機(jī)械類實驗室的革新建設(shè)

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作者：王海生 閔潔 江潔     單位：云南蒙自紅河學(xué)院工學(xué)院

實驗室是學(xué)習(xí)與實踐的陣地，眾多的實驗和研究都需要在實驗室中進(jìn)行。機(jī)械類實驗室的創(chuàng)新不僅是硬件設(shè)備的創(chuàng)新，應(yīng)該是包括科學(xué)實踐理念在內(nèi)的思維創(chuàng)新與建設(shè)。

一、機(jī)械類專業(yè)實驗室的創(chuàng)新背景及現(xiàn)狀

1、實驗設(shè)備仍比較短缺，缺乏全面系統(tǒng)的實驗訓(xùn)練就滿足實驗的教學(xué)需要來說，目前眾多的實驗室與國內(nèi)一流水平高校的差距仍將長期存在。實驗設(shè)備的局限性導(dǎo)致動手訓(xùn)練的機(jī)會不夠充分。許多的實驗都純粹以教學(xué)教材涉及的理論和知識中的基本要求來配置，此類實驗皆屬于驗證性的實驗。對學(xué)習(xí)者的分析思考、發(fā)散思維沒有直接性的啟發(fā)。傳統(tǒng)的實驗室不利于學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。

2、過分強(qiáng)調(diào)理論知識，實驗效率低下許多時候過于強(qiáng)調(diào)課本上的理論知識，忽視了實驗室的工作效率。例如，在溫度傳感器的實驗中，用萬用表測出的數(shù)據(jù)以手工做出記錄，組織和效率明顯不高，因此沒有達(dá)到現(xiàn)代數(shù)字化處理模式的要求和水平。檢測技術(shù)、單片機(jī)等的實驗室應(yīng)相應(yīng)地進(jìn)行創(chuàng)新探索。

3、實驗種類單一，缺少綜合型的知識實踐目前中多的實驗室中，雖然有一定數(shù)量的配套實驗設(shè)備，但設(shè)備的配套上仍存在一定的局限性，導(dǎo)致實驗的內(nèi)容、種類單一，不利于靈活地應(yīng)用機(jī)械設(shè)計的知識與要求，也不能有效率地綜合運用知識。在沖擊相關(guān)試驗中，缺乏相應(yīng)接口，不能與單片機(jī)實現(xiàn)相連。二、實驗室創(chuàng)新的預(yù)期目標(biāo)機(jī)械類專業(yè)之實驗室創(chuàng)新應(yīng)針對以上的背景現(xiàn)狀，通過有針對性的創(chuàng)新建設(shè)，力求較大限度地克服機(jī)械類專業(yè)實驗室中原有的缺點，使實驗室的實驗實踐與課本上的理論知識實現(xiàn)真正的結(jié)合從而激發(fā)出對機(jī)械知識學(xué)習(xí)的熱情，從被動的實驗和學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)為積極主動善于創(chuàng)新的新型學(xué)習(xí)實踐模式。從實驗室的操作環(huán)節(jié)入手，在掌握經(jīng)典理論基礎(chǔ)上，促進(jìn)實踐性知識的應(yīng)用，展示出最新的設(shè)計方法，實現(xiàn)分析、綜合、轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型和程序。與此同時，使機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計上的實驗進(jìn)行大膽的改革創(chuàng)新，使實驗室變成受學(xué)習(xí)者歡迎的實踐型基地。以實驗室的改革創(chuàng)新為橋梁和紐帶，幫助學(xué)習(xí)者提高實踐動手能力，助其分析和思考問題。

三、建設(shè)創(chuàng)新型的機(jī)械類專業(yè)實驗室之重點實驗項目

在合理利用實驗室的硬件資源的基礎(chǔ)上，充分地與機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)相結(jié)合，完成學(xué)習(xí)者運用獨立自主創(chuàng)新思維和設(shè)計的過程，從而構(gòu)思機(jī)械設(shè)計的傳動構(gòu)思，到完成成套的設(shè)計圖紙，最后實現(xiàn)簡單機(jī)械模型的制造和加工。

1、實現(xiàn)運動方案的組合創(chuàng)新實驗在此類實驗中，采用獲得國家的專利產(chǎn)品:創(chuàng)新機(jī)構(gòu)組合試驗臺2套，其中含有機(jī)構(gòu)形式的高副桿組和低副桿組，另外還包括組成以上桿組的各種構(gòu)件和機(jī)架等組件。這些設(shè)置既能夠靈活方便地使曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)以及間歇運動機(jī)構(gòu)相拼接，還能使鏈傳動、帶傳動和渦輪蝸桿等的傳動形成平面與空間有機(jī)交叉組合的機(jī)械傳動系統(tǒng)和組合機(jī)構(gòu)，最后與出輪齒條傳動相結(jié)合，并通過帶傳動和連接電機(jī)令拼接的機(jī)構(gòu)有效地進(jìn)行運動。通過以上的創(chuàng)新實驗，能使學(xué)習(xí)者對機(jī)構(gòu)組成這一部分知識內(nèi)容在理解的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)與識記，通過實驗培養(yǎng)其工程實訓(xùn)的動手能力，對日后的實際生產(chǎn)和運作也有指導(dǎo)作用。機(jī)構(gòu)運動實驗的創(chuàng)新體現(xiàn)了設(shè)計思維和綜合實踐設(shè)計能力的提升，按以上的操作要求進(jìn)行拼接實驗，并觀察其運動情況，能及時準(zhǔn)確地檢驗出機(jī)構(gòu)運動方案的科學(xué)性與可行性。

2、對平面機(jī)構(gòu)的創(chuàng)意組合和可視化分析的實驗在平面機(jī)構(gòu)的創(chuàng)意組合與可視化分析實驗中，配備電腦4臺，實驗臺8套，機(jī)構(gòu)模型8套。利用設(shè)計和并接能夠使機(jī)構(gòu)傳感之系統(tǒng)實現(xiàn)種類不盡相同的運動要求。與此同時，實驗臺的創(chuàng)新之處在于，在主要的構(gòu)件中設(shè)置出安裝傳感器的具體位置，并且添加了數(shù)據(jù)處理軟件和檢測系統(tǒng)之類的配置。通過數(shù)據(jù)處理軟件與檢測系統(tǒng)，能夠看到運動參數(shù)變化的系列曲線，從而了解和探索不同類別的機(jī)構(gòu)運動的特定條件下的運動規(guī)律。利用速度、位移和加速度等的要素進(jìn)行分析，研究運動構(gòu)件的特點。最后，實驗室中的其他設(shè)備也應(yīng)同時跟上更新的步伐，因此要求能進(jìn)行機(jī)構(gòu)模型拆裝、機(jī)械原理的課程設(shè)計、計算機(jī)的輔助設(shè)計和機(jī)械設(shè)計課程的設(shè)計等，是實驗室真正成為搞實驗和研究的重要陣地。對于參數(shù)化設(shè)計、仿真設(shè)計、工程圖生成、基于特征之實體造型、工程數(shù)據(jù)與文件管理、裝配造型等也可在實驗室中進(jìn)行。這樣的實驗室創(chuàng)新設(shè)置能進(jìn)一步提高對計算機(jī)的輔助設(shè)計能力和實際應(yīng)用能力，對實際的工作生產(chǎn)具有很大的幫助。

3、機(jī)械設(shè)計創(chuàng)新陳列實驗展示在這個實驗當(dāng)中，主要展示的是近幾年公開展示過的機(jī)械原理和設(shè)計、機(jī)械設(shè)計和創(chuàng)新等方面知識的國家和區(qū)域地優(yōu)秀例子。另外還有以國外先進(jìn)企業(yè)和高校的優(yōu)秀展示為主要設(shè)計依據(jù)的陳列專柜，其目的在于突出地展示出不同產(chǎn)品的創(chuàng)新創(chuàng)造工藝、原理方案、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新、組合結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新與外觀的設(shè)計創(chuàng)新，以上的創(chuàng)新展示均采集了各種各樣思考獨到和設(shè)計特別的機(jī)電類模型與產(chǎn)品，在對應(yīng)的文字和圖片示例資料的配套下，能對機(jī)械類板塊創(chuàng)新設(shè)計的主要原理和基本方法進(jìn)行形象生動的介紹。這樣的示例實驗?zāi)軐?chuàng)造思維有一定的啟發(fā)意義，也對機(jī)械創(chuàng)新的能力和創(chuàng)造意識有提高作用［2］。

4、軸系結(jié)構(gòu)的設(shè)計實驗實驗室配置了具有創(chuàng)意組合形式的軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計的試驗箱，這樣能比較完整系統(tǒng)地概括總結(jié)出軸系方面的知識結(jié)構(gòu)，一套實驗箱里一般含有8類40種168個零件。如果能達(dá)到以上標(biāo)準(zhǔn)，那么實驗室就能在國內(nèi)同類產(chǎn)品的配置中達(dá)到前列的地位，因為其產(chǎn)品的種類比較齊全，數(shù)量也非常豐富，覆蓋的知識內(nèi)容也十分廣泛。這樣能自由地組合出30種或以上的軸系結(jié)構(gòu)參考。此實驗?zāi)芙鉀Q諸如，在軸上，回轉(zhuǎn)零件中的軸向和軸向固定，受傷的零件裝拆和軸承里軸向位置的固定等問題，是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計中的打基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

5、常用構(gòu)建制作的加工實驗在設(shè)計好的創(chuàng)新方案中，需要利用設(shè)計圖紙來加工對應(yīng)的機(jī)械零件。關(guān)于加工機(jī)方面，選擇一些知名的加工機(jī)品牌，能實現(xiàn)組合式、多功能的加工要求，同時具備耐用安全等特點，能組合為鉆床、磨床、金屬車床，特別是采用數(shù)控機(jī)床?？筛鶕?jù)用戶的具體要求來配合使用。

四、結(jié)語

機(jī)械類專業(yè)的實驗室創(chuàng)新，首先應(yīng)提供一系列先進(jìn)優(yōu)良的實驗設(shè)施硬件，在實驗項目的設(shè)置中也應(yīng)相應(yīng)地做出更新，同時必須強(qiáng)調(diào)綜合創(chuàng)新的實驗思維，提高創(chuàng)新與創(chuàng)造意識，使求學(xué)者通過創(chuàng)新實驗開發(fā)創(chuàng)造性潛能，發(fā)揮主動獲取知識資源的精神?；跈C(jī)械設(shè)計、模具設(shè)計等知識，真正地融入到實驗室的創(chuàng)新建設(shè)中，使機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域的道路更寬廣。