小議《機械設計基礎》課程設計的教學

摘要：依據多年的教學實踐，結合《機械設計基礎》課程教學改革的模式，對課程設計內容從課題的選用、設計內容及設計中應當注意的問題等方面提出看法，并就如何合理、科學地完成這部分教學提出自己的見解。

關鍵詞：《機械設計基礎》；課題；課程設計；問題

《機械設計基礎》課程設計是機電類專業學生的主要專業基礎課程之一，是培養學生機械設計能力的重要環節。課程設計是一項實踐性教學，是基礎課與專業課知識學習的交接點，起著承上啟下的作用。通過課程設計，可以把《機械設計基礎》、《機械制圖》、《工程材料》、《力學》等所修課程的知識進行綜合運用。在課程設計時需要查閱大量的國家標準、企業標準手冊等相關資料，通過課程設計，可以掌握一套完整的設計原則、步驟和方法。

通過機械設計課程的學習，使學生做到：（1）掌握機械運動方案設計、通用零件的結構設計。（2）根據機器的結構和使用要求能夠進行外觀造型設計。（3）使學生通過繪圖及運用設計資料等方面的訓練，達到提高基本技能的目的。

課題的選用和課程設計的內容

課程設計課題的選用必須從職業教育的培養目標著手，課題應具有普遍性和實踐性。所謂普遍性是指能夠充分反映課程的理論教學內容，即通過課題的完成能夠將課程大部分知識加以應用；實踐性是指課題的選擇要符合生產實際和盡可能與專業相結合。此外，設計工作量應當適合教學計劃中規定的學時。鑒于上述要求，以常規減速器為主的機械傳動裝置的設計課題符合上述兩個條件，所以此設計課題是一個較為理想的課題，可以檢驗學生學習的效果，鞏固、提高和拓展所學內容。然而經常采用這樣的課題無法調動教師和學生的積極性，因此，在課程設計的選題上既要科學，切合實際，又要具有多樣性。

課程設計的學時安排為兩周。對于整體的設計內容，以齒輪減速器的設計為例，通常采用“帶式運輸機”，設計輸入為運輸機所輸出的基本數據，要求學生完成以下工作：（1）擬定、分析傳動設置的設計方案。（2）選擇電動機、計算傳動裝置的運動參數和動力參數。（3）進行傳動的設計計算，即帶傳動、齒輪傳動的計算；兩根軸的結構設計、校核以及選用軸承、鍵和聯軸器的計算；減速器的潤滑和密封等。關于設計輸出的內容有：裝配圖（A1）；軸或齒輪零件圖（A3）；技術和使用維護說明書（大約20頁）。最后環節為學生的設計答辯，陳述課題設計的目的和意義，講清整體的設計思路。

課程設計應當注意的問題

（一）設計的質量

以往的程序是這樣的：在設計任務下達之后，前三天的計算工作量相當大，教師和學生需要加班趕任務，有時甚至通宵達旦，十分勞累。學生沒有思考的時間和余地，隨之會出現應付心態，出現問題馬上就問，過分依賴指導教師。也有一部分學生急于求成，做事馬虎，設計計算時喜歡照搬照抄，一錯都錯，問題成堆。這對學生的設計質量和學習成績都會產生一定的影響。對于教師來講，課程設計的前三天，幾十位學生爭相提問，教師要不停地答疑講解，疲憊不堪。如此以往，學生的設計質量和工作進度都難有太大的進展。為此，我們采取“化整為零”的方法進行課程設計，并收到了良好的效果。

所謂“化整為零”就是根據教學大綱，在不減少學生設計任務的前提下，把課程設計和課程的講授結合在一起，即在學期初就將設計任務書下達給學生，讓學生帶著任務，有針對性地學。可以將課程設計的部分計算內容（如帶傳動、齒輪傳動、軸的強度計算，軸承的選擇和鍵的強度校核，還有聯軸器的選擇和校核等）放在機械設計基礎課程的教學中，作為課后的作業，促使學生主動學習。同時教師在日常授課期間，通過批改學生的作業，適時發現學生計算中的錯誤并敦促他們及時糾正。課程設計的結構部分可以放在學生“裝拆減速器試驗”一節中同步進行。在裝拆試驗中，讓學生仔細觀察剖分式減速器的結構，軸的結構，軸承的安裝和固定方法，為以后對軸和箱體的結構設計和畫裝配圖打下基礎，并要求學生在完成試驗報告的同時，完成軸和箱體的結構設計。課程設計采用這種方法，使得大部分工作都是在學生的課后時間完成的。周期長，學生和教師都有了很大的回旋余地，學生遇到困難可以有足夠的時間思考，教師也可以從容不迫地指導學生通過查閱有關資料和學生一起解決設計中遇到的問題，提高學生發現、思考、分析問題和解決問題的能力。同時還可以循序漸進地進行設計、繪制裝配圖和編制設計說明書，對于裝配圖的繪制通常用AutoCAD軟件，可以幫助提高學生計算機繪圖的能力。這里應當注意的是，軟件有拷貝性特點，因此，在具體的實施過程中，教師應鼓勵、監督學生自覺、獨立地完成設計任務，防止個別學生的拷貝行為。

（二）多樣化的設計內容

幾十年來，課程設計的選題千篇一律，都是以減速器為題，這是因為減速器作為機器中的一個獨立部件所包含的零件覆蓋了機械設計課程中的絕大部分內容，便于學生將所學的知識靈活地運用到設計實踐中去，適合學生學習。另外，減速器的類型和原始數據的不同，便于學生設計出不同的結果。因此，選擇減速器是可行的。然而，減速器只是一個部件，每屆學生都重復同樣的設計內容，會影響教師的創新精神。另外，有些學校關于制圖課的測繪練習也選擇減速器，這就使得課程設計的題目過于重復。鑒于此，筆者認為必須拓寬課程設計的選題。比如帶領學生到建筑工地參觀，觀察卷揚機的結構和功能，將其作為設計課題；還可以把起吊重量分成多個參數供學生分組設計，這樣就把帶式輸送機構改為提升機構，增加減速器以外的如卷筒、鋼絲繩等零件的設計。學生的興趣增強了，盡管做起來存在一定的難度，但是適當延長一些時間，并輔以教師的精心指導，可以收到好的效果。對于數控專業的學生可以設計普通機床的傳動系統，例如，給出電動機的轉速和功率，通過皮帶傳動到主軸箱，在這樣的傳動中，可以讓學生練習帶傳動和減速器傳動的設計，內容拓寬了，效果也提高了。實踐證明，適當拓寬課程設計的選題不僅能夠讓學生得到更多的工程設計訓練，而且能發揮學生的主觀能動性，對于開拓設計思維，可起到事半功倍的效果。

（三）實踐教學

實踐教學是學生獲得感性知識的重要內容，課程設計也不例外。就傳統設計題目減速器而言，在設計之前必須讓學生有一次裝拆減速器實物（不是模型）的機會，條件允許的，還可以讓學生去減速器生產廠家參觀或觀看錄像。目的在于讓學生了解減速器內部零部件的形狀、結構和裝配關系，對加工制造的工藝過程形成初步的認識。裝拆的重點是軸系零部件的結構及裝配關系，便于學生在設計中結合實際，選擇合適的結構和尺寸。這一環節非常重要，凡是沒有認真參加這一過程的學生在結構設計方面遇到問題就會束手無策。

總言，課程設計的改革方向應以提高學生的能力為出發點。在學生獲得一定的理論知識之后，到生產實際現場進行教學，選取現場中的機器典型機構作為設計課題，然后再回到課堂教學中來。課程設計就是要將理論知識和實際設計密切結合，使所學知識得到鞏固和加深，并進一步培養學生的設計創新能力和解決實際問題的能力。

參考文獻：

[1]陳立德.機械設計基礎課程設計指導[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2]張建中，黃達忠.機械設計基礎課程設計[M].徐州：中國礦業大學出版社，1998.

[3]陳立德.機械設計基礎[M].北京：高等教育出版社，2000.

作者簡介：

黃璦昶（1952—），男，副教授，研究方向為機械設計與現代制造技術。

（本欄責任編輯：王麗）