新版對《機械設(shè)計課程設(shè)計》的一次數(shù)字化教改實踐與分析匯編

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1、 新版對《機械設(shè)計課程設(shè)計》的一次數(shù)字化教改實踐與分析匯編 摘 要：在《機械設(shè)計課程設(shè)計》中引入綜合性、系統(tǒng)性的數(shù)字化設(shè)計理念并進(jìn)行了教改實踐，請校內(nèi)專家與企業(yè)專家參與了設(shè)計成果答辯，獲得了校內(nèi)外專家的好評，該教改對學(xué)生的設(shè)計能力、團(tuán)隊協(xié)作、工程思想與解決問題的能力提升很大，課程的教學(xué)效果得到提升。 關(guān)鍵詞：數(shù)字化；機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計；教改 DOI：10.16640/ki.37-1222/t.202x.15.211 0 前言 《機械設(shè)計課程設(shè)計》是在《機械設(shè)計》課程以后的一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是對學(xué)生所學(xué)的理論課進(jìn)行一次綜合的全

2、面的工程訓(xùn)練，是全面掌握機械設(shè)計能力的重要步驟。課程設(shè)計的目標(biāo)包括提升學(xué)生應(yīng)用知識、選擇方案、解決問題與進(jìn)程規(guī)劃等方面的能力。 作者所在學(xué)校的《機械設(shè)計課程設(shè)計》具有詳細(xì)的流程與要求：通過2周的時間，完成二級減速器紙質(zhì)版設(shè)計說明書的撰寫與包括齒輪、低速軸和總裝配圖共3張零件圖的繪制，最終完成設(shè)計成果答辯。盡管很多學(xué)校針對本課程有過不少數(shù)字化，尤其是圖紙數(shù)字化方面的教改嘗試，但綜合性、系統(tǒng)性的數(shù)字化嘗試，引入團(tuán)隊協(xié)作、有限元、工藝分析、成本分析、校內(nèi)外專家共同答辯，可以預(yù)見對本課程的提升更大，因此，在本課程中進(jìn)行了一次綜合性、系統(tǒng)性的數(shù)字化嘗試。 1 《機械設(shè)計課程設(shè)計》

3、的數(shù)字化教改內(nèi)容與實踐 首先，向開始課程設(shè)計的學(xué)生介紹了數(shù)字化教改嘗試的內(nèi)容，并提出了完成設(shè)計的目標(biāo)與要求，目標(biāo)與要求包括數(shù)字版設(shè)計說明書、三維圖紙、三維圖紙轉(zhuǎn)化修改而成的二維圖紙、有限元受力分析、各個零件與裝配的工藝與成本分析、校內(nèi)外專家答辯與針對答辯進(jìn)行修改方面的內(nèi)容。4位同學(xué)組成了設(shè)計小組，協(xié)作完成本課程設(shè)計。 學(xué)生在課程設(shè)計的進(jìn)行中，逐漸熟悉了三維軟件的應(yīng)用之后，很開心，加班加點，既加深了軟件的應(yīng)用，又更進(jìn)一步理解課程設(shè)計的意義，對二級減速器的尺寸設(shè)計理解更到位。當(dāng)尺寸不對，裝配后軟件系統(tǒng)會進(jìn)行干涉檢查并提醒。學(xué)生還不斷互相交流溝通，分配各自的工作并互相銜接與寫

4、作。因為這4位同學(xué)的三維繪制，同班同學(xué)會相互觀看，他們用三維軟件制作出來的圖紙供其他同學(xué)參考，使其他同學(xué)更加理解二級減速器的結(jié)構(gòu)，又加繪了局部放大圖。此外，還請校內(nèi)教師進(jìn)行有限元力建模與分析指導(dǎo)，學(xué)生領(lǐng)悟很多。 2 設(shè)計成果的校內(nèi)外專家答辯意見 設(shè)計成果答辯中，校內(nèi)外專家都積極評價了這種創(chuàng)新性的數(shù)字化教改實踐，認(rèn)為這種綜合性、系統(tǒng)性的數(shù)字化設(shè)計的理念有利于提升學(xué)生的設(shè)計能力、團(tuán)隊協(xié)作、工程思想與解決問題的能力。針對設(shè)計說明書與圖紙，校內(nèi)外專家的提問與意見內(nèi)容有明顯特性與區(qū)別： （1）校內(nèi)專家關(guān)注點主要集中在流程與方法的合理性與正確性方面，具體包括：團(tuán)隊協(xié)作中

5、，4位同學(xué)如何進(jìn)行的協(xié)作與任務(wù)分配；在二級減速器設(shè)計階段的兩級傳動比的分配，各個參數(shù)的選取與計算；在有限元分析方面，怎么施加的載荷與約束，方法是否合理；在三維模型方面，模型的可動性以及是否互相干涉；在圖紙方面是否符合制圖規(guī)范。（2）校外專家的關(guān)注點不同于校內(nèi)專家對整個過程的把握，更為具體與細(xì)致：設(shè)計的合理性方面，如筋太弱、箱體厚度8mm最好改為15-20mm、軸承壓蓋與箱體之間加啟蓋螺釘、檔油環(huán)上要加甩油用齒、軸肩偏小、齒輪做成減重結(jié)構(gòu)、定位銷偏長、軸入軸齒輪可以做成齒輪軸、齒輪到箱體臂距離太小、啟蓋螺釘上小孔多余等；工藝方面，如鑄造工藝結(jié)構(gòu)的鑄造圓角和撥模斜度、軸承壓蓋處增加一個注油孔、軸承

6、壓蓋上的螺栓應(yīng)該是全螺紋螺栓、軸端加頂尖孔、安裝孔處加锪平孔；圖紙規(guī)范性方面如箱體箱蓋上都沒圓角、裝配基準(zhǔn)不對、材料牌號沒有、定位銷一定要有公差、油尺剖切位置不對、零件圖中尺寸要圓整等。 企業(yè)專家關(guān)注的問題都是具體的，設(shè)計、結(jié)構(gòu)、工藝或圖紙方面的問題，通過改進(jìn)這些問題，能讓這個二級減速器更容易生產(chǎn)、裝配與使用，如軸承壓蓋處增加一個注油孔在現(xiàn)用的課程指導(dǎo)書中是沒有的；但企業(yè)專家意見和現(xiàn)有課程指導(dǎo)書有部分矛盾，如箱體厚度和鍵長都是根據(jù)指導(dǎo)書經(jīng)驗公式算出的，這表明了現(xiàn)有經(jīng)驗公式與企業(yè)習(xí)慣的區(qū)別。 3 關(guān)于本次數(shù)字化教改實踐與分析 在整個設(shè)計與答辯過程中，學(xué)生、上課

7、教師與答辯專家均對本次數(shù)字化教改實踐滿意，這種綜合性、系統(tǒng)性的，引入三維圖紙、有限元分析與專家答辯的課程設(shè)計有助于提升學(xué)生應(yīng)用知識、選擇方案、解決問題與進(jìn)程規(guī)劃等方面的能力，具體包括： （1）學(xué)生能充分意識到進(jìn)行數(shù)字化課程設(shè)計的優(yōu)勢并積極參與到整個過程：參與到教材的4位同學(xué)能認(rèn)識到自己在整個過程中可以獲得較大的能力提升，進(jìn)而積極參與到整個過程中去，最終克服設(shè)計計算、軟件操作、成本分析等方面的困難，完成設(shè)計。（2）能充分調(diào)動學(xué)生的各種綜合知識，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐與工程思維：不同于傳統(tǒng)純手工畫圖停留在二維階段，對各個結(jié)構(gòu)都是修改參數(shù)、照搬照抄，4位同學(xué)在設(shè)計與建模中對結(jié)構(gòu)、運動、功能

8、等必須進(jìn)行更深入的理解與分析，運用工藝、材料等知識進(jìn)行理解和設(shè)計。（3）充分鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊寫作能力：由于零件多，工作量大，4位同學(xué)需要分別完成個零件的建模并最終完成裝配，滿足尺寸配合要求，此外，前期的設(shè)計部分與后續(xù)的有限元分析也鍛煉了協(xié)作與溝通能力。 4 結(jié)束語 《機械設(shè)計課程設(shè)計》中進(jìn)行了綜合性、系統(tǒng)性的教改實踐，更好的完成了課程對培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識、選擇方案、解決問題與進(jìn)程規(guī)劃能力的要求，獲得了校內(nèi)外專家與參與學(xué)生的好評，在后續(xù)教學(xué)中可以獲得進(jìn)一步采用。 參考文獻(xiàn)： [1]王建，李鋼.基于OBE的機械設(shè)計類課程設(shè)計“1234”模式探索[J].教

9、育教學(xué)論壇，202x（09）：200-202. [2]沈秋紅，陳青.我國地方工科高?！稒C械設(shè)計課程設(shè)計》實踐教學(xué)研究[J].中國農(nóng)機化學(xué)報，202x，40（01）：215-218+230. [3]姜魏梁，石怡.理實結(jié)合的機械設(shè)計課程設(shè)計教學(xué)改革與研究[J].課程教育研究，202x（02）：56-57. 基金項目：本文系南京工程學(xué)院高層次引進(jìn)人才科研啟動基金（YKJ202x01）、南京工程學(xué)院校級教改項目（JG202x11）與江蘇省青藍(lán)工程優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊資助的研究成果。 作者簡介：張敏（1983-），男，河南商丘人，博士，講師，研究方向：先進(jìn)制造技術(shù)、特種加工、電火花加工、電弧加工。