機(jī)械工程專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要素淺談

摘要：為使機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)過程更形象、更直觀，建設(shè)機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建機(jī)械基礎(chǔ)教具——教學(xué)模型、示教板教學(xué)資源庫、制作機(jī)械傳動實(shí)驗(yàn)臺，使機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)更直觀、形象，幫助學(xué)生理解和運(yùn)用所學(xué)機(jī)械知識。本文針對機(jī)械工程專業(yè)進(jìn)行深入剖析，尋找基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)相關(guān)要素進(jìn)行淺談性研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室;教具;實(shí)驗(yàn)臺;相關(guān)要素

1 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)意義和目的

建設(shè)機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，主要是構(gòu)建機(jī)械基礎(chǔ)教具——教學(xué)模型、示教板教學(xué)資源庫、設(shè)計機(jī)械傳動實(shí)驗(yàn)臺，其目的是解決機(jī)械專業(yè)教學(xué)抽象、高深、難懂的現(xiàn)狀。機(jī)械實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，營造了一個充斥著各種機(jī)械的學(xué)習(xí)環(huán)境，教具的制作，則使學(xué)生能夠進(jìn)一步觀察、了解機(jī)械原理，這也是進(jìn)行教學(xué)改革，提升教學(xué)質(zhì)量的一項(xiàng)重要改革。

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)目標(biāo)：圍繞教學(xué)這一中心，加強(qiáng)科學(xué)研究，且科研為教學(xué)服務(wù)，通過科研開發(fā)出更多具有“設(shè)計性、創(chuàng)新性、綜合性”的機(jī)械實(shí)驗(yàn)臺，并在教學(xué)、科研的過程中將“課、崗、證、賽”更加緊密地聯(lián)系在一起。

機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室將承擔(dān)機(jī)械與自動化系、冶金與工業(yè)設(shè)計系、華中智能制造學(xué)院等三個教學(xué)系，《機(jī)械基礎(chǔ)》、《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》、《機(jī)械制圖》、《零件的測繪與識讀》、《機(jī)械拆裝》等等機(jī)械類相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)，是學(xué)生鞏固理論知識、加強(qiáng)實(shí)踐認(rèn)識、提高動手能力的重要載體。

2 配置方案

實(shí)驗(yàn)室按照40-50個學(xué)生一班進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)配備，分12組。

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施

（1）書寫板：尺寸4m×1.5m，1張，墨綠色書寫彩鋼板。（2）展示臺：尺寸5.4m×2m×0.7m，1張，鋼木混合結(jié)構(gòu)。桌面為三聚氰胺板，美觀牢固;桌架和桌腿為鋼制部件焊接成型。（3）工作臺：尺寸2.44m×1.22m×0.7m，12張，鋼木混合結(jié)構(gòu)同展示臺。（4）水槽：實(shí)驗(yàn)室專用PP水槽，尺寸550mm×450mm×310mm，厚度5-8mm;配套高壓三聯(lián)銅芯包塑水嘴和瓷芯水閥，1套。（5）學(xué)生凳：由學(xué)校統(tǒng)一購置，50把。（6）模型展示柜：尺寸2m×0.45m×1.6m，2個。鋼框架結(jié)構(gòu)，隔板采用三聚氰胺板，共四層、每層層高約0.4m，用來放置演示儀器、學(xué)生作品等。

2.2 示教板和模型

（1）連桿機(jī)構(gòu)——自制（示教板、模型）。（2）凸輪機(jī)構(gòu)——自制（示教板、模型）。（3）棘輪機(jī)構(gòu)——自制（模型）。（4）槽輪機(jī)構(gòu)——自制（模型）。（5）螺旋機(jī)構(gòu)——自制（立模）。（6）帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動——購買（模型）。（7）聯(lián)軸器、離合器——自制（模型）。

2.3 機(jī)械傳動實(shí)驗(yàn)臺

本實(shí)驗(yàn)臺是參照工程實(shí)踐中大型設(shè)備進(jìn)行等比例小型化加工而成，加工出來的設(shè)備雖然體積小，但是功能齊全。在設(shè)計的過程中，減掉了一些零件（如某些安全護(hù)罩），使設(shè)備的工作過程能更直觀形象地呈現(xiàn)在學(xué)生面前。通過觀察、研究、組裝這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備，使學(xué)生把課堂知識形象化、感官化，加深了對機(jī)構(gòu)——連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)和帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動等傳動形式以及軸機(jī)軸系部件和各種連接形式等理論知識的理解。開拓思路評價設(shè)備運(yùn)動方案的合理性及方案改進(jìn)探討，更貼近于實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計能力及機(jī)械結(jié)構(gòu)分析能力，提高利用理論知識解決實(shí)際工程問題的能力。

按工作過程分為如下部分：

（1）實(shí)訓(xùn)臺——采用鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，采用鑄件操作臺面，學(xué)生可在上面安裝和調(diào)整各種機(jī)械機(jī)構(gòu)。（2）機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)——由同步帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、渦輪蝸桿等傳動機(jī)構(gòu)組成;學(xué)生可通過各部分之間傳動機(jī)構(gòu)的安裝、調(diào)整與檢測，掌握傳動機(jī)構(gòu)的裝配與調(diào)整技能。（3）多級變速箱——雙軸三級變速輸出，一軸輸出帶正反轉(zhuǎn)功能，頂部用有機(jī)玻璃防護(hù)。主要由箱體、齒輪、花鍵軸、間隔套、鍵、角接觸軸承、深溝球軸承、卡簧、端蓋、手動換檔機(jī)構(gòu)等組成，可完成多級變速箱的裝配工藝實(shí)訓(xùn)。（4）二維工作臺——主要由滾珠絲桿、直線導(dǎo)軌、臺面、墊塊、軸承、支座、端蓋等組成。分上下兩層，上層手動控制，下層由多級變速箱經(jīng)齒輪傳動控制，實(shí)現(xiàn)工作臺往返運(yùn)行，工作臺面裝有行程開關(guān)，實(shí)現(xiàn)限位保護(hù)功能。（5）減速器——展開式兩級圓柱齒輪極速器，設(shè)計和制作的過程與畢業(yè)設(shè)計課程相結(jié)合，調(diào)高學(xué)生的機(jī)械設(shè)計能力。（6）間歇回轉(zhuǎn)工作臺——主要由四槽槽輪機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿、臺面、支架等組成。由多級變速箱經(jīng)鏈傳動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動及四槽槽輪機(jī)構(gòu)分度后，實(shí)現(xiàn)間歇回轉(zhuǎn)功能。（7）沖床機(jī)構(gòu)——主要由曲軸、連桿、滑塊、支架、軸承等組成，與間歇回轉(zhuǎn)工作臺配合，實(shí)現(xiàn)壓料功能模擬。（8）動力源——原動機(jī)采用交流減速電機(jī)，與之配套有調(diào)速器、電源控制箱等。電源控制箱帶有調(diào)速電機(jī)電源接口，行程開關(guān)接口等。

2.4 備選實(shí)驗(yàn)臺（按其傳動路線配置）

（1）斗式上料機(jī)實(shí)驗(yàn)臺——電動機(jī)-V帶傳動-蝸輪蝸桿減速器。路線一：鏈傳動-主軸（安裝兩個滾筒，滾筒上連接鋼絲繩，滾筒轉(zhuǎn)動纏繞鋼絲繩，帶動料斗上升、下降，實(shí)現(xiàn)上料動作）。

路線二：同步齒形帶傳動-螺旋傳動（絲母移動）-控制感應(yīng)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)料斗上下位置的準(zhǔn)確控制。

（2）分度及沖壓機(jī)床實(shí)驗(yàn)臺——電動機(jī)-空心軸式蝸輪蝸桿減速器-主軸（空心軸與主軸鍵聯(lián)接）-盤形凸輪-移動副（凸輪與移動副之間高副聯(lián)接，移動副的復(fù)位通過彈簧實(shí)現(xiàn)）。

主軸末端-同步齒形帶-圓柱凸輪機(jī)構(gòu)（箱體內(nèi)）-銷柱（工作臺下面，與圓柱凸輪機(jī)構(gòu)配合實(shí)現(xiàn)分度轉(zhuǎn)動）。感應(yīng)開關(guān)檢測工作臺位置后控制氣缸完成沖壓工作。

3 建設(shè)思路

機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室旨在為機(jī)械類課程教學(xué)服務(wù)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要制作機(jī)械教具，且將實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)過程進(jìn)一步融入到教學(xué)中去，在實(shí)踐教學(xué)中，布置學(xué)生進(jìn)行教具的制作，既促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)、培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐操作能力，又提升了教師的機(jī)械設(shè)計能力，充分發(fā)揮了師生的主觀能動性。

4 實(shí)驗(yàn)室定位

（1）技能競賽培訓(xùn)基地。（2）產(chǎn)學(xué)研綜合示范基地。（3）專業(yè)課程教學(xué)與綜合實(shí)踐基地。（4）創(chuàng)新能力培養(yǎng)基地（創(chuàng)新課程、項(xiàng)目、競賽）。

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作者簡介：王陵（1998-06）男，安徽蕪湖人，本科，單位：皖江工學(xué)院，研究方向：機(jī)械工程。

（作者單位：皖江工學(xué)院）