在《機(jī)械制圖測(cè)繪》教學(xué)中涉及后續(xù)課程知識(shí)的處理

王江云 魏耀東 賀嬌 劉建新 張曉蕾 宋健斐

摘要：《機(jī)械制圖測(cè)繪》是大學(xué)一年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)《機(jī)械制圖》后的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。教學(xué)過程一般由減速器的拆裝、測(cè)繪和制圖三部分構(gòu)成。但在減速器測(cè)繪過程中出現(xiàn)了與后續(xù)課程有關(guān)的一些問題，如傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)形式及其加工工藝和熱處理、零件的尺寸公差和形位公差、零件之間的配合公差、齒輪和軸承潤(rùn)滑方式、標(biāo)準(zhǔn)零件的繪制和選用等，這些知識(shí)的空白直接影響到教學(xué)效果。為此，在教學(xué)過程中通過講座等多種教學(xué)環(huán)節(jié)，補(bǔ)充上述相關(guān)問題的基礎(chǔ)知識(shí)，不僅使學(xué)生能夠順利完成制圖測(cè)繪任務(wù)，也有助于學(xué)生初步建立標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的工程意識(shí)，幫助學(xué)生預(yù)先了解課程的內(nèi)容和目的。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制圖；減速器測(cè)繪；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：TB23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）35-0205-03

《機(jī)械制圖測(cè)繪》是一年級(jí)大學(xué)生學(xué)習(xí)完《機(jī)械制圖》后所對(duì)應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，也是大學(xué)生入學(xué)后第一次實(shí)際接觸機(jī)械工程項(xiàng)目的實(shí)踐活動(dòng)。教學(xué)過程一般是通過一個(gè)減速器的實(shí)體拆裝、零件測(cè)繪的方式進(jìn)行，完成圖板和CAD繪制減速器的零件圖和裝配圖，以鞏固學(xué)生繪制機(jī)械圖的能力。但在減速器測(cè)繪教學(xué)過程中出現(xiàn)了一些與后續(xù)課程有關(guān)的問題，例如涉及傳動(dòng)軸的問題就有軸的中心孔作用、軸的熱處理、軸的結(jié)構(gòu)形式與零件的定位等。如何解決好這些問題，達(dá)到良好的教學(xué)效果是教學(xué)過程中必須面對(duì)的實(shí)際問題。為此，我們?cè)诮虒W(xué)過程中通過多種教學(xué)環(huán)節(jié)，補(bǔ)充上述相關(guān)問題的基礎(chǔ)知識(shí)，使學(xué)生能夠順利完成減速器的測(cè)繪工作，也使學(xué)生認(rèn)識(shí)到在機(jī)械零件設(shè)計(jì)和加工過程中標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、工程化的重要性，獲得了良好的教學(xué)效果，達(dá)到了制圖測(cè)繪的教學(xué)目的。同時(shí)也使學(xué)生在后續(xù)課程的學(xué)習(xí)中預(yù)先了解課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容和目的。

一、減速器測(cè)繪中涉及后續(xù)課程的問題

齒輪減速器是一種常用的機(jī)械設(shè)備，廣泛地應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域。齒輪減速器作為一個(gè)典型的機(jī)械設(shè)備，其設(shè)計(jì)和制造包含了機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造的多個(gè)方面的專業(yè)知識(shí)，也是《機(jī)械制圖測(cè)繪》教學(xué)過程中通常選擇的一個(gè)機(jī)械設(shè)備。但在機(jī)械制圖測(cè)繪過程中，由于給出的齒輪減速器實(shí)體和圖樣中出現(xiàn)了很多與后續(xù)課程有關(guān)的內(nèi)容，如傳動(dòng)軸中心孔的測(cè)繪、熱處理的技術(shù)要求、零件的尺寸公差和形位公差、零件裝配的配合公差、齒輪的模數(shù)、齒輪和軸承潤(rùn)滑方法、標(biāo)準(zhǔn)零件的繪制和選用等。由于一年級(jí)大學(xué)生尚未參加金工實(shí)習(xí)，缺乏機(jī)械設(shè)備的制造和加工方面的實(shí)踐活動(dòng)，也未學(xué)習(xí)機(jī)械制造工藝學(xué)等與上述問題有關(guān)的課程，導(dǎo)致測(cè)繪中出現(xiàn)了較多的疑問，對(duì)有關(guān)的測(cè)繪和制圖的理解和掌握有較大的困難，直接影響到測(cè)繪教學(xué)的效果。如何解決好這些問題是實(shí)踐教學(xué)過程中必須面對(duì)的問題。此外，一般測(cè)繪的減速器實(shí)體是一個(gè)教學(xué)模型，不是一個(gè)真正的工業(yè)應(yīng)用的減速器實(shí)體模型，存在著很多制造上的錯(cuò)誤，也造成了學(xué)生在測(cè)繪上的一些誤導(dǎo)。

上述這些問題通常涉及減速器零件的機(jī)械設(shè)計(jì)和制造工藝，也與減速器的運(yùn)行操作有關(guān)。例如傳動(dòng)軸中心孔是傳動(dòng)軸制造中用于工件的裝夾、檢驗(yàn)、裝配定位的工藝基準(zhǔn)，其設(shè)計(jì)是直接選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和尺寸（中心孔GB/T4459.5-1999），制造上采用專用標(biāo)準(zhǔn)刀具直接進(jìn)行加工。然而教學(xué)模型減速器的中心孔僅是一個(gè)用鉆頭加工的普通深孔，不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的中心孔，制造精度也很差。這樣的軸中心孔結(jié)構(gòu)不僅誤導(dǎo)了學(xué)生對(duì)其作用的認(rèn)識(shí)，也影響了對(duì)軸中心孔的測(cè)繪效果。

同樣有關(guān)減速器零件的熱處理是在樣圖上的技術(shù)要求中給出的，例如調(diào)質(zhì)處理，失效處理，表面硬度HRC等；此外，有關(guān)減速器運(yùn)行過程中的齒輪和軸承摩擦面的潤(rùn)滑要求，潤(rùn)滑油的輸送方法，零件的尺寸公差和形位公差的選擇和確定，零件與零件之間裝配的配合公差，齒輪繪制的有關(guān)參數(shù)等，學(xué)生對(duì)這些內(nèi)容基本是不清楚的和不理解的，測(cè)繪過程中只能是盲目照抄，未能達(dá)到制圖測(cè)繪的基本要求和目標(biāo)。

二、在測(cè)繪期間開展有關(guān)問題的講座

在減速器裝配體測(cè)繪教學(xué)實(shí)踐過程中出現(xiàn)的這些問題是需要后續(xù)課程的學(xué)習(xí)才能解決的。為此，在測(cè)繪期間需要補(bǔ)充一定的后續(xù)課程的基本知識(shí)才能處理和解決這些疑問。這就需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行有關(guān)內(nèi)容的知識(shí)講解，補(bǔ)充機(jī)械制圖課程中未學(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí)?？紤]到時(shí)間和內(nèi)容范圍及深度的限制，我們采用專題講座和機(jī)械制造加工參觀的方式進(jìn)行，讓學(xué)生了解零件由設(shè)計(jì)到成品的基本過程，機(jī)器設(shè)備的組裝過程、機(jī)械設(shè)備運(yùn)行操作的要求等。開展講座的主要內(nèi)容有：

金屬材料與熱處理：金屬的晶體結(jié)構(gòu)，金屬材料的分類，熱處理基本工藝，金屬材料的強(qiáng)度和硬度測(cè)量方法；

機(jī)制工藝：機(jī)制工藝的基本知識(shí)，軸加工工藝，齒輪加工工藝，零件鑄造工藝；

潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑原理：潤(rùn)滑油的分類，潤(rùn)滑基本原理，潤(rùn)滑油的輸送方法；

零件裝配配合的選擇：配合公差的選擇，軸與軸承的配合，軸與鍵的配合，齒輪與軸的配合。

每個(gè)講座的時(shí)間在20分鐘以內(nèi)，選擇在每天開始測(cè)繪的時(shí)間。這些講座只是一些基本知識(shí)的介紹，不要求內(nèi)容的深度，只要求能達(dá)到進(jìn)行測(cè)繪和繪圖即可。例如，減速器齒輪的潤(rùn)滑是通過潤(rùn)滑油的飛濺進(jìn)行的，因此對(duì)油池的潤(rùn)滑油的液位有一定的要求，需要設(shè)置油標(biāo)檢測(cè)螺栓；軸承的潤(rùn)滑是通過減速器上下蓋體之間的油路輸送到軸承位置的，這就需要設(shè)計(jì)好油路的進(jìn)油口和回油口路線，在軸承壓蓋和透蓋上進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，保證潤(rùn)滑油能順利進(jìn)入到軸承部位。通過這些講座，使學(xué)生在測(cè)繪過程中對(duì)所做的工作內(nèi)容和要求有一個(gè)比較好的理解，也清楚了測(cè)繪和繪圖的工作方法和要求，消除了測(cè)繪和制圖過程中很多疑問，提高了效率。同時(shí)也為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

三、查閱機(jī)械手冊(cè)和閱讀補(bǔ)充材料

齒輪減速器的零件有很多是標(biāo)準(zhǔn)件，尤其是一些螺栓、螺母、墊片等。這些標(biāo)準(zhǔn)零件一般是不需要單獨(dú)測(cè)繪繪圖的。但在裝配圖的繪制中需要知道這些零件的尺寸。學(xué)生對(duì)這些零件尺寸的測(cè)量受到測(cè)量方法和測(cè)量工具的影響，測(cè)量的尺寸與實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)零件的尺寸之間存在一定的誤差。另一方面測(cè)繪的零件本身也存在一定的尺寸誤差和錯(cuò)誤。這些都會(huì)直接影響到學(xué)生的繪圖質(zhì)量，為此要求學(xué)生查閱有關(guān)的機(jī)械工程手冊(cè)和閱讀有關(guān)零件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。通過對(duì)機(jī)械工程手冊(cè)的查閱，了解這些標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸和零件的簡(jiǎn)化繪圖規(guī)定，掌握查閱工程標(biāo)準(zhǔn)的方法。另一方面也使學(xué)生對(duì)測(cè)繪過程中出現(xiàn)的各種問題有了新的認(rèn)識(shí)，不再是機(jī)械地模仿畫圖，而是對(duì)零件圖的閱讀、零件工藝結(jié)構(gòu)、零件表達(dá)方案選擇、尺寸標(biāo)注合理性、零件裝配關(guān)系等知識(shí)的提高。例如，在軸孔配合何時(shí)選用“基軸制”或“基孔制”時(shí)，通過對(duì)滾動(dòng)軸承的認(rèn)識(shí)可以讓學(xué)生掌握基軸制和基孔制的選用準(zhǔn)則。軸承是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件，軸承的內(nèi)孔配合軸，外圈配合減速器蓋體。軸承內(nèi)圈與軸的尺寸公差和配合公差應(yīng)該以軸承內(nèi)圈為準(zhǔn)選擇“基孔制”；軸和蓋體的尺寸公差和配合公差應(yīng)以軸承外圈為準(zhǔn)選擇“基軸制”。通過對(duì)機(jī)械工程手冊(cè)的查閱，學(xué)生認(rèn)識(shí)到查閱機(jī)械工程手冊(cè)的必要性和執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的重要性，避免了繪制機(jī)械圖的隨意性和草率性。

四、教學(xué)效果的評(píng)估

機(jī)械制圖測(cè)繪教學(xué)是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)后第一次接觸和體驗(yàn)工程訓(xùn)練的過程。在教學(xué)過程中通過補(bǔ)充后續(xù)課程的基本知識(shí)，有助于提高機(jī)械制圖測(cè)繪的教學(xué)質(zhì)量，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，以及創(chuàng)新和設(shè)計(jì)能力。例如在教學(xué)過程中許多學(xué)生指出了減速器的教學(xué)模型中存在的多處錯(cuò)誤和不合理結(jié)構(gòu)，提出了對(duì)應(yīng)的修改意見，也使學(xué)生深刻地感受到和認(rèn)識(shí)到再學(xué)習(xí)的重要性，獲得了良好的教學(xué)效果。

通過減速器一個(gè)工程實(shí)例的測(cè)繪教學(xué)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到一個(gè)現(xiàn)代機(jī)械裝備是大量零件的集成體，是一些標(biāo)準(zhǔn)零件和非標(biāo)準(zhǔn)零件的組合體。大量的標(biāo)準(zhǔn)零件可以直接選購(gòu)，不需要單獨(dú)設(shè)計(jì)和制造。同時(shí)，機(jī)械制圖測(cè)繪有利于學(xué)生將機(jī)械制圖書本知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際動(dòng)手運(yùn)用上，一方面培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識(shí)和團(tuán)隊(duì)意識(shí)，另一方面也有助于培養(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、規(guī)范的專業(yè)素質(zhì)。在教學(xué)過程中逐漸讓學(xué)生開始建立起機(jī)械工程設(shè)計(jì)和制造的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的工程意識(shí)，也為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

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