首页 -> 2007年第11期
小议《机械设计基础》课程设计的教学
作者：黄瑷昶
关键词：《机械设计基础》；课题；课程设计；问题
《机械设计基础》课程设计是机电类专业学生的主要专业基础课程之一，是培养学生机械设计能力的重要环节。课程设计是一项实践性教学，是基础课与专业课知识学习的交接点，起着承上启下的作用。通过课程设计，可以把《机械设计基础》、《机械制图》、《工程材料》、《力学》等所修课程的知识进行综合运用。在课程设计时需要查阅大量的国家标准、企业标准手册等相关资料，通过课程设计，可以掌握一套完整的设计原则、步骤和方法。
通过机械设计课程的学习，使学生做到：（1）掌握机械运动方案设计、通用零件的结构设计。（2）根据机器的结构和使用要求能够进行外观造型设计。（3）使学生通过绘图及运用设计资料等方面的训练，达到提高基本技能的目的。
课题的选用和课程设计的内容
课程设计课题的选用必须从职业教育的培养目标着手，课题应具有普遍性和实践性。所谓普遍性是指能够充分反映课程的理论教学内容，即通过课题的完成能够将课程大部分知识加以应用；实践性是指课题的选择要符合生产实际和尽可能与专业相结合。此外，设计工作量应当适合教学计划中规定的学时。鉴于上述要求，以常规减速器为主的机械传动装置的设计课题符合上述两个条件，所以此设计课题是一个较为理想的课题，可以检验学生学习的效果，巩固、提高和拓展所学内容。然而经常采用这样的课题无法调动教师和学生的积极性，因此，在课程设计的选题上既要科学，切合实际，又要具有多样性。
课程设计的学时安排为两周。对于整体的设计内容，以齿轮减速器的设计为例，通常采用“带式运输机”，设计输入为运输机所输出的基本数据，要求学生完成以下工作：（1）拟定、分析传动设置的设计方案。（2）选择电动机、计算传动装置的运动参数和动力参数。（3）进行传动的设计计算，即带传动、齿轮传动的计算；两根轴的结构设计、校核以及选用轴承、键和联轴器的计算；减速器的润滑和密封等。关于设计输出的内容有：装配图（A1）；轴或齿轮零件图（A3）；技术和使用维护说明书（大约20页）。最后环节为学生的设计答辩，陈述课题设计的目的和意义，讲清整体的设计思路。
课程设计应当注意的问题
（一）设计的质量
以往的程序是这样的：在设计任务下达之后，前三天的计算工作量相当大，教师和学生需要加班赶任务，有时甚至通宵达旦，十分劳累。学生没有思考的时间和余地，随之会出现应付心态，出现问题马上就问，过分依赖指导教师。也有一部分学生急于求成，做事马虎，设计计算时喜欢照搬照抄，一错都错，问题成堆。这对学生的设计质量和学习成绩都会产生一定的影响。对于教师来讲，课程设计的前三天，几十位学生争相提问，教师要不停地答疑讲解，疲惫不堪。如此以往，学生的设计质量和工作进度都难有太大的进展。为此，我们采取“化整为零”的方法进行课程设计，并收到了良好的效果。
所谓“化整为零”就是根据教学大纲，在不减少学生设计任务的前提下，把课程设计和课程的讲授结合在一起，即在学期初就将设计任务书下达给学生，让学生带着任务，有针对性地学。可以将课程设计的部分计算内容（如带传动、齿轮传动、轴的强度计算，轴承的选择和键的强度校核，还有联轴器的选择和校核等）放在机械设计基础课程的教学中，作为课后的作业，促使学生主动学习。同时教师在日常授课期间，通过批改学生的作业，适时发现学生计算中的错误并敦促他们及时纠正。课程设计的结构部分可以放在学生“装拆减速器试验”一节中同步进行。在装拆试验中，让学生仔细观察剖分式减速器的结构，轴的结构，轴承的安装和固定方法，为以后对轴和箱体的结构设计和画装配图打下基础，并要求学生在完成试验报告的同时，完成轴和箱体的结构设计。课程设计采用这种方法，使得大部分工作都是在学生的课后时间完成的。周期长，学生和教师都有了很大的回旋余地，学生遇到困难可以有足够的时间思考，教师也可以从容不迫地指导学生通过查阅有关资料和学生一起解决设计中遇到的问题，提高学生发现、思考、分析问题和解决问题的能力。同时还可以循序渐进地进行设计、绘制装配图和编制设计说明书，对于装配图的绘制通常用AutoCAD软件，可以帮助提高学生计算机绘图的能力。这里应当注意的是，软件有拷贝性特点，因此，在具体的实施过程中，教师应鼓励、监督学生自觉、独立地完成设计任务，防止个别学生的拷贝行为。
（二）多样化的设计内容
几十年来，课程设计的选题千篇一律，都是以减速器为题，这是因为减速器作为机器中的一个独立部件所包含的零件覆盖了机械设计课程中的绝大部分内容，便于学生将所学的知识灵活地运用到设计实践中去，适合学生学习。另外，减速器的类型和原始数据的不同，便于学生设计出不同的结果。因此，选择减速器是可行的。然而，减速器只是一个部件，每届学生都重复同样的设计内容，会影响教师的创新精神。另外，有些学校关于制图课的测绘练习也选择减速器，这就使得课程设计的题目过于重复。鉴于此，笔者认为必须拓宽课程设计的选题。比如带领学生到建筑工地参观，观察卷扬机的结构和功能，将其作为设计课题；还可以把起吊重量分成多个参数供学生分组设计，这样就把带式输送机构改为提升机构，增加减速器以外的如卷筒、钢丝绳等零件的设计。学生的兴趣增强了，尽管做起来存在一定的难度，但是适当延长一些时间，并辅以教师的精心指导，可以收到好的效果。对于数控专业的学生可以设计普通机床的传动系统，例如，给出电动机的转速和功率，通过皮带传动到主轴箱，在这样的传动中，可以让学生练习带传动和减速器传动的设计，内容拓宽了，效果也提高了。实践证明，适当拓宽课程设计的选题不仅能够让学生得到更多的工程设计训练，而且能发挥学生的主观能动性，对于开拓设计思维，可起到事半功倍的效果。
（三）实践教学
实践教学是学生获得感性知识的重要内容，课程设计也不例外。就传统设计题目减速器而言，在设计之前必须让学生有一次装拆减速器实物（不是模型）的机会，条件允许的，还可以让学生去减速器生产厂家参观或观看录像。目的在于让学生了解减速器内部零部件的形状、结构和装配关系，对加工制造的工艺过程形成初步的认识。装拆的重点是轴系零部件的结构及装配关系，便于学生在设计中结合实际，选择合适的结构和尺寸。这一环节非常重要，凡是没有认真参加这一过程的学生在结构设计方面遇到问题就会束手无策。
总言，课程设计的改革方向应以提高学生的能力为出发点。在学生获得一定的理论知识之后，到生产实际现场进行教学，选取现场中的机器典型机构作为设计课题，然后再回到课堂教学中来。课程设计就是要将理论知识和实际设计密切结合，使所学知识得到巩固和加深，并进一步培养学生的设计创新能力和解决实际问题的能力。
参考文献：
[1]陈立德.机械设计基础课程设计指导[M].北京：高等教育出版社，2000.
[2]张建中，黄达忠.机械设计基础课程设计[M].徐州：中国矿业大学出版社，1998.
[3]陈立德.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2000.
作者简介：
黄瑷昶（1952—），男，副教授，研究方向为机械设计与现代制造技术。
（本栏责任编辑：王丽）