基于学生角度的机械设计课程设计的学习与探讨

刘好洁，张燕燕，康红伟，杨国锋

(黄河科技学院 工学院，郑州 450063)

基于学生角度的机械设计课程设计的学习与探讨

刘好洁，张燕燕，康红伟，杨国锋

(黄河科技学院 工学院，郑州 450063)

文中从学生学习的角度，阐述了机械设计课程设计的主要学习内容与学习方法，理清了在学习过程中需要重点掌握的设计步骤，培养了正确的设计理念，为学生在完成机械设计课程设计过程中提供了明确的学习思路。

机械设计；课程设计；学习；探讨

本文所涉及的课程设计题目是“带式输送机传动装置的设计”。它是在机械专业学生学习过理论力学、材料力学、机械原理、机械设计等基础理论课以后进行的，是对基础理论知识的一次综合运用，也是由理论知识学习转变为实践学习的一个重要环节。

经过了初、高中及大学前两年的基础课程的学习，绝大多数学生的思维方式仍然停留在理论公式的推导和计算，极少涉其知识的实际工程应用，更谈不上建立工程概念，而本次课程设计极大程度转变了学生的学习观念。

在课程设计中，通过对传动方案的设计、计算和确定，重点对齿轮减速器及主要零部件结构的设计，标准件、外购件的选型，设计说明书的撰写及作图等，对学生树立工程概念会有极大的帮助。

1 总体布局与重点把握

根据设计任务书确定传动装置的总体设计方案，实施流程如图1所示。

业务素质有待加强。派驻工作原则性、政策性、专业性较强，除了要有坚定的党性原则，还要有丰富的政策法律等知识，这方面专业知识尚不足，对党风廉政建设和反腐败斗争的新情况、新问题研究不深、把握不准，独立办案锻炼少，有时缺乏底气。

图1 机械设计课程设计流程图

2)学会将理论联系实际的设计思想综合运用到课程设计中，锻炼结合生产实际分析、解决实际工程问题的能力，巩固、深化和扩展有关机械设计方面的知识。

依据设计任务书给出的工况条件和要求，设计传动形式、计算传动功率、选择电机、合理分配传动比、确定润滑方式。

1.2 减速器的结构设计与计算

国外对于步进式直线压电驱动器的研究开始于上世纪六十年代，国内的相关研究略晚于国外，起步于九十年代。多年来，有越来越多的大学和研究机构深入研究了步进式直线压电驱动器，取得了丰富的研究成果。

3）在成熟盆地和低勘探程度区配置大量资产。成熟盆地的资产基本属高质量勘探区块，例如巴西盐下深水、墨西哥湾深水、澳大利亚、圭亚那、巴布亚新几内亚、莫桑比克近海勘探区块等，主要分布在其核心区内。低勘探程度区块则在全球分布，主要位于欧洲的塞浦路斯、爱尔兰、罗马尼亚、非洲的赤道几内亚、毛里塔尼亚、刚果、南非以及亚洲马来西亚和俄罗斯等国家。

经过初步的设计与计算，计算出大小齿轮的分度圆直径、齿宽，估算出各轴的最小直径，并开始齿轮减速器的结构设计。需要注意的是这个部分与绘制图纸是相辅相成的。

1.3 绘制图纸

在静力分析中，除了应力分布图外，管道的位移形变图也是作为衡量管道是否安全的一个重要指标。管道的位移形变主要是其管道所受载荷与管道的约束之间相互作用的结果。倘若管道所受载荷过大，超过了管道约束力并且超过了管道材料的屈服极限，那么就会造成管道的极大弯曲甚至破裂，最终造成泄漏甚至爆炸等事故[6]。

1.4 设计说明书的编制

结构制图的设计绝不是简单的对照着例图抄图，整个设计过程要遵循严格的先后顺序。首先，根据计算出的数据估算整体尺寸，以利于图幅图面的选择和布置。其次，画出大小齿轮的大体轮廓，定内壁线。根据预留螺栓要求的扳手空间确定凸缘尺寸，画出减速器轮廓的宽度。另外，由轴的最小轴径和轴承型号确定轴各段的尺寸。最后，就要根据内壁和壁厚来确定外轮廓及吊耳吊孔，根据齿轮啮合位置和透视窗设计准则来确定透视窗的大小和位置等。只要掌握了一定的方法和知识，整个设计也将知难行易。

Design of Shore Power Supply Supervisory and Control System……………GUO Shengjun, ZHENG Xiaoming, CHEN Yunyu(3·29)

这部分是将整个设计过程记录下来，重点是轴和其他重要零件的校核。它所涉及的是传动方案设计与计算的依据，结构设计的说明，标准件、外购件的选择与计算等。若有一个模版就会使编写思路更加清晰。

2.2 科学的方法

1.5 设计总结与答辩

在设计总结与答辩阶段，老师会根据教学经验对学生的设计理念、方法或者设计中容易遇到的问题进行提问。这需要学生以扎实的功底认真的态度来做好设计中的每一步，而在此过程中学生会学到更多的知识。

2 机械设计课程设计中的感受

2.1 在实践中学习,理论联系实际

张成光等[7]提出了一种新型后混式磨料水射流系统,是对传统后混合式磨料水射流系统的重大改进和发明；采用FLUENT对所提出的新型喷射系统进行了流场仿真,并通过相应的实验,验证了其流场仿真的正确性,为新型后混合式磨料水射流系统的研制提供了理论基础。本文在此理论基础上,将后混合式磨料引入方式进行改进,用湿磨料代替干磨料,并控制磨料的浓度和流量,对线材表面进行去除效率实验。

1)在课程设计的实践中，要对学生进行设计基本技能的训练，使其学会查阅和使用标准规范、手册、图册及相关技术资料，培养计算、绘图、数据处理等方面的能力。

在设计与计算中，与传统作业大不一样，不能仅靠公式计算来确定参数。而且，课本和设计指导书中给出的很多参数都是范围，所以必须根据设计的具体情况选出具体数值。

理论联系实际是理论教学中的一项基本原则。在教学过程中具体运用这一原则时 ,要防止片面性 ,要在理论和实际的内在统一性上下功夫 ,要广泛地联系实际 ,联系学生的思想状况、理论水平、知识需求和接受能力,从而科学、完整地贯彻教学原则[1]。

例如，V型带可选择的传动比是2～7，如表1所示[2-3]。这些数值究竟在自己的方案如何选择？这需要学生认真阅读课本、参考手册，通过各种方式查阅现有的减速器在特定条件下各级传动比的分配来对比，最后总结出自己的“经验”。而这种“经验”会为学生步入社会打下坚实的基础。

1.1 传动方案的设计与计算

表1 各类机械传动的传动比

例如，根据轴承孔来确定端盖时，有时会面临端盖出现干涉现象的问题。指导老师可以提出几种在日常生活中常见的解决方案，加工出非圆的端盖或者让两个端盖上下错位等。

例如，初步确定电动机的转速范围是900～3 200 r/min,学生该如何选择最合适的电动机呢？若选择满足要求的范围上限，不仅整个传动系统经济适用性差，而且会令各级传动比相对较大，使整个系统庞大笨重；若选择满足要求的范围下限，当电压不稳或实际操作中传送载重超标等问题出现时电机性能是否还是优良？所以在传动方案的设计中，通过对细小范围性的数据进行选择，会使学生在工程概念上要有很大的进步。选择合适的数据在设计中也是一门重要的学问，它需要高深的思维功底，需切合实际的判断，还需要严谨的态度。

一是全力做好水旱灾害防御。组织开展汛前检查，修订完善方案预案，做好应急队伍和物资准备。密切监视雨水情和汛旱灾情，加强会商研判，及时启动应急响应。组织各地强化江河洪水、山洪和台风灾害防御以及水库安全度汛、城市防洪和抗旱工作，科学进行工程调度和险情抢护，提前转移受威胁群众，确保群众生命安全和供水安全。

设计过程中，方案设计与计算同基础理论知识联系很多，而且有设计模板，学生做起来不算很难，但进入减速器结构设计阶段，很多学生没有任何经验，不知从何下手。科学的方法对学生的重要性毋庸置疑。

1)要有足够的知识储备和绘图练习。如果学生在机械设计课程的学习过程中，能高质量地完成螺纹连接、键连接、皮带传动设计、齿轮、链轮设计，特别是对其结构部分的设计(制图)作业，则在减速器的具体结构设计与制图中的小零件就不会是学生的阻碍了。

2)善用图示图解法。齿轮减速器结构设计一直是工科院校机械类专业的经典教学内容，各类参考书目非常多，用图示图解更加直观清晰，容易被学生接受。

利用老师总结编制的一套教学解析图，针对学生容易出现的设计错误和难以理解的地方，用图形的方式突出重点，并加以强调，减少设计过程的失误和时间浪费。例如，当学生对起盖螺钉的规格不太清楚时，图上会以简明扼要的话语告诉学生这种零件在设计手册的位置及使用注意事项。

2.3 变被动学习主动学习

幼树修剪，有利于主枝发育，提高核桃树的长势。幼树修剪从每年8月下旬开始，秋季修剪有助于伤口愈合。修剪过程中一般将主干的高度控制在50-80 cm之间，定植当年通常不做任何修剪，只需要将主干扶正并且对顶芽进行保护即可。等到春季发芽之后，需要对顶芽进行控制，一般在5-6月进行修剪，将顶芽下部分布均匀、生长较为旺盛的5-6个嫩芽作为萌发的侧枝予以保留即可。次年按照同样的方法进行修剪，培育第二层的主枝，留2-3个主枝即可，第三年对第三层主枝进行修剪。

将课堂还给学生,让学生成为课堂的主体,教师则成为课堂上学生的引导者.这样学生才会集中精神去思考、去参与课堂学习,变被动学习为主动学习[4]。当确定了本次课程设计的重点是减速箱的设计，明确了减速箱的目的是为了减速之后，学生可以思考其学过的达到减速目的的多种方式，如齿轮减速，蜗轮蜗杆减速，链、带传动减速或利用液压气压来实现减速等。但为何市场多选用齿轮传动减速而不选择其他方式，这就需要学生比较各种减速方式的优缺点及适用情况，借鉴前人的经验，根据机械设计的实用原则来解决这些问题。而这个过程，恰恰是学生在不知不觉中变被动学习为主动学习的过程。

3 设计过程的探讨

3.1 细节决定质量

当一张设计图基本完成的时候，很多细节问题也往往被学生忽略。例如，螺纹连接件的类型有很多，我们常用的有螺钉、螺栓、双头螺柱、螺母和垫圈等，而这些连接件的尺寸和结构形式都是有标准的，所以设计时要根据相关标准来选择绘图。起吊装置中的吊环、吊耳等应该按起重重量来选择，结构和尺寸也应按照标准来绘制，特殊情况可以根据具体情况做适当的修改。为保证安全起吊，吊环的螺钉也应完全拧入螺孔。同时，定位销、油标尺、通气器也是标准的，甚至标题栏的制作更是需要我们找到确定的依据，这些依据会使整张图纸更具标准化、正规化与完整性。

传统晨交班医护人员的满意度较低,不满意现象较多,问卷平均分为(19.25±1.28)分,实施sbar交接班后医护人员满意度为(23.17±1.05)分,组间比较差异存在统计学意义,t=12.5291,P<0.05。

另外，有些参数需要圆整，尽可能不带小数，如轴径尺寸；有些参数必须取标准值，如齿轮模数、螺栓螺母；有些数值即不需要圆整也没有标准，如斜齿轮分度圆直径尺寸值等。

设计零件图的重点是尺寸标注、公差选择与标注、加工工艺要求与检验要求。这些都是学生特别容易轻视的。细节决定质量，只要在此阶段把握好细节，一切有理有据，那么学生的设计必然是高质量的设计。

4 结束语

独立完成本次课程设计对机械类学生来说有着深刻的意义。在紧张的时间和寒冷的天气下，在共同探讨问题的过程中，我们不仅收获了知识和不同的思考方法，还在相互鼓励、相互帮助中增进了友情。本次设计给了学生一个将所学知识从融会贯通到系统输出的实践机会。对于通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，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，培养了独立、全面、科学的工程设计能力。把理论联系实际的设计思想运用到了机械设计课程设计中，并初步具备了解决实际问题的能力，这为学生今后的设计工作奠定了坚实的基础。

[1]孙进. 教学中理论联系实际问题的研究[J] 辽宁工学院学报：社会科学版,2003(5)：71-73.

[2]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].8版.北京:高等教育出版社，2006.

[3]孔凌嘉，张春林.机械基础综合课程设计[M].北京:北京理工大学出版社,2004.

[4]唐志伟，楚萧. 如何督导学生进行课程设计[J] .课程教育研究，2014(4):193-194.

Study and Discussion of Curriculum Design in Mechanical Design

LIU Haojie, ZHANG Yanyan, KANG Hongwei, YANG Guofeng

(Institute of Engineering,Huanghe Science and Technology University, Zhengzhou 450093, China)

This paper expounds the mechanical design course design of the main learning contents and learning methods from the perspective of students learning. We clarify in the learning process, the key needs to master the design step to cultivate the correct design concept, which provide clear learning thinking for students to finish course design of mechanical design.

mechanical design; curriculum design; learning; discussion

2014-03-25；修改日期: 2015-04-03

河南省特色专业基金资助项目[教高(2013)586-19]；河南省重点学科基金资助项目[豫教高(2012)186-55]；河南省普通高等学校本科工程教育人才培养模式改革试点专业[教高(2012)964-60]基金资助项目。

刘好洁(1992-)，女，本科在读，专业: 机械设计制造及其自动化专业。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.02.071