多舉措提高螺紋聯(lián)接教學(xué)效果的探討

王鐵慶 楊福增 寇小希 胡國(guó)田 譚瑞紅

[摘 要] 針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程中關(guān)于螺紋聯(lián)接部分存在教學(xué)效果不理想的問題，對(duì)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過(guò)程進(jìn)行了研究和探索，提出了在教學(xué)中貫穿一個(gè)基本指導(dǎo)思想、引入課程思政端正學(xué)習(xí)態(tài)度等多種舉措，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高這部分內(nèi)容的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 機(jī)械設(shè)計(jì);螺紋聯(lián)接;教學(xué)思路;教學(xué)效果

[基金項(xiàng)目] 2017年度西北農(nóng)林科技大學(xué)教學(xué)改革與研究項(xiàng)目“《機(jī)械設(shè)計(jì)》創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究”（JY1503027）

[作者簡(jiǎn)介] 王鐵慶（1980—），男，河北文安人，工學(xué)博士，西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院講師（通信作者），主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及理論研究;

楊福增（1966—），男，甘肅會(huì)寧人，工學(xué)博士，西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，主要從事智能農(nóng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究。

[中圖分類號(hào)] G642? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）30-0286-02? ? [收稿日期] 2019-10-03

機(jī)械設(shè)計(jì)課程是機(jī)械類專業(yè)的主干核心課程之一，是從基礎(chǔ)課到專業(yè)課的過(guò)渡性課程，與生產(chǎn)一線的工作聯(lián)系緊密，其教學(xué)質(zhì)量直接影響學(xué)生的綜合專業(yè)素質(zhì)和就業(yè)能力[1]。該課的特點(diǎn)是理論性和實(shí)踐性強(qiáng)，可以直接應(yīng)用于生產(chǎn)，課程涉及的知識(shí)面廣、涵蓋的內(nèi)容多[2-3]。機(jī)械設(shè)計(jì)課程的研究對(duì)象是在普通工作條件下一般參數(shù)的通用零件和部件，主要包括聯(lián)接、傳動(dòng)和軸系零部件等[3]，其中，螺紋聯(lián)接是學(xué)生開始接觸具體機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一部分教學(xué)內(nèi)容，這部分內(nèi)容量較大，涉及到的前修課程知識(shí)和頭緒比較多，根據(jù)以往的教學(xué)情況看，學(xué)生大多掌握得不好，教學(xué)效果不理想。針對(duì)這種情況，對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)行了專門的研究和探索，提出了若干教學(xué)措施和思路，經(jīng)過(guò)教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)，這些措施和思路對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高教學(xué)效果很有幫助。下面對(duì)這些措施和思路進(jìn)行一些探討。

一、貫穿一個(gè)基本指導(dǎo)思想

螺紋聯(lián)接屬于機(jī)械聯(lián)接的一種，機(jī)械聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算有一個(gè)基本指導(dǎo)思想，既要滿足聯(lián)接的可靠性要求，又要滿足聯(lián)接件和被聯(lián)接件的強(qiáng)度要求。這可以用典型的實(shí)例來(lái)解釋：用扳手?jǐn)Q螺母的體驗(yàn)，用力太小，螺母擰不緊，聯(lián)接不可靠;用力太大，會(huì)超出螺栓的強(qiáng)度要求而發(fā)生滑絲或者螺栓擰斷現(xiàn)象。所以，對(duì)于用扳手?jǐn)Q螺母的力要做出要求，既要保證聯(lián)接可靠，還要保證螺栓不會(huì)損壞。還可以用過(guò)盈聯(lián)接的實(shí)例來(lái)解釋：配合面的過(guò)盈量不足，聯(lián)接件在外載荷作用下會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)而造成聯(lián)接不可靠;過(guò)盈量過(guò)大，聯(lián)接件會(huì)因?yàn)閼?yīng)力超出強(qiáng)度要求而發(fā)生破壞。所以，對(duì)于過(guò)盈量要有一定的要求，既要保證過(guò)盈聯(lián)接可靠、不滑動(dòng)，也要保證聯(lián)接件不發(fā)生損壞。這個(gè)指導(dǎo)思想其實(shí)是一種“平衡”的思想。

這一基本指導(dǎo)思想與螺紋聯(lián)接中的很多教學(xué)內(nèi)容相關(guān)：螺紋聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、聯(lián)接件的選型、設(shè)計(jì)計(jì)算、裝配等均要符合這一指導(dǎo)思想。在講授螺紋聯(lián)接之前，給學(xué)生提出這一指導(dǎo)思想，在講授螺紋聯(lián)接各部分內(nèi)容的過(guò)程中，始終貫穿這一指導(dǎo)思想，經(jīng)常給學(xué)生提示這一指導(dǎo)思想，學(xué)生就能更容易、更深刻地理解并真正掌握螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)和設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

二、引入課程思政端正學(xué)習(xí)態(tài)度

在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)螺紋聯(lián)接沒有新鮮感，缺乏興趣，甚至有部分學(xué)生感覺“沒意思”。分析其中原因，認(rèn)為主要在于以下兩點(diǎn)：一是在學(xué)習(xí)螺紋聯(lián)接之前，學(xué)生都接觸過(guò)螺紋類緊固件或有應(yīng)用螺紋緊固件的體驗(yàn)，因?yàn)槁菁y聯(lián)接在人們的生產(chǎn)、生活中應(yīng)用非常普遍;二是在一些前修課程（如機(jī)械制圖、機(jī)械原理等）中都學(xué)過(guò)一些關(guān)于螺紋和螺紋聯(lián)接件的知識(shí)。

針對(duì)這種情況，嘗試采取以下兩個(gè)措施和思路。第一，給學(xué)生講述螺紋的歷史：包括人類最早發(fā)現(xiàn)的螺栓、螺母以及發(fā)明車螺紋用車床的記載，標(biāo)準(zhǔn)螺紋體制的提出，英國(guó)螺紋、US螺紋、SF螺紋、米制螺紋標(biāo)準(zhǔn)等螺紋標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化的過(guò)程。通過(guò)講述螺紋的歷史，可以有效地引起學(xué)生的興趣，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開展思想政治教育：我們應(yīng)該了解歷史，要繼承發(fā)展和不斷探索。第二，和學(xué)生討論螺紋聯(lián)接的重要性。某些重要的機(jī)器設(shè)備中，一旦螺紋聯(lián)接出現(xiàn)損壞將會(huì)造成嚴(yán)重后果。主要通過(guò)討論具體實(shí)例的方式，例如歷史上由于螺紋聯(lián)接失效導(dǎo)致的航天器失事事故、企業(yè)反應(yīng)出的由于螺紋聯(lián)接設(shè)計(jì)或制造不當(dāng)引起的問題、精密制造領(lǐng)域由于螺紋聯(lián)接質(zhì)量問題造成的嚴(yán)重影響、現(xiàn)代新型機(jī)械產(chǎn)品對(duì)螺紋緊固件的新要求，等等。在此基礎(chǔ)上引入思想政治教育：緊固件雖小，但作用重大。啟示我們要有一顆高度負(fù)責(zé)的心，對(duì)待工作要精益求精，對(duì)待學(xué)習(xí)要認(rèn)真，對(duì)自己的現(xiàn)在和未來(lái)要高度負(fù)責(zé)。通過(guò)以上兩個(gè)教學(xué)措施和思路，結(jié)合課程思政教育，可以端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，以良好的心態(tài)對(duì)待螺紋聯(lián)接的學(xué)習(xí)。

三、適當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)基礎(chǔ)

在進(jìn)行螺紋聯(lián)接的結(jié)構(gòu)原理、強(qiáng)度計(jì)算的教學(xué)時(shí)，會(huì)用到螺紋的基本知識(shí)，有些學(xué)生對(duì)此顯得較為生疏，影響教學(xué)的效率和效果。其原因主要是學(xué)生對(duì)前修課程中的相關(guān)知識(shí)有些遺忘，以及部分學(xué)生對(duì)于之前學(xué)過(guò)的內(nèi)容并未真正掌握。在講授螺紋聯(lián)接之前，為了獲得更好的教學(xué)效果，給學(xué)生適當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)基礎(chǔ)是必要的。補(bǔ)強(qiáng)的基礎(chǔ)內(nèi)容主要包括：螺紋的類型與應(yīng)用、圖樣表達(dá)、主要參數(shù)、精度及其他基本常識(shí)。螺紋的基礎(chǔ)知識(shí)比較簡(jiǎn)單，加上以前的課程中學(xué)過(guò)，因此只需占用很少的時(shí)間即可達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的目的。

四、以結(jié)構(gòu)原理為重要抓手

從課后的考察、考試結(jié)果中了解到，很多學(xué)生對(duì)于螺栓（組）聯(lián)接的受力分析和設(shè)計(jì)計(jì)算掌握得較差，經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為，這種情況與學(xué)生對(duì)螺紋聯(lián)接的結(jié)構(gòu)原理掌握得不好有較大關(guān)系。因?yàn)槁菁y聯(lián)接的結(jié)構(gòu)原理、應(yīng)用特點(diǎn)與螺紋聯(lián)接的圖樣表達(dá)、失效形式、設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則、強(qiáng)度計(jì)算以及提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施均直接相關(guān)。因此，在講授螺紋聯(lián)接的失效形式、設(shè)計(jì)計(jì)算等內(nèi)容之前，以螺紋聯(lián)接的結(jié)構(gòu)原理為重要抓手，對(duì)于螺紋聯(lián)接的結(jié)構(gòu)類別、工作原理、應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)講授，不但從正面講解，還要從反面、錯(cuò)誤的結(jié)構(gòu)、應(yīng)用方面結(jié)合實(shí)例分析，再要求學(xué)生完成一定的手繪螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)圖的作業(yè)以加深印象。通過(guò)這樣的措施，使學(xué)生對(duì)螺紋聯(lián)接的結(jié)構(gòu)原理掌握扎實(shí)，學(xué)生再學(xué)習(xí)后續(xù)的受力分析、失效形式、設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，就顯得比較輕松，理解也會(huì)比較深刻，進(jìn)而提高這些內(nèi)容的教學(xué)效果。

五、融入“聯(lián)系”的哲學(xué)思維

課程知識(shí)不是孤立的，一般都是互相聯(lián)系的，符合哲學(xué)中普遍聯(lián)系的規(guī)律，在教學(xué)中也應(yīng)遵循這一規(guī)律。螺紋聯(lián)接的擰緊這部分內(nèi)容，主要包括擰緊的作用、擰緊螺紋時(shí)的受力分析、擰緊力矩的確定和控制。螺紋聯(lián)接的擰緊與聯(lián)接的防松、失效形式、受力分析、設(shè)計(jì)計(jì)算以及聯(lián)接的裝配等均是有聯(lián)系的。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在講授螺紋擰緊這部分內(nèi)容時(shí)，把擰緊與防松的關(guān)系、擰緊對(duì)失效形式的影響、擰緊與螺栓設(shè)計(jì)計(jì)算的關(guān)聯(lián)等內(nèi)容與學(xué)生展開討論，能夠取得不錯(cuò)的效果，有助于學(xué)生系統(tǒng)化和整體化地掌握螺紋聯(lián)接的知識(shí)，同時(shí)提高分析和設(shè)計(jì)能力。

六、聯(lián)系當(dāng)下科技及需求

機(jī)械設(shè)計(jì)課程雖然是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，其研究?jī)?nèi)容已經(jīng)從理論層面過(guò)渡到實(shí)際層面，但很多時(shí)候仍然難免給學(xué)生一種內(nèi)容“呆板”“陳舊”的感覺，缺乏新鮮感，致使學(xué)生興趣不足。在這種情況下，若有意識(shí)地將課本知識(shí)與當(dāng)下的科技現(xiàn)狀、現(xiàn)實(shí)需求或存在的問題聯(lián)系起來(lái)，就能迅速引起學(xué)生的興趣和好奇心，使學(xué)生產(chǎn)生“學(xué)有所用”的感受，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。例如關(guān)于螺紋聯(lián)接的防松問題，其基本內(nèi)容包括防松原理、防松類別、防松裝置或方法，在課本知識(shí)教學(xué)的基礎(chǔ)上，聯(lián)系互聯(lián)網(wǎng)上關(guān)于“永不松動(dòng)的螺母”的相關(guān)報(bào)道，例如日本哈德洛克工業(yè)株式會(huì)社的永不松螺母、瑞典的洛帝牢X系列防松墊圈、中國(guó)的自緊螺母，等等，對(duì)其結(jié)構(gòu)、原理、應(yīng)用和影響進(jìn)行探討，就能迅速地引起學(xué)生的興趣和思考，感覺所學(xué)課本知識(shí)立即變得“鮮活”起來(lái)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

實(shí)踐表明，在螺紋聯(lián)接的教學(xué)中采用以上教學(xué)措施和思路，能夠明顯地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高這部分內(nèi)容的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]王鐵慶，楊福增.機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中的“學(xué)有所用”與“思維轉(zhuǎn)變”[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化，2011（1）：134-136.

[2]王玉娟，楊決寬，畢可東.基于機(jī)械設(shè)計(jì)類課程培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力探討[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2018（S2）：54-56.

[3]邱宣懷，郭可謙，吳宗澤，等.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，1997：1-10.

Discussion on Improving the Teaching Effect of Thread Connection by Multiple Measures

WANG Tie-qing，YANG Fu-zeng，KOU Xiao-xi，HU Guo-tian，TAN Rui-hong

（College of Mechanical and Electronic Engineering，Northwest A&F University，Yangling，Shaanxi 712100，China）

Abstract：Aiming at the unsatisfactory teaching effect of "Thread Connection" in Mechanical Design course，the relevant content and teaching process were studied and explored.A variety of measures were proposed to stimulate students' interest in learning and improve the teaching effect of this part of the course.

Key words：Mechanical Design;"Thread Connection";teaching ideas;teaching effect