創(chuàng )新設計的機械結構實(shí)訓項目開(kāi)發(fā)論文

創(chuàng )新設計的機械結構實(shí)訓項目開(kāi)發(fā)論文

　　摘要：基于創(chuàng )新設計的機械結構實(shí)訓項目開(kāi)發(fā)是機械教學(xué)中的一項系統化實(shí)踐工程。它依托于傳統機械基礎實(shí)驗教學(xué)內容與機械基礎理論知識，綜合應用實(shí)驗儀器器材、計算機技術(shù)、數控技術(shù)、傳感技術(shù)等，并制定配套的實(shí)驗教材和教學(xué)大綱，優(yōu)化、改革實(shí)驗室的管理模式。這有助于完成機械基礎課程的教學(xué)實(shí)踐，培養服務(wù)于機械工業(yè)的創(chuàng )新型人才，實(shí)現宏偉的職業(yè)院校教學(xué)遠景。

　　關(guān)鍵詞：機械教學(xué)實(shí)踐;創(chuàng )新設計;實(shí)驗指導

　　隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統機械基礎實(shí)驗教學(xué)活動(dòng)已與現有的機械理論知識教學(xué)需求存在滯后現象，例如，落后的實(shí)驗器材、簡(jiǎn)單的實(shí)驗項目、單一的實(shí)驗教材內容等難以滿(mǎn)足理論知識教學(xué)所需條件。這會(huì )使得職業(yè)院校學(xué)生無(wú)法獨立解決實(shí)際的機械專(zhuān)業(yè)技術(shù)問(wèn)題，其創(chuàng )新能力和實(shí)際動(dòng)手能力嚴重不足。歸根結底是職業(yè)院校缺乏對學(xué)生系統的、規范的創(chuàng )新意識與創(chuàng )新能力的培養，這與基礎知識的實(shí)驗教學(xué)活動(dòng)有著(zhù)密不可分的關(guān)聯(lián)�；�于創(chuàng )新設計的機械結構實(shí)訓項目開(kāi)發(fā)搭建完成的機械基礎創(chuàng )新設計實(shí)驗室能滿(mǎn)足山西機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械工程系的機械傳動(dòng)與機構設計、機械設計基礎等相關(guān)課程的課程設計和實(shí)驗教學(xué)需求，能培養學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng )新能力和分析解決問(wèn)題能力等。它可以調動(dòng)學(xué)生學(xué)習實(shí)踐的積極性，使其深入理解所學(xué)理論知識，熟知相關(guān)實(shí)驗技能，這是職業(yè)院校提高教學(xué)質(zhì)量和項目化課程改革的迫切要求。該課題以機構運動(dòng)方案創(chuàng )新設計實(shí)驗、機械系統創(chuàng )新設計及搭接實(shí)驗、軸系結構創(chuàng )新組合設計實(shí)驗（共三個(gè)教學(xué)實(shí)驗）為研究對象，其通過(guò)教學(xué)實(shí)驗平臺建立、課程內容設計、科研應用等方式來(lái)實(shí)現交互式教學(xué)（教、學(xué)、做）的目的，促進(jìn)基礎學(xué)科課程與科技創(chuàng )新課程的有機融合，將創(chuàng )新課程教學(xué)與學(xué)生發(fā)展相融合。教學(xué)個(gè)性化，學(xué)習自主化，學(xué)生自行查閱資料，分析問(wèn)題，決定解決方案，是創(chuàng )新實(shí)驗室最理想化的常態(tài)學(xué)習方式。

　　1機構運動(dòng)方案實(shí)驗設計

　　1.1實(shí)驗教學(xué)目的

　　實(shí)驗教學(xué)具有兩個(gè)目的：一是深化理解機構運動(dòng)的基礎知識，熟悉基本桿組概念，奠定好創(chuàng )新型實(shí)驗設計的理論基石；二是利用各類(lèi)相關(guān)聯(lián)的桿組，拼接對應的平面機構，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新設計思維，培養學(xué)生的綜合技能。

　　1.2實(shí)驗平臺搭建

　　根據機構運動(dòng)的基礎知識，擬定實(shí)驗所需的機構運動(dòng)尺寸、運動(dòng)方案，利用實(shí)驗臺所提供的各類(lèi)桿組零件，依照實(shí)驗內容搭建機構運動(dòng)的傳遞順序。實(shí)驗時(shí)，一是區分各類(lèi)機構件所運動(dòng)的區域范圍，避免發(fā)生運動(dòng)干涉；二是按照預定機構運動(dòng)方案搭接或拼接，需注意，拼接的參考面和構件運動(dòng)平面達到外伸的機構運動(dòng)層面數愈小，其運動(dòng)平穩度愈好。因此，在實(shí)驗時(shí)將機構件的運動(dòng)層面采用交錯排列方式進(jìn)行拼接，可使運動(dòng)平穩。所使用的實(shí)驗平臺由五根沿X方向可移動(dòng)的鉛垂立柱和在立柱上有若干可沿Y方向移動(dòng)的滑塊組成，如圖1所示。實(shí)驗時(shí)，以面對操作者的鉛垂面為機構拼接的參考面，操作者先雙手扶穩立柱，輕推立柱左右移動(dòng)，到達預定位置后將立柱兩端的螺栓擰緊鎖住立柱；然后，輕推滑塊上下移動(dòng)，到達預定位置后將滑塊螺栓擰緊鎖定在立柱上。通過(guò)此類(lèi)操作方式，人們可在X、Y平面內確定活動(dòng)構件相對機架的連接位置。

　　1.3典型機構運動(dòng)創(chuàng )新設計

　　可實(shí)驗的機構運動(dòng)方案均具有基礎知識與實(shí)踐相結合的特性，每個(gè)機構運動(dòng)方案都可根據運動(dòng)示意圖推算出機構件的尺寸或相對位置，再進(jìn)行機構桿組的拼接拆分完成實(shí)驗目的。能完成機構運動(dòng)創(chuàng )新實(shí)驗的有：蒸汽機機構、插床的插削機構、刨床導桿機構、曲柄滑塊機構與齒輪齒條機構的組合等16種機構。因此，可要求學(xué)生發(fā)揮創(chuàng )新思維和實(shí)踐動(dòng)手能力來(lái)進(jìn)行機構創(chuàng )新實(shí)驗。

　　2機械系統傳動(dòng)創(chuàng )新設計及搭接實(shí)驗設計

　　2.1實(shí)驗教學(xué)目的

　　實(shí)驗教學(xué)有三個(gè)目的：一是對典型的機械系統機構和各類(lèi)機械傳動(dòng)有直觀(guān)認知；二是手動(dòng)拼裝滿(mǎn)足相應運動(dòng)需求的復雜機構傳動(dòng)系統，并進(jìn)行創(chuàng )新實(shí)驗研究；三是進(jìn)行理論分析，通過(guò)對運行參數（位移、速度等）變化曲線(xiàn)來(lái)了解和深化學(xué)習復雜機械傳動(dòng)系統中的構件運動(dòng)規律和運動(dòng)特性。

　　2.2實(shí)驗平臺設置

　　所使用的實(shí)驗平臺由直流電機、搭接元件（定軸輪系、周轉輪系、平面連桿機構）、傳動(dòng)部分（帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)）、活動(dòng)支座及安裝平臺組成。操作者可根據實(shí)驗平臺參考說(shuō)明書(shū)中的典型實(shí)驗內容或者根據理論知識創(chuàng )新設計相應的機械系統傳動(dòng)方案進(jìn)行機械傳動(dòng)拼裝，完成復雜的機械傳動(dòng)系統來(lái)實(shí)現不同的機械傳動(dòng)運動(dòng)要求。

　　2.3典型機械系統傳動(dòng)創(chuàng )新設計

　　可實(shí)驗的典型機械系統傳動(dòng)有：帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、多軸齒輪傳動(dòng)、行星輪系、復合輪系、曲柄搖桿機構、曲柄滑塊機構、齒輪-曲柄滑塊機構等組合傳動(dòng)系統。通過(guò)搭接機械傳動(dòng)系統實(shí)驗，學(xué)生可以清晰了解不同運動(dòng)的機械傳動(dòng)系統組成部分與系統結構，也能熟知機械系統的傳動(dòng)方式與設計要求，進(jìn)一步提升機械創(chuàng )新意識和實(shí)踐操作能力。

　　3軸系結構創(chuàng )新組合設計

　　3.1實(shí)驗教學(xué)目的

　　一是熟知軸及軸上零件的外觀(guān)形狀與結構，并掌握其結構設計和功用；二是熟知軸及軸上零件生產(chǎn)裝配的定位、固定方式和各類(lèi)軸承組合設計要求；三是綜合理論知識創(chuàng )新設計軸系結構方案，從而培養學(xué)生對軸系知識的認知和工程應用等綜合技能。

　　3.2實(shí)驗平臺組成

　　軸系結構是整個(gè)機械組成的重要部分，更是高職院校機械實(shí)操課程的核心教學(xué)實(shí)踐內容。實(shí)驗平臺可由學(xué)生親自操作，熟悉軸系拼裝、軸系相對位置調整、軸上零件拆卸等實(shí)驗過(guò)程，可以增強學(xué)生對軸系結構的直觀(guān)認知和加深理解軸系的結構設計要求，進(jìn)而提升學(xué)生的機械設計能力和實(shí)踐綜合能力。實(shí)驗平臺是基于四套創(chuàng )意組合式軸系結構設計分析實(shí)驗箱搭建的，四套實(shí)驗箱內有軸類(lèi)、齒輪類(lèi)、套筒類(lèi)、端蓋類(lèi)、支座類(lèi)、軸承類(lèi)及連接件類(lèi)等八類(lèi)（共計百余種）零部件及標準件，能方便地組合出數十種軸系結構方案，具有內容多樣、組裝靈活的特點(diǎn)，每一實(shí)驗箱可供4～6人使用，可滿(mǎn)足全班使用。

　　3.3典型軸系結構實(shí)驗內容

　　其主要實(shí)驗內容為：一是軸系結構組合設計和滾動(dòng)軸承裝置的組合設計。根據實(shí)驗報告要求的給定條件（齒輪參數、轉速等），選擇相應零件進(jìn)行軸承裝置組合設計，可實(shí)現軸承選擇、安裝調整、潤滑密封的實(shí)驗目的；二是分析相應的軸系結構。分析軸系結構模型，熟知軸系結構的外觀(guān)形狀、結構位置、裝配關(guān)系等，結合實(shí)物，熟悉軸上零件的用途、軸承安裝調整、軸系的定位、軸上零件固定、軸系的潤滑和密封結構等，鞏固理論知識；三是對軸系結構的測繪。根據所給軸系結構，測量軸系中的軸、軸零件尺寸大小，對照軸系實(shí)物，畫(huà)出軸系結構三視圖及裝配圖，要求結構合理，裝配關(guān)系清楚，繪圖規范。

　　4結語(yǔ)

　　基于創(chuàng )新設計的機械結構實(shí)訓項目開(kāi)發(fā)是以創(chuàng )新意識、創(chuàng )新思維與實(shí)踐操作動(dòng)手能力為核心的教學(xué)研究，對高職院校的機械實(shí)訓課程設計、實(shí)訓教學(xué)內容拓展、實(shí)訓教學(xué)模式改革、實(shí)訓教學(xué)管理等教育體系建設有著(zhù)深遠意義。研究開(kāi)發(fā)機械基礎創(chuàng )新設計實(shí)訓項目，可幫助學(xué)生深入理解有關(guān)原理，使理論上抽象、模糊的東西變得具體而清晰，易學(xué)易懂。這樣可以逐步提升學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng )新能力等綜合技能，使學(xué)生樹(shù)立正確的機械設計理念，并熟練掌握機械設計的理論知識和設計規律，增強分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

　　參考文獻

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