時間：2023-02-22 05:00:36
序論：在您撰寫機械原理課程設(shè)計時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
傳統(tǒng)的機械原理課程設(shè)計教學(xué)中多以機構(gòu)的分析為主，這并不利于學(xué)生設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練與提高。該課程設(shè)計一般使用兩種類型的題目：一類題目是選用對典型機構(gòu)進行運動分析和動力分析；一類題目是根據(jù)某些功能，要求對確定的機械運動系統(tǒng)進行方案設(shè)計，并對機械中某一機構(gòu)進行設(shè)計，兩類題目的側(cè)重點不同，前者偏于分析，后者注重設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容包括導(dǎo)桿機構(gòu)的設(shè)計；兩個指定位置的圖解法機構(gòu)運動分析；圖解法的讓刀凸輪機構(gòu)設(shè)計。這類課程的設(shè)計一般集中安排在兩周內(nèi)完成，時間比較短，設(shè)計過程中學(xué)生很難一次性圓滿完成，一般需進行修改，甚至修改多次，所以手工書寫、手工繪圖圖面質(zhì)量都將難以保證。
二、課程設(shè)計內(nèi)容的充實與合理編排
如何有機整合分析與設(shè)計內(nèi)容是提高該實踐教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。它應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力為主，機構(gòu)分析為輔而開展的一次實踐性教學(xué)，如果以機構(gòu)的分析為主，將會削弱學(xué)生在方案設(shè)計方面的訓(xùn)練。機械系統(tǒng)的方案設(shè)計是整個機械設(shè)計的第一步，也是最具創(chuàng)新性的一個環(huán)節(jié)，方案設(shè)計的好壞將直接影響到機械設(shè)計產(chǎn)品的性能優(yōu)劣及其在市場上的競爭力。機械系統(tǒng)方案設(shè)計主要包括執(zhí)行系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計。其中執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計是機械系統(tǒng)方案設(shè)計的核心，其重點是執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理的設(shè)計，執(zhí)行構(gòu)件的運動規(guī)律設(shè)計以及執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計，根據(jù)設(shè)計結(jié)果可繪制出機械工作循環(huán)圖。，圖3a為某一金屬片沖制機的工藝動作分解（分別為送料、沖制、退回等），它以主軸為定標(biāo)件，沖頭和送料以主軸的轉(zhuǎn)動角度為基準(zhǔn)繪制而成。為提高生產(chǎn)率，各執(zhí)行構(gòu)件的工作行程允許局部重疊。在課程設(shè)計教學(xué)中，為了使所有的學(xué)生都能基本完成設(shè)計任務(wù)，題目難度應(yīng)具有一定的開放性和伸縮性。在內(nèi)容上可以擴展，進一步延伸至后續(xù)教學(xué)的機械設(shè)計課程設(shè)計，凸顯出教學(xué)的連續(xù)性，使學(xué)生得到更系統(tǒng)，更完整的實踐訓(xùn)練。學(xué)生通過收集資料、方案設(shè)計和課堂討論等方法，能夠得到一次較為全面的創(chuàng)新設(shè)計的初步訓(xùn)練。如設(shè)計題目可以只給出機器需實現(xiàn)的功能要求，老師可以提供一種實現(xiàn)該功能的典型機構(gòu)，讓學(xué)生對此機構(gòu)進行分析。在此基礎(chǔ)上，要求每個（組）學(xué)生再提供一種新的方案，可以是執(zhí)行系統(tǒng)的方案，也可以是傳動系統(tǒng)的方案，以此激發(fā)學(xué)生，充分發(fā)揮其主觀能動性，使其認(rèn)真查閱資料，獨立思考，積極創(chuàng)新。最后匯總方案，評選出幾種較好的方案，通過討論與比較方案的優(yōu)與劣，達到提升學(xué)生分析與創(chuàng)新能力的目標(biāo)。如在牛頭刨床中實現(xiàn)刨頭的慢進快退功能可采用連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)。連桿機構(gòu)中可采用各式各樣的滑塊機構(gòu)，凸輪機構(gòu)可以采用平面或空間凸輪機構(gòu)，還可以采用組合機構(gòu)。由此將衍生出很多傳動機構(gòu)，再從實現(xiàn)功能的難易、傳動性能的好壞、結(jié)構(gòu)的合理性以及經(jīng)濟性等方面給予評價。
三、合理利用計算機技術(shù)
在當(dāng)前的教學(xué)中，課程設(shè)計環(huán)節(jié)一般要求手工書寫計算說明書和手工繪圖。但是，現(xiàn)代機械設(shè)計根本離不開計算機技術(shù)的應(yīng)用，所以在課程設(shè)計中，應(yīng)用計算機輔助分析與設(shè)計技術(shù)也是將計算機理論知識得以實際應(yīng)用的一次實踐活動。因此，要積極鼓勵學(xué)生努力將計算機技術(shù)應(yīng)用到課程學(xué)習(xí)當(dāng)中，提高其學(xué)習(xí)興趣，同時避免手工書寫、繪圖慢且不容易保證質(zhì)量的弊端。在上述方案確定之后，機構(gòu)的尺寸參數(shù)、機構(gòu)的運動分析、工作循環(huán)圖繪制、飛輪設(shè)計及繪圖等應(yīng)用計算機技術(shù)之后，可以得到精確的計算結(jié)果，分析或設(shè)計修改較為方便，可以較快地得到修改后的結(jié)果。如改變某一機構(gòu)尺寸參數(shù)，此改變參數(shù)對機構(gòu)運動性能和動力性能的影響可以通過計算機技術(shù)分析快速獲得。同時，還可以進一步利用計算機仿真對整個機械系統(tǒng)的運動規(guī)律進行演示和研究。當(dāng)然，做到這一步是需要較為扎實的計算機功底，所以應(yīng)用計算機完成工作量的比例應(yīng)給予認(rèn)真考慮，因材施教，避免造成以計算機應(yīng)用為主的實踐性教學(xué)。
四、考核方法
一般理論考試每題每個步驟都有得分計算，但是課程設(shè)計沒有，最終成績也幾乎都是五分制計，即優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格等五個檔。這就使成績的評定容易帶有一定的主觀性和隨意性，從而失去可信度，這將在學(xué)生中產(chǎn)生很不好的影響，一定程度上打擊了認(rèn)真學(xué)生的積極性，又助長了不主動學(xué)習(xí)學(xué)生的惰性。所以考核要有其合理性、科學(xué)性?？己朔纸虒W(xué)過程和課程設(shè)計成果兩部分進行。教學(xué)過程是指從學(xué)生拿到設(shè)計題目開始，到整個設(shè)計過程結(jié)束，指導(dǎo)教師應(yīng)掌握每個學(xué)生的具體進行情況，并作簡略的記錄，做到評定有據(jù)可查。課程設(shè)計成果是指學(xué)生最后上交的材料，可組織2～3名教師組成的答辯小組進行答辯，這樣可以檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)的扎實度，也可一定程度上檢查出學(xué)生是否有抄襲行為，同時還可以作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計答辯的一次簡單訓(xùn)練。
五、結(jié)束語
針對當(dāng)前《機械原理》課程設(shè)計的教學(xué)現(xiàn)狀，分析其不足，并基于OBE工程教育理念，對《機械原理》課程設(shè)計的教學(xué)模式改革進行了探討并付諸實踐?！稒C械原理》課程設(shè)計是機械類各專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)《機械原理》課程后進行的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，其模式的改革為適應(yīng)新形勢下對機械類學(xué)生機構(gòu)選型、機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計能力的培養(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；《機械原理》課程設(shè)計
為了推進工程教育改革，促進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)會針對高等教育機構(gòu)開設(shè)了工程類專業(yè)實施專門性認(rèn)證，工程教育認(rèn)證強調(diào)工科專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量達到行業(yè)提出的基本質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種合格性評價[1，2]。工程教育專業(yè)認(rèn)證強調(diào)的三個核心理念：產(chǎn)出導(dǎo)向（Outcomebasededu-cation，簡稱OBE）、學(xué)生為中心、持續(xù)改進，這些理念代表了工程教育改革的方向，是一種先進的教育理念[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械原理》是機械類專業(yè)必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它是研究機械的工作原理、構(gòu)成原理、設(shè)計原理與方法的一門學(xué)科，而《機械原理》課程設(shè)計是緊隨《機械原理》課程之后的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是《機械原理》課程的延伸[4]?；贠BE工程教育認(rèn)證的12條畢業(yè)能力要求及課程規(guī)劃，《機械原理》課程設(shè)計需培養(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）具有綜合運用機械設(shè)計理論和技術(shù)手段設(shè)計復(fù)雜機械系統(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《機械原理》課程設(shè)計課程能力的上述四條要求，結(jié)合近年實踐經(jīng)驗，闡述我?！稒C械原理》課程設(shè)計改革模式，并為其《機械原理》課程設(shè)計改革提供參考。
一、機械傳動系統(tǒng)設(shè)計能力
《機械原理》內(nèi)容包括兩部分，其一是對現(xiàn)有機構(gòu)的學(xué)習(xí)，包括構(gòu)型分析、運動學(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)機構(gòu)學(xué)知識，設(shè)計傳動方案。前者稱為分析，后者稱為型綜合，《機械原理》學(xué)習(xí)的最終目的，就是要達到型綜合的高度，《機械原理》課程設(shè)計正是鍛煉綜合能力的實踐教學(xué)。遺憾的是，傳統(tǒng)的《機械原理》課程設(shè)計，體現(xiàn)不出OBE所要求的設(shè)計系統(tǒng)的能力，復(fù)雜機械系統(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)計改革使設(shè)計題目多樣化，調(diào)動學(xué)生設(shè)計的積極性而不限制其思維，并且課程設(shè)計只提出最終要求而不限制方法，為了讓學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)獨立完成設(shè)計任務(wù)，題目不宜太深太復(fù)雜，其原則為：題目具有綜合性，以運動方案設(shè)計為主；題目要覆蓋《機械原理》課程的主要內(nèi)容；題目應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實際，是學(xué)生在日常生活、生產(chǎn)實踐中所熟悉的；題目的設(shè)計結(jié)果應(yīng)包括兩到三種基本機構(gòu)，也允許選用其他常用機構(gòu)或組合機構(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)計題目確定后，需對已選題目提出三種運動方案，并經(jīng)反復(fù)論證，確定一種最佳運動方案進行設(shè)計和分析。這種自由選題的模式可大大提高同學(xué)的興趣。設(shè)計方案由學(xué)生獨立提出，經(jīng)獨立地分析、比較后確定最佳方案，以發(fā)揮其主觀性、創(chuàng)造力，使學(xué)生受到一次真實的設(shè)計訓(xùn)練，進而提升其機械傳動系統(tǒng)設(shè)計能力。此外，改革后的課程設(shè)計，學(xué)生們可以自由組合，每個小組自由選擇設(shè)計題目，小組成員分工協(xié)作，共同完成設(shè)計任務(wù)。從選題、論證、設(shè)計到最后提交設(shè)計成果，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，也使他們體會到團隊合作的作用。這也符合OBE培養(yǎng)大綱中工程畢業(yè)生個人能力和人際團隊能力培養(yǎng)的要求。
二、工程基礎(chǔ)理論知識應(yīng)用能力
傳統(tǒng)的《機械原理》課程設(shè)計中，方案確定之后，其相關(guān)運動參數(shù)也隨之給定，每個學(xué)生需要做的就是繪制機構(gòu)運動簡圖，利用圖解法和解析法對所選機構(gòu)的位移、速度、加速度及力進行分析，并繪制機構(gòu)運動線圖和作誤差分析，最后編寫課程設(shè)計說明書。從本質(zhì)上來說，這樣的設(shè)計僅能算一次作業(yè)，效果并不理想。盡管學(xué)生都能按部就班地完成設(shè)計任務(wù)，但卻調(diào)動不了學(xué)生的設(shè)計興趣，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)計改革使設(shè)計題目多樣化，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際的問題?？紤]到《機械原理》課程設(shè)計時間較短，教師在《機械原理》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)的機構(gòu)學(xué)知識，甚至查閱相關(guān)文獻去設(shè)計解決方案，當(dāng)多個設(shè)計方案確定后，需要比較各方案的優(yōu)缺點，必然會深入了解每個所設(shè)計的傳動方案，最終方案確定后，需對其進行結(jié)構(gòu)、運動學(xué)和動力學(xué)分析，因有了方案設(shè)計的深刻理解，設(shè)計的目的已非常清楚，在相應(yīng)分析時，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、表達并通過文獻研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論[5]。傳統(tǒng)課程設(shè)計整個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，從設(shè)計任務(wù)到設(shè)計方案的確定，均需要學(xué)生根據(jù)具體情況進行分析，然后根據(jù)所學(xué)知識，自己設(shè)計傳動方案，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)計傳動系統(tǒng)時，需要根據(jù)實際任務(wù)確定各參數(shù)，最后對機構(gòu)進行分析，并對數(shù)據(jù)進行誤差分析。為了更真實地讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)的意義和正確性，要求學(xué)生對所設(shè)計的傳動方案進行全部或者部分的搭接實驗，通過搭接實物并測量參數(shù)，再與理論分析數(shù)據(jù)進行對比，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
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)，如何合理地對各項能力進行客觀評價，對課程的改革及持續(xù)改進有非常重要的作用，與課程設(shè)計所培養(yǎng)能力相對應(yīng)，《機械原理》課程設(shè)計成績分為四部分：選題成績、平時成績、設(shè)計成績及答辯成績。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)計機械傳動系統(tǒng)方案能力。每個團隊均需通過PPT形式，結(jié)合參考文獻查閱或調(diào)研情況，對自己團隊的設(shè)計任務(wù)進行說明，根據(jù)所定任務(wù)設(shè)計兩到三種機械傳動方案，每個方案中必須包含兩至三種典型傳動機構(gòu)，并且必須包含四桿以上連桿機構(gòu)。根據(jù)傳動方案是否合理、考慮是否周全、有無創(chuàng)新點、是否實用進行綜合考核。平時成績占總成績的10%，主要依據(jù)設(shè)計階段的出勤情況和態(tài)度評定，這是設(shè)計正常進行的基本保證，也是初步對畢業(yè)要求9中個人與團隊能力的培養(yǎng)。設(shè)計成績占總成績的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、運動仿真、簡圖繪制等進行評價。答辯成績占總成績的20%，各組將集中設(shè)計階段的工作及成果以PPT形式作匯報，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（個人與團隊）和10（溝通，包括撰寫報告和陳述發(fā)言、清晰表達或回應(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的專業(yè)理論知識、較廣博的基礎(chǔ)知識面、較強的動手能力及計算機應(yīng)用能力。對設(shè)計中可能出現(xiàn)的各種方案及其特點要有充分認(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，可以選擇一個適當(dāng)?shù)姆桨浮＿@樣才能適應(yīng)當(dāng)前實踐教學(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)過近兩年的實踐，發(fā)現(xiàn)根據(jù)OBE教學(xué)理念改革后的《機械原理》課程設(shè)計，為學(xué)生機械傳動系統(tǒng)設(shè)計能力、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隊合作和工程實踐能力的鍛煉和提高提供了很好的平臺，并確實取得了較好的效果。然而，OBE工程教學(xué)模式是一個系統(tǒng)的工程，無論是在設(shè)計內(nèi)容，還是在設(shè)計方法和評估方式上，還有很多需要完善之處，需要進一步的改革和探索，持續(xù)改進，以更好地培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的畢業(yè)能力，實現(xiàn)培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師的目標(biāo)。
作者：曾達幸 李飛 侯雨雷 宜亞麗 鄭立娟 張芳芳 單位：燕山大學(xué)機械工程學(xué)院
參考文獻：
[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—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)的實踐與探索[J].高等工程教育研究，2014，（1）：27-37.
關(guān)鍵詞：機械原理課程設(shè)計；機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計；機構(gòu)尺度綜合；機構(gòu)仿真
《機械原理》是高等工科院校機械專業(yè)必修的一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課[1，2]，《機械原理課程設(shè)計》則是使學(xué)生較全面系統(tǒng)地掌握及深化機械原理課程的基本原理和方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，提高分析和解決工程實際問題的能力的重要實踐環(huán)節(jié)。
一、問題的提出
我?！稒C械原理課程設(shè)計》所選用的設(shè)計題目以往多為針對不同類型的連桿機構(gòu)進行運動分析及動態(tài)靜力分析。機構(gòu)的類型機構(gòu)及尺寸由教師指定，一般為平面六桿機構(gòu)。班級各學(xué)生所需分析的機構(gòu)類型或機構(gòu)的尺寸不同。
隨著科技的進步與發(fā)展，對高等教育的要求也在不斷提高。培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才，提高工科學(xué)生的綜合能力已成為機械工程教育工作者的共識。在此大環(huán)境下，對《機械原理課程設(shè)計》進行改革，將以分析為主的《機械原理課程設(shè)計》改變?yōu)椤皺C械系統(tǒng)運動方案設(shè)計[3，4]——型綜合——尺度綜合——運動動力分析”的設(shè)計型《機械原理課程設(shè)計》，勢在必行。
二、設(shè)計型《機械原理課程設(shè)計》
課題組首次在大三詹天佑班及車輛專業(yè)部分學(xué)生中試點，進行了設(shè)計型《機械原理課程設(shè)計》的探索與實踐。
課題組在充分調(diào)研查閱的基礎(chǔ)上，選用文獻[5]作為主要參考教材，并自編了與之配套的任務(wù)書等教學(xué)資料。
1.設(shè)計的目的及任務(wù)。設(shè)計型《機械原理課程設(shè)計》的目的在于：使學(xué)生鞏固理論知識，并使其對于機械的組成結(jié)構(gòu)、運動學(xué)以及動力學(xué)的分析與設(shè)計建立較完整的概念；掌握機械運動方案設(shè)計的內(nèi)容、方法和步驟，培養(yǎng)機構(gòu)選型與組合和確定運動方案的能力；培養(yǎng)學(xué)生表達、歸納、總結(jié)和獨立思考與分析的能力。其任務(wù)為：針對某種簡單機器（它的工藝動作過程比較簡單）進行機械運動簡圖設(shè)計，包括機械系統(tǒng)運動方案的設(shè)計與評定，機構(gòu)尺度綜合等。
2.設(shè)計題目。本次《機械原理課程設(shè)計》選擇了“圓盤型自動包本機進本系統(tǒng)”、“水稻插秧機”等六種機械系統(tǒng)作為設(shè)計與分析的對象。各個機械系統(tǒng)由多個能夠完成具體工作的機構(gòu)組成，其各組成機構(gòu)必須動作協(xié)調(diào)，方能實現(xiàn)預(yù)期要求的功能。教師根據(jù)各機械系統(tǒng)所包含的具體工作機構(gòu)的數(shù)目，將學(xué)生分為2～4人一組，每位學(xué)生在完成所要求的整體機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計的前提下，還須獨立完成該機械系統(tǒng)中的指定工作機構(gòu)的型綜合、尺度綜合及其運動分析（動力分析部分為選作）。因此，任意一名學(xué)生的工作均需各自完成，不可能“拷貝”他人成果。
3.設(shè)計內(nèi)容及要求。設(shè)計型《機械原理課程設(shè)計》要求學(xué)生根據(jù)教師下達的任務(wù)書完成：①全組討論及提出兩個以上系統(tǒng)設(shè)計方案；②經(jīng)比較、選優(yōu)，確定系統(tǒng)最終方案；③每個學(xué)生設(shè)計分析總體系統(tǒng)中的一個機構(gòu)；④每個學(xué)生對自己設(shè)計的機構(gòu)運用解析法完成機構(gòu)運動分析；運用解析法選作機構(gòu)受力分析；⑤每個學(xué)生運用軟件選作機構(gòu)的仿真與驗證；⑥完成設(shè)計說明書。
三、《機械原理課程設(shè)計》指導(dǎo)方法的改革
1.《機械原理課程設(shè)計》前期工作?！稒C械原理課程設(shè)計》為期兩周，為使學(xué)生能夠有充分的時間消化理解《機械原理課程設(shè)計》的內(nèi)容，做好先期準(zhǔn)備工作，我們提前一周半進行《機械原理課程設(shè)計》授課。許多學(xué)生聽課后即開始查閱資料，重溫課程設(shè)計中所用到的相關(guān)先修課程的知識，討論方案，主動找老師答疑等，教師也插空到班級輔導(dǎo)，收到良好的效果。
2.集思廣益，確定機械系統(tǒng)運動方案。各組學(xué)生擬定出兩個以上機械系統(tǒng)運動設(shè)計方案。所有參加設(shè)計型《機械原理課程設(shè)計》的六十多名學(xué)生一起進行討論，集思廣益，優(yōu)選機械系統(tǒng)運動方案。具體做法為：每組選派一名學(xué)生主講，其他學(xué)生補充，借助PPT介紹本組初定的幾種設(shè)計方案，指出各方案的優(yōu)缺點及篩選原因，其他學(xué)生提出問題及建議。通過討論，學(xué)生對許多概念、基本理論有了新的認(rèn)識和理解，鞏固了課堂教學(xué)中學(xué)到的知識，并且各組學(xué)生取長補短，相互學(xué)習(xí)，開闊了思路，對本組原有的設(shè)計方案又有了許多新的設(shè)想。
3.理論聯(lián)系實際，完成機構(gòu)設(shè)計。由于所承擔(dān)的任務(wù)不同，每個學(xué)生必須獨立完成總體系統(tǒng)中一個機構(gòu)的設(shè)計，難度較大。指導(dǎo)教師與實驗室老師一道，帶領(lǐng)學(xué)生參觀各類機構(gòu)模型，演示各類機構(gòu)動畫，講解各類機構(gòu)的優(yōu)缺點及適用場合，一一解答學(xué)生的各種問題。指導(dǎo)學(xué)生運用solidworks軟件對自己設(shè)計的機構(gòu)進行仿真與驗證。
4.綜合運用知識，對機構(gòu)進行運動分析和力分析。教師對運用解析法對機構(gòu)進行運動分析和動態(tài)靜力分析進行了較為詳細(xì)的講解，對運用solidworks軟件和ADAMS軟件進行機構(gòu)的運動分析和力分析的方法及常見問題的解決進行了輔導(dǎo)，使得學(xué)生在求解機構(gòu)的運動過程中即“知其然”又“知其所以然”。
5.在課程設(shè)計的各環(huán)節(jié)中強化學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。教師在課程設(shè)計整個過程中注重對學(xué)生查閱文獻、基礎(chǔ)理論知識的掌握、各科知識的融會貫通、理論聯(lián)系實際、獨立思考、綜合運用所學(xué)知識解決實際問題、動手能力、克服困難、創(chuàng)新意識、團隊協(xié)作精神等多方面的能力進行培養(yǎng)，并在對每位學(xué)生單獨進行答辯的過程中加以考核。強化了對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，效果較為理想。許多學(xué)生感慨，這次課設(shè)雖經(jīng)歷了許多困難，但收獲了知識，獲得了成功的喜悅。
四、結(jié)束語
開展“設(shè)計型《機械原理課程設(shè)計》”，收效明顯：
1.使學(xué)生進一步鞏固和加深了對理論知識的理解，并逐步掌握了工科學(xué)生應(yīng)具備的理論聯(lián)系實際的學(xué)習(xí)方法。
2.調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，使學(xué)生動手實踐能力、創(chuàng)新設(shè)計能力、團結(jié)協(xié)作精神和綜合素質(zhì)得到了提高。
3.促進了師資的培養(yǎng)，教師自身的業(yè)務(wù)水平得到提高，隊伍得到了鍛煉。
參考文獻：
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[4]鄒慧君.機械原理課程設(shè)計手冊[M].北京：高等教育出版社，1998.
關(guān)鍵詞:機械原理;課程設(shè)計;教學(xué)模式;創(chuàng)新
機械原理是機械類課程中的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)理論知識、綜合分析能力、解決工程實際問題能力的重要課程，是學(xué)生獲取工程技術(shù)訓(xùn)練的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。機械原理課程設(shè)計通過實踐訓(xùn)練使學(xué)生更好的掌握理論知道，進一步提高收集技術(shù)資料和繪圖、設(shè)計的能力，特別是對提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和解決工程實際問題具有非常重要的作用。
一、課程設(shè)計教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題
傳統(tǒng)的《機械原理課程設(shè)計》在設(shè)計過程中，設(shè)計的題目各類過于單一，而且實踐過程較為死板枯燥，缺少對學(xué)生創(chuàng)新性、綜合能力進行培養(yǎng)的問題。比如題目往局限于機床刀架傳動系統(tǒng)、牛頭刨床等幾個題目，訓(xùn)練內(nèi)容大體上都是圍繞系統(tǒng)方案的設(shè)計、繪制機構(gòu)運動簡圖、設(shè)計運動循環(huán)圖、對凸輪或連桿機構(gòu)進行設(shè)計等。方案設(shè)計完成后，缺少驗證環(huán)節(jié)，學(xué)生無論方案正確與否，只要完成任務(wù)就可以了，學(xué)生的積極性不僅沒有得到調(diào)動。由于課程設(shè)計題目種類單一，往往出現(xiàn)全班或者半個班級的學(xué)生同時做同一個課程設(shè)計，這樣導(dǎo)致部分同學(xué)自己并沒有擬定機構(gòu)或系統(tǒng)的運動方案，甚至有部分學(xué)生自己根本沒有動腦而是直接抄襲，缺少主動參與的熱情，更不用說通過機械原理的課程設(shè)計能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
二、課程設(shè)計教學(xué)的改革思路
針對傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)點和不足，擬從機械原理課程設(shè)計的選題、設(shè)計過程以及鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新等方面探討教學(xué)改革，引導(dǎo)創(chuàng)新設(shè)計，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法及設(shè)計手段去解決實際問題，逐漸形成以創(chuàng)新意識和實踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)的開放式機械原理課程設(shè)計模式及方法。
(一)選題的多樣化與生活化
選題是課程設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)的核心部分，不僅需要滿足教學(xué)的基本要求，而且要在有限的時間內(nèi)使設(shè)計得以順利完成。在《機械原理課程設(shè)計》的教學(xué)改革中，我們需要改變以往學(xué)生的設(shè)計題目均由教師給定的方式，采取教師引導(dǎo)部分能力較強的學(xué)生自主選題，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和積極創(chuàng)新的能力。另外，教師可以根據(jù)指導(dǎo)書上的一般方法，規(guī)定幾個大的方向，引導(dǎo)學(xué)生如何來進行選題。學(xué)生最熟悉的就是日常生活中的一些機械裝置，可以適當(dāng)?shù)呐e些例子如來源于生活又能使生活更便捷的一些小的機械裝置。比如為了解決城市或小區(qū)中家用車停車難的問題，設(shè)計一套節(jié)約場地、低投入、免維護等小型停車機械裝置，達到空間利用率高、安全、便捷的目的?？紤]農(nóng)產(chǎn)品或水果采摘過程中存在勞動工作量大、作業(yè)范圍廣、觸碰的力度控制要求高等一系列問題，可以展開輔助人工采摘草莓、菠蘿、桔子等水果的小型機械裝置的創(chuàng)新設(shè)計。這樣不僅能提高水果的采摘效率而且可以降低作業(yè)人員的勞動強度與采摘的投入成本。教師拋磚引玉，提高學(xué)生的想象力與創(chuàng)造力。當(dāng)然教師需要規(guī)定機構(gòu)選型需要涉及幾類機構(gòu)。限制一定的時間，如一天內(nèi)需要選好題目并制定初級運動方案，經(jīng)過學(xué)生分組討論后交由老師修改確認(rèn)。對于沒有選好題的學(xué)生不能打消學(xué)生的積極性，而且由指導(dǎo)老師為其給定一個題目，確保每位學(xué)生都可以積極參與到課程設(shè)計，課程教學(xué)中的基本技能能得到一定的訓(xùn)練與進一步鞏固一些基本專業(yè)知識。
(二)以小組或團隊形式共同完成課題
要完成《機械原理課程設(shè)計》的全部目標(biāo)與要求，總的工作量是非常大的，如果規(guī)定某位學(xué)生在一周內(nèi)獨立完成，這挑戰(zhàn)無疑是非常嚴(yán)峻的。此外，現(xiàn)代制造企業(yè)對員工的團隊協(xié)作能力日益看重，一個項目的完成住往是一個大團隊全體員工的共同努力，所以鍛煉學(xué)生的團隊協(xié)作能力也迎合了現(xiàn)在制造企業(yè)的需求。因此，在課程設(shè)計的過程管理中，不再強調(diào)獨立完成任務(wù)。我們的設(shè)計方式為:根據(jù)自愿原則將學(xué)生分為4-5人一組的設(shè)計團隊，每組確定一個設(shè)計題目。選題結(jié)束后，每一個組員都必須獨立完成幾項任務(wù)，各自完成的任務(wù)最終作為學(xué)生成績考核的主要依據(jù)。指導(dǎo)老師對其題目、方案以及任務(wù)分配的合理性進行審核。從資料收集、選題、運用創(chuàng)新方法設(shè)計以及報告提交和電子版設(shè)計、計算機繪制圖紙、PPT答辯每位學(xué)生需要各自發(fā)揮自己的長處。
(三)鼓勵學(xué)生積極創(chuàng)新
為了更好的的發(fā)揚學(xué)生的創(chuàng)新積極性，肯定其創(chuàng)新成果，對創(chuàng)新較好的課程設(shè)計進一步進行跟蹤指導(dǎo)與完善，逐步引導(dǎo)學(xué)生形成作品并可以參加比賽。對創(chuàng)新較好的方案可以申報實用或發(fā)明專利，學(xué)?；?qū)W院可以進行適當(dāng)?shù)莫剟睿绻?jīng)費充足可以將實物制作出來參賽或展覽等。學(xué)生的創(chuàng)新性想法或思維老師要大力支持，引導(dǎo)學(xué)生注意平時積累，學(xué)以致用，如此將理論與實踐相結(jié)合，學(xué)生的收獲更大。此外，通過課程設(shè)計的訓(xùn)練也將為我院參加一年一度的“機械創(chuàng)新設(shè)計大賽”、“無碳小車比賽”或其它類型的比賽奠定一定的基礎(chǔ)。
三、總結(jié)
《機械原理課程設(shè)計》一改以往設(shè)計統(tǒng)一題目的模式，鼓勵學(xué)生從日常生活中廣泛搜集合適的課程設(shè)計題目，將實際生活中的問題引入到課程設(shè)計中，既迎合學(xué)生的好奇心理又有利于引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合創(chuàng)新設(shè)計思維解決實際問題。倡導(dǎo)學(xué)生自主選題，通過發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題全面培養(yǎng)學(xué)生的主動實踐能力。以小組為單位的分工合作、共同完成方式培養(yǎng)了學(xué)生的“團隊合作”精神，滿足現(xiàn)在企業(yè)需求。對創(chuàng)新好的方案鼓勵學(xué)生動手加工出實物，使學(xué)生對機械制圖、機械加工、互換性公差與配合有更深入的認(rèn)識，書本上的知識得以鞏固，學(xué)生收獲巨大。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞：機械原理課程設(shè)計；改革；設(shè)計題目
中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）08-0133-02
《機械原理課程設(shè)計》是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用機械原理課程所學(xué)理論知識，系統(tǒng)地完成一個大型機構(gòu)設(shè)計課題，使學(xué)生獲得工程技術(shù)訓(xùn)練的必不可少的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)[1-8]。本課程的時間一般安排在大二，它是機械類學(xué)生首次接觸的專業(yè)基礎(chǔ)知識，其重要性不言而喻。《機械原理課程設(shè)計》的教學(xué)改革，作為教學(xué)的重點和熱點，一直在各高校中進行，研究課程設(shè)計的目的、內(nèi)容、方法、題目、組織形式，探索如何培養(yǎng)學(xué)生的機械運動方案設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計和解決工程實際問題能力，但是，迄今未有廣泛認(rèn)同的一體模式，基本上是各高校根據(jù)自身的特點，各自拿出一套解決方案。鑒于以前課程設(shè)計方法已經(jīng)沿用多年，這與時代的發(fā)展和要求有了不小的距離，迫切需要進行適當(dāng)?shù)母母?，使得結(jié)合本校實際情況，任課老師群策群力、多次討論和反復(fù)修改，得出了系統(tǒng)的改革方案，并在近三年里加以實施，獲得了良好的效果。
一、改革主要任務(wù)與方法
改革主要涉及課程設(shè)計題目和時間安排。以前，本校《機械原理課程設(shè)計》源于傳統(tǒng)的幾個題目，如牛頭刨床機構(gòu)設(shè)計，凸輪、齒輪機構(gòu)設(shè)計，主要以基礎(chǔ)訓(xùn)練為住，是對理論課內(nèi)容的加深鞏固，基本等同于一個大作業(yè)，雖然能起到理論教學(xué)內(nèi)容的目的，畢竟與時代的要求有一定的距離，因此必須做出改進。
機械原理課程改革主要體現(xiàn)在課程設(shè)計題目的改變。本課程設(shè)計提供了A、B、C三類題目。A為指定性設(shè)計題目，B為創(chuàng)新性題目，C為機構(gòu)仿真類題目，要求每個學(xué)生選擇其中的一個題目。下面是部分題目名稱：A.指定性設(shè)計題目，題目1：洗瓶機設(shè)計；題目2：醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計；題目3：步進輸送機設(shè)計。B.創(chuàng)新性設(shè)計題目，題目1：設(shè)計適合老、中、青不同年齡段使用并針對不同職業(yè)活動性質(zhì)（如坐辦公室人員運動少的特點）的健身機械；題目2：汽車夏天露天停車，設(shè)計一傘狀機械裝置，為汽車遮擋陽光；題目3：多功能擔(dān)架。設(shè)計一種可用于崎嶇路上手抬、平路上手推、靜止時可作休息的小床或座椅的多功能擔(dān)架。C.機構(gòu)仿真題目，題目1：鉸鏈?zhǔn)筋€式破碎機方案分析；題目2：一種夾緊機構(gòu)模擬與分析；題目3：汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)模擬。每年給出的題目可以有所變化。例如，對于B類創(chuàng)新性題目，可以結(jié)合每兩年一次的全國機械創(chuàng)新大賽給出的題目，給出類似的題目，可以從中篩選出具有潛力的學(xué)生，參加大賽。改革的另一項體現(xiàn)在課程設(shè)計時間的安排上。由于新設(shè)計題目難度較大，一周的課程設(shè)計時間，很難完成，因此做了如下安排：①第18周一課程考試完后，老師就可提前布置設(shè)計任務(wù)。學(xué)生即日起可根據(jù)本任務(wù)選擇自己的題目，查閱資料，構(gòu)思設(shè)計。②課程設(shè)計周第1天～第3天，老師到新校區(qū)授課教室答疑式輔導(dǎo)，有問題的學(xué)生可以來問。③課程設(shè)計周第4～5天，小答辯方式，老師在教室檢查設(shè)計。每個學(xué)生展示自己的設(shè)計結(jié)果，并做說明。④課程設(shè)計周第5天，學(xué)生上交課程設(shè)計結(jié)果。
二、實施效果
此次課程設(shè)計，學(xué)生總體經(jīng)歷和感受可以概括為“困惑—討論—實做—成就感”。從選擇三類題目的數(shù)量來看，指定性設(shè)計題目和創(chuàng)新性題目選擇的人較多，且數(shù)量相當(dāng)，自己選定題目后，馬上發(fā)現(xiàn)題目很難；對創(chuàng)新性題目，一時想不起具有創(chuàng)新點的設(shè)計，對指定性設(shè)計題目，發(fā)現(xiàn)自己理論基礎(chǔ)欠缺的有很多；對機構(gòu)仿真類題目，發(fā)現(xiàn)自己軟件應(yīng)用能力很差。總之，學(xué)生的自信受到嚴(yán)峻的考驗。課程設(shè)計周的前幾天，也是最艱難的幾天，同學(xué)們在受到暫短的挫折之后，會積極地查閱資料，與同類型題目同學(xué)相互探討，相互學(xué)習(xí)，遇到不能解決的問題，輔導(dǎo)教師給出詳細(xì)的解釋，大多數(shù)同學(xué)能在規(guī)定的時間內(nèi)獨立完成主體設(shè)計。從完成的情況來看，對指定性設(shè)計題目，學(xué)生能給出完整的設(shè)計方案，基礎(chǔ)知識應(yīng)用較全面；對創(chuàng)新性題目，不少同學(xué)提出了很好的選題，在與老師和同學(xué)討論后，圖文并茂地描述出自己的設(shè)想；對機構(gòu)仿真類題目，這些同學(xué)一般是對軟件有較大愛好，有一定基礎(chǔ)，也有的是在短短幾天內(nèi)突擊學(xué)習(xí)，也有不俗的表現(xiàn)，對設(shè)計、分析軟件的應(yīng)用有了良好的開端。絕大多數(shù)學(xué)生獨立地完成了設(shè)計，其中不乏具有創(chuàng)意的高水平作品，有的已經(jīng)上報申請專利，總體成績和往屆相比較好。不少同學(xué)用“非常好的訓(xùn)練”、“艱難的過程”、“成就感”等來總結(jié)自己的課程設(shè)計。
三、存在的問題
此次課程設(shè)計的改革嘗試，也暴露出不少問題：課程設(shè)計時間緊迫，不足以最好地供學(xué)生完成任務(wù)。目前課程設(shè)計時間為一周，但是，在前面的1～2天常被拖延到后面的考試科目占據(jù)，后面又面臨回家，如果沒有充分的時間保證，任何完美的改革嘗試均不能收到實效。學(xué)生機械相關(guān)基礎(chǔ)知識有缺陷，不足以完整表達自己的設(shè)計思想?！稒C械原理課程設(shè)計》的主要重點在方案設(shè)計，這是目前的共識，但是，即使僅僅表達設(shè)計方案，學(xué)生表現(xiàn)也力有不逮。反映在制圖能力、計算能力，甚至文字表達能力，均很欠缺。這點有待整個機械類課程體系的全面改革，才能從根本上解決。設(shè)計題目有待進一步完善。此次改革，設(shè)計題目是在短期內(nèi)集思廣益收集得到的，難度參差不齊，總體來說較有新意，但是結(jié)合以后的專業(yè)發(fā)展，應(yīng)該多納入一些實際類型的題目。
四、進一步設(shè)想
目前，機械類學(xué)生的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)大致有《機械原理課程設(shè)計》、《機械設(shè)計課程設(shè)計》、《金工實習(xí)》、《專業(yè)課程設(shè)計》和《畢業(yè)設(shè)計》等，這是數(shù)十年來一直沿用的模式，隨著現(xiàn)代制造加工的更深、更廣的要求，這種各種為戰(zhàn)的教學(xué)模式，已經(jīng)暴露出很多問題，難以分別解決，這里設(shè)想對這些課程加以整合，在不增加總體課時的基礎(chǔ)上，用一門大的課程，姑且稱為創(chuàng)新設(shè)計課程，來取而代之，時間安排在大三以后。這門課程的特點在于：教師給出一個大的題目范圍，學(xué)生自己用三維設(shè)計軟件進行產(chǎn)品設(shè)計，在計算機上制造出虛擬機械，并對此進行運動和動力學(xué)分析、有限元分析和優(yōu)化等，最大限度地減少設(shè)計失誤。學(xué)生自己動手，加工出自己設(shè)計的產(chǎn)品，進行產(chǎn)品答辯、。如此，學(xué)生對整個產(chǎn)品的開發(fā)有一個全面的認(rèn)識，由于加工產(chǎn)品需要原料成本，學(xué)生將更具有對自己產(chǎn)品的責(zé)任意識，一個大的題目，是以小組的形式完成，在設(shè)計、制作過程中，可以培養(yǎng)學(xué)生的團隊精神，對優(yōu)秀的設(shè)計作品，完成后組織上報專利申請，并推薦參加各種大學(xué)生競賽，如挑戰(zhàn)杯、機械創(chuàng)新大賽等，激勵學(xué)生創(chuàng)新。這也是對學(xué)生將來在企業(yè)工作的一次逼真的預(yù)演。
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首先，設(shè)計時間一般為集中1-2周，對于一些基礎(chǔ)較差，平時又未受過相關(guān)訓(xùn)練的學(xué)生而言，就不一定能收到預(yù)想的效果。其次，設(shè)計題目一般由老師給定，學(xué)生只要按要求完成設(shè)計圖紙和設(shè)計說明書即可，基本上沒有自由發(fā)揮的余地，因此制約了學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)揮，不利于學(xué)生個性的發(fā)展。第三，受設(shè)計題目模式以及教師所掌握資料的限制，設(shè)計過程經(jīng)常是簡單的模仿和重復(fù)，扼殺了學(xué)生強烈的興趣和積極的投入，不利于激發(fā)學(xué)生興趣。第四，對設(shè)計結(jié)果考核形式有固定模式，使得學(xué)生只能按固定的思維模式去機械的完成設(shè)計要求，不敢也不能大膽創(chuàng)新，因而限制了學(xué)生創(chuàng)新思維，不利于日新月的當(dāng)今社會對多層次，創(chuàng)造性人才的需求。因此，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)的大前提下，機械原理課程設(shè)計從形式到內(nèi)容以及設(shè)計結(jié)果等全過程的改進和更新勢在必行。
2.教學(xué)改革措施
2.1設(shè)計時間及設(shè)計過程的開放
課堂設(shè)計時間不應(yīng)拘泥于預(yù)先設(shè)定的固定不變的程式。預(yù)設(shè)的設(shè)計時間不應(yīng)該成為課堂設(shè)計的“緊箍咒”。在機械原理課程開始課程設(shè)計即宣布開始，課堂設(shè)計貫穿于理論教學(xué)全過程。設(shè)計過程隨著教學(xué)過程由淺入深。先以單元小題目的形式給出設(shè)計題目，然后再綜合各部分小題目給出適合實際要求的綜合性題目，是設(shè)計過程貫穿始終。具體做法：首先，改變以往學(xué)習(xí)過程中，單純的掌握課程內(nèi)容，并會做課上例題和課后習(xí)題的態(tài)度。而是要求對學(xué)過的知識會靈活運用，對課后習(xí)題的完成不拘泥于做出答案，而是能提出自己的見解或?qū)δ承╊}目提出應(yīng)用價值和創(chuàng)新思路，進行大膽的修改和試驗，提出個人見解，為機構(gòu)的設(shè)計與創(chuàng)新打下基礎(chǔ)。其次，學(xué)會觀察生活，在生活中尋找與機械和機構(gòu)有關(guān)的實物，提出與所學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)，并在日常學(xué)習(xí)中有意識地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。例如：機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析部分，要求學(xué)生對生活中常見的如折疊雨傘、健身器材等機構(gòu)在穩(wěn)定性、安全性，或趣味性、實用性等進行分析，發(fā)現(xiàn)其存在的問題，并提出改進意見，給出新機構(gòu)運動簡圖，并要求對所設(shè)計機構(gòu)作出簡單的模型。學(xué)生通過此次練習(xí)，找到了學(xué)習(xí)的樂趣，明確了學(xué)習(xí)本課程的方向，提高了創(chuàng)新意識，同時對本單元課程內(nèi)容有了較深入的理解，可謂一舉多得。最后，根據(jù)各部分內(nèi)容的大量積累，提出能體現(xiàn)本課程主要知識點，并綜合運用基本理論、基礎(chǔ)知識和基本技能的課程設(shè)計題目意向，并完成基本設(shè)計內(nèi)容。理論課結(jié)束時課程設(shè)計的主要設(shè)計已完成，最后集中1周時間完成必要的圖紙和說明書，或取消集中設(shè)計時間，而是將設(shè)計時間分散于教學(xué)過程中。
2.2設(shè)計題目及設(shè)計結(jié)果的改革
設(shè)計題目不再由教師統(tǒng)一給定，要盡可能啟發(fā)學(xué)生自己選題，誘發(fā)更多的創(chuàng)新和創(chuàng)造靈感，發(fā)現(xiàn)更多更好的選題。首先，根據(jù)教學(xué)過程學(xué)生對各部分內(nèi)容提出的問題、改進意見或創(chuàng)新思路，要求每人或分小組討論決定設(shè)計題目初稿。選題時，學(xué)生應(yīng)量力而行，從小處做起，盡可能來自實際，貼近生活；然后，將設(shè)計題目初稿交課程設(shè)計指導(dǎo)老師，教師引導(dǎo)學(xué)生擴展思路，注意對選題的把關(guān)；另外，選題還應(yīng)循序漸進，處理好繼承和創(chuàng)新的關(guān)系，由學(xué)生自己選擇，師生共同探討，最后確定。設(shè)計結(jié)果應(yīng)打破固定模式，不再只是要求做出圖紙和說明書，而是可以以多種形式提交。如：設(shè)計論文，模型，分析報告等。對學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計結(jié)果，期望值不宜過高，要允許失敗和反復(fù)，不能求全責(zé)備。
2.3考核方式的改革
考核是指評價學(xué)習(xí)成就、學(xué)習(xí)效果的測驗，即對學(xué)生達到教育目標(biāo)程度的測驗。因此對學(xué)生課程設(shè)計的考核方式只是通過圖紙和說明書以及答辯情況進行評價，則被動地跟隨教師、循規(guī)蹈矩的學(xué)生可望獲得優(yōu)秀，而來自畢業(yè)生工作單位的信息表明，學(xué)校里的尖子生未必全是實際工作中的佼佼者。為給學(xué)生充足的自由和空間，成績不僅包括必要的設(shè)計結(jié)果，還要從以下幾個方面考慮：（1）設(shè)計題目選擇的實用性，綜合性；根據(jù)選題的難易程度，應(yīng)用型指標(biāo)，給出設(shè)計基本分，總分60分；（2）在設(shè)計過程中對不同問題的理解、綜合、應(yīng)用能力；根據(jù)設(shè)計過程的各項能力綜合，給出相應(yīng)的加分，總分20分；（3）能否有自己的見解或提出應(yīng)用價值和創(chuàng)新思路。根據(jù)設(shè)計論點給出創(chuàng)新加分，總分10分；（4）根據(jù)完成結(jié)果給出綜合分，總分10分。最后綜合前邊各項分值，給出總評成績。例如：某學(xué)生設(shè)計題目選擇一般，給出基本分40分；設(shè)計過程理解、綜合能力較強，加18分；有創(chuàng)新點8分；完成設(shè)計內(nèi)容結(jié)果但創(chuàng)新設(shè)計結(jié)果有不足，8分；則總分74分。若設(shè)計題目難度較高，給55分，其它相同，則總分89分。若難度較高而無創(chuàng)新點則創(chuàng)新項會扣掉8分，則總分81分。綜合考慮，在課程設(shè)計中評“優(yōu)秀”者，有自己獨到的見解和創(chuàng)新點是必要條件，而創(chuàng)新過程允許出現(xiàn)不足。
3.結(jié)語
摘要：本文以六桿機構(gòu)牛頭刨床為例，在運動學(xué)分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Matlab軟件編程實現(xiàn)了牛頭刨床的位移、速度和加速度的變化曲線，完成了對牛頭刨床的運動仿真，通過使用Matlab，為機械原理課程設(shè)計的改進提供了一個新的思路。
關(guān)鍵詞：Matlab；機械原理；課程設(shè)計；六桿機構(gòu)；運動仿真
中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）52-0077-02
機械原理課程設(shè)計是機械原理課程重要的實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計的初步能力。目前機械原理課程設(shè)計的方法有圖解法和解析法兩種，圖解法需要學(xué)生列出矢量方程式，作圖求解，其優(yōu)點是幾何概念清晰、形象，缺點是作圖比較煩瑣、精度不高[1]。解析法需要學(xué)生針對給定機構(gòu)建立運動學(xué)模型，求解出位移方程、速度方程和加速度方程、編程求解，根據(jù)求解結(jié)果繪制相應(yīng)曲線。解析法需要學(xué)生具有一定的編程能力，其優(yōu)點是求解精度高，培養(yǎng)了學(xué)生運用現(xiàn)代化的手段解決設(shè)計問題的能力。
Matlab是美國Mathworks公司開發(fā)的大型科學(xué)計算軟件，本文以機械原理課程設(shè)計中常見的牛頭刨床為例，首先利用矩陣法對機構(gòu)進行運動學(xué)分析，然后利用Matlab編程求解，繪制仿真曲線，直觀再現(xiàn)牛頭刨床從動件的運動規(guī)律。
一、牛頭刨床工作原理概述
牛^刨床是一種用于平面切削加工的機床，圖1所示為牛頭刨床主運動機構(gòu)的運動簡圖，由導(dǎo)桿機構(gòu)1-2-3-4-5帶動刨頭5及其上的刨刀作往復(fù)切削運動。刨頭右行時，刨刀速度較低，刨刀進行切削，為工作行程。刨頭左行時，刨刀快速退回，刨刀不切削，有急回特性，為空回行程。設(shè)計數(shù)據(jù)如表1所示。在工作行程中，牛頭刨床受到很大的切削阻力（在切削前后各有一段約0.05H的空刀距離，H為行程距離），而空回行程中則沒有切削阻力[2]。
二、Matlab仿真分析及參數(shù)測量
當(dāng)牛頭刨床六桿機構(gòu)中導(dǎo)桿CD處于左極限位置時，曲柄與x軸夾角為194.84度，刨頭上E點坐標(biāo)為（796.52，-495.5），為便于分析，以此位置作為曲柄順時針旋轉(zhuǎn)和刨頭位移的起始位置，在Matlab中編寫程序，首先定義各桿長度及曲柄旋轉(zhuǎn)角速度，然后根據(jù)先前推導(dǎo)的運動學(xué)方程編程實現(xiàn)[3]，其源代碼如下：
n1=72；w1=2*pi*n1/60；Lac=430；
Lcg=796.52；Lab=110；Lcd=810；Lde=291.6；
dy1=[]；ddy1=[]；Pos=[]；
for theta1=（194.82/180*pi）：-pi/100：
（194.82/180*pi-2*pi）
S3=sqrt（（Lab*cos（theta1））^2+（Lac+Lab*sin（theta1））^2）；
theta3=acos（Lab*cos（theta1）/S3）；
theta4=pi-asin（（Lcg-Lcd*sin（theta3））/Lde）；
Se=Lcd*cos（theta3）+Lde*cos（theta4）；
SS=[theta1，theta3，theta4，S3，Se]'；
Pos=[Pos，SS]；
A=[cos（theta3），-S3*sin（theta3），0，0；
sin（theta3），S3*cos（theta3），0，0；
0，-Lcd*sin（theta3），-Lde*sin（theta4），-1；
0，Lcd*cos（theta3），Lde*cos（theta4），0]；
B=[-Lab*sin（theta1）*w1，Lab*cos（theta1）*w1，0，0]'；
dy=A＼B；
dy1=[dy1，dy]；
dA=[-dy（2）*sin（theta3），
-dy（1）*sin（theta3）-S3*dy（2）*cos（theta3），0，0；
dy（2）*cos（theta3），
dy（1）*cos（theta3）-S3*dy（2）*sin（theta3），0，0；
0，-Lcd*dy（2）*cos（theta3），-Lde*dy（3）*cos（theta4），0；
0，-Lcd*dy（2）*sin（theta3），-Lde*dy（3）*sin（theta4），0]；
dB=[-Lab*cos（theta1）*w1^2，-Lab*sin（theta1）*w1^2，0，0]'；
ddy=A＼（dB-dA*dy）；
ddy1=[ddy1，ddy]；
end
theta1=-1*（Pos（1，：）*180/pi-194.82）；
theta3=Pos（2，：）*180/pi；
theta4=Pos（3，：）*180/pi；
S3=Pos（4，：）；
Se=Pos（5，：）+495.5；
Ve=-1*dy1（4，：）；
Acc=ddy1（4，：）；
plot（theta1，Se），grid on
xlabel（'曲柄轉(zhuǎn)角（^o）'）；
ylabel（'刨刀位移（mm）'）；
axis（[0，360，0，450]）；
title（'位移曲線'）
plot（theta1，Ve（1，：）），grid on
xlabel（'曲柄轉(zhuǎn)角（^o）'）；
ylabel（'刨刀速度（mm/s）'）；
axis（[0，360，-2250，1500]）；
title（'速度曲線'）
plot（theta1，Acc（1，：）），grid on
xlabel（'曲柄轉(zhuǎn)角（^o）'）；
ylabel（'刨刀加速度（mm/s^2）'）；
axis（[0，360，-20000，20000]）；
title（'加速度曲線'）
編好程序后，可調(diào)用繪圖函數(shù)繪制相應(yīng)的位移、速度和加速度曲線。
三、結(jié)束語
將Matlab引入機械原理課程設(shè)計的教學(xué)中，能夠使學(xué)生掌握利用解析法計算公式設(shè)計機構(gòu)的實際技能，提高學(xué)生利用計算機進行機械設(shè)計的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其動手能力和創(chuàng)新能力均得到提高。
參考文獻：
[1]孫恒，作模.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2012.
