機械設計學(xué)課程教學(xué)探究論文
1功能原理設計之教學(xué)實(shí)踐
“功能”是機器的靈魂。功能原理設計的重點(diǎn)在于提出有創(chuàng )新的構思，是對后續的產(chǎn)品設計起著(zhù)決定性作用的工作，使機器的品質(zhì)發(fā)生根本性和革命性的變化。好的功能原理設計既應該有創(chuàng )新構思，同時(shí)，又應周全考慮其市場(chǎng)的競爭潛力，脫離國際國內市場(chǎng)需求的盲目創(chuàng )新是死路一條、沒(méi)有任何意義的�！熬C合”是功能原理設計的良策�！熬C合”是不可能有現存的、任何約定方法的；即：不可能只需按某種“方法”去做，就可以尋找到好的解法；功能原理設計的問(wèn)題往往是有多解的問(wèn)題，既不可能只有唯一解，也不可能絕對無(wú)解。這是如何教與如何學(xué)的難點(diǎn)所在。廣義功能原理設計的思想引入學(xué)習中。千百年來(lái)人們洗衣都是靠手工搓，擦板擦、刷子刷，更原始的方法是用棒打或腳踩。洗衣的目的是解決附著(zhù)在衣物表面的污垢脫落問(wèn)題。為了分離污垢和衣物物料，可以設計多種功能原理來(lái)實(shí)現，攪拌式洗衣機就是常見(jiàn)的解決方案：即在洗衣筒中心裝上一豎直的'立軸，在其軸上部靠筒底處安置擺動(dòng)翼，由傳動(dòng)機構帶動(dòng)，使它周期地正反向轉動(dòng)，使水流和皂液能與衣物不斷相互摩擦、碰撞沖擊、翻攪等，這樣就能達到洗滌的目的。人們總希望洗衣機的功能越全越好，后來(lái)又出現了集洗滌、漂洗和脫水功能于一身的全自動(dòng)洗衣機。近年來(lái)，洗衣機家族越來(lái)越龐大，種類(lèi)越來(lái)越多，新出現的洗衣機有：冷沸騰洗衣機（綠色環(huán)保，不需要洗滌劑）、烘干洗衣機、電磁洗衣機、氣流洗衣機、仿生搓板式洗衣機、模糊邏輯洗衣機等。這些都是廣義功能原理的設計成果。在打印機的打字功能發(fā)展的歷史上，原來(lái)的純機械式打字機由于受慣性作用的約束而難以提高打字速度，一開(kāi)始人們只從純機械的角度來(lái)解決問(wèn)題，于是出現了字球式打字功能原理和菊花瓣式字盤(pán)打字功能原理的打字機；這兩種純機械式的打字功能原理在提高打字速度方面的潛力是很有限的。其后出現了針式打印功能原理的打字機，這種針式打印功能原理引進(jìn)了電磁對針的控制，基本還是純機械的，但是它卻是作為一種純機械向廣義物理效應過(guò)渡的類(lèi)型，因為它打破了字頭打印方式的局限而采用了點(diǎn)陣方式，這就為隨后的噴墨打印和激光打印開(kāi)辟了成功的途徑。噴墨打印和激光打印則是典型的廣義物理效應的應用。打印機的發(fā)展歷史很好地證明了廣義功能原理以及廣義設計學(xué)思想的成功運用。
2案例教學(xué)實(shí)踐
案例教學(xué)法起源于美國。案例教學(xué)有助于培養和發(fā)展學(xué)生主動(dòng)參與課堂討論，頗具績(jì)效。在機械設計過(guò)程中，實(shí)用化設計是在功能原理的基礎上，將原理方案進(jìn)行結構化、轉化為實(shí)體，使原理構思一步一步地轉化為有實(shí)用價(jià)值的實(shí)體機械產(chǎn)品，達到實(shí)用的目的要求。對于機械產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，工作原理確定后，首先要進(jìn)行工藝動(dòng)作構思和分解，初步擬定各執行構件大動(dòng)作和各動(dòng)作的相互協(xié)調關(guān)系，即進(jìn)行機械運動(dòng)方案設計和機械簡(jiǎn)圖設計�？傮w布局的原則主要有：（1）有利于功能的實(shí)現；（2）結構緊湊；（3）動(dòng)力傳遞路線(xiàn)力求簡(jiǎn)短、直接、提高傳動(dòng)效率；（4）各零、部件的位置安排布局應該方便拆卸、裝配、調整、維修等，提供高度可靠的安全保護�？傮w布局此時(shí)引入案例教學(xué)恰到好處。如輪式裝載機、開(kāi)式壓力機的案例。輪式裝載機的總體布局為水平方向，工作頭在前部、發(fā)動(dòng)機在后部、中間是司機室，布局非常合理，有利于提高作業(yè)穩定性、有利于作業(yè)準確、有利于安全生產(chǎn)。而開(kāi)式壓力機則為垂直上下的總體布局形式，該機的動(dòng)力布置在上部，下部有機身和工作臺，便于操作，整機的穩定性好，方便沖壓成型作業(yè)。在機械運動(dòng)協(xié)調設計方面，不同行業(yè)的作業(yè)機械大有不同。如起重機械廣泛應用于企業(yè)、港口碼頭、建筑工地等；起重機械不僅可以作為典型的輔助生產(chǎn)設備，完成原料、半成品、制成品的裝卸搬運作業(yè)，還可以完成機電設備的安裝、維修等，而且也是一些流程作業(yè)（如鋼鐵冶金生產(chǎn)）中的必需關(guān)鍵重點(diǎn)設備；而起重機械一般由四大機構（起升機構、變幅機構、運行機構、回轉機構）、金屬結構、動(dòng)力設備等組成；四個(gè)獨立的機構只能采用“集中控制、分散驅動(dòng)”的設計。而在比較小型的機器設備中，如點(diǎn)鈔機、家用縫紉機、蜂窩煤成型機等，一般均采用“集中驅動(dòng)、分散控制”的設計，設計的重點(diǎn)和難點(diǎn)就是分配軸設計。
3商品化設計教學(xué)實(shí)踐
競爭是商品經(jīng)濟和市場(chǎng)經(jīng)濟的客觀(guān)規律，也是促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)力和源泉，機械設計要提出創(chuàng )新構思并使之迅速轉變?yōu)橛懈偁幜Φ漠a(chǎn)品，要在市場(chǎng)競爭中具有強大的競爭能力和生命力。檢驗設計成功的唯一標準是市場(chǎng)。設計的產(chǎn)品進(jìn)入商品市場(chǎng)：（1）首先給人以直覺(jué)印象的就是其外觀(guān)造型和色調。普遍心理選擇是先入為主。在市場(chǎng)經(jīng)濟的競爭背景下，某商品的外觀(guān)一旦被看得“入眼”，極大可能地通過(guò)“預選”、獲得參加“決賽”的資格。如林林種種的各色轎車(chē)和城市SUV，均有各自的擁磅者和消費群。（2）要使設計的產(chǎn)品勝于其它，獲得較高的市場(chǎng)占有率，就要力求做到“價(jià)廉、物美”。價(jià)廉必須降低成本；物美必須保證質(zhì)量和優(yōu)越的性能，就要運用“價(jià)值工程原理”進(jìn)行價(jià)值優(yōu)化設計。（3）產(chǎn)品的通用性是現代產(chǎn)品不可忽視的問(wèn)題。為縮短設計周期，使設計的產(chǎn)品以高速度、高質(zhì)量、多品種去參與競爭，產(chǎn)品的結構件和組合件要實(shí)現三化：標準化、系列化、模塊化。（4）適用性是爭取用戶(hù)的重要手段，可以拓寬面向，考慮一機多用和具備多功能，更新產(chǎn)品以滿(mǎn)足市場(chǎng)不同需求。（5）綠色環(huán)保的要求、可回收設計，資源利用率最高，能源消耗最低的機械產(chǎn)品。以前的機械設計教學(xué)不太重視機械產(chǎn)品的實(shí)用化、商品化，現在尤其應該改變這種固有的觀(guān)念，要讓學(xué)生懂得功能原理設計、實(shí)用化設計、商品化設計都是同樣重要的。
4結束語(yǔ)
工程教育本質(zhì)上是一種創(chuàng )造性教育，設計和科學(xué)研究這兩者的基本區別在于設計是“創(chuàng )造（Innovation）”，而科學(xué)研究則是“發(fā)現（Discovery）”，設計教育是貫徹創(chuàng )造性教育的最理想的陣地，過(guò)去的設計教育在創(chuàng )造性培養方面幾乎沒(méi)有注意，以至使我國目前很多企業(yè)幾乎難以適應當前急需研發(fā)有市場(chǎng)競爭力產(chǎn)品的任務(wù)。機械設計學(xué)結合案例教學(xué)，極大地調動(dòng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習的主觀(guān)能動(dòng)性和創(chuàng )造性，從感性認識上升到理性認識，全局觀(guān)念逐漸得到鍛煉和升華，為未來(lái)的機械設計工程師打下了堅實(shí)的基礎。
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