機(jī)械設(shè)計課程中齒輪傳動部分的教學(xué)探討

中圖分類號：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-925X(2011)O7-0051-01

摘要：齒輪傳動是《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課的重點章節(jié)，教學(xué)內(nèi)容多、難度大。本文從教師應(yīng)具備豐富的理論知識和較好的實踐能力，教學(xué)方法的改進(jìn)等方面對提高課程的教學(xué)效果的措施進(jìn)行了一些探討。

關(guān)鍵詞：齒輪傳動 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》 教學(xué)方法

引言

齒輪傳動在《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課中所占篇幅較大，幾乎占了整個教材的一半，是本課程的重點。齒輪傳動是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動，是《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程中非常重要的部分，所以教師要教好、學(xué)生要學(xué)好這章是不容易的。因此，對于機(jī)械設(shè)計課程來說，齒輪傳動部分的內(nèi)容無疑是最為重要的章節(jié)之一。但從事機(jī)械設(shè)計課程教學(xué)的教師都會有這樣的體會，這部分內(nèi)容在教學(xué)過程中也是最為困難的，更是由于齒輪的設(shè)計過程是一個大量的理論與經(jīng)驗、大量的公式與圖表、大量的邏輯推理和實踐積累交織在一起的過程，需要進(jìn)行綜合分析和應(yīng)用。教學(xué)過程學(xué)生們面對滿篇的公式、圖表和記憶性內(nèi)容，往往一籌莫展，教學(xué)效果的提高十分困難。

1、加強直觀和實訓(xùn)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

很多院校都設(shè)置常用機(jī)構(gòu)和通用機(jī)械零件的陳列室，陳列一些來自生產(chǎn)、生活中有趣的機(jī)構(gòu)和機(jī)械零件的模型或?qū)嵨?。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣，可在陳列室中講解齒輪機(jī)構(gòu)的分類、傳動特點以及齒輪各部分的名稱、輪齒的失效分析和材料選用等。

另外，在教學(xué)時，還可以采用多媒體教學(xué)方法，將一些難以用語言表達(dá)的機(jī)械運動過程、機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理做成多媒體課件，使得教學(xué)內(nèi)容更形象、更直觀，以豐富教學(xué)表現(xiàn)力。例如，漸開線的形成，這部分知識比較抽象，陳列室有模型，但是靜態(tài)的，所以，可以通過播放動畫演示其形成過程，加深學(xué)生的感性認(rèn)識。當(dāng)然，還可開設(shè)實訓(xùn)教學(xué)課堂，開展“齒輪參數(shù)測定”“減速器的拆裝”等實訓(xùn)項目。“齒輪參數(shù)測定”可訓(xùn)練學(xué)生掌握用不同工具進(jìn)行齒輪檢測的方法。齒輪的檢測在實際生產(chǎn)中占有很大的比重，學(xué)生可學(xué)會用游標(biāo)卡尺、螺旋千分尺、公法線千分尺、徑跳儀等工具，提高其動手能力；“減速器的拆裝”可使學(xué)生了解輪系的組成、工作原理及功用。

2、培養(yǎng)學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識解決齒輪幾何尺寸計算問題的能力

在“齒輪機(jī)構(gòu)”中，有許多齒輪幾何尺寸的計算公式，需要掌握直齒圓柱齒輪的最基本的幾何尺寸計算公式后，再用數(shù)學(xué)知識去探究其他各類齒輪間的內(nèi)在關(guān)系。這樣，會發(fā)現(xiàn)斜齒輪、圓錐齒輪和蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計算式都是直齒圓柱齒輪基本公式在不同條件下的變形或者由它們推導(dǎo)而來。所以，只要記住直齒圓柱齒輪的基本公式和它們之間的相互幾何關(guān)系，就等于記住了所有齒輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸公式。另外，還可以通過齒輪參數(shù)的變化來演變成不同的齒輪。把數(shù)學(xué)的相關(guān)知識運用起來，是理解、分析和解決課本中問題的基礎(chǔ)，教學(xué)時可以起到事半功倍的作用。

3、重視例題講解，將美學(xué)思想引入教學(xué)過程

齒輪傳動這部分內(nèi)容由于十分繁雜，如何使學(xué)生在學(xué)習(xí)完相應(yīng)的內(nèi)容后對整個知識體系有一個系統(tǒng)的掌握是教學(xué)過程必須重視的問題。通過例題的講解可以很好地解決這一問題，帶領(lǐng)學(xué)生通過例題的講解，可以對整個內(nèi)容中齒輪傳動類型的選擇方法、主要參數(shù)的選擇和確定方法、精度的確定方法、對失效方式的考慮、計算準(zhǔn)則的應(yīng)用、齒輪傳動的受力分析方法、計算載荷的確定方法、材料的選用方法、如何選擇熱處理方式、三種強度計算方法和應(yīng)用過程的注意事項、齒輪傳動的效率、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法以及齒輪傳動中的潤滑方式的確定等一系列內(nèi)容進(jìn)行綜合的應(yīng)用和演示，通過這樣的過程，將整個齒輪傳動的內(nèi)容有機(jī)系統(tǒng)的貫穿起來，給學(xué)生一個系統(tǒng)學(xué)習(xí)的機(jī)會。通過這樣的教學(xué)過程，讓學(xué)生明白各部分一些零散知識體系的作用、它們之間的相互關(guān)系，如何將這些知識體系系統(tǒng)應(yīng)用以最終完成符合應(yīng)用工況要求的齒輪傳動的設(shè)計計算、校核計算和參數(shù)的選取，最終完成齒輪傳動的設(shè)計。

為了讓學(xué)生能提高學(xué)習(xí)興趣以便更好地理解和掌握所學(xué)的內(nèi)容，有意識地將美學(xué)思想引入到齒輪傳動這部分內(nèi)容的教學(xué)過程，鼓勵學(xué)生觀察、挖掘在齒輪傳動設(shè)計過程中的美元素，將這些藝術(shù)現(xiàn)象進(jìn)行歸納，引導(dǎo)學(xué)生從枯燥的專業(yè)知識內(nèi)容中發(fā)現(xiàn)美感的東西，以此提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如，提請學(xué)生注意齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的比例之美、協(xié)調(diào)之美、對稱之美，各種不同結(jié)構(gòu)齒輪的造型之美，設(shè)計計算和校核計算過程的邏輯之美，設(shè)計過程就要考慮加工、制造、測試、安裝、調(diào)整、經(jīng)濟(jì)性、安全性、人機(jī)協(xié)調(diào)的工藝之美，熱處理、冷處理、潤滑、密封和表面處理等輔助工藝所能產(chǎn)生的性能突變之美。

結(jié)束語

齒輪傳動作為一種應(yīng)用最為廣泛的傳動形式，其重要性是顯而易見的。齒輪傳動的知識體系的復(fù)雜性決定了這部分內(nèi)容在教學(xué)過程中的困難性，對這部分內(nèi)容的教學(xué)方法進(jìn)行探索以提高教學(xué)質(zhì)量十分重要。在教學(xué)過程中深深體會到，對這部分內(nèi)容的教學(xué)過程采用什么樣的教學(xué)方法對學(xué)生最終的學(xué)習(xí)效果具有決定性的作用。齒輪傳動的教學(xué)改進(jìn)是沒有止境的，為扎扎實實提高機(jī)械設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量而努力探索下去。