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機(jī)械原理范文第1篇

【關(guān)鍵詞】機(jī)械加工；成形過程；表面成形；成形原理

如果我們想要了解機(jī)械加工成形的原理，那么首要的任務(wù)就是要知道什么是機(jī)械加工、機(jī)械加工的含義、機(jī)械加工的內(nèi)容、機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展等。下面我們就了解一下什么是機(jī)械加工。

一、機(jī)械加工簡介

（一）、機(jī)械加工的概念

機(jī)械加工，顧名思義，就是運(yùn)用一定機(jī)械加工機(jī)器對要加工的物品進(jìn)行加工，從而使要加工的物品在原來的基礎(chǔ)上在尺寸外形和有關(guān)性能上有所改變，從而達(dá)到我們對物品加工的目的。機(jī)械加工還有廣義和狹義上的概念。廣義上的機(jī)械加工主要就是指把要加工的物品在機(jī)器上，或者說是運(yùn)用一定的機(jī)械手段讓物品達(dá)到我們的理想狀態(tài)的一個(gè)生產(chǎn)制造過程；而狹義上就是指運(yùn)用銑床、鉆床、壓鑄機(jī)、車床、沖壓機(jī)等有關(guān)專用的機(jī)械設(shè)備對零件進(jìn)行加工制造的過程。其實(shí)，總的來說，機(jī)械加工就是一個(gè)運(yùn)用機(jī)械手段制造加工零件的過程。

（二）、機(jī)械加工的分類

機(jī)械加工有冷加工和熱加工兩種，冷加工和熱加工是按照被加工的零件加工時(shí)所處的溫度狀態(tài)決定的。所謂冷加工，就是在保證被加工零件的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不變的前提下進(jìn)行加工，因此，冷加工是需要在常溫下進(jìn)行工作的；相反，在不是常溫下進(jìn)行的機(jī)械加工就被叫做熱加工，而這種不是常溫下的溫度同樣也分為兩種，一種是高溫，一種是低溫，這兩種溫度下的零件加工過程中，被加工零件的化學(xué)和物理性質(zhì)是會改變的。

（三）、機(jī)械加工工作

在一些日常生活中，我們經(jīng)常能看見很多有關(guān)機(jī)械加工的工作。例如我們會在一些建筑工地上看見工人焊接鐵片、裝修人員對室內(nèi)進(jìn)行裝修過程中進(jìn)行鉆眼、維修公司對機(jī)電商品的維修等等?？偟膩碚f，機(jī)械加工工作有很多，其中包括：燈絲電源繞組、金屬拉拔、重型加工、激光切割、金屬板材彎曲成型、等離子切割、模鍛、水噴射切割、金屬粘結(jié)、精密焊接等。

（四）、機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展的重要性

在如今飛速發(fā)展的社會經(jīng)濟(jì)條件子下，機(jī)械加工行業(yè)成為了各個(gè)行業(yè)發(fā)展的前提，因?yàn)闊o論其他行業(yè)如何發(fā)展，首先最根本的就是機(jī)械加工行業(yè)。比如一個(gè)產(chǎn)品的成形過程離不開機(jī)械加工；一個(gè)商品的包裝離不開機(jī)械加工；商品的運(yùn)輸途徑、銷售途徑同樣離不開機(jī)械加工。機(jī)械加工行業(yè)是一個(gè)為人們提供機(jī)械產(chǎn)品的必要性行業(yè)，是一個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的裝備部隊(duì)，是一個(gè)衡量國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)之一。縱觀西方的一些發(fā)達(dá)國家，他們國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展靠的就是機(jī)械加工制造業(yè)的發(fā)展，我國近幾年發(fā)展迅速，很大程度上也是取決于機(jī)械加工制造行業(yè)的高超技術(shù)的發(fā)展。因此要想成為行業(yè)中的首領(lǐng)，經(jīng)濟(jì)中的強(qiáng)國，就要把機(jī)械加工制造放在發(fā)展的突出位置。

二、機(jī)械加工成形的過程

（一）機(jī)械加工成形過程簡介

機(jī)械加工的過程就是零件加工成形的過程，各種零件的加工過程都有所不同，但都必須遵循一定的規(guī)律，而且都必須經(jīng)歷機(jī)械加工的生產(chǎn)過程。對于機(jī)械機(jī)器的生產(chǎn)方式而言，機(jī)械加工的過程包括對所需原材料的運(yùn)輸和保存、對零件做好生產(chǎn)前的準(zhǔn)備工作、制作毛坯、對零件進(jìn)行加工并且進(jìn)行熱處理、裝配生產(chǎn)的產(chǎn)品、然后進(jìn)行調(diào)試、涂油漆并且對產(chǎn)品進(jìn)行包裝等內(nèi)容。

然而機(jī)械加工中最重要的就是機(jī)械加工的工藝過程，工藝過程就是指的直接改變被加工物體的形狀、尺寸等外在特性，或者直接改變他的內(nèi)在性能，并且把加工的物品加工成一個(gè)成品。

（二）機(jī)械加工成形所需器械

機(jī)械加工過程中要用到很多器械，例如：數(shù)顯車床、數(shù)顯成型磨床、數(shù)顯銑床、電火花機(jī)、內(nèi)圓磨床、慢走絲、快走絲、中走絲、萬能磨床、激光焊接、還有一些可以對零件進(jìn)行精密加工的有關(guān)車、刨、磨等加工機(jī)器，這種機(jī)器功能很全，局限性小，能夠加工一些形狀不太規(guī)則的零件，并且能夠達(dá)到很精密的程度。

三、機(jī)械加工成形的原理

機(jī)械加工成形的過程都要遵循一定的成形原理，下面我們就具體幾種機(jī)械加工工作的成形原理進(jìn)行分析。

（一）、零件表面機(jī)械加工的原理

各種東西都有它獨(dú)特的外形特性，尺寸形狀是不同的，但他們也有相同的地方，就是表面，例如圓柱、正方體、長方體、甚至不規(guī)則的幾何體都是由很多個(gè)表面構(gòu)成的。如果我們要得到我們需要的形狀，就要對零件進(jìn)行切割等機(jī)械加工工序，而對于傳統(tǒng)的零件表面的成形原理太過局限，而且缺乏描述上的準(zhǔn)確性，因此我們就要對零件表面成形的原理進(jìn)行完善。

1 機(jī)床上零件表面成形的過程及原理

對于線性表面的需加工零件，需要運(yùn)用金屬切削機(jī)床進(jìn)行加工。而這種零件表面發(fā)生線的成形原理就是這種現(xiàn)行的表面通過導(dǎo)線以及母線之間的相對運(yùn)動而成形的原理。

2 簡單表面的成形原理

簡單表面的母線是沿著它的導(dǎo)線進(jìn)行平行移動的，而它的導(dǎo)線是一種簡單的成形線，有的導(dǎo)線就是圓或者直線。簡單表面大多都是可逆的表面，就是說簡單表面的導(dǎo)線和它的母線是可以交換的，因此，簡單表面的成形方法有很多種。例如：加工直齒圓柱齒輪的齒輪廓表面時(shí)，要用到滾齒機(jī)，在齒輪的端面上，多齒滾刀首先了漸開線的母線。

（二）、超音波切割應(yīng)用技術(shù)的過程及原理

超音波切割應(yīng)用技術(shù)主要是應(yīng)用于電子產(chǎn)品的有關(guān)零件，陶瓷有關(guān)的零件，還有光學(xué)的有關(guān)零件，主要針對的是一些加工比較困難的材料切割過程，例如玻璃還有陶瓷。因?yàn)槠胀ǖ那懈畹镀泻艽蟮木窒扌裕绲镀g化、氣孔堵塞等晴況，都會給材料的切割帶來困難。因?yàn)檫@些原因，我們發(fā)現(xiàn)了超音波切割應(yīng)用技術(shù)，這種技術(shù)有一定的加工原理，這種原理是把主軸后方的一個(gè)超音波振動器產(chǎn)生的前后振動，然后經(jīng)過切割刀片的基臺和主軸把振動傳送到切割刀片的外圓部分，并且將其轉(zhuǎn)換成半徑方向上的膨脹運(yùn)動。通過這種轉(zhuǎn)換振動的方式，得到超音波加工所需要的理想振動方向。

超音波切割加工的的結(jié)果是一邊使加工物體的表面產(chǎn)生一些細(xì)小的破碎屑，并且一邊對其進(jìn)行加工，這樣很大程度上的降低刀片的負(fù)荷程度。超音波切割技術(shù)在運(yùn)用過程中產(chǎn)生的振動，使得加工物品和切割刀片之間產(chǎn)生了細(xì)微的空隙，這種空隙的產(chǎn)生很大程度上改善了磨粒的有關(guān)冷卻效果，除了這些，還可以防止磨粒的鈍化，和之前所說的氣孔堵塞等現(xiàn)象的發(fā)生，除此之外最重要的就是能夠延長刀片的壽命并且會使物品的加工質(zhì)量有所提高。

機(jī)械原理范文第2篇

關(guān)鍵詞：機(jī)械原理；機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)；應(yīng)用；案例

設(shè)計(jì)是把各種先進(jìn)科學(xué)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的一種方法和手段，是人類征服自然改造世界的基本活動之一，是人們?yōu)闈M足一定的需求而進(jìn)行的一種創(chuàng)造性活動的實(shí)踐過程。就機(jī)械設(shè)計(jì)而言，它是從給定的合理的目標(biāo)參數(shù)出發(fā)通過各種手段和方法創(chuàng)作出一個(gè)所需的優(yōu)化的機(jī)器或機(jī)構(gòu)的過程。機(jī)械設(shè)計(jì)理論和方法是隨著人類無止休的需求及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展和成熟的。近幾十年來電子技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)讓機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)生了翻天覆地的變化，出現(xiàn)了有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等新方法，使設(shè)計(jì)質(zhì)量和速度有很大提高。作為將來的機(jī)械工程師十分有必要了解機(jī)械設(shè)計(jì)理論和方法的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀、未來發(fā)展趨勢，熟悉和掌握現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用于實(shí)際[1]。

一、機(jī)械設(shè)計(jì)原理概述

機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法論是關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)本質(zhì)和設(shè)計(jì)方法的系統(tǒng)理論，目的在于揭示機(jī)械設(shè)計(jì)過程的本質(zhì)規(guī)律，探索各種有效的設(shè)計(jì)方法，為實(shí)際的設(shè)計(jì)工作提供指南。現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法在現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際中具有廣闊的應(yīng)用天地，它覆蓋了所有機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及制作過程，對于提高生產(chǎn)率，加快國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的意義。

二、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新

把含有3個(gè)構(gòu)件以上、且不能再進(jìn)行拆分的閉鏈機(jī)構(gòu)稱為基本機(jī)構(gòu)，其要素是閉鏈且不可拆分性?；緳C(jī)構(gòu)可以直接應(yīng)用在機(jī)械裝置中，只有一些簡單機(jī)械中才包含一個(gè)基本機(jī)構(gòu)，如空氣壓縮機(jī)中包含一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。若干個(gè)互不連接、單獨(dú)工作的基本機(jī)構(gòu)可以組成復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)。各基本機(jī)構(gòu)之間進(jìn)行運(yùn)動協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。各基本機(jī)構(gòu)通過某種連接方法組合在一起，形成一個(gè)較復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，這類機(jī)械是工程中應(yīng)用最廣泛、也是最普遍的[2]。

1.機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

機(jī)構(gòu)組成原理：把基本桿組依次連接到原動件和機(jī)架上，可以組成新機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)組合原理為創(chuàng)新設(shè)計(jì)一系列的新機(jī)構(gòu)提供了明確的途徑。機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)分為以下幾種形式：（1）機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計(jì)：前一個(gè)機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件與后一個(gè)機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件剛性連接在一起，稱之為串聯(lián)組合。前一個(gè)機(jī)構(gòu)稱為前置機(jī)構(gòu)，后一個(gè)機(jī)構(gòu)稱為后置機(jī)構(gòu)。其特征是前置機(jī)構(gòu)和后置機(jī)構(gòu)都是單自由度的機(jī)構(gòu)。（2）機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計(jì)：可以將幾個(gè)單自由度的基本機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件組合起來，保留單自由度構(gòu)件的輸出運(yùn)動；可以將幾個(gè)單自由度機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件組合起來，保留單自由度構(gòu)件的輸入運(yùn)動；也可以將幾個(gè)單自由度基本機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件和輸出構(gòu)件分別都組合起來；均稱為并行連接。其特征是各基本機(jī)構(gòu)均是單自由度機(jī)構(gòu)。（3）機(jī)構(gòu)的疊加組合與創(chuàng)新設(shè)設(shè)計(jì)：機(jī)構(gòu)疊加組合是指在一個(gè)基本機(jī)構(gòu)的可動構(gòu)件上再安裝一個(gè)以上基本機(jī)構(gòu)的組合方式。把支撐其它機(jī)構(gòu)的基本機(jī)構(gòu)稱為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，安裝在基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)可動構(gòu)件上面的基本機(jī)構(gòu)稱為附加機(jī)構(gòu)[3]。（4）機(jī)構(gòu)的封閉組合與創(chuàng)新設(shè)設(shè)計(jì)：一個(gè)兩自由度機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)構(gòu)件用單自由度的機(jī)構(gòu)連接起來，形成一個(gè)自由度的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，稱為封閉式連接。其特征是基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)為二自由度機(jī)構(gòu)，附加機(jī)構(gòu)為單自由度機(jī)構(gòu)。

2.基于原機(jī)構(gòu)的再生創(chuàng)新和綜合

基于現(xiàn)有裝置的再生創(chuàng)新綜合，其設(shè)計(jì)全過程可分如下5步：（1）明確所設(shè)計(jì)機(jī)器的功能要求，并作相關(guān)調(diào)研；（2）運(yùn)動鏈一般化，把原有機(jī)構(gòu)通過抽象化，轉(zhuǎn)化為只含有只含轉(zhuǎn)動副和構(gòu)件的運(yùn)動鏈；在轉(zhuǎn)化過程中要注意不要改變自由度、轉(zhuǎn)動副和構(gòu)件的鄰近關(guān)系；（3）運(yùn)動鏈數(shù)綜合：通過運(yùn)動鏈綜合的作用，使原有一般化的轉(zhuǎn)動副和構(gòu)件綜合為新的全部可能的一般化運(yùn)動鏈。在綜合過程中可以利用拓?fù)淅碚摵蛨D論的相關(guān)理論。（4）運(yùn)動鏈再生：就是根據(jù)設(shè)計(jì)要求與約束條件，選取滿足條件的一般化的運(yùn)動鏈；（5）最后進(jìn)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，得到機(jī)械裝置的運(yùn)動簡圖[4]。

三、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的應(yīng)用

機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)有多方面的應(yīng)用，以凸輪控制機(jī)構(gòu)的機(jī)械設(shè)計(jì)為例，講解其應(yīng)用價(jià)值。要求根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新路徑和方法，設(shè)計(jì)一個(gè)凸輪控制機(jī)構(gòu)，其能夠使一個(gè)質(zhì)量為M，并在規(guī)定的路程D中作循環(huán)往復(fù)運(yùn)動，并要求比原機(jī)構(gòu)能獲得更大的機(jī)械效益。

首先應(yīng)明確機(jī)械設(shè)計(jì)的核心問題是如果怎樣設(shè)計(jì)能夠使凸輪控制機(jī)構(gòu)去驅(qū)動連接點(diǎn)P，并獲取最大化的機(jī)械效益，同時(shí)機(jī)構(gòu)的自由度應(yīng)為1。為了把復(fù)雜的問題簡單化，可以忽略次要問題僅關(guān)注驅(qū)動點(diǎn)P之前的傳動機(jī)構(gòu)，它是F=1的凸輪搖桿機(jī)構(gòu)，其對應(yīng)運(yùn)動鏈如圖1所示。

其次設(shè)計(jì)好運(yùn)動鏈后，要進(jìn)行運(yùn)動鏈數(shù)綜合。由于機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是為了獲取較大的機(jī)械效益，可以通過增加機(jī)構(gòu)桿件數(shù)來滿足上述要求，考慮的自由度不能發(fā)生變化，增加機(jī)構(gòu)桿件數(shù)應(yīng)不少于兩個(gè)，設(shè)計(jì)好新的裝置具有六桿運(yùn)動鏈，2種獨(dú)立異構(gòu)型式，即斯蒂芬森鏈與瓦特鏈。比如在進(jìn)行斯蒂芬森鏈的設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的原則對斯蒂芬森鏈進(jìn)行結(jié)構(gòu)的改變[5]。由于該裝置是一種凸輪控制機(jī)構(gòu)，需要進(jìn)行運(yùn)動副的更替，也就是說必然進(jìn)行運(yùn)動副的替代，即用一個(gè)凸輪副去替代運(yùn)動鏈中的一個(gè)二元素桿與2個(gè)轉(zhuǎn)動副，故得到演化后運(yùn)動鏈。

四、結(jié)論

進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)要有兩個(gè)必要條件：一是充分獲取適用的知識；二是要使用符合創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維并能激發(fā)創(chuàng)新思維的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。運(yùn)用機(jī)構(gòu)學(xué)原理進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新，首先要學(xué)習(xí)掌握相關(guān)的機(jī)構(gòu)理論與已有的結(jié)構(gòu)，才能在創(chuàng)新思維的指導(dǎo)下進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李笑，劉福利，陳明.改革機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)注重培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力[J].教書育人.2001（02）：79-81.

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機(jī)械原理范文第3篇

1系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)的主要特征方法是：將設(shè)計(jì)的幾個(gè)設(shè)計(jì)元素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每一個(gè)設(shè)計(jì)擁有獨(dú)立的設(shè)計(jì)元素，各元素之間存在有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，這樣的話，所有的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行組合后，可以達(dá)到設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需的任務(wù)。我國設(shè)計(jì)者在進(jìn)行產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)時(shí)，基本上沿用了德國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方式。另外，還借鑒了其他發(fā)達(dá)國家的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想，如下：

(1)產(chǎn)品功能特征構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)等都來源于用戶的需求，具體設(shè)計(jì)時(shí)，利用質(zhì)量功能布置方法從產(chǎn)品開發(fā)的宏觀過程出發(fā)，系統(tǒng)地將用戶需求信息合理有效地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品開發(fā)各階段的技術(shù)目標(biāo)和作業(yè)控制規(guī)程的方法。

(2)借助于生命系統(tǒng)理論，將產(chǎn)品看作有機(jī)體的生命系統(tǒng)，就是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程可以看成：功能需求層次、實(shí)現(xiàn)功能要求的概念層次和產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)層次。同時(shí)，產(chǎn)品的功能要求由生命系統(tǒng)圖符抽象地表達(dá)，形成產(chǎn)品功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

(3)將系統(tǒng)科學(xué)的應(yīng)用(機(jī)械設(shè)計(jì)中)分為兩個(gè)問題：

(1)應(yīng)用系統(tǒng)處理的方法處理所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，最佳地確定其組成部分(單元)及其相互關(guān)系；

(2)為了根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，合理地確定設(shè)計(jì)中各個(gè)方面的工作和各個(gè)不同的設(shè)計(jì)階段，可將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程看成一個(gè)系統(tǒng)。

2結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法

通過結(jié)構(gòu)模塊的組合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)的方法被稱為結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法。其具體的應(yīng)用場合為：適用于特定種類的機(jī)械產(chǎn)品：由于其組成部分的功能較為明確且相對穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)模塊的劃分比較容易。結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法的基本要求是：在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個(gè)或幾個(gè)模塊化的基本結(jié)構(gòu)，不同的產(chǎn)品可以通過選擇和組合這些模塊化基本結(jié)構(gòu)組建而成。

3智能化設(shè)計(jì)方法

借助于三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)方法學(xué)理論，以及多媒體、超媒體工具進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)、表達(dá)產(chǎn)品的構(gòu)思、描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是智能化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)。目前，利用三維圖形軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)是智能化設(shè)計(jì)方法的主要途徑，因其直觀性好而被用戶接受。但其系統(tǒng)性較差，且零部件的結(jié)構(gòu)、形狀，尺寸，位置的臺理確定，要求軟件具有較高的智能化程度，一般有豐富經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者可以熟練應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我國還處于剛剛起步階段。利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，主要是研究按時(shí)序合成的機(jī)構(gòu)組合方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)，并借助于具有高性能圖形和交換處理能力的OpenGL技術(shù)，在三維環(huán)境中從各個(gè)角度對專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)出的方案進(jìn)行觀察。利用智能型CAD系統(tǒng)SIGRAPH—DESIGN作為開發(fā)平臺，將產(chǎn)品的開發(fā)過程分為概念設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)，并以變量設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)，建立了膠印機(jī)凸輪連桿機(jī)構(gòu)的概念模型。其概念模型是在確定了機(jī)構(gòu)型、數(shù)綜合的基礎(chǔ)上，借助于軟件sIGRAPH—DEsIGN提供的變量設(shè)計(jì)功能，使原理圖隨著機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化而變化，并將概念模型的參數(shù)傳遞給下一級的裝配模型、零件設(shè)計(jì)。

4基于產(chǎn)品特征知識的設(shè)計(jì)方法

用計(jì)算機(jī)能夠識別的語言描述產(chǎn)品的特征是基于產(chǎn)品特征知識設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)，其特點(diǎn)還有可以表述其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗(yàn)，并建立相應(yīng)的知識庫及推理機(jī)，計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)可以利用已存儲的領(lǐng)域知識和建立的推理機(jī)制進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用。機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推量和決策，完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實(shí)現(xiàn)這一階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，必須研究知識的自動獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。為此，國內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者針對機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)知識的自動化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為：編碼法、知識的混合型表達(dá)法，設(shè)計(jì)目錄法、利用基于知識的開發(fā)工具、基于實(shí)例的方法等。采用純數(shù)學(xué)演算的方法無法正常對機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)進(jìn)行描述，也難以用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行完整的描述。機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)需根據(jù)產(chǎn)品特征進(jìn)行形式化的描述，借助于設(shè)計(jì)專家的知識和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和決策。因此，解決計(jì)算機(jī)存儲和運(yùn)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識和專家設(shè)計(jì)決策等有關(guān)方面的問題，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)的必然之路。由此，形成了基于產(chǎn)品特征知識的設(shè)計(jì)方法。

機(jī)械原理范文第4篇

針對當(dāng)前《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)的教學(xué)現(xiàn)狀，分析其不足，并基于OBE工程教育理念，對《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式改革進(jìn)行了探討并付諸實(shí)踐?！稒C(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類各專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)《機(jī)械原理》課程后進(jìn)行的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，其模式的改革為適應(yīng)新形勢下對機(jī)械類學(xué)生機(jī)構(gòu)選型、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)提供了良好的平臺和借鑒，具有重要意義。

關(guān)鍵詞：

OBE；工程教育；《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)

為了推進(jìn)工程教育改革，促進(jìn)中國工程教育的國際互認(rèn)，培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師，由專門的職業(yè)或行業(yè)協(xié)會（聯(lián)合會）、專業(yè)學(xué)會針對高等教育機(jī)構(gòu)開設(shè)了工程類專業(yè)實(shí)施專門性認(rèn)證，工程教育認(rèn)證強(qiáng)調(diào)工科專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量達(dá)到行業(yè)提出的基本質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種合格性評價(jià)[1，2]。工程教育專業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)的三個(gè)核心理念：產(chǎn)出導(dǎo)向（Outcomebasededu-cation，簡稱OBE）、學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)，這些理念代表了工程教育改革的方向，是一種先進(jìn)的教育理念[3]。我國若要成為《華盛頓協(xié)議》正式簽約組織，就必須基于OBE理念，深化我國的工程教育改革和工程教育認(rèn)證體制?！稒C(jī)械原理》是機(jī)械類專業(yè)必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它是研究機(jī)械的工作原理、構(gòu)成原理、設(shè)計(jì)原理與方法的一門學(xué)科，而《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)是緊隨《機(jī)械原理》課程之后的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是《機(jī)械原理》課程的延伸[4]。基于OBE工程教育認(rèn)證的12條畢業(yè)能力要求及課程規(guī)劃，《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)需培養(yǎng)的主要能力包括：1）掌握工程基礎(chǔ)理論知識并能將其應(yīng)用于工程問題（畢業(yè)要求1）；2）具有分析和解釋數(shù)據(jù)，得到合理、有效結(jié)論的能力（畢業(yè)要求2）；3）具有綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)、部件和過程的能力（畢業(yè)要求3）。本文基于OBE工程教育理念對《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)課程能力的上述四條要求，結(jié)合近年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，闡述我?！稒C(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)改革模式，并為其《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)改革提供參考。

一、機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力

《機(jī)械原理》內(nèi)容包括兩部分，其一是對現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)，包括構(gòu)型分析、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的學(xué)習(xí)；其二是針對具體任務(wù)，利用所學(xué)機(jī)構(gòu)學(xué)知識，設(shè)計(jì)傳動方案。前者稱為分析，后者稱為型綜合，《機(jī)械原理》學(xué)習(xí)的最終目的，就是要達(dá)到型綜合的高度，《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)正是鍛煉綜合能力的實(shí)踐教學(xué)。遺憾的是，傳統(tǒng)的《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)，體現(xiàn)不出OBE所要求的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的能力，復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)更無從談起，因此，改革勢在必行?；贠BE教學(xué)理念的課程設(shè)計(jì)改革使設(shè)計(jì)題目多樣化，調(diào)動學(xué)生設(shè)計(jì)的積極性而不限制其思維，并且課程設(shè)計(jì)只提出最終要求而不限制方法，為了讓學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，題目不宜太深太復(fù)雜，其原則為：題目具有綜合性，以運(yùn)動方案設(shè)計(jì)為主；題目要覆蓋《機(jī)械原理》課程的主要內(nèi)容；題目應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，是學(xué)生在日常生活、生產(chǎn)實(shí)踐中所熟悉的；題目的設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)包括兩到三種基本機(jī)構(gòu)，也允許選用其他常用機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)；題目要有一定的靈活性和創(chuàng)新性，有利于發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力。在設(shè)計(jì)題目確定后，需對已選題目提出三種運(yùn)動方案，并經(jīng)反復(fù)論證，確定一種最佳運(yùn)動方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。這種自由選題的模式可大大提高同學(xué)的興趣。設(shè)計(jì)方案由學(xué)生獨(dú)立提出，經(jīng)獨(dú)立地分析、比較后確定最佳方案，以發(fā)揮其主觀性、創(chuàng)造力，使學(xué)生受到一次真實(shí)的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，進(jìn)而提升其機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。此外，改革后的課程設(shè)計(jì)，學(xué)生們可以自由組合，每個(gè)小組自由選擇設(shè)計(jì)題目，小組成員分工協(xié)作，共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)。從選題、論證、設(shè)計(jì)到最后提交設(shè)計(jì)成果，共同討論、研究，各自發(fā)揮自己的長處，不僅培養(yǎng)了創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，也使他們體會到團(tuán)隊(duì)合作的作用。這也符合OBE培養(yǎng)大綱中工程畢業(yè)生個(gè)人能力和人際團(tuán)隊(duì)能力培養(yǎng)的要求。

二、工程基礎(chǔ)理論知識應(yīng)用能力

傳統(tǒng)的《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)中，方案確定之后，其相關(guān)運(yùn)動參數(shù)也隨之給定，每個(gè)學(xué)生需要做的就是繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，利用圖解法和解析法對所選機(jī)構(gòu)的位移、速度、加速度及力進(jìn)行分析，并繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動線圖和作誤差分析，最后編寫課程設(shè)計(jì)說明書。從本質(zhì)上來說，這樣的設(shè)計(jì)僅能算一次作業(yè)，效果并不理想。盡管學(xué)生都能按部就班地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，但卻調(diào)動不了學(xué)生的設(shè)計(jì)興趣，對工程基礎(chǔ)理論知識的應(yīng)用缺乏深刻理解，談不上對學(xué)生的畢業(yè)能力的培養(yǎng)?；贠BE教學(xué)理念的課程設(shè)計(jì)改革使設(shè)計(jì)題目多樣化，只提出最終要求而不限制方法，學(xué)生可以充分地利用所學(xué)的理論知識去解決實(shí)際的問題?？紤]到《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)時(shí)間較短，教師在《機(jī)械原理》課程教學(xué)中，需提前做出安排，如現(xiàn)代工具的使用、軟件的學(xué)習(xí)、各種方法的比較、綜合性作業(yè)安排等。任務(wù)的不確定性導(dǎo)致解決方法的多樣性。學(xué)生需要根據(jù)所選擇任務(wù)，基于所學(xué)的機(jī)構(gòu)學(xué)知識，甚至查閱相關(guān)文獻(xiàn)去設(shè)計(jì)解決方案，當(dāng)多個(gè)設(shè)計(jì)方案確定后，需要比較各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，必然會深入了解每個(gè)所設(shè)計(jì)的傳動方案，最終方案確定后，需對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析，因有了方案設(shè)計(jì)的深刻理解，設(shè)計(jì)的目的已非常清楚，在相應(yīng)分析時(shí)，對方法的選擇和掌握自然水到渠成，加深了對所學(xué)理論知識的認(rèn)識，明確了理論知識的實(shí)際應(yīng)用，從而不至感覺學(xué)無所用。

三、分析和解釋數(shù)據(jù)能力

在我國的工程教育認(rèn)證中，第二條畢業(yè)要求學(xué)生能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論[5]。傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)整個(gè)傳動方案為教師所指定，分析方法固定，無需學(xué)生深入了解，只需按部就班完成畫圖和分析即可，可見，傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)在第二條畢業(yè)能力要求上基本沒起到培養(yǎng)作用。改革后的課程設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)任務(wù)到設(shè)計(jì)方案的確定，均需要學(xué)生根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，然后根據(jù)所學(xué)知識，自己設(shè)計(jì)傳動方案，并需要通過多方案的比較而得出可行方案。在方案確定后，詳細(xì)設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際任務(wù)確定各參數(shù)，最后對機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析。為了更真實(shí)地讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)的意義和正確性，要求學(xué)生對所設(shè)計(jì)的傳動方案進(jìn)行全部或者部分的搭接實(shí)驗(yàn)，通過搭接實(shí)物并測量參數(shù)，再與理論分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，找出誤差存在原因，從而得出相應(yīng)結(jié)論。

四、考核方式的改進(jìn)

評估學(xué)習(xí)產(chǎn)出是OBE教育模式中十分重要的環(huán)節(jié)，如何合理地對各項(xiàng)能力進(jìn)行客觀評價(jià)，對課程的改革及持續(xù)改進(jìn)有非常重要的作用，與課程設(shè)計(jì)所培養(yǎng)能力相對應(yīng)，《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)成績分為四部分：選題成績、平時(shí)成績、設(shè)計(jì)成績及答辯成績。各部分成績分值及考核依據(jù)如下。選題成績占總成績的30%。主要考查設(shè)計(jì)機(jī)械傳動系統(tǒng)方案能力。每個(gè)團(tuán)隊(duì)均需通過PPT形式，結(jié)合參考文獻(xiàn)查閱或調(diào)研情況，對自己團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行說明，根據(jù)所定任務(wù)設(shè)計(jì)兩到三種機(jī)械傳動方案，每個(gè)方案中必須包含兩至三種典型傳動機(jī)構(gòu)，并且必須包含四桿以上連桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)傳動方案是否合理、考慮是否周全、有無創(chuàng)新點(diǎn)、是否實(shí)用進(jìn)行綜合考核。平時(shí)成績占總成績的10%，主要依據(jù)設(shè)計(jì)階段的出勤情況和態(tài)度評定，這是設(shè)計(jì)正常進(jìn)行的基本保證，也是初步對畢業(yè)要求9中個(gè)人與團(tuán)隊(duì)能力的培養(yǎng)。設(shè)計(jì)成績占總成績的40%，主要評估工程基礎(chǔ)理論知識應(yīng)用能力與分析和解釋數(shù)據(jù)能力，根據(jù)所選擇分析方法、數(shù)據(jù)分析的正確性、模型建立、運(yùn)動仿真、簡圖繪制等進(jìn)行評價(jià)。答辯成績占總成績的20%，各組將集中設(shè)計(jì)階段的工作及成果以PPT形式作匯報(bào)，主要介紹組員分工及完成情況，組員自評分，搭接視頻等，并回答提問，據(jù)此評判答辯成績。通過此類考核方式，對畢業(yè)生的能力9（個(gè)人與團(tuán)隊(duì)）和10（溝通，包括撰寫報(bào)告和陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令）也起到初步培養(yǎng)的效果。此外，上述基于OBE工程教育理念的考核方式對教師的教學(xué)投入提出很高要求。例如：教師需要投入較多的精力和心血研究繁瑣的教學(xué)目標(biāo)分解和教學(xué)方法選擇，要求其自身具有扎實(shí)的專業(yè)理論知識、較廣博的基礎(chǔ)知識面、較強(qiáng)的動手能力及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。對設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的各種方案及其特點(diǎn)要有充分認(rèn)識，能夠正確引導(dǎo)學(xué)生，使他們經(jīng)過認(rèn)真思考和分析比較后，可以選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆桨浮＿@樣才能適應(yīng)當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)改革和發(fā)展的需要，從而有效引導(dǎo)學(xué)生積極思考，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。

五、結(jié)束語

經(jīng)過近兩年的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)根據(jù)OBE教學(xué)理念改革后的《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)，為學(xué)生機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、工程基礎(chǔ)理論知識應(yīng)用能力、分析問題和解決問題的能力以及團(tuán)隊(duì)合作和工程實(shí)踐能力的鍛煉和提高提供了很好的平臺，并確實(shí)取得了較好的效果。然而，OBE工程教學(xué)模式是一個(gè)系統(tǒng)的工程，無論是在設(shè)計(jì)內(nèi)容，還是在設(shè)計(jì)方法和評估方式上，還有很多需要完善之處，需要進(jìn)一步的改革和探索，持續(xù)改進(jìn)，以更好地培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的畢業(yè)能力，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師的目標(biāo)。

作者：曾達(dá)幸 李飛 侯雨雷 宜亞麗 鄭立娟 張芳芳 單位：燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院

參考文獻(xiàn)：

[1]中國工程教育專業(yè)認(rèn)證委員會.工程教育認(rèn)證一點(diǎn)通[M].北京：教育科學(xué)出版社，2015.

[2]余天佐，劉少雪.從外部評估轉(zhuǎn)向自我改進(jìn)—美國工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)EC2000的變革及啟示[J].高等工程教育研究，2014，（6）：28-34.

[3]顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”（OBE）的工程教育模式———汕頭大學(xué)的實(shí)踐與探索[J].高等工程教育研究，2014，（1）：27-37.

機(jī)械原理范文第5篇

關(guān)鍵詞：機(jī)械原理；課件；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)方式

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0058-02

“機(jī)械原理”課程是高等學(xué)校工科機(jī)械工程類高年級本科生的一門必修課，也是主干技術(shù)基礎(chǔ)課程之一，主要培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)綜合能力。其研究對象是機(jī)械，研究內(nèi)容是有關(guān)機(jī)械的基本理論問題，主要包括：[1]機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動分析和力分析、機(jī)械的效率、自鎖、平衡和速度波動的調(diào)節(jié)、平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)的基本知識和設(shè)計(jì)方法、其他常用機(jī)構(gòu)的基本知識、機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。本課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握各種基本機(jī)構(gòu)及由它們組成的機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、基本知識、分析和設(shè)計(jì)方法，并具備進(jìn)行簡單機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計(jì)的初步能力，它在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維以及機(jī)械工程實(shí)踐能力訓(xùn)練等方面均具有極其重要的作用。[2]

可見，該課程的理論性、實(shí)踐性都很強(qiáng)。由于教材中使用了大量的公式論述和圖片展示，使得傳統(tǒng)教學(xué)中的教師雖然工作非常辛苦，但依然很難把課程講得生動形象。本文就如何提高“機(jī)械原理”課堂的教學(xué)有效性進(jìn)行了一些探索和實(shí)踐。

一、提高“機(jī)械原理”課堂教學(xué)質(zhì)量的一些探索和實(shí)踐

1.改進(jìn)課件

教師向?qū)W生傳授知識除了依靠語言講授讓學(xué)生聽之外，還要通過上課用的課件讓學(xué)生看。課件是教師和學(xué)生之間溝通并進(jìn)行知識傳遞的一個(gè)很重要的橋梁。制作“機(jī)械原理”課件時(shí)，要選擇不同的多媒體手段來展示不同的知識點(diǎn)和教學(xué)內(nèi)容。采用信息量大、節(jié)奏較快的視頻，來展示課程開篇、部分章節(jié)的技術(shù)應(yīng)用實(shí)例和展望等相關(guān)內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，擴(kuò)大學(xué)生的視野。根據(jù)學(xué)生的興趣和專業(yè)特點(diǎn)有所區(qū)分地收集展示信息、選擇應(yīng)用實(shí)例。除通用的實(shí)例外，物流機(jī)械設(shè)備專業(yè)學(xué)生可優(yōu)先選擇如分揀機(jī)、包裝機(jī)等方面的實(shí)際案例。由于含有大量公式和理論性較強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容，所以不太適合使用視頻。因此使用幻燈片來展示“機(jī)械原理”課程理論部分。在原理分析、理論推導(dǎo)、例題講解時(shí)，采用節(jié)奏較慢、可以逐頁顯示的PPT方式（Powerpoint演示），模仿板書教學(xué)的情景，把推理的每一步逐行顯示出來，[3]公式每一步用不同的顏色予以區(qū)別。為使得學(xué)生在課堂上能清楚聽到教師講課的聲音，也為了讓學(xué)生能安靜思考，盡量不要用太多的背景音樂和動畫效果。

課堂演示中，還可用三維繪圖軟件把教材中提到的某些重要機(jī)構(gòu)的三維模型顯示出來，并自由地將其旋轉(zhuǎn)、縮放、拆分，讓學(xué)生從多個(gè)角度觀察。對各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動仿真演示，并可以自由控制仿真的速度、顯示的比例和視圖的方向。用鎖定命令，分別把鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中不同位置的連桿固定進(jìn)行仿真，即可清楚地展示曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)間的轉(zhuǎn)化，說明倒置機(jī)構(gòu)的概念。通過軟件的后處理，精確繪制搖桿的位移、速度、加速度曲線，可更為有效地講述曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性。

當(dāng)然，課堂的主題依然是教師講授及師生互動，課件只是多媒體教學(xué)的一種載體和輔助工具。對于課件的使用方法、播放速度，教師應(yīng)根據(jù)課堂的實(shí)際進(jìn)展情況尤其是學(xué)生的反應(yīng)進(jìn)行把握。對課件的改進(jìn)示例如圖1所示。

2.改革教學(xué)方式

在教學(xué)過程中，筆者認(rèn)為“機(jī)械原理”課程有六個(gè)核心知識點(diǎn)：機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析計(jì)算、機(jī)構(gòu)力分析計(jì)算、連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)，即簡稱為三大計(jì)算和三大機(jī)構(gòu)。對“機(jī)械原理”課程的基本知識如六個(gè)知識點(diǎn)，宜采用系統(tǒng)講授法，在一個(gè)相對較短的時(shí)間，大容量、高效率地傳遞豐富的知識；對重要章節(jié)如機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等，可設(shè)置習(xí)題課，使得學(xué)生能綜合運(yùn)用所學(xué)知識并系統(tǒng)掌握；對某些知識點(diǎn)如適用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的，要求學(xué)生分析產(chǎn)品特征和運(yùn)動特征并練習(xí)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)課程知識點(diǎn)的融會貫通，以便學(xué)生進(jìn)一步消化吸收所學(xué)知識。

課堂上要多采用討論法教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生積極主動參與，學(xué)生每四名組成一個(gè)小組并自愿選擇章節(jié)內(nèi)容，到圖書館或上網(wǎng)搜集相應(yīng)的信息和材料，然后組織和整理，形成課前五分鐘內(nèi)容介紹的PPT文件。學(xué)生演示后，教師再詳細(xì)講解相關(guān)知識。這樣可以使學(xué)生更深刻、更準(zhǔn)確地掌握知識。一些重要的理論采用實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課堂教學(xué)相結(jié)合的方式，通過實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力；聘請專家講授一些相關(guān)的前沿問題，激發(fā)學(xué)生的求知欲望和責(zé)任感。充分利用網(wǎng)絡(luò)媒體和多媒體課件的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行輔助教學(xué)，[4]活躍課堂氣氛，增加教學(xué)信息量，開闊學(xué)生的視野，便于學(xué)生理解和掌握課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)，提高課堂的教學(xué)質(zhì)量。

3.改革課程設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的“機(jī)械原理”課程設(shè)計(jì)題目主要局限于牛頭刨床機(jī)構(gòu)、蜂窩煤沖壓成型機(jī)及自動打印機(jī)等。[5]為了兼顧課程教學(xué)要求又體現(xiàn)專業(yè)特色，有必要對課程設(shè)計(jì)題目進(jìn)行改革，對于具有物流特色的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)，主要采用起重機(jī)、分揀機(jī)、自動升降臺等能體現(xiàn)物流特色的典型機(jī)構(gòu)和設(shè)備進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。在四年內(nèi)每年課程設(shè)計(jì)的題目不重復(fù)，每位學(xué)生的設(shè)計(jì)參數(shù)規(guī)定完全不同，盡量避免學(xué)生相互抄襲。

在課程設(shè)計(jì)之前要求學(xué)生必須參加一些實(shí)驗(yàn)課，如“機(jī)械創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)”。實(shí)驗(yàn)課上利用學(xué)校提供的“慧魚”模型，要求學(xué)生把各種組件適當(dāng)?shù)慕M裝起來，從而得到不同的機(jī)構(gòu)。比如組裝成將曲柄的勻速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化成搖桿的變速擺動的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、組裝成將曲柄的勻速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化成滑塊的直線移動的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，以及組裝成運(yùn)動形式更加多樣和復(fù)雜的五桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu)等。通過這些鍛煉，明顯增加了學(xué)生動手實(shí)踐的機(jī)會和學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，因而課程設(shè)計(jì)效果也明顯增強(qiáng)。[5]

4.作業(yè)的設(shè)計(jì)

培養(yǎng)創(chuàng)新能力要循序漸進(jìn)，需要平時(shí)的勤學(xué)苦練以獲得堅(jiān)實(shí)的基本功，這不是短期內(nèi)就能達(dá)到的。對于六大知識點(diǎn)的習(xí)題，尤其如圖解法和解析法等，需要學(xué)生多加練習(xí)。比如“機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析”章節(jié)的內(nèi)容，學(xué)生學(xué)習(xí)起來往往感到有些困難。教師就可采用課前安排復(fù)習(xí)理論力學(xué)相關(guān)內(nèi)容，課堂講授運(yùn)動分析的解題步驟和方法，課后習(xí)題練習(xí)和輔導(dǎo)的方式教學(xué)。對于解析法可安排一些編程訓(xùn)練，逐步熟悉相關(guān)設(shè)計(jì)。以上方式，有效鍛煉了學(xué)生的綜合能力。除了教材上的作業(yè)外，還應(yīng)適當(dāng)布置來源于實(shí)際生活的大作業(yè)題，這相當(dāng)于小型的課程設(shè)計(jì)。這種大作業(yè)題目要因人而異，使不同層次的學(xué)生都能進(jìn)行設(shè)計(jì)并有所收獲。[6]

5.課堂教學(xué)中的問題設(shè)計(jì)

讓學(xué)生提出問題可有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，問題可激發(fā)靈感。在課堂教學(xué)中，引進(jìn)基于問題驅(qū)動的教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和學(xué)以致用的能力得到鍛煉。教師往往給定問題，也可讓學(xué)生自己提出問題，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度理解所講述的知識要點(diǎn)。

（1）解釋性問題。[7]例如在講解“連桿機(jī)構(gòu)”之前，先告訴學(xué)生公交車的車門就是一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)，然后提出問題：“這個(gè)開關(guān)門機(jī)構(gòu)是如何由連桿組成的？為什么采用這種機(jī)構(gòu)？能采用別的連桿機(jī)構(gòu)嗎？”然后帶著問題進(jìn)行授課。在學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容之前給學(xué)生拋出有實(shí)際應(yīng)用的問題，能激起學(xué)生強(qiáng)烈的好奇心和興趣；在授課完成之后，再讓學(xué)生回答前面提出的問題，這樣學(xué)生可以更加深刻地理解、吸收并消化相應(yīng)知識。

（2）啟發(fā)性問題。采用啟發(fā)式提問教學(xué)，學(xué)生先思考，再請教師更正、補(bǔ)充，啟發(fā)學(xué)生思維，循序漸進(jìn)，最后教師小結(jié)，對各個(gè)回答進(jìn)行比較，這樣可以引導(dǎo)學(xué)生積極主動地參與到課堂互動教學(xué)中，不斷思考和探索新知識，從而加強(qiáng)創(chuàng)新思維訓(xùn)練。例如在講解機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析時(shí)，給出一道帶有機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖的題目，要求學(xué)生用剛學(xué)過的相關(guān)知識把該機(jī)構(gòu)的各個(gè)加速度求出來。

二、結(jié)論

對提高“機(jī)械原理”課堂的教學(xué)有效性和教學(xué)質(zhì)量的問題進(jìn)行了探索，包括對課件的改進(jìn)、教學(xué)方式改革、課程設(shè)計(jì)改革、作業(yè)的設(shè)計(jì)、基于問題的教學(xué)設(shè)計(jì)等。理論和實(shí)踐均證明：這些措施可明顯促進(jìn)教師和學(xué)生之間的交流與互動，擴(kuò)大學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)創(chuàng)新思維訓(xùn)練，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和學(xué)以致用的能力，從而有效提高“機(jī)械原理”課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)有效性。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，2006.

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[3]李紹青，魏常武.利用多媒體技術(shù)提高《機(jī)械原理》教學(xué)質(zhì)量[J].裝備制造技術(shù)，2009，（10）：175-176.

[4]王衛(wèi)民.《機(jī)械原理》課程改革探索及實(shí)踐[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011，（6）：177.

[5]管鋒，周傳喜.《機(jī)械原理》課程實(shí)踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2011，34（4）：121-122.