计从原来一个题目:锁梁自动成型机,以图解法进行运动分析为主,发展到今天10个题目以上,以计算机解析法VB编程进行运动分析为主,可以说有了非常巨大的进步。但由于各方面原因,目前我校机械原理课程设计与现代工程的实践与应用开始出现差距和不足,主要表现在以下几点:

1.1 VB编程对机械类一般学生难度过大,很多连主程序都弄不清,更不可能自己编写子程序。而掌握计算机编程技术是一个长期过程,兴趣是关键,如果学生没有编程基础和兴趣,此方法很难推广应用。此外,指导书中包含的基本杆组运动分析子程序只有3个,许多学生在设计机构时很受限制,许多想法都因为缺乏相应杆组子程序而不能实现,只能按“套路”重新设计,严重束缚了学生的创造能力。

1.2 机械原理的教学已经从传统的以机构运动和动力分析为主,转向以机械系统运动方案设计、机构的综合为主。因此,机械原理课程设计应该更多的侧重方案的选择和拟定,而在现行课程设计过程中,学生必须花大量的时间熟悉编程进行运动分析,有些学生为了赶进度,没更多时间考虑并优化方案,草草定案反而成为主流。

1.3 随着现代工程技术的不断迅猛发展,以Pro/E、UG、CATIA等为代表的CAD/CAE/CAM软件已经成为现代机械工程行业中不可或缺的工具,作为机械类学生如果不了解、不会应用现代工程软件就会与时代脱轨,就会在社会求职中缺乏基本的竞争力,也不符合地方高等院校“培养社会需要人才”的办学理念。

2 新模式下机械原理课程设计的内容与过程

基于上述原因,对原有机械原理课程设计方法与内容进行革新,在设计过程中引入现代工程软件的应用,使学生在设计中更着重于机构运动方案的研究,提高学生的工程实践能力成为我校机械原理课程设计的改革重点。现以我校“09级机自专业机械原理课程设计”为例进行说明。

以”旋转型灌装机”设计为例,首先根据设计任务书中的要求确定并绘制最终的机构运动方案草图,初步估算各构件的基本尺寸。其次,根据所得相关尺寸参数利用PRO/E进行各个零件的构造,再依次组装,完成后利用PRO/E自带的机构运动分析模块对机构进行运动仿真及分析并输出结果。整个构建及分析步骤如图1-4所示。

3 结论

原有机械原理设计在完成机构运动方案设计和计算后,学生进入上机操作阶段,需要花费大量时间用VB编写机构运动分析相关程序才能进行相关的运动分析。而新模式下应用PRO/E等现代工程软件对机构运动方案中涉及到的构件进行构建和组装,完成后可以随时运行机构分析,还可以观察机构的整体运动轨迹和各构件之间的相对运动,输出各构件的运动轨迹和运动速度图,并且能进一步对机构的运动方案进行对比分析和参数分析,实现机构的创新设计,从而使机构方案设计更加直观、生动、高效,大大提高了学生的积极性、主动性和创造性。

参考文献:

[1]牛鸣岐,王保民,王振莆.机械原理[M].重庆:重庆大学出版社,2001.

[2]二代龙震工作室.PRO/ENGINEER wildfire4.0 机构运动分析[M].北京:电子工业出版社,2008.

机械原理课程设计范文第7篇

关键词:UG 机械原理 课程设计 新模式

机械原理课程是车辆工程专业的主要技术基础课程之一,在专业课程体系中处于承上启下的重要地位,机械原理课程设计是课程教学的重要实践环节,其目标是提高学生基础知识运用能力并增强机械设计创新意识[1]。随着时代的进步,赋予传统实践教学新教学手段的教学改革势在必行,作为目前流行的集成化系统软件UG,凭借其卓越的设计分析应用功能,可为课程设计教学提供十分强大的支持。针对我院车辆工程专业机械原理课程设计存在的瓶颈,基于专业特点,提出了基于UG平台的课程设计新模式,并通过实例分析探讨了具体实施方法,为机械原理课程设计的教学改革提供了新思路。

1 当前课程设计在教学中面临的瓶颈

1.1 设计思路单一,技术手段滞后

设计思路以参照机械原理课程教学中机械系统方案设计的知识体系进行,每名学生针对所选机械系统提出设计方案,通过对比方案选出最优设计,最终通过二维设计软件AutoCAD将设计构思表达出来。显然,这种基于传统图解法的二维设计已无法有效激发学生的设计热情,使本应生动的实践过程变得枯燥。

1.2 专业特色不突出,难以调动学生积极性

课程设计选题仍以通用机械为主,且学院各专业选题内容没有区别,车辆工程专业学生在设计中很难将本课程与车辆工程联系起来,这种有效关联学生难以构建,因而难以有效调动学生的积极性。

1.3 缺乏现代工程软件应用能力

我院隶属于农科院校,先进设计手段在教学中的应用还较为滞后,尤其是在现代工程软件的应用方面,至今学生还未系统地学习一款三维设计软件。先进的设计工具凝聚着先进的设计思想,如何借助现代工程软件平台,最大化地将现代设计思想灌输给学生,是我院亟待解决的问题。

1.4 缺乏设计分析一体化的整体思维能力

由于缺乏现代工程软件的应用支撑,学生在课程设计中往往只是一些机构的简易拼凑,对方案的可行性、合理性、工作是否会相互干涉等问题无法进行深入思考与切实验证,从而无法有效获得机械系统整体思维能力。

2 课程设计新模式

为了改变目前我院车辆工程专业机械原理课程设计的现状,提出了基于UG平台的课程设计实施新模式,通过将现代工程软件融入课程设计中,提高学生的设计能力。

2.1 工程设计软件平台的选择

针对机械原理课程设计特点,选择的软件平台应具有三维建模、机构仿真、运动及动力学分析功能,另外,考虑到本科阶段学生能力和精力有限的特点,不宜涉及多款专业软件,尽量以学习一款能解决设计中诸多问题的集成化软件为佳, UG正是集CAD/CAE/CAM一体化的大型系统软件,而且实用性好,越来越受到中国高校及企业用户的青睐,而且UG每个版本的更新都能同步反映当代最新的设计方法和理念,为学生今后的知识更新与扩容奠定基础。

2.2 具有专业特色的课题选择

在课程设计题目的选择上,紧紧围绕车辆机械这条主线,针对车辆工程领域常见的机械结构进行传动方案设计、运动仿真以及动力分析。选题基本方针是将各种车辆机械中相应的常见机构作为优选课题,并且为避免课题单一,必须在题目设计上实现多样化、个性化。例如同一机构类型在不同车辆类别、不同型号车辆、不同设计参数下进行设计,这样既能保证学生设计不重题,又能有效促进学生之间的讨论与交流。以专业特点为导向的课题选择,不仅实现了课程学习与专业学习的融合,达到了学以致用的效果,而且也很好地激发了学生的学习动力。

2.3 分层次的设计与指导

分层设计与指导从两个层面展开,其一,扩大选题范围并增加选题层次;其二,基于因材施教的原则,将3~6人作为一个小组,新模式下的分层设计是将一个大课题细化为若干层次的小课题,组员根据自身能力和兴趣选择一个,小课题难度分层次且关联递进,整个大课题只有在每个小课题都完成的情况下才能完成。这种模式不仅便于指导教师的分类指导,也有利于学生独立思考与团队合作。

2.4 新模式的实施框架与目标

通过框架图可以看出,新模式的技术载体是UG软件,UG软件工具运用的熟练程度直接决定了整个课程设计的进展情况。因此,新模式的前期准备阶段至关重要,为了在课程设计正式开始之前使学生对软件有一定的了解,需要教师将工程软件有效引入整个机械原理课程教学中,这方面已有许多教学工作者将之引入机械原理课程教学中,并在提高教学效果的同时就如何提高学生软件运用能力方面作了有益的研究和实践[2,3],值得借鉴。教师指导重点是把握课题的分层次布置、设计方法的引导以及软件使用技巧的点拨。在整个设计过程中,小组成员共同讨论方案的拟订,然后根据能力层次分工完成机构建模、运动分析、动力分析、设计优化等环节,每个环节在独立设计的基础上又离不开团队合作,在设计完成后以期每名学生既能对所选课题建立起系统的认识,又能熟练掌握相应设计环节的软件运用。

通过这种新模式的实施,所要达到的实践教学目标如图2所示。借助UG平台进行的课程设计,基本目标是使学生同时获取综合运用基础知识和软件应用能力,理想目标是学生完成课程设计后能形成系统的设计思维,创新能力有所提高。

3 新模式实施案例

以具有车辆工程专业特点的典型汽车发动机机械系统为例说明,新模式的实施。三维虚拟设计模型框图如图3所示。

3.1 针对专业特点挖掘设计课题

挖掘具有专业特点的设计题目,发动机是车辆的心脏,透彻了解它的结构是车辆工程专业相关课程教学的一个重点。如图3所示,将发动机整个机械系统作为一个大课题,以发动机活塞运动仿真与分析a、发动机气门运动仿真与分析b、发动机气阀联动运动仿真与分析c为子课题,其中a对应于曲柄滑块机构,b对应于凸轮机构,c对应于齿轮机构,这些常用机构建模、装配及仿真,教师在前期准备环节中,都应通过UG软件平台将其融入机械原理课程教学中。类似的课题还可以从车辆传动机械系统转向机械系统、制动机械系统等中挖掘,车辆类别可从普通汽车扩展到农用车辆、铁路车辆等。

3.2 分层次地设计指导

本课题可根据学生能力和成绩,按分层教学思想和模式分配给3~6名学生共同完成。其中对于成绩差的学生,指导重心应放在运用基础知识创建典型机构的运动方案上,如活塞运动、气门运动、气阀联动的工作原理拟定及运动尺寸的确定,并学会运用UG创建单个零件的三维模型;对于成绩较好的学生,指导重心应是学会运用UG进行单一机构的装配设计和干涉检查;对于成绩好、能力强的学生,指导侧重点放在整机的运动仿真及方案优化上。在整个设计过程中,每个层次的指导又不是割裂的,每个子课题相互关联递进,强调每名学生在有所侧重的基础上共同参与,实现系统思维的构建、综合能力的培养。

3.3 基于UG的设计过程

在机械原理课程设计中,UG软件平台主要借助建模、装配和运动仿真三大模块功能。首先,学生要对UG建模模块中的常见操作命令熟练掌握,领会三维建模思想,这是每一名学生在课程设计开始之前必须达到的要求;其次,学生进入UG装配模块进行机构的装配设计并进行干涉检查,这一环节需要教师进行示范演示并穿插上机强化;最后,在机构装配完成后进入UG运动仿真模块,学生通过仿真结果,给出方案评价或方案优化。

4 结束语

UG软件平台背后的CAD/CAE技术已逐步成为现代产品设计的主流技术,我们必须树立新的教育质量观念,调整和改进机械原理课程设计的内容和手段,提高课程设计的技术含量和设计质量。如何更有效地发挥诸如UG这一类现代工程软件在工科教学中的作用,是我们教学工作者面临的一个重要课题。

参考文献

[1] 王涛,张艳华.机械原理课程设计新模式的探索与实践[J].中国电力教育,2010(1):155-156.

[2] 陈奇,朱家诚,公彦军.将计算机软件引入机械原理教学的探索与研究[J].合肥工业大学学报:社会科学版,2011(1):145-148.

[3] 华剑,晏亮.工程软件在机械原理教学中的应用 [J].长江大学学报:自然科学版,2008(3):363-365.

[4] 张策.机械原理与机械设计[M].2版.北京:机械工业出版社,2011.

机械原理课程设计范文第8篇

关键词:机械原理课程设计;虚拟样机技术;ADAMS;教学研究

作者简介:黄小龙(1977-),男,广西梧州人,北京信息科技大学机电工程学院,高级实验师。(北京 100192)

基金项目:本文系北京信息科技大学2010年度高教研究课题资助项目(项目编号:2010GJZD02)的研究成果。

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)04-0102-02

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确指出:高等教育须提高人才培养质量,其措施之一就是强化实践教学环节。在工程技术人才的培养中,实践教学的意义是不言而喻的。“机械原理课程设计”是机械原理课程教学的一个重要实践环节。而“机械原理”课程是高等学校工科机械工程类本科生必修的“机械设计系列课程”之一,是一门主干技术基础课程,在学生的知识、能力和素质培养体系中占有十分重要的地位。[1]因此,为了提高机械类人才培养的质量,充分调动学生学习积极性和主动性,十分有必要对“机械原理课程设计”这一实践教学环节进行建设。

一、教学现状分析

“机械原理课程设计”的任务是使学生更好地理解和掌握“机械原理”课程的基本理论和方法,进一步提高学生查阅技术资料、绘制工程图和应用计算机等能力,特别是加强培养学生创新意识和分析问题、解决问题的能力。课程设计实施基本要求是按照一个简单机械系统的功能要求,综合运用所学知识,拟定机械系统的运动方案,并对其中某些机构进行分析和设计。[1]

目前,北京信息科技大学(以下简称“我校”)在“机械原理课程设计”教学过程中遇到了以下几个问题:

1.设计题目单一

课程设计的选题主要是插床或牛头刨床导杆机构的运动分析与动态静力分析,这也是很多高校在“机械原理课程设计”中的选题。设计方案及参数往往已给定,课程设计过程中学生只是按照设计说明书上的设计步骤对拟定好的执行机构进行运动和动力分析设计,没有机械系统的方案设计和机构的选型设计。从知识层面上说,学生缺乏进行系统设计创新的机会和能力锻炼的机会,也导致了学生处于被动的学习状态。课程设计中,让学生自主设计和发挥主观能动性的内容少,无法激发学生的创造力,不利于创新思维和工程实践能力的培养和训练。

2.设计方法陈旧

目前学生课程设计所采用的方法主要是图解法,少数学生还应用了解析法。不管是图解法还是解析法均是传统“机械原理课程设计”通常采用的设计方法。图解法形象直观、清晰,便于学生理解与分析检查,但作图复杂、工作量大、准确性差、效率低,[2]一张图只能反映一个位置的情况,当全班或半个班同学同做一个题目,只是机构的运动参数有所区别时,一部分同学存在依赖或抄袭他人的情况,这样导致了这些学生只是按照设计说明书走过场的情况。解析法可以获得精确的计算结果,且可以获取任意点位置的情况,但建立数学模型以及编制计算程序较为烦琐复杂,[3]计算结果不便于分析,同时学生往往不具备独立完成编程求解的能力,他们几乎不得不把全部精力都放在提高计算机编程能力上,这样使“机械原理课程设计”变成了计算机语言课的训练,[4]偏离了课程设计的目的。而若指导教师将已编好的计算程序交给学生,由学生上机输入并调试程序,进行计算,将计算结果与图解法所得结果相比较,它只是起到对图解法的结果进行检验的作用,[2]学生应用计算机解决实际问题的能力没有得到有效的锻炼。若想进一步对机构方案进行对比分析或深入探讨,以上两种方法很难实现,这在很大程度上影响到课程设计的教学效果,不利于培养学生的工程应用能力以及创新能力,也不易调动学生的学习积极性。

3.学时相对较少

《机械原理课程教学基本要求(机械类专业适用)》中要求“机械原理课程设计”时间不应少于1.5周。[1]我校目前设置的课程设计时间为1周,并且根据教学计划“机械原理课程设计”安排在学期末最后1周,若除去设计准备和答辩的时间等,实际工作日不到四天,并且学生此时心思往往不在学校,急于回家,从时间跨度来说学生主动思考和解决问题的机会较少,完全处于被动的地位,他们很少有机会进一步优化设计或方案,与教学指导委员会制定的基本要求有一定的距离。学生课程设计的成果仅仅是一份图纸和书面报告,体会不到学习的乐趣,更不能提高创新能力。

二、虚拟样机技术

虚拟样机技术是随着当代科学的飞速发展在设计领域新兴的一种计算机辅助工程技术,是一种用来代替真实的物理样机设计、基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法。虚拟样机技术涉及机械、电子、计算机图形学、协同仿真技术、系统建模技术、虚拟现实技术等多个领域、多项技术,其本质是以计算机支持的仿真技术和生命周期建模技术为前提,以多体系统运动学、动力学和控制理论为核心,借助计算机图形技术、交互式用户界面技术、并行工程技术、信息技术、集成技术等,从外观、功能和空间关系上模拟真实产品,模拟在真实环境下系统的运动学和动力学特性并根据仿真结构优化系统,为物理样机的设计和制造提供参数依据。[5]虚拟样机技术改变了传统的设计思想。

借助于虚拟样机技术,设计工程师可以在计算机上建立机械系统的模型,伴之以三维可视化处理,模拟在现实环境下系统的运动学和动力学特性,并根据仿真结果对整个系统进行不断改进,直到获得最优设计方案。这极大地缩短产品的开发周期,节约产品的开发成本。目前,国外虚拟样机相关技术软件的商业化过程已经完成。其中美国MSC公司的软件产品ADAMS就是虚拟样机技术平台的杰出代表,该软件可以对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,并且方便快捷地可视化输出位移、速度、加速度和反作用力曲线等。随着虚拟样机技术在机械工程领域的应用和发展,ADAMS已成功应用于航空航天、汽车工程、铁路车辆、工业机械、工程机械等领域。

三、将虚拟样机技术引入“机械原理课程设计”教学

1.必要性

教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员会2009年制定了“关于深化机械原理课程实践教学改革的意见”,其中明确指出目前机械原理课程实践教学改革应当重点关注的问题之一是商业软件(如ADAMS、Pro/E等),在实践教学中应用的相关问题,比如是否有必要对学生提出在软件应用方面的要求等。[6]面对新形势下“机械原理课程设计”教学出现的问题,有必要探索一种可激发学生学习兴趣、提高实践能力的新教学方法。

ADAMS软件具有快捷的、形象的动画展示等功能,采用ADAMS软件可快速方便地创建完全参数化的机构模型,快速对各种设计方案进行仿真分析,结果以曲线图和动画显示的方式形象展示,使机构运动学、动力学问题的分析变得简单、直观和精确,可弥补学生实践经验的不足,使学生有更充足的时间进行方案设计,方便学生对各种设计方案进行对比分析以及参数优化等,有利于激发学生的好奇心,提高学生自主学习的积极性,培养学生进行创新设计的能力,以及营造支持学生独立思考、自由探索的良好环境。在近几年,国内已有多所高校将ADAMS软件应用到“机械原理课程设计”中。[2-4,7-9]

2.实施过程

将ADAMS软件引入“机械原理课程设计”教学中,将会改变传统的教学模式,为了能增强教学实践效果、真正提高课程设计质量,笔者进行了以下的工作:

(1)课堂引导。根据教学计划,课程设计安排在第二学年,此时了解ADAMS软件的学生相对较少,基本上没有学生使用过,其原因一方面是由于该软件被引入国内的时间比较晚,另一方面是由于该软件的专业性强。学习和掌握ADAMS软件是关系到“机械原理课程设计”改革实践的关键,因此笔者在“机械原理”课程理论教学课堂中有意识地引导学生关注该软件,并在一些教学案例中演示如何应用ADAMS软件解决问题,使学生自主学习的目标得以明确。

(2)设置开放实验。在学生学习“机械原理”课程过程中,同时设置“典型机构运动仿真分析与验证”开放实验,实验内容为应用ADAMS软件建立一些简单、典型的连杆机构、凸轮机构以及齿轮机构模型,进行仿真分析,得到相关参数值,并以曲线图和动画等方式显示仿真结果。开放实验为选修实验,由学生自愿报名参加。在开放实验中,指导教师讲授并演示ADAMS软件基本操作以及连杆机构、凸轮机构、齿轮机构建模与仿真分析的内容和操作步骤,分3次讲授,每次3课时。每次相关内容讲授完毕后,由学生自主完成实验指导书提供的典型机构,同时开放机房,学生可利用课余时间学习。通过开放实验的锻炼,学生掌握ADAMS软件的基本操作,并对此产生浓厚的兴趣,同时为学生应用ADAMS软件进行“机械原理课程设计”打下基础。

(3)实际指导。编制一本应用ADAMS软件进行“机械原理课程设计”的指导书,明确课程设计的内容与要求。在课程设计周指导学生上机操作,与学生讨论、分析问题,引导学生与应用图解法的同学相互讨论、检验结果,从而体现学生主体、教师主导的教学思想。

3.应用实例

笔者连续两年在2009级、2010级机械设计制造及其自动化专业和车辆工程专业进行了“机械原理课程设计”试点教学。

2011年,首次将虚拟样机技术引入“机械原理课程设计”教学,在设置“典型机构运动仿真分析与验证”开放实验时,面向2009级机械设计制造及其自动化、车辆工程专业共8个班,采取学生自愿报名的方式。考虑到第一次进行尝试,为保证实验质量及效果,开课之前通知学生每班限额5名,但实际报名情况超出预想,达到了74人,择优选择52名同学。在开放实验过程中,学生学习了ADAMS软件基本操作以及连杆机构、凸轮机构、齿轮机构建模与仿真分析的内容和操作步骤,为下一步进行机械原理课程设计打下了良好的基础。在机械原理课程设计周,笔者指导其中一个班,在该班参加过开放实验的同学中选择了部分有意向的同学进行试点,要求这些同学除了完成图解法的课程设计内容之外,还须运用ADAMS进行机构建模、仿真分析,并验证图解法的结果等。试点的结果是仅有少数同学能达到要求,即利用图解法进行课程设计之外,还能运用ADAMS软件,经调查获知原因是时间紧、工作量大。试点后同学对运用ADAMS软件进行课程设计产生了兴趣,有自主学习的积极性。

2012年,结合2011年经历并为保证教学效果,仅从2010级机械设计制造及其自动化专业其中2个班选择31名同学参加开放实验。由于人数得到控制,指导教师有更多的时间与精力辅导学生,因此学生对ADAMS软件的掌握更为熟练。在机械原理课程设计周,笔者同样是指导其中一个班并选择了有意向的同学进行试点。根据2011年经验,这次允许学生不使用图解法,而是直接运用了ADAMS进行机构建模、仿真分析,但须对设计方案进行比较分析,并优化各个设计参数。这样,学生有更多的时间相互讨论并设计各种方案,对计算结果分析得更为透彻,能独立思考问题,真正锻炼分析问题、解决问题的能力,变学生被动学习变为主动学习。

四、结束语

将虚拟样机技术引入课堂使教学效果有了明显的提高,真正体现了学生主体、教师主导的教学思想,学习的兴趣较浓。经过课程设计锻炼后,学生普遍认为收获较大,实践能力得到了提高,随之积极参加、开展各种课外科技活动。实践中也发现了一些新的问题,如指导教师工作量大大增加、知识面不足等,这样就对指导教师提出了更为严格的要求。如何解决这些新问题以及如何将试点普及到整个专业所有同学,使更多的同学受益,需进一步研究与探索。

参考文献:

[1]教育部高等学校机械基础教学指导分委员会.高等学校机械基础系列课程现状调查分析报告暨机械基础系列课程教学基本要求[M].北京:高等教育出版社,2012.

[2]宜亚丽.机械原理课程设计教学改革的探索[J].太原理工大学学报(社会科学版),2008,26(s1):51-53.

[3]朱玉.Pro/E和ADAMS在《机械原理课程设计》教学中的应用[J].江苏教育学院学报(自然科学版),2006,23(4):112-114.

[4]席本强,王琦,曲辉.机械原理课程设计的创新型教学模式[J].中国现代教育装备,2010,(21):94-95.

[5]陈德民,槐创锋,张克涛,等.精通ADAMS2005/2007虚拟样机技术[M].北京:化学工业出版社,2010.

[6]教育部高等学校机械基础教学指导分委员会机械原理组.关于深化机械原理课程实践教学改革的意见[J].辽宁师范大学学报,2009,

32(8),增刊:14-17.

[7]孙志宏,单洪波,庄幼敏,等.提高学生创新能力改革机械原理课程设计[J].实验室研究与探索,2007,26(11):98-99.

[8]王湘.基于虚拟样机技术的机械原理课程设计教学探索[J].广西大学学报(自然科学版),2007,32(s1):345-347.

机械原理课程设计范文第9篇

关键词: Solidworks 课程设计 工程图

1.概述

课程设计是非常重要的教学实践环节,通过课程设计的锻炼,学生可以综合运用专业课知识。通过课程设计培养学生机械综合设计能力、创新能力和工程意识,是启迪学生创新思维、开发学生创新潜能的重要手段,并为以后专业课程设计和毕业设计奠定基础,在教学计划中具有承上启下的作用[1]。

根据学校机械专业的培养方案,可将专业课课程设计分为机械类课程设计和电类课程设计,机械类包括:机械原理课程设计,机械设计课程设计,夹具设计课程设计等;电类的包括:PLC原理与应用课程设计,控制工程基础课程设计等。然而,对于机械类课程设计来讲,主要是对机构的原理设计、结构设计和工艺卡片设计等。然而不管是哪一个机械类的课程设计,都离不开三维模型的建立。本文主要针对机械类课程设计中的三维软件的应用做探讨和研究。

2.目前课程设计中存在的问题

目前几个机械类课程设计都还是在采用传统手工绘图或者二维CAD绘图的方式进行设计[2],老师在前期讲解的时候,也是用一些已经做好的设计的动画和基本原理讲解的方式给学生讲解。具体问题如下:

(1)《机械原理课程设计》基本都是采用手工原理图的形式进行设计,学生从手册或课本中了解每种机构的工作原理,然后根据老师布置的课题要求进行原理设计,通过手工绘图方式,绘出机构原理图。

(2)对于《机械设计课程设计》来讲,我们的题目还是使用传统课题,设计一级或者二级减速器。设计步骤基本跟传统设计步骤一样,学生先观察实际减速器模型的结构,然后进行拆装,详细了解减速器的结构。在了解了减速器结构后,学生再一步步进行轴的设计、齿轮设计、轴肩、箱体等零件的设计。这种设计步骤看似非常合理,但是学生是观察成品减速器,很难理解每个零件在整个产品中的作用。如果能将减速器是如何设计出来的,让学生直接参与设计过程中,学生就会更有兴趣,理解更容易。

(3)《机械设计课程设计》是已知产品的结构,然后进行设计,然而《夹具设计课程设计》只知道功能和设计要求,需要学生将所学《夹具设计》知识进行综合运用,设计一套完整的夹具。传统设计步骤是学生通过实习,参观实际的夹具结构,然后老师给出跟参观相似的课题,学生进行设计。在设计过程中,主要采用手工或者二维CAD软件进行结构设计。

以上几种设计都采用二维设计,学生直观上不便于掌握和理解。而且二维设计的后期修改工作非常繁琐。

3.三维软件Solidworks在课程设计中的应用

(1)三维造型技术的优点

三维设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础。它是建立在平面和二维设计的基础上,让设计目标更立体化、更形象化的一种新兴设计方法。三维CAD系统有较好的造型工具,能应用“自顶向下”和“自底向上”等设计方法,实现装配等复杂设计的难度远比用二维图形系统增加得快。

(2)三维软件Solidworks在课程设计中的应用实例

为了适应现代工业4.0人才培养需要,学生应该首先能使用现代化技术手段进行产品设计,然后具备能出一套标准的符合机械设计规范的工程图的能力。学生需要掌握至少一款三维软件的使用,并能熟练使用三维软件进行产品设计和出工程图。然而,将三维软件应用于课程设计中,一方面使学生充分理解所做课题的具体情况,另一方面学生的三维设计过程是对软件使用的锻炼。

2014年在修订机械设计制造及自动化培养方案中,考虑到三维软件在机械专业课中的重要地位,将三维软件课程设置在第三学期,也就是在所有课程设计开设之前就已经开设了三维软件课程。

下面以Solidworks软件在《夹具设计课程设计》中的使用为例,在基本确定定位元件和夹紧机构以后,结构设计步骤如下:

(1)夹具的三维结构设计

夹具由定位元件、夹紧机构和夹具体等一些辅助元件组成。Solidworks在装配体设计中有一种自上而下的设计方法,这种方法可以在设计过程中,一边设计一边建模。只需要画好第一个基础零件,其他零件可以根据需要直接在装配体中建模,可以非常方便地确定设计的零件的位置和大小。本实例就是采用这种自上而下的方式进行装配体的设计。现将拨叉零件钻孔专用夹具体三维结构设计出来,然后设计心轴并将被加工零件拨叉装配进来,依此方法,将需要的零件都一一设计出来,最后成为一个完整的夹具。

老师在讲解完理论知识以后,再以一个实例为例,一边设计一边绘图,这样学生对整个设计步骤就非常清楚,也容易理解。

(2)由三维结构图出工程图

对于机械专业学生来讲,出一套标准的工程图是最基本的要求。很多学生做设计时更重视方案设计,不重视出图。而且课程设计老师进行课程设计指导时,主要对学生的设计方案进行指导。然而,课程设计一方面是对专业课知识的综合运用,设计正确的方案,另一方面是对学生出图能力的加强和锻炼。

三维Solidworks软件具备零件和装配体出工程图的功能,学生可以利用Solidworks软件进行三维结构设计,在结构设计方案最终确定以后,先用Solidworks软件输出工程图,再到CAD中进行修改。

4.总结和展望

课程设计是使学生具备综合运用专业知识能力,学生通过课程设计,了解实际产品的设计过程,达到理论联系实际的效果。

参考文献:

[1]李可桢,程光蕴,李仲生.机械设计基础(第五版).高等教育出版社,2011.

[2]李喜秋.三维设计软件在机械设计《课程设计》教学中的应用.图学学报,2013.

机械原理课程设计范文第10篇

摘要:“机械设计”课程设计是机械设计课程学习的一个重要环节。结合“卓越工程师培养计划”的基本要求,针对“机械设计”课程

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[2]任济生.机械设计基础课程设计[M].徐州:中国矿业大学出版社,2008.

[3]席本强,王琦,曲辉.机械原理课程设计的创新型教学模式[J].中国现代教育装备,2010,(21).

[4]隋涛,刘娟娟.环境工程专业基于“卓越工程师计划”的课程设计改革[J].价值工程,2011,(28).

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