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摘要:《机械设计基础》课程是高职院校机械类、近机类专业一门十分重要的专业平台课。针对目前高职院校《机械设计基础》教材存在着内容多与学时少的矛盾、部分内容与培养技能型人才不相适应、新的设计方法没有具体体现等问题,文章提出了解决这些问题的对策。
关键词:高职;机械设计基础;教材编写;技能型人才
中图分类号:G714文献标识码:A文章编号:1672-5727(2010)08-0125-02
《机械设计基础》课程是高职院校机械类、近机类专业一门承上启下的专业平台课,该课程的教学内容对学生毕业后从事专业工作起着十分重要的作用。但目前具有高职特色的符合学习者自身条件的《机械设计基础》教材并不多。因此,编写出与高职院校培养技能型人才相适应的《机械设计基础》教材是十分重要的,也是非常迫切的。
《机械设计基础》教材中存在的问题
现有的高职院校机械类、近机类《机械设计基础》教材大多数是在原来中专学校《机械原理》、《机械零件》教材的基础上综合而成的,这样的教材摆脱不了其原有的不足。主要表现在:(1)内容偏多,与现在高职院校《机械设计基础》课程“少学时”的矛盾比较突出;(2)部分内容与培养技能型人才不相适应;(3)与该课程相关的新技术、新知识内容基本没有;(4)习题类型少且大题多,学生完成这些作业后难以巩固所学的知识,难以达到举一反三的目的。
《机械设计基础》教材的编写对策
《机械设计基础》课程涉及的知识面广,实用性强。为了使该门课程与高职院校的培养目标相适应,解决“学时少”的问题,同时适当增加部分与其相关的新知识、新设计方法,可采用以下一些做法。
对内容进行适当删减与整合现有的高职院校《机械设计基础》教材还编入了一些与培养技能型人才关系不十分紧密的内容,轴承的寿命计算就是一个明显的例子。现在,工程技术人员在设计时一般只是对轴承选择具体的型号,而不对其进行寿命计算。轴承寿命计算这部分内容并不实用,并且相对而言,学生对这部分内容不易理解,学起来感到比较枯燥,计算也较为困难。因此,这样的内容应删除,应将重点放在轴承类型、型号选择、轴承的安装和调试等方面。类似情况还出现在螺栓连接的强度计算、按连杆三个位置设计四杆机构等内容中。一般的《机械设计基础》教材对直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的受力分析与计算、强度计算与设计等内容都是分别作为一个章节的内容单独叙述的,但它们之间有许多相似的地方。为此,可以把直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的受力分析与计算放在一起,把直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮的强度计算及设计计算内容放在一起。在叙述齿轮强度计算时,对公式直接写出而不进行推导。但对公式中字母表示的含义、字母数值的选取等内容应详细解释。由于这些公式是放在一起叙述的,因此,在公式中相同的字母只需叙述一次,避免以往在不同章节中重复叙述同一字母的情况。最后,将传递功率、转速、传动比等条件相同的闭式齿轮作为直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮设计的例题编入。由于斜齿圆柱齿轮在这时所取的材料和一些参数以及一些数据的计算与直齿轮是一样的,因此,紧接在直齿圆柱齿轮后面的斜齿圆柱齿轮设计例题就不必编入这些与直齿圆柱齿轮设计相重复的内容。这样就减少了内容,加快了斜齿轮的设计进度。这两个例题叙述结束后,再对这两种传动在设计时得出的数据进行比较,得出它们各自的优缺点。这样做的优点是:一方面压缩了课时,便于学生理解与记忆,另一方面能使学生对直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮之间的不同点有更深刻的了解,便于学生更好地掌握这方面的知识。
所举例题应与培养目标相适应《机械设计基础》教材中的例题是为使学生能更好地领会、理解、巩固所学的相关知识服务的,现有教材中的例题确实是在这样做。但细细分析这些例题,还是不能很好地适应培养技能型人才的需要。例如,某《机械设计基础》教材中有这样的例题:已知一只正常齿制的标准直齿圆柱齿轮的齿顶圆直径da=380mm,齿数z=36,求其分度圆直径d、齿根圆直径df、全齿高h、齿厚s。这样的例题,代入公式能很方便地算出该齿轮的模数为10mm,从而计算出分度圆直径d等数据。但在企业实际中遇到一只齿顶圆直径公称尺寸为380mm的标准直齿圆柱齿轮,齿顶圆直径的实际尺寸不可能是380mm,且往往要比380mm小。为了使学生掌握直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算公式,并使例题更能符合培养技能型人才的需要,可进行这样的改动:某厂有一只我国制造正常齿制的标准直齿圆柱齿轮已损坏不能使用,需要制造另一只新齿轮来代替它。现在数得该齿轮的齿数z=36,测得其齿顶圆直径da=379.64mm。为了绘制新齿轮的零件图,请求出其分度圆直径d、齿顶圆直径da、齿根圆直径df、全齿高h、齿厚s、压力角α。这时,代入公式算出来的该齿轮的模数为9.99mm。由于齿轮的模数是标准值,所以,可以断定原齿轮的模数一定是与9.99mm最接近的标准模数值10mm。再根据该标准值,算出分度圆直径d=360mm、齿顶圆直径da=380mm等其他值,确定压力角为20°。由于学生毕业以后会常遇到这样的齿轮测绘和计算,所以这样的例题编写更具有实际意义。
编入零件图内容对于V带传动、齿轮传动等的设计,除了相关计算外,最终目的还是体现在零件图上。目前,较多的《机械设计基础》教材已将原有零件图的内容删除了,这并不合适。由于零件图公差、倒角圆角等尺寸的确定都需要查阅相关的资料,绘图时要考虑选择图纸的幅面、采用的绘图比例,因此,在教材例题中对设计计算好的每一种传动给出相应的零件图,学生设计计算好每一种传动,绘制出相应的零件图,是他们在其他课程中得不到的一种学习和训练。由于学生毕业后从事与本专业有关的工作会经常接触这种零件图,因此,在教材中必须编入零件图内容。
教材中应增加新内容机械设计是一门既古老又年轻的学科。计算机的产生使得与《机械设计基础》内容相匹配的新知识、新设计方法不断出现,工厂企业的工程技术人员正使用这些新知识、新方法从事设计工作。但综观目前高职院校的《机械设计基础》教材,基本上没有关于这些新知识、新方法的内容。为了让学生掌握这方面的知识和技能,与工厂企业的实际情况紧密结合,《机械设计基础》教材中迫切需要编入这方面的内容。由于传统的V带传动设计、齿轮传动设计等都是比较花费时间的事,为了提高设计效率,便于多种计算方案进行比较,增加设计的准确性和可靠性,工厂企业的工程技术人员对于一些重要的设计计算,往往直接使用V带传动设计、齿轮传动设计软件在计算机上完成。由于市场上有多种这样的设计软件,并且现在计算机在学生中普及,将这部分内容编进教材是理所当然的事。由于图解法具备容易学习和掌握、几何关系清晰等优点,在《机械设计基础》教材中常作为一种设计方法来叙述,并用来求解如平面连杆中的构件长度、传动角等的数据。但图解法求解的数据精度低,这就限制了它在求解尺寸精度要求高的机构中的应用。在计算机上学生使用AutoCAD等软件,并用图解法来求解平面连杆中的构件长度、传动角等数据,一方面保持了图解法的优点,另一方面能避免图解法求解数据精度低的不足。为此,将这种使用计算机的图解法编入《机械设计基础》教材,可使之增加新活力。
教材编写与多媒体课件相匹配《机械设计基础》课程中的平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等内容,用多媒体进行教学可增加这些机构运动的直观性,便于学生理解与记忆,同时能激发学生的学习兴趣。用多媒体进行教学还可以节省在黑板上书写、画图所需的许多时间,弥补“学时少”的不足。因此,《机械设计基础》课教师纷纷采用了多媒体教学。但多媒体教学的一个最大不足是学生对一些要记的内容来不及记录。为此,编写教材一定要与多媒体课件相匹配,或者说一定要有与教材相匹配的多媒体课件,这样可以大大减少学生的记录量,从而提高学习效率。
编写与教材相配套的习题集学生要对《机械设计基础》内容进一步地理解、巩固,并对课上所学的内容举一反三,必须做大量的作业。但现行的《机械设计基础》教材每章内容后面的习题,大多是要花较多时间进行计算的计算题。学生就是把这些计算题全部做完,也难以达到很好地巩固所学知识、举一反三的目的。因此,在编教材时必须编写与之配套的习题集。在习题集中,不但要有计算题,还应有填空题、判断题、选择题、改错题、问答题、作图题等多种形式的题目。这些习题应与培养技能型人才的目标相适应,与教材对应部分紧密相联,难度不应太大。学生完成这些作业后,能掌握和巩固所学知识,从而为后续课程奠定基础。
《机械设计基础》课程是高职院校机械类、近机类专业一门十分重要的专业平台课。在高职院校从事多年机械设计基础课程教学的教师应共同努力,编写出适合高职学生特点的、与众不同并符合培养技能型人才需要的《机械设计基础》教材,为培养出机械类、近机类专业的高质量学生做出应有的贡献。
参考文献:
[1]岳大鑫.机械设计基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,2008.
[2]马艳霞.机械设计基础[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2008.
[3]于兴芝.机械设计基础[M].武汉:武汉理工大学出版社,2008.
[4]徐钢涛.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社,2007.
[5]韩提文.《模拟电子技术》教材的编写思想与实践[J].中国职业技术教育,2008,(16):36-37.
作者简介:
张锦明(1954—),男,江苏无锡人,无锡工艺职业技术学院副教授,高级工程师,研究方向为机械设计教学与陶瓷机械设计。
关键词:高职;机械设计基础;教材编写;技能型人才
中图分类号:G714文献标识码:A文章编号:1672-5727(2010)08-0125-02
《机械设计基础》课程是高职院校机械类、近机类专业一门承上启下的专业平台课,该课程的教学内容对学生毕业后从事专业工作起着十分重要的作用。但目前具有高职特色的符合学习者自身条件的《机械设计基础》教材并不多。因此,编写出与高职院校培养技能型人才相适应的《机械设计基础》教材是十分重要的,也是非常迫切的。
《机械设计基础》教材中存在的问题
现有的高职院校机械类、近机类《机械设计基础》教材大多数是在原来中专学校《机械原理》、《机械零件》教材的基础上综合而成的,这样的教材摆脱不了其原有的不足。主要表现在:(1)内容偏多,与现在高职院校《机械设计基础》课程“少学时”的矛盾比较突出;(2)部分内容与培养技能型人才不相适应;(3)与该课程相关的新技术、新知识内容基本没有;(4)习题类型少且大题多,学生完成这些作业后难以巩固所学的知识,难以达到举一反三的目的。
《机械设计基础》教材的编写对策
《机械设计基础》课程涉及的知识面广,实用性强。为了使该门课程与高职院校的培养目标相适应,解决“学时少”的问题,同时适当增加部分与其相关的新知识、新设计方法,可采用以下一些做法。
对内容进行适当删减与整合现有的高职院校《机械设计基础》教材还编入了一些与培养技能型人才关系不十分紧密的内容,轴承的寿命计算就是一个明显的例子。现在,工程技术人员在设计时一般只是对轴承选择具体的型号,而不对其进行寿命计算。轴承寿命计算这部分内容并不实用,并且相对而言,学生对这部分内容不易理解,学起来感到比较枯燥,计算也较为困难。因此,这样的内容应删除,应将重点放在轴承类型、型号选择、轴承的安装和调试等方面。类似情况还出现在螺栓连接的强度计算、按连杆三个位置设计四杆机构等内容中。一般的《机械设计基础》教材对直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的受力分析与计算、强度计算与设计等内容都是分别作为一个章节的内容单独叙述的,但它们之间有许多相似的地方。为此,可以把直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的受力分析与计算放在一起,把直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮的强度计算及设计计算内容放在一起。在叙述齿轮强度计算时,对公式直接写出而不进行推导。但对公式中字母表示的含义、字母数值的选取等内容应详细解释。由于这些公式是放在一起叙述的,因此,在公式中相同的字母只需叙述一次,避免以往在不同章节中重复叙述同一字母的情况。最后,将传递功率、转速、传动比等条件相同的闭式齿轮作为直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮设计的例题编入。由于斜齿圆柱齿轮在这时所取的材料和一些参数以及一些数据的计算与直齿轮是一样的,因此,紧接在直齿圆柱齿轮后面的斜齿圆柱齿轮设计例题就不必编入这些与直齿圆柱齿轮设计相重复的内容。这样就减少了内容,加快了斜齿轮的设计进度。这两个例题叙述结束后,再对这两种传动在设计时得出的数据进行比较,得出它们各自的优缺点。这样做的优点是:一方面压缩了课时,便于学生理解与记忆,另一方面能使学生对直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮之间的不同点有更深刻的了解,便于学生更好地掌握这方面的知识。
所举例题应与培养目标相适应《机械设计基础》教材中的例题是为使学生能更好地领会、理解、巩固所学的相关知识服务的,现有教材中的例题确实是在这样做。但细细分析这些例题,还是不能很好地适应培养技能型人才的需要。例如,某《机械设计基础》教材中有这样的例题:已知一只正常齿制的标准直齿圆柱齿轮的齿顶圆直径da=380mm,齿数z=36,求其分度圆直径d、齿根圆直径df、全齿高h、齿厚s。这样的例题,代入公式能很方便地算出该齿轮的模数为10mm,从而计算出分度圆直径d等数据。但在企业实际中遇到一只齿顶圆直径公称尺寸为380mm的标准直齿圆柱齿轮,齿顶圆直径的实际尺寸不可能是380mm,且往往要比380mm小。为了使学生掌握直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算公式,并使例题更能符合培养技能型人才的需要,可进行这样的改动:某厂有一只我国制造正常齿制的标准直齿圆柱齿轮已损坏不能使用,需要制造另一只新齿轮来代替它。现在数得该齿轮的齿数z=36,测得其齿顶圆直径da=379.64mm。为了绘制新齿轮的零件图,请求出其分度圆直径d、齿顶圆直径da、齿根圆直径df、全齿高h、齿厚s、压力角α。这时,代入公式算出来的该齿轮的模数为9.99mm。由于齿轮的模数是标准值,所以,可以断定原齿轮的模数一定是与9.99mm最接近的标准模数值10mm。再根据该标准值,算出分度圆直径d=360mm、齿顶圆直径da=380mm等其他值,确定压力角为20°。由于学生毕业以后会常遇到这样的齿轮测绘和计算,所以这样的例题编写更具有实际意义。
编入零件图内容对于V带传动、齿轮传动等的设计,除了相关计算外,最终目的还是体现在零件图上。目前,较多的《机械设计基础》教材已将原有零件图的内容删除了,这并不合适。由于零件图公差、倒角圆角等尺寸的确定都需要查阅相关的资料,绘图时要考虑选择图纸的幅面、采用的绘图比例,因此,在教材例题中对设计计算好的每一种传动给出相应的零件图,学生设计计算好每一种传动,绘制出相应的零件图,是他们在其他课程中得不到的一种学习和训练。由于学生毕业后从事与本专业有关的工作会经常接触这种零件图,因此,在教材中必须编入零件图内容。
教材中应增加新内容机械设计是一门既古老又年轻的学科。计算机的产生使得与《机械设计基础》内容相匹配的新知识、新设计方法不断出现,工厂企业的工程技术人员正使用这些新知识、新方法从事设计工作。但综观目前高职院校的《机械设计基础》教材,基本上没有关于这些新知识、新方法的内容。为了让学生掌握这方面的知识和技能,与工厂企业的实际情况紧密结合,《机械设计基础》教材中迫切需要编入这方面的内容。由于传统的V带传动设计、齿轮传动设计等都是比较花费时间的事,为了提高设计效率,便于多种计算方案进行比较,增加设计的准确性和可靠性,工厂企业的工程技术人员对于一些重要的设计计算,往往直接使用V带传动设计、齿轮传动设计软件在计算机上完成。由于市场上有多种这样的设计软件,并且现在计算机在学生中普及,将这部分内容编进教材是理所当然的事。由于图解法具备容易学习和掌握、几何关系清晰等优点,在《机械设计基础》教材中常作为一种设计方法来叙述,并用来求解如平面连杆中的构件长度、传动角等的数据。但图解法求解的数据精度低,这就限制了它在求解尺寸精度要求高的机构中的应用。在计算机上学生使用AutoCAD等软件,并用图解法来求解平面连杆中的构件长度、传动角等数据,一方面保持了图解法的优点,另一方面能避免图解法求解数据精度低的不足。为此,将这种使用计算机的图解法编入《机械设计基础》教材,可使之增加新活力。
教材编写与多媒体课件相匹配《机械设计基础》课程中的平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等内容,用多媒体进行教学可增加这些机构运动的直观性,便于学生理解与记忆,同时能激发学生的学习兴趣。用多媒体进行教学还可以节省在黑板上书写、画图所需的许多时间,弥补“学时少”的不足。因此,《机械设计基础》课教师纷纷采用了多媒体教学。但多媒体教学的一个最大不足是学生对一些要记的内容来不及记录。为此,编写教材一定要与多媒体课件相匹配,或者说一定要有与教材相匹配的多媒体课件,这样可以大大减少学生的记录量,从而提高学习效率。
编写与教材相配套的习题集学生要对《机械设计基础》内容进一步地理解、巩固,并对课上所学的内容举一反三,必须做大量的作业。但现行的《机械设计基础》教材每章内容后面的习题,大多是要花较多时间进行计算的计算题。学生就是把这些计算题全部做完,也难以达到很好地巩固所学知识、举一反三的目的。因此,在编教材时必须编写与之配套的习题集。在习题集中,不但要有计算题,还应有填空题、判断题、选择题、改错题、问答题、作图题等多种形式的题目。这些习题应与培养技能型人才的目标相适应,与教材对应部分紧密相联,难度不应太大。学生完成这些作业后,能掌握和巩固所学知识,从而为后续课程奠定基础。
《机械设计基础》课程是高职院校机械类、近机类专业一门十分重要的专业平台课。在高职院校从事多年机械设计基础课程教学的教师应共同努力,编写出适合高职学生特点的、与众不同并符合培养技能型人才需要的《机械设计基础》教材,为培养出机械类、近机类专业的高质量学生做出应有的贡献。
参考文献:
[1]岳大鑫.机械设计基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,2008.
[2]马艳霞.机械设计基础[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2008.
[3]于兴芝.机械设计基础[M].武汉:武汉理工大学出版社,2008.
[4]徐钢涛.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社,2007.
[5]韩提文.《模拟电子技术》教材的编写思想与实践[J].中国职业技术教育,2008,(16):36-37.
作者简介:
张锦明(1954—),男,江苏无锡人,无锡工艺职业技术学院副教授,高级工程师,研究方向为机械设计教学与陶瓷机械设计。