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淺談機械設計課程設計論文
1.引言
《機械設計》是機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)主干技術(shù)基礎課，它以通用機械零部件的設計計算以基本內容，通過(guò)該課程的教學(xué)，綜合運用本課程和其他先修課程的知識，使學(xué)生具有設計機械傳動(dòng)裝置和一般機械的能力。除了課堂教學(xué)，本課程還安排2-3周的課程設計�！稒C械設計》課程設計本來(lái)是根據《機械設計》課程的內容、學(xué)習要求，安排的隨該課課程設計。不只如此，更是機械類(lèi)學(xué)生大學(xué)期間一個(gè)重要的實(shí)踐性環(huán)節，是機械類(lèi)學(xué)生第一次全面設計實(shí)踐訓練。此次設計是畢業(yè)設計、未來(lái)的設計工作的基礎和起點(diǎn)。眾所周知，“良好的開(kāi)端是成功的一半”，故此次設計對于學(xué)生極為重要，尤其是對學(xué)生建立正確的設計理念。因為設計理念是設計的核心和靈魂，通過(guò)課程設計，使學(xué)生初步理解、體會(huì )設計理念的內涵和關(guān)要。要實(shí)現此目標，教師在課程設計中的科學(xué)指導非常關(guān)鍵。課程設計時(shí)，學(xué)生們一般是大三上學(xué)期，從學(xué)校到學(xué)校，一直習慣于考試，考試訓練的習慣，使得很多同學(xué)，習慣于尋找答案，特別是一個(gè)標準答案。此種思維模式和設計有很大的不同，設計是針對實(shí)際的問(wèn)題，實(shí)際的問(wèn)題的解決，其答案可選項往往有多種而非一種。這一點(diǎn)很多學(xué)生設計時(shí)不習慣、不適應。例如軸的設計中，經(jīng)過(guò)計算：軸徑d>=21mm,經(jīng)常有學(xué)生問(wèn)，d取多少是正確的？這要看此軸段上，有無(wú)裝其他零件？與同軸上其他軸段的關(guān)系？若此處是普通轉軸的過(guò)度軸段，其上不用裝任何零件，那么取21.5、22、22.5、23、24、25等都是對的，可選項理論上無(wú)窮個(gè)，設計時(shí)自己選擇一個(gè)即可。另一方面，設計是一項系統工程，設計時(shí)，哪怕一個(gè)零件的設計也要考慮相關(guān)的很多實(shí)際因素，更何況一部機器的設計。相比而言，以前學(xué)生們的單科學(xué)習考試，要簡(jiǎn)單得多。設計時(shí)，不只用到《機械設計》、或某一科單科知識、往往要涉及多門(mén)相關(guān)先修課程，如《機械制圖》、工程力學(xué)、材料、互換性及測量技術(shù)等等，還要參考手冊、圖冊等設計相關(guān)資料。為使學(xué)生從應試思維、心態(tài)順利過(guò)渡到課程設計應有的狀態(tài)，指導教師的科學(xué)指導非常關(guān)鍵。二十年以來(lái)，筆者一直從事《機械設計》教學(xué)和課程設計的指導，曾跟從前輩老教師，聽(tīng)授他們的課程指導，自己獨立指導過(guò)學(xué)生課程設計不少于三十批次。雖然關(guān)于設計理念，設計指導相關(guān)書(shū)籍、資料非常多，而且很完備。但切合學(xué)生課程設計時(shí)的實(shí)際情況，使他們易于接受、應機施教的講解、做法卻很少見(jiàn)到�；诖它c(diǎn)，筆者在此總結前輩和自己在課程設計中做法，但愿能對同行他人有所啟發(fā)和幫助。
2.《機械設計》課程設計中的設計指導
2.1設計理念的解讀
根據學(xué)生的實(shí)際情況，講解設計的理念使學(xué)生理解何謂設計，然后學(xué)生在此次課程設計中才有可能按此理念去設計、去實(shí)踐。故切合學(xué)生的心態(tài)，恰當的解讀是很重要的。2.1.1首先，設計必須結合實(shí)際，不能脫離實(shí)際而設計由于學(xué)生從學(xué)校到學(xué)校，機械工程、設計實(shí)踐的機會(huì )很少，什么叫“結合實(shí)際”，他們自己不好理解。雖然當前是課程設計，但作為老師，教學(xué)活動(dòng)不應局限于此，既要著(zhù)手于當下的設計，更重要的必須立足于未來(lái)，從為培養未來(lái)工程師的角度來(lái)考慮。
2.1.1.1選題方面，必須具有實(shí)際意義、具有應用性，不能脫離實(shí)際；本次課程設計中，題目是確定的。不久的將來(lái)，學(xué)生們會(huì )參加工作，若做設計性的工作，如果選題方面已定，不必說(shuō)了；倘若是自主選題、或根據用戶(hù)要求定課題，則應知道選題的原則和注意事項。需要慎重考慮設計題目是否合適，是否符合用戶(hù)要求、是否符合國家環(huán)保要求、或至少不違背相關(guān)的法律、法規等（例如至少不能損害公眾利益等）。
2.1.1.2課題的設計、制造等環(huán)節必須考慮實(shí)際實(shí)施，具有合理性、可行性，最好方便實(shí)現。此項內容涉及的環(huán)節因素很多，從思考角度方面：一方面是用戶(hù)，站到用戶(hù)立場(chǎng)考慮，盡量滿(mǎn)足用戶(hù)的需求；另一方面，對生產(chǎn)制造方而言，方便實(shí)施。應考慮的因素很多，但結合學(xué)生的情況，不宜要求太多，講得太多，否則學(xué)生很難把握，只就目前較易理解和接受的來(lái)講和要求。以設計時(shí)選材為例：一般用戶(hù)希望產(chǎn)品價(jià)格低，機械產(chǎn)品零件常用金屬材料，如鋼、合金鋼等，這些材料市場(chǎng)上易采購到（方便生產(chǎn)方），若一般碳素鋼能用，就不一定要選合金鋼，因為價(jià)格方面合金鋼要貴一些，當然有其他考慮必須選用合金鋼，則屬另一種情況。如果設計選材選用昂貴材質(zhì)，必然增加產(chǎn)品成本、使產(chǎn)品價(jià)格高，增加用戶(hù)的經(jīng)濟負擔。再如公差等級等方面涉及很多，從易于理解的精度等級方面給學(xué)生講解，他們容易理解：低精度能滿(mǎn)足實(shí)際要求，就不一定要選精度高的，例如9級齒輪就可以，就不必選8級。因為低精度易于實(shí)現、成本低。等等。
2.1.2設計與計算
課程設計中，不少同學(xué)搞不清設計和計算的關(guān)系，相當多的學(xué)生認為必須先計算，依據計算數值才能定零件參數；還有學(xué)生不管老師分配的原始參數，找來(lái)圖紙資料參照就開(kāi)始畫(huà)圖；這兩種做法都有失偏頗。在設計中，要根據具體的問(wèn)題來(lái)定，一般說(shuō)來(lái)，設計中的一些零件是先計算，依據計算數值才能定零件參數，再具體結構設計，例如帶式輸送機傳動(dòng)裝置中齒輪、軸；一些零件是參照資料（或圖紙）或其他相關(guān)零件先選好，而后驗算或核算，例如軸上用的滾動(dòng)軸承，依據軸徑先選擇類(lèi)型、型號，再做計算；有些零件目前無(wú)法計算，依據經(jīng)驗或參照類(lèi)似零件直接設計、完成工作圖的繪制、例如減速器箱體、箱座；一些零件，如不受載荷或載荷很小，不用計算，例如定位銷(xiāo)。
2.1.3參考借鑒與自己設計
設計手冊、設計相關(guān)資料等，是設計人員必須配備的。即使是對設計經(jīng)驗豐富的工程師，設計時(shí)仍需要借助手冊、圖冊等設計相關(guān)資料，更何況是沒(méi)有設計經(jīng)歷的同學(xué)。故設計中、繼承和借鑒，參考前人的成果是正常的、也是應該的，依據設計手冊、相關(guān)資料來(lái)完成自己的設計是必須的。否則，單單靠自己，完成一項設計是不大可能的。當然，參考、參照也不是盲目照抄，而是根據自己的設計問(wèn)題去參考借鑒。而且設計中，運用標準、手冊、圖冊和有關(guān)資料，解決實(shí)際問(wèn)題的能力，是工程師的一項基本技能和要求�！稒C械設計》課程設計其中一項任務(wù)，就是培養和鍛煉這項技能。故《機械設計》課程設計中，參考借鑒是必須的，另一方面，設計時(shí)根據具體情境，做出合適的選擇在設計時(shí)更為重要，這有時(shí)只涉及《機械設計》、或某一科單科知識、有時(shí)要涉及多門(mén)相關(guān)先修課程知識的綜合運用，在設計中，應用學(xué)過(guò)的理論知識做出自己認為合理的選擇，就也是課程設計中的一項重要內容。
2.2設計的實(shí)施指導
首次布置課程設計時(shí)，先按照上述內容，對學(xué)生的課程設計做共同指導。以后的時(shí)間里，一般高校，課程設計安排3周（或2周），教師去設計教室實(shí)地具體指導是很重要的環(huán)節。去設計教室，針對學(xué)生提出的具體問(wèn)題，個(gè)例問(wèn)題、普遍性的問(wèn)題的答疑、討論，使學(xué)生在設計中去體會(huì )、理解設計，進(jìn)而為畢業(yè)設計打基礎，也為未來(lái)的工作奠定初步的基礎。有少數教師把設計題目、任務(wù)布置后，很少去實(shí)際指導或不去指導，認為借此培養學(xué)生的獨立性和創(chuàng )新能力，此種觀(guān)點(diǎn)不敢茍同。筆者認為，教師的身體力行對學(xué)生是非常重要的教育。結論《機械設計》課程設計是機械類(lèi)學(xué)生的首次重要的設計實(shí)踐。教師的指導，尤其是對設計理念的講解、針對他們存在的誤區解讀，對學(xué)生非常重要，因為設計理念是設計的核心，樹(shù)立正確的設計理念對課程設計乃至學(xué)生以后的設計工作，意義重大。根據學(xué)生們習慣的考試心態(tài)，恰當的解讀設計理念，使他們處理好設計與計算，參考借鑒資料與自己設計的關(guān)系等。使學(xué)生理解何謂設計，從而在課程設計中按此理念去設計、去實(shí)踐體會(huì )。教師在講解設計理念時(shí)，不求面面俱到，關(guān)鍵是能點(diǎn)出學(xué)生習慣的、與設計相背的思維模式與想法。他們暫時(shí)不好理解的，可以暫且不要求，這是首次布置時(shí)教師要做的。在以后的時(shí)間，指導教師最好能去設計教室實(shí)地具體指導，這是很重要的環(huán)節。這樣能適時(shí)把握學(xué)生的動(dòng)態(tài)，使他們不至于偏離設計的根本理念。對學(xué)生的個(gè)例問(wèn)題、普遍性的問(wèn)題的答疑、討論，能加深學(xué)生對設計思想的理解，更好地把握設計的理念，以便順利完成課程設計，為將來(lái)的設計奠定良好的基礎。
參考文獻：
[1]邱宣懷,郭可謙等.機械設計[M].北京:高等教育出版社,1997(2004).
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