機械設計實驗教學研究

時間:2022-03-17 03:31:00

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機械設計實驗教學研究

機械設計》是一門機械類專業(yè)技術基礎課程,是研究通用機械零部件的設計原理、計算方法和機械設計一般規(guī)律的課程,而機械設計實驗則是培養(yǎng)學生鞏固理論知識、進行機械工程實踐的訓練,提高其機械工程意識、機械綜合設計能力與創(chuàng)新能力的重要教學環(huán)節(jié)和途徑。

1改進實驗手段,培養(yǎng)創(chuàng)新能力

機械設計實驗是理論課的重要實踐環(huán)節(jié),它不僅是學生獲取知識的有效途徑,而且對于提高學生創(chuàng)新能力具有十分重要的作用。現(xiàn)在的學生普遍對工程實踐缺乏感性認識,動手能力較弱,雖然在理論課堂學習中接觸了一些機械實物模型,觀看過工程機械圖片和視頻展示,有了一些感性認識,但這些知識還不夠,還必須從培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力出發(fā),合理安排實驗內容與改進實驗測試手段,以提高學生理論聯(lián)系實踐的能力。學生只有通過機械工程實踐的訓練,才能牢固地掌握機械設計知識。在實驗設備中都增加了現(xiàn)代測試技術,配置了計算機輔助實驗系統(tǒng),包括數(shù)據采集、處理和打印設備,實驗數(shù)據由計算機進行力學參數(shù)、機械參數(shù)的數(shù)據采集、處理、顯示與輸出。我們不斷完善與更新實驗項目的內容,由學生任意選擇,使學生不僅熟悉各種不同實驗設備的工作原理與功能,而且掌握不同實驗的測試方法、數(shù)據處理以及對實驗結果的分析方法。將現(xiàn)代測試技術應用于實驗中,明顯地提高了實驗測量速度與精確度。

在“機械零件認知實驗”中,通過利用機械零件陳列柜的展示、對機械實物和模型與展板的觀察和分析,使學生認知了機械設計課程中的標準件、通用零部件與機械傳動的類型與特點。在機械零件陳列柜中結合文字注釋、機器與模型的運動、電腦聲控同步的講解,使學生認知了如牛頭刨床、減速器、壓面機、破碎機、雕刻機等機器的運動規(guī)律,加深了對機器與機械零件的感性認識,解決一些課堂上難以想象的問題。通過機械創(chuàng)新設計電動陳列柜的展示,使學生了解了創(chuàng)新設計的發(fā)散思維法、功能設計法、移植設計法、組合設計方法,原理方案、結構方案、外觀方案的創(chuàng)新以及新產品示例,拓寬了學生的知識面,提高了學生機械綜合設計能力與創(chuàng)新能力。在“帶傳動滑動與效率的測定實驗”中,使學生了解了智能帶傳動實驗臺的結構與原理,掌握扭矩、轉速、滑動率、效率的測試方法。學生觀察了帶傳動的彈性滑動與打滑現(xiàn)象,并靈活應用實驗技能測出帶傳動的彈性滑動率、傳動效率的結果與負載的關系曲線。

在“液體動壓潤滑動軸承實驗”中,學生利用滑動軸承實驗臺以及多媒體軟件對滑動軸承的徑向油膜壓力分布和摩擦特征進行實測和仿真實驗。將實際和理論知識有機地結合起來,利用計算機的人機交互性能,使學生方便直觀地實驗,增強了學生的實踐動手能力。

在“螺栓聯(lián)接綜合實驗”中,學生通過計算機測試軟件與多通道靜動態(tài)應變儀,測定了螺栓組在受傾覆力矩時每個螺栓的受力情況,掌握了螺栓受力一變形的規(guī)律。通過單個螺栓的靜態(tài)實驗,了解了螺栓受軸向載荷時,螺栓聯(lián)接相對剛度的變化對螺栓總拉力的影響。通過單個螺栓的動載荷實驗,了解了在改變螺栓的相對剛度后,螺栓動應力幅值的變化。利用計算機實現(xiàn)了數(shù)據處理的自動化與可視化,使學生容易地掌握了機械參數(shù)電測的基本方法。在“減速器的拆裝與分析實驗”中,使學生了解了減速箱的基本結構、用途及特點,了解了減速器的各個組成零件結構及功用。熟悉了減速器設計以及主要零件的加工工藝性,了解了減速器中零件的裝配關系及安裝過程,了解了減速器的基本傳動參數(shù)測定方法與潤滑方式。在“組合式軸系結構設計實驗”中,學生通過組裝不同結構軸系部件的過程,掌握了軸的結構、軸承組合設計的方法以及軸上零件的常用定位與固定方法。上述兩個實驗是由學生自行創(chuàng)意設計和組裝,使學生在機械綜合設計方面得到了訓練,為后續(xù)課程的學習打下基礎。在“潤滑劑的磨擦磨損與承載能力測定實驗”中,使學生了解了在摩擦磨損試驗機上進行潤滑劑的減摩性、抗磨性、極壓性能測定的試驗過程,掌握了利用四球法測定潤滑劑的摩擦系數(shù)、磨痕直徑、最大無卡咬、燒結負荷的方法,并且對國內外潤滑劑評定測試標準有了深入的了解。

在“機械傳動性能綜合測試實驗”中,首先將常用的機械傳動任意進行組裝成為被測的機械傳動裝置,再利用工控機測試系統(tǒng)進行機械傳動性能參數(shù),速度、轉矩、傳動比、功率、效率的數(shù)據采集與處理,實驗結果與曲線輸出的工作。學生通過機械傳動裝置的組裝、儀器調試及測試過程的實際動手操作,鍛煉了機械傳動綜合實驗的技能。把計算機技術引入實驗教學,實現(xiàn)計算機人機交互的實驗方式,使得實驗內容的知識性和趣味性融為一體,極大地激發(fā)了學生的興趣與積極性,促進了學生對所學知識與機械工程實踐的聯(lián)系,學生的創(chuàng)新能力作為后天開發(fā)的顯性創(chuàng)造力,通過學習與培養(yǎng),得到了鍛煉和提高。

2改進教學方法,提高教學效果

機械設計》是一門綜合性、實踐性很強的課程,課程涉及到機器與機械傳動等工程實踐知識。在理論課堂上,使用多媒體教學課件進行授課,為學生自主學習創(chuàng)造了有利條件。在實驗教學中,我們運用板書與多媒體實驗課件相結合、機械設備與模型相結合的教學方式,增大了實驗教學的信息量,給教學注入了活力。利用多媒體實驗課件介紹每個實驗的目的、原理,介紹實驗的重點與難點知識,尤其是形象生動的減速器拆裝與裝配零件的爆炸式動畫演示,帶傳動的彈性滑動、四球法原理的三維動畫演示,大大激發(fā)了學生的興趣與好奇心,使得學生對實驗內容理解深刻、掌握牢固。在教學中采用啟發(fā)式、互動式的模式進行教學,充分調動學生的主觀能動性,積極培養(yǎng)學生觀察、思考、分析與解決問題的能力,使學生完成實驗之后,充分感到了探索知識的魅力與成功的喜悅。

3結語

實踐證明,實驗手段與教學方法的改進,有效地提高了實驗效率,改善了教學效果,激發(fā)了學生學習的積極性,培養(yǎng)了嚴謹?shù)目茖W作風,增強了學生綜合運用各學科知識以解決工程實踐問題的能力與創(chuàng)新能力,有些同學利用實驗室條件與所學知識,積極參加校、內外各項科技創(chuàng)新活動并獲得多項獎勵,為今后從事實際工作奠定了良好的基礎。