机械设计课程设计改革与实践

李宪芝　杨锡军　王新荣　姜国栋　陈思羽

[摘 要] 机械设计课程设计是机械类各专业学生在学完“机械设计”课程之后进行的一个重要实践性环节，在培养学生科研创新能力和综合设计能力方面有着极其重要的作用。文章结合多年教学经验，分析并总结了机械设计课程设计教学现状和存在的问题，从选题、教学、设计和考核四个环节进行改革与实践，并提出具体改革措施。

[关键词] 机械设计；课程设计；教学改革

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2017） 04-0080-02

“机械设计”是高等工科院校机械类各专业学生必修的一门技术基础课程。是衔接先修的公共基础课和后续专业课的桥梁与纽带。机械设计课程设计可培养学生理论联系实际的设计思想，提高学生综合运用所学基本理论知识，结合生产实际，解决工程实际问题的能力，培养学生创新能力和综合设计能力。

目前机械设计课程设计教学中仍存在一些不足，例如设计题目比较单一、设计过程千篇一律、部分学生只是机械式地进行模仿设计，缺乏积极主动的思考。为了适应培养应用型人才的需求，必须要对课程设计进行相应的改革与探索，提高课程设计教学质量。

一 机械设计课程设计存在的不足

1 课程设计题目过于单一

多年来，我校机械类各专业的机械设计课程设计选题都是带式运输机的传动装置设计，一般为二级直齿（或斜齿）圆柱齿轮减速器的设计。给定的原始数据为运输带的工作拉力、工作速度、卷筒直徑、工作条件等，要求每个学生独立完成设计。我们知道，机械类各专业的培养目标是不相同的，如果所有专业都进行带式运输机的减速器装置设计，是不能很好地反映专业特点的。另外，由于是几个专业多个班级同时进行课程设计，这样会出现一些学生的题目相同或非常相近，客观上这也是造成抄袭现象严重的原因之一。

2 学生解决工程实际问题的能力较差

在机械设计课程设计的过程中，需要综合运用一些先修课程，如“工程材料”、“机械制图”、“工程力学”、“机械精度设计”等课程。学生对于这些先修课程理论知识的掌握程度并不好，综合应用能力比较差，课程设计质量不高。

例如：在设计计算过程中轴的强度计算时，需要用到工程力学中的弯矩、扭矩的计算，学生往往处理不好，出现许多问题。又例如：装配图及零件的绘制中，不能正确应用工程制图基本知识进行绘制，出现许多制图错误；装配图不标注尺寸；齿轮及轴等零件图中涉及到尺寸精度、几何精度、表面粗糙度的标注时，数值大小不知道如何确定，甚至根本就不标注；标准件简化图不规范等。

另外，有些学生对待课程设计的态度不端正，对课程设计重视不够，对所使用的参考资料及文献盲目模仿、照搬照抄。

3 细节处理上存在诸多问题

这也是导致设计质量不高的主要原因，例如在轴的结构设计时，阶梯轴的轴向尺寸和径向尺寸的确定、轴上零件的轴向固定及周向固定等问题上总是出现很多错误；有些学生设计计算说明书中的零件的设计尺寸与零件图尺寸不相符，零件图与装配图上的零件不一致。此类细节问题有很多，表明学生工程设计的能力比较差。

4 设计手段存在不足

为了适应现代社会的发展及工程实际需要。先进的计算机绘图逐渐取代了传统的手工绘图。计算机绘图软件具有无纸化、高效快捷、易保存等优点，解决了传统手工设计修改难、修改费时等缺点。但是计算机绘图软件中易保存、易拷贝的特点也会造成学生抄袭现象严重。

二 课程设计教学改革与探索

机械设计课程设计是学生第一次进行较全面的设计能力训练。通过课程设计，让学生将所学课程的基本理论知识融合在一起，利用机械设计手册、查阅资料，设计一般简单机械。

1 改革课程设计题目

设计题目是课程设计的核心问题，选择题目时，一是要满足教学大纲的基本要求；二是要保证设计工作量合适，学生能在规定的时间内顺利完成。

在课程设计选题上要改变以往题目的单一疆化，对于学生而言，过难或过于复杂的题目都是不现实的，因此在题目选择上，仍将减速器设计作为课程设计的主要题目。减速器的类型非常多，除设计用于带式运输机的减速器外，还要设计用于破碎机、提升机的减速器等；除圆柱齿轮减速器外，还可以设计圆锥——圆柱齿轮减速器、蜗杆传动减速器等。

除保留减速器设计外，还选取了一些与工程实际关系密切的课题作为设计课题，让学生参与到教师的科研课题中，选作一些与工程实际关系密切，能培养学生科研创新能力的课题。另外也可让少数同学自主选题，与指导教师进行交流讨论，题目确定后可自行设计，教师定期进行辅导。

在题目分配方面，可考虑学生的综合素质来分配题目，尽量调动大多数学生学习的积极性，培养学生的创新意识。

2 改革教学顺序和教学方法

第一， 改变传统的机械设计课程教学模式，传统的教学模式是先课堂教学后课程设计。我们提前将课程设计任务书下发给每一位同学，让学生预先了解设计内容。将课程设计环节融于机械设计课程教学的整个过程中。学生在课外逐渐完成传动零件的设计计算和标准件的选择，教师给予指导并进行阶段性检查，这样可以增加学生的设计时间，提高设计质量。

为保证教学内容与课程设计进度相配合，将课程内容的教学顺序作以下调整：先讲授传动零件（如齿轮传动、带传动等）设计计算，再讲授轴的结构设计与轴承的计算，最后讲授连接件（螺纹连接、键连接等）的设计。整个过程中要同时进行设计说明书的编写及草图绘制。教学与设计同步进行。使教师与学生在机械设计课程的教学过程中始终围绕“设计”这个主线进行教与学，充分发挥学生主观能动性，有利于学生能及时将所学知识消化及应用。

第二，大多数学生对机械结构缺乏感性认识，在设计开始，安排学生进行减速器的拆装实验并组织学生观看各种机械结构视频，使学生对各种机械结构产生更加深入的感性认识，为课程设计打下坚实的基础。

第三，机械设计课程设计与实验课等实践性教学环节不同，有其自身的特殊性。设计过程中，要将学生作为设计的主体，教师起组织、引导、检查和把关的作用，要为学生营造良好的实践环境，注重调动学生的创造性。学生设计中碰到问题时，要多查阅资料、经常与同学进行探讨，不断地修改找到问题所在。这样，不但能培养学生的独立意识以及协作能力，还能提高他们解决实际问题的能力、科技创新能力。

3 改革设计方法及设计手段

随着科技的迅速发展，计算机技术已广泛地应用到各个领域，我们也要求学生应用计算机先进技术手段来进行课程设计。因为机械设计是机械原理的后续课程，在之前的机械原理教学中，我们就提示学生要利用课余时间学習一些常用计算机设计软件，如应用较广的计算机辅助设计软件Pro/E、UG等，为课程设计能够顺利进行作好前期准备。

设计过程中，根据学生综合素质，如基本理论知识的掌握程度，分析问题以及解决问题的能力，计算机软件操作能力等方面，来分层次要求。CAD软件使用熟练的，可用此软件进行二维绘图；会熟练运用Pro/E、UG等软件的学生，可用该软件进行三维实体建模，虚拟装配、运动仿真。分层次要求，可以给学生提供更大的创作空间，调动学生积极性。

4 改革考核方式

第一，对机械设计课程设计要进行独立考核，有单独的学分，这样可以增加学生的重视程度。

第二，现场答辩是机械设计课程设计主要的考核形式之一。为了保证答辩能够顺利进行，成立了由几位教师组成的答辩小组，每个学生先要简单自述设计过程、方法及步骤，然后由答辩小组老师提出问题，学生进行回答。答辩小组根据现场答题情况给出学生答辩环节的成绩。答辩结束后，还会要求学生修改课程设计说明书及图纸中出现的错误。

第三，课程设计成绩采用综合评价标准，这样有助于全面、真实地评价学生课程设计质量和教学效果，使学生端正学习态度，避免应付了事。把考核成绩分成几大块，其中平时出勤情况及设计过程中的表现共占10%，设计计算说明书占35%，图纸完成质量占35%，现场答辩成绩占20%。

课程设计是高校教学中一个重要的实践教学环节。机械设计课程设计是机械类各专业学生实践能力培养的重要内容。通过课程设计的学习，可以培养学生的计算机绘图技能、资料查阅能力，提高学生的整体设计能力和科研创新能力，能为学生后续课程学习以及毕业设计等奠定坚实的基础，对今后从事专业技术工作有着极其重要的意义和深远的影响。

参考文献

[1]濮良贵.机械设计（第九版）[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2]何秀媛，等.高职“机械设计课程设计”教学改革的几点建议[J].教育探索，2009（9）.

[3]李淼林.应用型本科“机械设计课程设计”教学改革初探[J].科技信息，2010（9）.