_機(jī)械設(shè)計(jì)_實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

1、2013年7月第12卷第4期（總第64期）安陽(yáng)工學(xué)院學(xué)報(bào)JournalofAnyangInstituteofTechnologyJul.2013Vol.12No.4（Gen.No.64）＊收稿日期：20130113作者簡(jiǎn)介：康博（1985），男，北京市人，安陽(yáng)工學(xué)院機(jī)械工程系教師，碩士，主要研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化技術(shù)。反求設(shè)計(jì)在《機(jī)械設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用康博，梁永政，朱艷芳（安陽(yáng)工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，河南安陽(yáng)455000）摘要：

2、根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》中的減速器拆裝實(shí)驗(yàn)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)中引入了先進(jìn)的反求設(shè)計(jì)方法，取得了較好的教學(xué)效果，大大提高了學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。關(guān)鍵詞：減速器；反求設(shè)計(jì)；機(jī)械設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：G420文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：16732928（2013）04012502《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程是面向機(jī)械類和近機(jī)類各專業(yè)中研究機(jī)械共性問(wèn)題的主干專業(yè)基礎(chǔ)課，其目的在于應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)理論和方法，培養(yǎng)學(xué)生從事機(jī)械設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)的綜合能力和開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力，

3、特別是對(duì)于培養(yǎng)復(fù)合型、理論與實(shí)際相結(jié)合、具有創(chuàng)新思想和創(chuàng)新能力的人才方面起著十分重要的作用。由于本課程是工科類的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，所以《機(jī)械設(shè)計(jì)》的課程實(shí)驗(yàn)是教學(xué)中不可缺少的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的重要手段。我校在《機(jī)械設(shè)計(jì)》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，積極進(jìn)行教學(xué)改革，變單一的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，大力開(kāi)展綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其中減速器拆裝實(shí)驗(yàn)就是本課程中一個(gè)綜合性的實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中，我

4、校《機(jī)械設(shè)計(jì)》教學(xué)團(tuán)隊(duì)不斷地進(jìn)行改革和創(chuàng)新，把最新的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)理念引入到實(shí)驗(yàn)的教學(xué)活動(dòng)中。下面，對(duì)于我們進(jìn)行的改革和創(chuàng)新進(jìn)行介紹。1減速器拆裝實(shí)驗(yàn)的介紹減速器拆裝實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在進(jìn)行了《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程的學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上需要完成的一個(gè)綜合性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的環(huán)節(jié)，也為后續(xù)的《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以了解常見(jiàn)的減速器的結(jié)構(gòu)，掌握齒輪、滾動(dòng)軸承和軸之間的裝配形式，掌握減速器內(nèi)部裝配和調(diào)整的過(guò)程，掌握減速器的各個(gè)參數(shù)的測(cè)量方

5、法。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴箤W(xué)生對(duì)于《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程當(dāng)中齒輪傳動(dòng)、滾動(dòng)軸承和軸這三個(gè)章節(jié)的內(nèi)容有了更具體的認(rèn)識(shí)和體會(huì)，能夠更好地把書(shū)本上的理論知識(shí)和實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)。2減速器拆裝實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題為了培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，我們將45個(gè)學(xué)生組成一組，讓他們先觀察減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且用機(jī)械簡(jiǎn)圖表示減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如圖1），然后思考減速器的拆卸順序和拆卸方法，將減速器內(nèi)部的零件從箱體上拆下并觀察每個(gè)零件在減速器的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中起到的

6、作用。圖1減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖在觀察過(guò)后，讓學(xué)生利用測(cè)量工具，對(duì)減速器的一些重要零件尺寸進(jìn)行測(cè)量并記錄。在測(cè)量過(guò)程當(dāng)中會(huì)對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)件和常用件進(jìn)行測(cè)量，例如：齒輪、螺栓和滾動(dòng)軸承。我校實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中的減速器都是標(biāo)準(zhǔn)的減速器，其上的零件都是標(biāo)準(zhǔn)件，但是在學(xué)生測(cè)量的過(guò)程中，由于測(cè)量方法和測(cè)量誤差的原因，同一個(gè)零件不同的學(xué)生測(cè)量的結(jié)果并不相同。例如：對(duì)一個(gè)同樣的M10的螺栓進(jìn)行測(cè)量，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上有的學(xué)生記錄該螺栓的大徑是9.7mm，有的學(xué)生記錄該螺

7、栓的直徑是9.8mm等等。又例如，在齒輪參數(shù)的測(cè)量中，很多學(xué)生無(wú)法很精確的找到齒輪的分度圓，進(jìn)而不知道該如何測(cè)量分度圓的直徑，以及如何測(cè)量齒輪的模數(shù)等等一系列問(wèn)題。3減速器拆裝實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在問(wèn)題的解決根據(jù)以上教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，我們?cè)谠搶?shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中引入較為先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，即反求設(shè)計(jì)（也稱逆向工程）。安陽(yáng)工學(xué)院學(xué)報(bào)2013年反求設(shè)計(jì)是指針對(duì)消化吸收先進(jìn)技術(shù)的一系列分析方法和應(yīng)用技術(shù)的組合。它主要根據(jù)先進(jìn)產(chǎn)品設(shè)備的實(shí)物、軟件、圖紙

8、、技術(shù)文件或者影像資料等作為研究對(duì)象，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論的方法進(jìn)行系統(tǒng)的分析和研究，掌握其關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)而開(kāi)發(fā)出同類的先進(jìn)產(chǎn)品。雖然對(duì)于《機(jī)械設(shè)計(jì)》這門課來(lái)說(shuō)，主要是對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行講解，但是無(wú)論在理論課的教學(xué)中還是在實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中，我們都盡可能地將先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念引入到教學(xué)中來(lái)，讓學(xué)生盡可能地了解最新的設(shè)計(jì)手段和設(shè)計(jì)方法，在日后的設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，能夠把先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段、設(shè)計(jì)方法和傳統(tǒng)的、經(jīng)典的設(shè)計(jì)手段和方法想結(jié)合，更好地運(yùn)用所學(xué)

9、的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。對(duì)于減速器拆裝這個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，在教學(xué)過(guò)程中充分將教師教的主體和學(xué)生的主觀能動(dòng)性結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生了解反求設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單思路和過(guò)程，和學(xué)生一起探索解決減速器中零件測(cè)量存在的一些問(wèn)題。3.1齒輪參數(shù)的測(cè)量在齒輪參數(shù)的測(cè)量中，學(xué)生無(wú)法很準(zhǔn)確地找到齒輪的分度圓，更無(wú)法精確地測(cè)出齒輪分度圓的直徑，以及齒輪的模數(shù)。為了高效、精確地測(cè)得齒輪的參數(shù)，我們可以引導(dǎo)學(xué)生利用反求設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行測(cè)量。學(xué)生可以很容易測(cè)得齒輪的齒頂圓直徑da，通過(guò)計(jì)數(shù)

10、可以數(shù)出齒輪的齒數(shù)z，如果該減速器是斜齒圓柱齒輪減速器，還可以測(cè)得斜齒輪的螺旋角β，另外，由于該齒輪是標(biāo)準(zhǔn)齒輪，還可以得知齒輪的壓力角α=20，齒頂高系數(shù)ha=1，頂隙系數(shù)C=0.25，根據(jù)齒頂圓直徑的計(jì)算公式可以反求齒輪的模數(shù)m。但是，這樣反求出來(lái)的齒輪模數(shù)大多都不是標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列，這時(shí)，我們讓學(xué)生思考，理論課中齒輪的模數(shù)是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了的，不應(yīng)該是一個(gè)任意的值，這時(shí)學(xué)生會(huì)對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表，將模數(shù)就近圓整成標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列，從而可以確定齒

11、輪的模數(shù)m。根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的模數(shù)m，以及齒輪的齒數(shù)z，和壓力角，齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，就可以確定該齒輪的各幾何尺寸參數(shù)，并再將這些幾何參數(shù)填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告的記錄表格中。通過(guò)這樣反求設(shè)計(jì)的方法，培養(yǎng)學(xué)生測(cè)定齒輪參數(shù)的能力，為日后的相關(guān)設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)。3.2螺栓參數(shù)的測(cè)量在減速器中有多種多樣的螺栓，為了能夠確定其尺寸，在實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生主要對(duì)螺栓的大徑（即公稱直徑）進(jìn)行測(cè)量。學(xué)生測(cè)得的大徑由于誤差原因不一定是標(biāo)準(zhǔn)值，在教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生讓學(xué)生根

12、據(jù)自己測(cè)得的大徑，到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中查找相接近的標(biāo)準(zhǔn)螺栓進(jìn)行圓整。最終，將圓整后的螺栓公稱直徑記錄在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。通過(guò)這樣的簡(jiǎn)單的反求方法，能夠培養(yǎng)學(xué)生在工程實(shí)踐中以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)的能力。4總結(jié)在減速器的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我校教學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)全面推廣將反求設(shè)計(jì)的思想引入到教學(xué)中，通過(guò)這樣的方式，學(xué)生在后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐當(dāng)中，能夠利用類似的設(shè)計(jì)手段進(jìn)行設(shè)計(jì)，取得了良好的效果。我們?cè)凇稒C(jī)械設(shè)計(jì)》的理論課程教學(xué)中和課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，還在繼續(xù)推廣類似這樣的教育

13、教學(xué)方法和形式，更好地培養(yǎng)機(jī)械類學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和工程素養(yǎng)。參考文獻(xiàn):[1]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)8版[M].北京：高等教育出版社，2006.[2]梁永政，趙亞?wèn)|.機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)改革探討[J].安陽(yáng)工學(xué)院學(xué)報(bào)，2010(4).[3]黃大宇.機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容改革的探索[J].科技信息（學(xué)術(shù)版），2008（24）.[4]葉素娣.淺談機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)[J].蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，200810（1）.（責(zé)任編輯：孫繼軍）126