機械原理
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機械原理范文第1篇
如果我們想要了解機械加工成形的原理，那么首要的任務就是要知道什么是機械加工、機械加工的含義、機械加工的內容、機械加工行業的發展等。下面我們就了解一下什么是機械加工。
一、機械加工簡介
（一）、機械加工的概念
機械加工，顧名思義，就是運用一定機械加工機器對要加工的物品進行加工，從而使要加工的物品在原來的基礎上在尺寸外形和有關性能上有所改變，從而達到我們對物品加工的目的。機械加工還有廣義和狹義上的概念。廣義上的機械加工主要就是指把要加工的物品在機器上，或者說是運用一定的機械手段讓物品達到我們的理想狀態的一個生產制造過程；而狹義上就是指運用銑床、鉆床、壓鑄機、車床、沖壓機等有關專用的機械設備對零件進行加工制造的過程。其實，總的來說，機械加工就是一個運用機械手段制造加工零件的過程。
（二）、機械加工的分類
機械加工有冷加工和熱加工兩種，冷加工和熱加工是按照被加工的零件加工時所處的溫度狀態決定的。所謂冷加工，就是在保證被加工零件的物理性質和化學性質不變的前提下進行加工，因此，冷加工是需要在常溫下進行工作的；相反，在不是常溫下進行的機械加工就被叫做熱加工，而這種不是常溫下的溫度同樣也分為兩種，一種是高溫，一種是低溫，這兩種溫度下的零件加工過程中，被加工零件的化學和物理性質是會改變的。
（三）、機械加工工作
在一些日常生活中，我們經常能看見很多有關機械加工的工作。例如我們會在一些建筑工地上看見工人焊接鐵片、裝修人員對室內進行裝修過程中進行鉆眼、維修公司對機電商品的維修等等。總的來說，機械加工工作有很多，其中包括：燈絲電源繞組、金屬拉拔、重型加工、激光切割、金屬板材彎曲成型、等離子切割、模鍛、水噴射切割、金屬粘結、精密焊接等。
（四）、機械加工行業的發展的重要性
在如今飛速發展的社會經濟條件子下，機械加工行業成為了各個行業發展的前提，因為無論其他行業如何發展，首先最根本的就是機械加工行業。比如一個產品的成形過程離不開機械加工；一個商品的包裝離不開機械加工；商品的運輸途徑、銷售途徑同樣離不開機械加工。機械加工行業是一個為人們提供機械產品的必要性行業，是一個國民經濟的裝備部隊，是一個衡量國家經濟發展的標準之一。縱觀西方的一些發達國家，他們國家經濟的發展靠的就是機械加工制造業的發展，我國近幾年發展迅速，很大程度上也是取決于機械加工制造行業的高超技術的發展。因此要想成為行業中的首領，經濟中的強國，就要把機械加工制造放在發展的突出位置。
二、機械加工成形的過程
（一）機械加工成形過程簡介
機械加工的過程就是零件加工成形的過程，各種零件的加工過程都有所不同，但都必須遵循一定的規律，而且都必須經歷機械加工的生產過程。對于機械機器的生產方式而言，機械加工的過程包括對所需原材料的運輸和保存、對零件做好生產前的準備工作、制作毛坯、對零件進行加工并且進行熱處理、裝配生產的產品、然后進行調試、涂油漆并且對產品進行包裝等內容。
然而機械加工中最重要的就是機械加工的工藝過程，工藝過程就是指的直接改變被加工物體的形狀、尺寸等外在特性，或者直接改變他的內在性能，并且把加工的物品加工成一個成品。
（二）機械加工成形所需器械
機械加工過程中要用到很多器械，例如：數顯車床、數顯成型磨床、數顯銑床、電火花機、內圓磨床、慢走絲、快走絲、中走絲、萬能磨床、激光焊接、還有一些可以對零件進行精密加工的有關車、刨、磨等加工機器，這種機器功能很全，局限性小，能夠加工一些形狀不太規則的零件，并且能夠達到很精密的程度。
三、機械加工成形的原理
機械加工成形的過程都要遵循一定的成形原理，下面我們就具體幾種機械加工工作的成形原理進行分析。
（一）、零件表面機械加工的原理
各種東西都有它獨特的外形特性，尺寸形狀是不同的，但他們也有相同的地方，就是表面，例如圓柱、正方體、長方體、甚至不規則的幾何體都是由很多個表面構成的。如果我們要得到我們需要的形狀，就要對零件進行切割等機械加工工序，而對于傳統的零件表面的成形原理太過局限，而且缺乏描述上的準確性，因此我們就要對零件表面成形的原理進行完善。
1 機床上零件表面成形的過程及原理
對于線性表面的需加工零件，需要運用金屬切削機床進行加工。而這種零件表面發生線的成形原理就是這種現行的表面通過導線以及母線之間的相對運動而成形的原理。
2 簡單表面的成形原理
簡單表面的母線是沿著它的導線進行平行移動的，而它的導線是一種簡單的成形線，有的導線就是圓或者直線。簡單表面大多都是可逆的表面，就是說簡單表面的導線和它的母線是可以交換的，因此，簡單表面的成形方法有很多種。例如：加工直齒圓柱齒輪的齒輪廓表面時，要用到滾齒機，在齒輪的端面上，多齒滾刀首先了漸開線的母線。
（二）、超音波切割應用技術的過程及原理
超音波切割應用技術主要是應用于電子產品的有關零件，陶瓷有關的零件，還有光學的有關零件，主要針對的是一些加工比較困難的材料切割過程，例如玻璃還有陶瓷。因為普通的切割刀片有很大的局限性，例如刀片鈍化、氣孔堵塞等晴況，都會給材料的切割帶來困難。因為這些原因，我們發現了超音波切割應用技術，這種技術有一定的加工原理，這種原理是把主軸后方的一個超音波振動器產生的前后振動，然后經過切割刀片的基臺和主軸把振動傳送到切割刀片的外圓部分，并且將其轉換成半徑方向上的膨脹運動。通過這種轉換振動的方式，得到超音波加工所需要的理想振動方向。
超音波切割加工的的結果是一邊使加工物體的表面產生一些細小的破碎屑，并且一邊對其進行加工，這樣很大程度上的降低刀片的負荷程度。超音波切割技術在運用過程中產生的振動，使得加工物品和切割刀片之間產生了細微的空隙，這種空隙的產生很大程度上改善了磨粒的有關冷卻效果，除了這些，還可以防止磨粒的鈍化，和之前所說的氣孔堵塞等現象的發生，除此之外最重要的就是能夠延長刀片的壽命并且會使物品的加工質量有所提高。
機械原理范文第2篇
關鍵詞：機械原理；機構創新設計；應用；案例
設計是把各種先進科學技術成果轉化為生產力的一種方法和手段，是人類征服自然改造世界的基本活動之一，是人們為滿足一定的需求而進行的一種創造性活動的實踐過程。就機械設計而言，它是從給定的合理的目標參數出發通過各種手段和方法創作出一個所需的優化的機器或機構的過程。機械設計理論和方法是隨著人類無止休的需求及科學技術的進步而發展和成熟的。近幾十年來電子技術、信息技術、計算機技術的突飛猛進讓機械設計發生了翻天覆地的變化，出現了有限元分析、優化設計、可靠性設計、計算機輔助設計等新方法，使設計質量和速度有很大提高。作為將來的機械工程師十分有必要了解機械設計理論和方法的發展歷程、研究現狀、未來發展趨勢，熟悉和掌握現代機械設計方法，應用于實際[1]。
一、機械設計原理概述
機械設計理論與方法論是關于機械設計本質和設計方法的系統理論，目的在于揭示機械設計過程的本質規律，探索各種有效的設計方法，為實際的設計工作提供指南。現代設計理論和方法在現場生產實際中具有廣闊的應用天地，它覆蓋了所有機械產品的設計及制作過程，對于提高生產率，加快國民經濟的發展有著重要的意義。
二、機械創新設計中的機構創新
把含有3個構件以上、且不能再進行拆分的閉鏈機構稱為基本機構，其要素是閉鏈且不可拆分性。基本機構可以直接應用在機械裝置中，只有一些簡單機械中才包含一個基本機構，如空氣壓縮機中包含一個曲柄滑塊機構。若干個互不連接、單獨工作的基本機構可以組成復雜的機械系統。各基本機構之間進行運動協調設計。各基本機構通過某種連接方法組合在一起，形成一個較復雜的機械系統，這類機械是工程中應用最廣泛、也是最普遍的[2]。
1.機構的創新設計
機構組成原理：把基本桿組依次連接到原動件和機架上，可以組成新機構。機構組合原理為創新設計一系列的新機構提供了明確的途徑。機構的創新設計分為以下幾種形式：（1）機構的串聯組合與創新設計：前一個機構的輸出構件與后一個機構的輸入構件剛性連接在一起，稱之為串聯組合。前一個機構稱為前置機構，后一個機構稱為后置機構。其特征是前置機構和后置機構都是單自由度的機構。（2）機構的并聯組合與創新設計：可以將幾個單自由度的基本機構的輸入構件組合起來，保留單自由度構件的輸出運動；可以將幾個單自由度機構的輸出構件組合起來，保留單自由度構件的輸入運動；也可以將幾個單自由度基本機構的輸入構件和輸出構件分別都組合起來；均稱為并行連接。其特征是各基本機構均是單自由度機構。（3）機構的疊加組合與創新設設計：機構疊加組合是指在一個基本機構的可動構件上再安裝一個以上基本機構的組合方式。把支撐其它機構的基本機構稱為基礎機構，安裝在基礎機構可動構件上面的基本機構稱為附加機構[3]。（4）機構的封閉組合與創新設設計：一個兩自由度機構中的兩個構件用單自由度的機構連接起來，形成一個自由度的機構系統，稱為封閉式連接。其特征是基礎機構為二自由度機構，附加機構為單自由度機構。
2.基于原機構的再生創新和綜合
基于現有裝置的再生創新綜合，其設計全過程可分如下5步：（1）明確所設計機器的功能要求，并作相關調研；（2）運動鏈一般化，把原有機構通過抽象化，轉化為只含有只含轉動副和構件的運動鏈；在轉化過程中要注意不要改變自由度、轉動副和構件的鄰近關系；（3）運動鏈數綜合：通過運動鏈綜合的作用，使原有一般化的轉動副和構件綜合為新的全部可能的一般化運動鏈。在綜合過程中可以利用拓撲理論和圖論的相關理論。（4）運動鏈再生：就是根據設計要求與約束條件，選取滿足條件的一般化的運動鏈；（5）最后進行機構的結構化設計，得到機械裝置的運動簡圖[4]。
三、機構創新設計的應用
機構創新設計有多方面的應用，以凸輪控制機構的機械設計為例，講解其應用價值。要求根據機械設計的創新路徑和方法，設計一個凸輪控制機構，其能夠使一個質量為M，并在規定的路程D中作循環往復運動，并要求比原機構能獲得更大的機械效益。
首先應明確機械設計的核心問題是如果怎樣設計能夠使凸輪控制機構去驅動連接點P，并獲取最大化的機械效益，同時機構的自由度應為1。為了把復雜的問題簡單化，可以忽略次要問題僅關注驅動點P之前的傳動機構，它是F=1的凸輪搖桿機構，其對應運動鏈如圖1所示。
其次設計好運動鏈后，要進行運動鏈數綜合。由于機械設計創新設計的出發點是為了獲取較大的機械效益，可以通過增加機構桿件數來滿足上述要求，考慮的自由度不能發生變化，增加機構桿件數應不少于兩個，設計好新的裝置具有六桿運動鏈，2種獨立異構型式，即斯蒂芬森鏈與瓦特鏈。比如在進行斯蒂芬森鏈的設計過程中，需要根據結構與功能相適應的原則對斯蒂芬森鏈進行結構的改變[5]。由于該裝置是一種凸輪控制機構，需要進行運動副的更替，也就是說必然進行運動副的替代，即用一個凸輪副去替代運動鏈中的一個二元素桿與2個轉動副，故得到演化后運動鏈。
四、結論
進行機械創新設計要有兩個必要條件：一是充分獲取適用的知識；二是要使用符合創新設計思維并能激發創新思維的設計系統。運用機構學原理進行機械設計創新，首先要學習掌握相關的機構理論與已有的結構，才能在創新思維的指導下進行創新設計。
參考文獻：
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機械原理范文第3篇
1系統化設計方法
系統化設計的主要特征方法是：將設計的幾個設計元素組成的一個系統，每一個設計擁有獨立的設計元素，各元素之間存在有機的聯系，并具有層次性，這樣的話，所有的設計要素進行組合后，可以達到設計系統所需的任務。我國設計者在進行產品方案設計時，基本上沿用了德國標準設計方式。另外，還借鑒了其他發達國家的系統化設計思想，如下：
(1)產品功能特征構思、結構設計和零件設計等都來源于用戶的需求，具體設計時，利用質量功能布置方法從產品開發的宏觀過程出發，系統地將用戶需求信息合理有效地轉換為產品開發各階段的技術目標和作業控制規程的方法。
(2)借助于生命系統理論，將產品看作有機體的生命系統，就是產品的設計過程可以看成：功能需求層次、實現功能要求的概念層次和產品的具體設計層次。同時，產品的功能要求由生命系統圖符抽象地表達，形成產品功能系統結構。
(3)將系統科學的應用(機械設計中)分為兩個問題：
(1)應用系統處理的方法處理所設計的產品，最佳地確定其組成部分(單元)及其相互關系；
(2)為了根據設計目標，合理地確定設計中各個方面的工作和各個不同的設計階段，可將產品設計過程看成一個系統。
2結構模塊化設計方法
通過結構模塊的組合，實現產品的方案設計的方法被稱為結構模塊化設計方法。其具體的應用場合為：適用于特定種類的機械產品：由于其組成部分的功能較為明確且相對穩定，結構模塊的劃分比較容易。結構模塊化設計方法的基本要求是：在產品功能分析的基礎上，將產品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結構，不同的產品可以通過選擇和組合這些模塊化基本結構組建而成。
3智能化設計方法
借助于三維圖形軟件、智能化設計軟件和虛擬現實技術，根據設計方法學理論，以及多媒體、超媒體工具進行產品的開發設計、表達產品的構思、描述產品的結構是智能化設計方法的主要特點。目前，利用三維圖形軟件和虛擬現實技術進行設計是智能化設計方法的主要途徑，因其直觀性好而被用戶接受。但其系統性較差，且零部件的結構、形狀，尺寸，位置的臺理確定，要求軟件具有較高的智能化程度，一般有豐富經驗的設計者可以熟練應用。虛擬現實技術在我國還處于剛剛起步階段。利用面向對象的技術，主要是研究按時序合成的機構組合方案設計專家系統，并借助于具有高性能圖形和交換處理能力的OpenGL技術，在三維環境中從各個角度對專家系統設計出的方案進行觀察。利用智能型CAD系統SIGRAPH—DESIGN作為開發平臺，將產品的開發過程分為概念設計、裝配設計和零件設計，并以變量設計技術為基礎，建立了膠印機凸輪連桿機構的概念模型。其概念模型是在確定了機構型、數綜合的基礎上，借助于軟件sIGRAPH—DEsIGN提供的變量設計功能，使原理圖隨著機構的結構參數變化而變化，并將概念模型的參數傳遞給下一級的裝配模型、零件設計。
4基于產品特征知識的設計方法
用計算機能夠識別的語言描述產品的特征是基于產品特征知識設計方法的主要特點，其特點還有可以表述其設計領域專家的知識和經驗，并建立相應的知識庫及推理機，計算機輔助產品的方案設計可以利用已存儲的領域知識和建立的推理機制進行相關應用。機械系統的方案設計主要是依據產品所具有的特征，以及設計領域專家的知識和經驗進行推量和決策，完成機構的型、數綜合。欲實現這一階段的計算機輔助設計，必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協調、管理和使用。為此，國內外設計學者針對機械系統方案設計知識的自動化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為：編碼法、知識的混合型表達法，設計目錄法、利用基于知識的開發工具、基于實例的方法等。采用純數學演算的方法無法正常對機械產品的方案設計進行描述，也難以用數學模型進行完整的描述。機械產品的方案設計需根據產品特征進行形式化的描述，借助于設計專家的知識和經驗進行推理和決策。因此，解決計算機存儲和運用產品設計知識和專家設計決策等有關方面的問題，是實現計算機輔助產品的方案設計的必然之路。由此，形成了基于產品特征知識的設計方法。
機械原理范文第4篇
針對當前《機械原理》課程設計的教學現狀，分析其不足，并基于OBE工程教育理念，對《機械原理》課程設計的教學模式改革進行了探討并付諸實踐。《機械原理》課程設計是機械類各專業學生在學習《機械原理》課程后進行的一個重要的實踐性教學環節，其模式的改革為適應新形勢下對機械類學生機構選型、機械系統運動方案設計和創新設計能力的培養提供了良好的平臺和借鑒，具有重要意義。
關鍵詞：
OBE；工程教育；《機械原理》課程設計
為了推進工程教育改革，促進中國工程教育的國際互認，培養與國際接軌的中國工程師，由專門的職業或行業協會（聯合會）、專業學會針對高等教育機構開設了工程類專業實施專門性認證，工程教育認證強調工科專業人才培養質量達到行業提出的基本質量標準要求，是一種合格性評價[1，2]。工程教育專業認證強調的三個核心理念：產出導向（Outcomebasededu-cation，簡稱OBE）、學生為中心、持續改進，這些理念代表了工程教育改革的方向，是一種先進的教育理念[3]。我國若要成為《華盛頓協議》正式簽約組織，就必須基于OBE理念，深化我國的工程教育改革和工程教育認證體制。《機械原理》是機械類專業必修的一門重要的技術基礎課，它是研究機械的工作原理、構成原理、設計原理與方法的一門學科，而《機械原理》課程設計是緊隨《機械原理》課程之后的實踐性教學環節，是《機械原理》課程的延伸[4]。基于OBE工程教育認證的12條畢業能力要求及課程規劃，《機械原理》課程設計需培養的主要能力包括：1）掌握工程基礎理論知識并能將其應用于工程問題（畢業要求1）；2）具有分析和解釋數據，得到合理、有效結論的能力（畢業要求2）；3）具有綜合運用機械設計理論和技術手段設計復雜機械系統、部件和過程的能力（畢業要求3）。本文基于OBE工程教育理念對《機械原理》課程設計課程能力的上述四條要求，結合近年實踐經驗，闡述我校《機械原理》課程設計改革模式，并為其《機械原理》課程設計改革提供參考。
一、機械傳動系統設計能力
《機械原理》內容包括兩部分，其一是對現有機構的學習，包括構型分析、運動學和動力學的學習；其二是針對具體任務，利用所學機構學知識，設計傳動方案。前者稱為分析，后者稱為型綜合，《機械原理》學習的最終目的，就是要達到型綜合的高度，《機械原理》課程設計正是鍛煉綜合能力的實踐教學。遺憾的是，傳統的《機械原理》課程設計，體現不出OBE所要求的設計系統的能力，復雜機械系統更無從談起，因此，改革勢在必行。基于OBE教學理念的課程設計改革使設計題目多樣化，調動學生設計的積極性而不限制其思維，并且課程設計只提出最終要求而不限制方法，為了讓學生在規定的時間內獨立完成設計任務，題目不宜太深太復雜，其原則為：題目具有綜合性，以運動方案設計為主；題目要覆蓋《機械原理》課程的主要內容；題目應結合生產實際，是學生在日常生活、生產實踐中所熟悉的；題目的設計結果應包括兩到三種基本機構，也允許選用其他常用機構或組合機構；題目要有一定的靈活性和創新性，有利于發揮學生的創造力。在設計題目確定后，需對已選題目提出三種運動方案，并經反復論證，確定一種最佳運動方案進行設計和分析。這種自由選題的模式可大大提高同學的興趣。設計方案由學生獨立提出，經獨立地分析、比較后確定最佳方案，以發揮其主觀性、創造力，使學生受到一次真實的設計訓練，進而提升其機械傳動系統設計能力。此外，改革后的課程設計，學生們可以自由組合，每個小組自由選擇設計題目，小組成員分工協作，共同完成設計任務。從選題、論證、設計到最后提交設計成果，共同討論、研究，各自發揮自己的長處，不僅培養了創新意識和創新能力，也使他們體會到團隊合作的作用。這也符合OBE培養大綱中工程畢業生個人能力和人際團隊能力培養的要求。
二、工程基礎理論知識應用能力
傳統的《機械原理》課程設計中，方案確定之后，其相關運動參數也隨之給定，每個學生需要做的就是繪制機構運動簡圖，利用圖解法和解析法對所選機構的位移、速度、加速度及力進行分析，并繪制機構運動線圖和作誤差分析，最后編寫課程設計說明書。從本質上來說，這樣的設計僅能算一次作業，效果并不理想。盡管學生都能按部就班地完成設計任務，但卻調動不了學生的設計興趣，對工程基礎理論知識的應用缺乏深刻理解，談不上對學生的畢業能力的培養。基于OBE教學理念的課程設計改革使設計題目多樣化，只提出最終要求而不限制方法，學生可以充分地利用所學的理論知識去解決實際的問題。考慮到《機械原理》課程設計時間較短，教師在《機械原理》課程教學中，需提前做出安排，如現代工具的使用、軟件的學習、各種方法的比較、綜合性作業安排等。任務的不確定性導致解決方法的多樣性。學生需要根據所選擇任務，基于所學的機構學知識，甚至查閱相關文獻去設計解決方案，當多個設計方案確定后，需要比較各方案的優缺點，必然會深入了解每個所設計的傳動方案，最終方案確定后，需對其進行結構、運動學和動力學分析，因有了方案設計的深刻理解，設計的目的已非常清楚，在相應分析時，對方法的選擇和掌握自然水到渠成，加深了對所學理論知識的認識，明確了理論知識的實際應用，從而不至感覺學無所用。
三、分析和解釋數據能力
在我國的工程教育認證中，第二條畢業要求學生能夠應用數學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達并通過文獻研究分析復雜工程問題，以獲得有效結論[5]。傳統課程設計整個傳動方案為教師所指定，分析方法固定，無需學生深入了解，只需按部就班完成畫圖和分析即可，可見，傳統課程設計在第二條畢業能力要求上基本沒起到培養作用。改革后的課程設計，從設計任務到設計方案的確定，均需要學生根據具體情況進行分析，然后根據所學知識，自己設計傳動方案，并需要通過多方案的比較而得出可行方案。在方案確定后，詳細設計傳動系統時，需要根據實際任務確定各參數，最后對機構進行分析，并對數據進行誤差分析。為了更真實地讓學生理解數據的意義和正確性，要求學生對所設計的傳動方案進行全部或者部分的搭接實驗，通過搭接實物并測量參數，再與理論分析數據進行對比，找出誤差存在原因，從而得出相應結論。
四、考核方式的改進
評估學習產出是OBE教育模式中十分重要的環節，如何合理地對各項能力進行客觀評價，對課程的改革及持續改進有非常重要的作用，與課程設計所培養能力相對應，《機械原理》課程設計成績分為四部分：選題成績、平時成績、設計成績及答辯成績。各部分成績分值及考核依據如下。選題成績占總成績的30%。主要考查設計機械傳動系統方案能力。每個團隊均需通過PPT形式，結合參考文獻查閱或調研情況，對自己團隊的設計任務進行說明，根據所定任務設計兩到三種機械傳動方案，每個方案中必須包含兩至三種典型傳動機構，并且必須包含四桿以上連桿機構。根據傳動方案是否合理、考慮是否周全、有無創新點、是否實用進行綜合考核。平時成績占總成績的10%，主要依據設計階段的出勤情況和態度評定，這是設計正常進行的基本保證，也是初步對畢業要求9中個人與團隊能力的培養。設計成績占總成績的40%，主要評估工程基礎理論知識應用能力與分析和解釋數據能力，根據所選擇分析方法、數據分析的正確性、模型建立、運動仿真、簡圖繪制等進行評價。答辯成績占總成績的20%，各組將集中設計階段的工作及成果以PPT形式作匯報，主要介紹組員分工及完成情況，組員自評分，搭接視頻等，并回答提問，據此評判答辯成績。通過此類考核方式，對畢業生的能力9（個人與團隊）和10（溝通，包括撰寫報告和陳述發言、清晰表達或回應指令）也起到初步培養的效果。此外，上述基于OBE工程教育理念的考核方式對教師的教學投入提出很高要求。例如：教師需要投入較多的精力和心血研究繁瑣的教學目標分解和教學方法選擇，要求其自身具有扎實的專業理論知識、較廣博的基礎知識面、較強的動手能力及計算機應用能力。對設計中可能出現的各種方案及其特點要有充分認識，能夠正確引導學生，使他們經過認真思考和分析比較后，可以選擇一個適當的方案。這樣才能適應當前實踐教學改革和發展的需要，從而有效引導學生積極思考，培養他們的創新能力。
五、結束語
經過近兩年的實踐，發現根據OBE教學理念改革后的《機械原理》課程設計，為學生機械傳動系統設計能力、工程基礎理論知識應用能力、分析問題和解決問題的能力以及團隊合作和工程實踐能力的鍛煉和提高提供了很好的平臺，并確實取得了較好的效果。然而，OBE工程教學模式是一個系統的工程，無論是在設計內容，還是在設計方法和評估方式上，還有很多需要完善之處，需要進一步的改革和探索，持續改進，以更好地培養學生相應的畢業能力，實現培養與國際接軌的中國工程師的目標。
作者：曾達幸 李飛 侯雨雷 宜亞麗 鄭立娟 張芳芳 單位：燕山大學機械工程學院
參考文獻：
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機械原理范文第5篇
關鍵詞：機械原理；課件；課程設計；教學方式
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0058-02
“機械原理”課程是高等學校工科機械工程類高年級本科生的一門必修課，也是主干技術基礎課程之一，主要培養學生的機械設計綜合能力。其研究對象是機械，研究內容是有關機械的基本理論問題，主要包括：[1]機構的結構分析、運動分析和力分析、機械的效率、自鎖、平衡和速度波動的調節、平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構的基本知識和設計方法、其他常用機構的基本知識、機械系統的方案設計。本課程的主要任務是使學生掌握各種基本機構及由它們組成的機械系統的基礎理論、基本知識、分析和設計方法，并具備進行簡單機械系統運動方案設計的初步能力，它在培養學生創造性思維以及機械工程實踐能力訓練等方面均具有極其重要的作用。[2]
可見，該課程的理論性、實踐性都很強。由于教材中使用了大量的公式論述和圖片展示，使得傳統教學中的教師雖然工作非常辛苦，但依然很難把課程講得生動形象。本文就如何提高“機械原理”課堂的教學有效性進行了一些探索和實踐。
一、提高“機械原理”課堂教學質量的一些探索和實踐
1.改進課件
教師向學生傳授知識除了依靠語言講授讓學生聽之外，還要通過上課用的課件讓學生看。課件是教師和學生之間溝通并進行知識傳遞的一個很重要的橋梁。制作“機械原理”課件時，要選擇不同的多媒體手段來展示不同的知識點和教學內容。采用信息量大、節奏較快的視頻，來展示課程開篇、部分章節的技術應用實例和展望等相關內容，以激發學生的學習興趣，擴大學生的視野。根據學生的興趣和專業特點有所區分地收集展示信息、選擇應用實例。除通用的實例外，物流機械設備專業學生可優先選擇如分揀機、包裝機等方面的實際案例。由于含有大量公式和理論性較強的教學內容，所以不太適合使用視頻。因此使用幻燈片來展示“機械原理”課程理論部分。在原理分析、理論推導、例題講解時，采用節奏較慢、可以逐頁顯示的PPT方式（Powerpoint演示），模仿板書教學的情景，把推理的每一步逐行顯示出來，[3]公式每一步用不同的顏色予以區別。為使得學生在課堂上能清楚聽到教師講課的聲音，也為了讓學生能安靜思考，盡量不要用太多的背景音樂和動畫效果。
課堂演示中，還可用三維繪圖軟件把教材中提到的某些重要機構的三維模型顯示出來，并自由地將其旋轉、縮放、拆分，讓學生從多個角度觀察。對各種機構進行運動仿真演示，并可以自由控制仿真的速度、顯示的比例和視圖的方向。用鎖定命令，分別把鉸鏈四桿機構中不同位置的連桿固定進行仿真，即可清楚地展示曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構間的轉化，說明倒置機構的概念。通過軟件的后處理，精確繪制搖桿的位移、速度、加速度曲線，可更為有效地講述曲柄搖桿機構的急回特性。
當然，課堂的主題依然是教師講授及師生互動，課件只是多媒體教學的一種載體和輔助工具。對于課件的使用方法、播放速度，教師應根據課堂的實際進展情況尤其是學生的反應進行把握。對課件的改進示例如圖1所示。
2.改革教學方式
在教學過程中，筆者認為“機械原理”課程有六個核心知識點：機構自由度計算、機構運動分析計算、機構力分析計算、連桿機構、齒輪機構、凸輪機構，即簡稱為三大計算和三大機構。對“機械原理”課程的基本知識如六個知識點，宜采用系統講授法，在一個相對較短的時間，大容量、高效率地傳遞豐富的知識；對重要章節如機構設計等，可設置習題課，使得學生能綜合運用所學知識并系統掌握；對某些知識點如適用于產品設計的，要求學生分析產品特征和運動特征并練習設計產品，實現課程知識點的融會貫通，以便學生進一步消化吸收所學知識。
課堂上要多采用討論法教學，引導學生積極主動參與，學生每四名組成一個小組并自愿選擇章節內容，到圖書館或上網搜集相應的信息和材料，然后組織和整理，形成課前五分鐘內容介紹的PPT文件。學生演示后，教師再詳細講解相關知識。這樣可以使學生更深刻、更準確地掌握知識。一些重要的理論采用實驗教學與課堂教學相結合的方式，通過實驗和現場教學培養學生理論聯系實踐的能力；聘請專家講授一些相關的前沿問題，激發學生的求知欲望和責任感。充分利用網絡媒體和多媒體課件的優點進行輔助教學，[4]活躍課堂氣氛，增加教學信息量，開闊學生的視野，便于學生理解和掌握課程的重點、難點，提高課堂的教學質量。
3.改革課程設計
傳統的“機械原理”課程設計題目主要局限于牛頭刨床機構、蜂窩煤沖壓成型機及自動打印機等。[5]為了兼顧課程教學要求又體現專業特色，有必要對課程設計題目進行改革，對于具有物流特色的機械設計制造及其自動化專業，主要采用起重機、分揀機、自動升降臺等能體現物流特色的典型機構和設備進行課程設計。在四年內每年課程設計的題目不重復，每位學生的設計參數規定完全不同，盡量避免學生相互抄襲。
在課程設計之前要求學生必須參加一些實驗課，如“機械創新實踐教學”。實驗課上利用學校提供的“慧魚”模型，要求學生把各種組件適當的組裝起來，從而得到不同的機構。比如組裝成將曲柄的勻速轉動轉化成搖桿的變速擺動的曲柄搖桿機構、組裝成將曲柄的勻速轉動轉化成滑塊的直線移動的曲柄滑塊機構，以及組裝成運動形式更加多樣和復雜的五桿機構、六桿機構等。通過這些鍛煉，明顯增加了學生動手實踐的機會和學生學習的積極性，因而課程設計效果也明顯增強。[5]
4.作業的設計
培養創新能力要循序漸進，需要平時的勤學苦練以獲得堅實的基本功，這不是短期內就能達到的。對于六大知識點的習題，尤其如圖解法和解析法等，需要學生多加練習。比如“機構的運動分析”章節的內容，學生學習起來往往感到有些困難。教師就可采用課前安排復習理論力學相關內容，課堂講授運動分析的解題步驟和方法，課后習題練習和輔導的方式教學。對于解析法可安排一些編程訓練，逐步熟悉相關設計。以上方式，有效鍛煉了學生的綜合能力。除了教材上的作業外，還應適當布置來源于實際生活的大作業題，這相當于小型的課程設計。這種大作業題目要因人而異，使不同層次的學生都能進行設計并有所收獲。[6]
5.課堂教學中的問題設計
讓學生提出問題可有效培養學生的創新能力，問題可激發靈感。在課堂教學中，引進基于問題驅動的教學方式，培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，使學生的科學素養和學以致用的能力得到鍛煉。教師往往給定問題，也可讓學生自己提出問題，引導學生從不同角度理解所講述的知識要點。
（1）解釋性問題。[7]例如在講解“連桿機構”之前，先告訴學生公交車的車門就是一個連桿機構，然后提出問題：“這個開關門機構是如何由連桿組成的？為什么采用這種機構？能采用別的連桿機構嗎？”然后帶著問題進行授課。在學習相關內容之前給學生拋出有實際應用的問題，能激起學生強烈的好奇心和興趣；在授課完成之后，再讓學生回答前面提出的問題，這樣學生可以更加深刻地理解、吸收并消化相應知識。
（2）啟發性問題。采用啟發式提問教學，學生先思考，再請教師更正、補充，啟發學生思維，循序漸進，最后教師小結，對各個回答進行比較，這樣可以引導學生積極主動地參與到課堂互動教學中，不斷思考和探索新知識，從而加強創新思維訓練。例如在講解機構的動力學分析時，給出一道帶有機構的運動簡圖的題目，要求學生用剛學過的相關知識把該機構的各個加速度求出來。
二、結論
對提高“機械原理”課堂的教學有效性和教學質量的問題進行了探索，包括對課件的改進、教學方式改革、課程設計改革、作業的設計、基于問題的教學設計等。理論和實踐均證明：這些措施可明顯促進教師和學生之間的交流與互動，擴大學生視野，激發學生學習興趣，加強創新思維訓練，提高學生的科學素養和學以致用的能力，從而有效提高“機械原理”課堂教學質量和教學有效性。
參考文獻：
[1]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，2006.
[2]教育部高等學校機械基礎課程教學指導分委員會機械原理課題組.關于深化“機械原理”課程實踐教學改革的建議[EB/OL].[2010-03-07].http：///wyta_9650/20100307/t20100307_454601.shtml.
[3]李紹青，魏常武.利用多媒體技術提高《機械原理》教學質量[J].裝備制造技術，2009，（10）：175-176.
[4]王衛民.《機械原理》課程改革探索及實踐[J].科技創新導報，2011，（6）：177.
[5]管鋒，周傳喜.《機械原理》課程實踐性環節的教學改革與實踐[J].長江大學學報（社會科學版），2011，34（4）：121-122.
