时间：2022-07-17 12:56:59
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机械零件论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1.1学生对课程设计的重要性认识不足
一直以来中国传统的教育体制，使教师和学生都特别重视书面应试能力而较忽视“实践”这一重要环节。因此，学生普遍认为课程设计只是辅的作业，是机械地套用经验公式，查手册，计算必要的数据，画出图而已。其实，课程设计是将所学理论知识与实践相结合地极好机会，也是培养学生创造性思维能力和想象力等良好素质的必要过程，但由于学生存在上述想法，这两项目标很难达到。
1.2结构设计中的不合理问题
从现场工作的学生反馈信息得知，设计中的结构设计比设计计算更为重要。合理的结构设计，对实际生产会产生严格的影响。由于学生实践经验和感性知识的缺乏，从而，在学习过程中不能运用已有理论知识透彻地分析和理解某种结构的功用，以至在设计图纸中出现不恰当甚至错误的结构。
1.3图纸的规范化问题
图纸是课程设计的最终反映，本应很清晰地表达出全部零件的装配关系、总体轮廓尺寸、各零部件的具体结构。但是在学生的图纸中，却不能完整、确切地表达出上述要求。例如，学生总装图中对轴和孔间的配合尺寸及公差不加标注，对加工表面粗糙度标注不全或不当等多种问题，反映出学生对图纸的规范缺乏全面认识和严谨的科学态度。
1.4设计说明书编写中出现的问题
设计说明书的编写，可以培养学生撰写技术文件的实际能力。它应全面包括课程设计总体方案、设计结果、结构设计依据以及维护、安装等内容，使读者在结合图纸的条件下，从说明书中能够完全了解所设计产品的结构、特性及科学依据。但有些学生却片面地认为，设计说明书的内容只是各零部件有关尺寸及数据的计算过程和结果，而对图纸中零部件结构的设计依据不加任何说明，说明书便成了各类计算题的汇集。
2对改进《机械零件》课程设计的建议
2.1提高学生对课程设计重要性的认识
学生对课程设计的重视程度，直接影响着设计效果。因此，提高学生对设计重要性的认识，应作为搞好设计的首要条件。将本思想贯穿于《零件》课程教学的始终。在基础理论教学中，可列举部分内容在实际生产中应用的反例，来强调设计的重要性。比如，讲授某种传动装置的设计时，可通过分析实际生产中由于某部分结构设计的不合理或错误，甚至由于某一参数选择不当而造成的不良后果，加强学生对设计重要性的认识。加强实践认识。在教学中，可安排适当的课时，带学生去现场参观，针对同一部件不同的结构设计而获得相异的生产效率进行分析，使学生在实践的过程中领悟到设计的重要性。
2.2课程设计与教学内容及实践性环节的有机结合
针对学生实践经验和感性知识贫乏，动手能力差等特点，在教学过程中，应适当减少课堂授课学时而增加见习课时。即在课程标准授课的过程中，根据不同教学内容，安排针对性较强的短期见习，其目的在于为课程设计积累一定的感性素材和设计要素。在见习中，教师对有关设计内容要加以讲解，分析关键及难点，使学生加深对书本知识的理解。例如在“轴”一章授课结束后，可安排一次实训，教师可针对往届学生在设计中存在的问题进行指导，从轴的加工工序至装配工序，针对选材、结构设计、图纸的规范化等实际问题进行分析。把实际中轴的具体结构设计要素;生产中用于加工的图纸应如何正确、全面地反映所设计零部件的结构、尺寸及技术要求总结出来。这样，既解决了课堂上难以理解的实际问题，又培养了学生观察问题、分析问题及独立思考的能力，充分调动了学生的主观能动性和积极性。
2.3做好课程设计的准备工作
课程设计前的准备工作是提高设计质量的必要条件。为此，设计前，指导教师可针对设计课题，做好两项准备工作:①参观有关设计内容。针对设计课题，带领学生参观现场，加强学生对实物的直观认识，在具体感性认识的基础上进行设计，对学生和教师均有“事半功倍”之效果。②突破设计难点。对书本上较难理解的关键和难点内容，进行实地测绘。比如，在设计1台减速器之前，带学生去工厂对减速器进行折装，同时，对其中某些关键或较难的零部件结构进行测绘，是获得具体的设计要素的有效之法。
2.4加强金工实习对课程设计的辅助作用
金工实习是机械专业类学生在学习《零件》课之前对机械的加工原理，生产工序，装配过程及工艺处理方法等进行的一次全面性认识实习。为了使学生在学习《零件》课前对各种机械及零件具备初步的感性认识，在金工实习过程中教师应指导学生有计划、有目的的掌握有关《零件》及其课程设计的基本知识。如可安排学生画出齿轮轮廓示意图，观察齿轮与轴的装配关系及热处理工艺方法，使学生对齿轮及轴等零部件具备初步的感性认识。实习结束后，学生将上述内容及测绘图以实习报告的形式写出出。
3结语
[关键词]NX（UG） 机制本科 教学改革
[作者简介]孙芹（1979- ），女，山东威海人，山东英才学院机械学院，讲师，硕士，研究方向为机械制造、数控加工。（山东 济南 250104）
[中图分类号]G712 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985（2013）29
当今社会机械制造业的发展壮大，得益于日趋激烈的市场竞争。面对机遇与挑战，制造业只有不断吸收机械、电子、信息及现代企业管理等多方面的成果，并应用于产品生命周期的全过程，才能不断推出新品，富有竞争力。集成化、网络化、数字化、虚拟化以及智能化是使传统制造系统成为信息时代、知识经济时代的先进制造系统的最主要内容。目前，在众多企业中广泛应用的CAD/CAM技术是现代先进的计算机技术成功渗入传统制造业的结果。
为使学生进入企业后，能够熟练掌握一门CAD/CAM软件，尽快适应自己的工作岗位，山东英才学院结合机制专业的自身特点，选择NX（UG）作为CAD/CAM教学软件。通过到兄弟院校走访调研发现，在教学过程中，CAD/CAM单独作为一门课程一般开设在第六学期或第七学期，虽然该课程设置的目的是为了起到连接作用，为后续的毕业设计和学生就业提供好的绘图工具。但作为一门课程，学生学完后，很难做到融会贯通，没有达到预期的教学效果。为了提高学生学习的主动性，让枯燥的机械课程变得简单易懂，提高学生学习的兴趣，增强各门课程之间的联系。在机制本科的教学过程中，尝试运用NX的CAD/CAM一体化功能来辅助教学，实践表明，这对学生理解和掌握专业课程有很大的帮助。
一、NX软件在“机械制图”课程中的应用——NX 三维造型模块
“机械制图”是工科重要的主干专业技术基础课程，在机械工程科学人才培养体系中占有重要地位。该课程以形体构造和图形表达为核心，以形象思维为主线，培养学生空间想象能力、形象思维能力、图形表达能力和创新构形能力等工程科学的基本素质，并为进一步学习机械设计类、机械制造类和工程实践类后续课程提供必备的制图基础知识与基本技能。
在制图的教学过程中，仍以讲授为主，部分教学环节借助模型和挂图等辅助工具，学生往往是被动学习，建立空间思维相对困难，学生普遍反映课程太难学，从而对课程产生了厌倦，降低了学习积极性。到了高年级，进入专业课程学习、课程设计和毕业设计阶段，学生反而不会画图了。毕业后，进入社会，就业将更加困难。因此，尝试将NX软件引入“机械制图”课程教学环节。建立机械制图虚拟模型库，让学生有整体的概念，通过旋转、剖切三维图形，可以对三维模型进行动态仿真，让学生理解模型各个方向的形状，增加图形的直观性，搭建投影和三维实体之间的桥梁，这样再来学习制图的投影原理及其他表达方式，将变得非常轻松。同时，NX为参数化建模，方便对模型进行修改，可以根据教学大纲的变化，及时修改模型。可将模型库上传到网络课程中，学生自主学习，大大提高了学生学习兴趣，为后续课程的学习奠定了坚实的基础。
二、在“数控机床编程”课程中的应用——NX加工模块
“数控机床编程”课程是机械制造本科专业重要的专业课程。大部分院校数控机床编程主要以手工编程为主，讲授数控车床编程和数控铣床（加工中心）编程。为了提高学生的学习兴趣，手工编程的内容也会借助NX软件，讲授自动编程应如何实现。如在车削的教学过程中，相应会讲解轴类零件、螺纹类零件、综合实例等自动编程过程，通过手工程序和自动生成程序的对比，学生对编程有更深刻的理解，更喜欢数控编程课程，为机床实训打下基础。
手工编程虽然有不少优点，如方便快捷，可以省略很多走空刀的地方，能最大地优化加工路径等。但手工编程无法编制复杂工件，如非常规曲面的程序编制，同时手工编程对编程人员有较高的要求，一个点计算错误，将会造成严重的后果。当手工编程无法完成或是编程比较困难的零件，可以通过自动编程完成，NX软件有强大的数控加工CAM模块，包括平面铣削、型腔铣削和深度铣削、固定轴曲面轮廓铣削、多轴铣削和孔加工等，基本可以加工任意复杂的曲面。NX数控加工的一般流程为零件3D建模—指定工艺方案—进入CAM环境—创建程序节点、创建刀具节点、创建几何节点、创建加工方法节点—设定参数—生成刀轨并验证—机床后置处理—数控程序（NC代码）。
三、在“机械设计基础”课程中的应用——NX仿真、装配和工程图模块
“机械设计基础”课程主要包括机械原理和机械零件设计两部分，以机械原理部分学习过程中的四连杆机构为例，在学习四连杆机构时，如果仅仅通过理论讲解，学生对四连杆的运动特性理解的不够充分，可以利用NX运动仿真模块，首先通过三维建模，虚拟装配，设定连杆，设定驱动，完成平面四连杆机构的三维动画运动仿模拟。
机械设计基础课程学完后，要进行课程设计。以减速器课程设计为例，学生要完成减速器装配图及零件图的绘制。给定参数后，如果学生凭空想象，采用二维软件即使完成了减速器的装配图，并拆画零件图，也不知道所绘制的减速器各零件间是否会产生干涉，能否保证加工后的零件能够安装。因此，可以利用NX的装配模块，将所设计的减速器零部件进行装配，通过仿真建模，查看各个零部件之间是否存在干涉，为后续加工的零件的顺利装配打下基础。并且，NX软件可以将三维模型转换为二维工程图形。如果零部件模型尺寸进行了修改，装配图形也会自动做相应的修改。
四、在本科毕业（论文）设计中的应用——NX 综合运用
毕业（论文）设计是每个本科生毕业前要完成的最重要的一项任务。机械设计制造及其自动化专业的本科毕业生主要从事的工作岗位为：数控机床操作岗位（数控车床、数控铣床、数控线切割机床的机床操作工），数控工艺技术岗位（数控加工工艺设计师、数控工艺文件管理员、数控程序编写技术员、电脑绘图员等），普通机电设备设计师助理等技术工作岗位，这些岗位的共同特点是动起手来能干活，拿起电脑可设计。因此，毕业设计对他们来说尤其重要，毕业论好了，进入企业后，就能更快适应工作岗位。
在教学过程中，为实现应用型本科的人才培养目标，减少理论型、研究型论文，要求毕业论文题目需“来自企业”，即学生的毕业论文内容既要包含设计又要包含制造，而且学生必须在数控机床上至少加工出毕业论文中的一个中等复杂的零件，若能借助NX软件，自动生成数控加工程序，并对刀路和程序进行优化，会起到事半功倍的效果。通过毕业设计，让学生掌握机械零件从设计到制造的全过程，为工作后以最短的时间适应企业要求奠定基础。
五、在机制专业各种大赛中的应用――NX 提升
虽然将NX软件融入多门专业课程的教学过程，使学生学习积极性大大提高了，教学效果明显，但由于课时的限制， NX软件强大的功能模块，教学过程不可能面面俱到，很多模块不能深入讲解，一般是按照一定的讲课模式完成教学任务。
教学过程中理论讲解的思路和方法肯定与实际工作有一定的差距。针对学生的不同要求，鼓励学生参加竞赛来提高自己的能力。主要组织学生参加山东省数控大赛、山东省机电产品设计大赛和全国3D大赛等。在每项技能竞赛中，都要求学生完成真实的产品，大赛的环境更接近于真实的工作环境，通过参加不同类型的大赛，学生会对NX软件更加的熟悉，对自己感兴趣的模块有更深刻的了解。同时，大赛能拓宽学生的视野，提高团队合作精神，提升自身的设计、制造和创新能力，拓宽将来的就业范围，提高了就业机会。教师通过指导大赛，与学生进行沟通，更了解学生的想法。通过参加大赛，与其他院校进行交流，相互借鉴，获得更多的信息，把握更新的教学理念，并不断渗透到自己的教学过程中，使教学更贴近实际，使本来枯燥的课堂变得更加生动。技能大赛可以让学生认识到学习中的不足，明确自己的学习方向。
把NX（UG）软件应用于机制本科“机械制图”“数控机床编程”“机械设计基础”等课程中，使学生感觉枯燥、难懂专业课程变得生动、易懂、易学，学生自主学习能力得到了提升，学习积极性得到了提高，同时，在本科毕业（论文）设计和各种大赛中，充分合理地选用NX软件的相应模块，满足了不同层次、不同要求的学习需求，教师更容易了解学生，可使教学更能满足学生的需求，更能贴近社会实践的要求。学生上学期间打下的坚实基础，也为今后的就业奠定了坚实的基础。
[参考文献]
[1]程德蓉，何玉林，李彩霞.基于CBR的“CAD/CAM技术-UG”课程的教学改革[J].教育与职业，2011（6）.
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[3]严潮红，夏建生，王旭华，等.基于UG NX的工程本科应用型人才培养[J].盐城工学院学报：社会科学版，2010（3）.
[4]畅为航，段江军，张洪峰.基于UG软件的《机械制图》课程改革探索[J].装备制造技术，2009（12）.
关键词：机械，公差原则，独立原则
1 前言
我们知道，机械零件具有各种不同的功能要求，公差原则就是基于零件功能要求来确定的，要根据不同的功能要求来采取不同的公差原则，以保证机械产品质量，这对于生产正常运行、提高劳动效率、提高经济效益都具有举足轻重的现实意义。。下面，本文就对《公差原则》的应用进行相关分析。
2 独立原则
独立原则是指图样上给定的各个尺寸、形状和位置要求都是各自独立、彼此无关的，分别满足各自的要求。独立原则是尺寸公差和形位公差互相关系遵循的基本原则，采用独立原则时，无需标注任何符号。
图1为独立原则的应用示例，图示光轴的轴径实际尺寸应该在15~14.973mm之间，其间的任何尺寸均为合格，而轴线的直线度误差均不允许大于0.015mm。
在图2中，套筒孔径的实际尺寸受所控制，轴线与端面A的垂直度误差受0.04mm控制。可见，在图1和图2中，形位公差和尺寸公差彼此无关，各自独立。
3 相关要求
相关要求是指图样上给定的尺寸公差与形位公差相互有关的设计要求，相关要求主要有包容要求、最大实体要求以及最小实体要求。有配合或装配性质要求时，需要尺寸公差补偿给形位公差，但有时后者反过来补偿给尺寸公差（可逆要求）。
3.1 包容要求(ER)
包容要求表示在给定的长度上被测实际要素处处不得超越最大实体边界的一种要求。包容要求只适用于单一尺寸要素的尺寸公差与形位公差之间的关系。采用包容要求的尺寸要素，在其尺寸极限偏差或公差代号后要加注符号E，其体外作用尺寸不得超出最大实体尺寸，且其局部实际尺寸不得超出最小实体尺寸（此即泰勒原则）。
图3(a)中，轴后加注符号E表示遵守包容要求；在图3(b)中，当轴局部实际尺寸处处均为最大实体尺寸时，不允许圆柱的轴线有形状误差，而应该具有理想形状；在图3(c)中，被测要素偏离最大实体尺寸，其直径等于，则允许轴线有形状误差；在图3(d)中，当轴尺寸处于最小实体尺寸14.982mm时，允许轴线的直线度误差值为0.018mm。
3.2 最大实体要求(MMR)
最大实体要求是被测要素的轮廓处处不超越最大实体实效边界的一种要求。当实际尺寸偏离最大实体尺寸时，允许其中心要素的形位误差值超出其给出的公差值，此时应在图样上标注符号M；当其中心要素的形位误差小于给出的形位公差，又允许其实际尺寸超出最大实体尺寸时，可将可逆要求应用于最大实体要求。此时应在其形位公差框格中最大实体要求的符号M后面标注符号R。采用最大实体要求时，形位公差的补偿值取决于实际尺寸对其最大实体尺寸的偏离程度。因此，即便是规格相同的一批零件，各个零件上相对应的要素所能得到的形位公差补偿值也可能是各不相同的。
图4中，轴线直线度公差0.1mm是在轴的尺寸为最大实体尺寸20mm时给定的。当轴的实际尺寸等于最大实体尺寸20mm时，其轴线直线度误差不能超过0.1mm，如图4(b)所示。当轴的实际尺寸偏离最大实体尺寸20mm时，允许其轴线的直线度误差增大，轴的实际尺寸偏离其最大实体尺寸多少就允许其轴线的直线度误差增大多少。。例如，当轴的实际尺寸为da=19.985时，则允许其轴线的直线度误差增大到0.1+(20-19.97)，即0.13mm；轴的实际尺寸等于最小实体尺寸时，其轴线的直线度误差的增大值达到最大，0.1+(20-19.7)，即0.4mm。
3.3 最小实体要求(LMR）
最小实体要求是指被测要素的实际轮廓应该遵守其最小实体实效边界，当其实际尺寸偏离最小实体尺寸时，允许其形位误差值超出最小实体状态下给出的公差值的一种要求。此时应用符号L在图样上形位公差值之后注出，最小实体要求适用于中心要素，主要用于需保证零件的强度和壁厚的场合。当其中心要素的形位误差小于给出的形位公差，又允许其实际尺寸超出最小实体尺寸时，可将可逆要求应用于最小实体要求。此时应同时在其形位公差框格中最小实体要求的符号L后标注符号R。
在图5(a)中，孔的中心线对基准的位置度公差采用最小实体要求。图5(b)所示中孔处于最小实体状态时，其中心线对基准A的位置度公差为0.4mm。当孔的实际尺寸为时，允许其中心线的位置度误差增大到0.4+（8.25-8.15），即0.5mm。被测要素处于最大实体尺寸时，其中心线的位置度误差的增大值达到最大0.4+（8.25-8.0），即0.65mm。。
4 结语
不同的公差原则满足不同的功能要求，在具体的设计应用中，选取哪一种公差原则要视具体情况来定，正确的选用相应的公差原则对于提高产品质量、降低成本，意义重大。因此，作为设计者必须要深刻理解不同公差原则的含义并能够运用灵活，以取得最佳工艺性及经济效益。
参考文献：
[1] 余甦.几种公差原则的特点和应用[J] 机械工业标准化与质量,2009(09)
[2] 赵耐丽.浅析公差原则的应用[J].科教文汇(中旬刊),2008(09)
[3] 王晓玲.正确理解和应用公差原则标准[J].拖拉机与农用运输车,2006(06)
关键词：课程设计；创新能力；培养
“工程材料与热加工基础”课程的主要内容包括工程材料学、铸造、锻压、焊接等。按照教学大纲要求，该课程的教学强调学生学习知识的“综合性”、“自主性”和“实践性”。由于机械零件中所用材料及其成形工艺的选择是一个复杂的问题，材料和毛坯成形工艺的选择合理与否直接影响到产品的质量、寿命和生产成本。为了提高学生的工程实践能力、逐步培养学生的工程意识，在学习该课程后进行为期一周的课程设计。其主要目的是：通过课程设计的实践，使学生在理论课程中所学各部分知识融会贯通的基础上，能够在统筹考虑材料及成形工艺选择的问题上理清思路、掌握基本原则和方法，提高综合运用所学知识的能力；使学生初步达到在一般机械设计中，能合理地选择材料和毛坯制造方法，并能合理地安排热处理工艺及零件制造工艺流程，从而在处理工程技术问题上逐步建立起“工程思维方式”；理论与实践相结合，提高学生的实验技能，激发学生的创新能力。
一、学生是学习的主体，有利于充分调动学生自主学习的积极性
“工程材料与热加工基础”是一门研究工程材料及热加工工艺的实践性很强的综合性课程。随着科学技术的发展和时代的进步，现代教育的目标已从知识储备性发展为智力开发性，学生的学习是要从根本上接受新知识，提高其智能水平和培养综合解决问题的能力。单就知识的获取本身来说，除了教师的传授之外，还必须具备自己获取知识的能力。因此，教师在教学过程中，应着重培养学生的自学能力，掌握如何获取新知识的方式方法。依据教学进程安排，本课程设计是学生在大学期间最早接触到的设计类型教学环节。课程设计的任务是在教师的指导下，学生通过自主学习、自主设计、最终完成整个零件的选材及热加工工艺设计。
为了充分调动学生学习的主动性、积极性和创造性，在进行课程设计选题时，通常都是根据每个同学自身的特点和兴趣爱好，让他们选择感兴趣的题目进行设计，而不是一味进行强迫式学习，完成所谓的设计任务。创新与兴趣是两位一体的，如果学生对所选的设计题目不感兴趣，学习没有动力，就谈不上会有所创新。我校机械厂生产的小型高速台钻，应用前景广阔，同学们普遍兴趣很大。该产品涉及的零部件有60余个，选用其中的几个典型零件让同学进行设计，有工作台、立柱、主轴箱、主轴和罩壳等，这些看似简单的零件，要使选材和工艺设计合理，做到满足使用性、工艺性和经济性三原则，决非易事，需要付出大量的劳动，这其中既涉及各种材料的合理选择，也涉及到各种热加工工艺方案的制订，需要查阅大量的文献资料、小组反复讨论，甚至还要深入工厂生产第一线进行调查研究，才能最后得到满意的结果。这种教学方式极大地提高了学生的学习兴趣，激发学生的求知欲和探索意识，全面培养学生的各方面能力，包括与人交往能力等书本上学不到的知识，对学生今后走上工作岗位大有好处。
依据课程性质，基于对学生的创新能力培养，在课程设计中，始终强调以学生为主体，教师为主导的思想，因材施教。指导教师的作用一是如何使同学在设计过程中能尽快进入角色，消除设计开始时无从下手的畏惧感，在对学生严格要求的前提下，尽量放手让学生独立设计，使学生真正成为训练的主体。二是通过检查与答疑，以便及时发现问题，进行现场指导，从而实现课程设计教学以教师为中心到以学生为中心的转变。教师在指导过程中，要注意启发、因势利导，通过设计训练进一步激发学生的求知欲和创造力。由于在设计初期，学生基本上无工程设计经验，对各种热加工工艺细节和零件的详细结构等不够熟悉，此时，教师应鼓励学生大胆进行设计，拿出不同的工艺设计方案，此举既能培养学生的创造思维，又能锻炼学生的设计能力。实践证明，教师的悉心指导，有助于使传统的模仿型设计训练转变为思考型设计训练。不少同学在课程设计的体会中都提到，通过课程设计的实践，使他们进一步认识到工程材料及热加工工艺在实际生产中的重要作用，课程设计的训练使他们理清了思路，把握了重点和难点，对课程的教学主线掌握得非常好。
二、小组讨论，有利于培养学生相互协作的团队精神
在科学技术高度发达的今天，人们比以往任何时候都更加注重相互之间的合作，更加注重团队精神。毕竟个人的力量是有限的，在一个相互融洽的研究小组中学习和工作，有利于相互之间的取长补短，有利于活跃思维，激发设计灵感，创新能力在课程设计过程中得到锻炼和提高。与其他设计类课程一样，本课程设计也提供了一个相互合作的平台。课程设计的主要内容包括机械零件结构分析、受力状况、工作环境和生产批量等，以此来决定材料选用、成形工艺方法选择及其经济指标确定等诸方面。考虑到机械零件的结构设计、材料选用、成形工艺、经济性等诸多因素之间既相互关联、又相互影响，甚至相互依赖，并且这些因素还并不都是协调统一的，有时甚至互为矛盾。因此，有必要在弄清它们之间的相互作用及其相对重要性基础上，通过初步的工艺方案设计，再进行综合分析比较，一般要经过多次循环，反复进行，才能最后得到结果。鉴于课程设计具有一定的综合性，通过课程设计，能巩固、加深和扩展有关机械零件选材及热加工工艺设计方面的知识，培养学生理论联系实际的设计思想，提高分析和解决工程实际问题的能力，对学生的学习能力是一次较为全面的训练，并对后续专业课程的学习、毕业设计(论文)教学以及今后走上工作岗位都具有重要作用。
正是由于机械零件选材及毛坯成形工艺选择的复杂性，使得课程设计不但有利于学生独立分析问题和解决问题能力的培养，而且有利于思维的群体性培养，即思考问题时，善于向别人学习，取别人之长的思维习惯。培养思维群体性较好的办法之一是组织讨论。通过讨论，让各种不同的见解展开争辩，最后在相互补充之中统一。例如，承压油缸(主体)零件的毛坯成形工艺选择，依据零件的使用要求和技术条件、生产批量等，可以有以下几种生产工艺方案可供选择：(1)圆钢切削加工；(2)铸造毛坯：(3)模锻毛坯；(4)胎模锻毛坯：(5)焊接结构毛坯等。通过综合分析比较，从生产批量、生产可行性及经济性考虑，得出以模锻毛坯的生产方案较为合理，但若有合适的无缝钢管，也可采用焊接结构。很明显，如果没有相互之间的团结合作，集思广益，将很难在较短的时间内获得合理、经济、实用的工艺设计方案，因为成形工艺选择过程中既需要对所学知识进行高度概括和综合，又涉及到对有效知识的如何提取等能
力问题。
三、查阅技术文献，编写设计说明书，有利于培养学生的工程意识
当今时代，创新教育对培养高素质人才来说是一个永恒的主题，大学教育应有一定的系统性、科学性和先进性。依据高等教育的功能和目标，重要的是使学生掌握某种专门知识和谋生技能，使学生能从根本上适应社会环境的变化，提高迎接挑战的生存能力和自我发展能力。课程设计教学环节把理论与实践有机地结合起来，在一定程度上加强了对学生工程意识的培养。由于培养学生的动手能力和创新能力不是一朝一夕的事，有一个逐步渐进的过程，在该过程中应该从多角度和全方位来考虑。通过课程设计，可最大限度地启发学生发现问题、分析问题和解决问题，让学生在课程设计中通过查阅教材及相关参考书，找到所需要的文献资料，并从中受到某种新的启发，有利于培养学生的好奇心，发展学生的辨证思维能力和逻辑推理能力，培养学生的创新设计能力。
在课程设计过程中，对学生的整体知识水平提出了较高要求。工艺设计初步完成后，只有通过优化组合，适时调整结构设计和工艺参数，以获得更加接近实际需要的设计方案。因为要生产某一种产品可选的材料可能有多种，如何在众多的材料中选出符合实际的材料，既是对所学知识的检验，也是对学生综合能力的检验，也就是我们通常所说的没有最好，只有更好；同理，要生产某一种产品可能有许多制造方法可供选择，但是如何在众多的工艺方法中选择符合要求且成本低廉的制造方法，是值得每一位设计人员认真思考的问题。与通常在书本上就能简单找到答案的解题方法不同，课程设计要求从众多知识中进行概括推理，然后是实践验证的科学过程。通过训练，学生的工程思维方式得到较好的培养。
由于机械零件用材及毛坯成形工艺的选择综合程度很大，影响因素也很多，因此，通过课程设计，将使学生受到系统的设计训练，掌握如何查阅手册、资料，运用相关技术标准，培养他们对各种信息及数据的归纳整理能力，掌握基本设计计算的技能以及进行机械零件的合理选材及加工工艺流程设计；学生对工程技术文件的写作能力也得到锻炼和提高，进一步增强学生的自信心与责任感；培养了学生严谨求实的科研工作能力；有利于学生养成良好的职业道德和吃苦耐劳的精神，树立正确的工程观点、经济观念和良好的全局观念，培养他们的工程意识和工程素质。可以设想，如果学生所学的知识未能达到融会贯通，就很难谈得上有创新，也就不可能设计出令人满意的工艺产品。
四、从理论设计到实践验证，进一步增强对学生实验技能的培养
进行课程设计时，既要注意到设计的科学性和条理性，同时又要尽量和实际相结合。课程设计只有充分注意到理论与实践的联系、对知识的综合应用、全方位地展开学生的思维和最大限度地解放学生的思想，才能有助于培养学生具有活跃的应变思维能力。在设计过程中要求学生处处从实际出发来考虑和处理问题，要使自己设计出的产品符合实际需要，就必须从实践来，再到实践中去，没有实践，再好的工艺设计也只能是纸上谈兵，在实际生产中可能存在这样或那样的问题，难以真正生产出满足要求的产品。考虑到本课程理论知识学习的繁杂性，学生在课堂教学中只能了解和获取有关各种材料和加工工艺过程相对粗浅而空泛的知识，真正遇到实际问题时有可能仍然感到无从下手。因此，课程设计环节的安排，相当于是一个处理实际工艺流程问题的模拟过程，学生在设计过程中能够使繁杂的理论知识具体化，将许多抽象的概念通过一个具体的零件对象联系起来，对强化学生的思维训练起到重要作用。
1.1高职机械类专业人才培养目标。通过调查可知，我国大部分高职院校对机械类专业学生的培养目标定位如下：普通机械加工设备以及数控生产设备的操作人员、车间工艺人员、车间质检员、机械设备的维护、维修与管理人员；车间生产调度及生产管理人员、机械产品的销售及售后服务人员。
1.2对专业教师的要求（双师型要求）。专业知识全面、操作能力强、懂教学设计及课堂管理、懂学生心理。
2高职机械制造类专业教师的现状分析
2.1与企业的工程师对比，高职机械制造类专业教师不足的表现2.1.1有理论知识，但缺乏实际动手能力。大部分高职院校的教师，都是从学校到学校，理论功底较为深厚，但对事物的认识大多停留在书本上，缺乏直观的认知。就机械零件制造技术而言，许多教师接触图纸机会多，接触实体零件的机会少，往往就图纸来想象或臆断零件的加工工艺和加工方法，很少考虑企业的加工设备、装夹方式、加工方法、加工成本。2.1.2缺乏对区域企业的了解
①企业的设备、人才状况。设备、人才因素是企业的硬件。作为国资委控股的国有企业，它是地方经济的支柱产业，因此，资金投入较大，它们在拥有大量的普通加工设备的同时，还拥有必要的高、精、尖加工设备，这是民营资本无法比拟的。国有企业中加工中心数量较多，其数控系统以西门子系统为主，柳州民营企业的大部分加工设备较为普通，许多还是国营企业淘汰的二手设备，后期购买的设备以数控车削、数控铣削设备为主，加工中心在民营企业中较为少有，其数控系统以FUNC系统为主。在人才方面，由于国企体制较为健全，资源及福利有保障，晋升通道畅通，职业培训机会更多，社会认可度高，因此，他们吸引了众多专业化的优秀人力资源。而民营企业由于观念、资金、资源、培训、制度、福利、保障及社会认可度的限制，很难吸引高层次的人才。因此，出现了国企人才过剩，而民企人才严重不足的现象，这种局面在较长时间类还会延续。这对高职院校的学生而言，就是一种切入的大好机会。
②企业的产品特征及企业的技术状态。大中型国有企业的产品是以整机或市场需求量大的产品为主导产品，其产品技术含量较高，资金需求量大，生产组织规模化，设备能力强。民营企业的产品以零部件为主，大多是为国有企业的整机产品配套，即使生产的是整机产品，其市场量也较为狭小，它是对国有企业产品市场的补充。作为柳州市的民营企业，大多是为柳工、五菱、柳汽、柳特配套的中小企业。其主导产品大多是轴类、套类、箱体（壳体）类、叉架类、齿轮类、冲压件类、车架车身（结构件）类、钣金类、弹簧类、五金类、液压附件类产品。作为机械制造类的专业教师，我们需要了解企业的产品构成、企业的技术状态，才能有的放矢研究专业发展方向，有意识地培养学生的职业技能。
2.2教学经验的不足
2.2.1教学方式、方法。教务处的专家在听年轻教师讲课的时候，经常发现他们对某些知识点只作蜻蜓点水式的分析，缺乏深度和剖析，导致学生对该知识只知其表而不知其里。其次，我们不难发现，许多年轻教师课堂语言生硬，照本宣科，不会倾听学生心声，急躁缺乏耐心，把自己的观点强加在学生身上。以上诸多现象除了与他们的教学能力有关外，经验不足、方法不当、手段不熟练是最大的责任载体。
2.2.2教学项目设计。教学项目设计是以教学效果最优化为目的，以解决教学问题为宗旨而进行的预先设计。许多新教师不会教学项目设计或对项目设计的目的性不明确或设计中忽略了环节、忽略了它的完整性，导致在教学过程中缺乏目的性、统一性，想到什么讲什么，教学效果很不好。
2.2.3对学生的心理了解不足。许多新教师忽略或者很少关注大学生的心理因素，课内教学常采用灌输式的教学方法，以完成课堂教学任务为驱动目标，没有顾及学生对知识的理解、掌握，与学生的交流局限在“明白了吗？懂了吗？”这些干枯的语言表达上，不会观察学生的表情及肢体语言。
3高职机械类专业教师成长之路探讨
3.1教学项目的设计。教学项目设计要体现“为什么学”、“学什么”、“怎么学”的特点。它要求教师在透彻分析教材的同时，结合学生实际情况，根据不同的教学内容，将理论和实际有机地结合，选择适当的载体，展示对知识目标、能力目标的要求，展示知识重点、难点的处理办法。教学项目设计还应体现教学的手段、方法及教学目标的考核办法。理论教学项目结合课程内容，要以实施的载体———轴类、套类、盘类、箱体类等零件的加工来展开，设计思路要使教学内容具有明确、清晰的目标，所授知识需为学生所接受、掌握。实践教学项目的设计采用整周实训的形式，结合校中厂所承接的企业加工零件，完成一些简单零件或复杂零件的部分工序的加工———《螺纹的车削加工》、《轴类零件的加工》、《套类零件的加工》、《型腔零件的加工》、《箱体零件的加工》。操作实践教学项目结束时，教师要对加工出的零件或复杂零件的部分工序进行评价，促使学生主动总结、思考问题，激发他们的学习积极性，充分体现实践教学的优势。综合技能项目的设计可穿插与考证相关的教学资料，使教学、考证有机的结合，在培养同学们机械加工理论基础知识的同时，有意识地提升同学们操作机械加工设备的能力，以达到提高学生综合素质的目的，使学生拥有一技之长。考证完毕可安排学生顶岗实习，使学生更能适应工厂岗位的要求，实现教学与生产实际的零对接。教学考核———技能、产品。机械制造类专业以实践操作考核为主，理论考核为辅的原则对学生进行考核。主要考核学生操作设备加工零件过程中对工艺文件的理解程度、对机械加工设备掌握的熟练程度、对工装夹具的应用能力、对检测器具的使用能力及产品的合格率来进行评定。
3.2做好教学反思。教学反思是教师教学活动的重要组成部分，通过课后反思，我们可以知道教学目标设定是否准确，课堂的知识容量是否合适，知识衔接是否自然，知识渗透是否得当，知识剖析是否到位，教学重点是否突出，教学难点是否得到化解，问题情景设计是否合理，教学方法和教学手段是否得当，教学情感投入及语言表达是否到位，教学互动效果是否良好，教学是否达到预设目标，课堂教学过程是否有错误和遗漏。如有不足，我们就要分析不足产生的原因，权衡利弊、得失，找到解决问题的措施。通过教学反思，我们可以修正不足，实现自我完善，自我更新，更好地促进教师专业化成长。
3.3挂职锻炼。教师较长时间到企业生产一线挂职锻炼，充当企业的技术人员，身体力行地介入企业的生产经营活动，不仅可以拓展眼界，学到新工艺、新方法、新技能，而且可以把自身相对零散的知识串联起来，完善自身的知识结构，提升专业技能。
3.4参观学习。教师由于平时忙于教学工作，因此对企业的理解、对区域内行业的了解较为局限，参观学习不失为拓展思维、开阔眼界的捷径之一。参观学习后，可召开以专业为基本单位的专题讨论会，以学生就业方向为引领，优化专业课程设置、专业教学项目的设计。
3.5教学科研。教师积极参加与专业相关的科研活动，不但可以将教学中遇到的实际问题融入教改项目这个载体进行研究，还可以加深教师对本专业、本学科的认识和理解，从而达到提高教师教学能力、创新能力和教学反思能力，在提高教师文化素质、优化教师的知识结构、提高学术水平同时，促进教师教学水平的提高。
3.6撰写论文。撰写教学论文的过程是高校教师在感性认识的基础上，对教学实践活动中发生的各种现象、积累的各种资料加以分析、思考、归纳，并提升为理性认识的过程。通过论文的撰写，我们可以将教学经验、技术经验提炼成自己的教学风格，从而促进专业教师的成长。
4结束语
论文摘要：在机械设计中引入CAD技术，可以解决机械企业中重复性设计多、信息资源利用率低的难题，缩短产品开发周期，具有巨大的经济效益和应用前景。
1 CAD技术的发展
CAD(Computer Aided Design)是计算机辅助设计的英文缩写，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Com-puter Aided Manufacturing，CAM）和产品数据管理技术（Product Data Management，PDM）及计算机集成制造系统（Computer Itegrated manufacturing system，CIMS）集于一体。
产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(Intelligent CAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。
以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。
2 三维CAD技术在机械设计中的优点
通过实际应用三维CAD系统软件，笔者体会到三维CAD系统软件比二维CAD在机械设计过程中具有更大的优势，具体表现在以下几点:
2.1 零件设计更加方便
使用三维CAD系统，可以装配环境中设计新零件，也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件，既方便又快捷，避免了单独设计零件导致装配的失败。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来，使人一目了然。
2.2 装配零件更加直观
在装配过程中，资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系，若装配不正确即予以显示，另外，零件还可以隐藏，在隐藏了外部零件的时候，可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示，对于有一定运动行程要求的，可检验行程是否达到要求，及时对设计进行更改，避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。
2.3 缩短了机械设计周期
采用三维CAD技术，机械设计时间缩短了近1/3，大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时，只需对其中部分零部件进行重新设计和制造，而大部分零部件的设计都将继承以往的信息，使机械设计的效率提高了3~5倍。同时，三维CAD系统具有高度变型设计能力，能够通过快速重构，得到一种全新的机械产品。
2.4 提高机械产品的技术含量和质量
由于机械产品与信息技术相融合，同时采用CAD CIMS组织生产，机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法，如优化、有限元受力分析、产品的虚拟设计、运动方针和优化设计等，保证了产品的设计质量。同时，大型企业数控加工手段完善，再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工，一致性很好，保证了产品的质量。
3 CAD技术在机械设计中的应用
3.1 零件与装配图的实体生成
3.1.1 零件的实体建模。CAD的三维建模方法有三种，即线框模型、表面模型和实体模型。在许多具有实体建模功能的CAD软件中，都有一些基本体系。如在AutoCAD的三维实体造型模块中，系统提供了六种基本体系，即立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体。对简单的零件，可通过对其进行结构分析，将其分解成若干基本体，对基本体进行三维实体造型，之后再对其进行交、并、差等布尔运算，便可得出零件的三维实体模型。
对于有些复杂的零件，往往难以分解成若干个基本体，使组合或分解后产生的基本体过多，导致成型困难。所以，仅有基本体系还不能完全满足机器零件三维实体造型的要求。为此，可在二维几何元素构造中先定义零件的截面轮廓，然后在三维实体造型中通过拉伸或旋转得到新的“基本体”，进而通过交、并、差等得到所需要零件的三维实体造型。
3.1.2 实体装配图的生成。在零件实体构造完成后，利用机器运动分析过程中的资料，在运动的某一位置，按各零件所在的坐标进行“装配”，这一过程可用CAD软件的三维编辑功能实现。
3.2 模具CAD/CAM的集成制造
随着科学技术的不断发展，制造行业的生产技术不断提高，从普通机床到数控机床和加工中心，从人工设计和制图到CAD/CAM/CAE，制造业正向数字化和计算机化方向发展。同时，模具CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术(RPM)等，几乎覆盖了整个现代制造技术。
一个完整的CAD/CAM软件系统是由多个功能模块组成的。如三维绘图、图形编辑、曲面造型、仿真模拟、数控加工、有限元分析、动态显示等。这些模块应以工程数据库为基础，进行统一管理，而实体造型是工程数据的主要来源之一。
3.3 机械CAE软件的应用
机械CAE系统的主要功能是:工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学/运动学仿真等。CAD技术在解决造型问题后，才能由CAE解决设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性等。
4 CAD前沿技术与发展趋势
4.1 图形交互技术
CAD软件是产品创新的工具，务求易学好用，得心应手。一个友好的、智能化的工作环境可以开拓设计师的思路，解放大脑，让他把精力集中到创造性的工作中。因此，智能化图标菜单、“拖放式”造型、动态导航器等一系列人性化的功能，为设计师提供了方便。此外，笔输入法草图识别、语言识别和特征手势建模等新技术也正在研究之中。
4.2 智能CAD技术
CAD/CAM系统应用逐步深入，逐渐提出智能化需求.设计是一个含有高度智能的人类创造性活动。智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上，建立基于知识的设计仓库，及时准确地向设计师提品开发所需的知识和帮助，智能地支持设计人员，同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误，回答问题、提出建议方案等。并具有推理功能，使设计新手也能做出好的设计来，现代设计的核心是创新设计，人们正试图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中，用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品、新工程和新系统的设计制造，这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。
4.3 虚拟现实技术
虚拟现实技术在CAD中已开始应用，设计人员在虚拟世界中创造新产品，可以从人机工程学角度检查设计效果，可直接操作模拟对象，检验操作是否舒适、方便，及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题，及早看到新产品的外形，从多方面评价所设计的产品.虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程.虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析，以评价其性能，可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等，基于虚拟样机的试验仿真分析，可以在真实产品制造之前发现并解决问题，从而降低产品成本.虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向.另外，随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展，利用基于网络的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技术，实现真正的全数字化设计和制造，已成为机械设计制造业的发展趋势。
参考文献
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摘要：机械设计实践实验教学课程是培养学生机械创新设计能力、创造性思维和工程实践能力的重要课程。为解决机械设计实践实验教学效果差的问题，文章提出可基于Fischertechnik模型搭建机械创新人才培养平台，结合教师科研、机械工程专业学科竞赛与大学生创新创业训练计划项目以及16+2实践周“职业技能训练”开展机械设计综合创新实验训练，培养学生的综合设计能力、工程实践能力、创新实践能力、团队协作能力等，并取得了良好的教学效果。
关键词：慧鱼工程技术；机械设计；实践实验教学；创新能力
一、引言
机械设计制造及其自动化专业作为学校向应用型综合大学转变中专业建设的重要组成部分，是培养应用型机械类本科专业人才的主阵地。《机械设计》是该专业重要的专业基础课，专业教学计划围绕《机械设计》教学目标开设了工程实践实验课程，如《机械设计课程设计》《16+2职业技能训练》等，培养学生的综合设计能力、工程实践能力、创新实践能力、团队协作能力等，要求学生能综合利用所学知识解决工程实际问题。但是在实践实验教学环节，教学效果差，一是因为机械设计实验教学所开实验多是认知性实验和验证性实验[1]；二是因为《机械设计课程设计》命题陈旧且单一，缺乏现代设计，无法达到综合训练的目标[2]。为此，本文提出基于慧鱼工程技术的机械设计综合创新实验教学方法，培养学生的综合设计能力、创新工程实践能力等。
二、机械设计实验教学弊端及改进策略
1.机械设计实验教学弊端。《机械设计》是一门综合性很强的专业基础课，以《机械制图》《理论力学》《材料力学》《机械工程材料》《互换性和测试测量技术》《机械原理》等课程为依托，对机械零件设计准则、摩擦磨损及、螺纹连接、轴毂连接、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆涡轮传动、轴系设计、滚动和滑动轴承、机械系统设计以及其他常用零部件设计等知识进行讲解[3]。其课程特点是内容多且杂，存在大量经验公式与图表，教学内容抽象等，多数学生反映内容零乱，找不到重点。为此，通常在制订教学计划开设相应实验课，辅助学生理解并掌握相关知识，如《机械设计课程设计》《机械设计实验》。随着技术的发展，社会对学生的综合创新设计及工程实践能力提出更高的要求[4]，但目前《机械设计课程设计》《机械设计实验》仍然存在一定的弊端，实践实验教学效果差，无法满足社会需求。《机械设计课程设计》是对渐开线圆柱齿轮二级减速器进行设计，该实践项目存在一些弊端：一是课程设计命题陈旧且单一，是对通用渐开线圆柱二级齿轮减速器进行设计，主要内容为机械方案设计、传动系统详细设计、装配图绘制及减速器设计说明书，相关设计技术指导书成熟，网络资源丰富，学生设计时基本是依葫芦画瓢，查手册，套公式，设计过程就是仿造，部分学生存在抄袭、买卖现象，严重影响教学秩序和教学质量；二是重视二维装配图，轻视二维零件图、爆炸图和三维建模及装配的训练，不足以满足机械设计综合训练的要求。机械设计实验方面，主要包括机器组成及典型机械传动零件感性认识、传动试验（齿轮传动、带传动和链传动等）、机械传动轴系部件设计与分析。由于我校教学计划安排，无明确的机械设计实验有关课程，仅在《机械设计》理论教学时，组织学生参观机械典型零部件多功能语音教学示范箱，加深对《机械设计》各章节的理解。为弥补《机械设计》实践实验课程的不足，我校除了积极对《机械设计课程设计》教学内容、教学方式以及考核方式做调整外，还积极探索以16+2实践周“专业技能训练”作为实验实践教学的补充，但由于不规范存在教学效果差的问题。2.设计实践实验教学，对大学生工程实践能力的培养具有重要的意义[5]。为此，我校对《机械设计课程设计》教学进行创新改革，积极探索机械设计综合创新实验教学。Fischertechnik，即“慧鱼”，是德国人基于六面体接体发明创造的工程技术智趣拼装模型，包含各类机械构件（齿轮传动、丝杆传动、链传动、皮带传动、连杆机构、凸轮机构、减速器等）、电气元件（电机、电气开关、气动零件、各类传感器、控制器、导线及导线接头等）和编程软件等模块。该模型是《机械设计》的理想教学工具。基于此我校，利用Fischertechnik模型搭建机械创新人才培养平台，结合教师科研、机械工程专业学科竞赛与大学生创新创业训练计划项目等，在16+2实践周“职业技能训练”时机械设计综合创新实验题目，学生自由组队，综合利用《机械原理》《材料力学》《理论力学》《机械设计》《机械制图》等课程知识，合理分工，利用Fischertechnik组合模型，完成相关综合创新实验设计任务，力求达到培养综合设计能力、工程实践能力、创新实践能力、团队协作能力等的教学目标。
三、机械设计综合创新实验教学示例
为解决菠萝采摘生产效率低、人工成本较高、果农劳动强度高、芒刺对果农伤害较大等问题，我校17机械班某组学生基于慧鱼组合模型设计了一款小型手扶式菠萝自动采摘机。右上图为菠萝采摘机部分功能装置，分别为成熟识别装置、传输装置，考查学生对《机械设计》教学中电动机、减速器装置、齿轮传动、皮带传动、链条传动/螺栓连接等知识的理解与掌握。基于慧鱼工程技术的机械设计综合创新实验教学中，我校学子在第八届全国大学生机械创新设计大赛（慧鱼组）中获得国家三等奖1项，立项大学生创新创业训练计划项目国家级2项、省级1项，发表省级以上科技学术论文3篇，申报专利1项。目前，我们正在以国家级大学生创新创业训练计划项目为依托，积极备战中国—东盟高校创新创业教育联盟大学生创意机器人设计大赛和第九届全国大学生机械创新设计大赛，期望取得优异成绩。
四、结语
机械设计实践实验教学对学生工程实践能力培养具有重要的意义。为解决实践实验教学效果差的问题，本文提出可基于Fischertechnik模型搭建机械创新人才培养平台，结合教师科研、机械工程专业学科竞赛与大学生创新创业训练计划项目以及16+2实践周“职业技能训练”开展机械设计综合创新实验。该教学模式不仅使学生对课程知识加深理解，而且也调动了学生的学习积极性，培养了学生的创造性思维，教学效果良好。
关键词:自动控制技术；智能化；仿生物系统化；绿色压力；机电一体化产品
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）04-0116-02
机电一体化产品简单的理解就是机械产品与电子产品的融合，机械技术与电子技术的融合，机械零件与电子元件的融合。两者共同完成某一机电功能。这也只能是传统意义上的机电一体化产品的定义。
现实生活中的机电一体化产品举不胜数。我们日常生活中使用的空调、洗衣机、微波炉、油烟机、吸尘器、电吹风等都是典型的机电一体化产品；在机械制造领域中广泛使用的各种铸造设备、锻造设备及机床、数控加工中心等也是典型的机电一体化产品；在工程机械领域中的挖掘机、装载机、起重机、搅拌站、桩工机械、路面机械等，都是用得较为广泛的机电一体化产品；在冶金设备领域，高炉、转炉、连铸机、轧钢机等更是高度机电一体化产品。
一、机电一体化产品的技术构成
机电一体化技术是各种高新技术的融合体，它主要包括以下几方面技术：机械技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和计算机与信息技术等交叉融合的系统技术等。
（一）机械技术
机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，实现从机械原理的选择到机械结构的设计和机械零件的选材，都能达到最优化配置；并且保证最佳的使用性能与寿命；在维修保养上最大限度地做到简洁、明快，甚至达到免维护。
（二）自动控制技术
自动控制技术是能够在没有人直接参与的情况下，利用自动控制装置使生产过程或生产机械自动地按照某种规律运行，使被控对象的一个或几个物理量（如温度、压力、流量、位移和转速等）或加工工艺按照预定要求变化的技术。自动控制系统主要由：控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。
（三）传感检测技术
传感检测技术是机电一体化产品的系统感受器官，它负责把一线的实况用各种信号传递给机电一体化产品的指挥中枢，即计算机或自动控制单元，是将电子系统或光电系统无法处理的外界物理量或化学量转换为电信号的关键技术，它包括：电阻式、电容式、电感式、压电式、磁电式、温度传感器及光电式和数字式、波式和射线式传感器，还有相应的测试电路和信号处理技术等。
（四）伺服传动技术
伺服传动技术是指在控制指令的指挥下，控制驱动执行机构，使机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。采用不同的分类方法，可以得到不同类型的伺服系统。按控制原理（或方式）不同，表示的方式有开环、闭环和半闭环三种形式；按被控制量性质不同有位移、速度、力和力矩等伺服系统形式；按驱动方式不同有电气、液压和气压等伺服驱动形式；按执行元件不同分为步进电机伺服、直流电机伺服和交流电机伺服形式。
（五）计算机与信息技术
机电一体化产品中的信息存取、交换、运算、判断与决策、记录等都属于此类范畴，计算机与信息技术在整个机电一体化产品中起到类似于人类大脑和中枢神经的作用，它是指导其它功能部分完成各自任务的总指挥。
二、机电一体化产品的未来发展趋势
“2011 IEEE 机电一体化与自动化国际会议”于2011年8月7日至10日于北京召开。IEEE 机电一体化与自动化国际会议（ICMA）是机电一体化、自动化领域的权威会议，在国际机器人及自动化等领域具有重要影响力。曾在中国、加拿大、中国香港、日本等国家和地区成功举办过7次。来自各国近440名学者参加了会议，围绕智能机电一体化、机器人系统和自动控制方面的最新研究成果及未来发展方向等问题充分交流。从此次会议的议题不难看出机电一体化的发展趋势趋向于智能机电一体化方向。
随着科学技术的飞速发展，机电一体化产品目前不仅向智能化方向发展，而且还向仿生物系统化方向发展，应用范围愈来愈广。
（一）智能化
随着人类文明的进步和科技的超越式发展，人类扮演的角色越来越趋于简单、明了化，人们追求高品质与快节奏的生活与工作方式，那么机电一体的发展也就越来越趋于“傻瓜”式与“一键操作”式，这样能把人类的活动从复杂的按部就班的程序化中解脱出来，用更多的时间来享受生活和工作给我们带来的诸多便捷。未来的机电一体化产品，在开发与设计的时候，顺其自然，第一先考虑的就是智能化。
智能化简单的说就是具有人工智能或模拟人类智能的系统。目前，专家系统、模糊系统、神经网络以及遗传算法，是机电一体化产品实现智能化的的主要核心技术。这四种技术相互关联，密切联系。随着机械制造与自动化程度的不断提高，将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动，并会对制造中出现问题进行分析、判断、推理、构思和决策。可以认为把类似于人类的“大脑”（人类高度文明的汇缩体）装在了机电一体化产品之上，产品随时启动，“大脑”随时工作，去判断人类想要达到的各种需求，并能做出令我们满意的行为。人类的大脑思维系统被模块化的复制到机电一体化产品之上。
目前机电一体化产品的智能化应用已成为趋势， 例如智能机器人和数控机床等。智能机器人是通过视觉、触觉和听觉等各类传感器检测工作状态，根据实际变化过程反馈信息并做出判断与决定。数控机床的智能化体现在各类传感器对切削加工前后和加工过程中的各种参数进行监测，并通过计算机系统做出判断，自动对异常现象进行调整与补偿，以保证加工过程的顺利进行，确保加工精度和质量要求，最后加工出合格的产品。
（二）仿生物系统化
今后的机电一体化对信息的处理会做得更加完美与准确，这就依赖先进的数据处理与模块仿真系统的支持。人们从动物那里获得了启示，依据动物对外界反应的习性与规律，模拟其习惯做法，把其应用到机电一体化方向。比如说我们开发的机电一体化产品，在接受外界刺激的时候，根据动物常规习性和一般反应规律，机电一体化产品应该做出类似于动物的反应动作或程序准备工作，根据目标完成任务独立选择最优的行为动作，来实现目标任务的准确反应与目标的圆满完成。
更准确地说，仿生物系统化是集动物习性、智能化于一身的技术。此类产品如仿生物宠物狗、动物园里的仿生物虎妈妈等，这都是研究的课题。考虑到仿生物系统化研究过程的复杂性，最关键的是被仿的生物习性与要完成的机电一体化产品行为之间的相似性研究与系统模块的生成，仿生物系统化的道路还有很长的路要走。
新的时代脉搏在涌动，赋予我们在新的领域更高层次的挑战，机电一体化的发展也被赋予了崭新的使命。在发展科技不辱使命的前提下，我们更应该注重人性化理念与伦理道德，科技和信息的快速发展带来的绿色压力，充分考虑科技与生存环境的关系，共同建设好一个和诣、健康、高度文明的国家。
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Abstract： Based on the principle of following the mechanical manufacturing process requirement， this article focuses on the matters needing attention in the process of mechanical design and puts forward reasonable processing measures from 3 aspects： to enhance machining accuracy， to improve processing surface quality and to increase design standardization.
关键词： 机械制造工艺；机械设计；注意事项；工艺措施
Key words： machine manufacturing technology；machine design；matters needing attention；processing measures
中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）27-0043-02
1 机械制造工艺的基础知识
机械设计（machine design），根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。
机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、安全生产、技术检测和健全劳动组织的重要依据，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。其中，工艺规程是直接指导产品或零部件制造工艺过程和操作方法的工艺文件，它直接对企业的产品质量、效益、竞争能力起着重要的作用。关于机械制造工艺的具体内容简单介绍如下：
1.1 生产过程和工艺过程 在机械制造工艺中，生产过程是指在制造机械产品的时候，将原材料或半成品转变成为产品的所有过程总和，这一过程具体包括：生产技术准备工作；原材料及半成品的运输和保管；毛坯的制造；零件的各种加工、热处理及表面处理；部件和产品的装配、调试、检测及涂装和包装等，而工艺过程是指在生产过程中直接改变生产对象的尺寸、形状、性质及相对位置关系的过程，比如毛坯制造、机械加工、热处理、表面处理及装配等。其中，机械加工工艺过程是指用机械加工方法直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其成为产品零件的过程，这一过程是由一个或若干个工序组成，而工序又可分为安装、工位、工步和走刀。[1]
1.2 工件装夹 工件在开始加工前，首先必须将工件摆放在机床或夹具上的正确位置，这一过程就称为定位，同时为了使定位好的工件在加工过程中保持正确位置，还需要将工件固定夹紧，这一过程称为夹紧，因此这两个过程合起来成为装夹。在一定程度上机械加工工艺中的工件装夹是否合理不仅会影响到工件的加工质量，而且也会直接影响产品的生产率、加工成本及安全稳定性能。一般而言，在机械制造工艺中经常使用的工件装夹方式主要有直接找正装夹、划线找正装夹、用夹具装夹等方式。
1.3 定位 在机械制造工艺中，为了保证工件的精度，必须做好工件的定位工作，工件常用的装夹定位方式有：直接找正、划线找正和用夹具装夹三种方式。定位的首要工作是要根据加工工件的情况选择好定位基准，机械制造工艺所说的基准其实是起到确定工件和加工工具之间位置关系作用的那些具体点、线或面，根据所起的作用和应用场合的不同，基准一般可分为设计基准和工艺基准，同时工艺基准按照不同的要求和标准，又分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。
1.4 加工精度 在机械制造工艺过程中，获得良好的加工精度至关重要，直接影响产品的优良特性，根据不同的要求，加工精度可以划分为尺寸精度、形状精度、位置精度和表面质量要求四大类。在实际机械加工过程中，为了获得良好的尺寸精度，一般采取的方法有：试切法、调整法、定尺寸刀具法、自动控制法等；与获得尺寸精度的方法不同，获得形状精度的方法主要有：轨迹法、成形法、展成法等。
2 机械设计过程中的注意事项
要想保证机械设计高效准确，就必须在进行设计过程中统筹考虑机械制造工艺的要求，机械设计的整个过程涉及很多方面的内容，在机械设计的研究和分析过程中，每个阶段都有自己的重点任务和注意事项，为确保设计取得良好的效果，就必须在整个过程中掌握系统、科学、合理的设计方法，根据工件的加工过程，需要注意以下两点：一是设计要贴合制造工艺实际。研究设计阶段主要负责设计零件的设计方案，是整个机械制造工艺的基础阶段，对后面的所有阶段起着举足轻重的作用，故而在这一阶段内，设计零件时要注意严格按照生产工艺要求来合理布置设计图纸，同时也应该注意加强与车间操作工的沟通，主动了解工件的具体生产制造过程，认真听取现场技术人员和工人对设计的意见和建议，并根据他们的建议及时对设计方案进行调整和修改。二是安装调试指导设计。机械设备的安装调试是整个机械制造工艺的最后阶段，这一阶段决定着设计方案的实际效果能否达到预期目的，在这个阶段必须严格按照技术要求进行安装及调试，根据具体情况及时处理现场发生的各种技术问题，这些具体的安装过程和内容对于前期的机械设计具有实际指导意义，这一过程的经验对于机械设计人员而言，可以帮助他们通过安装和调试工作获得设计的依据，从而可以提高他们的设计水平。对这些设备进行安装、调试、试生产等一系列过程之后，可以通过实际使用效果对产品的质量进行评价和分析，从而确定是否满足机械设备的使用要求。[2]
3 基于机械制造工艺的机械设计合理化措施
3.1 提高加工精度的工艺措施 在机械设计加工过程中，误差不可避免，而只有对产生不同误差的原因进行详细分析和研究，才能有针对性的采取相应预防措施以减少误差的出现，从而有效的提高对加工工件的精度。要想提高加工零件的几何精度可以考虑改进所使用的夹具，或者通过改进测量工具来提高精度，要想提升控制误差的水平，就需要对加工误差进行分析，必须弄清楚产生误差的原因，一般而言，由于系统应力、热变形、刀具磨损、内部应力等情况均会产生误差，根据对应的原因采取相应的解决措施，一般常用减小误差的方法有：误差补偿法、分化或均化原始误差法、转移原始误差法等。
3.2 提高加工表面质量的工艺措施 机械加工表面质量是指零件经过机械加工后的表面微观不平度，也被称为粗糙度，加工表面质量直接影响产品零件的物理、化学和机械性能，甚至直接影响到产品的性能、可靠性、寿命。为了提高零件的加工表面质量，通常采取以下措施：一是注重刀具的选择。为了提高加工表面质量，加工刀具应根据加工件的属性尽量选择使用刀尖圆弧半径较大、副偏角较小或合适的修光刃或宽刃精刨刀、精车刀，也就是说选用与工件材料适应性好的刀具，从而减小了工件的表面粗糙度；二是选择适当的切削条件。要想获得良好的工件表面质量，根据材料不同采取不同切削速度可以有效抑制积屑瘤的产生，另外，减小进给量，采用高效切削液等措施也是通常采取的有效方法；三是减少表面层变形强化。要减少表面层变形，可以采取多种方法，而在使用刀具进行加工工件时，则要注意合理控制后刀面的磨损宽度和切削用量，通常会采用较高的切削速度和较小的进给量再辅以有效的切削液，便可取得良好的效果。[4]
3.3 提高设计标准化的工艺措施 在机械设计过程中，标准化是当前机械行业的一个重要发展趋势，通过设置一个共同的标准，让机械零件的尺寸规格、性能、结构得到有效的统一，这样不仅可以有效提高产品质量，还可以有效降低生产成本，所以在机械设计的层面上就要充分考虑提高产品零件标准化水平，只有这样，才能提升产品的设计水平，增强机械产品在市场中的竞争力。
3.4 加强绿色制造的工艺措施 在机械设计中引入绿色制造的理念可以有效提升机械设计的成功率，进而基于绿色制造理念的机械制造工艺与传统的制造工艺便会产生一些区别，与传统的制造工艺相比，基于绿色制造的工艺更注重对环境的保护，并在此基础上确保经济效益达到最大。基于绿色制造的工艺措施应该充分考虑产品的绿色开发，减少在生产使用过程中产品对周围环境的污染，要保证这一目标要求，首先要做到在机械建模的时候就要确保绿色设计，采用系统化的设计方法，选择绿色环保的材料作为原材料，另外为了提高原材料的利用率，确保原材料在具备良好环境适用性的基础上还要能充分满足生产工艺的要求，充分考虑产品的回收和循环使用。
参考文献：
[1]刘改云.浅谈机械设备设计研发中的若干问题[EB/OL].中国论文下载中心.
[2]赵岩，丁延松.影响机械加工表面质量的因素及改进措施[J].技术与市场，2010（5）.
2007年的时候，一次偶然的机会，我参加了由中国地理协会举办的“地球小卫士”论文大赛，当时我所选择的论文课题是“关注校园用水问题”。也就是在那次论文的写作过程中，我发现了校园用水的巨大弊端，并萌生了自己动脑解决这种问题的想法。
论文完成后，我便着手于校园用水的具体调查，结果发现了其中存在着以下两大问题：
1 学校是一个废水量产生巨大的场所，据初步估计，一所普通型寄宿制学校每天所产生的废水量达到3吨之多。
2 学校公厕所采用的机械式冲水系统是最大的校园水资源浪费途径，这主要体现在其不合理的冲洗规律与大水漫冲的方式。
找到问题的关键点后，我向自己提出了疑问：能不能将所发现的问题有机地联系起来。用一种方法来同时解决两个问题呢?经过一段时间的思考、与老师的交流和查阅资料，我发现解决这个疑问最可行的方法就是设计一套特殊的校园公厕冲水系统。
确立基本思路后，我便将调查的重点放在了学校的公厕上，很快我又将目光聚集在普通学校公厕所使用的机械式水箱之上，对!问题就出在这个常见的水容器上――由于机械式的缘故。它根本无法达到符合校园特殊作息规律的放水方式，另一方面，它在冲洗厕所的过程中还存在着巨大的净水消耗量。于是设计一种特殊的水箱变成了该冲水系统的关键。
受到这些调查的启发，我决定设计一种特殊的水箱，并且在我的预想中它应该具备以下两大功能：
①蓄／放水严格符合学校的特殊作息规律：
②冲洗所用的部分水将来自于学校本身所产生的废水。
有了想法的我便找到科技站的辅导老师与之沟通，在讨论的过程中，老师向我提出了废水如何收集的问题，联系物理上所学的知识，我给出的答案是：“可以将楼上的下水管道连接在楼下的特殊水箱上，使其依靠自身的重力势能自然蓄满。”同时为了达到更好的公厕冲洗效果，我们决定将功能②改为“一部分冲洗所用水来自于学校本身产生的废水，并使水箱具备废水一净水的顺序放水模式。”
二、研究试制
1 第一次试制
有了设计目标后，我便开始了模型的设计，为了实现功能①，我决定在该特殊水箱中引入电动时控机制，使其同学校的电铃联动，达到符合学校特殊作息规律的目的。至于功能②，为了实现在不同废水蓄水量下都能以废水一净水的顺序放水。我又引入了“浮子一杠杆一机械阀”系统。同时考虑到水箱的防护措施，我又在设计中加入了废水沉淀槽与过量满溢口两个部分，终于完成了设计方案(见图1)。
征得老师的认可后，有趣的实物制作环节便开始了。由于演示的需要，水箱的材质不得不设计为透明材质，同时为对应电学与机械原理部分，我还需要一个时控开关、几个电阀门和一些机械零件――这些东西在银川这个机电不是很发达的城市并不常见，没有办法的我只好求助于网络购物，总算在一番周折后备齐了模型零部件。
因为自己是男孩子，从小就爱捣鼓东西，所以模型的装配并没有花太多的时间。倒是该水箱的机械控制部分的调试花了不少时间，这其中主要调节的便是杠杆的精度、机械阀门的灵敏度以及浮子的施力情况等。令我欣慰的是，家人与老师的理解与支持令我最终完成了这项冗长的工作，完成了可以流畅运行且符合预期目标的系统模型(见图2)。
2 第二次试制(本次申报制作)
第一次试制后，尽管这个刚出炉的系统模型达到了我的预期目标，可是在多次的演示中，它的弊端也渐渐暴露出来，这主要是水箱机械部分的低精确度性，由于脏水密度的多变性，使得用于控制杠杆的浮子无法精确受力，致使与之联动的机械阀门灵敏度大大下降。这些因素最终所导致的就是脏水一净水的放水顺序不能很好的体现。鉴于此，我决定对第一次的试制模型进行改进，再次与辅导老师沟通后，我们一致认为应该用电学原理来代替机械原理。
思路看上去清晰明了，可是具体设计起来就变得十分困难，由于要考虑到安全性、节能性、高效性和精确性等诸多因素，水箱的改进部分。即电学部分的设计一直一筹莫展，直到我偶然间观察到了小区楼道中照明灯所使用的光敏开关，是的!解决问题的关键就是它!可以利用它来大幅度提升水箱的灵敏度!
凭借着灵感与努力的力量，不久我就拿出了第二套设计方案(见图3)，这次的原理几乎得到了所有人的肯定。于是趁热打铁，我很快便投入到了新系统模型的制作当中。
由于有了之前的经验，这次的模型制作与调试工作进行的比较平稳，大约两星期后，新系统模型便出现在了所有关注我的人面前，饱受他们的提议后，我又对模型局部做了些许修改，最终在两个多月的努力后敲定了成品!
三、产品推广
该产品可应用于所有作息规律特殊、人流量大的场所。且作品耐损性高，成本便宜，易于推广。
四、存在的问题和受到的启发
随着高等教育改革的不断深入，高职教育以适应社会需要为目标，对人才的培养方案则要求以培养技术应用能力为主线来设计学生的知识、能力、素质结构。强调对学生技术应用能力的培养，理论知识则要求适度即可。工程材料逻辑性弱、概念繁多、内容分散、难于归纳重点。在过去的教学中沿袭了传统的教学模式，根据课程的性质和任务，以学科为中心组织教学。在知识的组织编排上从维护学科逻辑结构的严密性出发，强调其系统性和完整性。这种教学模式，强调了基本理论知识点的掌握而忽视了学生技能培养、知识点的综合性及实用性。其人才培养不能体现出新的高等职业教育的特色的教学模式。随着科学技术的进步，材料的发展也是日新月异，如何合理地选择、应用材料直接影响到产品的质量及生产成本。机械工程技术人员对材料的应用则侧重在正确地选择、应用材料，并且能够结合材料性能特点合理选择加工方法并制订工艺路线。因此，机械工程技术人员更需要与实际工作密切相关的材料基本知识以及对材料的应用能力，对材料的学习也就需要在了解材料基础知识的前提下，更强调要掌握产品在不同工作条件下的失效形式，并能根据工作条件对材料性能提出要求，经过对比、分析，选择满足使用要求且经济实惠的材料，而且还要能够合理地选择加工方法、正确地安排加工路线。那么，机械相关专业“工程材料”课程的教学则一定要符合机械工程技术人员的实际工作需要，更加强调学以致用。本次教学改革的目的是变“学科中心”模式为“能力中心”模式，这种教学模式是在分析某种职业岗位所要求的各种具体的业务能力的基础上有针对性地确定所需的知识内容，侧重强调综合性、实用性。
二、以“应用”为主旨重组教学内容[2-3]
工程材料内容繁杂，主要包括金属学基本知识、材料的强化与处理、常用金属材料（包括工业用钢、铸铁、有色金属及合金、粉末冶金材料）、高分子材料与无机非金属材料以及复合材料、材料成形技术、零件毛坯选择以及工艺路线制定等内容。本次教改以“应用”为主旨在教学内容上进行了整合优化。教学内容以传统金属材料的有关知识为核心，突出两条主线，即整个课程内容围绕“成分—组织—性能—应用”、“成分—工艺—组织—性能—应用”两条主线展开，教学过程保证了学科知识的完整性及系统性，更突出了知识的实践性。对主要的原理、规律及重要的概念定义作重点讲解，对常见金属材料的牌号、性能、热处理工艺、零件毛坯选择、工艺路线制定等与实际生产密切联系的一些知识点则结合实践灵活讲解。而一些抽象的难以理解的知识点如塑性变形机理等则进行了弱化处理。
三、改进教学方法，提高教学效率
改进教学方法是提高教学质量与教学效果的重要途径。为提高教学效率可采取以下措施：
1.上好第一节课
上好第一节课是培养学生对本课程学习兴趣的重要环节。第一节课采用“复习导入法”，如一上课首先让学生一起总结日常生活中常用的材料有哪些，工程材料有哪些，如何分类，然后引入正题讲明本课程的性质、目的及作用，让学生明白为什么要学材料课，都要学习哪些内容，应该怎样学。通过“复习导入法”来吸引学生的注意力，再一步步引导学生的思维跟着教师思路进行，从而提高学生的学习兴趣，避免抵触心理。
2.课堂内引入讨论，改进以讲授为主的教学方式
课堂讨论能使学生注意力集中，思维敏捷，是实行合作学习的重要途径，还能够及时反馈教学效果。教师在讲授过程中，要结合实际适时引入问题，鼓励学生积极参与，与教师思维同步，从而使学生的学习变被动接受为主动吸纳。在讨论过程中教师还要及时的对学生进行启发引导，并帮助归纳、总结得出结论。通过引入问题和讨论问题来培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
3.理论与实际相结合
学习理论知识的最终目的是要灵活应用于实际当中，因此在讲课过程中，教师应该尽可能地将一些工程实际应用案例贯穿于相关理论知识内，从而使学生能够准确地理解知识本质及其应用，最终培养他们理论联系实际分析解决工程问题的能力。例如，在讲到S、P杂质元素对材料性能影响时，可引入“泰坦尼克号”轮船断裂原因分析，如此一方面引起了学生的学习兴趣，另一方面使学生在学习知识的同时增强了理论联系分析问题的意识。
4.设置综合实验，提高学生对理论知识的综合应用能力
“工程材料”的传统实验主要是验证性的，要求学生明确实验的目的、要求及内容，之后仅仅是通过实际操作来验证结果。综合实验则更强调了学生的主体性，要求学生拿到任务书后，首要的是要进行实验方案的设计，而设计方案则需要理论知识作基础，并需要查找相关文献资料。通过小组讨论及教师指导的方式确定方案的可行性，并根据具体条件在实验中验证。设计方案的过程一方面调动了学生的积极主动性，另一方面综合分析、应用了所学的理论知识，强化了其理论联系实际的能力。
5.在平时作业中增加需要查阅资料并思考的题目
授人鱼不如授人以渔，在教学过程中不仅仅是要教会学生知识，更重要的是教会学生学习知识运用知识的能力。因此在平时作业中增加需要查阅资料并思考的题目，并以小论文的形式完成。为了完成作业，学生必须通过图书馆、网络去查找相关的文献资料，并结合所学专业知识进行分析筛选、整理应用，最终以恰当的论据对题目进行充分论证完成小论文的撰写。这类作业可以培养学生学习能力、独立检索文献资料并对占有资料进行分析整理并恰当运用的能力，还可以提高对知识的综合应用能力。
论文关键词：高职；机械设计基础；教学方法
《机械设计基础》课程是工科专业一门重要的专业基础课，是对学生进行设计能力、创造能力、工程意识训练的主要课程，对学生学习专业课程起着承上启下的桥梁作用。该课程具有较强的理论性与实用性，旨在培养学生掌握机械设计的基本知识、基本理论和基本方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，为后继专业课程教学和学生日后从事设计工作打下坚实基础。但是该课程涉及理论力学、材料力学、金属工艺学、机械原理、机械零件、液压气压传动等多方面内容，知识面宽，理论性强，而学生对这些知识和理论却很生疏。因此，在教学中学生缺乏学习兴趣，教学难以取得较好的效果。为此，笔者着重对《机械设计基础》课程的教学方法进行了探讨和研究。
帮助学生建立总体的知识框架
在几年的《机械设计基础》教学实践中，笔者深有感触，该课程由于理论性过强，实践性缺乏，学生缺乏相应的感性认识，难以建立一个整体的知识框架，难以将各章节的知识点有机地结合起来，给教学带来了很大的困难。鉴于此，教师在讲解本课程每一章节前，首先应让学生对要讲到的知识结构体系有一个系统的总体认识，强调每一章节之间的联系及其应用，以及本课程在教学内容方面应着重讲哪些基本知识、基本理论和方法；其次，应在实践能力方面对学生提出设计构思和设计技能的总体要求等，使学生从整体上把握好本课程的特点，帮助学生对本课程有一个总体的认识，从而建立一个总体的知识框架。
利用现代教学手段提高学生的学习积极性
在教学实践中，教师应充分利用实物、模型及挂图，通过在课堂中演示，增加学生的感性认识。学生在课堂上集中注意力的时间是比较短的，长时间地集中注意力，会引起他们的思维疲劳甚至厌烦。如果能利用现代多媒体教学手段，给学生一种具有新意的刺激，可以使学生的大脑皮层从原来的抑制状态转化为兴奋状态，从而提高学生的学习积极性。如讲到带轮时，播放带轮传动动画，可使学生有实际生活感，讲到轴系零件时，可适时地给学生在大屏幕上展示轴、键和轴上零件（比如一个带轮）配合的动画。利用现代教学手段的强大表现力吸引学生的注意力，必然会激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性。
处理好教师与学生的角色
学生是信息加工的主体，是知识的主动建构者；教师是学生的帮助者、促进者和指导者。对高职教学而言，学是矛盾的主要方面，教是矛盾的次要方面。因此，教师应注意在“学”字上多做文章。
《机械设计基础》课程具有实践性强的特点，在传统灌输式课堂模式下，其内容的广泛性与学时的有限性之间的矛盾影响了学生的知识掌握和分析设计能力的培养，远远不能适应素质教育的要求。该课程有些内容是对现实的抽象概括，有些则是现实相关内容的直接描述。在教学中，教师对直接描述实践的内容可采取现场教学、模型演示、光盘观摩、动画模拟、课后作业、操作性实验等多种形式，提出问题让学生自己探究解决。在学生解决问题的过程中，教师予以启发和引导，这样就在不知不觉中完成了师生间的互动。在活动中，可将学生分成几个小组，让各小组成员共同完成某项任务，并进行小组团体考核，从而加强学生的团体协作能力、相互学习能力和探究能力的培养。 转贴于 注重学生对教师教学的反馈
教师教学的目的是让学生获得知识和能力。对教师教学效果的评价，学生最有发言权。学生是教学活动的主体，教师要关注学生的教学评价。
《机械设计基础》课程教学存在一定的难度。由于其理论性和抽象性比较强，一部分学生可能在学习过程中存在这样或那样的问题，为了使自己的教学有的放矢，教师必须注重学生的反馈信息。教师应加强与学生沟通，采取多种形式了解学生。针对学生学习中存在的问题，不断改进自己的教学方法，使自己的教学适应学生，适应课程，进而更好地达到教学目的。
充分利用多种教学手段
随着教学改革的深入和课程体系的调整，《机械设计基础》课程的知识不断更新，学时逐渐缩短。但随着科学技术的进步和机械学科的发展，本课程需要向学生讲授的内容越来越多。要想在有限的教学课时内完成规定的教学内容，同时取得比较好的教学效果，教师必须精选教学内容，做到实用、够用。讲授时应突出重点和难点，结合本课程特点，重点讲清原理、设计方法、结构与应用。
要充分利用有利于改善教学效果的多种教学手段。在教学实践中，充分利用实物、模型，增强学生的感性认识；通过多媒体课件教学使学生对各种机构的工作原理及在各种机械中的实际应用有深入的了解，提高学生的工程意识，激发学生的学习兴趣。可以引入CAI教学课件展示各类机构的运动过程，呈现不易观察的零件内部结构与动态特征，演示实际加工机床的运动与加工过程等，使学生的视觉活动和听觉活动有机结合，变枯燥的结构内容为形象生动的内容，增强学生的感性认识，启发和引导学生积极思维，增强教学效果。使用挂图、投影仪等则可省去部分在黑板上画图的时间。
总之，采用行之有效的多种教学手段，不但可以改变传统的教学方式，使课堂教学变得生动活泼，提高学生的学习兴趣与热情，同时可节省大量的讲授时间，使教师在同样的时间内给学生传授更多的相关知识和信息，使教学效果与质量都得到提高。在教学实践中，要认识到各种教学手段都有其自身的特点，在课程教学中应充分发挥各种教学手段的长处，使其相互补充，以取得良好的教学效果。
加强实践教学活动
《机械设计基础》课程是一门实践性很强的专业基础课，加强学生的实践教学，可以使学生的认识得到升华，从知识型到思考型再上升为创新型。应多让学生进入实验室开阔视野，通过实验和实践，使原来抽象的理论鲜活起来，从而激发学生的学习兴趣和创造力。另外，开设新的实训组合有利于使学生掌握机械工程领域常用的实战手段和方法，培养他们的分析与综合能力及运用现代技术手段解决工程实际问题的能力。
