项目教学在机电设备故障诊断与维修教学中的应用*

乔印虎，张春燕，缑瑞宾，司志远，陈杰平

(安徽科技学院 机械工程学院，安徽 凤阳 233100)

项目教学在机电设备故障诊断与维修教学中的应用*

乔印虎，张春燕，缑瑞宾，司志远，陈杰平

(安徽科技学院 机械工程学院，安徽 凤阳 233100)

摘要：机电设备故障诊断与维修课程是安徽科技学院应用型示范本科专业的核心课程，教学过程中主要培养学生解决工程问题的能力，包括运用数字信号处理技术分析机械设备的振动故障，通过电路分析机电设备的电路故障等。在教学实践中，应用斯沃数控维修软件，以数控机床为载体，培养学生分析问题、解决问题的能力，取得了较好的教学效果。

关键词：项目教学；斯沃软件；工程能力；教学实践

机电设备故障诊断与维修是机电类相关专业必修的核心课程。安徽科技学院自2006年开设数控技术专科专业起，为了提高学生的设备维修技能，购买了数控实验台，开设了数控机床故障诊断与维修课程，主要教学内容包括机械物理信号分析基础、机械设备故障诊断技术的基本概念、机械零件的失效形式和机械状态识别方法等设备诊断原理，典型设备及主要传动部件的故障诊断技术。通过加强该课程的学习，学生能够综合运用所学知识解决设备故障诊断相关问题，为科技创新活动、专业实践教学环节的实习，以及从事有关机电行业设备维护维修工作奠定坚实的专业基础知识，具备较强的数控设备、柔性加工系统等机电一体化产品操作、调试、诊断和维护等实际操作技能[1]，成为具有较强工程实践能力和创新能力的高等专业人才。

1培养目标

培养目标为：对光、机、电、液、气一体化基础知识及发展趋势有一定了解；对机电一体化的分析和设计方法熟练掌握，对典型 PLC 的原理及软件设计过程了解；通过了解本地区机械加工业、数控技术和特种加工业等行业发展状态，具备研究新系统、开发新技术的初步能力；具备从事数控机床和加工中心等高智能设备的软件编程及设备操作工作、绘制电气图样的能力；具备从事销售机电产品和售后服务的能力；对于一般机械工程项目要具备策划和规划初步能力；通过熟悉装备制造业的前沿动态和发展趋势，具备较强的自主学习能力以适应本行业发展需要；能够熟练查阅和翻译与专业相关的外文资料，具有一定的外语口语能力，对于使用文献检索、资料查询的基本方法要熟练；在从事本专业领域科学实验和开发应用程序时具备创新思想。

2培养方法

为了达到上述培养目标，课程教学打破了以老师讲授为主，学生练习为辅的常规教学方法，在教学过程中实行“项目驱动”和“理实合一”教学方法，加大实践环节的比重，增设了创新实践教学环节。由于课程涉及到信号采集、处理和分析，故障类型的判断，维修工具的使用，以及电路程序的设计等多方面知识，尽管前期学生学习了相关课程，但在实际运用时还会不知所措；为此，在教学过程中，采用学生实践多层次相结合的方式，具体如下。

1)基础验证性实验。由实验教师根据实验内容讲解基本结构和维修工具，学生分组进行现场测试、分析，实验室教师和任课教师当场指导，学生提交实验报告。

2)综合性实验。在工程训练中心实行分组集中进行，学生提交实习报告书。

3)创新性实验。由教师、学生提出并讨论确定创新课题，课题内容需与机电类相关，学生利用课余时间，提出设计、研制方案，由指导教师指导，以学生为主，包括完成最后的零部件加工制造、装配和调试，并提交实验报告或作品。

在具体实施时，采用小班授课，选拔理论和实践能力强的“双师型”教师承担授课任务，保证理论课老师也必须是实践环节课的老师，并在工作量上予以倾斜，使得理论教学和实践教学结合更加紧密。此方法锻炼和提高了学生运用所学知识从事工程实践的能力和创新能力，教学效果较好。

3教学理念举例说明

3.1仿真软件在教学中的应用介绍

虽然很多学校都有数控机床电气连接实训环节，但是学生的实际动手率并不高[2]，原因在于数控机床电气接线所需的机床低压元器件种类繁多，数控系统和伺服系统的连接电缆不宜经常性地插拔，教师对学生接线正确与否的排查工作量大等。王卫东等[3]基于虚拟现实技术开发了数控维修软件系统，并将开发的软件系统应用于实际的教学中。斯沃数控仿真软件能对数控机床的电气装配、调试和故障排除等过程进行仿真模拟，电器元件都做成了真实照片显示，可以很好地满足设备维修课程的教学需求，且直观性好[4-8]。

3.2以斯沃软件为例培养学生电气故障排查方法

图1　软件仿真电气连接

为了让学生学习电气原理图并通过电气原理图分析机电设备的故障，需要加强实践教学。但由于数控机床等机电设备不仅价格较为昂贵，而且连线十分复杂，使得实际教学过程中学生动手操作环节缺失，通常是以教师的演示为主，因此很难达到满意的教学实验效果；为此，采用了斯沃软件进行实践训练，例如电器元件布局实验可以用该软件实现电器布局、连线以及电动机运转的过程。软件操作主要有3个过程：放置元件、连线和通电，其中放置的元件包括多种型号继电器、接触器、断路器、熔断器、伺服驱动、电源和变频器等，元件种类齐全，可以满足教学的需求。软件中的电气连接如图1所示，要求学生将其中的数控系统、伺服驱动、变频器和电动机等连接关系绘制下出来(见图2)。由于都是实物照片形式，这样在将来机电设备维修时能够快速地上手。通过该教学实践，取得了很好的效果。

图2　学生练习接线后绘制的电路图

Project Teaching in Machinery Fault Diagnosis and Repair Curriculum

QIAO Yinhu,ZHANG Chunyan,GOU Ruibin,SI Zhiyuan,CHEN Jieping

(School of Mechanical Engineering Anhui Science and Technology University，Fengyang 233100，China)

Abstract：The mechanical and electrical equipment fault diagnosis and repair program is a professional core course in our application-oriented demonstration undergraduate university. The main target is to train students to solve engineering problems in the teaching process, including the vibration of machinery and equipment failures of digital signal processing technology, and the circuit failure of mechanical and electrical equipment through circuit analysis. In teaching practice, the application of Swatch CNC repairing software to CNC machine tools as a carrier is proposed, and help students analyze and solve problems, then obtain better teaching results.

Key words:project teaching，swan software，engineering capability，teaching practice

中图分类号：G 642.3

文献标志码:B