機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)內(nèi)容方法的革新與研究——以貴州大學(xué)機(jī)械學(xué)院為例

李曄 LI Ye；彭子梅 PENG Zi-mei；戴明 DAI Ming

（貴州大學(xué)機(jī)械學(xué)院，貴陽(yáng) 550003）

（Guizhou University，School of Mechanical Engineering，Guiyang 550003，China）

1 現(xiàn)階段機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)機(jī)械原理的重要實(shí)踐性環(huán)節(jié)，也是機(jī)械類學(xué)生大學(xué)四年中接觸“工程設(shè)計(jì)”的第一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生樹立工程設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)，培養(yǎng)自學(xué)能力、獨(dú)立工作能力、創(chuàng)新能力，應(yīng)用現(xiàn)代工程工具的能力有著不可替代的巨大作用。

我校機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)從原來(lái)一個(gè)題目：鎖梁自動(dòng)成型機(jī)，以圖解法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析為主，發(fā)展到今天10個(gè)題目以上，以計(jì)算機(jī)解析法VB編程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析為主，可以說(shuō)有了非常巨大的進(jìn)步。但由于各方面原因，目前我校機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)與現(xiàn)代工程的實(shí)踐與應(yīng)用開始出現(xiàn)差距和不足，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1.1 VB編程對(duì)機(jī)械類一般學(xué)生難度過(guò)大，很多連主程序都弄不清，更不可能自己編寫子程序。而掌握計(jì)算機(jī)編程技術(shù)是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，興趣是關(guān)鍵，如果學(xué)生沒(méi)有編程基礎(chǔ)和興趣，此方法很難推廣應(yīng)用。此外，指導(dǎo)書中包含的基本桿組運(yùn)動(dòng)分析子程序只有3個(gè)，許多學(xué)生在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)很受限制，許多想法都因?yàn)槿狈ο鄳?yīng)桿組子程序而不能實(shí)現(xiàn)，只能按“套路”重新設(shè)計(jì)，嚴(yán)重束縛了學(xué)生的創(chuàng)造能力。

1.2 機(jī)械原理的教學(xué)已經(jīng)從傳統(tǒng)的以機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析為主，轉(zhuǎn)向以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)的綜合為主。因此，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)應(yīng)該更多的側(cè)重方案的選擇和擬定，而在現(xiàn)行課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生必須花大量的時(shí)間熟悉編程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，有些學(xué)生為了趕進(jìn)度，沒(méi)更多時(shí)間考慮并優(yōu)化方案，草草定案反而成為主流。

1.3 隨著現(xiàn)代工程技術(shù)的不斷迅猛發(fā)展，以Pro/E、UG、CATIA等為代表的CAD/CAE/CAM軟件已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)械工程行業(yè)中不可或缺的工具，作為機(jī)械類學(xué)生如果不了解、不會(huì)應(yīng)用現(xiàn)代工程軟件就會(huì)與時(shí)代脫軌，就會(huì)在社會(huì)求職中缺乏基本的競(jìng)爭(zhēng)力，也不符合地方高等院?！芭囵B(yǎng)社會(huì)需要人才”的辦學(xué)理念。

2 新模式下機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容與過(guò)程

基于上述原因，對(duì)原有機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)方法與內(nèi)容進(jìn)行革新，在設(shè)計(jì)過(guò)程中引入現(xiàn)代工程軟件的應(yīng)用，使學(xué)生在設(shè)計(jì)中更著重于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的研究，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力成為我校機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的改革重點(diǎn)。現(xiàn)以我?！?9級(jí)機(jī)自專業(yè)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”為例進(jìn)行說(shuō)明。

以”旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)”設(shè)計(jì)為例，首先根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書中的要求確定并繪制最終的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案草圖，初步估算各構(gòu)件的基本尺寸。其次，根據(jù)所得相關(guān)尺寸參數(shù)利用PRO/E進(jìn)行各個(gè)零件的構(gòu)造，再依次組裝，完成后利用PRO/E自帶的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析模塊對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真及分析并輸出結(jié)果。整個(gè)構(gòu)建及分析步驟如圖1-4所示。

圖1 機(jī)構(gòu)零件構(gòu)造

圖2 機(jī)構(gòu)零件組裝

圖3 機(jī)構(gòu)組裝完成圖

圖4 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析結(jié)果

3 結(jié)論

原有機(jī)械原理設(shè)計(jì)在完成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和計(jì)算后，學(xué)生進(jìn)入上機(jī)操作階段，需要花費(fèi)大量時(shí)間用VB編寫機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析相關(guān)程序才能進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)動(dòng)分析。而新模式下應(yīng)用PRO/E等現(xiàn)代工程軟件對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案中涉及到的構(gòu)件進(jìn)行構(gòu)建和組裝，完成后可以隨時(shí)運(yùn)行機(jī)構(gòu)分析，還可以觀察機(jī)構(gòu)的整體運(yùn)動(dòng)軌跡和各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，輸出各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)速度圖，并且能進(jìn)一步對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行對(duì)比分析和參數(shù)分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，從而使機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)更加直觀、生動(dòng)、高效，大大提高了學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

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[2]二代龍震工作室.PRO/ENGINEER wildfire4.0機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[3]李家偉.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革探索[J].科技信息，2006(S3).