首页 -> 2008年第8期
《机械设计基础》教学中的几点体会
作者：谢振宇
[关键词]机械设计 现代机械 工程设计
《机械设计基础》是近机械类专业的一门主要技术基础课程。在南京航空航天大学，选择该门课程的有飞行器设计与工程、热能与动力工程、测控技术与仪器、电气工程与自动化、材料科学与工程、探测制导与控制技术等不同专业的诸多学生。由于授课对象不同，该课程教学也具有与《机械原理》和《机械设计》不一样的特点。下面分四方面谈谈笔者的体会。
1.如何提高学生的兴趣。选择该门课程的学生有不同的专业背景，有的以兴趣而选择该门课学习，有的是抱着从众的心理选择该门课学习。从众的学生实际并不清楚为何要学习《机械设计基础》，相对于其它如控制、测试、电子、单片机等热门课程而言，他们学习该课程的积极性不高。因此，如何提高学生学习该课程的主动性与积极性是课程教学首要考虑的问题。
一般而言，任何一门课程的“绪论”都要谈到“为什么学”、“学到什么”以及“如何学”的问题。笔者介绍在“绪论”这一章节，以几个例子为背景，介绍机械的发展过程。如“牛拉耕田”、“拖拉机耕田”到“现代农业机械”，“马车”、“普通汽车”到“现代汽车”，“手摇纺车”、“传统纺织机械”到“现代纺织机械”等，通过这些学生容易理解且熟悉的例子，来激发学生的兴趣，使他们懂得现代机械是在传统机械的基础上集成了控制系统、测试系统及其他辅助系统等发展而来的。通过对“现代农业机械”、“现代汽车”、“现代纺织机械”等的介绍，使学生了解到现代机械仍然以机械工程为基础。作为工科学生必须具备机械设计基础知识，才能为后继专业课程的学习及日后技术革新打好基础。这样的讲解使学生懂得“为什么学”，树立“机械不会过时”或“机械是有用”的思想。
为了提高学生的学习兴趣，尽可能地做到理论联系实际。如在作“螺旋幅的受力分析”时，将螺旋幅受力等效为斜面上滑块的匀速上升或下降，然后得到“自锁条件”；在讲解“棘轮机构运动传递的单向性”知识点时，先指出链传动即可完成脚踏圆周运动转变为车轮圆周运动，然后以自行车下坡为例，引出“棘轮机构”的特点，使学生感受深刻。
2.内容的整体性。例子是诠释理论、概念的方法之一。现行教材中例题都是给出一些已知参数，设计另外一些参数。笔者认为，这样的例题讲解不易使学生整体掌握该类设计，若将这类例题讲解扩大为该类设计的讲解，效果可能会更好。
以“一对斜齿圆柱齿轮”设计为例，题中一般给出斜齿圆柱齿轮传递的功率、输入转速、传动比等已知参数，要求设计该对斜齿圆柱齿轮。对于这样的设计题，笔者认为应当从该类零件设计的第一步做起，即为何选择斜齿轮，由此与前面所学的的直齿轮特点联系起来，使学生学习印象深刻；第二步介绍传动比，向学生提出为什么前人的经验是传动比应在一定范围内选择，且过大过小会有什么问题？当电机输入和用户的输出一定，传动比过大时，如何解决这样的问题等；然后转到齿轮材料及其热处理方式、齿轮齿数的选择等，最后根据强度条件确定其余参数。这样，使学生从整体上把握设计方向，即使条件改变，仍然能通过够举一反三解决问题。
3.关键内容的提炼。《机械设计基础》前一部分内容介绍了三大类常用机构：平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构，其中各类机构又可划分为很多种类。后一部分介绍通用零部件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法等，其内容繁多，学生普遍感到没有头绪。因此，文献提出确定教学主线的重要性，下面笔者谈谈对各部分内容讲授的一点体会。
以“齿轮机构”为例，这部分又可分为“标准齿轮”、“变位齿轮”两个内容。它包含的基本概念和基本原理之多，是其他常用机构和常用零件不能相比的。尽管如此，笔者认为应紧紧抓住了“渐开线特点”及“齿轮齿条啮合特点”，如只要准确理解了“渐开线特点”，特别是渐开线在基圆做“纯”滚动这一特点，就容易理解渐开线齿廓啮合时“啮合线为定直线”、“定传动比传动”、“可分性”等特点，以及渐开线齿轮“正确啮合的条件”、“连续传动的条件”等内容。同样，只要准确理解了“齿轮齿条啮合特点”，特别是齿条的渐开线为直线这一特点，就容易理解齿轮的加工原理、根切现象、最少齿数及变位齿轮等内容。所谓“纲举目张”，在讲授过程中时时和“渐开线特点”或“齿轮齿条啮合特点”相联系，抓住主线、突出重点、环环相扣、层层推进，这样学生对所学内容就容易理解，不会有“繁杂”的感觉。
4.培养学生的工程意识。笔者体会，任何一种工程设计都是“折中”或“权衡”设计，工程设计最基本的“折中”就是成本与性能的“折中”。一般而言，性能越好、功能越复杂，成本就越高，设计时必须根据使用对象、使用场合综合考虑。机械设计中的参数选择也是如此。如齿轮齿数不能过多或过少，带传动的线速度不能过大或过小等。对工程设计实质的了解，对今后的工作将有很大的帮助。另外，各章列出的种表格或数据，是前人实践经验的总结，我们应该让学生了解这些表格或数据，启发学生在设计中如何参考前人的经验，同时又不机械照搬前人的经验，在前人经验的基础上有所创新。
《机械设计基础》是一门重要的专业技术基础课，在课程教学中，需要不断改进教学方法，使学生全面准确掌握相关基本概念、基本原理、基本的设计原理和计算方法，培养学生的工程意识、创新能力，为将来的工作打下坚实的基础。
参考文献:
[1]杨可桢,程光蕴.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社,1999.
[2]戴振东,岳林.机械设计基础[M].北京:国防工业出版社,2006.
[3]谢振宇.《机械设计基础》教学方法探讨[J].鞍山师范学院学报,2004,6,(4).