时间：2022-05-11 07:22:20
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关键词
图解法;机械设计;课程设计;教学实践
机械设计课程设计是机械专业学生必不可少的一次实践性教学环节。目前，各个高校大都采用的是比较经典的题目《带式输送机的设计》，要求学生主要设计输送机传动系统中的齿轮减速器。在各类《机械设计课程设计指导书》以及《机械设计课程设计手册》中，虽都有减速器结构设计图样，但是，由于图样是经大比例缩小的，许多细节不能表达清楚，甚至还容易造成误解［1－2］。机械设计课程设计的安排只有短短3周时间，在这个时间段里，正值期末考试，厚厚的一本设计指导书学生没有时间阅读。虽然，在此之前学生们也做过减速器模型的拆装实验，但实验时间短，学生没有留下更深的印象，甚至机器中某些零部件的名字和作用都不清楚，更不用说进行合理的设计和正确的选取。另外，本次设计是机械类专业的学生第一次接触这么复杂的装配图，从何处开始设计、怎么设计，令他们感到茫然;在绘制零件图时，除了课本上讲解过的V带轮、齿轮、链轮及轴以外，对零件的结构设计或者是标准件、外购件的选取更是不知道如何下手。学生失去信心后就糊里糊涂地照抄图，甚至是按比例描图，不能很好地达到教学目的［3－4］。在具有丰富设计生产实践经验的老师的指导下，我们分析了典型的减速器的结构装配图，然后，局部分解并标出该处关键零件的名称、作用以及设计选取途径，用图解图示的办法，很好地诠释了结构设计及设计方法，直观明了。经过近几年在教学过程中的不断完善和补充，逐渐形成了一套图解法的教学模式，取得了良好的效果。
1图解法授课措施
图示图解法，就是将所表达的重点部分用图示的办法表现出来，同时注有简洁的文字说明，相对纯文字的叙述，图解法作为一种教学方法，更加直观、清晰、生动，容易被学生接受［5］。
1.1三维做出总装配爆炸图在课程设计开始之前，指导教师利用三维软件Pro/e或其他软件做出一个三维的装配模型图，表现出减速器整体形状，用三维爆炸图来展示减速器各个部分的名称和作用，让学生对减速器有个感性认识。
1.2用二维图纸进行结构设计选择视图，从绘制装配图的第一条线开始，到整个装配图的完成，分步骤，每隔一个重要环节制成一张图，这样便于学生作为参考。如图1所示为在装配图绘制时，中心线位置的确定、画好齿轮后箱体内外壁线的位置、油沟的位置，及上下箱体凸缘的宽度和厚度。其中，分箱面凸缘的宽度尺寸A=δ+c1+c2，此处的c1和c2是分箱面连接螺栓的扳手空间尺寸，查机械设计手册可得。如图2所示为如何确定减速器中高低速轴的各轴段的直径和长度及支撑轴承的型号和位置。用类似于图1和图2的过程图共计25张，基本上就能够把减速器结构设计的整个过程表达出来。教学时，可以将这部分图纸做成PPT，逐张图按照顺序给学生讲解设计过程。
1.3分析结构重点和学生容易出错的部位根据减速器实际生产和装配的实践经验，再针对学生对结构常见的疑惑和设计过程中容易出现的错误和问题、注意事项等，采用局部放大的形式，制作成图片，同时，用文字形式简述该局部的名称、作用以及设计依据的出处和设计要求。如减速器上档油盘的设计注意事项，当齿轮速度大于等于2m/s时，采用飞溅，但不希望飞溅起来的油直接进入轴承，所以在箱体和箱盖的结合面处加油沟和导油结构，把油引入轴承，同时在小齿轮处加档油盘。详细结构如图3所示。另外，轴承的选用和位置的确定时需注意:轴承外圈端面要与箱体内表面有5～10mm的距离，轴承使用时一定要考虑便于拆装，因此轴肩尺寸和轴套尺寸一定要严格按照轴承标准中给出的尺寸进行设计。详细结构如图4所示。对绘图容易出错的地方用图形表达出来，让学生避免出现同样的错误。如图5所示的是螺纹连接处的画法;同时把学生画图时容易遗忘的地方也局部放大重点表达出来，如图6所示的是六角螺栓和油塞的画法和位置，画图时要严格按照设计手册所规定的尺寸画，油塞设计位置时要考虑能够把全部的油放完。用以上这样的图片共40张，基本上就可以把减速器设计过程清晰明了地展示给学生。最后，绘制出一张典型减速器的正规装配图，把以上的局部说明，按照相关位置标出文字，授课时，先将局部图片用PPT形式给学生讲述。学生绘制图纸时，将带有说明的装配图挂在教室，以方便学生随时查看，提高学习效率。
2注意事项
2.1注重图纸表达的完整性学生先期所学的机械制图，更多的是注重了零件图形部分的表达，在本次课程设计中零件图和装配图的设计，更要注重图纸内容的完整性，不仅仅是要正确表现零件的结构，还应该强调尺寸的正确标注、适当的加工要求、材料的合理选择;以及热处理要求等信息，力争完整、正确、全面的图纸表达能力的培养［6］。
2.2边计算边设计部分学生只重视数据计算，不重视结构设计，总认为制图前，要把各个尺寸计算出来，导致整个设计费工费时。要提醒学生有些地方是边结构设计边定尺寸的。
2.3严格按照国标制图标准件选择与装配结构，必须按照国家相关标准制图。例如，安装轴承位置的轴肩尺寸、端盖形式及其尺寸、密封件位置对轴的要求等，应该按照相关标准要求设计，不能自由发挥。对国标没有明确规定的部分零部件，也要参照《机械设计课程设计手册》推荐内容设计。
3结束语
经过几年的实际应用，图解法教学取得了很好的效果。学生能够更快地进入设计状态，思路清晰;能够更加方便快捷地运用工具书，照抄图描图现象明显减少;课程设计完成质量得以提高，良好、优秀率增加。
参考文献
［1］纪小刚.机械工程专业毕业设计中存在的问题及对策［J］.无锡职业技术学院学报，2008，7(3):59－61.
［2］郭登明，刘明尧，江山.提高机械类毕业设计质量的研究［J］.长江大学学报(自然科学版)，2004，1(2):104－106.
［3］李文斌，董长双，轧刚.机械工程类本科生毕业设计(论文)教学探讨［J］.太原理工大学学报(社会科学版)，2007，25(3):69－72.
［4］张燕燕，马小玲，何春霞.“机械设计基础”项目任务驱动式教学探究［J］.中国电力教育.2012(26):72－73.
中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（a）-0235-02
《机械设计》是机械类专业学生一门重要的专业基础课，随之三周的课程设计是一次综合性与实践性相结合的重要的教学环节。通过课程设计不仅可以提高学生综合应用所学知识提出问题分析问题解决问题的能力，还可以加强学生的技能训练，因此激发学生喜欢课程设计的兴趣提高设计积极性，乐作《机械设计》课程设计，对于搞好课程设计非常重要。
《机械设计》课程设计一般以传统的减速器为设计题目，它涵盖了《机械设计》课程的大部分内容。主要包括：（1）传动部分有带传动（或链传动）、齿轮传动（或蜗杆传动））；（2）轴系零部件有轴、轴承、联轴器等；（3）连接部分有螺纹连接、键（或花键）连接、销连接等；另外还有箱体等辅助零件的设计，有很强的综合性，是比较好的选择。设计中用到的知识涉及《制图基础》、《制图基础应用》、《理论力学》、《材料力学》、《机械原理》、《机械设计》、《互换性与技术测量》等多门课程，也是对前面所学知识的一次综合应用。为了充分调动学生的设计积极性，让他们乐作《机械设计》课程设计，本论文从方案选择、技术设计说明书以及成绩评定四方面对课程设计的指导进行了详细的介绍[1-3]。
1 方案选择
在授课的过程中，布置课程设计的内容，促使学生在学习过程中自觉地重视设计用到的知识。为了激发学生的学习积极性和自觉性，建议学生利用学校已建设好的在线学习系统，提前了解课程设计的目的、任务、要求、设计条件及设计的顺序过程。在学完机械传动部分，把每个同学的设计条件和设计数据下发下去，利于他们提前开始设计计算。为了培养同学们的团结协作能力，5～6位同学设计一类题目，避免有些同学投机取巧，每人的数据都不相同。这样同学们既不会觉得束手无策，又有一定的自由和约束。要求选用一级远距离传递，两级齿轮传动组成的三级减速传动来满足已知运动条件的执行构件。于是，从原动机的选型、联轴器的选型、远距离传递类型的选择、齿轮传动的选择，可汇总出很多种方案。仅仅两级齿轮传动组成的减速器类型就有齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器等类型。齿轮减速器中两齿轮对又可以设计成直齿轮、斜齿轮或锥齿轮，另外还可以有软齿面和硬齿面之分，齿轮是否变位传动等等，布置形式也有展开式、分流式或同轴式的不同。指导学生正确处理借鉴和创新的关系，相互交流学习，比较各种方案优缺点，从经济性、可靠性方面考虑择优选择。同学们通过网上的在线学习系统对课程设计有了初步了解，然后再通过交流学习，提出并最终选定适合的方案，同时明白任何一个问题的解决总是会有很多种方法，知识越多，解决的方案越多。明白知识的重要性，从而学习热情会更高，乐作课程设计。
2 技术设计
技术设计阶段的主要工作是确定各部件的外形及其基本尺寸，包括各部件之间的连接，并绘制出装配图和零件图。
首先是按照给定的材料，确定执行构件的功率和转速；然后按照三级减速中每级减速允许的传动比和效率回推选择合适的原动机；再确定出总传动比和分配各级传动比；再进行详细设计并确定出实际各级的运动及动力参数，并汇总结果。为减少学生走弯路，对于可能遇到的问题加以提示，并分阶段进行指导，及时发现问题解决问题，为后一阶段的设计打下良好的基础。在指导中不断的提出问题，引导他们思考。例如：如果给定两人同样的数据最终要求他们交出不一样的设计结果该怎么办？如果是两人来设计一个方案如何最快速度拿出设计结果？鼓励他们提出问题，并找出尽可能多的可行的解决方法，在设计过程中得到快乐并提高设计的兴趣。
通过授课过程中的多媒体课件提前介绍减速器的作用、外形、结构以及运动传递过程，然后组织学生进实验室，动手拆装减速器，熟悉减速器结构，并通过查阅资料熟悉加工、制造、装配等方面的相关知识，使学生对减速器有一个直观、感性的认识，然后开始具体设计。
2.1 机器的运动学设计
根据确定好的结构方案，选择原动件的参数（功率、转速等），然后做运动学设计。选择原动机时，要考虑实际的工作情况和经济性，电动机是最常用的原动机。选用已经标准化的电动机时，要考虑其工作载荷（包括大小、特性和变化情况）、工作要求（包括转速的大小、是否调速、是否反转、反转的频繁程度等）、工作环境（是否高温、潮湿、易燃易爆、尘土等）、安装要求、尺寸大小、重量等。要考虑其经济性，同时还要考虑其外廓尺寸和总传动装置的尺寸，一般是在考虑总结构尽可能紧凑的前提下初步分配传动比，然后确定各运动构件的运动参数（速度、加速度、功率等）。
2.2 机器的动力学设计
结合各部分的结构和运动参数，初步计算各部件上所承受的载荷。由于零部件材料、尺寸尚未完全确定，不能精确验证是否合格。
2.3 主要零部件的工作能力设计
首先根据传动的特点，确定传动的顺序；然后按照初步分配的传动比设计前两级传动，并计算出实际传动比；再将总传动比除以这两级的实际传动比，用求出的数值设计第三级传动；实际传动比，求出各级轴的实际转速和功率，列表以备进行轴的设计。设计高速轴时应注意比较安装齿轮处的轴径和齿轮齿根圆的大小，是否用齿轮轴，如果是齿轮轴，则轴的材料和齿轮的材料必须一致。还要考虑轴的伸出端直径和长度，要和安装的带轮毂孔直径或电动机处的联轴器的毂孔直径要一致。低速轴是否会和中间轴的齿轮齿顶发生干涉，安装带轮（或链轮）的轴线应和电动机、减速器的轴线高度相一致。设计轴的同时，选择适合的联轴器、轴承、键等标准件。主要零部件设计完成后，用类比法确定其他零部件尺寸。在设计过程中需要很好地协调各零件的结构和尺寸，全面考虑他们的结构工艺性，对所有零部件的外形和尺寸进行结构化设计。在这一阶段设计之初，指导老师先把往年出现的频率多的问题讲解清楚，提醒同学们重视，尽量避免设计过程中再出现类似问题。像轴上零件的定位、轴承的、配置方式等都需要考虑清楚。这些工作如果在上课过程中进行，设计周就可以有比较充足的时间绘制图形。
2.4 装配图的绘制
绘制装配图是整个设计过程中最重要的环节。为了布局合理，绘制装配图前必须确定装配图总体尺寸（总长、总宽和总高），然后根据图纸的幅面选用合适的比例尺。指导老师提前强调合理布局的必要性，指导他们查阅资料，熟悉装配图上面应包括的内容：一组全面反映各零部件装配关系的图、总体尺寸和装配尺寸、技术要求、标题栏和明细表等。允许同学们用他们熟悉的三维造型软件构件三维模型，对自己的设计有一个直观认识，然后用CAD软件绘制装配图草图。为提高他们的手工绘图能力，统一要求上交手工绘制装配图和主要的零件图。在同学们绘制装配图的过程中，指导老师多去设计教室指导，把共性错误在黑板前讲解后，再由他们自己找错误，然后几人相互找错误，最后指导老师组织一组组的同学围成一圈，针对某位同学绘制的图形一起找问题。同学们在不断改正错误的过程中巩固所学知识，逐渐喜欢上设计。
2.5 主要零件的校核
装配图绘制完成后，所有的零部件的具体尺寸完全确定。这时要对主要零部件（轴承、键等）进行强度校核，验证其是否符合要求。对于外形复杂的零件，一般还要进行精确的强度校核。根据校核的结果，反复的修改零件的结构和尺寸，直到符合要求为止，装配图要做相应修改。然后根据设计最后结果，绘制非标准件的零件图。
随着课程设计步步深入，同学们之间的协作能力得到提高，知识运用能力得到增强，设计能力绘图能力都得到提升，自然学生的设计兴趣也会越来越浓，越来越乐作课程设计。
3 设计说明书
一份完整的设计，必须有条理清晰的设计说明书。通过说明书说明设计任务、设计目的、设计过程、设计结果以及设计中的所参考的资料。由于设计过程中的设计数据往往会有调整和修改，所以，设计说明书通常是设计的最后一个总结的环节，要求说明书按照统一格式书写，字体认真格式规范内容全面，说明建立一个好习惯的重要性，训练学生按要求书写。
4 成绩评定
在设计过程中，公开设计成绩的考核办法是同时注重过程和结果的综合考虑多方面的因素：在全部完成设计工作量的前提下，看设计说明书中计算过程是否正确，计算结果是否与图纸零件尺寸相符，图形绘制、尺寸标注等是否有错误，图面是否整洁，布局是否合理，书写是否认真规范完整，在设计中态度是否认真等，给定一定的条件约束他们。在指导中，随时和他们交流。通过交流看他们的设计主动性、积极性和应用所学知识解决问题的能力，随时对每个学生的完成情况给予评定，及时发现问题解决问题，并及时总结，以便他们在今后的设计中扬长避短，不断提高。
5 结语
机械设计课程设计是机械类专业重要的一次实践教学，对学生后续的设计和以后的工作具有重要意义。培养他们通过设计过程中的进步和设计能力的提高得到快乐，乐在设计过程中。
参考文献
[1] 张建中.机械设计基础课程设计[M]，中国矿业大学出版社，2003.
1.概述
课程设计是非常重要的教学实践环节，通过课程设计的锻炼，学生可以综合运用专业课知识。通过课程设计培养学生机械综合设计能力、创新能力和工程意识，是启迪学生创新思维、开发学生创新潜能的重要手段，并为以后专业课程设计和毕业设计奠定基础，在教学计划中具有承上启下的作用[1]。
根据学校机械专业的培养方案，可将专业课课程设计分为机械类课程设计和电类课程设计，机械类包括：机械原理课程设计，机械设计课程设计，夹具设计课程设计等；电类的包括：PLC原理与应用课程设计，控制工程基础课程设计等。然而，对于机械类课程设计来讲，主要是对机构的原理设计、结构设计和工艺卡片设计等。然而不管是哪一个机械类的课程设计，都离不开三维模型的建立。本文主要针对机械类课程设计中的三维软件的应用做探讨和研究。
2.目前课程设计中存在的问题
目前几个机械类课程设计都还是在采用传统手工绘图或者二维CAD绘图的方式进行设计[2]，老师在前期讲解的时候，也是用一些已经做好的设计的动画和基本原理讲解的方式给学生讲解。具体问题如下：
（1）《机械原理课程设计》基本都是采用手工原理图的形式进行设计，学生从手册或课本中了解每种机构的工作原理，然后根据老师布置的课题要求进行原理设计，通过手工绘图方式，绘出机构原理图。
（2）对于《机械设计课程设计》来讲，我们的题目还是使用传统课题，设计一级或者二级减速器。设计步骤基本跟传统设计步骤一样，学生先观察实际减速器模型的结构，然后进行拆装，详细了解减速器的结构。在了解了减速器结构后，学生再一步步进行轴的设计、齿轮设计、轴肩、箱体等零件的设计。这种设计步骤看似非常合理，但是学生是观察成品减速器，很难理解每个零件在整个产品中的作用。如果能将减速器是如何设计出来的，让学生直接参与设计过程中，学生就会更有兴趣，理解更容易。
（3）《机械设计课程设计》是已知产品的结构，然后进行设计，然而《夹具设计课程设计》只知道功能和设计要求，需要学生将所学《夹具设计》知识进行综合运用，设计一套完整的夹具。传统设计步骤是学生通过实习，参观实际的夹具结构，然后老师给出跟参观相似的课题，学生进行设计。在设计过程中，主要采用手工或者二维CAD软件进行结构设计。
以上几种设计都采用二维设计，学生直观上不便于掌握和理解。而且二维设计的后期修改工作非常繁琐。
3.三维软件Solidworks在课程设计中的应用
（1）三维造型技术的优点
三维设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础。它是建立在平面和二维设计的基础上，让设计目标更立体化、更形象化的一种新兴设计方法。三维CAD系统有较好的造型工具，能应用“自顶向下”和“自底向上”等设计方法，实现装配等复杂设计的难度远比用二维图形系统增加得快。
（2）三维软件Solidworks在课程设计中的应用实例
为了适应现代工业4.0人才培养需要，学生应该首先能使用现代化技术手段进行产品设计，然后具备能出一套标准的符合机械设计规范的工程图的能力。学生需要掌握至少一款三维软件的使用，并能熟练使用三维软件进行产品设计和出工程图。然而，将三维软件应用于课程设计中，一方面使学生充分理解所做课题的具体情况，另一方面学生的三维设计过程是对软件使用的锻炼。
2014年在修订机械设计制造及自动化培养方案中，考虑到三维软件在机械专业课中的重要地位，将三维软件课程设置在第三学期，也就是在所有课程设计开设之前就已经开设了三维软件课程。
下面以Solidworks软件在《夹具设计课程设计》中的使用为例，在基本确定定位元件和夹紧机构以后，结构设计步骤如下：
（1）夹具的三维结构设计
夹具由定位元件、夹紧机构和夹具体等一些辅助元件组成。Solidworks在装配体设计中有一种自上而下的设计方法，这种方法可以在设计过程中，一边设计一边建模。只需要画好第一个基础零件，其他零件可以根据需要直接在装配体中建模，可以非常方便地确定设计的零件的位置和大小。本实例就是采用这种自上而下的方式进行装配体的设计。现将拨叉零件钻孔专用夹具体三维结构设计出来，然后设计心轴并将被加工零件拨叉装配进来，依此方法，将需要的零件都一一设计出来，最后成为一个完整的夹具。
老师在讲解完理论知识以后，再以一个实例为例，一边设计一边绘图，这样学生对整个设计步骤就非常清楚，也容易理解。
（2）由三维结构图出工程图
对于机械专业学生来讲，出一套标准的工程图是最基本的要求。很多学生做设计时更重视方案设计，不重视出图。而且课程设计老师进行课程设计指导时，主要对学生的设计方案进行指导。然而，课程设计一方面是对专业课知识的综合运用，设计正确的方案，另一方面是对学生出图能力的加强和锻炼。
三维Solidworks软件具备零件和装配体出工程图的功能，学生可以利用Solidworks软件进行三维结构设计，在结构设计方案最终确定以后，先用Solidworks软件输出工程图，再到CAD中进行修改。
4.总结和展望
课程设计是使学生具备综合运用专业知识能力，学生通过课程设计，了解实际产品的设计过程，达到理论联系实际的效果。
参考文献：
减速器是典型的机械基础部件，被广泛应用于各种机器中。因此减速器的结构、功能及设计一直是我校机械类专业的学生必须学习的内容。而清楚地学习和了解其内部结构及工作原理是进一步分析和设计减速器的关键[1]。减速器的安装、拆卸过程以及相关参数测量。旨在能使学生加深对所学内容的理解，提高学习兴趣，有利于激发学生学习的主动性和积极性。增强学生对过程实践的感性认识，增强学生综合解决实际问题的能力，提高教学质量和水平。
1.减速器拆装实验的教学现状与不足
“减速器拆装实验”的教学目的主要是：通过拆装掌握减速器的结构、零件功用、装配关系以及调整方法等。装拆实验用的减速器有单级圆柱齿轮减速器；单级圆锥齿轮减速器；圆锥圆柱齿轮减速器；展开式双级圆柱齿轮减速器；同轴式双级圆柱齿轮减速器；蜗杆蜗轮减速器等。在减速器拆装实验中，一般选用单级齿轮减速器或两级齿轮减速器。因为该类减速器较为典型，只要掌握了它的结构特点、功用及安装调整方法等，其他类型减速器就可以举一反三。达到事半功倍的效果。
传统的教学方法是通过实物，介绍减速器的主要零部件，有箱体、齿轮、轴、端盖、滚动轴承、键、销，螺栓、螺钉、垫片等。在教师讲解相关内容之后，学生拆解、装配减速器。让学生在实验中动手、动脑、动口、动眼、动笔，对学生出现问题比较多的地方有针对性地进行集中辅导答疑。整个过程中让学生互相交流，查找资料。在实验中学生分组轮换观察各种不同类型减速器，通过观察、比较、对每个零件的作用、结构进行一番分析。总结出它们的各自特点和作用。
实验中存在一些不尽人意之处，减速器拆装实验是一个综合实验。主要考察学生的知识点掌握情况、知识的综合运用，并且要求有较强的动手能力。部分学生做减速器拆装实验时，往往出现对减速器的结构不了解；对零部件知识认识不深，零件认识只介于书上，出现零件混淆，或者实物完全未接触过；零部件之间的关系不清楚，结构不了解；减速器拆完未能完全装好。如齿轮、轴承、轴套等零件实际上是拆不下来或是不允许拆解的；齿轮与轴装配的键和键槽等更是无法窥其全貌；很多零件笨重且有油污；测量的中心距等参数实际上只是粗测值。一般来讲，新鲜事物对学生往往都有很强的吸引力，而笨重，甚至是“脏兮兮”、“油乎乎”的减速器，会在一定程度上削减学生学习的动力与兴趣。基于上述原因，这样的教学就很难达到理想的教学效果。
2.实际操作与多媒体教学相结合
减速器拆装实验过程中教师在个别指导时是和学生面对面接触，教师的言传身教作用得到充分体现。但是，实验中由于学生多，指导教师少，工作量大，在解答学生的共性问题时。往往只有少数在教师附近的同学听得清、看得见，很多学生看不到实物的具体结构，搞不清楚教师解释的问题，影响了教学效果。当前，随着多媒体教学的普遍应用，在实验中利用多媒体对减速器进行虚拟装配，可提高教学质量。
教师在多媒体演示时可以进行动态教学，让学生在屏幕上观察零件复杂形体的外型与内腔、各个侧面和局部细节特征。将减速器的零件结构和装拆过程以虚拟动画的形式，形象、生动地展现在学生面前。例如，减速器的主要零部件有箱体、齿轮、轴、端盖、滚动轴承、键、销、螺栓、螺钉、垫片等，多媒体演示可以直观地显现整个零件的结构，装配体中零件之间的连接关系，使教学中的知识更加清晰、生动。虚拟装拆可以刺激学生的感官，动画部分更能抓住学生的眼球、带着好奇、兴趣，促使学生主动学习。利用多媒体介绍装配基准，演示如何进行传动件的周向和轴向固定；轴的支承、固定；轴承类型，轴承如何装配，间隙如何调整等。使学生对齿轮减速器的装配过程、轴系零部件之间的固定、定位方法、机械装置的类型和密封装置及其他减速器附件结构等有一个直观的了解，着重讲解减速器各组成部分的结构、相互之间的定位关系。在实验中教师在多媒体虚拟模型上指定某些加工表面，让学生在减速器实物上找到相应的地方并分析该零件的结构工艺性及加工要求，以利于后面课程设计的顺利开展。例如：与螺栓头部和螺母接触的支承面，应加工出沉头座坑，以减小螺栓的附加应力；安装窥视盖处应设有凸台，减小机械加工表面面积；放油孔处的机体外壁应凸起一块，以便于加工成为螺塞头部的支承面等等。这样，不仅在较短时间内能给学生提供正确的指导，培养学生的几何构思能力，同时介绍了有关结构工艺知识，培养了学生合理的设计思维。这样更有利于学生理解减速器的工作原理、装配关系、各零件的相对位置关系，以及各零件的结构特点，提高了学生的学习兴趣，增强了学生的分析、认识和记忆能力，活跃了课堂气氛。
但是虚拟装配无法取代学生亲自动手拆装操作，如果只使用虚拟拆装实验，学生印象不会那么深刻，难以建立拆装的总体的感性认识。减速器拆装实验通过与计算机虚拟拆装有机结合，才能充分发挥教师的主观能动性，提高了学生的空间想象力，使学生轻松掌握零件的结构，增加学生知识储备，为以后课程设计作了必要的准备，实现教学效果的最优化。在我们的教学中只有通过不断地研究新的教学方法，才能提高教学质量。
3.结束语
教学需要创新精神。将板书、教具等传统的教学手段与现代化教学手段相结合。把减速器拆装实验与多媒体有机结合，使课堂教学形式由单调呆板变得丰富生动，使学生对常见的机械零件有直观的感性认识，使该课程的理论教学与实践训练得到了有机结合，有利于学生动手能力与创新意识的培养。大大的提高了教学质量，从而高质高效的完成了教学任务。
2设计任务分析
设计任务给定已知参数，让学生更加明确设计理念、熟悉设计过程。设计任务应有一定的难度，设计是一个“边计算、边画图、边修改”的过程，称为“三边”原则，笔者一般给设计任务增加一些限制条件，比如要求设计的减速器中心距在90～130mm，设计出来的减速器可在A1图纸上按1:1绘出。按这个条件设计可能就会有一个反复计算和修改的过程，从而让学生知道为什么要进行修改、如何修改参数来达到设计要求。
3设计计算要求
机械设计课程设计计算包括传动装置的运动和动力参数计算、带传动设计计算、齿轮传动设计计算、轴系结构设计计算等，这些计算在机械设计课程中都有，但要学生将其综合应用起来，并能明白为什么要进行这些计算，以及计算的过程如何达到设计任务的要求等。在设计计算中有许多经验参数需要查表查图，教师要正确引导学生利用这些数据，另外设计过程中必须遵循国家标准，如带轮直径及带长、齿轮模数、轴的直径系列、滚动轴承、键、联轴器等都有相应的国标，选用或计算数据都必须符合国家标准。这个计算就有3个限制条件，在第4、6、7步分别限制了带速（5～25m/s）、包角（1≥1200）及V带的根数（z≤7），如果不满足要求，则需回到前面重新选定参数、重新计算。齿轮传动的设计计算也有一个关键的数据中心距，若没在任务书规定的范围内也要重新计算，有的甚至要回到第一步运动和动力参数计算部分，重新分配传动比等，让学生深入体会设计过程的“三边”设计原则。通过设计计算，学生更加明白为什么要计算这些数据、怎样处理这些计算数据，从而将知识的运用达到一个新的高度。
4装配图设计
中图分类号： G642.0 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2012）01-0155-01
《机械设计》课程是汽车维修工程教育专业的专业技术基础课程。高等学校的课程建设是专业建设的基础，当前《机械设计》课程的教学重理论、轻实践，前沿技术更新不足；没有根据社会、经济和科技的发展，及时改进教学方式、方法，满足社会对一专多能专业人才的需求及学生就业需要，因此课程改革势在必行。本文从理论教学环节和实践教学环节等方面进行一些探讨。
1 理论教学环节
1.1教学内容
根据本课程的任务，在教学内容组织安排上，根据本专业的特点，加强知识的针对性和实用性，克服原课程内容结构固化、偏重自身完整性和教学内容组织缺乏弹性等问题。提到《机械设计》课程，人们素有“内容多、难掌握；零件类型多、设计方法难于统一；参数、公式、图表多，难于记忆”的“三多、三难”之感，教师认为不好教，学生认为不好学。我们认为教学内容应该以“够用”为原则，对过深的理论推导和公式、公理等的推导、证明，可在有选择的、不影响知识理解连贯性的前提下略减或删除，以便学生集中精力掌握实用的结论，以解决实际设计问题。例如在齿轮传动中，齿而接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度设计计算（或校核公式）的推导过程等都可删除不讲，只介绍结论。公式只要求会选用，理解公式中每个参数的含义，会计算就可以了。再比如，流体动力的基本方程的推导过程我们也可以选择不讲，只需要了解形成流体动力的必要条件。总之，要对本课程的教学内容的深度和广度根据汽车维修工程教育专业特点进行调整。
1.2教学过程
在教学过程中，要合理设计备课――课堂讲授――课后总结这一主线中的各个环节。
（1）认真备课，使课堂内容少而精且与专业最贴切。在课程教学学时不断减少的大趋势下，课堂教学必须做到少而精。但是要做到这点并不容易，因为少而精并非简单地减少教学内容，而是要恰当地精选内容，科学地组织教学内容。而要精选和科学地组织教学内容，首先必须明确教学要求，吃透教学内容。因为只有这样才能有明确的日的性和针对性，才能主次分明、逻辑严密，使教材由“厚”变“薄”。在教师认真备课的同时，也要求学生认真预习，带着问题来上课。
（2）课堂讲授过程中，重视互动，注意教学方法的合理运用。传统的以教师为中心的填鸭式的教学模式，教师教什么，学生就学什么，使学生完全处于被动地位，课堂气氛不活跃，往往影响了教学效果。另外教学设计缺乏对岗位技能需求的分析，没有充分体现“以服务为宗旨，以就业为导向”的指导思想，教学的主观能动性得不到充分发挥。
课堂教学不应该是教师个人的独角戏，而应让学生积极参与到教学过程中。同时，讲授过程中要用贴切的词汇和术语来表达所传授的概念和内容，才能使学生对机械设计一这门课不感到枯燥无味。当学生对讲解的内容提出疑问，或者是学生提出预习过程中遇到的疑、难点后，可以先请班上其他学生试着回答，再由教师进行细致讲解，印象会深刻许多，比单一的填鸭式教育效果要好。当然，在讲课过程中，可以采取传统方式和现代方式相结合的教学方法，以提高学生对课堂内容的理解和掌握。比如说，在讲解四杆机构的应用的时候，例如讲解机构的运动时，可以通过多媒体播放汽车上雨刮器的运动过程；讲解齿轮系的时候，可以播放汽车变速器的工作过程等等。此外还可以播放一些生产和生活中的实际应用录像，这样不仅形象生动，学生易接受和理解，同时也能引起学生的兴趣，激发学生的学习热情。
（3）课后总结。对教师来说，课后总结是一种对教学过程的自我反思，带有自我诊断，自我提高的作用。通过反思教学方法、手段以及达到的效果，检查和记录备课中疏漏，使以后的教学更具有合理性和针对性。
2 实践教学环节
2.1实验环节
《机械设计》是一门实践性很强的课程，因此学生要真正掌握好这门课的知识，只有理论知识是不够的，还必须要使理论与实践相结合。传统的实验教学模式有其弊端，实验大多是观摩性、验证性的，基本上是学生按照实验指导书规定的几个项目，学会一些操作，而无实际综合设计能力的训练。由于实验课不是一门独立的课程，不单独给学生评定成绩，造成学生对实验课不重视，缺少积极性，而是抱着被动、敷衍式的学习态度。我们设计了带传动实验、滑动轴承实验、减速器拆装及轴系结构分析实验等等。其中，带传动实验中，进行平带、v带和圆带的实验，可通过计算机测试分析软件自动绘制滑差率和效率曲线，并可进行传动过程的模拟。
2.2课程设计环节
课程设计是《机械设计》课程的一个重要的实践教学环节。目前，不少学校的《机械设计》课程设计的题目都还是集中在减速器的设计，这就难免招致一些偏见，认为教学落后于社会发展。其实在我看来，这样的认知有一定的误区。我们讲解某一具体零件的设计方法的真正目的并不在于要让学生去设计这一零件，而是要使学生通过学习掌握一种具体的设计方法，从而具备机械设计的一般能力。在课程设计过程中，要注意设计中的重点和难点。在课程设计之前，除了进行减速器的拆装以提高学生的感性认识，还可以带学生去机电市场调研，了解减速器的结构和产品价格，培养学生建立产品的工程实用性、成本设计思想。
对于未能集中开设课程设计的班级，我们把课程设计内容分解成若干个小设计，结合相应章节的知识点，作为课后作业来完成。这样，即使在不安排课程设计的情况下，也能熟悉一台机器的完整的设计过程，并在设计过程中学会工具书的使用，这点对于本专业的学习也非常重要。
3 考核环节
目前，汽车维修工程教育专业的《机械设计》课程的考核方法还是期末考试，通过一次性定时闭卷笔试成绩来评价学生对该课程的掌握情况。这种考核方法存在一定的弊端，只是侧重于基本理论和知识点的掌握，会造成学生在临考前死记硬背、临时突击，不利于考核学生的实践能力、创新能力和解决问题的综合能力。建议今后对学生的考核可以突破现有的模式，参考基本理论的掌握情况、实践能力、课程设计的情况等多方面进行考虑，这样的评价体系应该能更真实的反应学生对本课程的掌握程度。
4 结束语
《机械设计》是汽车维修工程教育专业的专业技术基础课程，内容较多，但课时相对较少。研究如何在教学中培养学生机械大系统的观念、工程意识、机械设计能力、创新意识是非常重要的。而教学内容、教学方法的不断改进，有助于培养学生创造性思维和设计能力，为今后进行相关机械设计工作打下良好的基础。
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（a）-0124-01
UG NX6.0是我院制机械类专业的一门专业核心课程，要求学生熟练掌握草图绘制，三维实体建模，装配图建模技术和工程图的绘制方法等。学习任务艰巨，采用传统的教学方法照着课本讲解命令的用法，学生大多不感兴趣，积极性不高，而对于实例都比较感兴趣。因此尝试采用项目教学法进行UG的课程教学，在做项目的过程中学会基本命令的操作。
1 项目教学法简介
项目教学法是一种宏观的教学方法，旨在实现学生学习过程的组织和实施的独立自主性。其内涵是基于项目的一种教与学的模式，通过典型项目的分析和工作任务的完成，培养学生独立、富有责任意识、解决实践问题的能力。
2 UG课程教学项目教学法设计
UG是一门实践性比较强的课程，光靠理论的讲解是远远不够的，学生学好这门课程，精通这个软件主要靠自己坚持不懈的练习，如何激发学生的学习兴趣是每一位教学工作者不断探索和思考的问题，为此选择了项目教学法。在教学中项目的选择比较重要，既要让学生能运用所学知识，又要有一定的想象空间，项目设定须考虑学生的实际水平，进而根据学生的情况设计出激发学生兴趣的项目。
在进行项目教学时UG教材的知识点需进行有效的整合，在项目进行的过程中把所有的知识点都学到。本设计中的项目是和机械设计课程设计紧密结合，由于我校一般是机械设计和UG课程同一学期上，机械设计课程设计题目是减速器的设计，因此所选项目即为减速器设计，目的在于增强学生学习的积极性，把所有项目完成之后，既了解了减速器的结构，又使学生有能力进行减速器的三维建模和二维绘图，同时把两门课程都学好了，是一箭双雕的好事。
构建的教学体系如下所示。
项目一：项目简介，掌握软件和软件的基本操作。
任务一：草图的绘制，培养学生对各种形状草图绘制的能力，6学时。
任务二：零件三维造型图的绘制，培养学生对拉伸、旋转、扫掠、键槽、沟槽、孔和倒斜角命令等命令的使用能力，6学时。
任务三：装配体和工程图的绘制，培养学生对装配体创建和完整工程图绘制的所有命令的使用能力，6学时。
项目二：单级圆柱齿轮减速器的零件绘制。
任务一：主、从动轴的实体建模，考察学生草图绘制、旋转或拉伸操作，键槽，沟槽和倒斜角的能力，2学时。
任务二：键的绘制，考察学生对草图、拉伸命令的使用能力，2学时。
任务三：大、小齿轮的绘制，考察学生对齿轮插件使用、公式曲线绘制、阵列和拉伸等命令的使用能力，2学时。
任务四：轴承的绘制，考察学生对旋转体、成型特征绘制和圆形阵列等命令的使用能力，2学时。
任务五：轴承盖的绘制，考察学生对草图、旋转和拉伸切除等命令的使用能力，2学时。
任务六：上箱体的绘制，考察学生复杂草图创建、拉伸体、扫掠、抽壳、简单孔、沉头孔、边倒圆、镜像特征和筋的绘制等命令的使用能力，4学时。
任务七：下箱体的绘制，考察学生对复杂草图创建、拉伸体、扫掠、抽壳、简单孔、沉头孔、边倒圆、镜像特征和筋的绘制等命令的使用能力，4学时。
任务八：螺栓、螺母的绘制，考察学生对草图绘制、拉伸、螺纹绘制、倒斜角等命令的使用能力，2学时。
任务九：油标尺的绘制，考察学生对圆柱、圆锥、环形阵列等命令的使用能力，2学时。
项目三：减速器装配体的创建。
任务一：减速器装配体的创建，考察学生对添加组件、配对组件、引用集、组件阵列等命令的使用能力，4学时。
任务二：生成装配爆炸图，考察学生对装配爆炸图的建立、克隆装配的使用能力，2学时。
项目四：减速器装配体的创建。
任务1：从动轴从程图的表达，考察学生对基本视图的设置、添加局部放大图、断开视图、对齐视图、图纸的标注等命李龟年的使用能力，2学时。
任务2：大齿轮工程图的表达，考察学生对视图参数设置、基本视图创建、全剖视图、图纸的标注等命令的使用能力，2学时。
任务3：下箱体工程图的表达，考察学生对视图参数设置、基本视图创建、对齐视图、局部放大图、半剖视图和图纸的标注等命令的使用能力，4学时。
任务4：减速器工程图的表达，考察学生对创建视图、标注装配图尺寸、装配图零部件明细表、标注零部件序号、技术要求等命令的使用能力，2学时。
在整个项目教学的过程中，教师进行理论和技能引导，项目的计划和实施环节由学生自行讨论决定，教师充当咨询师的角色，并对项目结果进行分析评价。
3 项目教学法的实施
在项目教学过程中，学生是分组合作模式，以培养学生的团队合作能力。项目教学法的完整工作过程分为：信息、计划、决策、执行、评价和迁移六个基本步骤。具体做法如下。
（1）项目确定之后，老师把项目足够的信息提供给学生，项目中待解决的问题应包括理论和实践两方面的，让学生去思考;（2）在获取信息后，由各组的学生根据设定的项目设计一个工作计划，教师负责提供咨询确保制定的计划合理、可行;（3）决策过程由学生小组独立完成，锻炼学生团队创造性的、独立的开发项目问题的解决方案的能力，学生通过各种途径搜集项目所需要的信息，最终决策出如何具体实施和完成项目计划中所确定的工作任务;（4）项目执行由小组内的学生交流、讨论，组员分工协作共同完成项目。在此过程中，学生分工合作，创造性的独立解决项目中出现的问题。（5）评价分为两个步骤，成果汇报和评价。先由各小组派代表汇报其项目成果，以及在项目进行过程中遇到的问题和解决方案，然后师生共同对项目的成果、学习过程、项目经历和经验进行总结和评价并打分。对项目的成果进行理论深化后，可使学生意识到理论和实践间的内在联系，增加对理论知识的学习兴趣，为后续项目的开展打好基础。（6）项目迁移，在作业环节，通过其他类似项目的练习，体现学生在项目中所获得的知识和能力并加以深化，在下一项目的练习中会把学生的这种迁移能力反映出来。
4 教学效果
（1）由于打破了传统的照本宣科的教学方法，不再单一的把知识灌输给学生，提高了学生学习的积极性，做中学，学中做，做的过程中发现问题就会主动去学习，学习更自觉，更有针对性，更加理解理论与实践之间相互关系，学到的知识更加牢固。
《机械设计技术基础》即是一门技术基础课，也是能直接用于生产设计的课程，教学目标是培养学生运用机械原理、常用机构，通用机械零部件的基本知识，掌握基本的设计计算方法，设计步骤，分析解决机械工程实际问题的能力；通过课程设计和各种实践教学手段，进行机械工程技术人员基本素质的训练，培养认真负责，严谨细致的工作态度和工作作风，为学生进入企业从事机械设计工作打下基础。
一、机械设计技术基础教学中存在的问题
1、公式多、图表多、选择系数多、标准规定多，基本概念和基本理论比较抽象，学生缺乏耐心和学习兴趣，使教学中存在着很大的难度。
2、理论性强、系统性强、实践性强、需要掌握的知识面广，学习难度大。
3、要成为一个合格的机械工程设计人员要求高。不仅要掌握机械设计的基本知识、基本理论、基本设计方法和步骤，还要了解材料的选择，毛坯制造，加工设备的选择，加工工艺的确定，生产组织方式及制造成本等。
4、随着教学的改革和课程体系的调整，课时越来越少，需要讲授的内容越来越多。有的职业院校把金属工艺学、理论力学、材料力学、机械原理、机械零件都融汇到机械设计技术基础一门课，知识点太多，使学生很难联系起来融汇贯通。
5、传统的教学方法，板书加幻灯片，讲完布置作业的教学方法很难适应教学的需要，传递的信息量少，学生被动接受，达不到理想的教学效果。
为培养高素质技能型人才，满足社会不断发展的要求，对教学的模式和方法有必要改进行改革。
二、机械设计技术基础教学方法改革措施
1、调整教学内容
教学内容以适用够用为原则。重点在机械传动，常用机构，通用机械零部件的工作原理、结构特点、技术标准、加工工艺、材料选择、使用维护；掌握基本的设计原理、设计方法、设计步骤。删减那些过深、过时的理论推导和证明，高职培养的是技能型、适用型人才，没有必要把理论的推导，公式、定理的证明搞得清清楚楚，明明白白，应重点教会学生怎样实际运用这些基本理论、公式、定理、设计方法、技术标准、设计手册、技术资料来计算、查找、选择、确定所需要的参数；运用机械设计的基本原理和设计方法来进行构思和结构设计，解决工程设计的实际问题，这样即符合高职教育的培养目标，也能取得较好教学效果。
2、改革传统的课程设计教学模式
课程设计是重要的实践教学环节，通过具体的机械设计，培养学生综合运用机械设计技术基础和其他相关课程知识进行机械设计的能力，训练学生查阅标准、规范、手册和相关技术资料的能力。将原来理论教学结束后两周的课程设计溶入到理论教学的各个模块中。第一堂课就给学生下达《课程设计任务书》，使学生明白这门课学习后要完成的具体设计任务。以带式输送机减速器课程设计为主线，每一个模块给学生下达一个《学生工作任务书》，使学生知道这个模块学习后要完成减速器的哪部分的计算和设计，让学生带着工作任务去学习，把课程设计大量的设计计算工作分解到整个学期，学了就用，边学边用，提高学生学习的积极性，训练学生综合应用的能力，课程学习结束的同时完成相应的课程设计任务。
课程设计完成后，让学生把自己的设计拿来进行分组讨论，讲述自己的设计思路、设计方法、设计的特点，主要参数的确定，工程图的表达，相互之间进行分析比较、归纳总结，找出不足，进行完善，提高学生设计能力和设计水平。
3、采用模块化教学
打破教材章节的限制，把培养目标相同的相关的教学内容集中到一个模块，每一个模块都有培养的知识目标、能力目标、素质目标，使知识更加系统化，培养目标明确化。每一个模块配一个《学生工作任务书》使学生知道这个模块学习后要完成的工作任务，让学生目标明确，有的放矢的进行学习。例如在学习带传动这个模块时，把电动机的选择加入进去，因为电机的动力往往是通过皮带轮和联轴器来连接输出装置输出的，《学生工作任务书》要求学生学习这个模块后，计算带式输送机减速器需要的输入功率，分配各级传动的传动比，确定电机转速，根据功率和电机转速选择电动机，V型带型号及数量的确定，带轮的结构形状和尺寸的确定，带轮工程图的设计。
4、改革教学手段，加强实验教学
充分利用现代化的教学手段，改善教学效果。把理论和实践结合起来，进行理实一体化教学。利用各种软件进行多媒体课件开发，如利用Flash软件开发集图、文、声、像于一体的高质量课件，模拟演示四杆机构的运动过程，知识容量大，内容充实，生动形象，激发学生学习兴趣，增强教学效果；利用实物、模型进行课堂演示教学，增强学生的感性认识；利用机原机零实验室和实训车间让学生参观了解各种机构的运动形式和特点及通用机械零件的结构；在齿轮传动模块学习时，让学生进行减速器的拆装和测绘，使学生对齿轮传动的特点、标准中心距、齿轮侧隙、顶隙更充分的理解；在学习通用机械零部件的过程中，安排学生进行一周的普通机械加工实习，加深学生对机械零件结构和加工工艺的了解；把理论教学和实践教学有机结合起来，以机械设计为线索，以解决工程实际问题为目标，提高设计的科学性和实用性。
5、注重培养学生的工程意识和敬业精神
工程设计的目的是生产应用，设计时必须注重实用性和经济性，设计人员必须有高度的责任心，因此要把培养学生认真负责的敬业精神，严谨细致的工作态度和工作作风贯穿于整个教学过程中，即注重知识的学习又注重能力和素质的培养。教师要不断地创新、总结和完善教学方法，才能更好地进行教学，培养出适应社会需要和岗位需要的人才。
参考文献：
机械设计课程设计是机械类及近机械类各专业学生必修的实践性教学环节。它是学生首次综合运用所学的工程制图、工程力学、机械原理、机械设计等理论知识解决工程实际问题，培养学生基本技能的最重要实践环节之一。它在技术基础课与专业课之间起到一个承上启下的作用。在课程设计中，不仅能使学生得到基本技能的训练，还能提高他们的工程设计及创新设计的能力。
一、目前存在的问题
机械设计课程设计的传统教学题目是减速器设计。它涵盖了机械设计中所有基本通用零件的设计，而且体现了通用典型部件设计计算和机械系统设计概念和方法。课程设计是所学机械基础系列课程的总结，综合性很强，设计题目很成熟，与之配套的图册、手册和课程设计指导书也一应俱全，这对于第一次搞综合设计的学生有很大帮助。它对学生提高自身的系统学习能力，是一次很好的实践机会。在教学过程中也发现了一些问题，主要是：
1．学生对课程设计兴趣不高，学习态度不够端正，不能积极主动地投入课程设计工作。有人认为课程设计就是画图，认为课程设计长期沿用减速器设计作为设计对象，内容陈旧、单一，设计过程太枯燥。
2．时间短，任务重；学生多，教师少。机械设计课程设计一般为期三周，学生需要完成二级齿轮减速器装配草图和正图，关键传动零件的零件图，以及相关的设计计算说明书，时间非常紧张。课程设计期间，学生每天要工作10个小时以上，有时个别学生还需要熬通宵加班。
3．在设计过程中照搬照抄的现象较为突出。部分学生基于完成任务的观点，设计过程中不注重自我独立设计能力的培养，出现普遍的照抄图册中的减速器的结构，而不能综合考虑零件的强度、刚度、工艺、装配、调整、和密封等问题。
4．相关课程基础不够扎实，直接影响了课程设计的效果和进度。除了机械设计基础以外，课程设计要用到工程图学、力学、工程材料、加工工艺以及互换性等多门课程的知识，这些课程中任何一门基础不牢固，都会在课程设计中表现出来，影响课程设计的教学效果。在这些先修课程中，工程图学的影响尤为突出。
二、教学内容和方法的改进
1．课程设计题目多样化和实用性。在进行理论教学时就对学生公布本学院各位老师的科研项目，让学生们主动去找他们感兴趣的内容，鼓励他们积极参与。组织学生参加大学生机械创新大赛或者由学生联系生产实践自创设计题目，老师提供课程设计指导讲义上的若干题目等,实践证明这种形式大大增强了学生学习的积极性和主动性。
2．相关课程采用以项目为线索的教学方式。机械设计课程设计属于实践性教学环节，理论与实践相结合的深度决定了本课程的教学质量。由于本课程设计与几乎所有的基础课程相关，质量保障必然要求上溯到这些课程。理论与实践相结合的教学方法方面，要加强先修课程与课程设计的联系。例如，在讲制图时，讲到零件图、装配图的表达方法、尺寸的标注、技术要求等等，要以课程设计中要涉及到的零部件为例。力学、材料、加工工艺以及互换性等也要以课程设计中涉及到的零部件的要求为例，逐个详细介绍。
3．引进先进的绘图工具，如CAD、Solidworks、ProE等。在讲解Solidworks中的三维建模时，就以课程设计中常用的箱体、轴或齿轮为例，并且让学生们在学习、设计完这些课程中相关内容后，不要把这些内容轻易丢掉，要好好保存，以便在课程设计中加以应用，这样在课程设计时就可以节省很多时间。应用相关的电脑软件，可以很方便地观察出在改变某一设计参数时，设计结果和承载能力的变化。
4.采用提前预做的办法，例如在讲授机械设计课程时，等到讲完齿轮、轴、轴承、联轴器等章节时，可以让学生们做一个大作业。大作业的内容就是轴及轴上零件的设计、定位以及安装问题，这样就可以让学生们提前熟悉课程设计的过程及方法，做完作业的资料也不要丢弃，等到真正课程设计时可以再用或参考。
5．改进以往的一位教师指导多位学生与一名学生由固定的一位老师去指导的做法。以前，一名教师指导多名学生，这有很多弊端。教师本身的精力有限，再加上专业与学识的限制， 指导多名学生会感到力不从心，效果不会太好。因此，学生做课程设计时要由与设计内容相关的科研教师的团队去指导，这样，可能一个教师指导多个学生，也可能一个学生的课程设计由多名教师去指导。老师与学生应根据他们的设计内容与擅长专业自由组合，这样设计出来的题目就更专业，更符合生产实际。
6．学院可以有计划地安排教师到相关企业、厂矿等进行调研和专业实践，了解新设备， 学习所教专业在生产实践中应用的新知识、 新技能、 新工艺和新方法，以此促使教师加快对现代化设计技术的了解和掌握，促使教师结合企业的生产实际不断完善教学内容，深入了解机械创新设计的理念，提高教师的专业水平和实践能力。
三、考核及答辩
坚持进行课程设计总结和答辩，在完成课程设计以后，要对课程设计进行总结。要求学生对所进行的设计做一个比较系统、全面的回顾和总结，把还未弄懂或尚未考虑的问题弄懂， 学生将会获得更大收获。答辩结束后，学生必须要修改课程设计里面出现的错误，尤其是结构错误。由于学生的设计成果是以电脑绘图和word文档编辑，再打印出来的形式提交,为了真实、合理地反映学生的实际设计水平,指导老师加强设计中的阶段性抽查考核,并以此作为评定学生最终设计成绩的一个重要依据。老师想检查哪个同学的图,可以随时让他发来。学生在最终提交打印图纸和文档的同时也需提交电子稿,这些都有利于督促每个学生都去认真分析研究,积极动手设计,提升实践教学效果,也有利于教师及时发现问题、解决问题。
四、结束语
机械设计课程设计是一个涉及多方面知识的重要教学环节，如何抓好这一教学环节是一个需要认真探讨的问题。企业需要的是实用型人才，因此我们的教学实践应以培养学生的工程意识，提高学生的工程素质，增强学生的工程能力为目标。因此，每一个从事机械设计课程设计教学的教师，都要抛弃传统教学方法中的不合理做法，努力探索课程设计教学改革之路，使学生的知识结构适应社会发展的需要，培养出符合时代要求的具有创新精神的机械行业的人才。实践证明，改革后的机械设计课程设计教学体系调动了学生学习的积极性，学生机械设计的水平明显提高。
参考文献：
[1]濮良贵，纪名刚.机械设计.高等教育出版社,2006
[2]龚溎义.机械设计课程设计指导书.高等教育出版社,2006
[3]范恒彦.机械设计课程设计教学改革.中国教育教学杂志（高等教育版），2006(12)：6～7
[4]贾吉林.机械设计课程设计教学改革与探索. 机械管理开发,2009(8)：151～152
关键词:
互换性与测量技术;三坐标测量机;综合实验
综合性实验教学改革与创新是实验教学研究的热点［1－3］。作为机械类、近机类各专业必修的一门技术基础课程，“互换性与测量技术”传统实验教学大都基于一些常规的实验仪器，设备精度较差、操作过程繁琐且实验内容偏重对理论知识的验证，缺少综合性、创新性实验。随着制造业的快速发展，越来越多的零件日趋精密复杂，精度也越来越高，一些新型快捷的高精密测量设备(如三坐标测量机、影像测量仪等)被广泛应用到企业生产中［4］。探讨如何在实验中引入高新设备以改进教学方式的做法已成为当今实验教学改革的一种重要途径［5］。本文基于我校国家级车辆实验中心所属精密测量实验室，改革实验教学，开设综合性实验，将三坐标测量机真正应用于现代测量技术的实验教学环节。
1实验设计
综合性实验是指实验内容涉及一门课程多方面知识或多门课程知识的实验，能够培养实验者的综合思维方法和创新能力［6］。针对“互换性与测量技术”实验课程，本文在实验内容设置上参考其他院校开设CMM实验的经验［7－10］，结合同一学期的“二级齿轮减速器课程设计”、“机械设计”及“机械制造技术”等课程内容，由浅入深地设计了基于三坐标测量机的综合性实验—减速器零部件实物测量分析，如“减速器箱体测量分析实验”、“判断减速器轴类零件是否合格实验”等。实验旨在让学生综合运用有关尺寸设计、加工及测量等方面知识，根据课程设计图纸要求完成减速器零部件的尺寸、公差等全面测量，领会各种公差的定义及作用，判断图纸所选取技术参数或公差等级的合理性，掌握形位公差的标注必须建立在了解零件工作原理的基础上，是对实验技能和相关知识的全面训练和综合应用。下面以二级圆柱齿轮减速器低速轴的三坐标测量分析实验为例。实验设备采用德国蔡司公司生产的ConturaG3RDS9168三坐标测量机，其测量范围为900*1600*800mm，测量精度为1．8μm。
2实验步骤
测量前首先选择合适的探针并校准，然后完成工件的有效装夹，通过IGES接口将工件的CAD数模导入测量软件Calypso，利用软件脱机编程完成基本坐标系的建立、安全平面的确定、测量元素的定义及评定、模拟测量等，最后联机对实际工件进行手动找正，自动完成测量，输出测量报告并进行分析。
2．1探针校准
由于测量时系统记录的是探针球心坐标，而不是工件接触点的实际坐标，因此必须对测量使用的探针进行校准，从而获得探针的有效半径补偿值，其原理是从各个不同方向分别测量固定在工作台上已校准的标准球，系统按测量坐标值计算出各个探针方向的实际球径和相互位置关系，存储这些数据作为实际测量时的误差补偿值［11］。实验中利用蔡司RDS旋转测头座的CAA功能，即旋转步距角为2．5°且只需简单标定便可实现20736个空间位置的自如使用，校准步骤如下:(1)将主探针和参考球正确地安装在三坐标测量机的主轴和台面上，适当移动探针确保所有位置都能校准到，检查清洁探针和参考球表面;(2)选择正确的参考球转角和斜角，在A0B0角度位置进行主探针RDS－CAA校准，完成后确保主探针的形状偏差S值小于3μm，否则需查找原因并重新校准;(3)卸下主探针，根据工件形状特点安装合适的工作探针，选择RDS模式，由软件校准程序在标准球上自动完成，得到相对主探针XYZ位置值、探针半径R值、形状偏差S等，同样注意S值，否则需重新校准，由此完成工作探针的选择与校准。
2．2工件装夹
精确的测量来源于精密的测量仪器、正确的测量方法，更离不开可靠的装夹方式［12］。实验利用配套的蔡司CARFITCMB－E通用柔性夹具，通过三明治底板、弹性压板、支撑柱、定位销、万向接头等部件的简单组合快速地实现减速器零件的装夹。首先根据减速器轴外部形状，使用具体型号的夹具把工件支撑在三明治底板上，然后再根据工件的侧面特征，选择紧固型夹具，使其在底板上固定且不动摇。由于安装板的每个孔及夹具组件都有独一编号，因此实验中的装夹方案可通过记录这些代号，不同批次的学生只需按记录把相应夹具组件安装在三明治底板上，夹上工件，实现快速装夹及拆卸。
2．3脱机编程
实验测量程序的编写利用Calypso软件的脱机编程功能，这种方式的优点在于只需导入工件的CAD数模即可编程，不必等到装夹成功后，因此实验装夹与编程可以分小组并行进行从而大大提高测量效率，另一方面在于脱机程序编写完成后，可以直接调用软件的“模拟”测量模块进行验证，找出程序运行中可能出现的错误测量路径和测量点，将实际测量中可能出现的撞针等问题降到最低，最大程度地保证测量的安全。实验脱机编程的第一步是在Calypso软件中将三坐标测量机设置为脱机模式，然后通过IGES接口将减速器低速轴的CAD数模导入测量软件中。第二步是建立工件的基本坐标系。本着测量基准与设计基准保持重合的原则，实验中基本坐标系的建立运用典型的“3－2－1法”即校正平面、确定轴线、设置原点，利用软件的坐标系功能模块，首先选择轴的端面圆测量三点或三点以上作为校准基准面，确定Z轴正向，然后测量键槽长度方向两点建立基准轴，确定Y轴，最后指定端面圆心作为计算坐标原点。为防止实际测量中探针与待测工件发生意外碰撞，下一步应设置安全平面。实验根据已导入的工件CAD数模，点击“从CAD模型获得安全平面”，输入合适边界距离，便可在待测工件自动构建一个长方体以保证探针旋转安全性。根据实验任务，需要对轴完成圆柱、键槽等元素的尺寸，轮廓度、圆柱度等形状公差以及对称度、同轴度等位置公差的脱机测量程序编写。如键槽的对称度测量，根据定义应从3个方面设定:(1)基准平面的采集与设定;(2)被测平面的采集与设定;(3)基准平面与被测平面之间的位置关系评价。由于平面的测量至少需3个点，因此分别点击键槽表面所要采点位置，此时模型会显示采点的位置及其矢量方向，并自动构建为平面元素，然后对平面的测量策略及评定如探针速度、采点方式以及滤波粗差等进行更详细的设置。通过在CAD数模上依次设置待测特征，生成完整测量路径后，在脱机状态下模拟测量过程从而查看是否会发生碰撞，如有碰撞则需调整测量设置或路径直至没有碰撞发生。
2．4报告输出
脱机编程完成后，即可通过联机测量自动生成完整的测量报告，从报告中可直观地得到测量实际值、公差与理论值的偏差、超差等详细信息，据此与图纸中的技术要求进行对比分析，以验证零件是否符合设计、加工工艺要求或者公差选取是否合理等。
3实验的组织及考核方式
由于三坐标测量机属于大型贵重仪器，实验教学的开展面临学生人数多、仪器台套数少、课时紧张等诸多问题，因此实验利用学生的课余时间，采取网上预约的全开放教学模式，通过学校实验教学管理系统，采用学生自主学习为主、指导教师启发为辅的教学方法和手段。实验以5～6人为一个项目组，实验前首先在网站上选择不同难度等级的任务书(如测量参数的个数、难易程度等)，进行资料查阅、方案构思等，然后安排两组同时进入实验室，第一组做实验的同时，第二组观摩学习，第一组完成实验后，第二组就可以无缝进入。为了避免学生初次操作用力不当而损坏探针，在机房安装脱机测量软件，只需简单配置操作手柄完成编程和模拟测量，待练习成熟后再分组操作，事先让学生在木板、塑料或铝等软性材料上练习，操作熟练后再进行实体测量，大大提高了设备的利用率和实验效果。实验实施以“学习成果”为导向的分组考核模式，重点考核实验项目组的团队“学习成果”和协作精神。首先根据该组的“学习成果”(如实验测量分析报告等)确定该组的基本成绩等级，然后乘以该次实验的难度系数得到该组的考核结果，最后根据该组的上机操作情况，确定组员个体的学习成绩。例如，某组实验任务由5人组成，该组成绩等级确认为A，实验难度系数1．2，则该组考核结果为1．2*A，计为A+，则大部分组员个体成绩应被确定为A+或A，最差成绩应不低于B。
4结语
实践证明，在“互换性与测量技术”课程中开展基于减速器零部件的三坐标测量综合实验，不但使学生对高精度、高效率的现代测量技术和手段在实际工程中的应用有了从理论到实践的全新认识，加深了课程设计中相关基准、尺寸和公差等选取原则的理解，而且为后续“机械制造工艺”等课程打下基础，对提高学生的工程实践能力及创新意识起到积极作用。
作者：林祖胜 兰靛靛 柯晓龙 廖文海 龙海飞 单位：厦门理工学院国家级车辆工程实验教学示范中心
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在机电一体化专业的高等职业教学中，《机械零件》课程是一门专业主干课程，教学目的在于引导学生认识常用机械零件的类型，掌握不同场合下典型零件的选择方法，并对其强度进行校核，使学生通过学习能对简单的机械结构进行分析和设计。传统教材的课程设置是先将各种零件进行介绍，然后再进行2―3周的课程设计，将前面学过的知识进行综合运用。由于教学目标不明确，各种零件之间的联系不是很明确，显得杂而乱，再加上一定难度的公式计算，所以很难激发学生的学习兴趣。若将项目教学法引入其中，在明确的工作任务的驱动下，引导学生一步步完成各项任务，在完成任务的过程中学习、掌握并运用理论知识，就可达到较好的教学效果。
一、项目教学法的实质
项目教学法是组织学生真实地参加项目设计、履行和管理的全过程，并使学生在项目实施过程中完成教学任务。项目教学法旨在通过为学生创设学习情境，实施完整的项目，使学生通过对实际工程项目的认识与了解，通过动手实践完成项目的制作，学习并掌握构筑于该项目平台上的相关理论知识。项目教学的目的是将理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的能力。
项目教学与传统的教学模式最大的区别在于实现了三个“中心”的转变：一是由以教师为中心转变为以学生为中心；二是由以教材为中心转变为以工程项目为中心；三是由以学生接受知识为中心转变为以实际工作为中心。项目教学的教学设计必须真正体现出这三个转变和区别，而项目教学过程中的每一个教学环节都要围绕上述三个“中心转变”和它们的区别组织教学。
二、教学项目的选择
一个项目是一项计划好的有固定的开始时间和结束时间的工作。原则上项目结束后应有一件可以看到的产品。
“减速器设计”是《机械零件》课程设计的传统题目，它涵盖了该课程所学习的大部分内容，有利于全面地考察学生对轴、齿轮、螺纹联接、轴承等重要零件的掌握情况。与减速器设计有关的参考资料较多，学生在做产品的时候，在图书馆中可以找到许多相关资料，难度适中，作为第一个项目是非常合适的。
为了顺利完成该项目的教学目标，教师首先应将相关的理论知识如机械制图、工程力学、机械基础、公差配合、工程材料等课程中有用的知识点归纳总结，纳入教学范围。尽管这些知识学生已经学过，但由于学生基础知识底子薄、计算能力差，学习间隔时间长，在知识的运用上会有力不从心的感觉，因此在理论模块中学生应有目的地进行强化训练，为零件的设计和校核打好基础。
“减速器设计”项目的完成使学生有了一定的成就感，使学生的能力得到了基本的训练，但并没有完成该课程的教学目标。因为我们培养的是“能力型、素质型、创造型”的应用型人才，因此后期项目设置方面应加大结构自主设计的难度，可通过到企业和市场调研，开发更贴近企业的生产实际的简单结构，如摩托车的传动结构设计、简单工作装置设计，夹具设计等，提高挑战性，激励学生走进真正的设计领域。
三、项目教学目前存在的问题
1.需要开发配套的教材或教学指导书
教材开发应以专业培养目标为依据，以岗位需求为基准，以典型零件为项目，以模块为单位，采用项目教学法的形式贯穿。教学计划应请企业、行业专家组成的专业指导委员会成员一起来制订，最终以企业的需求为依据，以职业标准为切入点，进行职业岗位的分析，最后确定工作任务。教材编写时应组织骨干教师讨论，全员参与，将每一个教学内容细化科学化，以确保知识点够用而又不多余。
2.需要经验丰富的双师型教师执教
《机械零件》项目教学是一项实践性极强的综合性课程，要求指导教师具有“双师”素质，既懂理论知识又懂实践操作。项目进行中教师的引导作用主要体现在指明设计思路，启发学生独立思考，解答疑难问题和按设计进度进行阶段审查，根据学生掌握情况及时调整难易程度，对某些环节进行调控。教师应经常到企业学习调研，结合生产实际，提高自身的素质水平，将现代先进的设计思想和理念寓于执教内容。
3.需要配置齐全的实习实验设备
为了提高学生的感性认识，降低学习难度，应建立一间与本课程教学内容相配套的实验室，例如教学所需要的一级、二级各类齿轮减速器的模型，各种轴、轴承，螺纹联接件等典型零件，摩托车的传动机构、电动机模型，等等。通过对齿轮减速器的观察、拆装，学生清晰地看到各零件之间的联接关系和传动过程，明确各零件的作用，能够分析其工作特点、受力情况和破坏原因，找到合适的解决方法。
4.建立合适的课程评价体系
每个项目完成之后，教师应及时对照课程要求对学生的完成情况进行评价，检查其分析思路、计算过程是否正确，零件图绘制是否有遗漏，强度校核是否准确等，对教材中的内容及时查漏补缺。
教学实践发现，“项目教学法”能把理论教学与实践教学有机地结合起来，不仅有利于学生加深理解和掌握书本的理论知识，更使他们学会如何灵活运用这些知识。“项目教学法”充分发掘了学生的创造潜能，全面培养了学生分析问题和解决问题的能够，提高了学生的实践能力、动手能力、分析能力、应变能力、交流能力、合作能力和解决实际问题的综合能力。
参考文献：
［1］何元庚.机械原理与机械零件.北京.高等教育出版社，2000，7.
