機械設計類“專業(yè)綜合課程實踐”教學實踐探究

摘 要 “專業(yè)綜合課程實踐”是機械設計類專業(yè)方向的一門重要的專業(yè)實踐課程，對于激發(fā)學生的主觀能動性、綜合性、實踐性的意義重大。精選典型案例組織專業(yè)綜合課程實踐，綜合運用機構運動學、CAD、MATLAB等，提高了學生的綜合素質(zhì)。

關鍵詞 專業(yè)綜合課程實踐 機械設計類專業(yè) 工程能力

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.02.055

專業(yè)綜合課程實踐是機械設計類（方向）的一個重要的實踐教學環(huán)節(jié)，是學完技術基礎課程及有關專業(yè)課以后的關于專業(yè)課程內(nèi)容的綜合實踐。通過本實踐，把有關課程（機械原理與機械設計，機構分析與綜合，機械設計學，機械優(yōu)化設計，MATLAB綜合應用等）中所獲得的理論知識在實際中綜合地加以運用，提高學生的機械工程分析與綜合能力，完成一個工程技術人員在機械設計方面所應該具備的基本技能訓練。

1 為何要設置專業(yè)綜合課程實踐

專業(yè)綜合課程實踐是機械設計類（方向）的一門綜合性實踐課程，旨在訓練學生的綜合運用所學基礎知識和專業(yè)知識的能力。

機械設計有眾多類型，不同行業(yè)有不同的特點和專門要求。如鋼鐵冶金行業(yè)，因其要求連續(xù)作業(yè)和工作環(huán)境極其惡劣，對各種機械設備要求苛刻。又如港口的物流裝卸操作作業(yè)，對機械設備的要求又完全不一樣，作業(yè)效率是第一位的要求；例如一艘時速18海里的5萬噸級的遠洋貨輪船，往返7000海里僅僅需要耗時16天，但在6個港口停靠進行物料裝卸的作業(yè)卻長達37天，費用大約占總運輸費的40%～60%。

根據(jù)我校的實際情況，行業(yè)特色和背景皆不是很濃厚，加之實踐的條件和場地受限制，所以選取起重機械中的變幅系統(tǒng)作為專業(yè)課程綜合實踐的重點內(nèi)容，同時又可以在長江岸邊的某實業(yè)公司重件碼頭進行實物的實習實踐活動。

起重機械①②一般由四大系統(tǒng)（起升系統(tǒng)、變幅系統(tǒng)、運行系統(tǒng)、回轉系統(tǒng)）、金屬結構、動力設備等組成。四連桿組合臂架型式門座起重機是港口前端裝卸作業(yè)的主要機型之一，也是我國港口使用最為廣泛的設備。變幅系統(tǒng)是四大系統(tǒng)中最復雜和技術含量最高的系統(tǒng)，要求設計綜合的知識量也是最高的。

2 專業(yè)綜合課程實踐的綜合性

專業(yè)綜合課程實踐要體現(xiàn)出綜合性。讓學生綜合運用多門課程的知識、多種工具解決復雜的機械工程問題，同時又具備可操作性，在規(guī)定的二周或三周內(nèi)能夠獨立自主完成。

起重機械的變幅系統(tǒng)作為專業(yè)綜合課程實踐的內(nèi)容正切合綜合性的要求。要求學生運用解析法、封閉矢量方法等完成變幅系統(tǒng)的變幅軌跡分析、變幅水平分速度求解、傳力特性和變幅力矩分析求解等；同時運用AutoCAD和MATLAB軟件包來綜合完成實踐任務。

3 專業(yè)綜合課程實踐的實踐性

起重機械的變幅系統(tǒng)種類繁多，有單臂架和四連桿臂架系統(tǒng)。四連桿臂架系統(tǒng)又分為常規(guī)四連桿臂架系統(tǒng)（頭部始終向下見圖1）和雙紐線型臂架系統(tǒng)③④⑤⑥（頭部始終向上，見圖2和圖3）；而雙紐線型臂架系統(tǒng)又有后搖桿驅動型和臂架驅動型式之分。

在本課程實踐的組織中，將課題分為三類：一類為常規(guī)四連桿臂架變幅系統(tǒng)，二類是后搖桿驅動雙紐線型變幅系統(tǒng)，三類是臂架驅動雙紐線型變幅系統(tǒng)。由于一類課題的數(shù)據(jù)資料相對要豐富些，分組要多一點，但是每組的數(shù)據(jù)參數(shù)是不一樣的。具體分組見表1。每組確定一個小組長，這樣操作執(zhí)行要便利些。

學生成果的評定，依據(jù)學習態(tài)度、出勤率、設計說明書的質(zhì)量、能否獨立完成MATLAB編程與調(diào)試、答辯時的思路和回答問題等綜合考慮；對于因考研而延遲完成本實踐任務的同學，成果評定應該略微降低一些，體現(xiàn)教育的公平公正性。

4 結束語

工程教育需要大量的工程實踐，學生的工程能力才能得到鍛煉和提高。經(jīng)過幾年的專業(yè)綜合課程實踐的做法和積累，教學相長，不僅一屆比一屆完成的質(zhì)量有提高，持續(xù)改進，同時教師輔導學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，自己的科研能力也得到了提高，申請了多項軟件著作權且均獲得成功。

專業(yè)綜合課程實踐的綜合性、實踐性是必須堅持的總方向和原則。

注釋

① 倪慶興，王煥勇.起重機械[M].上海：上海交通大學出版社，1990.

② 李克勤，姜翠香.剛性四連桿變幅機構的反求設計[J].湖北工業(yè)大學學報，2009（2）：18-19，25.

③ 李克勤，姜翠香.新型后搖桿驅動四連桿變幅機構的受力分析與程序實現(xiàn)[J].科學技術與工程，2012（13）：3231-3234.

④ 李克勤，姜翠香.新型后搖桿驅動四連桿變幅機構的傳力特性與變幅力矩分析[J].科學技術與工程，2011（35）：8723-8725，8730.

⑤ Nieuwenhuis Gijsbert，Dorresteijn Jacob Jan.Crane.EP1048606A1.European Patent [P].2000.

⑥ Li Keqin，Jiang Cuixiang.Comparison research on two luffing mechanisms of lemniscate type crane[J].Applied Mechanics and Materials，Vols. 215-216（2012）：146-149.