摘要：在教學(xué)領(lǐng)域，大多數(shù)學(xué)科偏向于對理論知識的研究，但對于機械類學(xué)科來說，實驗教學(xué)的價值遠遠大于理論知識的傳授。機械原理與機械設(shè)計是機械類學(xué)科的重要組成部分，與其他專業(yè)相比，機械類專業(yè)包含豐富的實驗內(nèi)容，對學(xué)生的創(chuàng)新思維能力有一定的要求。本文在當(dāng)前實驗教學(xué)形勢的基礎(chǔ)上，研究傳統(tǒng)機械類專業(yè)在實驗教學(xué)方面存在的問題，然后對機械原理與機械設(shè)計的實驗教學(xué)改革進行分析，希望能為學(xué)科的未來發(fā)展提供幫助。

關(guān)鍵詞：機械原理與機械設(shè)計；實驗教學(xué)；改革

0引言

從我國當(dāng)前機械類專業(yè)的教學(xué)形勢來看，對實驗內(nèi)容的重視程度不足，但是基于學(xué)科特點，學(xué)生對于實驗教學(xué)的需求日益強烈。機械類學(xué)科的理論知識非常復(fù)雜，學(xué)生對于理論知識的理解難度很大，在教學(xué)過程中往往需要結(jié)合實驗進行學(xué)習(xí)，這樣可以加深學(xué)生對于專業(yè)知識的理解和記憶，也可以幫助學(xué)生運用所學(xué)知識解決具體問題。實驗教學(xué)的改革不僅能夠提升機械類學(xué)科的整體教學(xué)水平，也對我國機械制造領(lǐng)域的進步和發(fā)展具有重要意義。

1機械原理與機械設(shè)計教學(xué)背景

各大院校中基本都設(shè)置有機械類專業(yè)，且機械類專業(yè)往往占據(jù)著很高的地位，這與市場需求有關(guān)。隨著社會的發(fā)展，社會生產(chǎn)對于機械類人才的需求量不斷增大，許多高校都側(cè)重于培養(yǎng)這方面的人才。在機械類專業(yè)中，機械原理與機械設(shè)計所涉及的理論知識體系比較復(fù)雜，專業(yè)性很強，學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時，也能夠鍛煉動手能力，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。機械原理與機械設(shè)計在機械類專業(yè)中屬于基礎(chǔ)性學(xué)科，也就意味著它是機械類專業(yè)大多數(shù)學(xué)生都需要掌握的一門學(xué)科，對機械原理與機械設(shè)計知識的掌握程度，決定了學(xué)生日后在機械領(lǐng)域所能達到的高度。機械原理與機械設(shè)計在具體的教學(xué)過程中，對教學(xué)方法有一定的要求，教師不僅需要通過教學(xué)課程向?qū)W生們傳授必要的基礎(chǔ)知識，也需要安排足夠的實驗課程，讓學(xué)生們可以自己動手完成實驗，加深對于基礎(chǔ)理論的理解，也可以在鞏固所學(xué)知識的同時，鍛煉學(xué)生的實踐能力。但是，當(dāng)前我國的機械類專業(yè)教學(xué)中，對于實驗教學(xué)的重視度遠遠不夠，學(xué)生對于專業(yè)知識的理解只是停留在紙面上，不能達到熟練運用的效果。只有依據(jù)學(xué)生實際的學(xué)習(xí)狀況，改革相應(yīng)的教學(xué)方案，才能順應(yīng)時代要求，實現(xiàn)機械類專業(yè)教學(xué)的長遠發(fā)展。

2傳統(tǒng)實驗教學(xué)中存在的問題

摘要：機械原理是一門研究機械共性問題的主干基礎(chǔ)課，為學(xué)習(xí)機械設(shè)計和從事機械制造工作提供了必不可少的基礎(chǔ)知識。為了提高教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)過程中應(yīng)重視緒論課的作用，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；通過完善實驗課程內(nèi)容加深學(xué)生對理論知識的理解，提高其動手能力和設(shè)計創(chuàng)新能力；充分發(fā)揮教學(xué)團隊的作用，實現(xiàn)科研與教學(xué)的有機結(jié)合。

關(guān)鍵詞：機械原理；教學(xué)質(zhì)量；創(chuàng)新能力；教學(xué)團隊

機械原理是機械類各專業(yè)必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，不僅在本科整個教學(xué)計劃中起到承上啟下的作用，而且肩負著培養(yǎng)機械類人才的開發(fā)創(chuàng)新能力的重要任務(wù)。主要研究機械的一般共性問題，旨在使學(xué)生掌握各種常用機構(gòu)的工作原理、機構(gòu)運動學(xué)和機器動力學(xué)分析方法，初步具備進行機械傳動系統(tǒng)方案分析和設(shè)計的能力，從而為今后從事機械方面的設(shè)計、制造和研究奠定知識基礎(chǔ)和工程素質(zhì)，在機械類專業(yè)的教學(xué)環(huán)節(jié)中具有非常重要的作用。機械原理課程以往的授課方式主要為課程面授的傳統(tǒng)教學(xué)方式，為了培養(yǎng)學(xué)生的機械創(chuàng)新思維，提高其實踐創(chuàng)新能力，機械原理課程的主要任務(wù)由原來的機構(gòu)分析轉(zhuǎn)向機構(gòu)設(shè)計，需要學(xué)生掌握的內(nèi)容越來越多，而機械原理課程的教學(xué)學(xué)時卻進行了大幅度的縮減[1]。本校機械原理的理論授課課時由原來的56學(xué)時縮減到48學(xué)時，為了獲得良好的教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量，本文對機械原理課程的教學(xué)方式和方法進行了一定的改革和探索。

一、重視緒論課的教學(xué)設(shè)計

作為機械原理的第一堂課，緒論課在整個教學(xué)環(huán)節(jié)中具有舉足輕重的地位，是貫穿整個課程內(nèi)容體系的一條主線。良好的緒論課教學(xué)不僅能夠使學(xué)生全面、深入地了解機械原理課程的重要性以及課程的研究內(nèi)容，同時可以幫助學(xué)生掌握學(xué)習(xí)機械原理的科學(xué)方法。通過對緒論課的教學(xué)環(huán)節(jié)加以設(shè)計，使其形象生動并且富有感召力，從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[2]。緒論課的教學(xué)方式上，借助多媒體教學(xué)手段，不僅活躍了課堂氣氛，還能夠開闊學(xué)生的眼界，使學(xué)生在較短時間內(nèi)獲得較大信息量。機械類專業(yè)以男生居多，大多數(shù)男生對汽車非常感興趣，而且機械原理課程中對于機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析和運動分析又是以汽車發(fā)動機為研究對象，因此“投其所好”，采用3D動畫演示世界名車的發(fā)動機的工作過程，幫助學(xué)生直觀、生動地了解發(fā)動機的工作原理，由此激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)效果事半功倍。緒論課的教學(xué)內(nèi)容上，除了闡述清楚機械原理課程的研究對象、基本內(nèi)容、課程性質(zhì)，以及學(xué)習(xí)該課程的目的和方法外，對授課重點、難點以及課程各章節(jié)的課時規(guī)劃也進行了梳理，便于學(xué)生合理安排學(xué)習(xí)時間。在已有教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對往屆學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的困難和常見錯誤進行總結(jié)，從而幫助本屆學(xué)生避免出現(xiàn)類似錯誤，少走彎路。例如，在學(xué)習(xí)機械原理課程之前，學(xué)生已經(jīng)有了理論力學(xué)方面的知識儲備，在對機構(gòu)各點的位移、速度、加速度進行分析時，學(xué)生習(xí)慣用理論力學(xué)的思維模式來解決機械原理中的運動學(xué)問題。然而，機械原理與理論力學(xué)在運動學(xué)分析上的表達方式和求解方法存在差異，如果不能明確二者之間的區(qū)別和聯(lián)系，學(xué)生非但做不到舉一反三，還容易發(fā)生概念混淆，給學(xué)習(xí)帶來困難。在對移動副兩個構(gòu)件重合點間的速度進行求解時，學(xué)生對于動點動系的選擇以及牽連角速度的求解存在疑問，機械原理與理論力學(xué)對相對運動原理的描述方法不同，因而所選擇的動點和動系不同，運動之間的關(guān)系不同，所列的矢量方程也不相同；在對加速度進行分析時，機械原理采用圖解法來求解矢量方程，通過選擇比例尺繪制矢量圖來確定未知參數(shù)，而理論力學(xué)利用投影法，將矢量等式轉(zhuǎn)化為標(biāo)量等式來進行求解[3]。在緒論課教學(xué)中提前指出機械原理課程與先驅(qū)課程之間的聯(lián)系和區(qū)別，有助于學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率。此外，緒論課中對貫穿整個課程的一些重要概念進行了重點講解，包括機械、機器、機構(gòu)、零件、構(gòu)件、運動鏈等概念。構(gòu)件可以由一個零件組成，比如計算機上的一個鍵；也可以由若干個零件組裝而成，例如汽車發(fā)動機上的齒輪和軸通過鍵連接在一起作為一個整體轉(zhuǎn)動即為一個構(gòu)件；兩個或者兩個以上的構(gòu)件通過運動副連接而構(gòu)成的可相對運動的系統(tǒng)即為運動鏈；將運動鏈中的某一構(gòu)件加以固定使其成為機架，這種運動鏈便成為機構(gòu)，凡是機構(gòu)都具有確定的運動，連桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、棘輪機構(gòu)等都是常用機構(gòu)；機器是能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期運動并完成特定作業(yè)任務(wù)的機構(gòu)系統(tǒng)，相對于機構(gòu)而言，機器除具有傳遞運動和力的功能之外還可以傳遞能量、物料和信息；機械是機器和機構(gòu)的總稱[4]。只有明確了這些基本概念之間的聯(lián)系和區(qū)別，才能更好地體會本課程的學(xué)習(xí)目的和任務(wù)，并且為后續(xù)機械系統(tǒng)方案的分析與設(shè)計奠定堅實的理論基礎(chǔ)。

二、完善實驗課程內(nèi)容

機械原理實驗與理論教學(xué)有密切的聯(lián)系，是重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)[5]。通過實驗課，加強學(xué)生的感性認識、鞏固基本概念、理解基本原理、掌握機構(gòu)分析和綜合設(shè)計的基本方法。機械原理實驗注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和獨立分析解決問題的能力，對培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和綜合素質(zhì)起著關(guān)鍵作用[6]。為此，本課程將實驗課由原來的8學(xué)時增至16學(xué)時，在已有的驗證性實驗的基礎(chǔ)上，增加了參觀實驗以及綜合性、設(shè)計性創(chuàng)新實驗。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生對于常用機構(gòu)不熟悉，對機械還缺乏感性的認識，面對課本上的平面圖形，難以對各種機構(gòu)的運動特性以及機械的組成形成形象、直觀的畫面。通過增設(shè)參觀實驗，帶領(lǐng)學(xué)生參觀機械原理陳列室，向其展示大量豐富的機構(gòu)模型、真實機械以及機電一體化設(shè)備，幫助學(xué)生對抽象的運動、具體的機構(gòu)獲得較全面、清晰的認識和理解。新增加的組合機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計實驗通過對實際機構(gòu)的應(yīng)用設(shè)計和搭接加深對不同機構(gòu)運動特性的理解。通過對實際機構(gòu)的應(yīng)用設(shè)計和搭接，加深對不同機構(gòu)運動特性的理解；通過對典型機構(gòu)的組裝，掌握活動連接、固定連接的結(jié)構(gòu)和特點，培養(yǎng)實際動手能力和現(xiàn)場應(yīng)變能力；通過實驗的多方案設(shè)計培養(yǎng)發(fā)散思維和創(chuàng)新設(shè)計能力[7]。此外，還增設(shè)了“機構(gòu)仿真設(shè)計綜合實驗”，將ADAMS軟件引入實驗教學(xué)，學(xué)生采用軟件建立機構(gòu)模型，通過預(yù)設(shè)邊界條件并加以仿真分析，得到機構(gòu)特定點在運動過程中的位移、速度和加速度、作用力等的變化曲線，從而確定其運動特性。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)仿真結(jié)果對機構(gòu)運動設(shè)計方案進行優(yōu)化，整合實驗室現(xiàn)有資源進行實物搭接和動畫演示，采用儀器對機構(gòu)指定點的運動曲線進行測量，并將其與仿真結(jié)果進行比對。學(xué)生在仿真模擬與實驗驗證的過程中充分體會到自主探究學(xué)習(xí)的樂趣，獲得成就感，既培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計意識和能力，又激發(fā)出學(xué)生的求知欲和探索欲。此外，采用ADAMS三維軟件設(shè)計、分析機構(gòu)的運動規(guī)律，不僅求解迅速、避免了煩瑣的計算過程，而且補充了圖解法、解析法的不足，有效解決學(xué)生對機構(gòu)運動特性不容易理解和掌握的問題，并且為后續(xù)的課程設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。

摘要：在素質(zhì)教育中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神是當(dāng)前新課改的一個關(guān)鍵。文中以機械制造課程的創(chuàng)新教育應(yīng)用為例進行了說明，現(xiàn)簡述如下。

關(guān)鍵詞：機械制造；創(chuàng)新教育；運用

創(chuàng)新教育是一種教育形式，這種教育形式具有實踐性與創(chuàng)造性相結(jié)合的特點，它符合新課程標(biāo)準(zhǔn)教育理念的要求，以發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性為主，通過教師的引導(dǎo)使學(xué)生積極參與教學(xué)過程，主動思考、主動動手實踐，讓理論與實際的結(jié)合更為緊密自然。機械制造課程是一門體現(xiàn)以創(chuàng)新求變?yōu)橹鞯目颇浚ㄟ^對這門課的學(xué)習(xí)使學(xué)生更加清晰機械裝置的內(nèi)部構(gòu)造、工作原理，了解這種機械設(shè)備的優(yōu)缺點，對機械設(shè)備進行改進設(shè)計，進而能夠設(shè)計出更加符合要求的機械設(shè)備，為其畢業(yè)后走向工作崗位打下堅實基礎(chǔ)。

1創(chuàng)新教育教學(xué)

傳統(tǒng)的教學(xué)存在很多弊端，滿堂灌的教育方式、固定的教學(xué)內(nèi)容、千篇一律的教法等都束縛了學(xué)生的思維，使學(xué)生在運用知識上存在很多的缺陷。而創(chuàng)新教育教學(xué)要求教師轉(zhuǎn)變教育觀念，充分發(fā)揮引導(dǎo)者作用，把課堂還給學(xué)生，讓學(xué)生積極參與教學(xué)，通過參與教學(xué)使學(xué)生感受知識的獲得和發(fā)現(xiàn)的過程，真正提升對機械制造的認識。

2優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

機械制造課程涵蓋的知識較為廣泛，包括工程力學(xué)、材料力學(xué)、機械制圖、公差配合與技術(shù)測量、金屬材料及熱處理等，各門課程之間具有一定的聯(lián)系，教師在授課過程中應(yīng)將教學(xué)內(nèi)容進行優(yōu)化整合，以幫助學(xué)生接受和掌握。另外教師要及時了解機械制造行業(yè)的發(fā)展趨勢及新成果、新技術(shù)，以增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。機械制造課程的知識抽象難以理解，必要時教師要通過實物或模型來增強學(xué)生的感性認識。以齒輪傳動為例，在講解傳動比的概念時涉及到主、從動輪關(guān)系的問題，如果是一個主動輪、一個從動輪的構(gòu)造就比較簡單了，但在實際的變速箱中齒輪比較多，學(xué)生必須要分清哪些是主動輪、哪些是從動輪，而且其中還有惰輪，分清各齒輪之間的嚙合關(guān)系才能計算正確，否則就會出現(xiàn)錯誤；這些教師可以通過直觀的模型演示或是實物觀察，讓學(xué)生去進一步的掌握理解。機械制造課程的理論知識雖然枯燥無味，不過，通過在教學(xué)過程中教師創(chuàng)新教育的方式方法，變枯燥抽象的知識為直觀形象，盡量運用豐富多彩的教學(xué)語言和貼近實際的教學(xué)內(nèi)容，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

一、引言

從18世紀(jì)以來，機器逐步代替人力勞動，用于做功或轉(zhuǎn)換能量。做功的機器不僅大大提高了勞動生產(chǎn)率，而且很好地保證和提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。由于機器實現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)換，人們發(fā)明了多種多樣的工作機械，提高了人類的生產(chǎn)水平，改善了自己的生活條件。機器的設(shè)計是由具體的機構(gòu)物化為實體的產(chǎn)品，以提供用戶所要求的使用功能。因此，機械的結(jié)構(gòu)設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計的重要一環(huán)，在機械設(shè)計課程中，機械結(jié)構(gòu)設(shè)計也是非常重要的教學(xué)內(nèi)容。在機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，應(yīng)“勤于學(xué)習(xí)、善于思考、勇于探索、敏于創(chuàng)新”，以偉大的接納之胸懷學(xué)習(xí)前人成果，并以開拓的精神實現(xiàn)偉大的創(chuàng)造。機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計不是具體案例的機械堆砌，而是有其內(nèi)在的知識基礎(chǔ)、設(shè)計的方法和物理原理。本文擬從機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法和設(shè)計原理兩個方面，討論機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)在知識和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的基本途徑，但本文不討論機械制造工藝性對機械結(jié)構(gòu)的要求。

二、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法

1.經(jīng)驗設(shè)計。從現(xiàn)代科學(xué)誕生以來，機械科學(xué)與技術(shù)已有300年的歷史。機械的連接結(jié)構(gòu)、傳動結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)等已經(jīng)積淀有汗牛充棟的實踐案例，但如何掌握這些案例的基本原理和設(shè)計方法，而不是記憶這些案例的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計，這是經(jīng)驗設(shè)計中的關(guān)鍵。具體的產(chǎn)品設(shè)計，例如車床，其結(jié)構(gòu)設(shè)計可以參考前人的設(shè)計圖紙，這對于提高設(shè)計效率，汲取前人經(jīng)驗、避免犯前人的錯誤具有實際意義。通過借鑒前人的經(jīng)驗，可以吸收他人的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方法，同時也拓寬了自己的設(shè)計思路。隨著機械結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)和搜索方式的更新，對他人的相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計的學(xué)習(xí)將更加方便。經(jīng)驗知識是結(jié)構(gòu)設(shè)計的寶貴財富，也是公司的知識資產(chǎn)。通過對國內(nèi)外同類型專利知識的學(xué)習(xí)，也是一條提升自己結(jié)構(gòu)設(shè)計能力的途徑。另一方面，要注意避免侵犯他人的知識產(chǎn)權(quán)。“古人傳下來的學(xué)問，就是裝在船里的貨物。現(xiàn)在的新潮流、新趨勢，就是行船的風(fēng)。”在學(xué)習(xí)他人的結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新點的基礎(chǔ)上，設(shè)計者應(yīng)有自己的革新與發(fā)明、自己的創(chuàng)造。

2.理論設(shè)計。機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論方法，討論的是機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的理性方法，具體的有：模塊化和組合化設(shè)計、復(fù)合化設(shè)計、分級結(jié)構(gòu)設(shè)計、載荷均布性設(shè)計和變結(jié)構(gòu)設(shè)計。隨著結(jié)構(gòu)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)可靠性和概率設(shè)計等方面的發(fā)展和具體應(yīng)用，機械結(jié)構(gòu)的理性設(shè)計方法也在不斷的推陳出新。模塊化和組合化設(shè)計。一臺機器總體是由提供不同功能的結(jié)構(gòu)單元有機的組合而成，因此模塊化的以及模塊之間的組合化就是早期的方法之一。在復(fù)雜的機電系統(tǒng)和設(shè)備中，模塊化和組合化的設(shè)計理念是有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，同時也是機械制造的方法之一。例如，組合航空母艦的設(shè)計概念；我國的組合化機床的設(shè)計在上世紀(jì)70年代就已經(jīng)取得了很大的成功。模塊化和組合化，一般是按功能單元、結(jié)構(gòu)單元來劃分模塊，然后組合起來成為一臺機器。復(fù)合化設(shè)計。復(fù)合化的基本特點就是將兩個或兩個以上的功能零件組合成一個部件或構(gòu)件來設(shè)計，其功能可以是運動功能、承載功能等。例如，組合凸輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計就是將兩個凸輪設(shè)計成一個零件；一根連桿在組合結(jié)構(gòu)中同時作為兩個或兩個以上機構(gòu)的結(jié)構(gòu)件。復(fù)合化方法可以降低機械的制造成本、減輕機器的重量、縮小機器的尺寸和降低產(chǎn)品的成本。分級結(jié)構(gòu)設(shè)計（層次化設(shè)計）。復(fù)雜的制造設(shè)備是由分級的機械結(jié)構(gòu)組成，大功能層次的結(jié)構(gòu)是由若干個分功能結(jié)構(gòu)組成。層次化不僅是功能樹結(jié)構(gòu)的要求，而且也是制造工藝對結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。例如，床頭箱由多個輪系組成，而每個輪系又由次一層次的系統(tǒng)組成。復(fù)雜機電產(chǎn)品的設(shè)計，例如組合挖掘機的設(shè)計，集推土機和挖掘機的功能在一起，而共用一個動力系統(tǒng)，在執(zhí)行系統(tǒng)處分開。層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法在構(gòu)想分級結(jié)構(gòu)階段，能夠幫助設(shè)計者厘清思路，從而找出結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵點，集中解決結(jié)構(gòu)設(shè)計中的難點問題。載荷均布性設(shè)計。由于機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點，希望載荷分布均勻，充分發(fā)揮材料的機械力學(xué)性能或者取得降低最大載荷的目的。例如，修形齒輪的設(shè)計、對數(shù)滾子的設(shè)計，為了取得接觸應(yīng)力的均布，從而修形零件，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。行星齒輪減速器的設(shè)計也體現(xiàn)了載荷均布性的設(shè)計理念，從機構(gòu)運動學(xué)來看只需一只行星齒輪；然而從受力平衡、承載能力和提高齒面的抗磨損來說，三只行星齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計更好。變結(jié)構(gòu)設(shè)計。機械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新常常采用變結(jié)構(gòu)的方法，變結(jié)構(gòu)可以改變機械結(jié)構(gòu)的功能，例如，非圓連接形式的成形連接、曲柄滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計變?yōu)檗D(zhuǎn)動導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)設(shè)計。變結(jié)構(gòu)可以改變實現(xiàn)功能的形式，例如徑向柱塞泵和軸向柱塞泵的設(shè)計。變結(jié)構(gòu)也可以降低機器的設(shè)計成本，例如利用死點的桌面支承設(shè)計。

3.模型試驗設(shè)計。相似模型試驗設(shè)計。基于機器物理模型的相似，運用相似科學(xué)理論，對于大型的機器設(shè)備進行模型試驗設(shè)計。通過模型結(jié)構(gòu)設(shè)計和試驗分析，獲取機械結(jié)構(gòu)的可靠性、并預(yù)測機器的工作性能。模型相似的設(shè)計方法已在工程領(lǐng)域有廣泛的運用，例如大型水輪機組的結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過制造大型水輪機組的模型，測試試驗?zāi)Ｐ偷墓ぷ餍阅芤约捌淇煽啃缘戎笜?biāo)，優(yōu)化水輪機組的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力。機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法不是一成不變的，而是隨著人們的發(fā)明和新的科學(xué)原理的發(fā)現(xiàn)，在日新月異地發(fā)展，不斷出現(xiàn)新的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，同時對前人的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計進行革新。

三、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的原理

[摘要]針對化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程知識點零散、工程概念多、實踐性強的特點，提出課程改革與創(chuàng)新，主要包括教學(xué)內(nèi)容及時更新，教學(xué)方式的革新，感性認識的培養(yǎng)，實踐能力的強化等，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、創(chuàng)造性及實踐能力，為進一步提高課程教學(xué)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]化工設(shè)備機械基礎(chǔ)；課程改革；教學(xué)質(zhì)量

《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》是我校化學(xué)工程與工藝專業(yè)一門綜合性的機械類基礎(chǔ)課，它涉及多個學(xué)科，主要側(cè)重化工機械設(shè)備的基本原理和實際工業(yè)應(yīng)用[1-3]。通過學(xué)習(xí)該課程，可使學(xué)生了解和掌握中低壓容器的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，包括中低壓力容器的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及應(yīng)力分析，了解和熟悉管殼式換熱器、攪拌反應(yīng)器、填料吸收塔、減壓精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作原理，在化工工藝課程的學(xué)習(xí)過程中認知這些化工機械設(shè)備的實際應(yīng)用與操作方法；了解和掌握化工過程機械設(shè)備的基本原理，增加學(xué)生對化工機械設(shè)備工業(yè)應(yīng)用的認知，培養(yǎng)學(xué)生在實際化工生產(chǎn)中善于分析和解決問題的能力，并能應(yīng)用最新的化工設(shè)備設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對化工工藝過程中的機械設(shè)備進行基本的選型，初步建立起完整的化工設(shè)備機械設(shè)計思想。本課程的知識點零散、工程概念多、實踐性強，要想突出教學(xué)重點、提高教學(xué)效果、保障教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)出拔尖的應(yīng)用型人才，則須注重課程教學(xué)的改革與創(chuàng)新。

1課程教學(xué)中存在的問題

《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》課程內(nèi)容涉及到化工、機械設(shè)計、材料力學(xué)等多個學(xué)科，傳統(tǒng)教學(xué)方式存在一定的不足，例如教學(xué)內(nèi)容陳舊；教學(xué)方式單調(diào)，缺乏對學(xué)生的引導(dǎo)；理論教學(xué)與工程實踐聯(lián)系不緊密；學(xué)生工程倫理意識薄弱等問題。因此，為了提高學(xué)生分析能力、工程意識、解決工程設(shè)計及工程問題的能力，培養(yǎng)出新工科背景下拔尖的應(yīng)用型人才，有必要進行《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》課程的改革與創(chuàng)新。

2課程改革探索

2.1教學(xué)內(nèi)容及時更新。隨著化工過程工業(yè)的進步與發(fā)展，教師在授課過程中應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)在實際生產(chǎn)中應(yīng)用的先進化工設(shè)備介紹課程中的知識點。例如，在機械傳動章節(jié)中可以引入新型齒輪傳動、主動磁軸承等原有課程內(nèi)容缺乏的新知識[4-5]。通過調(diào)研最新的文獻資料，保證教材中知識點的及時更新，使課程內(nèi)容跟上化工過程工業(yè)的快速發(fā)展，使學(xué)生們了解和熟悉化工機械裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計的更新?lián)Q代過程。這樣既能夠打開學(xué)生們的視野，也能使學(xué)生們了解和熟悉化工過程工業(yè)中的新工藝、新技術(shù)以及新裝備。同時，能夠調(diào)動學(xué)生們學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣和熱情。2.2教學(xué)方式的革新。教師在教學(xué)過程中需要結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)手段，通過視頻動畫將復(fù)雜的機械設(shè)備構(gòu)造分解，讓學(xué)生們能夠較好了解和掌握化工機械設(shè)備內(nèi)部的構(gòu)件，更好地理解化工機械設(shè)備的工作原理和操作方法。此外，除開課堂教學(xué)以外，可讓學(xué)生們通過在線課程或者微課對教學(xué)內(nèi)容進行進一步的學(xué)習(xí)理解。同時，可采用對分課堂，將學(xué)生們分組，在讓每組學(xué)生提出組內(nèi)同學(xué)沒弄明白的問題，讓其它組弄明白問題的同學(xué)進行解答，使學(xué)生們主動能夠參與課堂教學(xué)，誘導(dǎo)學(xué)生們進行思考，激發(fā)學(xué)生們的探索求知欲。2.3感性認識的培養(yǎng)。由于學(xué)生們?nèi)狈どa(chǎn)的工程實踐，加之學(xué)生們對化工機械設(shè)備的感性認識比較薄弱，這無疑加大了教學(xué)的難度，降低了學(xué)生們對課程的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)質(zhì)量也得不到保障。因此，在本課程教學(xué)過程中，教師需要注重學(xué)生們對化工機械設(shè)備感性認知的啟發(fā)和培養(yǎng)。同時，教師還需注意理論聯(lián)系實際，適當(dāng)增加一些化工過程工業(yè)中的生產(chǎn)實例，這樣不僅能引發(fā)學(xué)生們的思考，還能調(diào)動學(xué)生們學(xué)習(xí)的主觀能動性。2.4實踐能力的強化。教師需注意增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生們能夠有機會參加工程實踐，做到在“做”中“學(xué)”。教師需要充分利用我校化工原理實驗室中的化工機械設(shè)備，如化工原理實驗室的填料吸收塔、套管換熱器、減壓精餾塔、板框壓濾機以及干燥設(shè)備等，可以結(jié)合化工原理實驗教學(xué)進行講解。同時，可結(jié)合學(xué)生們的生產(chǎn)實習(xí)，對學(xué)生們講解化工實際生產(chǎn)過程中所遇到的化工機械設(shè)備，使學(xué)生們理論聯(lián)系實際，在感性認識的基礎(chǔ)上，對課程內(nèi)容進行理解消化，掌握化工機械設(shè)備的操作原理及應(yīng)用范圍。