夏紅梅 汪劉一 甄文斌

（華南農業(yè)大學 工程學院，廣州 510642）

0 引 言

《機械綜合設計》是機類專業(yè)必修的主干設計實踐性課程，是完成《機械原理》和《機械設計》理論課程學習后，為期3周的設計實踐綜合訓練。傳統(tǒng)設計對象為運輸裝置上的減速器，采用手工方式計算，通過參照手冊、教材或設計實例進行模仿設計。設計題目形式單一，學生興趣和積極性不高。在零件選用和校核過程中，需要多次反復試算修改，學生花費大量時間在繁瑣的重復計算中，缺乏主動思考，難以理解和體會計算的實際工程含義。由于在分析計算和強度校核方面已花費太多時間，同時還要應付其它科目的考核，學生在繪制零部件圖紙時所剩時間不多，通常會以上屆同學的圖紙為基礎，稍作修改交差。設計結果容易繼承以前圖紙中存在的缺陷，造成圖紙多方面與說明書中的設計結果相矛盾，也難以達到鍛煉學生的工程表達和繪圖能力的目的。近年來，大學生就業(yè)形勢日益嚴峻，競爭壓力越來越大，如何以社會需求為導向，針對企業(yè)和市場實際需要，調整教學內容，提高學生的就業(yè)能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力，成為當前《機械綜合設計》課程教學改革與實踐的關鍵問題[1]。

1 改革內容與方法

當前珠三角企業(yè)正處在轉型關鍵時期，對有一定計算機繪圖、結構設計和創(chuàng)新設計能力的學生有大量需求。以就業(yè)為導向，改革現(xiàn)有《機械綜合設計》教學模式，從教學內容、教學方法上進行改革和探索，指導學生從工程應用的角度，結合創(chuàng)新設計思維，應用先進的現(xiàn)代設計方法及設計手段去解決工程實際問題，適應相關工程技術要求，逐步樹立正確的設計思想，增強設計創(chuàng)新意識和競爭意識。針對《機械綜合設計》課程教學存在的實際問題，結合市場就業(yè)需求，制定改革方案，具體內容包括：

（1）針對不同專業(yè)特點，結合生產和生活實際，設置更多元化的機械綜合設計題目，增強題目適用性、知識性和趣味性，激發(fā)學生的學習興趣和積極性，提高學生的創(chuàng)新意識和熱情[2-3]。

減速器作為機器中一個相對獨立的部分，其主要零部件覆蓋了機械設計基礎課程的絕大部分內容，便于學生在設計實踐中應用檢驗所學的知識，實現(xiàn)理論和實踐的結合。另外，不同類型的減速器和設計參數(shù)要求，所設計出的減速器的結果是不同的，選擇減速器作為題目從教學內容上來看是可行的。但每屆學生都重復同樣的設計內容，我校制圖課的測繪練習也以減速器為對象，再次面對同樣問題，學生缺乏新奇感，勢必降低了學生的設計積極性和創(chuàng)新性。為此，可結合專業(yè)特點和學生對本門課的掌握程度，在保留部分減速器設計題目同時，結合不同的專業(yè)特點，設計增加更貼近生產和生活的題目。如機制專業(yè)的學生可將普通機床的傳動系統(tǒng)作為設計對象，引導學生參觀相關機床，這樣在進行了相關傳動系統(tǒng)設計同時，增強了學生對專業(yè)知識的掌握，增加了設計興趣。對于車輛或汽車運輸專業(yè)的學生，結合其專業(yè)特點，設計汽車用變速器或差速器。對于機化專業(yè)的學生，可以設計農用車輪行走驅動系統(tǒng)，或果蔬采摘機傳動系統(tǒng)。貼近生活方面的題目如：小型割草機傳動系統(tǒng)，果樹修剪裝置傳動系統(tǒng)，洗衣機傳動系統(tǒng)，脫水桶傳動系統(tǒng)設計等。適當拓寬課程設計的選題不僅能夠讓學生得到更多的工程設計訓練，而且能發(fā)揮學生的主觀能動性，對于培養(yǎng)創(chuàng)新設計思維，進行創(chuàng)造性設計，起到事半功倍的效果。

（2）為能使學生在短短3周內高質量的完成機械綜合設計，在前期的機械設計基礎課程教學中實施機械綜合設計選題工作，將設計題目內容分散到課堂講解中，使學生通過聯(lián)系分析設計目標載體，增強理論知識的理解、消化和應用能力[4]。

在教學初始下達機械綜合設計題目，利用CAI輔助下達后續(xù)機械綜合設計任務，使學生能對設計目標有一定的感性認識，對設計內容有初步的認識和理解，對設計應注意的問題有大概了解和認知。在理論教學過程中，以綜合設計課題為導向，以任務為驅動，圍繞題目將綜合設計內容“化整為零”進行教學。結合設計課題有目的地進行引導，通過批改有關計算部分作業(yè)和答疑輔導，適時發(fā)現(xiàn)學生在計算中的錯誤，讓學生帶著任務主動學習，利用整個學期的課余時間進行準備、思考，充分醞釀。在機械綜合設計開始后，學生能有較充裕的時間繪制圖紙，編寫設計說明書。結合理論教學，開設減速器拆裝實驗，通過拆裝、調試，完成相應的測繪和分析，讓學生掌握傳動系統(tǒng)的零部件結構、形狀、裝配關系，對主要零件的制造的工藝過程有初步的了解，增強學生的感性認識。

（3）指導學生選用最新電子版機械設計手冊軟件，通過軟件查詢和計算功能，輔助學生查詢常規(guī)資料，實施傳動件的設計計算，標準零部件的選擇與校核，將學生從枯燥的計算中解脫出來，提高設計效率和質量[5-6]。

傳統(tǒng)機械綜合設計過程中，學生往往把設計理解為理論計算加繪制圖紙，根據(jù)書本公式得出計算結果，最后繪出圖紙，把大量的精力和時間用在設計計算和圖紙繪制上，沒有時間去考慮更好的結構設計方案和一些標準手冊、資料的查找和使用，也沒有認真分析有關的數(shù)據(jù)是由類比法或由經(jīng)驗得來。為此，可讓學生采用機械設計手冊軟件進行一些常見資料的查詢，零件的結構工藝性設計、典型傳動的設計與計算，使學生既不會盲目抄襲，又能從枯燥的計算中解脫出來，節(jié)省大量的時間，為學生的傳動方案選擇、結構設計繪圖提供充足的時間，調動學生的設計積極性。

（4）指導學生選用現(xiàn)代企業(yè)流行的計算機輔助繪圖軟件，繪制表達設計結果，采用從三維到二維的思路，使學生進一步加深圖形的空間理解和表達能力[7]。

隨著計算機輔助設計方法在企業(yè)中應用推廣，人才市場對熟練掌握3D設計軟件的技術人員需求量越來越大。學生在機械綜合設計之前已經(jīng)完成了PRO/E、UG、SOLIDWORKS，及AUTOCAD等軟件的學習。在圖紙繪制方面，可要求學生選用合適的軟件完成齒輪、軸、箱體、端蓋等所有機械零件的結構3D設計，通過屏幕展現(xiàn)來評估和交流設計結果。再進行機構的運動仿真和干涉檢驗，最后轉成二維工程圖紙。使學生在掌握設計基礎知識同時，提高軟件應用技能，樹立現(xiàn)代設計理念。

2 實踐方案

項目具體實施按以下思路組織開展：

（1）資料收集，人才市場調研，確定企業(yè)對機械設計類專業(yè)人才的需求方向。分析各專業(yè)目前學生的知識結構，明確學生的相關專業(yè)知識基礎。以人才需求為導向，結合各專業(yè)特點，制定機械綜合設計題目，撰寫設計任務書。

（2）指導學生依據(jù)個人興趣特點選題，準備機械綜合設計過程中所需的資料，并能熟練應用所需設計軟件。

（3）采用目標教學方法，指導學生在機械設計基礎理論教學過程中，結合設計對象任務要求，對各傳動環(huán)節(jié)主要參數(shù)進行設計計算。

（4）指導學生在機械綜合設計期間完善初步設計方案，進行詳細的結構設計。應用現(xiàn)代計算機輔助設計軟件繪制設計目標三維模型，將三維模型轉成二維模型，完善二維圖紙的繪制和標注。撰寫設計任務書，并對整個設計過程進行總結。

（5）開展公開答辯，要求學生能較好表述設計過程，通過提問點評，指出設計中尚存在的問題和不足，指導學生根據(jù)答辯結果對設計說明書和圖紙做進一步的改進。在設計評價方面，采用答辯與平時的設計表現(xiàn)相結合的方式，以圖紙、計算說明書和答辯成績?yōu)橹?，兼顧設計態(tài)度和出勤率等表現(xiàn)。

3 實施效果分析

以機制、機化、車輛及汽車運輸專業(yè)學生作為改革實踐對象，按上述教學改革思路和方案對《機械綜合設計》課程教學進行改革和實踐。兩年的改革實踐結果表明，設計題目的應用實踐性極大提高了學生的熱情和創(chuàng)新意識，約有45%的學生選擇傳統(tǒng)的減速箱題目，35%的學生選擇了與專業(yè)相關的實踐性題目，20%專業(yè)基礎知識掌握較好，對自身要求較高的學生，結合專業(yè)特點和生活實際自主提出了一些沒有實際參考，應用性和創(chuàng)新性強的題目，如：多功能健身椅、家用輔助健身裝置、單車自動打氣筒、環(huán)保型垃圾桶、糖果包裝機構的設計等。通過充分利用計算機輔助資料查詢、強度分析設計計算、輔助繪圖等軟件工具，學生的設計結果在方案合理性、計算速度和圖紙表達效果等方面相對以前有明顯進步和提高。

4 結束語

《機械綜合設計》課程教學改革和實踐以突出本專業(yè)領域的新知識、新技術、新方法，提高學生的就業(yè)能力，培養(yǎng)具有創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力的專業(yè)人才為目標，通過設計更有專業(yè)特色和趣味型的題目，激發(fā)學生設計興趣和創(chuàng)新意識；將設計題目融入前期機械設計基礎課程理論教學中，以問題為目標，將理論與實踐相結合，在提高理論教學效果的同時，為機械綜合設計的開展贏得寶貴時間；應用現(xiàn)代設計理論和方法，采用現(xiàn)代企業(yè)常用的計算機輔助設計手段，縮短資料查詢時間，提高設計效率、質量和創(chuàng)新性。改革的實施使學生能在較短的學習周期內了解、熟悉和掌握機械設計的基本方法和步驟，做出符合實際要求、質量較高的設計，為后續(xù)課程學習和將來就業(yè)從事實際工程工作打下良好基礎。

[1]郭鐘寧.以就業(yè)競爭力為導向創(chuàng)建有區(qū)域特色的機械工程人才培養(yǎng)教學體系[J].中國高教研究, 2004, (6):80-81.

[2]沈曉玲,平學成.《機械設計》課程設計的教改探索[J].華東交通大學學報,2007,24(12):175-176.

[3]蔡有杰.應用技術類學生《機械綜合設計》實訓課程的改革與探討[J].農業(yè)與技術, 2006, 26(5):195-197.

[4]周亞焱.目標教學在“機械設計基礎”課程設計中應用初探[J].當代教育論壇, 2008, (2):91-92.

[5]王之櫟,王大康.機械設計綜合課程設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010.

[6]張錦明.機械設計基礎課程設計指導書[M].南京:東南大學出版社,2009.

[7]呂文閣,陸藝華,胡運康,等.使用Pro/E實現(xiàn)“機械設計基礎”課程設計[J].廣東工業(yè)大學學報(社會科學版),2007,(7):205-208.