淺談機械設計課程設計論文

1.引言

《機械設計》是機械類專業學生的一門主幹技術基礎課，它以通用機械零部件的設計計算以基本內容，通過該課程的教學，綜合運用本課程和其他先修課程的知識，使學生具有設計機械傳動裝置和一般機械的能力。除了課堂教學，本課程還安排2-3周的課程設計。《機械設計》課程設計本來是根據《機械設計》課程的內容、學習要求，安排的隨該課課程設計。不只如此，更是機械類學生大學期間一個重要的實踐性環節，是機械類學生第一次全面設計實踐訓練。此次設計是畢業設計、未來的設計工作的基礎和起點。眾所周知，“良好的開端是成功的一半”，故此次設計對於學生極為重要，尤其是對學生建立正確的設計理念。因為設計理念是設計的核心和靈魂，通過課程設計，使學生初步理解、體會設計理念的內涵和關要。要實現此目標，教師在課程設計中的科學指導非常關鍵。課程設計時，學生們一般是大三上學期，從學校到學校，一直習慣於考試，考試訓練的習慣，使得很多同學，習慣於尋找答案，特別是一個標準答案。此種思維模式和設計有很大的不同，設計是針對實際的問題，實際的問題的解決，其答案可選項往往有多種而非一種。這一點很多學生設計時不習慣、不適應。例如軸的設計中，經過計算：軸徑d>=21mm,經常有學生問，d取多少是正確的？這要看此軸段上，有無裝其他零件？與同軸上其他軸段的關係？若此處是普通轉軸的過度軸段，其上不用裝任何零件，那麼取21.5、22、22.5、23、24、25等都是對的，可選項理論上無窮個，設計時自己選擇一個即可。另一方面，設計是一項系統工程，設計時，哪怕一個零件的設計也要考慮相關的很多實際因素，更何況一部機器的`設計。相比而言，以前學生們的單科學習考試，要簡單得多。設計時，不只用到《機械設計》、或某一科單科知識、往往要涉及多門相關先修課程，如《機械製圖》、工程力學、材料、互換性及測量技術等等，還要參考手冊、圖冊等設計相關資料。為使學生從應試思維、心態順利過渡到課程設計應有的狀態，指導教師的科學指導非常關鍵。二十年以來，筆者一直從事《機械設計》教學和課程設計的指導，曾跟從前輩老教師，聽授他們的課程指導，自己獨立指導過學生課程設計不少於三十批次。雖然關於設計理念，設計指導相關書籍、資料非常多，而且很完備。但切合學生課程設計時的實際情況，使他們易於接受、應機施教的講解、做法卻很少見到。基於此點，筆者在此總結前輩和自己在課程設計中做法，但願能對同行他人有所啟發和幫助。

2.《機械設計》課程設計中的設計指導

2.1設計理念的解讀

根據學生的實際情況，講解設計的理念使學生理解何謂設計，然後學生在此次課程設計中才有可能按此理念去設計、去實踐。故切合學生的心態，恰當的解讀是很重要的。2.1.1首先，設計必須結合實際，不能脱離實際而設計由於學生從學校到學校，機械工程、設計實踐的機會很少，什麼叫“結合實際”，他們自己不好理解。雖然當前是課程設計，但作為老師，教學活動不應侷限於此，既要着手於當下的設計，更重要的必須立足於未來，從為培養未來工程師的角度來考慮。

選題方面，必須具有實際意義、具有應用性，不能脱離實際；本次課程設計中，題目是確定的。不久的將來，學生們會參加工作，若做設計性的工作，如果選題方面已定，不必説了；倘若是自主選題、或根據用户要求定課題，則應知道選題的原則和注意事項。需要慎重考慮設計題目是否合適，是否符合用户要求、是否符合國家環保要求、或至少不違背相關的法律、法規等（例如至少不能損害公眾利益等）。

課題的設計、製造等環節必須考慮實際實施，具有合理性、可行性，最好方便實現。此項內容涉及的環節因素很多，從思考角度方面：一方面是用户，站到用户立場考慮，儘量滿足用户的需求；另一方面，對生產製造方而言，方便實施。應考慮的因素很多，但結合學生的情況，不宜要求太多，講得太多，否則學生很難把握，只就目前較易理解和接受的來講和要求。以設計時選材為例：一般用户希望產品價格低，機械產品零件常用金屬材料，如鋼、合金鋼等，這些材料市場上易採購到（方便生產方），若一般碳素鋼能用，就不一定要選合金鋼，因為價格方面合金鋼要貴一些，當然有其他考慮必須選用合金鋼，則屬另一種情況。如果設計選材選用昂貴材質，必然增加產品成本、使產品價格高，增加用户的經濟負擔。再如公差等級等方面涉及很多，從易於理解的精度等級方面給學生講解，他們容易理解：低精度能滿足實際要求，就不一定要選精度高的，例如9級齒輪就可以，就不必選8級。因為低精度易於實現、成本低。等等。

2.1.2設計與計算

課程設計中，不少同學搞不清設計和計算的關係，相當多的學生認為必須先計算，依據計算數值才能定零件參數；還有學生不管老師分配的原始參數，找來圖紙資料參照就開始畫圖；這兩種做法都有失偏頗。在設計中，要根據具體的問題來定，一般説來，設計中的一些零件是先計算，依據計算數值才能定零件參數，再具體結構設計，例如帶式輸送機傳動裝置中齒輪、軸；一些零件是參照資料（或圖紙）或其他相關零件先選好，而後驗算或核算，例如軸上用的滾動軸承，依據軸徑先選擇類型、型號，再做計算；有些零件目前無法計算，依據經驗或參照類似零件直接設計、完成工作圖的繪製、例如減速器箱體、箱座；一些零件，如不受載荷或載荷很小，不用計算，例如定位銷。

2.1.3參考借鑑與自己設計

設計手冊、設計相關資料等，是設計人員必須配備的。即使是對設計經驗豐富的工程師，設計時仍需要藉助手冊、圖冊等設計相關資料，更何況是沒有設計經歷的同學。故設計中、繼承和借鑑，參考前人的成果是正常的、也是應該的，依據設計手冊、相關資料來完成自己的設計是必須的。否則，單單靠自己，完成一項設計是不大可能的。當然，參考、參照也不是盲目照抄，而是根據自己的設計問題去參考借鑑。而且設計中，運用標準、手冊、圖冊和有關資料，解決實際問題的能力，是工程師的一項基本技能和要求。《機械設計》課程設計其中一項任務，就是培養和鍛鍊這項技能。故《機械設計》課程設計中，參考借鑑是必須的，另一方面，設計時根據具體情境，做出合適的選擇在設計時更為重要，這有時只涉及《機械設計》、或某一科單科知識、有時要涉及多門相關先修課程知識的綜合運用，在設計中，應用學過的理論知識做出自己認為合理的選擇，就也是課程設計中的一項重要內容。

2.2設計的實施指導

首次佈置課程設計時，先按照上述內容，對學生的課程設計做共同指導。以後的時間裏，一般高校，課程設計安排3周（或2周），教師去設計教室實地具體指導是很重要的環節。去設計教室，針對學生提出的具體問題，個例問題、普遍性的問題的答疑、討論，使學生在設計中去體會、理解設計，進而為畢業設計打基礎，也為未來的工作奠定初步的基礎。有少數教師把設計題目、任務佈置後，很少去實際指導或不去指導，認為藉此培養學生的獨立性和創新能力，此種觀點不敢苟同。筆者認為，教師的身體力行對學生是非常重要的教育。結論《機械設計》課程設計是機械類學生的首次重要的設計實踐。教師的指導，尤其是對設計理念的講解、針對他們存在的誤區解讀，對學生非常重要，因為設計理念是設計的核心，樹立正確的設計理念對課程設計乃至學生以後的設計工作，意義重大。根據學生們習慣的考試心態，恰當的解讀設計理念，使他們處理好設計與計算，參考借鑑資料與自己設計的關係等。使學生理解何謂設計，從而在課程設計中按此理念去設計、去實踐體會。教師在講解設計理念時，不求面面俱到，關鍵是能點出學生習慣的、與設計相背的思維模式與想法。他們暫時不好理解的，可以暫且不要求，這是首次佈置時教師要做的。在以後的時間，指導教師最好能去設計教室實地具體指導，這是很重要的環節。這樣能適時把握學生的動態，使他們不至於偏離設計的根本理念。對學生的個例問題、普遍性的問題的答疑、討論，能加深學生對設計思想的理解，更好地把握設計的理念，以便順利完成課程設計，為將來的設計奠定良好的基礎。

參考文獻：

[1]邱宣懷,郭可謙等.機械設計[M].北京:高等教育出版社,1997(2004).

[2]鞏雲鵬等.機械設計課程設計[M].北京:科學出版社,2008.