不同學時對應的“機械設計基礎”理論教學內容解析

杜強謝 武斌

摘 要： “機械設計基礎”是工科機械類及近機類各專業重要的技術基礎課，是培養學生綜合應用所學知識分析和解決工程實際問題、具有創造性思維和設計能力的重要課程。為配合不同專業、學時的“機械設計基礎”課程教學，在編寫教學大綱時對教學設置做了相應改變。本文就不同學時教學內容做了解析，并結合相應的教學方法以求達到教學目的。

關鍵詞： 機械設計基礎 學時 課程設置 教學改革

隨著近代機械工程學科的不斷發展，相關的計算機技術、摩擦、潤滑及機械傳動等分支學科迅速發展，深化了“機械設計基礎”課程的內容。它著重培養學生掌握機構的基本分析方法、選擇常見機構類型及一般工作條件下常用零部件的能力。通過該課程學習，學生應能分析一般機械的結構，了解其工作原理，具有通用機械零件的設計能力。隨著現代社會的發展，迫切需要各種領域的機械設計人才，因而不同專業的設置應運而生[1]。

近年來，西華大學（以下簡稱“我校”）開設了機電工程、包裝工程、工業設計、生物工程、建筑環境與能源應用工程等專業的“機械設計基礎”課程，這些專業的學生在其他課程的課程設計、畢業設計乃至到工作崗位后，都會經常接觸到各種類型的通用和專用機械，應該具備一定的機械基礎知識。因此，“機械設計基礎”是工科機械類及機械類專業的一門重要專業基礎課。

為了提高教學質量和教學效率，激發學生學習熱情和興趣，在教學過程中我們積極進行教改和探索，特別是在理論教學內容方面做了改革。在適應不同專業設置過程中，“機械設計基礎”教學大綱做了相應修改，課程學時也做了相應變動。理論課程學時包括64，56，48學時，下面就我校目前不同學時對應的“機械設計基礎”理論教學內容做解析。

1.課時64學時的內容設置

“機械設計基礎”上半部分主要講述各類常用機構的設計和應用，即機械原理部分；下半部分主要講授通用零件（連接零件-螺紋、鍵等；傳動零件-帶、鏈、齒輪等；軸系零件-軸、軸承等）的設計計算，即機械設計部分[2]。這兩部分內容各有特點又相互聯系，充分體現了課程內容體系的系統和完整。通過原理部分的學習，學生應掌握機器的工作原理，通過運動分析獲得桿長等長度尺寸；通過設計部分的學習，學生應掌握通過計算準則獲得零件的主要尺寸，并通過結構設計得以確定零件的其他尺寸，完成設計工作[3]。

課時64學時設置用于機電工程、包裝工程、工業設計及機電卓越工程師實驗班四年制本科教學[4]。隨著知識經濟的到來和信息技術的迅速發展，社會對人才的需求產生了很大變化，更強調實踐能力和創新能力的培養。面向這些專業學生的培養計劃及基于這些專業的學生未來大多數將在第一線從事機械設計、制造、維護等工作，在教學過程中不僅要培養學生熟練掌握專業基礎理論知識的能力，而且要注重培養學生的實踐應用能力、思維開創性和創新能力。因此要求學生掌握機械運動的基本原理，機械系統及零件設計的一般步驟，為以后機電系統、包裝機械等的設計打下必要的理論基礎。

由于這部分學生基礎知識較為扎實，前續已經完成《工程制圖》、《工程力學B》、《熱工基礎》等課程學習，后續還將進行《智能儀器設計》、《機械CAD/CAM》、《機電一體化系統設計》等課程學習。為適應這一教學要求，在理論教學內容上，加強了對機械相關概念的講解，對機械的現代設計思想和方法做了較多評述，以使學生了解現代機械設計的發展現狀和趨勢。由于這些專業的學生在課程設計、畢業設計中可能會應用到機構運動分析、聯軸器的選擇、滑動軸承的設計這些方面的內容，在理論教學中，平面機構運動分析的圖解法、聯軸器的類型和選擇方法、滑動軸承的結構形式及設計計算這些知識點應加以設置。在講授過程中，對關鍵公式進行推導，使學生了解其由來，加深了解。如V帶傳動中由于楔形增壓原理使當量摩擦系數大于平帶傳動的摩擦系數；對教學知識點進行拓展，如寬V帶主要用于調速的原理加以闡述，使學生明白帶傳動可以用于機械無級調速中，從而開拓其創新思維。

2.課時56學時的內容設置

課時56學時設置用于生物工程四年制本科教學，該專業的學生應該具備灌裝、裝卸等機械知識，通過“機械設計基礎”課程的學習，加強基礎課與專業課之間的聯系，使學生能夠領會各種機構在機器中的應用。

為適應這一目的教學要求，在理論教學內容上，主要講解常見機構的選型、通用零件的設計計算，讓學生對所學知識消化透徹，了解一般機械的設計過程。由于課時較少，課程內容減掉機構運動分析的相對運動圖解法，聯軸器的選擇，以及滑動軸承動壓潤滑設計。講授時除了要結合工程實例，還需結合日常生活中的一些現象，適當設疑，讓學生課余時間回味與思考。

3.課時48學時的內容設置

課時48學時設置用于建筑環境及能源應用工程四年制本科教學，該專業要求學生具備建筑設備系統設計、調試和運行管理等方面的基本知識和技能，學生畢業后可從事室內環境設備系統和建筑公共設施的設計、安裝調試、運行保障等方面的技術工作[2]。

由于該專業的學生對機械方面知識接觸較少，對課程中涉及的各種機構、結構難以理解，同時理論課時設置少，為達到教學目的和效果，在教學內容中注意重點和難點內容。相對56學時教學內容，取消了該專業設備上出現很少的輪系教學內容，適當精簡齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動的部分講述內容，如對常見的標準直齒圓柱齒輪進行重點講述，而對斜齒圓柱齒輪和圓錐齒輪的強度計算進行刪減。

隨著社會和現代科學技術日新月異的發展，當代社會需要不同層次的工程技術人才，“機械設計基礎”教學內容必須突破傳統的教學理念，加強課程建設，不斷改進教學內容，并結合適當的教學方法和手段，不斷提高“機械設計基礎”教學質量以適應現代工程教育的要求，為學生后續專業課程學習打好基礎，使學生到具體工作崗位后能夠更快更好地解決實際的工程設計問題。

參考文獻：

[1]陸萍，宋可總，欒瑩，孟劍鋒.機械設計基礎課程教學改革研究與實踐[J].高等理科教育，2006，1：49-51.

[2]秦小嶼，朱維兵.機械設計基礎[M].成都：西南交通大學出版社，2012.

[3]蒲良貴，紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]李延斌，高有華，田方，姜彤.面向培養卓越工程師的機械設計基礎課程改革[J].實驗技術與管理，2012，9（4）：231-233.

[5]程站起，華利民.建筑環境及能源應用工程專業《機械設計基礎》課程教學探討[J].教育教學論壇，2015，30：136-137.

基金項目：2012年西華大學教學改革資助項目