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基于三维仿真和分析软件的机械原理课程改革
张雪雁,冯立艳
（华北理工大学机械工程学院,河北唐山063009）
摘 要：随着中国制造2025不断加快的步伐要求和专业发展的需要,机械原理课程作为机械基础骨干课程,面向工程能力的教学改革刻不容缓.本文介绍了应用型本科院校机械原理课程的教学改革及成果,将课设与现场结合,开发了基于项目的课程设计题目,将授课内容与课程设计结合,激发了学生的实战潜力.
关键词：机械原理课程；教学改革；基于项目
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）04-0123-02
一、前言
随着计算机技术的飞速发展和各类机械设计分析应用软件的不断进步,机械工程师越来越离不开各种应用软件的辅助.而机械原理作为机械技术基础课,面对中国制造2025的强国目标,也迎来了与时俱进的挑战.如何将机械原理的教学与实践相结合,建立“服务制造”的教学理念,已成为应用型本科一线教师重要的研究课题.课程组全体教师在全局规划、分段攻克、宽严结合的原则指导下,对机械原理课程进行了整合和改革.
二、改革授课内容,与课程设计并轨
随着多媒体教学手段的应用,大幅的文字板书,受学时压缩的限制,学生无暇去记录,渐渐失去对学习的兴趣.如何调动学生的积极性,充分利用课余时间,变被动教学模式为自主学习模式,显得尤为重要.
1.调整教学内容顺序.课程组在充分调研的基础上,根据课程设计所需,调节教学内容和授课重点,向解析法倾斜.制作生动的案例进行讲授,提高学生的学习兴趣.
2.改革大作业,承接课程设计.将课程设计的内容分解,融于大作业题目,解决课设的设计难点.如讲解连杆机构的综合时,给出课程设计原始设计数据,按要求对杆机构进行设计；讲齿轮机构和凸轮机构时,布置机构尺寸计算、零件图绘制、齿轮啮合图的绘制等任务.这一举措,不仅解决了课设学时不足的问题,而且提升了学生的成就感.
三、课后训练与建模、分析软件有机结合
课后作业要求学生采用解析法编程实现.因此,学生需要课外自学或选修一种三维建模软件和一种分析软件,教师对其进行编程指导.结合授课内容,布置各种常见机构三维建模训.教师负责讲授机构装配时在三维软件中所需连接的类型和模拟适用条件,并与原理教材中的运动一一对应,为机构的运动分析和仿真奠定基础.对有能力的学生额外增加零件静力有限元分析的任务.
四、借助课程设计契机,转换自主学习模式
传统的课程设计题目为某种六杆机构的运动分析电算程序编制,而这些程序在网上可以方便的获取,难以达到挑战的目的.为此,以最常用的三维建模软件Creo作为建模平台,将机械原理课程设计与具体机械系统的设计有效结合,对机械原理课程设计进行改革.采取双向选择,对机械非常感兴趣的学生和能够熟练使用应用软件的学生,自主确定适合的机械系统设计题目,并进行尝试性设计,充分发挥主观能动性.
课设题目多样、更贴近实际需要,给了学生更多选择的空间.采取小组打分的策略,激励团队合作意识,结合自身特点选择不同类型和难易程度的题目.鼓励自主学习模式,勇于承担设计任务.要求学生充分发挥创新意识,采用机械系统创新设计方法,独立完成系统多种设计方案的设计.如在“卧式下肢康复机器人执行机构的设计分析”中,学生自行提出的运动方案分析和报告如图1所示.对各运动方案进行运动分析模拟,并制作成运动仿真动画在答辩会上进行演示,作为评价课设成绩的判据之一.该项改革强化了自主学习能力的训练,培养了学生独立解决工程问题的能力和创新能力.
五、工程案例教学,培养创新创业型人才
教师结合实际课题,进行机构简图与实物转换训练,同时布置学生进行零部件有限元分析训练,以期达到与现场相结合、综合提高工程素质的目的.如图2所示专用汽车部件托圈的强度分析.学生既了解了实际工程结构,又对工程分析模型结构和受载等问题的简化方法有了初步认知.学生以课后现场题目训练为契机,在课程设计和毕业设计中优先选择该类题目,既可以节省调研的时间,顺利切入,又可以借助课后实训的研究成果,深入探索,获得高质量的毕业设计,提高解决工程问题的能力.将学生所做的课设或毕业设计整理成工程案例,说明设计的背景、现场应用等情况,挂在校园网上供学生学习和借鉴,让更多人受益,为应用型本科院校培养创新创业型人才奠定了工程基础.
六、结论
以机械原理课程为平台,以Cro/E软件为工具,以方案设计、零部件设计、装配、运动和有限元分析为终极目标的课程教学改革与一系列探索,使学生对现场工程问题有了切身的了解,初步拥有了机械工程设计与研究能力,为应用型本科学生适应社会实际需求,尽快与社会接轨奠定了坚实的理论基础和工程基础.
参考文献：
[1]闫茹,郑甲红,王宁侠,等. 机械基础课程改革与创新型工程人才培养探究[J].中国电力教育,2014,（8 ）：132-133.
[2]冯立艳,李建功,张雪雁.基于学生创新能力培养的机械基础课程群的课程教学改革[J].教师,2008,（6 ）：47-48.
[3]何声钟.江西省高师教育学生实践能力培养的调查与分析[J].教师教育研究,2013,25（2）：42-47.
机械原理论文范文结:
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