机械设计实验教学研究

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《机械设计》是一门机械类专业技术基础课程，是研究通用机械零部件的设计原理、计算方法和机械设计一般规律的课程，而机械设计实验则是培养学生巩固理论知识、进行机械工程实践的训练，提高其机械工程意识、机械综合设计能力与创新能力的重要教学环节和途径。

1改进实验手段，培养创新能力

机械设计实验是理论课的重要实践环节，它不仅是学生获取知识的有效途径，而且对于提高学生创新能力具有十分重要的作用。现在的学生普遍对工程实践缺乏感性认识，动手能力较弱，虽然在理论课堂学习中接触了一些机械实物模型，观看过工程机械图片和视频展示，有了一些感性认识，但这些知识还不够，还必须从培养学生创新能力出发，合理安排实验内容与改进实验测试手段，以提高学生理论联系实践的能力。学生只有通过机械工程实践的训练，才能牢固地掌握机械设计知识。在实验设备中都增加了现代测试技术，配置了计算机辅助实验系统，包括数据采集、处理和打印设备，实验数据由计算机进行力学参数、机械参数的数据采集、处理、显示与输出。我们不断完善与更新实验项目的内容，由学生任意选择，使学生不仅熟悉各种不同实验设备的工作原理与功能，而且掌握不同实验的测试方法、数据处理以及对实验结果的分析方法。将现代测试技术应用于实验中，明显地提高了实验测量速度与精确度。

在“机械零件认知实验”中，通过利用机械零件陈列柜的展示、对机械实物和模型与展板的观察和分析，使学生认知了机械设计课程中的标准件、通用零部件与机械传动的类型与特点。在机械零件陈列柜中结合文字注释、机器与模型的运动、电脑声控同步的讲解，使学生认知了如牛头刨床、减速器、压面机、破碎机、雕刻机等机器的运动规律，加深了对机器与机械零件的感性认识，解决一些课堂上难以想象的问题。通过机械创新设计电动陈列柜的展示，使学生了解了创新设计的发散思维法、功能设计法、移植设计法、组合设计方法，原理方案、结构方案、外观方案的创新以及新产品示例，拓宽了学生的知识面，提高了学生机械综合设计能力与创新能力。在“带传动滑动与效率的测定实验”中，使学生了解了智能带传动实验台的结构与原理，掌握扭矩、转速、滑动率、效率的测试方法。学生观察了带传动的弹性滑动与打滑现象，并灵活应用实验技能测出带传动的弹性滑动率、传动效率的结果与负载的关系曲线。

在“液体动压润滑动轴承实验”中，学生利用滑动轴承实验台以及多媒体软件对滑动轴承的径向油膜压力分布和摩擦特征进行实测和仿真实验。将实际和理论知识有机地结合起来，利用计算机的人机交互性能，使学生方便直观地实验，增强了学生的实践动手能力。

在“螺栓联接综合实验”中，学生通过计算机测试软件与多通道静动态应变仪，测定了螺栓组在受倾覆力矩时每个螺栓的受力情况，掌握了螺栓受力一变形的规律。通过单个螺栓的静态实验，了解了螺栓受轴向载荷时，螺栓联接相对刚度的变化对螺栓总拉力的影响。通过单个螺栓的动载荷实验，了解了在改变螺栓的相对刚度后，螺栓动应力幅值的变化。利用计算机实现了数据处理的自动化与可视化，使学生容易地掌握了机械参数电测的基本方法。在“减速器的拆装与分析实验”中，使学生了解了减速箱的基本结构、用途及特点，了解了减速器的各个组成零件结构及功用。熟悉了减速器设计以及主要零件的加工工艺性，了解了减速器中零件的装配关系及安装过程，了解了减速器的基本传动参数测定方法与润滑方式。在“组合式轴系结构设计实验”中，学生通过组装不同结构轴系部件的过程，掌握了轴的结构、轴承组合设计的方法以及轴上零件的常用定位与固定方法。上述两个实验是由学生自行创意设计和组装，使学生在机械综合设计方面得到了训练，为后续课程的学习打下基础。在“润滑剂的磨擦磨损与承载能力测定实验”中，使学生了解了在摩擦磨损试验机上进行润滑剂的减摩性、抗磨性、极压性能测定的试验过程，掌握了利用四球法测定润滑剂的摩擦系数、磨痕直径、最大无卡咬、烧结负荷的方法，并且对国内外润滑剂评定测试标准有了深入的了解。

在“机械传动性能综合测试实验”中，首先将常用的机械传动任意进行组装成为被测的机械传动装置，再利用工控机测试系统进行机械传动性能参数，速度、转矩、传动比、功率、效率的数据采集与处理，实验结果与曲线输出的工作。学生通过机械传动装置的组装、仪器调试及测试过程的实际动手操作，锻炼了机械传动综合实验的技能。把计算机技术引入实验教学，实现计算机人机交互的实验方式，使得实验内容的知识性和趣味性融为一体，极大地激发了学生的兴趣与积极性，促进了学生对所学知识与机械工程实践的联系，学生的创新能力作为后天开发的显性创造力，通过学习与培养，得到了锻炼和提高。

2改进教学方法，提高教学效果

机械设计》是一门综合性、实践性很强的课程，课程涉及到机器与机械传动等工程实践知识。在理论课堂上，使用多媒体教学课件进行授课，为学生自主学习创造了有利条件。在实验教学中，我们运用板书与多媒体实验课件相结合、机械设备与模型相结合的教学方式，增大了实验教学的信息量，给教学注入了活力。利用多媒体实验课件介绍每个实验的目的、原理，介绍实验的重点与难点知识，尤其是形象生动的减速器拆装与装配零件的爆炸式动画演示，带传动的弹性滑动、四球法原理的三维动画演示，大大激发了学生的兴趣与好奇心，使得学生对实验内容理解深刻、掌握牢固。在教学中采用启发式、互动式的模式进行教学，充分调动学生的主观能动性，积极培养学生观察、思考、分析与解决问题的能力，使学生完成实验之后，充分感到了探索知识的魅力与成功的喜悦。

3结语

实践证明，实验手段与教学方法的改进，有效地提高了实验效率，改善了教学效果，激发了学生学习的积极性，培养了严谨的科学作风，增强了学生综合运用各学科知识以解决工程实践问题的能力与创新能力，有些同学利用实验室条件与所学知识，积极参加校、内外各项科技创新活动并获得多项奖励，为今后从事实际工作奠定了良好的基础。