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摘要：針對機械設計課程設計的普遍程式化，缺少創新意識的培養，我們對課程設計進行了基于實踐項目的新方法探索。在課程設計過程中，基于一系列給定主題的實踐項目，以學生為主體，對題目設置與教學過程做出了討論與創新改良探索。以兩位三檔變速器的設計為例，說明了課程設計的過程和新方法。課程設計以項目為依托，以課程知識為基礎，培養了學生的創新能力。

關鍵詞：機械設計課程設計；項目；學生主體；創新性探索

一、前言

在《機械設計課程設計》教學實踐環節中，大部分院校以圓柱齒輪減速器為課程設計題目。減速器是一種典型并廣泛應用的機械傳動裝置，作為課程設計內容有其適用性。在課程設計安排上，一般安排在理論教學之后，由教師統一布置，再要求學生用兩周左右完成設計。但是程式化過程缺少創新意識培養，學生極易敷衍了事。朱玉[1]提出結合企業、科研、興趣、大賽等課程設計題目的新設想。唐銳[2]等提出開發購置有關生產實際的計算機軟件開展電化教學。郝秀紅[3]等提出不同專業不同題目的因材施教新思路，培養專業特色工程設計。張日紅[4]提出改革內容，接近實際，調動學生積極性，培養整體設計意識和創新意識；加強計算機能力。蔡曉君[5]等在變槳距機構設計和建模過程中對機械設計課程設計的新視角做出了探索。本文針對課程設計的教學內容進行了新方法的探索，加入了創新課題設置與三維軟件教學等，促進了學生創新能力和專業技能的培養。

二、機械設計課程新方法

1.課設選題。機械設計課程設計探索的方針為：“學生主體、教師輔助；規范指導、創新目的”。在課程設計的創新探索中，由教師制定實踐項目題目，例如：機械原理創新教具、管道維搶修機器人裝備設計、管道檢測機器人裝備設計等。設計以《機械設計手冊》為依據，學生3人一組，任選一個主題。由教師給予技術指導，鼓勵新想法、新創意，開展實踐項目的設計。2.課設方法。機械設計課程設計創新探索過程中，增加的教學環節與方法如下：（1）項目技術背景拓展。教師增加對技術背景特別是石油裝備的講解，讓學生明確技術現狀與優缺點。（2）三維軟件教學。課程設計除了AutoCAD軟件，鼓勵使用Solidworks、PROE等三維軟件。（3）先進制造方法。教師增加對3D打印機、激光切割機的介紹，學生親手制作零部件，組裝中反思設計不足。讓學生體會機械加工過程，加深理解。

三、兩位三檔變速器的設計

下面以兩位三檔變速器為例，說明課程設計探索新方法。1.題目設置。如圖1所示，該兩位三檔變速器教具使用鋁制材料，重量大且不宜攜帶。在課程設計中，以此為項目，由學生設計制作輕量化三檔齒輪變速箱。2.三維模型設計。課程設計之初，教師講授了Solidworks軟件的使用，新型三檔齒輪變速箱通過該軟件進行結構設計。通過裝配對尺寸、外形、裝配、外觀進行修改，裝配圖如下頁圖2所示。3.加工制作。利用3D打印機、激光切割機進行制作和裝配。加工后的實物圖如圖3所示，可視化的變速箱體利于展示齒輪機構，亞克力板和PLA材料輕便易攜。4.傳動原理分析。教具中的齒輪通過激光切割制作，模數1.5mm，面寬3mm，壓力角20°，齒數為Z2=Z3=Z6=20、Z1=Z4=Z5=40。設手搖桿輸入轉速為ni、變速軸轉速nc、輸出軸轉速n0。設輸入軸轉速ni不變，通過改變齒比來改變輸出軸轉速。變速軸的轉速：nc=niiic=ni•Z1Z2=2ni（1）滑動變速手柄，得到三種不同傳動比，即：i′co=Z4Z3=2i″co=Z6Z5=12i蓯co=!#######"#######$0（2）得到三種轉速：no1=nci′coni———低速檔位no2=nci″co=4ni———高速檔位no3=0———空檔!#######"#######$位（3）因此，輸出軸具有三種轉速，實現了變速功能。5.測試。在測試過程中，新型三檔齒輪變速機構具有以下特點：（1）再現變速箱的變速功能。（2）透明化，便于觀察內部結構。（3）輕量化，解決了傳統教具重量大的不便。

四、結論

機械設計課程設計創新探索中，學生選題踴躍，完成出色。同時熟練掌握了3D建模軟件操作、3D打印、激光切割操作，鍛煉了三維繪圖和動手能力。項目作品可用于后續機械原理、機械設計課程教學，提供輕便美觀的課程教具，具有現實意義。課程設計創新探索，依托項目，以課程知識為基礎，培養學生動手能力，提升創新思維。

作者:王文明 馬可 彭鶴 宋強 單位:中國石油大學

參考文獻：

[1]朱玉.CDIO工程教育模式下“機械設計課程設計”教改的探討[J].中國電力教育,2010,(19):98-99.

[2]唐銳,黨玉春.機械設計課程設計的教改探索[J].攀枝花學院學報:自然科學研究,2004,21(6):112-120.

[3]郝秀紅,邱雪松,王瓊,白文普.機械設計課程設計教學改革初探[J].教學研究,2011,34(3):51-54.

[4]張日紅,朱立學,韋鴻鈺.機械設計課程設計教學改革初探[J].黑龍江科技信息:文化教育,2008,(29):184.

[5]蔡曉君,廖建泉,董建業,郭居易,陳嘉偉.機械設計課程設計中運用Solidworks進行變槳距機構設計及建模[J].化工高等教育:實驗與實踐教學,2015,(2):38-42.