機(jī)械設(shè)計(jì)類“專業(yè)綜合課程實(shí)踐”教學(xué)實(shí)踐探究

摘 要 “專業(yè)綜合課程實(shí)踐”是機(jī)械設(shè)計(jì)類專業(yè)方向的一門重要的專業(yè)實(shí)踐課程，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性、綜合性、實(shí)踐性的意義重大。精選典型案例組織專業(yè)綜合課程實(shí)踐，綜合運(yùn)用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、CAD、MATLAB等，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞 專業(yè)綜合課程實(shí)踐 機(jī)械設(shè)計(jì)類專業(yè) 工程能力

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.02.055

專業(yè)綜合課程實(shí)踐是機(jī)械設(shè)計(jì)類（方向）的一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)完技術(shù)基礎(chǔ)課程及有關(guān)專業(yè)課以后的關(guān)于專業(yè)課程內(nèi)容的綜合實(shí)踐。通過本實(shí)踐，把有關(guān)課程（機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)分析與綜合，機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)，MATLAB綜合應(yīng)用等）中所獲得的理論知識(shí)在實(shí)際中綜合地加以運(yùn)用，提高學(xué)生的機(jī)械工程分析與綜合能力，完成一個(gè)工程技術(shù)人員在機(jī)械設(shè)計(jì)方面所應(yīng)該具備的基本技能訓(xùn)練。

1 為何要設(shè)置專業(yè)綜合課程實(shí)踐

專業(yè)綜合課程實(shí)踐是機(jī)械設(shè)計(jì)類（方向）的一門綜合性實(shí)踐課程，旨在訓(xùn)練學(xué)生的綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的能力。

機(jī)械設(shè)計(jì)有眾多類型，不同行業(yè)有不同的特點(diǎn)和專門要求。如鋼鐵冶金行業(yè)，因其要求連續(xù)作業(yè)和工作環(huán)境極其惡劣，對(duì)各種機(jī)械設(shè)備要求苛刻。又如港口的物流裝卸操作作業(yè)，對(duì)機(jī)械設(shè)備的要求又完全不一樣，作業(yè)效率是第一位的要求；例如一艘時(shí)速18海里的5萬(wàn)噸級(jí)的遠(yuǎn)洋貨輪船，往返7000海里僅僅需要耗時(shí)16天，但在6個(gè)港口停靠進(jìn)行物料裝卸的作業(yè)卻長(zhǎng)達(dá)37天，費(fèi)用大約占總運(yùn)輸費(fèi)的40%～60%。

根據(jù)我校的實(shí)際情況，行業(yè)特色和背景皆不是很濃厚，加之實(shí)踐的條件和場(chǎng)地受限制，所以選取起重機(jī)械中的變幅系統(tǒng)作為專業(yè)課程綜合實(shí)踐的重點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)又可以在長(zhǎng)江岸邊的某實(shí)業(yè)公司重件碼頭進(jìn)行實(shí)物的實(shí)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)。

起重機(jī)械①②一般由四大系統(tǒng)（起升系統(tǒng)、變幅系統(tǒng)、運(yùn)行系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)）、金屬結(jié)構(gòu)、動(dòng)力設(shè)備等組成。四連桿組合臂架型式門座起重機(jī)是港口前端裝卸作業(yè)的主要機(jī)型之一，也是我國(guó)港口使用最為廣泛的設(shè)備。變幅系統(tǒng)是四大系統(tǒng)中最復(fù)雜和技術(shù)含量最高的系統(tǒng)，要求設(shè)計(jì)綜合的知識(shí)量也是最高的。

2 專業(yè)綜合課程實(shí)踐的綜合性

專業(yè)綜合課程實(shí)踐要體現(xiàn)出綜合性。讓學(xué)生綜合運(yùn)用多門課程的知識(shí)、多種工具解決復(fù)雜的機(jī)械工程問題，同時(shí)又具備可操作性，在規(guī)定的二周或三周內(nèi)能夠獨(dú)立自主完成。

起重機(jī)械的變幅系統(tǒng)作為專業(yè)綜合課程實(shí)踐的內(nèi)容正切合綜合性的要求。要求學(xué)生運(yùn)用解析法、封閉矢量方法等完成變幅系統(tǒng)的變幅軌跡分析、變幅水平分速度求解、傳力特性和變幅力矩分析求解等；同時(shí)運(yùn)用AutoCAD和MATLAB軟件包來(lái)綜合完成實(shí)踐任務(wù)。

3 專業(yè)綜合課程實(shí)踐的實(shí)踐性

起重機(jī)械的變幅系統(tǒng)種類繁多，有單臂架和四連桿臂架系統(tǒng)。四連桿臂架系統(tǒng)又分為常規(guī)四連桿臂架系統(tǒng)（頭部始終向下見圖1）和雙紐線型臂架系統(tǒng)③④⑤⑥（頭部始終向上，見圖2和圖3）；而雙紐線型臂架系統(tǒng)又有后搖桿驅(qū)動(dòng)型和臂架驅(qū)動(dòng)型式之分。

在本課程實(shí)踐的組織中，將課題分為三類：一類為常規(guī)四連桿臂架變幅系統(tǒng)，二類是后搖桿驅(qū)動(dòng)雙紐線型變幅系統(tǒng)，三類是臂架驅(qū)動(dòng)雙紐線型變幅系統(tǒng)。由于一類課題的數(shù)據(jù)資料相對(duì)要豐富些，分組要多一點(diǎn)，但是每組的數(shù)據(jù)參數(shù)是不一樣的。具體分組見表1。每組確定一個(gè)小組長(zhǎng)，這樣操作執(zhí)行要便利些。

學(xué)生成果的評(píng)定，依據(jù)學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤率、設(shè)計(jì)說(shuō)明書的質(zhì)量、能否獨(dú)立完成MATLAB編程與調(diào)試、答辯時(shí)的思路和回答問題等綜合考慮；對(duì)于因考研而延遲完成本實(shí)踐任務(wù)的同學(xué)，成果評(píng)定應(yīng)該略微降低一些，體現(xiàn)教育的公平公正性。

4 結(jié)束語(yǔ)

工程教育需要大量的工程實(shí)踐，學(xué)生的工程能力才能得到鍛煉和提高。經(jīng)過幾年的專業(yè)綜合課程實(shí)踐的做法和積累，教學(xué)相長(zhǎng)，不僅一屆比一屆完成的質(zhì)量有提高，持續(xù)改進(jìn)，同時(shí)教師輔導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，自己的科研能力也得到了提高，申請(qǐng)了多項(xiàng)軟件著作權(quán)且均獲得成功。

專業(yè)綜合課程實(shí)踐的綜合性、實(shí)踐性是必須堅(jiān)持的總方向和原則。

注釋

① 倪慶興，王煥勇.起重機(jī)械[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，1990.

② 李克勤，姜翠香.剛性四連桿變幅機(jī)構(gòu)的反求設(shè)計(jì)[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（2）：18-19，25.

③ 李克勤，姜翠香.新型后搖桿驅(qū)動(dòng)四連桿變幅機(jī)構(gòu)的受力分析與程序?qū)崿F(xiàn)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2012（13）：3231-3234.

④ 李克勤，姜翠香.新型后搖桿驅(qū)動(dòng)四連桿變幅機(jī)構(gòu)的傳力特性與變幅力矩分析[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2011（35）：8723-8725，8730.

⑤ Nieuwenhuis Gijsbert，Dorresteijn Jacob Jan.Crane.EP1048606A1.European Patent [P].2000.

⑥ Li Keqin，Jiang Cuixiang.Comparison research on two luffing mechanisms of lemniscate type crane[J].Applied Mechanics and Materials，Vols. 215-216（2012）：146-149.