《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》作為高職高專機(jī)械類和近機(jī)類專業(yè)一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，其主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)和通用機(jī)械零件的設(shè)計(jì)原理、方法和機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，具備設(shè)計(jì)一般簡單機(jī)械和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)等技術(shù)資料的能力。如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生具備良好的創(chuàng)新意識(shí)和一定的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，為將來的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，一直是我們教學(xué)改革和研究的重點(diǎn)內(nèi)容。通過近幾年的教學(xué)探索和實(shí)踐，筆者總結(jié)了幾點(diǎn)行之有效的教學(xué)方法。

　　【摘要】設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性的實(shí)踐活動(dòng)。對(duì)于工科學(xué)生而言，如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力至關(guān)重要。本文簡要就《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)過程中所采用的案例分析法、類比總結(jié)法、逆向思維法和“三最”法，探討高職高專機(jī)械類和近機(jī)類專業(yè)學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐方法。

　　【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì),創(chuàng)新能力,教學(xué)方法

　　1案例分析法

　　“興趣是最好的老師。”創(chuàng)新能力的培養(yǎng)首先是激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新興趣。我們通過在課堂上引入工程實(shí)例及全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的優(yōu)秀作品，并在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)開放實(shí)訓(xùn)基地及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，很好地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。

　　《第四屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽決賽作品選集》中收錄了沈陽工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院設(shè)計(jì)的便攜式萬向千斤移。該千斤移巧妙地利用了可控雙向棘輪的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了平移和旋轉(zhuǎn)重物的機(jī)構(gòu)[1]。在間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)這一章的教學(xué)中引入該實(shí)例，并在實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)讓學(xué)生對(duì)比分析普通千斤頂和該便攜式萬向千斤移，豐富了教學(xué)案例，拓展了學(xué)生視野，提高了教學(xué)效果。

　　通過對(duì)大量成功的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例的分析來介紹機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法是我們?cè)诮虒W(xué)過程中的具體做法。因?yàn)檫@些方法正是通過這些成功的創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例表現(xiàn)出來的，通過對(duì)這些具體、生動(dòng)實(shí)例的分析，使學(xué)生能夠更容易理解和掌握這些創(chuàng)新方法，也更容易激發(fā)大家參與創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的興趣和自信心。學(xué)生認(rèn)識(shí)到以自己的知識(shí)技能水平進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)是完全有可能的，學(xué)習(xí)主動(dòng)性大大增強(qiáng)。

　　2類比總結(jié)法

　　傳動(dòng)裝置作為機(jī)械系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，其傳動(dòng)形式分為機(jī)械傳動(dòng)、流體傳動(dòng)（液壓及氣壓傳動(dòng)）和電力傳動(dòng)。而《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》主要學(xué)習(xí)各種常用機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理及設(shè)計(jì)。機(jī)械傳動(dòng)能適應(yīng)各種運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的應(yīng)用要求，得益于各種機(jī)構(gòu)的各類演變。把握了運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力傳遞的各種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，就能從根本上學(xué)好《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》。因此從傳動(dòng)的本質(zhì)入手，讓學(xué)生在運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力傳遞形式的類比總結(jié)中對(duì)所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)吸收，是學(xué)好本門課程，培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力最有效的方法之一。

　　《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》中機(jī)械原理的部分主要包括平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿及螺旋機(jī)構(gòu)等。從運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換來看，能實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)和圓周轉(zhuǎn)動(dòng)之間相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪齒條、蝸輪蝸桿和螺旋機(jī)構(gòu)等。然后在這些機(jī)構(gòu)中，分析比較傳動(dòng)角與壓力角，很容易看出每種機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)中的優(yōu)缺點(diǎn)。比如：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有最小傳動(dòng)角的要求，凸輪機(jī)構(gòu)要求最大壓力角小于或等于許用壓力角等。

　　從傳力的大小來看，凸輪和齒輪這樣的高副機(jī)構(gòu)因?yàn)槭屈c(diǎn)或線接觸，易磨損，所以沒有鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在傳力大的場合應(yīng)用廣泛。

　　從運(yùn)動(dòng)速度的方面研究，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)有急回特性，為了定量研究，就引入了行程速比系數(shù)和極位夾角的概念。凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律、擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律等。齒輪機(jī)構(gòu)則有適用的速度和功率范圍廣的特點(diǎn)。

　　還可以從是否可以實(shí)現(xiàn)空間傳動(dòng)及傳動(dòng)的角度、傳動(dòng)比、傳動(dòng)效率等不同方面進(jìn)行總結(jié)分析。讓學(xué)生在龐雜零碎的知識(shí)點(diǎn)中間找到一條線索，理清思路�？梢圆捎猛瑢W(xué)們喜聞樂見的形式，比如就傳動(dòng)比這一個(gè)單項(xiàng)對(duì)所學(xué)傳動(dòng)形式進(jìn)行比較排序。采用類比總結(jié)法對(duì)于帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和蝸輪蝸桿這樣的章節(jié)，教學(xué)效果尤為明顯。教師可根據(jù)實(shí)際情況給學(xué)生布置專題研究。通過類比總結(jié)法可以有效培養(yǎng)學(xué)生思維的開放性、多向性及自由性，而這些正是創(chuàng)造性思維的基本特征[2]。

　　3逆向思維法

　　通過逆向思維的訓(xùn)練，讓學(xué)生靈活應(yīng)用基本機(jī)構(gòu)。逆向思維對(duì)于培養(yǎng)創(chuàng)新能力極為重要。在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》這門課程中，很多機(jī)構(gòu)的演變都是逆向思維的結(jié)果。螺旋傳動(dòng)的實(shí)例最為明顯。普通螺旋傳動(dòng)的應(yīng)用形式有：螺母不動(dòng)螺桿回轉(zhuǎn)并作直線運(yùn)動(dòng)，如臺(tái)虎鉗；螺桿不動(dòng)螺母回轉(zhuǎn)并作直線運(yùn)動(dòng)，如千斤頂；螺桿回轉(zhuǎn)螺母作直線運(yùn)動(dòng)，如機(jī)床工作臺(tái)；螺母回轉(zhuǎn)螺桿作直線運(yùn)動(dòng)，如應(yīng)力實(shí)驗(yàn)機(jī)觀察鏡螺旋調(diào)整裝置。

　　曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中一般都是曲柄做主動(dòng)件，如果逆向思維，讓搖桿做主動(dòng)件，則會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)位置。死點(diǎn)雖然不利于傳動(dòng)，因?yàn)槠鋲毫��?alpha;=90°，即傳動(dòng)角γ=0°。然而運(yùn)用逆向思維，利用死點(diǎn)的特性來工作，就有了夾緊機(jī)構(gòu)。

　　4“三最”法

　　通過“三最”法，即課程學(xué)習(xí)中涉及到的有關(guān)最大、最小、最優(yōu)的問題，發(fā)散學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)就是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的搖桿長度增至無窮大演變而來的，還有齒輪齒條中的齒條也是將齒輪半徑增至無窮大演變而來。這是“最大”的例子。而曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中極位夾角θ最小為0°時(shí)，行程速比系數(shù)為1，即說明該機(jī)構(gòu)不再具有急回特性。最優(yōu)的問題，恰恰是機(jī)械設(shè)計(jì)的核心。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分：一是改進(jìn)完善生產(chǎn)或生活中現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性等；二是創(chuàng)造設(shè)計(jì)出新機(jī)器、新產(chǎn)品，以滿足新的生產(chǎn)或生活需要[3]。而機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)就是推陳出新的法寶。通過“三最”法，讓學(xué)生在所學(xué)普通問題中發(fā)現(xiàn)特殊情況，對(duì)特殊情況進(jìn)一步研究，找到普遍與特殊的關(guān)系，尋求突破口，找到創(chuàng)新點(diǎn)。

　　機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是推動(dòng)人類文明進(jìn)步的事業(yè)。從事機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作需要掌握一定的機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)，需要了解創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方法，需要有克服困難的勇氣，更需要有對(duì)追逐成功的興趣。提高創(chuàng)新設(shè)計(jì)的水平需要不斷學(xué)習(xí)新的知識(shí)和方法，更需要不斷地參與創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)踐活動(dòng)，從實(shí)踐中學(xué)習(xí)和領(lǐng)悟。能夠通過《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的教學(xué)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程和將來的工作實(shí)踐都有著至關(guān)重要的意義。“想象力比知識(shí)更重要。”如何在教學(xué)中形成一整套系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論方法，將是我們以后的努力方向。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]王晶.第四屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽決賽作品選集[M].北京：高等教育出版社，2012.

　　[2]肖云龍.思維現(xiàn)代化的八大特征[J].發(fā)明與創(chuàng)新，2004，2：7-8.

　　[3]沈惠平.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)及其研究[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，1997，16（5）：791-795.

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