機(jī)械原理知識(shí)全文(5篇)

摘要：在教學(xué)領(lǐng)域，大多數(shù)學(xué)科偏向于對(duì)理論知識(shí)的研究，但對(duì)于機(jī)械類學(xué)科來說，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論知識(shí)的傳授。機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械類學(xué)科的重要組成部分，與其他專業(yè)相比，機(jī)械類專業(yè)包含豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力有一定的要求。本文在當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)形勢的基礎(chǔ)上，研究傳統(tǒng)機(jī)械類專業(yè)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面存在的問題，然后對(duì)機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行分析，希望能為學(xué)科的未來發(fā)展提供幫助。

關(guān)鍵詞：機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；改革

0引言

從我國當(dāng)前機(jī)械類專業(yè)的教學(xué)形勢來看，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重視程度不足，但是基于學(xué)科特點(diǎn)，學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求日益強(qiáng)烈。機(jī)械類學(xué)科的理論知識(shí)非常復(fù)雜，學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的理解難度很大，在教學(xué)過程中往往需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣可以加深學(xué)生對(duì)于專業(yè)知識(shí)的理解和記憶，也可以幫助學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決具體問題。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革不僅能夠提升機(jī)械類學(xué)科的整體教學(xué)水平，也對(duì)我國機(jī)械制造領(lǐng)域的進(jìn)步和發(fā)展具有重要意義。

1機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)背景

各大院校中基本都設(shè)置有機(jī)械類專業(yè)，且機(jī)械類專業(yè)往往占據(jù)著很高的地位，這與市場需求有關(guān)。隨著社會(huì)的發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)對(duì)于機(jī)械類人才的需求量不斷增大，許多高校都側(cè)重于培養(yǎng)這方面的人才。在機(jī)械類專業(yè)中，機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)所涉及的理論知識(shí)體系比較復(fù)雜，專業(yè)性很強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，也能夠鍛煉動(dòng)手能力，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)在機(jī)械類專業(yè)中屬于基礎(chǔ)性學(xué)科，也就意味著它是機(jī)械類專業(yè)大多數(shù)學(xué)生都需要掌握的一門學(xué)科，對(duì)機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)的掌握程度，決定了學(xué)生日后在機(jī)械領(lǐng)域所能達(dá)到的高度。機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)在具體的教學(xué)過程中，對(duì)教學(xué)方法有一定的要求，教師不僅需要通過教學(xué)課程向?qū)W生們傳授必要的基礎(chǔ)知識(shí)，也需要安排足夠的實(shí)驗(yàn)課程，讓學(xué)生們可以自己動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)于基礎(chǔ)理論的理解，也可以在鞏固所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力。但是，當(dāng)前我國的機(jī)械類專業(yè)教學(xué)中，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，學(xué)生對(duì)于專業(yè)知識(shí)的理解只是停留在紙面上，不能達(dá)到熟練運(yùn)用的效果。只有依據(jù)學(xué)生實(shí)際的學(xué)習(xí)狀況，改革相應(yīng)的教學(xué)方案，才能順應(yīng)時(shí)代要求，實(shí)現(xiàn)機(jī)械類專業(yè)教學(xué)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

2傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

摘要：機(jī)械原理是一門研究機(jī)械共性問題的主干基礎(chǔ)課，為學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)和從事機(jī)械制造工作提供了必不可少的基礎(chǔ)知識(shí)。為了提高教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)過程中應(yīng)重視緒論課的作用，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；通過完善實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，提高其動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力；充分發(fā)揮教學(xué)團(tuán)隊(duì)的作用，實(shí)現(xiàn)科研與教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。

關(guān)鍵詞：機(jī)械原理；教學(xué)質(zhì)量；創(chuàng)新能力；教學(xué)團(tuán)隊(duì)

機(jī)械原理是機(jī)械類各專業(yè)必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，不僅在本科整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中起到承上啟下的作用，而且肩負(fù)著培養(yǎng)機(jī)械類人才的開發(fā)創(chuàng)新能力的重要任務(wù)。主要研究機(jī)械的一般共性問題，旨在使學(xué)生掌握各種常用機(jī)構(gòu)的工作原理、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和機(jī)器動(dòng)力學(xué)分析方法，初步具備進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案分析和設(shè)計(jì)的能力，從而為今后從事機(jī)械方面的設(shè)計(jì)、制造和研究奠定知識(shí)基礎(chǔ)和工程素質(zhì)，在機(jī)械類專業(yè)的教學(xué)環(huán)節(jié)中具有非常重要的作用。機(jī)械原理課程以往的授課方式主要為課程面授的傳統(tǒng)教學(xué)方式，為了培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新思維，提高其實(shí)踐創(chuàng)新能力，機(jī)械原理課程的主要任務(wù)由原來的機(jī)構(gòu)分析轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要學(xué)生掌握的內(nèi)容越來越多，而機(jī)械原理課程的教學(xué)學(xué)時(shí)卻進(jìn)行了大幅度的縮減[1]。本校機(jī)械原理的理論授課課時(shí)由原來的56學(xué)時(shí)縮減到48學(xué)時(shí)，為了獲得良好的教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量，本文對(duì)機(jī)械原理課程的教學(xué)方式和方法進(jìn)行了一定的改革和探索。

一、重視緒論課的教學(xué)設(shè)計(jì)

作為機(jī)械原理的第一堂課，緒論課在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中具有舉足輕重的地位，是貫穿整個(gè)課程內(nèi)容體系的一條主線。良好的緒論課教學(xué)不僅能夠使學(xué)生全面、深入地了解機(jī)械原理課程的重要性以及課程的研究內(nèi)容，同時(shí)可以幫助學(xué)生掌握學(xué)習(xí)機(jī)械原理的科學(xué)方法。通過對(duì)緒論課的教學(xué)環(huán)節(jié)加以設(shè)計(jì)，使其形象生動(dòng)并且富有感召力，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[2]。緒論課的教學(xué)方式上，借助多媒體教學(xué)手段，不僅活躍了課堂氣氛，還能夠開闊學(xué)生的眼界，使學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)獲得較大信息量。機(jī)械類專業(yè)以男生居多，大多數(shù)男生對(duì)汽車非常感興趣，而且機(jī)械原理課程中對(duì)于機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析和運(yùn)動(dòng)分析又是以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，因此“投其所好”，采用3D動(dòng)畫演示世界名車的發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程，幫助學(xué)生直觀、生動(dòng)地了解發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理，由此激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)效果事半功倍。緒論課的教學(xué)內(nèi)容上，除了闡述清楚機(jī)械原理課程的研究對(duì)象、基本內(nèi)容、課程性質(zhì)，以及學(xué)習(xí)該課程的目的和方法外，對(duì)授課重點(diǎn)、難點(diǎn)以及課程各章節(jié)的課時(shí)規(guī)劃也進(jìn)行了梳理，便于學(xué)生合理安排學(xué)習(xí)時(shí)間。在已有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)往屆學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的困難和常見錯(cuò)誤進(jìn)行總結(jié)，從而幫助本屆學(xué)生避免出現(xiàn)類似錯(cuò)誤，少走彎路。例如，在學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程之前，學(xué)生已經(jīng)有了理論力學(xué)方面的知識(shí)儲(chǔ)備，在對(duì)機(jī)構(gòu)各點(diǎn)的位移、速度、加速度進(jìn)行分析時(shí)，學(xué)生習(xí)慣用理論力學(xué)的思維模式來解決機(jī)械原理中的運(yùn)動(dòng)學(xué)問題。然而，機(jī)械原理與理論力學(xué)在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析上的表達(dá)方式和求解方法存在差異，如果不能明確二者之間的區(qū)別和聯(lián)系，學(xué)生非但做不到舉一反三，還容易發(fā)生概念混淆，給學(xué)習(xí)帶來困難。在對(duì)移動(dòng)副兩個(gè)構(gòu)件重合點(diǎn)間的速度進(jìn)行求解時(shí)，學(xué)生對(duì)于動(dòng)點(diǎn)動(dòng)系的選擇以及牽連角速度的求解存在疑問，機(jī)械原理與理論力學(xué)對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理的描述方法不同，因而所選擇的動(dòng)點(diǎn)和動(dòng)系不同，運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系不同，所列的矢量方程也不相同；在對(duì)加速度進(jìn)行分析時(shí)，機(jī)械原理采用圖解法來求解矢量方程，通過選擇比例尺繪制矢量圖來確定未知參數(shù)，而理論力學(xué)利用投影法，將矢量等式轉(zhuǎn)化為標(biāo)量等式來進(jìn)行求解[3]。在緒論課教學(xué)中提前指出機(jī)械原理課程與先驅(qū)課程之間的聯(lián)系和區(qū)別，有助于學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率。此外，緒論課中對(duì)貫穿整個(gè)課程的一些重要概念進(jìn)行了重點(diǎn)講解，包括機(jī)械、機(jī)器、機(jī)構(gòu)、零件、構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)鏈等概念。構(gòu)件可以由一個(gè)零件組成，比如計(jì)算機(jī)上的一個(gè)鍵；也可以由若干個(gè)零件組裝而成，例如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的齒輪和軸通過鍵連接在一起作為一個(gè)整體轉(zhuǎn)動(dòng)即為一個(gè)構(gòu)件；兩個(gè)或者兩個(gè)以上的構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副連接而構(gòu)成的可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)即為運(yùn)動(dòng)鏈；將運(yùn)動(dòng)鏈中的某一構(gòu)件加以固定使其成為機(jī)架，這種運(yùn)動(dòng)鏈便成為機(jī)構(gòu)，凡是機(jī)構(gòu)都具有確定的運(yùn)動(dòng)，連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)等都是常用機(jī)構(gòu)；機(jī)器是能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)并完成特定作業(yè)任務(wù)的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，相對(duì)于機(jī)構(gòu)而言，機(jī)器除具有傳遞運(yùn)動(dòng)和力的功能之外還可以傳遞能量、物料和信息；機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱[4]。只有明確了這些基本概念之間的聯(lián)系和區(qū)別，才能更好地體會(huì)本課程的學(xué)習(xí)目的和任務(wù)，并且為后續(xù)機(jī)械系統(tǒng)方案的分析與設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

二、完善實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容

機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)有密切的聯(lián)系，是重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)[5]。通過實(shí)驗(yàn)課，加強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)、鞏固基本概念、理解基本原理、掌握機(jī)構(gòu)分析和綜合設(shè)計(jì)的基本方法。機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和獨(dú)立分析解決問題的能力，對(duì)培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和綜合素質(zhì)起著關(guān)鍵作用[6]。為此，本課程將實(shí)驗(yàn)課由原來的8學(xué)時(shí)增至16學(xué)時(shí)，在已有的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增加了參觀實(shí)驗(yàn)以及綜合性、設(shè)計(jì)性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生對(duì)于常用機(jī)構(gòu)不熟悉，對(duì)機(jī)械還缺乏感性的認(rèn)識(shí)，面對(duì)課本上的平面圖形，難以對(duì)各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性以及機(jī)械的組成形成形象、直觀的畫面。通過增設(shè)參觀實(shí)驗(yàn)，帶領(lǐng)學(xué)生參觀機(jī)械原理陳列室，向其展示大量豐富的機(jī)構(gòu)模型、真實(shí)機(jī)械以及機(jī)電一體化設(shè)備，幫助學(xué)生對(duì)抽象的運(yùn)動(dòng)、具體的機(jī)構(gòu)獲得較全面、清晰的認(rèn)識(shí)和理解。新增加的組合機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)通過對(duì)實(shí)際機(jī)構(gòu)的應(yīng)用設(shè)計(jì)和搭接加深對(duì)不同機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的理解。通過對(duì)實(shí)際機(jī)構(gòu)的應(yīng)用設(shè)計(jì)和搭接，加深對(duì)不同機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的理解；通過對(duì)典型機(jī)構(gòu)的組裝，掌握活動(dòng)連接、固定連接的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力和現(xiàn)場應(yīng)變能力；通過實(shí)驗(yàn)的多方案設(shè)計(jì)培養(yǎng)發(fā)散思維和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力[7]。此外，還增設(shè)了“機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)”，將ADAMS軟件引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生采用軟件建立機(jī)構(gòu)模型，通過預(yù)設(shè)邊界條件并加以仿真分析，得到機(jī)構(gòu)特定點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過程中的位移、速度和加速度、作用力等的變化曲線，從而確定其運(yùn)動(dòng)特性。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，整合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有資源進(jìn)行實(shí)物搭接和動(dòng)畫演示，采用儀器對(duì)機(jī)構(gòu)指定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行測量，并將其與仿真結(jié)果進(jìn)行比對(duì)。學(xué)生在仿真模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過程中充分體會(huì)到自主探究學(xué)習(xí)的樂趣，獲得成就感，既培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)意識(shí)和能力，又激發(fā)出學(xué)生的求知欲和探索欲。此外，采用ADAMS三維軟件設(shè)計(jì)、分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，不僅求解迅速、避免了煩瑣的計(jì)算過程，而且補(bǔ)充了圖解法、解析法的不足，有效解決學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性不容易理解和掌握的問題，并且為后續(xù)的課程設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。

摘要：在素質(zhì)教育中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神是當(dāng)前新課改的一個(gè)關(guān)鍵。文中以機(jī)械制造課程的創(chuàng)新教育應(yīng)用為例進(jìn)行了說明，現(xiàn)簡述如下。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造；創(chuàng)新教育；運(yùn)用

創(chuàng)新教育是一種教育形式，這種教育形式具有實(shí)踐性與創(chuàng)造性相結(jié)合的特點(diǎn)，它符合新課程標(biāo)準(zhǔn)教育理念的要求，以發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性為主，通過教師的引導(dǎo)使學(xué)生積極參與教學(xué)過程，主動(dòng)思考、主動(dòng)動(dòng)手實(shí)踐，讓理論與實(shí)際的結(jié)合更為緊密自然。機(jī)械制造課程是一門體現(xiàn)以創(chuàng)新求變?yōu)橹鞯目颇?，通過對(duì)這門課的學(xué)習(xí)使學(xué)生更加清晰機(jī)械裝置的內(nèi)部構(gòu)造、工作原理，了解這種機(jī)械設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，進(jìn)而能夠設(shè)計(jì)出更加符合要求的機(jī)械設(shè)備，為其畢業(yè)后走向工作崗位打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1創(chuàng)新教育教學(xué)

傳統(tǒng)的教學(xué)存在很多弊端，滿堂灌的教育方式、固定的教學(xué)內(nèi)容、千篇一律的教法等都束縛了學(xué)生的思維，使學(xué)生在運(yùn)用知識(shí)上存在很多的缺陷。而創(chuàng)新教育教學(xué)要求教師轉(zhuǎn)變教育觀念，充分發(fā)揮引導(dǎo)者作用，把課堂還給學(xué)生，讓學(xué)生積極參與教學(xué)，通過參與教學(xué)使學(xué)生感受知識(shí)的獲得和發(fā)現(xiàn)的過程，真正提升對(duì)機(jī)械制造的認(rèn)識(shí)。

2優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

機(jī)械制造課程涵蓋的知識(shí)較為廣泛，包括工程力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械制圖、公差配合與技術(shù)測量、金屬材料及熱處理等，各門課程之間具有一定的聯(lián)系，教師在授課過程中應(yīng)將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合，以幫助學(xué)生接受和掌握。另外教師要及時(shí)了解機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展趨勢及新成果、新技術(shù)，以增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。機(jī)械制造課程的知識(shí)抽象難以理解，必要時(shí)教師要通過實(shí)物或模型來增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。以齒輪傳動(dòng)為例，在講解傳動(dòng)比的概念時(shí)涉及到主、從動(dòng)輪關(guān)系的問題，如果是一個(gè)主動(dòng)輪、一個(gè)從動(dòng)輪的構(gòu)造就比較簡單了，但在實(shí)際的變速箱中齒輪比較多，學(xué)生必須要分清哪些是主動(dòng)輪、哪些是從動(dòng)輪，而且其中還有惰輪，分清各齒輪之間的嚙合關(guān)系才能計(jì)算正確，否則就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤；這些教師可以通過直觀的模型演示或是實(shí)物觀察，讓學(xué)生去進(jìn)一步的掌握理解。機(jī)械制造課程的理論知識(shí)雖然枯燥無味，不過，通過在教學(xué)過程中教師創(chuàng)新教育的方式方法，變枯燥抽象的知識(shí)為直觀形象，盡量運(yùn)用豐富多彩的教學(xué)語言和貼近實(shí)際的教學(xué)內(nèi)容，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

一、引言

從18世紀(jì)以來，機(jī)器逐步代替人力勞動(dòng)，用于做功或轉(zhuǎn)換能量。做功的機(jī)器不僅大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且很好地保證和提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。由于機(jī)器實(shí)現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)換，人們發(fā)明了多種多樣的工作機(jī)械，提高了人類的生產(chǎn)水平，改善了自己的生活條件。機(jī)器的設(shè)計(jì)是由具體的機(jī)構(gòu)物化為實(shí)體的產(chǎn)品，以提供用戶所要求的使用功能。因此，機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，在機(jī)械設(shè)計(jì)課程中，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是非常重要的教學(xué)內(nèi)容。在機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)“勤于學(xué)習(xí)、善于思考、勇于探索、敏于創(chuàng)新”，以偉大的接納之胸懷學(xué)習(xí)前人成果，并以開拓的精神實(shí)現(xiàn)偉大的創(chuàng)造。機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不是具體案例的機(jī)械堆砌，而是有其內(nèi)在的知識(shí)基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)的方法和物理原理。本文擬從機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)原理兩個(gè)方面，討論機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)在知識(shí)和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的基本途徑，但本文不討論機(jī)械制造工藝性對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求。

二、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法

1.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。從現(xiàn)代科學(xué)誕生以來，機(jī)械科學(xué)與技術(shù)已有300年的歷史。機(jī)械的連接結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)等已經(jīng)積淀有汗牛充棟的實(shí)踐案例，但如何掌握這些案例的基本原理和設(shè)計(jì)方法，而不是記憶這些案例的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，例如車床，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以參考前人的設(shè)計(jì)圖紙，這對(duì)于提高設(shè)計(jì)效率，汲取前人經(jīng)驗(yàn)、避免犯前人的錯(cuò)誤具有實(shí)際意義。通過借鑒前人的經(jīng)驗(yàn)，可以吸收他人的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方法，同時(shí)也拓寬了自己的設(shè)計(jì)思路。隨著機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)和搜索方式的更新，對(duì)他人的相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)將更加方便。經(jīng)驗(yàn)知識(shí)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的寶貴財(cái)富，也是公司的知識(shí)資產(chǎn)。通過對(duì)國內(nèi)外同類型專利知識(shí)的學(xué)習(xí)，也是一條提升自己結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力的途徑。另一方面，要注意避免侵犯他人的知識(shí)產(chǎn)權(quán)?！肮湃藗飨聛淼膶W(xué)問，就是裝在船里的貨物?，F(xiàn)在的新潮流、新趨勢，就是行船的風(fēng)?！痹趯W(xué)習(xí)他人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)者應(yīng)有自己的革新與發(fā)明、自己的創(chuàng)造。

2.理論設(shè)計(jì)。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論方法，討論的是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理性方法，具體的有：模塊化和組合化設(shè)計(jì)、復(fù)合化設(shè)計(jì)、分級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、載荷均布性設(shè)計(jì)和變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。隨著結(jié)構(gòu)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)可靠性和概率設(shè)計(jì)等方面的發(fā)展和具體應(yīng)用，機(jī)械結(jié)構(gòu)的理性設(shè)計(jì)方法也在不斷的推陳出新。模塊化和組合化設(shè)計(jì)。一臺(tái)機(jī)器總體是由提供不同功能的結(jié)構(gòu)單元有機(jī)的組合而成，因此模塊化的以及模塊之間的組合化就是早期的方法之一。在復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)和設(shè)備中，模塊化和組合化的設(shè)計(jì)理念是有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，同時(shí)也是機(jī)械制造的方法之一。例如，組合航空母艦的設(shè)計(jì)概念；我國的組合化機(jī)床的設(shè)計(jì)在上世紀(jì)70年代就已經(jīng)取得了很大的成功。模塊化和組合化，一般是按功能單元、結(jié)構(gòu)單元來劃分模塊，然后組合起來成為一臺(tái)機(jī)器。復(fù)合化設(shè)計(jì)。復(fù)合化的基本特點(diǎn)就是將兩個(gè)或兩個(gè)以上的功能零件組合成一個(gè)部件或構(gòu)件來設(shè)計(jì)，其功能可以是運(yùn)動(dòng)功能、承載功能等。例如，組合凸輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就是將兩個(gè)凸輪設(shè)計(jì)成一個(gè)零件；一根連桿在組合結(jié)構(gòu)中同時(shí)作為兩個(gè)或兩個(gè)以上機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)件。復(fù)合化方法可以降低機(jī)械的制造成本、減輕機(jī)器的重量、縮小機(jī)器的尺寸和降低產(chǎn)品的成本。分級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（層次化設(shè)計(jì)）。復(fù)雜的制造設(shè)備是由分級(jí)的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成，大功能層次的結(jié)構(gòu)是由若干個(gè)分功能結(jié)構(gòu)組成。層次化不僅是功能樹結(jié)構(gòu)的要求，而且也是制造工藝對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。例如，床頭箱由多個(gè)輪系組成，而每個(gè)輪系又由次一層次的系統(tǒng)組成。復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，例如組合挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)，集推土機(jī)和挖掘機(jī)的功能在一起，而共用一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)，在執(zhí)行系統(tǒng)處分開。層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法在構(gòu)想分級(jí)結(jié)構(gòu)階段，能夠幫助設(shè)計(jì)者厘清思路，從而找出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，集中解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)問題。載荷均布性設(shè)計(jì)。由于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，希望載荷分布均勻，充分發(fā)揮材料的機(jī)械力學(xué)性能或者取得降低最大載荷的目的。例如，修形齒輪的設(shè)計(jì)、對(duì)數(shù)滾子的設(shè)計(jì)，為了取得接觸應(yīng)力的均布，從而修形零件，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)也體現(xiàn)了載荷均布性的設(shè)計(jì)理念，從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)來看只需一只行星齒輪；然而從受力平衡、承載能力和提高齒面的抗磨損來說，三只行星齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更好。變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新常常采用變結(jié)構(gòu)的方法，變結(jié)構(gòu)可以改變機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能，例如，非圓連接形式的成形連接、曲柄滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變?yōu)檗D(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。變結(jié)構(gòu)可以改變實(shí)現(xiàn)功能的形式，例如徑向柱塞泵和軸向柱塞泵的設(shè)計(jì)。變結(jié)構(gòu)也可以降低機(jī)器的設(shè)計(jì)成本，例如利用死點(diǎn)的桌面支承設(shè)計(jì)。

3.模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)。相似模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)?；跈C(jī)器物理模型的相似，運(yùn)用相似科學(xué)理論，對(duì)于大型的機(jī)器設(shè)備進(jìn)行模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)。通過模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)分析，獲取機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性、并預(yù)測機(jī)器的工作性能。模型相似的設(shè)計(jì)方法已在工程領(lǐng)域有廣泛的運(yùn)用，例如大型水輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過制造大型水輪機(jī)組的模型，測試試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷墓ぷ餍阅芤约捌淇煽啃缘戎笜?biāo)，優(yōu)化水輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力。機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法不是一成不變的，而是隨著人們的發(fā)明和新的科學(xué)原理的發(fā)現(xiàn)，在日新月異地發(fā)展，不斷出現(xiàn)新的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，同時(shí)對(duì)前人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行革新。

三、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理

[摘要]針對(duì)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程知識(shí)點(diǎn)零散、工程概念多、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，提出課程改革與創(chuàng)新，主要包括教學(xué)內(nèi)容及時(shí)更新，教學(xué)方式的革新，感性認(rèn)識(shí)的培養(yǎng)，實(shí)踐能力的強(qiáng)化等，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、創(chuàng)造性及實(shí)踐能力，為進(jìn)一步提高課程教學(xué)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)；課程改革；教學(xué)質(zhì)量

《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》是我校化學(xué)工程與工藝專業(yè)一門綜合性的機(jī)械類基礎(chǔ)課，它涉及多個(gè)學(xué)科，主要側(cè)重化工機(jī)械設(shè)備的基本原理和實(shí)際工業(yè)應(yīng)用[1-3]。通過學(xué)習(xí)該課程，可使學(xué)生了解和掌握中低壓容器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，包括中低壓力容器的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及應(yīng)力分析，了解和熟悉管殼式換熱器、攪拌反應(yīng)器、填料吸收塔、減壓精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作原理，在化工工藝課程的學(xué)習(xí)過程中認(rèn)知這些化工機(jī)械設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用與操作方法；了解和掌握化工過程機(jī)械設(shè)備的基本原理，增加學(xué)生對(duì)化工機(jī)械設(shè)備工業(yè)應(yīng)用的認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際化工生產(chǎn)中善于分析和解決問題的能力，并能應(yīng)用最新的化工設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)化工工藝過程中的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行基本的選型，初步建立起完整的化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)思想。本課程的知識(shí)點(diǎn)零散、工程概念多、實(shí)踐性強(qiáng)，要想突出教學(xué)重點(diǎn)、提高教學(xué)效果、保障教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)出拔尖的應(yīng)用型人才，則須注重課程教學(xué)的改革與創(chuàng)新。

1課程教學(xué)中存在的問題

《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》課程內(nèi)容涉及到化工、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)等多個(gè)學(xué)科，傳統(tǒng)教學(xué)方式存在一定的不足，例如教學(xué)內(nèi)容陳舊；教學(xué)方式單調(diào)，缺乏對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)；理論教學(xué)與工程實(shí)踐聯(lián)系不緊密；學(xué)生工程倫理意識(shí)薄弱等問題。因此，為了提高學(xué)生分析能力、工程意識(shí)、解決工程設(shè)計(jì)及工程問題的能力，培養(yǎng)出新工科背景下拔尖的應(yīng)用型人才，有必要進(jìn)行《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》課程的改革與創(chuàng)新。

2課程改革探索

2.1教學(xué)內(nèi)容及時(shí)更新。隨著化工過程工業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展，教師在授課過程中應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的先進(jìn)化工設(shè)備介紹課程中的知識(shí)點(diǎn)。例如，在機(jī)械傳動(dòng)章節(jié)中可以引入新型齒輪傳動(dòng)、主動(dòng)磁軸承等原有課程內(nèi)容缺乏的新知識(shí)[4-5]。通過調(diào)研最新的文獻(xiàn)資料，保證教材中知識(shí)點(diǎn)的及時(shí)更新，使課程內(nèi)容跟上化工過程工業(yè)的快速發(fā)展，使學(xué)生們了解和熟悉化工機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的更新?lián)Q代過程。這樣既能夠打開學(xué)生們的視野，也能使學(xué)生們了解和熟悉化工過程工業(yè)中的新工藝、新技術(shù)以及新裝備。同時(shí)，能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生們學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣和熱情。2.2教學(xué)方式的革新。教師在教學(xué)過程中需要結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)手段，通過視頻動(dòng)畫將復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備構(gòu)造分解，讓學(xué)生們能夠較好了解和掌握化工機(jī)械設(shè)備內(nèi)部的構(gòu)件，更好地理解化工機(jī)械設(shè)備的工作原理和操作方法。此外，除開課堂教學(xué)以外，可讓學(xué)生們通過在線課程或者微課對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)理解。同時(shí)，可采用對(duì)分課堂，將學(xué)生們分組，在讓每組學(xué)生提出組內(nèi)同學(xué)沒弄明白的問題，讓其它組弄明白問題的同學(xué)進(jìn)行解答，使學(xué)生們主動(dòng)能夠參與課堂教學(xué)，誘導(dǎo)學(xué)生們進(jìn)行思考，激發(fā)學(xué)生們的探索求知欲。2.3感性認(rèn)識(shí)的培養(yǎng)。由于學(xué)生們?nèi)狈どa(chǎn)的工程實(shí)踐，加之學(xué)生們對(duì)化工機(jī)械設(shè)備的感性認(rèn)識(shí)比較薄弱，這無疑加大了教學(xué)的難度，降低了學(xué)生們對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)質(zhì)量也得不到保障。因此，在本課程教學(xué)過程中，教師需要注重學(xué)生們對(duì)化工機(jī)械設(shè)備感性認(rèn)知的啟發(fā)和培養(yǎng)。同時(shí)，教師還需注意理論聯(lián)系實(shí)際，適當(dāng)增加一些化工過程工業(yè)中的生產(chǎn)實(shí)例，這樣不僅能引發(fā)學(xué)生們的思考，還能調(diào)動(dòng)學(xué)生們學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。2.4實(shí)踐能力的強(qiáng)化。教師需注意增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生們能夠有機(jī)會(huì)參加工程實(shí)踐，做到在“做”中“學(xué)”。教師需要充分利用我校化工原理實(shí)驗(yàn)室中的化工機(jī)械設(shè)備，如化工原理實(shí)驗(yàn)室的填料吸收塔、套管換熱器、減壓精餾塔、板框壓濾機(jī)以及干燥設(shè)備等，可以結(jié)合化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行講解。同時(shí)，可結(jié)合學(xué)生們的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，對(duì)學(xué)生們講解化工實(shí)際生產(chǎn)過程中所遇到的化工機(jī)械設(shè)備，使學(xué)生們理論聯(lián)系實(shí)際，在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行理解消化，掌握化工機(jī)械設(shè)備的操作原理及應(yīng)用范圍。