机械设计课程设计篇（1）

中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（a）-0235-02

《机械设计》是机械类专业学生一门重要的专业基础课，随之三周的课程设计是一次综合性与实践性相结合的重要的教学环节。通过课程设计不仅可以提高学生综合应用所学知识提出问题分析问题解决问题的能力，还可以加强学生的技能训练，因此激发学生喜欢课程设计的兴趣提高设计积极性，乐作《机械设计》课程设计，对于搞好课程设计非常重要。

《机械设计》课程设计一般以传统的减速器为设计题目，它涵盖了《机械设计》课程的大部分内容。主要包括：（1）传动部分有带传动（或链传动）、齿轮传动（或蜗杆传动））；（2）轴系零部件有轴、轴承、联轴器等；（3）连接部分有螺纹连接、键（或花键）连接、销连接等；另外还有箱体等辅助零件的设计，有很强的综合性，是比较好的选择。设计中用到的知识涉及《制图基础》、《制图基础应用》、《理论力学》、《材料力学》、《机械原理》、《机械设计》、《互换性与技术测量》等多门课程，也是对前面所学知识的一次综合应用。为了充分调动学生的设计积极性，让他们乐作《机械设计》课程设计，本论文从方案选择、技术设计说明书以及成绩评定四方面对课程设计的指导进行了详细的介绍[1-3]。

1 方案选择

在授课的过程中，布置课程设计的内容，促使学生在学习过程中自觉地重视设计用到的知识。为了激发学生的学习积极性和自觉性，建议学生利用学校已建设好的在线学习系统，提前了解课程设计的目的、任务、要求、设计条件及设计的顺序过程。在学完机械传动部分，把每个同学的设计条件和设计数据下发下去，利于他们提前开始设计计算。为了培养同学们的团结协作能力，5～6位同学设计一类题目，避免有些同学投机取巧，每人的数据都不相同。这样同学们既不会觉得束手无策，又有一定的自由和约束。要求选用一级远距离传递，两级齿轮传动组成的三级减速传动来满足已知运动条件的执行构件。于是，从原动机的选型、联轴器的选型、远距离传递类型的选择、齿轮传动的选择，可汇总出很多种方案。仅仅两级齿轮传动组成的减速器类型就有齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器等类型。齿轮减速器中两齿轮对又可以设计成直齿轮、斜齿轮或锥齿轮，另外还可以有软齿面和硬齿面之分，齿轮是否变位传动等等，布置形式也有展开式、分流式或同轴式的不同。指导学生正确处理借鉴和创新的关系，相互交流学习，比较各种方案优缺点，从经济性、可靠性方面考虑择优选择。同学们通过网上的在线学习系统对课程设计有了初步了解，然后再通过交流学习，提出并最终选定适合的方案，同时明白任何一个问题的解决总是会有很多种方法，知识越多，解决的方案越多。明白知识的重要性，从而学习热情会更高，乐作课程设计。

2 技术设计

技术设计阶段的主要工作是确定各部件的外形及其基本尺寸，包括各部件之间的连接，并绘制出装配图和零件图。

首先是按照给定的材料，确定执行构件的功率和转速；然后按照三级减速中每级减速允许的传动比和效率回推选择合适的原动机；再确定出总传动比和分配各级传动比；再进行详细设计并确定出实际各级的运动及动力参数，并汇总结果。为减少学生走弯路，对于可能遇到的问题加以提示，并分阶段进行指导，及时发现问题解决问题，为后一阶段的设计打下良好的基础。在指导中不断的提出问题，引导他们思考。例如：如果给定两人同样的数据最终要求他们交出不一样的设计结果该怎么办？如果是两人来设计一个方案如何最快速度拿出设计结果？鼓励他们提出问题，并找出尽可能多的可行的解决方法，在设计过程中得到快乐并提高设计的兴趣。

通过授课过程中的多媒体课件提前介绍减速器的作用、外形、结构以及运动传递过程，然后组织学生进实验室，动手拆装减速器，熟悉减速器结构，并通过查阅资料熟悉加工、制造、装配等方面的相关知识，使学生对减速器有一个直观、感性的认识，然后开始具体设计。

2.1 机器的运动学设计

根据确定好的结构方案，选择原动件的参数（功率、转速等），然后做运动学设计。选择原动机时，要考虑实际的工作情况和经济性，电动机是最常用的原动机。选用已经标准化的电动机时，要考虑其工作载荷（包括大小、特性和变化情况）、工作要求（包括转速的大小、是否调速、是否反转、反转的频繁程度等）、工作环境（是否高温、潮湿、易燃易爆、尘土等）、安装要求、尺寸大小、重量等。要考虑其经济性，同时还要考虑其外廓尺寸和总传动装置的尺寸，一般是在考虑总结构尽可能紧凑的前提下初步分配传动比，然后确定各运动构件的运动参数（速度、加速度、功率等）。

2.2 机器的动力学设计

结合各部分的结构和运动参数，初步计算各部件上所承受的载荷。由于零部件材料、尺寸尚未完全确定，不能精确验证是否合格。

2.3 主要零部件的工作能力设计

首先根据传动的特点，确定传动的顺序；然后按照初步分配的传动比设计前两级传动，并计算出实际传动比；再将总传动比除以这两级的实际传动比，用求出的数值设计第三级传动；实际传动比，求出各级轴的实际转速和功率，列表以备进行轴的设计。设计高速轴时应注意比较安装齿轮处的轴径和齿轮齿根圆的大小，是否用齿轮轴，如果是齿轮轴，则轴的材料和齿轮的材料必须一致。还要考虑轴的伸出端直径和长度，要和安装的带轮毂孔直径或电动机处的联轴器的毂孔直径要一致。低速轴是否会和中间轴的齿轮齿顶发生干涉，安装带轮（或链轮）的轴线应和电动机、减速器的轴线高度相一致。设计轴的同时，选择适合的联轴器、轴承、键等标准件。主要零部件设计完成后，用类比法确定其他零部件尺寸。在设计过程中需要很好地协调各零件的结构和尺寸，全面考虑他们的结构工艺性，对所有零部件的外形和尺寸进行结构化设计。在这一阶段设计之初，指导老师先把往年出现的频率多的问题讲解清楚，提醒同学们重视，尽量避免设计过程中再出现类似问题。像轴上零件的定位、轴承的、配置方式等都需要考虑清楚。这些工作如果在上课过程中进行，设计周就可以有比较充足的时间绘制图形。

2.4 装配图的绘制

绘制装配图是整个设计过程中最重要的环节。为了布局合理，绘制装配图前必须确定装配图总体尺寸（总长、总宽和总高），然后根据图纸的幅面选用合适的比例尺。指导老师提前强调合理布局的必要性，指导他们查阅资料，熟悉装配图上面应包括的内容：一组全面反映各零部件装配关系的图、总体尺寸和装配尺寸、技术要求、标题栏和明细表等。允许同学们用他们熟悉的三维造型软件构件三维模型，对自己的设计有一个直观认识，然后用CAD软件绘制装配图草图。为提高他们的手工绘图能力，统一要求上交手工绘制装配图和主要的零件图。在同学们绘制装配图的过程中，指导老师多去设计教室指导，把共性错误在黑板前讲解后，再由他们自己找错误，然后几人相互找错误，最后指导老师组织一组组的同学围成一圈，针对某位同学绘制的图形一起找问题。同学们在不断改正错误的过程中巩固所学知识，逐渐喜欢上设计。

2.5 主要零件的校核

装配图绘制完成后，所有的零部件的具体尺寸完全确定。这时要对主要零部件（轴承、键等）进行强度校核，验证其是否符合要求。对于外形复杂的零件，一般还要进行精确的强度校核。根据校核的结果，反复的修改零件的结构和尺寸，直到符合要求为止，装配图要做相应修改。然后根据设计最后结果，绘制非标准件的零件图。

随着课程设计步步深入，同学们之间的协作能力得到提高，知识运用能力得到增强，设计能力绘图能力都得到提升，自然学生的设计兴趣也会越来越浓，越来越乐作课程设计。

3 设计说明书

一份完整的设计，必须有条理清晰的设计说明书。通过说明书说明设计任务、设计目的、设计过程、设计结果以及设计中的所参考的资料。由于设计过程中的设计数据往往会有调整和修改，所以，设计说明书通常是设计的最后一个总结的环节，要求说明书按照统一格式书写，字体认真格式规范内容全面，说明建立一个好习惯的重要性，训练学生按要求书写。

4 成绩评定

在设计过程中，公开设计成绩的考核办法是同时注重过程和结果的综合考虑多方面的因素：在全部完成设计工作量的前提下，看设计说明书中计算过程是否正确，计算结果是否与图纸零件尺寸相符，图形绘制、尺寸标注等是否有错误，图面是否整洁，布局是否合理，书写是否认真规范完整，在设计中态度是否认真等，给定一定的条件约束他们。在指导中，随时和他们交流。通过交流看他们的设计主动性、积极性和应用所学知识解决问题的能力，随时对每个学生的完成情况给予评定，及时发现问题解决问题，并及时总结，以便他们在今后的设计中扬长避短，不断提高。

5 结语

机械设计课程设计是机械类专业重要的一次实践教学，对学生后续的设计和以后的工作具有重要意义。培养他们通过设计过程中的进步和设计能力的提高得到快乐，乐在设计过程中。

参考文献

[1] 张建中.机械设计基础课程设计[M]，中国矿业大学出版社，2003.

机械设计课程设计篇（2）

二、合理运用教学手段，培养和提高学生的设计能力

2.1课堂讲授

由于在学习本课程之前也没有进行课程设计方面的教学与训练，因此根据本课程的特点及教学计划安排，我们先是组织学生观看食品机械相关光盘了解各种食品机械，然后讲解有关食品机械课程与设备设计的基本方法、设计步骤，以及在课程设计需要注意的事项，使学生对食品机械与设备课程设计的整体性、科学性有一个初步的认识。同时强调食品机械课程设计的规范性，让学生深刻体会到食品机械与设备课程设计的严谨性。特别地，对于设计内容中的有关计算与推导，如物料、热量衡算等，采用板书方式，引导学生进行思考。

2.2组织课堂讨论，激发学生兴趣

在食品机械与设备课程设计教学中，精心组织课堂讨论能够启发学生思考问题，激发学生学习兴趣，实行教学互动。由于受专业知识及培养要求所限，食品类专业学生普遍对流体力学、热力学、传质学等方面的知识带有一定的畏难情绪。指导老师对食品机械与设备课程设计过程的讲解对他们来说还是难以有深刻的体会。因此，我们在食品机械课程设计教学中，安排学生以3~5人为小组，就具体食品机械的设计过程组织课堂讨论，让学生思考食品机械设计的依据和设计亮点，然后及时点评学生的分析，用这种方式激发学生高质量完成食品机械与设备课程设计的自觉性和积极性。

2.3分析设计案例，提高教学效果

对于食品机械与设备课程设计，在介绍各种设计知识的同时，还要注重叙述设计方法和对设计过程的把握。为了加深学生对食品机械课程设计过程的理解，我们采用多媒体课件对一国内著名高校的食品机械课程设计案例进行分析，引导学生进行形象思维，从而提高课堂教学效果。首先，我们指导学生对这个食品机械课程设计进行讲解和分析，然后让同学们发言自己面对同一课题该如何设计，并分析自己课程设计和设计案例有哪些相同与不同的地方。这样，以分析设计过程为线索，由浅入深，循序渐进，让学生一边理解一边设计，在充分理解的基础上完成食品机械与设备课程设计。

三、建立科学考核机制，锻炼和培养学生的创新能力

课程考核是高校教学活动中的重要环节，它既有一定反馈功能，即对教师的教学效果和学生的学习结果进行评价和检验；又有一定导向功能，不同的考核方法会促使教师对教学内容和方法做出不同的安排和选择。在食品机械与设备课程设计教学中发现，由于不同学生对食品机械与设备基础知识的掌握程度相差甚远，同时对待课程设计的态度也有问题。有些学生对课程设计不是闭卷考试，几乎没有补考的可能，所以对课程设计满不在乎，以致最后成文的设计错误百出；有些学生掌握了较好的食品机械理论知识，但对食品机械的空间想象能力差，在设计过程中基本上只会按图索骥；有些学生对食品机械比较熟悉，却对其基础理论知识掌握不够，特别是涉及一些零部件设计计算就茫然不知所措：而有些学生既熟悉食品机械基础理论知识，又具有较强的机械理解能力和设计能力，而且还会运用课程内容中多种应用软件。另外，有些学生课程设计做得不错，但在最后的课程设计答辩环节中出现比较大的失误。在这种情况下，若采用同样的方式对学生进行考核，将不能做到因材施教、因人考核。因此，在评定学生食品机械与设备课程设计成绩时，我们制定了比较合理的考核评价指标体系，达到了既能调动学生的积极性和主动性，又能因材施教、因人考核，教学相长的效果。

机械设计课程设计篇（3）

二、机械设计教学的一些建议

（一）理论知识与课程设计相结合的教学方法

《机械设计》作为一门实践性很强的专业基础课，只有把学到的知识应用到现实的机械设计中去，知识点才能掌握得扎实，才能真正达到学习本课程的目的。因此，理论知识部分不应该与实践部分———机械设计课程设计分离开。我们需要把课程设计糅合在理论教学中。我们做的课程设计的题目一般是减速箱的设计，里面会涉及到齿轮传动、带传动、轴配合、轴承配合、键连接、摩擦等知识点。那么，我们可以在课程开始前给学生布置任务，说明整个课程设计中需用到的知识点。在课程讲授过程中，讲到课程设计需要用到的知识点时，就给学生重点强调，加深印象，并引导学生课后完成课程设计相应部分的内容。这个过程有助于学生加深对知识点的理解，学生在实践过程中遇到不懂的地方也会及时反馈，教师再详细讲解。有这样一个教学、实践、反馈互动的过程，相信学生掌握知识的程度会更好。当我们以这样一种课程设计（类似于实际机械设计中的一个完整的项目）的方式作为作业布置给学生，不仅能够把整个课程零散的知识点串联起来，让学生体会到实际的机械设计会考虑很多现实因素，理论上的最优值在实际当中不一定能用得上，加深他们对经验公式的理解，也加强了他们学以致用的能力。而且，这种训练与企业实际的机械设计流程类似，当学生经历了这样一个过程以后，毕业后走上工作岗位，从事机械设计方面的工作，就不会感到茫然不知所措，不知如何下手。

（二）用实际设计项目代替课后作业

在平时的教学中，为了让学生巩固已学过的知识，任课老师一般会在课后布置相当数量的题目让他们回去做。笔者认为，这种做法，其实是高中学习的一种延续，应试教育的一种继续。对于应付考试，效果可能非常明显。但是，《机械设计》是一门专业基础课，如果日后从事机械相关工作，不可避免地要用到本课程的知识。而使用高中的学习方法学习本课程，显然是不行的，期末考试结束后，学生就已经把知识忘得一干二净，更别提在日后的工作中会把本课程的知识熟练地应用在实际的设计中。另外，课本上的很多作业题目，基本上都是好多年没有改变过，本届学生做完以后，精明的下一届学生会找师兄师姐索要这些作业的答案，他们就可以不费吹灰之力地完成作业。这样培养出来的不是人才，而是印刷机。因此，在作业布置方面，任课老师也需要花点心思。其实，如果教师自己有机械设计方面的研究项目，可以把其中一些内容整理成作业的形式，布置给学生做。这样，既避免了作业题目年年一样，一成不变，从而导致作业抄袭，也可以引导学生把理论知识应用到实际中，达到学以致用的效果。就算教师自己没有研究项目，也可以想一些与实际相关的设计题目，引导学生使用理论知识来进行设计。

（三）引导学生参加机械创新设计竞赛

学生在学习机械设计的过程中，随着知识和经验的不断积累，想象力逐渐丰富，思维也比较敏捷，但学生通常理论基础不扎实，学科知识面窄，学科之间缺乏合理的整合，思考问题缺乏灵活性和全面性，在独立解决创新设计课题方面能力不足，虽然有创新热情，但独特的创新目标不明确，从而妨碍了创新能力的培养。这一问题困扰我们多年，尤其是高校学生在学习主动性欠缺的情况下，传统的课堂教学模式基本上无能为力。为了克服这一困难，我们积极探索新的教学模式：走出课堂，积极参加机械创新设计竞赛。为了开发学生的机械设计创新能力，不少高校开展了种类繁多的机械创新设计竞赛。因此，任课老师可以结合课堂教学，正确引导学生参加此类竞赛。当然，参加这样一种活动，目的并不是为了拿奖赢得荣誉，主要是为了锻炼学生的思维能力，锻炼学生学以致用的能力。在参赛过程中，学生结合自己的想法，提出一个自己的创新设计课题，老师根据课题的实际情况对学生进行个性化的指导。这种基于项目的工程教育强调工程基础，采取独立学习、项目团队、技术讨论等教学方式，将学生置于竞赛状态下去完成实际项目，在实践中培养学生的创新精神和综合能力，形成集教学、训练和创新活动为一体的新的教学模式，达到培养创造性人才的目的。大学生所处的年龄，是创造力最旺盛的时期，他们会有各种各样的想法。他们的这些想法，看似稀奇古怪、不着边际，但是，作为老师，我们不要随意否定，扼杀他们的创新潜能，而应适当地鼓励他们，引导他们结合理论知识来实现他们的想法。

机械设计课程设计篇（4）

党的十报告提出要加快构建以就业为导向的现代教育体系，建立学分积累和转换制度，打通从中职、专科、本科到研究生的上升通道，引导一批普通本科高校向应用技术型高校转型，推动高等教育内涵式发展。新教育形式下，机械设计课程如何更好的实现在教师指导下，以学生为中心的自主学习，实现技能型人才的培养。

一、存在的问题

机械设计在以机械学为主干学科的各专业教学计划中，是一门培养学生具有机械设计能力的技术基础课，是机械专业从基础课向专业课学习的重要课程。该课程在教学内容方面着重基本知识，基本理论和基本方法，在培养实践能力方面着重设计技能的基本训练。通过课题教学使学生掌握设计的基本知识、理论和方法;通过实践教学帮助学生理论与实践相结合，更好的理解理论知识，掌握设计基本技能。针对新形势人才培养的要求，传统的机械设计课程教学主要存在以下几个问题:

1、学生缺乏学习兴趣性及主动性，难以实现课程对学生学习能力的培养目标;

2、课程练习主要是通过课后习题巩固课堂知识，练习内容单一，习题答案通过网络轻易获取，作业抄袭屡禁不止且越演越烈;

3、讲授的内容取决于教师的知识范围，对于机械零部件的许多新发展未能及时给予介绍，课程内容落后于时代。

二、改革思路

机械设计任课教师应从教学内容充分了解先进的设计方法和设计技术，让学生了解机械设计及新的设计理念，针对学生情况调整教学方法，激发学生学习兴趣，采取多样化练习方式、满足新形势教学需求:

(一)帮助学生形成学习动机，激发学生的学习兴趣:学生从小学到大学的学习，接触社会实际少，学与用是分离的，学习枯燥，厌学现象比较明显。很多学生在上学时没有树立专业思想，缺乏对自己未来发展的规划和定位，现在的学生即使选择学习机械专业，但是对机械行业缺乏最基本地认知、动手能力也偏弱。因此学习没有目标、缺乏动力，无法调动主观能动性。要从根本上解决学生学习兴趣不高、学习动力不足的问题，关键还是要从感性认识入手，加强实践，学、用结合。首先，要创造条件让学生能接触企业的生产实际，直观接触机械设备，了解机械的基本常识及增加对通用零、部件的感性认识，了解先进的加工技术。安排学生观看现代生产中常用一些仪器设备及自动化生产线的录像，指导老师针对录像内容讲解其设备的工作原理和通用零、部件作用、主要特点和应用场合等。通过一些典型的企业经常碰到的实际案例来进行教学，教学过程中引导学生发现问题，结合理论知识给出解决问题的方案，从多种方案中分析出最优方案，增加学生的感性认识和学习兴趣，减少课程的枯燥性，使学生将所学的理论适合和工程实践相结合，提高课程教学效果。

(二)贯彻基本教学内容，加强课外练习:在机械设计的课堂教学引入实践性内容，有针对性地引导学生去发现问题、解决问题，对处于转型期的机械设计课程具有重要的意义。现代机械工程的活动先是通过收集大量的相关资料并对其进行分析，然后对各种资料信息进行理解、综合并提出解决问题的方案，最后筛选出最优方案，科学地解决机械实际工程问题。要求工程技术人员不仅要有良好的观察力、查找资料的能力、分析能力、逻辑思维能力、综合应用理论与实践解决实际问题的，还要求能够运用现代信息技术进行绘图、计算、设计和创新，能够运用继承前人总结的知识和经验，进行创新。因此教学过程中应以素质教学为基本目标，贯彻“在教师指导下，以学生为中心”的教育理念，促进学生创新精神和实践能力的培养已成为一种共识。引导学生从被动学习向主动学习转变，课程练习则不应只是课后习题单一的练习模式。

1．改革题目的内容与做法，引导学生主动实践。

2．采用项目式实践模式，提出项目目标，不设定具体题目，不指定设计方法，不提供参考文献，由学生自行探索。

3．不注重学生对固定程式的遵循，看重学生对方法、路径的找寻过程;不注重成果的完成度，看重成果的创新性。

4．组织学生对课题、实践方法、选题思路、课题进度及课题的答辩。引导学生由被动实践向主动实践转变，被动实践在当前还是一个阶段一个层次的实践，不可能完全取消，不宜一概否定。主动实践是学习过程中高层次的实践，应积极引导学生参与。

5．吸引和鼓励学生踊跃参加校、省、国家机械创新设计竞赛。参加竞赛的同学通过自主组织团队，根据题目查阅相关资料，确定方案，完成加工、安装、调试，根据测试结果做出相应的修改。竞赛过程既可培养学生的创新设计意识、综合设计能力和团队协作精神，加强动手实践训练，又能起到激发同学们的专业学习兴趣，调动他们学习积极性，培养查阅资料的能力，还活跃大学校园的科技活动氛围，通过竞赛掌握了设计的基本流程，基本方法，培养设计能力。

6．充分发挥开放实验室的作用，通过参加竞赛提高开放实验室的利用率，学生利用实验室完成一些小制作，既提高学生的动手能力又能帮助学生理解教学中的重点、难点，丰富了学生的课余生活。

(三)教师在教学过程中不断积累教学经验，将科研融入教学中:

1．课程讲授以教材为主线，不局限于教材，各章节围绕现代技术的发展，增加新的内容如:利用计算机辅助设计进行优化设计，利用仿真技术提高产品的设计效率，应用新的材料节约生产成本提高零件的机械性能，采用新的生产工艺缩短生产周期等。

2．创建符合教学内容要求的情境，提示新、旧知识之间联系的线索，帮助学生构建当前所学知识的意义。齿轮是现代机械中应该最为广泛的一种机械传动零件，在设计和制造齿轮过程中，如果材料选择不当，齿轮会出现过早的损伤，甚至失效。在课堂讲授过程中，教师引导学生分析如飞行器、矿山机械、车床、家用及办公机械等情况下齿轮材料的选择，可能出现的失效形式，通过哪些热处理的方法改善材料的性能。既帮助学生复习了材料的机械性能和热处理方法，又帮助学生理解了如何合理的选择材料。

3．教师在可能的条件下组织以实际工程为背景讨论与交流并对过程进行引导，使学生在理解重点的基础上提高分析能力;使之朝有利于知识构建的方向发展，使知识构建更有效。

4．课堂教学通过多媒体和黑板相结合，充分发挥各自的优势，帮助学生掌握重点、克服难点，习题的讲解采用启发式教学，帮助学生理解和掌握能够举一反三、以点带面。

三、结论

正确引导学生养成良好的学习习惯，激发学生创新思维，不断改进学习方法，理论联系实践，解决机械工程实际问题，全面提高能力和素质;促进教师不断总结改进教学方法、探索创新，进一步提高教学质量，全面培养学生的综合能力、实践能力、创新设计能力，为培养更多更好技术技能型人才而努力。

参考文献:

［1］李长春，吴长忠，张清萍．加强实践环节教学，提高机械设计课程的教学质量［C］．全国机械设计教学研讨会议，2007:513－515．

机械设计课程设计篇（5）

21世纪科学技术的发展突飞猛进，对专业技术人员综合素质水平的要求越来越高。为更好地适应经济快速发展对专业技术的需求，在高等教育领域，我国已普遍掀起了与学科专业结构调整相适应的课程体系改革。教学中不仅应该加强人文教育、理想信念教育，也应该更加注重学生的学习能力、职业技能实践能力和创新能力的培养。因此，不断将新的科学教育研究成果吸收到专业建设中来，立足院校办学特色，对传统的课程设置合理地进行群组优化，探索、选择满足现代社会发展需求的复合型综合人才培养的教学方法，有着极其重要的现实意义。我院对传统的机械设计课程教学进行了改革与实践，对高等工科院校机械类专业建设进行了有益的探索。

机械类（对口）专业机械设计课程群组的构成及现状

教学型本科院校中承办的高职类生源的本科教育以“高级应用型技术人才”为培养目标，紧密地依靠市场需求设置专业，面向生产、管理和服务的第一线，突出实践能力的职业本色。在传统的机械类专业课程设置中，机械设计课程群组由金属工艺学、画法几何与机械制图、机械原理、机械设计、公差与配合等课程组成，各部分内容追求学科体系的完整性，相互独立，不可避免地出现了内容交叉、知识点衔接不紧密等问题。鉴于课程知识需求，教师对知识点滞后部分的处理，大多采取蜻蜓点水式的介绍，致使高职类生源学生感觉内容繁冗、思路不连贯、理解不透彻，学习效果较差。在机械类专业主干学科机械原理、机械设计课程教学过程中，普遍存在着“重局部、轻综合，重理论、轻实践”的现象。机械设计课程作为机械零件结构设计和强度、刚度设计的综合学科，紧密地与机械制图、公差与配合等课程相联系。由于课程传统框架的制约和授课学时的限制，课程的改革只能是局部的，往往造成机械设计实训环节内容单一，涉及诸多交叉课程综合知识的运用问题暴露无遗，尤其突出的是与精度设计内容有关的知识运用，学生只是一味地照抄照搬，缺乏独立思考、综合分析问题和解决问题的能力，在机械设计课程设计作品中几乎看不到机器整体协调性较强的精度设计思想和工程设计创新意识，达不到设计目的，更没有余力充分利用计算机软、硬件来提高设计能力和效率，使机械设计教学处于进退两难的境地。

在强调个性发挥、提高职业技能的人才目标发展趋势下，在课时不断压缩的现实条件下，要保证良好的教学效果，选择先进的教学方法和手段，对传统课程体系和教学内容进行整合，不断探索、研究新的教学改革思想与对策已势在必行。

课程群组优化改革的探讨

（一）课程改革优化的原则

本课程群组的改革，适应国家的教育政策，符合我院教学型大学的定位与发展规划，适应机械设计制造及其自动化（对口）专业面向环渤海及京津唐地区工业经济快速发展的需求，满足本专业培养目标要求。

本专业机械设计课程群组优化侧重《机械设计》及《公差与配合》课程整合研究，使理论与实践相互渗透，突破人为的基础课、技术基础课和专业课设置模式，更加强调知识点的内在衔接与联系，在保证教学大纲实施的可行性与科学性的同时，达到促进学生知识、能力、素质协调发展的目的，真正培养出本科层次的专业对口的应用型人才。

以学生为主体，注重教学法研究，激发学生创新意识与竞争意识，不断丰富教学改革成果，提高学生解决实际问题的能力。

（二）课程群组优化思想

机械设计课程群组优化,即以机械设计制造及其自动化（对口）专业指导性教学计划中有关机械设计的核心内容为线索，以机器中典型零部件为载体，从零部件功能要求出发，着重研究《机械设计》及《公差与配合》课程的教学大纲，打破课程内容界线，重新精炼课程群组交叉内容，、确定各章节的教学时数与顺序，采用著名的“纲要信号网络法”，把典型零部件的运动设计、结构设计、强度设计、刚度设计及精度设计作为纲要，具体设计方法为信号，将《机械设计》课程的图表、系数、符号、公式及《公差与配合》课程的几何量（尺寸、形状、位置、表面粗糙度等参数）公差与检测内容按图索骥，建立机械设计信息图库，充分发挥多媒体声像并茂的立体演示环境，及时与学生进行信息交流，在保证教学内容连贯的同时，加强了教学重点，彰显了机械设计知识的综合性与整体性。在我院，该课程体系的教学以“一级直齿圆柱齿轮减速器”的设计为例，在编写电子教案的基础上，进一步优化了该课程群组的实验环节，采用了三坐标测量机等先进实验教学设备和手段，增加了开放式、设计式实验学时，精选课程群组综合习题作为训练，使“作业”成为减速器设计的一个环节，作业内容深入且前后连贯、呼应。通过教学改革，课堂上完成机器设计中技术设计阶段的全部学习任务。在进入《机械设计》课程设计中，即可进入现场调研环节，搜集资料，确定小型机器设计题目及技改项目，又可结合人机工程、绿色环保设计等理念，采用优化设计方法，运用AutoCAD及Pro/E等绘图软件进行复杂机器设计和创新设计，使传统设计方法不是创新设计的瓶颈而成为阶梯，为该专业《数控技术》、《制造技术基础》等后续课程的工程实践环节及毕业设计打下坚实基础，充实学生的职业技术能力。

（三）实现优化改革的方法与手段

教学是在教师指导下学生主动掌握知识、技能，发展思维的实践活动。教学方法是教法与学法的统一。但实际工作中，教学改革更多地注重教法研究和应用，在学生如何学习，如何引导学生学习方面探讨较少，甚至存在没有必要对大学生进行学习方法教育的倾向。前苏联教育家赞柯夫说：“教学法一旦触及学生的情绪和意志领域，触及学生的精神需要，这种方法就能发挥高度有效的作用。”由此可见，教学法同样是教改成败的关键。在我院机械类（对口）专业机械设计课程群组教学中，针对高职生源理论基础薄弱，学习主动性、积极性较差的实际情况，教师采用了启发、引导式教学方法，精心设计，更多地给学生提供机械设计知识的“纲要信号网络”，充分运用多媒体设备和优秀的课件，向学生提供声像并茂的活跃课堂，增大信息量和专业技术前沿知识，激发学生的学习兴趣和渴求知识的热情。同时，采取将学生带到实习基地现场讲解、学生亲自动手进行拆装实验、结合实验加以理论指导等方式，引导、帮助学生主动迎合市场经济对职业技能的高标准要求。超级秘书网

课程改革实践效果

课程群组优化以培养学生具有“应用型高级人才”的职业技能为目标，牢牢地把握了工程设计的主线，通过此次整合、优化，彻底打破了两课程间的界线，使机械设计内容体系衔接得更加紧凑、顺畅。学生开始接触专业就了解了科学、严谨的设计思想。教师在授课过程中充实了与精度有关的加工方法、加工工艺等“一体化”的内容，在设计过程中，学生基于对精度设计作用的较高认识，对每一个精度指标的理解与选择，必然会达到“学有所用”的要求。在学生掌握了坚实的设计知识基础上，教师可采用更加先进的设计方法和手段，帮助学生全面提高动手能力。本课程群组的优化改革在我院03机制（对口）本科专业教学实践中，取得了明显的教学效果。教改前，在机械设计任务方面，各设计小组设计题目大方向基本是相同，一般只是设计参数不同；课程优化改革后，有关机械设计的技术设计知识使学生在课堂教学中就接受了全面的训练，因此，各设计小组的设计任务结合了学生的兴趣点和学生的专业特长，实现了更加灵活、多样的个性化设计方案。有的设计题目结合现场实例，充分运用了计算机技术和软件技术的优势，彰显了现代优化设计方法与理论在机械设计中的重要作用。在学生成绩方面，与往届学生的机械设计成绩对比后发现：优化改革前学生学习《公差与配合》课程的成绩与《机械设计》课程设计成绩不挂钩，在进行机械设计课程设计时，大部分学生不愿意再深究公差与配合知识在设计运用中的深层次问题，造成了机械设计实践环节“重过程，轻成果”的现象，学生设计成绩徘徊在“中”和“及格”者居多，而03机制（对口）本科学生成绩整体在“良好”水平。另一方面，随着素质教育在大学教育中的倡导与实施，学生的机械设计作品可以参加有关部门组织的竞赛活动，取得本科人才培养目标中要求的“素质学分”的同时，其实践能力得到了极大的锻炼与培养，增强了学生的职业竞争力。此外，对机械类其他专业的课程建设起到了积极的推动作用。

参考文献：

机械设计课程设计篇（6）

关键词：机械设计；课程设计；问题；对策

引言

课程设计是机械类专业在完成机械设计或机械设计基础课程后进行的一项重要的实践教学环节，是学生首次接受较全面的工程设计训练。该课程要求学生综合运用已学过的多门基础课程来解决工程问题，对学生树立正确的设计思想、提高综合分析能力、培养良好的工程素质具有重要作用，学生在课程设计中的收获会直接影响到后续专业课程的学习，甚至对以后的毕业设计和实际工作都有着重要的影响。

1. 当前课程设计中存在的问题

1.1 对课程设计兴趣不高，不能积极地投入课程设计工作

部分学生认为课程设计就是画图，对课程设计认识不足，加之课程设计长期沿用减速器设计作为设计对象，使设计内容陈旧、单一，设计过程太枯燥，学生兴趣不高。

1.2 时间短，任务重；学生多，教师少

我校《机械设计》课程设计分三类：（1）一周，学生需要完成螺旋起重器设计和绘制螺旋起重器装配图一张（2 号图），设计说明书计算说明书一份；（2）二周，学生需要完成减速器设计（单级）和绘制减速器装配图一张（1号图）和零件图二张，设计说明书计算说明书一份。（3）三周，学生需要完成减速器设计（双级）和绘制减速器装配图一张（0号或1号图）和零件图二至三张，设计说明书计算说明书一份。课程设计的期间，学生每天要工作十个多小时，有时个别学生还需要熬夜加班。常有学生在完成课程设计后感叹，这门课程是上大学以来学的最累的一门。由于绘图工作量较大，绘图占据了学生大部分的时间和精力，学生对设计理念、过程和方法的体会与思考相对较少，削弱了课程设计的教学效果。

另外，随着招生规模的增大，教师数量相对偏少，经常是一名教师指导一个班，甚至两到三个班，教师很难在指导课程设计时照顾到每一个学生。

1.3 学生工程意识不强，对机械设计的过程和一般规律认识不足

在开始阶段，学生面对课程设计题目往往心中一片茫然，不知道从何处入手；在课设中，少数学生对教师指导过于依赖，自主性差，遇到问题，即使对一些很容易就可以从设计指导书或手册中直接查到的问题，也不能主动地通过查找手册资料和独立思考来寻求解决方案，而是一味地询问指导教师，或互相抄袭。

1.4 相关课程基础不够扎实，直接影响了课程设计的效果和进度

课程设计要应用机械设计课程知识，还要用到工程图学、理论力学、材料力学、工程材料、加工工艺以及公差和互换性等多门课程的知识，这些课程中任何一门基础不牢固，都会在课程设计中表现出来，影响课程设计的教学效果。在这些先修课程中，工程图学对设计的影响尤为突出。比如，课程设计时有相当一部分学生视图投影概念不清，对螺纹连接、齿轮以及轴承等标准件的表达方法不能熟练运用，出现大量的制图错误。另外，现行机械设计或机械设计基础教材有关零件设计的内容主要是围绕零件的强度设计展开，对零件的结构设计言之甚少，造成学生的结构设计能力较弱， 而实际机械设计中结构设计的工作量要远大于强度设计的。

2. 提高课程设计教学效果采取的对策

2.1 做好学生的思想工作，提高学生对课程设计的兴趣，充分调动其积极性

部分学生对课程设计兴趣不高，在课程设计中不能积极主动地投入，最根本的原因是对课程设计的重要性和必要性认识不足，不清楚课程设计的作用、地位，以及对后续课程的影响，这就需要教师在布置任务时进行充分的说明和正确的引导， 使学生提高认识，端正态度，自觉地投入到课程设计工作中去。

在机械设计或机械设计基础课程中，介绍各种常用机构及通用零部件的设计方法，这些内容一般自成章节，具有一定的相对独立性，学生对各章节之间的联系认识不够明确。在此之前，学生已完成了基础课程一系列先修基础课程，如工程图学、理论力学、材力力学、工程材料、加工工艺学等，但由于没有进行综合性的训练，还不能熟练地应用这些知识解决工程问题。

2.2 强调对机械设计过程的理解与认识，培养学生的工程意识

课程设计的过程比结果更重要。课程设计最根本的目的是培养学生综合运用所学知识解决工程问题的能力，使其初步掌握解决工程问题的一般过程和方法。强调机械设计过程主要有几个方面：

一是了解完成一项机械设计项目要经过哪几个阶段，每个阶段需要考虑哪些问题。学生在课程设计过程中之所以感到时间紧张，不完全是因为计算和绘图的工作量太大，而在很大程度上是因为对机械设计的工作过程和一般规律理解不够深刻，在拿到题目时一片茫然，不知道从何处着手，漫无目的的翻阅资料，或等待观望，无谓地浪费时间；再者由于设计时考虑问题不全面，导致返工而浪费时间。学生若知道了机械设计的过程，也就明确了前进的方向，知道什么时候该干什么，每一步的前后有何关联，做某项工作必须具备哪些条件，哪些是已知的，哪些是可以查到的，哪些是必须经过必要的预先计算得到，这样就可以有条不紊地展开设计工作，不会顾此失彼，避免无谓的返工，也就不会感到时间紧张。

二是要学会面对工程问题时的解决思路和方法。课程设计的一个重要目的，就是培养学生设计机械产品时对创意的实现能力，虽然课程设计一般仅设计传动系统，但其内容包含了机械设计过程的最关键部分：制定方案、工作能力设计计算、结构设计和各部分的协调等。理论课程与实际工程中所要解决的问题的区别在于， 前者是要求明确、规范化了的，而后者往往是笼统、模糊的。如何将叙述模糊、概括的设计要求进行明确、细化，从而将一个复杂的工程问题分解为一系列条件明确易于求解的简单问题，然后将这些问题逐个解决，最后再综合起来，通过统一协调，得到一个系统完整的解决方案，并形成规范的图纸和计算说明书等工程文件，学生必须在课程设计过程中认真实践、体会，才能学到手，而掌握了这些思路和方法，对毕业设计和将来的实际工作都是非常有益的。

三是养成严谨细致、认真负责的工作作风。设计时要重视培养学生养成严谨细致、认真负责的良好工作作风，这也是工程技术人员的基本素质。要求学生在课程设计过程中，每一个数据，每一条线都要有所依据，不能想当然地随意定，或者盲目地照搬手册或图例中的数据和结构。要让学生意识到，在自己完成的说明书和图纸上签下自己的名字，就代表要为所提交的材料负责。

2.3 进行课程设计前做好充分的技术准备工作

课程设计之前，指导教师应与学生互相配合，做好充分的准备工作，主要包括以下几个方面：

（1）讲课时复习和补充必要的相关知识，如机械制图、公差与互换性、工程材料与机械加工工艺等。学生所提交的设计说明书和图纸存在的问题主要包括两类，一类是纯粹的绘图错误，另一类是由于对公差与互换性、加工工艺等课程相关知识理解不够而导致的制图错误，主要是标注错误，比如形位公差、精度等级、粗糙度的选择与标注错误以及尺寸链闭合等。有的课程，比如机械制图，一般在大一完成，由于在后续课程中应用较少，到课程设计时很多知识已经淡忘，致使课程设计中出现过多的绘图问题，即使一些最基本的标准件画法（例如螺纹连接、齿轮、轴承等），都有不少同学画错。在机械设计课程中讲到相关章节时， 附带将一些课程设计中容易出现错误的问题回顾一下，这样可以使学生加深印象，从而在课程设计中少犯绘图错误，以便将主要精力放在设计上。比如讲到螺纹联接的类型时，结合每种联接型式的特点回顾螺纹联接的画法，指出容易出现的错误；介绍齿轮结构设计时，复习齿轮啮合位置的表达方法和齿轮零件工作图的内容及常见问题；讲解轴承类型时，结合轴承结构特点，回顾各种轴承的规定画法以及特征画法等。

（2）对课程设计中的关键问题，通过作业和讨论课的形式，加深学生的理解和认识。比如轴系结构设计，是课设中学生感到的难点，教学中，可通过分析减速器各种轴系结构设计，比较轴上零件的布置，固定与定位、装拆、轴承的类型和安装，与密封形式等，分析比较轴系结构设计的正误，引导学生通过讨论来纠正设计中存在的问题，帮助其加深理解，提高认识，增进学生结构设计的能力。

（3）熟练运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，是机械设计人员的一项基本技能。在平时的作业中应该注意加入这方面的训练内容，以提高学生查找设计资料的能力。

2.4 重视答辩与总结

答辩与总结是课程设计的最后一个重要环节。答辩是对学生设计成果的一种肯定，也是学生间、师生间相互交流的重要方式，是教师检查设计质量高低的有效手段，也是对暴露出来的共性问题进行的一次集中指正，答辩方式可以是单个学生或分小组答辩，由于教师时间紧，指导的人数多，采用小组答辩学生之间可以通过相互讨论，培养学生的团队精神，提高答辩效果。答辩时通过提问和质疑可以引发学生思考，帮助学生提高对机械设计过程的理解和认识水平。

总结包括学生在完成设计后的个人总结和指导教师在答辩后所作的集体总结与点评。学生通过认真总结，剖析自己设计中的得失、成败，有助于进一步掌握设计方法和步骤，找出今后设计中应注意的问题。教师也要认真地对学生整体设计情况有一个针对性的总结，指出设计的不足，要肯定成绩并给予鼓励。通过系统总结和答辩，可使学生进一步发现设计计算和设计中存在的问题，进一步搞清不甚理解的或未曾考虑到的问题，从而使学生有更大的收获，圆满地达到课程设计的目的与要求。需要特别说明的是，答辩之后教师的总结点评非常必要，学生经过课程设计的实践之后，对教师的点评会有更深的体会。对机械设计中有些问题的认识，学生在课程设计过程中感觉到了，但限于实践经验和知识面，不能很清楚地归纳表达出来，这时教师进行总结和点评，常使学生有醍醐灌顶之感。

3. 结束语

课程设计在工科课程体系中承上启下的特殊地位，决定了该课程对培养学生的工程意识、创新意识、使其形成初步机械设计能力和独立处理工程问题的能力方面具有不可代替的作用。培养学生对机械设计的兴趣是课程设计顺利开展的前提，对机械设计过程的深刻理解与认识是学会解决工程问题的思路和方法的关键，充分的准备工作是基础。只有这些工作都做好了，才能保证课程设计的教学效果。

[参考文献]

[1]吴宗泽，罗圣国等. 机械设计课程设计指导书[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[2]沈晓玲，平学成. 机械设计课程设计的教改探索[J]. 华东交通大学学报2007， （12）： 175-176.

[3]范学兵. 机械设计课程设计多理念融合教学改革实践探讨[J]. 中国电力教育2012， （26）： 69-70.

机械设计课程设计篇（7）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）08（b）-0142-01

1 机械设计是机械工程专业学生的骨干技术基础类课程

机械设计课程设计，是培养学生具有一定的机械设计能力，在实践方面能更全面的培训学生的设计能力，它要求学生用机械制图，材料力学，金属工艺学，公差技术测量知识等课程独立完成机械传动的设计，它具有很强的综合课程设计，能够培养学生理论结合实践的设计思路，以提高分析和解决机械设计的实际工程等问题的能力，巩固、深化和扩展所学知识，全面培养学生的实践能力和创新能力，对学习后续专业课程、毕业设计以及今后的工作具有重要的影响。社会一直在进步，科学技术也是快速发展，现代的社会经济需要以知识为基础，机械设计从以前到现在的变化，产生许多关于设计创新办法，从而对技术人员的自身水平有了比较严格的规定，笔者依据自身的授课经验，参考其他学校的经验，对改革机械设计课程设计改革进行了初步的研究。

2 改革的思路与措施

2.1 根据专业特点，结合实际选题

现如今，在工科院校中无论是近机类其他专业还是机械类专业，机械设计课程普遍采用的是传统的齿轮减速器设计。此前这种方式能够符合教学大纲中对教学环节的要求，学生能在其中获得一定的设计训练。但他存在一定的弊端，那就是并未充分的考虑各专业的特点。在现实的教学活动中，对于不同专业的学生来说，他们所接触道德工程设备是不同的，而且各个行业对于机械设备的使用也各有偏重，基于此，我们在选题时就应该充分考虑到各专业的提点，并结合各个行业典型实际来选题。把学生自主创新放在首位，教师只是从旁给出指导性的意见。如此一来，在教学中我们不但达到了大纲对实践性的要求，而且还能与各专业形成较为紧密的联系，学生的兴趣也被充分的调动起来。取得了较好的教学效果。对于机械类的学生，为了改变多年来设计题目一个样的状况，做了如下探索：一是参考其他院校引入一些新的题目，例如机械式无极变速器，齿轮连杆式步进机构等，这些新题目无论是从设计量的要求、涉及零部件的类型、受力分析等诸多方面都与传统的有级变速器较为接近，能够满足该教学环节的要求和目的，二是与毕业设计挂钩，从往届毕业设计的题目中截选出合适的传动装置设计部分作为题目，比如毕业设计题目有机械手，刻线机，花炮封堵机等，其传动装置部分都可以稍加修改拿来作为课程设计的题目。

2.2 耐心教导，在设计训练中不要老是模仿而是要学会独立思考学会创新

学生养成了复制课本的习惯，平时老师一步步讲解，学生则死板硬套，知道是这样，但不知道为什么是这样。只知道事物的表面现象，不知事物的本质及其产生的原因。我们对题目的设计进行改革创新后，第一立刻不用设计教材，对学生只给一点点提示，告诉他们需要参考的书籍，要求学生自己动手查阅相关资料，借此锻炼他们收集整理资料，并分析归纳的能力。在各小组都提出自己的设计方案后，组织大家一起探讨，并对各自的方案进行比较研究，在这个过程中，鼓励学生积极发言，尽量让他们展示自己分析问题并解决问题的能力，最后老师带领大家做总结，并给出建议。通过这样的办法引导学生学会自己积极思维，培养对问题解决的能力。

2.3 加强计算机的运用能力

如今，信息是推动工业发展的动力，我国的制造工厂大部分能够实现甩图板工程，在很多年前就开始在机械设计上运用CAD软件。大家在课堂上用手设计的办法比较落后不如运用CAD软件比较先进方便。从而引导我们要在电脑画图方面的联系，我们在课堂学习中要求电脑学的好的同学运用CAD软件画装配图，电脑学的不是很好的建议画零件图，借助电脑画图有很多好处，节省了同学们很多时间可以把节省的时间用在方案与结构设计上面，对于提高他们的创新能力有很大帮助，其次是画面的质量得到了很大提高，第三模拟了真实的企业环境，培养使用CAD软件进行机械设计的能力，从而让同学们能够很快适应以后的工作条件，能够在最短时间成为真正设计工程师。

2.4 组织学生答辩

机械设计课程设计是对所学理论知识如何更好的在现实中运用。但是学生对以前所学到的知识综合运用能力不是很好，例如在对复合外载荷作用下的轴进行精确强度校核时，学生校核起来非常吃力，不能把所学材料力学知识很好的灵活运用到现实；在各种零件设计如齿轮设计选择材料时，同学们只会复制所学到的例题去解决问题，就不会先把各种金属材料特性掌握清楚后根据实际有目标的去寻找恰当的东西；画图需要按照标准执行，但在公差标注这一点学生学的不是很好，因此，举行综合答辩时迫在眉睫的事情，对于综合答辩的模式，建议指导老师与相联系的课程老师组合成答辩小组，各个答辩老师依据各个课程在授课中应达到的具体要求举出各门课程的知识点，参照各个设计题目提出关联性的题目，让学生进行组织、有准备、有计划、有鉴定的正规的答复辩解。此做法的首要目的是激励学生要经常对所学知识进行复习以免遗忘，把设计中遇到的各种问题都要搞懂，以免抄袭；其次是对于其他课程的任课教师来讲，提供了一次从整个专业教学过程的一个横断面上了解学生在此之前的学习情况，知识掌握是否牢固与能力提高情况等等。这对以后的老师授课更好进行提供了一个很好的作用，明显有助于授课水平的提高。

3 结语

在新的世纪需要有能力，高素质人才，机械设计课程在培养人才方面起到一个很重要的作用，在教学过程中，要增加学生对课程设计的兴趣，从而增加学生对课程设计的积极性，加强思维练习，增强整体设计与锐意进取的观念。通过电脑画图练习，提高自身水平，持之以恒的对自己的设计进行总结和讨论，通过这些环节不断改变和提升《机械设计》课程设计的授课水平，从而让学生实实在在的增加自己工程设计水平和能力。

参考文献

[1] 濮良贵.机械设计[M].北京：高等教育出版社，1998：1-3.

[2] 龚桂义.机械设计课程设计指导书[M].北京：高等教育出版社，1999.

[3] 李秀莲.机械设计课程改革的探讨[J].农机化研究，2004（1）：27-28.

机械设计课程设计篇（8）

关键词：

NX系统；机械设计；课程设计；教学改革

随着国家推进“中国制造2025”，“互联网+”与传统制造业全面融合，制造业信息化技术不断深入制造企业，对应用型人才的要求不断提高。机械设计作为应用型高校机械方向核心专业教学科目，其课程设计是强化课堂理论教学的综合型、应用型环节，涉及多方面机械专业基础课程知识的实际应用。贴近企业现实生产需求的机械设计课程设计，将切实增强应用型高校大学生分析解决实际机械设计相关问题的实战能力，培养学生的创新意识。传统的课程设计题目所涉及的机械传动装置或结构较为简单，大部分构件在机械设计课程中已经学过。课程设计对于学生的训练要求依旧突出手工计算、尺笔绘图，难以满足制造业信息化技术时代企业对信息化应用人才的能力要求。针对上述问题我校对机械设计课程设计的教学方案进行了全面改革，制定了基于NX系统软件设计过程的机械设计课程设计教案，任务指导书，形成了机械设计课程设计教学质量检验评价标准。通过与西门子公司的深度合作，利用信息化设计制造技术克服传统课程设计的枯燥烦琐，使学生能够将有限的时间、精力侧重于课程设计任务的机构方案设计、结构优化等应用性、创造性较强的内容上，从而提高学生的学习兴趣，培养学生先进的设计理念[1，2]。

一、信息化技术在机械设计中的应用

融入制造业信息化技术的工业产品三维仿真设计制造：三维软件智能造型—>实体零部件数控机床加工—>产品组装调试，许多制造企业已实现这一生产流程。西门子NX系统软件融合了三维智能造型、二维工程图生成、虚拟装配、机构运动仿真、运动学分析、装配干涉检验及结构受力分析等智能制造技术，功能强大。制造业信息化技术的应用，提高了机械产品设计的效率，在接下来的零部件CAE分析、CAM加工过程中，智能化设计的优势更加显著，与传统机械产品设计相比，产品质量也得到了大幅度提升。智能化设计可以使得复杂的产品设计及工程问题简单化，通过设计人员的规范化管理、设计任务的合理分工，使得机械产品设计过程中团队的协同性与个人的独立性并行，基于制造业信息化技术的机械产品设计流程如图1所示。

二、借助信息化技术开展机械设计课程设计

1.课程设计选题。目前机械产品设计可以是按照市场导向、没有参照的全新的创新设计，也可以是在现有产品的基础上模仿和改进的创新设计。我校机械设计课程设计的选题范围比较广，如结合教师科研课题，融合学生机械创新项目，参照课程设计任务书中的传统带式运输机传动装置、卷扬机传动装置等。但是对课程设计题目的完成要求基本一致：①理解机械产品的工作原理，对产品的零部件进行三维造型设计，运动学仿真、结构受力分析，完成机械产品二维装配工程图1张；②绘制重要承载轴、传动齿轮等部分零部件的二维工程图各1张；③编写机械产品设计说明书1份。本机械设计课程设计以三维虚拟模型总成及传统实物模型总成作为参照，学生通过对三维虚拟模型、传统实物模型的零部件测量核算、获取模型结构尺寸参数，对课程设计任务产品总成及其零部件进行设计。课程设计根据工作量的不同，以个人或小组团队为单位进行，各单位课程设计不同题，或者同题不同数据规格，以常见的减速器课程设计为例：根据减速器输出轴的输出功率选择合适的传动类型，经校核计算选择对应的齿轮类型、材料、参数，计算轴径、选择轴承等，各单位完成各自课程设计任务[3，4]。

2.课题三维智能设计。作为西门子NX授权教学培训高校，NX系统软件是机械类专业学生必修课程，经NX系统软件教学课程的训练学习，学生掌握了基本的NX系统软件三维智能设计、虚拟装配及运动学仿真的方法步骤，能够独立熟练的进行机械产品零部件设计。基于NX系统软件的三维智能设计，可以将学生的机械产品设计意图用虚拟三维模型形象的表达出来，当设计过程中发现产品零部件需要修改时，方便学生对任务产品结构尺寸参数进行修改，在面对构造较为复杂的大型课程设计任务产品时，也便于实现学生间的分工设计，团队合作。二级三轴式减速器箱体、箱盖、各级传动齿轮、轴等的设计，综合运用了机械设计专业课程中的典型零部件设计知识，零部件三维智能造型如图2所示。在NX系统软件上，将减速器各零部件的三维智能造型进行虚拟装配，通过装配爆炸图分析各零部件之间的装配关系。利用装配干涉检查功能，查看减速器总成设计是否合理，如存在干涉现象，则需优化设计参数，修改零部件三维模型。减速器装配总成及爆炸图如图3所示。

3.关键零部件的运动学分析。NX系统软件的运动学分析模块，可以方便快捷的对减速器传动轴、传动齿轮等关键零部件进行运动学分析，验证减速器总成设计效果是否合理。在确定输入或者输出任一运动参数的情况下，使用NX系统软件运动学分析即可计算获得整个减速器的运动参数，进而效验传动齿轮等关键零部件是否符合减速器的设计要求。对任务产品的装配总成进行干涉分析，可检查减速器各运动零部件在运行过程中是否与其他零部件发生碰撞等干涉现象，尤其齿轮与齿轮之间、齿轮与箱体之间，进而检查零部件的设计及装配方案是否合理。

4.主要零部件的受力分析。NX高级仿真和其他有限元分析软件基本操作一致，分为创建有限元模型、创建仿真模型和后处理。确定减速器输入轴的功率后，即可根据减速器的设计参数，计算获得各轴及传动尺寸的受力情况。通过NX系统软件对关键零件进行受力分析，进一步检验零部件和减速器整体设计装配是否合理。当确定某个零部件其结构关键部位受力情况超出了材料本身的许用应力时，需要对该零部件的结构参数进行重新效核计算，优化受力结构，从而使任务产品符合设计要求。

5.二维工程图的生成。将虚拟装配和模拟分析没有问题的减速器总成三维模型，及所有定型的零部件，经NX系统软件的工程图模块，智能转换生成包含三视图、轴测图等的二维工程图。对自动生成的尺寸标注进行检查修改，或手动添加尺寸标注，然后根据实际机械加工需要，标注相关加工信息、技术要求、工程图编号等，完成所有零部件及装配总成的二维工程图制作。NX系统软件作为高端CAD/CAE机械产品信息化设计软件，将其引入到应用型大学生机械设计课程设计中，符合当前“创新驱动、智能转型”大环境下企业、社会对应用型人才的迫切需求，改善了机械设计专业课程的教学质量，激发了学生的学习兴趣。但要制定出一套完整，且行之有效的基于NX系统软件的课程设计指导规范，仍有很多工作等待完善，如：如何检验及评判学生机械设计课程学习的质量？如何评价学生的创新设计能力？等等，都需要进一步实践、探索，开发出一套实用的基于制造业信息化技术的机械设计课程设计体系。

参考文献：

机械设计课程设计篇（9）

一、机械设计课程设计教学中存在的问题与不足

1.题目单一

传统的机械设计课程设计题目主要是各种传动装置中的减速器，一般多为圆柱、圆锥齿轮减速器和蜗杆传动减速器。尽管该题目能系统训练学生们对机械设计课程中的主要零部件的设计步骤和方法，使知识学得更扎实，设计能力有所提高。但这套设计题目缺乏新意，不利于培养同学们的创新思维与创新能力。

2.照搬照抄

由于设计题目陈旧，各种参考资料、网上资源针对该套设计有很多典型范例，甚至有完整的设计计算过程及参考图提供，使得有些同学在进行课程设计时，没有起到课程设计应有的训练作用。

3.计算机绘图欠普及

传统机械课程设计，手工绘图贯穿始终，工作强度大、效率低。同时，随着计算机技术的发展，CAD技术及其他三维设计软件在机械制造中的应用日趋广泛，使机械设计思想、设计方法与设计手段都发生了极大变化，这些变化对面向新世纪的高校机械类专业学生的计算机能力培养提出了许多新的要求。

4.相关课程基础不够扎实，直接影响了课程设计的效果和进度

除了机械设计基础以外，课程设计要用到工程图学、力学、工程材料、加工工艺以及互换性等多门课程的知识，这些课程中任何一门基础不牢固，都会在课程设计中表现出来，影响课程设计的教学效果。

5.考核制度不完善

机械设计课程设计的考核一般主要包含了三个部分：图面成绩50%、平时成绩30%和答辩成绩20%。但图面成绩和平时成绩实际上是一个比较笼统的成绩，老师们各凭印象标准，自行决断，并不能像正式考试那样给出一个让学生一目了然、欣然接受的成绩，考核缺乏标准性和透明度。对学生今后的学习和毕业设计产生不好的影响。

二、机械设计课程设计教学模式改革措施

（1）课程设计题目多样化和实用性。在进行理论教学时就对学生公布本学院各位老师的科研项目，让学生们主动去找他们感兴趣的内容，鼓励他们积极参与。组织学生参加大学生机械创新大赛或者由学生联系生产实践自创设计题目，老师提供课程设计指导讲义上的若干题目等，实践证明这种形式大大增强了学生学习的积极性和主动性。

（2）结合创新大赛，丰富设计选题。机械设计课程设计的题目首先要满足教学实践的基本要求，其次在规定的时间内能够完成。应当尝试结合全国机械设计创新大赛的主题进行自行选题与传统齿轮减速器设计题目并存来丰富课程设计的题目。鼓励同学们自主选题。通过结合创新大赛自主选题，其对有关理论的理解会更透彻，知识的掌握更牢固，创新能力也会得到提高。

（3）改革设计手段，加强计算机的运用能力。机械设计课程设计多在中高年级进行，学生已经学完了计算机技术基础课程，对CAD有了一定程度的掌握和了解。同时，由于在机械设计课程开课的同时，已经布置了设计任务，可以要求学生针对自己的兴趣学习某一种设计软件。早期的CAD技术已经发展的相当成熟，而Solidwork和Pro/En—gineer是参数化的三维CAD/CAM软件包，具有零件三维造型功能、装配设计功能、工程图功能以及仿真分析功能等，正逐渐成为先进制造技术的核心技术。

（4）传统的教学安排是在课程设计的教学周开始后才将课程设计任务书下发给每一位同学，学生拿到任务书才能进行有关的设计与绘图、可改变以往传统的教学顺序，将减速器设计的部分内容融于机械设计课程教学中，提早将课程设计任务布置给同学们。这样，他们可事先将传动零件的设计计算和标准件选择等完成，节省了在课程设计中所花的时间。此外，还可安排学生进行减速器的拆装实验，增加学生对减速器的组成及结构的感性认识，为后续的课程设计打下良好的基础。

机械设计课程设计篇（10）

【关键词】

课程设计；设计理念；指导

1.引言

《机械设计》是机械类专业学生的一门主干技术基础课，它以通用机械零部件的设计计算以基本内容，通过该课程的教学，综合运用本课程和其他先修课程的知识，使学生具有设计机械传动装置和一般机械的能力。除了课堂教学，本课程还安排2-3周的课程设计。《机械设计》课程设计本来是根据《机械设计》课程的内容、学习要求，安排的随该课课程设计。不只如此，更是机械类学生大学期间一个重要的实践性环节，是机械类学生第一次全面设计实践训练。此次设计是毕业设计、未来的设计工作的基础和起点。众所周知，“良好的开端是成功的一半”，故此次设计对于学生极为重要，尤其是对学生建立正确的设计理念。因为设计理念是设计的核心和灵魂，通过课程设计，使学生初步理解、体会设计理念的内涵和关要。要实现此目标，教师在课程设计中的科学指导非常关键。课程设计时，学生们一般是大三上学期，从学校到学校，一直习惯于考试，考试训练的习惯，使得很多同学，习惯于寻找答案，特别是一个标准答案。此种思维模式和设计有很大的不同，设计是针对实际的问题，实际的问题的解决，其答案可选项往往有多种而非一种。这一点很多学生设计时不习惯、不适应。例如轴的设计中，经过计算：轴径d>=21mm,经常有学生问，d取多少是正确的？这要看此轴段上，有无装其他零件？与同轴上其他轴段的关系？若此处是普通转轴的过度轴段，其上不用装任何零件，那么取21.5、22、22.5、23、24、25等都是对的，可选项理论上无穷个，设计时自己选择一个即可。另一方面，设计是一项系统工程，设计时，哪怕一个零件的设计也要考虑相关的很多实际因素，更何况一部机器的设计。相比而言，以前学生们的单科学习考试，要简单得多。设计时，不只用到《机械设计》、或某一科单科知识、往往要涉及多门相关先修课程，如《机械制图》、工程力学、材料、互换性及测量技术等等，还要参考手册、图册等设计相关资料。为使学生从应试思维、心态顺利过渡到课程设计应有的状态，指导教师的科学指导非常关键。二十年以来，笔者一直从事《机械设计》教学和课程设计的指导，曾跟从前辈老教师，听授他们的课程指导，自己独立指导过学生课程设计不少于三十批次。虽然关于设计理念，设计指导相关书籍、资料非常多，而且很完备。但切合学生课程设计时的实际情况，使他们易于接受、应机施教的讲解、做法却很少见到。基于此点，笔者在此总结前辈和自己在课程设计中做法，但愿能对同行他人有所启发和帮助。

2.《机械设计》课程设计中的设计指导

2.1设计理念的解读

根据学生的实际情况，讲解设计的理念使学生理解何谓设计，然后学生在此次课程设计中才有可能按此理念去设计、去实践。故切合学生的心态，恰当的解读是很重要的。

2.1.1首先，设计必须结合实际，不能脱离实际而设计由于学生从学校到学校，机械工程、设计实践的机会很少，什么叫“结合实际”，他们自己不好理解。虽然当前是课程设计，但作为老师，教学活动不应局限于此，既要着手于当下的设计，更重要的必须立足于未来，从为培养未来工程师的角度来考虑。

2.1.1.1选题方面，必须具有实际意义、具有应用性，不能脱离实际；本次课程设计中，题目是确定的。不久的将来，学生们会参加工作，若做设计性的工作，如果选题方面已定，不必说了；倘若是自主选题、或根据用户要求定课题，则应知道选题的原则和注意事项。需要慎重考虑设计题目是否合适，是否符合用户要求、是否符合国家环保要求、或至少不违背相关的法律、法规等（例如至少不能损害公众利益等）。

2.1.1.2课题的设计、制造等环节必须考虑实际实施，具有合理性、可行性，最好方便实现。此项内容涉及的环节因素很多，从思考角度方面：一方面是用户，站到用户立场考虑，尽量满足用户的需求；另一方面，对生产制造方而言，方便实施。应考虑的因素很多，但结合学生的情况，不宜要求太多，讲得太多，否则学生很难把握，只就目前较易理解和接受的来讲和要求。以设计时选材为例：一般用户希望产品价格低，机械产品零件常用金属材料，如钢、合金钢等，这些材料市场上易采购到（方便生产方），若一般碳素钢能用，就不一定要选合金钢，因为价格方面合金钢要贵一些，当然有其他考虑必须选用合金钢，则属另一种情况。如果设计选材选用昂贵材质，必然增加产品成本、使产品价格高，增加用户的经济负担。再如公差等级等方面涉及很多，从易于理解的精度等级方面给学生讲解，他们容易理解：低精度能满足实际要求，就不一定要选精度高的，例如9级齿轮就可以，就不必选8级。因为低精度易于实现、成本低。等等。

2.1.2设计与计算课程设计中，不少同学搞不清设计和计算的关系，相当多的学生认为必须先计算，依据计算数值才能定零件参数；还有学生不管老师分配的原始参数，找来图纸资料参照就开始画图；这两种做法都有失偏颇。在设计中，要根据具体的问题来定，一般说来，设计中的一些零件是先计算，依据计算数值才能定零件参数，再具体结构设计，例如带式输送机传动装置中齿轮、轴；一些零件是参照资料（或图纸）或其他相关零件先选好，而后验算或核算，例如轴上用的滚动轴承，依据轴径先选择类型、型号，再做计算；有些零件目前无法计算，依据经验或参照类似零件直接设计、完成工作图的绘制、例如减速器箱体、箱座；一些零件，如不受载荷或载荷很小，不用计算，例如定位销。

2.1.3参考借鉴与自己设计设计手册、设计相关资料等，是设计人员必须配备的。即使是对设计经验丰富的工程师，设计时仍需要借助手册、图册等设计相关资料，更何况是没有设计经历的同学。故设计中、继承和借鉴，参考前人的成果是正常的、也是应该的，依据设计手册、相关资料来完成自己的设计是必须的。否则，单单靠自己，完成一项设计是不大可能的。当然，参考、参照也不是盲目照抄，而是根据自己的设计问题去参考借鉴。而且设计中，运用标准、手册、图册和有关资料，解决实际问题的能力，是工程师的一项基本技能和要求。《机械设计》课程设计其中一项任务，就是培养和锻炼这项技能。故《机械设计》课程设计中，参考借鉴是必须的，另一方面，设计时根据具体情境，做出合适的选择在设计时更为重要，这有时只涉及《机械设计》、或某一科单科知识、有时要涉及多门相关先修课程知识的综合运用，在设计中，应用学过的理论知识做出自己认为合理的选择，就也是课程设计中的一项重要内容。

2.2设计的实施指导

首次布置课程设计时，先按照上述内容，对学生的课程设计做共同指导。以后的时间里，一般高校，课程设计安排3周（或2周），教师去设计教室实地具体指导是很重要的环节。去设计教室，针对学生提出的具体问题，个例问题、普遍性的问题的答疑、讨论，使学生在设计中去体会、理解设计，进而为毕业设计打基础，也为未来的工作奠定初步的基础。有少数教师把设计题目、任务布置后，很少去实际指导或不去指导，认为借此培养学生的独立性和创新能力，此种观点不敢苟同。笔者认为，教师的身体力行对学生是非常重要的教育。结论《机械设计》课程设计是机械类学生的首次重要的设计实践。教师的指导，尤其是对设计理念的讲解、针对他们存在的误区解读，对学生非常重要，因为设计理念是设计的核心，树立正确的设计理念对课程设计乃至学生以后的设计工作，意义重大。根据学生们习惯的考试心态，恰当的解读设计理念，使他们处理好设计与计算，参考借鉴资料与自己设计的关系等。使学生理解何谓设计，从而在课程设计中按此理念去设计、去实践体会。教师在讲解设计理念时，不求面面俱到，关键是能点出学生习惯的、与设计相背的思维模式与想法。他们暂时不好理解的，可以暂且不要求，这是首次布置时教师要做的。在以后的时间，指导教师最好能去设计教室实地具体指导，这是很重要的环节。这样能适时把握学生的动态，使他们不至于偏离设计的根本理念。对学生的个例问题、普遍性的问题的答疑、讨论，能加深学生对设计思想的理解，更好地把握设计的理念，以便顺利完成课程设计，为将来的设计奠定良好的基础。

作者：王红梅 单位：山东理工大学机械工程学院