_機(jī)械設(shè)計_實驗教學(xué)中的應(yīng)用

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

2、根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》中的減速器拆裝實驗的教學(xué)經(jīng)驗，在教學(xué)中引入了先進(jìn)的反求設(shè)計方法，取得了較好的教學(xué)效果，大大提高了學(xué)生的設(shè)計能力和解決實際問題的能力。關(guān)鍵詞：減速器；反求設(shè)計；機(jī)械設(shè)計中圖分類號：G420文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：16732928（2013）04012502《機(jī)械設(shè)計》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)計理論和方法，培養(yǎng)學(xué)生從事機(jī)械設(shè)計、使用和維護(hù)的綜合能力和開發(fā)創(chuàng)新能力，

3、特別是對于培養(yǎng)復(fù)合型、理論與實際相結(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》的課程實驗是教學(xué)中不可缺少的重要實踐環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、分析問題和解決問題的重要手段。我校在《機(jī)械設(shè)計》的實驗教學(xué)過程中，積極進(jìn)行教學(xué)改革，變單一的驗證性實驗為綜合性和設(shè)計性實驗，大力開展綜合性和設(shè)計性實驗教學(xué)，其中減速器拆裝實驗就是本課程中一個綜合性的實驗。在該實驗的教學(xué)過程中，我

4、?！稒C(jī)械設(shè)計》教學(xué)團(tuán)隊不斷地進(jìn)行改革和創(chuàng)新，把最新的設(shè)計思想和設(shè)計理念引入到實驗的教學(xué)活動中。下面，對于我們進(jìn)行的改革和創(chuàng)新進(jìn)行介紹。1減速器拆裝實驗的介紹減速器拆裝實驗是學(xué)生在進(jìn)行了《機(jī)械設(shè)計》課程的學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上需要完成的一個綜合性的實驗教學(xué)的環(huán)節(jié)，也為后續(xù)的《機(jī)械設(shè)計》課程設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。通過這個實驗學(xué)生可以了解常見的減速器的結(jié)構(gòu)，掌握齒輪、滾動軸承和軸之間的裝配形式，掌握減速器內(nèi)部裝配和調(diào)整的過程，掌握減速器的各個參數(shù)的測量方

5、法。通過這個實驗?zāi)軌蚴箤W(xué)生對于《機(jī)械設(shè)計》課程當(dāng)中齒輪傳動、滾動軸承和軸這三個章節(jié)的內(nèi)容有了更具體的認(rèn)識和體會，能夠更好地把書本上的理論知識和實際問題聯(lián)系起來。2減速器拆裝實驗教學(xué)存在的問題為了培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和團(tuán)隊合作能力，我們將45個學(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零件在減速器的運動過程中起到的

6、作用。圖1減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖在觀察過后，讓學(xué)生利用測量工具，對減速器的一些重要零件尺寸進(jìn)行測量并記錄。在測量過程當(dāng)中會對一些標(biāo)準(zhǔn)件和常用件進(jìn)行測量，例如：齒輪、螺栓和滾動軸承。我校實驗室當(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)生測量的過程中，由于測量方法和測量誤差的原因，同一個零件不同的學(xué)生測量的結(jié)果并不相同。例如：對一個同樣的M10的螺栓進(jìn)行測量，在實驗報告上有的學(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)的測量中，很多學(xué)生無法很精確的找到齒輪的分度圓，進(jìn)而不知道該如何測量分度圓的直徑，以及如何測量齒輪的模數(shù)等等一系列問題。3減速器拆裝實驗教學(xué)中存在問題的解決根據(jù)以上教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，我們在該實驗的教學(xué)過程中引入較為先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計方法，即反求設(shè)計（也稱逆向工程）。安陽工學(xué)院學(xué)報2013年反求設(shè)計是指針對消化吸收先進(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)備的實物、軟件、圖紙

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

9、的知識解決實際問題。對于減速器拆裝這個實驗來說，在教學(xué)過程中充分將教師教的主體和學(xué)生的主觀能動性結(jié)合起來，讓學(xué)生了解反求設(shè)計的簡單思路和過程，和學(xué)生一起探索解決減速器中零件測量存在的一些問題。3.1齒輪參數(shù)的測量在齒輪參數(shù)的測量中，學(xué)生無法很準(zhǔn)確地找到齒輪的分度圓，更無法精確地測出齒輪分度圓的直徑，以及齒輪的模數(shù)。為了高效、精確地測得齒輪的參數(shù)，我們可以引導(dǎo)學(xué)生利用反求設(shè)計的方法進(jìn)行測量。學(xué)生可以很容易測得齒輪的齒頂圓直徑da，通過計數(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)齒頂圓直徑的計算公式可以反求齒輪的模數(shù)m。但是，這樣反求出來的齒輪模數(shù)大多都不是標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列，這時，我們讓學(xué)生思考，理論課中齒輪的模數(shù)是國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了的，不應(yīng)該是一個任意的值，這時學(xué)生會對照標(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)填入實驗報告的記錄表格中。通過這樣反求設(shè)計的方法，培養(yǎng)學(xué)生測定齒輪參數(shù)的能力，為日后的相關(guān)設(shè)計工作打下基礎(chǔ)。3.2螺栓參數(shù)的測量在減速器中有多種多樣的螺栓，為了能夠確定其尺寸，在實驗中，要求學(xué)生主要對螺栓的大徑（即公稱直徑）進(jìn)行測量。學(xué)生測得的大徑由于誤差原因不一定是標(biāo)準(zhǔn)值，在教學(xué)過程中，讓學(xué)生讓學(xué)生根

12、據(jù)自己測得的大徑，到國家標(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驗報告中。通過這樣的簡單的反求方法，能夠培養(yǎng)學(xué)生在工程實踐中以國家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)的能力。4總結(jié)在減速器的實驗教學(xué)中，我校教學(xué)團(tuán)隊已經(jīng)全面推廣將反求設(shè)計的思想引入到教學(xué)中，通過這樣的方式，學(xué)生在后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和實踐當(dāng)中，能夠利用類似的設(shè)計手段進(jìn)行設(shè)計，取得了良好的效果。我們在《機(jī)械設(shè)計》的理論課程教學(xué)中和課程實驗的教學(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8版[M].北京：高等教育出版社，2006.[2]梁永政，趙亞東.機(jī)械設(shè)計教學(xué)改革探討[J].安陽工學(xué)院學(xué)報，2010(4).[3]黃大宇.機(jī)械設(shè)計課程教學(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，200810（1）.（責(zé)任編輯：孫繼軍）126