机械设计基础论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇机械设计基础论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

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结合这几年的教学经验，本人认为课程内容应结合最近几年来该专业学生毕业从事的工作岗位特点，对本课程内容做有目的的删减和整合。例如，对于数控专业来说，在铰链四杆机构章节中，重点应该结合日常生活和生产实践介绍四杆机构的应用和特性，而对于四杆机构的设计内容，可以简单介绍甚至可以忽略，或对于接受能力强的学生做适当引导，安排其自学。另外，目前的教学内容偏重理论，比较抽象，学生听课枯燥，教学效果不佳。任课老师需根据课程教学大纲基本要求，对知识进行整合。例如，以一个实践工程为例，把大纲要求掌握的知识点运用到此工程上，把抽象的理论知识转变为形象直观的实际应用，这也为学生日后走上工作岗位奠定了坚实的基础。

二、课程教学方法改革

打破传统的教学方式，现在提倡理实教学相结合，但是《机械设计基础》理论教学还是占主要课时。如何提高课堂教学效率，是本课程教学方法改革的关键之处。传统的课堂教学方式都是“教师讲，学生听”的填鸭式教学，学生对课堂不感兴趣。师生之间没有互动或互动很少，课堂教学效果很难有提高。为了打破这种现状，我校很多老师开始尝试采取分组讨论、启发式、项目式等教学方法，课堂气氛相对较活跃，既提高了学生的参与性，又激发了学生的创造性。本人在本课程的教学过程中，主要尝试了分组式讨论教学法和案例教学法两种新的教学方法。分组式讨论教学模式，每组分4~6名学生，专门设计学案在课前下发给学生，根据学案内容，让学生在课堂上进行小组讨论，再由小组学生轮流发言。案例教学法是利用生活生产中的实例进行知识的讲授。在理论知识的基础上，结合生产中实例进行讲授。例如，在讲常用机构分类、特点及应用时，可以直接让学生观看汽车雨刮器、牛头刨床、揉面机、插床等机器的运动视频，这样可以直观地反映知识内容，增加学生的学习兴趣，使学生较快地理解和掌握所学内容。

三、考核评估体系改革

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关键词：机械设计，CAD技术，应用，发展趋势

 

〔正文〕

机械设计是机械类各专业的专业基础课。同时，该课程也是工科类专业的基础必修课。本课程在教学内容方面，着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能力方面，着重设计构思和设计技能的基本训练。在本课程学习中，综合运用先修课程中所学的有关知识和技能，结合各种教学实践环节及课程设计的基本锻炼，为顺利地过渡到学习有关专业课程及进行专业毕业设计打下良好的基础。

机械设计课程设计是机械类专业和近机类专业学生在学完机械设计及同类课程以后所设置的一个重要的教学实践环节，也是学生第一次较全面、规范地进行设计训练机械设计教学的一个重要实践环节。其主要目的是培养学生的理论联系实际的设计能力，训练学生综合运用机械设计课程和其他先修课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展学生有关机械设计方面的知识；通过对通用机械传动或简单机械的设计，使学生掌握一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力等；在课程设计实践中，对学生进行设计基本技能的训练，培养学生查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图、数据处理和计算机辅助设计等方面的能力等。

基于以上认识，结合近年我校机械设计课程体系、课程内容以及立体化教学模式的改革和重点课程建设，在学生机械设计课程设计和毕业设计实践中，主要从机械设计课程设计的设计方法和手段的改进等方面进行了大胆的改革与实践，逐步实施了从手工绘图到二维AUTOCAD的应用最终到三维 CAD的过渡，在提高学生的设计能力和综合素质方面得到了较好的效果。

一. 机械设计实践的现状

几个世纪以来，人们用手工绘图来表达自己的设计理念。图纸作为工程师的语言，为工程设计技术人员之间进行有效的交流带来极大方便。然而，随着科学技术的发展，特别是计算机技术的广泛应用，手工绘图已不能满足机械设计的要求。现在，机械设计手段从20世纪70年代的手工绘图转向计算机绘图，大大提高了绘图效率和绘图质量。

目前，CAD技术主要以二维绘图软件AUTOCAD为代表，在机械设计实践中只是教会学生操作和绘制简单的零件图，而用AUTOCAD绘制装配图以及进行有关的工程分析是非常不便的且很难实现。为此，为了能够方便地绘制装配图，在机械设计实践教学和毕业设计中逐步地采用了CAXA电子图版、开目CAD等二维绘图软件作为绘图工具，辅助完成零部件设计。 当前，我国制造业已全面完成甩图板工程，二维CAD技术的普及结束了手工绘图的历史，对减轻人工劳动强度，提高经济效益起到了很明显的作用。随着技术的发展，CAD技术正从二维CAD向三维CAD过渡，有相当一部分CAD应用较早的企业已完成了从二维CAD向三维CAD转换，并取得了巨大的经济效益和社会效益。企业需要掌握三维CAD技术的专业人才，掌握三维CAD技术已成为工科院校毕业生最基本的要求。因此，在机械设计实践教学中采用三维 CAD技术，已成为我们现在机械设计实践教学改革的重要内容和亟待解决的问题。

二. 三维CAD关键技术

三维CAD造型技术也称建模技术，它是CAD技术的核心。从20世纪60年代至今，三维建模技术的发展经历了线框建模、曲面建模、实体建模、特征建模、参数化建模、变量化建模，以及当今正在研究的产品集成建模、行为建模等发展过程。三维CAD以三维造型设计为基础，只要形成了三维模型，各种二维视图唾手可得。三维CAD技术在产品的三维造型、虚拟装配、工程图生成、动态干涉检验、机构运动分析和动态仿真、有限元分析等方面带来了革命性得突破，提高了设计效率和设计质量。三维设计的真正意义不仅仅在于设计模型本身，而是设计出模型的后处理工作。

三维CAD技术主要包括以下内容：三维造型/三维设计、计算机辅助工程分析、机构运动分析/仿真、装配干涉检验、三维转二维、图样档案管理等。科技论文。科技论文。利用这种全过程的三维CAD系统完成设计以后，不仅使设计对象的几何形状和性能满足要求，而且使各方面的指标（强度、刚度、重量和成本等）都达到最佳状态，这是计算机辅助设计和辅助工程分析的根本目的。三维CAD符合设计者的思维习惯，可以充分发挥设计者创造力和想象力。三维 CAD技术不仅解决了产品设计和工程图绘制的问题，更重要的是利用三维CAD技术实现产品的虚拟设计、运动仿真和优化设计，所生产的三维零件可以直接与CAE/CAM/CAPP等CIMS技术进行数据交换和衔接，是将来实现无图样生产的关键技术之一，是实现虚拟制造的重要手段。掌握三维CAD技术的使用，已经逐步同使用计算机进行文字处理一样，成为产品开发、设计人员的一种基本技能。

三、CAD技术的发展趋势

随着计算机性能的提高，网络通讯的普及化、信息处理的智能化，CAD三维技术正向规范化、智能化、集成化的方向发展。

1. 规范化。ス娣痘(标准化)的趋势体现在几个方面：数据模型的规范化(标准化)、数据交换格式的标准化和CAD资源的规范化等。数据模型应采用STEP标准体系。随着STEP标准体系的逐步完善，它对于几何数据、工程数据模型的思想将作为新一代CAD系统的开发指南。靠以前的一些标准接口已经无法完全满足CAD数据交换的要求。目前，参数化特征模型的传输还是一个世界难题，在STEP标准基础上，相信这一点能有所突破。

2.智能化。ヌ卣髟煨秃筒问设计的采用即是智能化方面的进步。软件不仅仅是提供一些绘制的工具由人们去使用，也不再将占线面数据存储在一起，而忽略其内在联系。特征和参数的引入使得软件似乎成为人类(用户)一个更聪明的助手。科技论文。CAD软件应该更大限度地将工程数据概念集成到数据模型中，例如目前，CAD软件的特征模型主要是解决零件几何造型的问题，而对于后续分析、CAPP和加工的需要还考虑得不够。

3.集成化。ゼ成化是当今CAD技术发展的又一大趋势。CAD技术不是孤立的。首先，它集成了计算机软硬件、数据库、外围设备、图形学、网络及各个应用领域的技术。同时，它又不断和CAM(计算机辅助制造)、CAPP(计算机辅助工艺流程规划)、MIS（管理信息系统)、PDM(产品数据管理)以及MRP(制造资源管理)等系统相集成。由于Internet的发展，使得这些设想得以实现。如何构造在Internet体系上的CAD/CAM集成化系统将会是人们追踪的热点。特别是在全球经济一体化的背景下，并行工程、异地设计制造等概念的发展和应用，基于网络、基于WEB的协同设计制造系统大受青睐。现在已有一些标准，如解决异构系统平台的XML和XML-3D，以及解决三维图形、图像在互联网上传输共享的VRML标准相继出台，已经为我们在互联网的构架下，建立协同设计和协同工作的环境打下了基础。

参考文献

[1]徐刚涛主编.机械设计基础. 〔M〕北京:高等教育出版社.2008.

[2] 葛海霞,刘村.AutoCAD2004/2005辅助设计[M].上海:上海科学普及出版社,2004.

[3] 董超.Auto CAD三维制图在机械设计中的应用［J］. 试验技术与试验机，2004，（3）.

[4] 董云飞 .浅谈CAD技术在工程设计中的应用 [J] -山西建筑2007(07)

[5] 赵志.Auto CAD在机械设计中的应用［J］. 同煤科技，2007（4）.

[6]おね跗浞 三维CAD技术对机械设计的影响 [J].煤矿机械2007(4)

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【关键词】机械设计;高职教育;教学资源;教学法

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)10―0076―03

引言

高等职业教育是高等教育的重要组成部分,是以培养具有一定理论知识和较强实践能力,面向基层、生产、服务和管理第一线岗位的实用型、技能型人才为目的的教育[1]。机械设计基础是高职教育机械系列课程中的一门主干课程,对于培养学生机械设计和解决工程实际问题的能力发挥着重要的作用[2]。同时,它也是一门综合性很强的课程,涉及到力学、机械原理和机械设计等多门课程的知识,是这些基础知识的综合体现和运用。目前,机械设计教学方法的研究已经得到了广泛的关注,见参考文献[3-9]。传统的教学方法是将工程力学、机械原理和机械设计等课程分开来讲,忽视了彼此之间的联系,学生学完后难以将所学知识融合起来应用于机械设计。高职机械设计基础课程的特点是重视应用性教学,强调知识的运用,降低理论的深度,对于公式、公理等推导、证明的理解、认知不重要。教学内容以“必须够用”为原则,在不影响知识理解连贯性的前提下可以减略,以便学生集中精力掌握实用的结论,以解决实际设计问题[10]。针对传统教学存在的问题,结合高职教育的特点,提出了基于知识融合的机械设计教学法。以应用为目的,本着优化、适用、适度的原则,将工程力学、常用机构、通用机械等教学内容有机的融合,并开发了相应的教学资源,运用后取得了良好的效果。

一 教学目标

从高等职业教育培养应用型、技术型人才的总目标出发,遵循“以应用为目的”,“以必需、够用为度”,“以掌握概念、强化应用、培养技能为教学重点”的原则,提出了基于知识融合的机械设计教学法。传统的教学目标只是针对某一课程基础知识的掌握,忽视了课程之间的交叉与联系。不同的老师担任不同的课程,学生可能在学习某一门课程时掌握得很好,但是在机械设计真正的应用时,会感觉很迷茫,不知从哪里入手,所学的知识不能得以应用。原因在于学生没有从整体上把握机械设计的过程,所学的知识没有融合在一块,各自是孤立的。

机械产品的设计一般要经过产品的规划、方案设计、技术设计、施工设计等环节。通过学习,学生不仅应掌握一般机械产品设计所需的基本理论知识,还应对机械系统有一个整体的认识,并应掌握机械产品设计的基本过程。基于知识融合的机械设计教学法打破传统的工程力学、机械原理和机械设计基础等课程的界限。将理论力学、材料力学、常用机构和通用机械的知识相互融合,使力学的内容渗透到常用机构和通用机械以及与之相关的内容中,理论与实践紧密结合。不但使学生掌握机械设计所必需的基础知识,包括常用机构的结构、运动特性和工程力学方面的基本理论。更为重要的是使学生将所学的知识融汇贯通,对机械设计形成一个整体的认识。超越各门课程之间界限,随时能够灵活熟练地运用所学的知识进行机械产品的设计,具备一般通用机械的设计能力。培养学生建立初步的工程概念,对机械产品具有整体的概念和正确的设计思想,为解决实际问题打好基础。

二 基于知识融合的机械设计教学法

在有限的学时内,合理取舍课堂教学内容,是关系到能否真正实现课程目标的关键。高职院校的机械设计课程应遵循以下的原则:精选重点和难点的内容进行详解与指点,避免烦琐公式的推导和易于自学的内容占用过多的学时;拓宽学生的知识面,注重工程应用,启发学生举一反三;注重机械学科发展,将机械学科的科研成果融入教学,让学生了解机械学科的新技术、新方法[3]。

以机械系统分析和综合设计能力的培养为主线,突出工程意识和创新精神的培养,并将这一思想贯穿课程始终。从整体设计思想出发,精简烦琐的公式推导及过时的工程方法,删减各门课程重复交叉的内容,实现教学内容的整体优化。多年来机械原理和机械设计两门课程的教学内容基本变化不大,课程内容自成体系,相互之间缺少衔接,存在内容交叉和重复的问题。如齿轮传动设计,历来是机械原理和机械设计课程的重点内容,由两门课程分别讲授,不但部分内容重复,且从设计的思维过程来看,有些内容本来是紧密联系的,却被两门课程所分割。基于知识融合的机械设计教学法打破传统的工程力学、机械原理和机械设计基础等课程的界限,将这些课程有机地融为一体,如图1所示。

常用机构及其传动设计一般包括工作原理、运动设计、承载能力设计和结构设计四个方面的内容,将这些内容所涉及的基本理论进行融合。首先学习工程实际中常用机构和机械的有关力学方面的必要知识。包括力学模型的概念,对力学模型的受力分析方法,力、力矩、力偶的概念及其基本性质,平面一般力系平衡问题的解法。四种基本变形的内力和应力分析、强度计算,减速器轴的弯扭组合变形分析及强度计算等。在讲授力学方面的知识时,将一些机械设计中的常用的机构融汇进来,对后面的机构学习可以起到抛砖引玉的作用。同时,也让学生学会了如何将力学知识应用到机械设计中。再接着学习机械中常用机构及通用零部件的类型、特点、工作原理、运动特性、工作能力设计、结构设计、组合设计以及标准零部件的选用等。在讲授具体机构及零部件设计计算时,针对具体机械的工况与技术要求,进行力学性能的强度校核。又可以回顾以前所学的力学知识,真正做到知识的前后呼应,融会贯通。与目前的基于项目的教学法有异曲同工之妙。而原来的工程力学、机械原理和机械设计的课程是分开的,工程力学以受力分析为主,机械原理是以机构的分析为主,机械设计是以零件的强度分析和绘制图纸为主。各自独立的课程配置使学生学习起来难以真正体会它们之间的联系,相互之间的应用就更无从谈起。而机械产品的设计正是融合了多学科的知识,相互之间应用起来更是融为一体,难以分割。

三 教学资源的开发

根据基于知识融合的机械设计教学法,编写了机械设计基础教材,制作了相应的教学资源,如图2所示。教材包括物体受力分析基础、常用机构、联接、传动件及传动装置、支承零部件五部分。物体受力分析基础对物体所受力进行了分析,介绍了平面力系和空间力系;常用机构介绍了机构运动简图和自由度、平面连杆机构、凸轮机构和其他常见机构;联接主要介绍了联接件的变形、螺纹连接、轴毂联接、轴间连接和弹性联接;传动件及传动装置对齿轮传动、蜗杆传动、轮系、带传动和链传动等传动装置的结构、特点、应用范围及设计计算进行阐述;支承零部件介绍了常用的支承零部件轴和轴承。

多媒体教学因其具有直观性、动态性、可重复性、针对性、图文并茂等优点,为课堂教学打开了一幅别开生面的画卷,日益受到广大教师和学生的青睐。机械设计基础课程要求学生对机械传动有较强的感官认识,懂得各种机构运动的原理和动作的顺序,而这些单凭黑板上讲解是掌握不了的,必须通过实物演示或实验操作才能获得。以螺栓联接的结构和受力分析为例。如图3所示为螺栓联接的结构和受力分析,包含了预紧前、预紧和受载三个状态。上面有正常加载、超常加载、加载和卸载四个按钮,当点击其中的任一按钮时,在右边力的坐标系中可以显示力的变化情况,同时受载状态结构图中也可模拟结构实际的变化情况。如图4所示,即为点击超常加载按钮的模拟情况,不但在力的坐标系中显示了此时力的大小,而且可以在螺栓联接的结构中呈现出结构的实际变化情况。其图文声像并茂等优势能将教学中抽象、陌生的知识直观化、形象化,创建出生动的表象,增大课堂信息量,活跃气氛,有效激发学生学习的兴趣,调动其学习的积极性,获得较好的教学效果。

四 结论

机械设计课程有着其他课程不能替代的作用,这是由课程的性质、任务、地位和内容决定的。针对传统教学存在的问题,结合高等职业技术教育的特点,提出了基于知识融合的机械设计教学法,以应用为目的,本着优化、适用、适度的原则,将多科目基础课程内容融合。完善整个机械设计过程所必要的基本知识和基本理论,增加基本设计方法和实践性内容。着力体现了高等职业教育的特色,有利于提高学生认识问题和解决问题的能力。编写了机械设计基础教材,制作了相应的多媒体教学资源,在教学中进行了实际应用,取得了良好的效果,具有重要的实际应用和广阔的推广价值。

参考文献

[1] 赵君爱.浅谈高职《机械设计》的教学改革[J].科技信息, 2009, (32):188-188.

[2] 张军,刘笑羽,孙树廷.面向21世纪“机械设计”的改革[J]. 实验室研究与探索, 2008, 27(10):168-169.

[3] 于晓红,王小群,邱丽芳.机械原理与机械设计课程体系的优化整合[J].中国大学教学,2008,(7):34-36.

[4] 高英敏, 刘庆华, 路建彩.基于工作过程的《机械设计》学习领域课程开发[J].职业技术教育, 2009, 30(14):13-15.

[5] 刘江.机械设计专业教学改革探索[J].科学咨询,2010,(1): 126-126.

[6] 蒋学华, 韩虎. 机械设计实验教学创新模式探索[J].实验室研究与探索, 2008, 27(4):89-91.

[7] 汤迎红,孙晓,吴吉平.《机械设计》课程教学中的几点体会[J].中国科教创新导刊,2009,(34):211-213.

[8] 于士军.《机械设计》教学改革的探索与实践[J]. 中国市场,2009, (26): 83-84.

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【关键词】机械设计基础 教学 改革

机械设计基础包含机械原理和机械设计两门课程，是机械类各专业重要的技术基础课，起着从基础课过渡到专业课的桥梁作用。机械设计基础是对学生进行设计能力、创新能力、工程意识训练的主要课程。因此，课程教学内容和体系改革的基本思想是既要让学生能够较扎实地掌握从事工程技术常规工作所需要的基本理论、基本技能，还要让学生了解新知识及本学科的新发展，拓宽知识面，开阔学生的思路，从而更有利于学生工程实践能力和创新能力的培养。

1 理论教学环节

理论教学环节是机械设计基础教学改革的一个重要方面，我们主要从教学内容、教学方法及教学手段三方面进行了新的尝试。

1.1 教学内容

目前高校都提出了“厚基础、宽口径、重能力”的人才培养模式，因此，理论课程的课时压缩严重。而《机械设计基础》由于融合了《机械原理》和《机械设计》两门课程，故涉及的内容多，理论性、实践性都比较强，如果面面俱到，老师讲解起来感觉力不从心，学生听课时如听天书。因此，为了适应新的人才培养模式，必须对教学内容做相应的调整。

1.1.1 对与先修课程重复的内容进行必要的精简。比如在平面机构的运动分析和力分析这两章中，很多知识都是理论力学中的重点内容。以往在讲授图解法分析机构的运动时，会花费大量学时讲有关理论力学的知识，严重影响了其他内容的讲解。可以考虑先让学生预习有关理论力学的知识，然后着重对方法进行介绍和讲解，既节约了学时，也收到了预期的教学效果。

1.1.2 在机构分析中，增加了解析法内容。以往在机构分析和设计中，因图解法形象、直观，有利于学生对问题的理解，有助于数学模型的建立，同时对某些简单的问题比解析法更有效，因此在学时安排上占有较大的比重。为了适应人才培养的需要，增加了解析法讲解的力度。

1.2 教学方法

《机械设计基础》课程主要研究常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法，由于大多数学生缺乏实践知识，他们在学习过程中普遍感到抽象、枯燥、难学，尤其是机械原理这部分知识，认为机构运动简图与实际机器相差甚远，很难将两者统一起来。因此有必要对教学方法进行改革。

1.2.1 采用启发式教学，培养创新意识，提高教学质量。如在讲授“铰链四杆机构的演化”内容时，我们就地取材，用雨伞作教具。采用学生熟悉的生活工具模拟学习内容，不仅取材简单，而且生动形象，容易与实际的机器相结合，克服结构运动简图抽象的特点。

1.2.2 采用师生互动、类比等教学方式，激发学生创造性思维。教师可将自己的工作实践及创新经历介绍给学生，这对培养学生的创新意识、提高综合素质有很大作用。并且鼓励学生自由选题开展小发明制作、软件开发和教学论文撰写等多种形式的创新活动。这种创新环境和氛围几乎能够适应每一名同学，因而有利于学生脱颖而出，做出较好的创新业绩。

1.3 教学手段

传统的教学系统是由老师、学生和教材这三个要素构成的，以教师为中心的传统教学模式，它的特点就是由教师通过讲授、板书，把教学内容传递给学生。随着机械原理教学改革地深入，教学手段也必须进行改革，否则难以完成相应的教学内容，也达不到相应的教学效果。机械原理部分有一些机构的原理比较抽象，无法用语言形象地表达清晰，学生认知困难，很难在学生中形成深刻的印象。运用计算机的动画制作技术，可将一些难以想象和无法用语言表达的机械运动过程和工作原理制成多媒体课件，在讲授相关内容时巧妙的将现有教具与多媒体课件结合使用，将那些难以想象的机械运动过程和工作原理演示出来。

2 实践教学环节

《机械设计基础课程》教学的另一重要部分是实践性教学环节，它包括实验教学和课程设计。

2.1 实验教学

实验教学也是机械设计基础课程的一个重要的实践性环节，是培养学生动手能力和工程意识、检验知识的重要手段。对机械设计基础课程实验教学的改革，应从以下几个方面进行：一是将某些验证性的实验通过电教片播放，为学生增加一些感性认识即可。二是新增设设计型机构方案构思组装实验，要求学生自己设计实验，自己动手完成，不再依赖于教师。三是设计综合性的实验，通过对实际机器的综合研究，培养学生的整体意识和工程意识。

2.2 课程设计

机械设计基础课程设计是机械设计基础课程教学的最后一个环节，其目的是培养学生综合运用基础理论知识的能力、工程分析能力和运用资料等基本设计能力。对于学生中普遍存在的工艺知识和公差知识的不足，应在设计中逐步给予讲解和补充，使学生通过设计全面掌握和巩固机械设计的相关知识。

3 结束语

总之，机械设计基础课堂教学的改革是一个系统工程，涉及课程教学的各个环节，全面推进教学改革措施，才能取得良好的效果。必须删掉陈旧或重复的教学内容，增加新发展的内容，拓宽学生的知识面；在教学方法上，充分利用计算机的辅助教学作用，使计算机贯穿于整个教学环节，使教学方法上一个台阶，为学生学习专业课和走向工作岗位打下坚实的机械设计基础。

【参考文献】

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不同学校的不同专业其专业性质，培养目标不尽相同，针对机械专业的学生，教授时应对内容进行必要的侧重和取舍，同时要求学生结合实验和金工实习进行自学、理解。机械类专业同学的工作主要去向是产品设计与制造工作，由于材料品种很多，所以合理正确的选择材料是一项重要工作。在对材料知识的掌握上，机械设计工程师与材料工程师是有明显差异的，材料工程师侧重对新任务的进行开发及对材料性能进行挖掘，故要求他们对材料内部组织变化规律及性能特点有深入了解。而机械设计师侧重合理的选择材料和使用材料，同时要考虑材料对工作环境的适应性、加工工艺路线及方法的等，这就要求他们必须将机械设计制造和相关材料知识紧密连接在一起。随着当前教学改革的深入，在对高校人才培养的方案上进一步强调学生的实际应用能力，而《工程材料》作为一门机械专业基础课程，对教学内容进行更好的改革规划，探索新的教学方法，进一步完善实验教学及考核方式，以此更好的适应人才培养需要，是课程改革的指导思想。

2.重视教学改革内容

教学内容直接关系到教学质量和效率，如何根据人才培养方案对学生的综合能力进行提升，增加学生的应用能力及动手能力，对于教学内容进行改革势在必行。由于以往的教材与日新月异涌现的新材料、新工艺、新技术的发展越来越脱节，部分陈旧的课本内容已无法和时代相顺应，所以首先需要对课本内容进行整改。将传统内容和现代内容很好的结合起来，增强教材的实用性，可引入一些较新的与材料类相关教材加以辅助。同时在制定教学改革时，对教学课时也应加以调整。由于主要是针对机械设计专业学生进行讲授。重点应放置在铁碳合金和合金钢章节，其次是钢的热处理，讲授时金属材料部分重点讲解，复合材料部分次重点讲解，合金钢部分可侧重介绍几种典型合金钢的牌号、特点及应用，热处理部分可着重介绍几种常见热处理的方法、特点及应用，铸铁与有色金属部分以介绍相关材料的类型、牌号、特点及应用。

3.改革考核方式

大部分对学生成绩的评定方法方法，主要是采取期末考试这样一锤定音的方式，很显然这是不全面的，如果采用这种方式那么考核的只是学生对内容的记忆，而考核的目的是了解学生对基础知识、概念的掌握以及实践能力、创新能力等综合能力的考查。工程材料概念多，内容繁杂涉及面广，学生在学习的过程中往往感到困难复杂不好学，进而导致厌学的情绪。想要扭转这种不好的局面，让学生对学习的热情变被动为主动，除了从教学方式方法上进行改革，在学生的考核成绩测评上也非常有必要改革。对于考核方法的改革，在这里笔者通过平时成绩(考勤、作业、课上表现等)10﹪，阶段小测试10﹪，实验20﹪，小论文10﹪，期末考试50﹪的方式进行综合评定。与以往的教学相比，实验成绩的比重增加了10﹪，其次新增了小论文撰写测评。工程材料本身是建立在科学及生产实验上的一门科学，坚持理论联系实际，将课堂理论教学、实验教学有机的结合起来，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力，实现“知识－能力－方法”的同步提高。在实验教学中，我们安排了“金属材料试样制备及组织分析”、“金相材料热处理”、“硬度计操作培训及材料表面硬度研究”、焊接及砂型铸造。要求学生在做实验前充分预习了解实验，给出实验报告，在实验过程中认真完成实验，将课程理论与实际实验结合起来，在实验完成后总结实验，分析实验过程、数据。而增加论文考核内容，可以提高学生的自学及写作能力，在给出高质量的论文前，学生必须大量阅读文献及查阅相关书籍，并且自行树立论文观点，增加了学生自学的能力和创新精神。

4.结束语

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[关键词]机械原理 卓越工程师计划 教学内容与课程体系 CDIO 教学方法改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）01-0132-03

机械原理是机械类和近机类专业十分重要的主干技术基础课程，是理论课程向工程实践课程转换的过渡性环节，具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用，在机械类高级工程技术人才培养的基础系列课程中是不可替代的。[1]但是，传统机械原理教学存在目标单一、内容陈旧、方法死板、考核简单片面等不足，与理论力学、机械设计等相关课程间存在教学内容重复或脱节、整体协调性不足等问题[2] [3]，导致教师讲课费力，学生听课乏力，教与学的效果不理想，甚至造成对立的师生关系。

学校针对机械设计制造及其自动化专业国家级“卓越工程师教育培养计划”项目的实施需要，进行了基于项目的CDIO教学模式、基于网络资源和创意兴趣的自主学习模式等教学方法改革探索与实践。本文从机械原理的课程体系、教学方法等角度进行全面介绍。

一、面向卓越工程师教育培养计划的教学内容体系构建

处理好机械原理与理论力学、机械设计等专业基础课间分工和衔接，不同于机械制图与建模、刚体运动与力分析、零部件强度计算与校核、材料成型与加工等专一知识和能力的培养[4]，机械原理以培养学生面向机械系统的机构设计与分析能力为主，在机构学、机器动力学和常用机构等基本知识学习基础上，更加注重机械系统的设计和综合创新能力培养。[5]处理好机械原理课程内部各章节间内在关系，机械原理教学内容可划分为机械系统、基本原理和常用机构三大模块，构建各教学模块间有机联系，课程体系与教学模块关系如图1所示。

机械系统模块是培养学生系统观念的重要途径，利用完整的机械系统实例把课程知识点串联，贯穿绪论、机器人机构及其设计、机械系统方案设计等章节的教学全过程，形成闭环。

基本原理模块包括结构分析、运动分析、力分析、效率与自锁、机械平衡、机械运转速度波动调节等章节，重点讲授：1.机构结构分析中机构组成、自由度计算、组成原理和型综合等知识点;2.机构运动分析中解析法;3.平面机构力分析中运动副总反力和机构受力分析;4.机械自锁和速度波动调节。而与理论力学等前期基础课联系紧密的运动分析图解法采用实例化教学，在学生自学、练习、讨论基础上，点明速度影像和加速度影像等知识点;实践性较强的机构运动简图、机械平衡以实验教学为主线。

常用机构模块包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系和其他常用机构等章节，重点讲授：1.连杆机构中平面四杆机构设计的图解法和解析法;2.凸轮机构中轮廓曲线设计解析法;3.齿轮机构中渐开线直齿圆柱齿轮啮合定律、啮合传动、变位齿轮和斜齿圆柱齿轮;4.齿轮系的传动比和效率计算。而常见多杆机构、凸轮基本尺寸确定、渐开线特性、其他常用机构等知识点以自学、调研等自主学习方式为主。

二、基于认知规律的“以生为本”教学方法改革与实践

国内众多高校长期开展机械原理精品课程建设，使教学理论、课程体系、教学内容、教学方法与手段等研究工作不断深入，在教材、电子教案、电子教具、教辅参考资料、教学视频和网络平台等教学资源建设方面进展显著，为机械原理课程教学方法改革奠定基础。

（一）基于慧鱼组合模型的机械系统概念强化与贯穿

课程学习前，利用工程训练中心慧鱼创意组合模型，让学生按照已有拼装路线亲手搭建典型的机械系统模型，如各种类型机器人，使课程教学从“积木游戏”场景中开始，逐步了解机械原理所学的连杆、凸轮、齿轮及齿轮系等机构;课程教学结束前，要求学生根据学习内容，自主搭建一个新型的综合型机械系统。学生能够全程深度参与课程教学，实现寓教于乐，激发学生学习兴趣和热情。

以学生自主搭建典型机械系统模型为课程学习对象，贯穿机构结构分析、运动分析和连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系等教学全过程。引导学生发现并解决其隐藏的科学问题，包括概念理解、问题分析、问题求解等主要的学习环节，教师承担定义阐述、提出问题、思路引导、方法总结和疑难解答等辅工作，激发学生主观能动性，真正实现学生自主学习、教师辅助指导的教学模式。

（二）基于网络教学资源的自主学习模式实践

随着互联网技术的发展，大学校园内学生上网便捷快速，机械原理课程的网络教学资源十分丰富，如国家精品课程资源网[6]、江苏科技大学课程建设与辅助教学平台[7]、第一视频教程网[8]等，为机械原理课程的自主学习模式探索奠定基础。同时，在学校课程建设与辅助教学平台上开设相应的同步网络教学班级，实现课上课下同步进行。随着基于网络教学资源的自主学习模式推广，学生对机械原理课程的学习主动性和积极性逐步得到加强。

由于网络资源自主学习的时间、地点具有很大程度的自由，且学生对自主学习的效率存在差异，教师需做好前期引导和后期考核工作：每次课结束前，应明确下次课教学内容和对应的网络资源材料;每次课开始时，需通过提问、课堂练习等方法检查学生课后自主学习效果，对共同存在的疑难问题要及时解释，强化理解。基于网络教学资源的自主学习模式，不但调动了学生的主动性和积极性，而且自主学习环节实际上是一次学习阶段，课堂提问与检测环节则是二次学习阶段，课后作业、答疑等环节则是三次学习阶段，三者具有一定的时间差，对课程知识点的理论和吸收具有良好效果，尤其是课程教学。

（三）基于计算机和编程技术的项目式教学模式改革

项目式教学分为科技论文写作与课外大作业两类。在机械原理学科发展方向调研和文献查阅基础上，每位学生选择一个自己感兴趣的方向，如机械发展史、医疗机器人、生物机械、仿生机构、微小机械等，严格按照国家科技论文写作要求和规范撰写报告，包含题目、中英文摘要、中英文关键词、引言、正文、结论和参考文献等部分。

课外大作业是项目式教学的重点，引入计算机技术和Matlab软件进行机械原理课程课外大作业的解析法分析。课外大作业包括运动分析、力分析、连杆机构设计、凸轮轮廓曲线设计、齿轮轮廓曲线设计和速度波动调节这六种类型，要求全体学生自行分成3-4人一组，从六类大作业题目中分别选择三项，共同完成分析建模、编程求解、报告撰写、演示答辩等环节，各团队成员必须有明确的分工与协作，禁止以逸待劳现象。完成后要求提交大作业实践报告、Matlab程序源文件及分析建模的关键草稿纸等材料，实践报告应达到内容完整全面、字迹图标工整清晰、格式符合国家科技论文规范等要求，Matlab程序源文件应达到运行流畅、注释合理充分、格式整齐美观等要求。

项目式教学实施过程中，以学生为主体，教师起引导答疑作用，实现科研基本思路和规范的训练，培养学生运用计算机和编程技术进行学习、研究的能力，为学生后继其他课程的学习、课程设计、毕业设计以至毕业后科研创新打下良好的基础，培养学生进行科学研究或工程设计的良好习惯。

三、课程综合改革实践效果与注意事项

通过机械原理课程教学改革与实践，在掌握课程基本理论、基本知识和基本技能基础上，学生的机构设计、综合、创新等专业能力和系统性工程意识、基本的科研素养得到显著提高，在后续的专业课程、第二课堂（如课外科技制作、机械创新设计大赛等）、毕业设计等学习环节中充分发挥作用，尤其是第二课堂，机械类专业学生兴趣浓厚，积极主动，上手快，创意多，动手实践能力强。

由于机械原理课程教学改革涉及内容体系、课堂教学、课内实验、课外大作业和期末考试以及相应的考核方法，存在面广、点多、工作量大等问题。为保证课程教学与考核方法综合改革实践的效果，应注意以下几个事项：

（一）学生的兴趣与投入。课程学时不断压缩，课堂教学时间越来越短，但教学内容与要求反而提高，而课余活动（尤其是网络普及带来的网络活动）不断丰富，导致学习时间减少。针对现状，必须全面激发学生的学习兴趣，自主投入一定的课外时间用于课外学习，包括项目驱动式课外大作业、课外科技创新与制作等内容。

（二）教师的钻研与投入。目前高校普遍存在“重科研、轻教学”的问题，使职称评审、考核奖励等活动的科研成果要求不断提高，导致教师对教学的专研精神和精力投入不足，需从学校制度上做适当引导，如我校职称评审中的教学绿色通道和重金奖励的教学模范奖，将教学成绩、学生评价作为考核指标。

（三）课外学习资源的建设与应用。课外学习的硬件资源包括场地（如开放教室、实验室、机房等）和慧鱼组合模型、常用工具、常规机床等设备设施;软件资源包括课外大作业的项目和本科生创新计划、机械设计创新大赛等活动。

四、结束语

为从知识、能力和素质三个层次上提高机械原理课程教学质量，进行了课程体系梳理、教学方法改革与实践，构建有机统一的课程教学模块，实践基于慧鱼组合模型、网络教学资源、计算机和编程技术的新型教学方法，有效提高了学生知识水平、专业能力、工程意识和科研素养。

[ 注 释 ]

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

[2] 于晓红，王小群，邱丽芳.机械原理与机械设计课程体系的优化整合[J].中国大学教学，2008（7）：34-36.

[3] 赵京，赖德华，门淑贵.以认知学习理论指导机械原理和机械设计课程的教学改革[J].大学教育科学，2004（2）：50-52.

[4] 陈文华，陈秀宁.“机械原理”课程改革的实践与探索[J].机械工业高教研究，2001（1）：71-74.

[5] 于晓红，韩建友，邱丽芳，等.深化机械原理课程教学改革[J].中国大学教学，2005（4）：25-26.

[6] http：// / details？uuid=8a833996-18ac928d-0118-ac9291e8-0636 / 2014-02-20.

篇(7)

关键词：机械设计；自动化；自动化检测

0 引言

近10年来，随着科学技术的进步，大多数工业生产环节朝着全自动的方向更新更快地发展。但是，我国机械自动化技术起步相对晚一些，相对于发达国家存在一定差距。自动化技术在机械设计制造过程中的应用是机械制造业进行技术革新的新方向。不仅仅是机械设计行业，自动化已经深深扎根于各个领域。除了这些传统工业领域，该行业将进一步向机光电一体化发展，向环保这样的新兴领域拓展。本论文主要探讨的是机械设计中的自动化。

1 自动化技术在机械设计中的重要性

1.1 机械设计制造业的生产效率的提高

国家经济的腾飞的同时，机械设计制造业也在的飞速发展，生产线上的人们也把更多的注意力放在其产品生产效率及其质量。自动化技术的应用大大地促进了我国的生产能力，自动化技术与机械设计制造的结合能够使得机械设备生产效率大大提高，并且保证机械设计制造过程中的各个环节的安全性。

1.2 资源的配置优化度提高

将自动化技术投放到机械设计制造业中，能够对多种资源进行重新地科学合理的配置，从而提高其劳动生产率，为机械制造业创造更多的经济效益及社会效益。同时还能够有力的提升机械设计制造企业的市场竞争力。在机械制造业发展中，最为核心的就是机械设计，在机械设计环节，应该将自动化技术和机械设计进行合理结合，这样才能够不断提升机械设计创新能力，从而推动机械设计制造业的进一步发展。

2 自动化技术与机械自动化技术

现如今随处可见的自动化技术是一种动态的发展理念，以往的自动化技术多指的是用机械技术代替人工来进行一些操作，能够按照预先设定的指令去完成所需要处理的任务。人们对于自动化技术的认识也在慢慢发生改变，现阶段自动化的定义如下：第一，取代人工的劳力运动或者取代人脑活动，将人工操作与机械的运作协调统一，使机械系统在制造运作的过程中更加便捷，流畅，高效，而且管理更加的方便。第二，在机械设备的功能上，某些自动化设备在其间的环节上能够完全取代人力和脑力劳动，最大程度的实现机械设备的自动化，使得机械制造的环节更加的顺畅。第三，指在自动化的运行上，在需要机械自动化的地方实现生产过程的具体化，从而大大缩短产品在整个过程中的生产时间，使整个过程的制造能够机械的连续的生产。

3 机械设计中自动化技术的应用

3.1 集成系统在机械设计中的运用

集成系统又被称之为计算机综合设计制造系统，将其应用于机械设计中，能够使产品的研发周期大幅度缩短，还能有效减少重复设计等不必要的资源浪费。在此之前，机械设计过程中也采用了多项计算机辅助技术，其中比较有代表性的有工艺规划技术、测试技术、辅助设计工具、质控软件等等。集成系统的到来将这些独立的辅助技术整合到一起，构建起了一个完整、统一的数据模型和信息共享平台，这很大程度上保证了单个技术之间的协调性，全面提升机械设计效率。虽然这些计算机辅助技术都能使机械设计的成本有所降低，但由于它们彼此之间相互独立，没有形成统一，因此在缩短设计周期、降低人工成本、提高工作效率和机械使用性能等方面的效应并不突出。这个系统首先以电子信息和先进的管理理论为理论基础，并通过计算机、传感器、自动化等技术对机械设计过程中的物质、信息、参量等进行整合，大幅度提升了工作效率。

3.2 计算机综合机械制造技术系统应用

计算机综合机械制造技术系统，通俗地说就是集成性机械制造技术系统，在这一技术系统成型之前，我国机械设计制造领域的生产实践领域内的计算机辅助技术初具规模，具体涉及机械制造产品设计、工艺实践流程规划、生产技术参数测试、产品质量控制等多个具体的环节。而这些作为独立个体存在的计算机辅助技术尽管对所在的领域发挥着十分重要的积极作用，但是由于相互之间并未形成稳定有效的相互联系和相互配合关系，所以也就无法保证我国机械设计制造企业整体生产规模带了正面影响，给我国机械设计制造企业综合市场竞争力水平的提高设置了一道隔膜。计算机综合机械制造技术系统的建设形成，对原有的单独存在的机械设计制造技术形态的有机整合，通过对相关计算机辅助技术形态应用功能进行了的集中整合，以及在实际应用层次的相互协调，促进了我国现代机械设计制造企业产品生产效率以及质量水平的有效提升，从而增加了市场竞争力。

3.3 自动化检测技术在机械设计中的运用

自动化技术是一门综合性技术，其中涵盖的内容既多且广，自动化检测技术是其中较具代表性的一类，也是自动化技术十分重要的组成部分。该技术的基础是传统仪器设备和传感器的结合。在机械设计制造中，关键环节是要确保产品的合格率以及提高产品质量，通过应用自动化检测技术，机器可以自行检测从而减少人力付出。以自动化检测技术为核心开发出来的自动检测系统，主要是由以下几个部分所组成的：传感器、信号调节模块、数据处理模块、结果输出模块，同时，系统中还含有智能芯片，有利于提升信息的处理效率，增强检测的可靠性。

4 自动化技术在机械设计中的发展方向

自动化技术在机械设计中地位已经得到了大部分的广泛重视，目前我国对该技术的研究还比较落后，无法与世界发达国家相。因此，为了促进自动化技术在机械设计中的应用，必须要明确该技术的发展方向，从而实现我国机械设计水平和制造水平的进步。我国机械设计中自动化技术依然具有产品接口不匹配的问题，这主要是由于我国没有针对不同的产品进行统一标准的制定，从而使机械设计自动化出现一定的资源浪费情况。因此，还需要针对自动化技术实现模块化，确保产品接口及其他因素的统一，避免浪费。微型化自动控制技术能够实现能耗小、占地面积小等优势，因此机械设计自动化需要向该方向发展，从而实现自动化技术向更加广泛的领域扩充。自动化技术还需要注重对网络技术应用，以提高自控能力和检测能力。

作者简介：刘洋（1994―），男，四川南充人，沈阳理工大学本科在读。