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機械原理范文1
基金資助：湖南省教育科學“十二五”規劃2013年度青年專項資助課題（項目號：XJK013QGD010），2013年全省普通高校實踐教學建設項目“機械類專業校企合作人才培養基地”（項目號：湘教通[2013]295號）
由于近年來，《機械原理》課程教學時數不斷減少，且教學課程仍然沿用20世紀50年代建立的以機構分析為主的舊教學體系，雖然這種體系曾經對培養學生分析問題的能力起過重要的作用，但是隨著時代的進步和社會的發展，這種傳統的教學體系已不能滿足現代社會的要求[1]。因此我校進行了機械原理課程改革，更新教學內容、優化教學方法、引進先進教學手段，提高學生自主學習能力和自覺創新能力。
1、教學內容的改革
機械原理教學內容改革的原則首先是在進行傳統的、經典的機構設計與分析理論和方法進行系統的講授時要做到取其精華去其糟粕，并將重點突出實踐應用。如重點講授對機械機構結構的分析、機構運動分析和諸如連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等一系列常用機構的設計理論與設計方法，而在課程所要求對力的分析和機械的平衡中所用的基本理論，就只需直接引用，將重點放在如何運用這些理論來解決機械原理課程中的問題。因為在學生已修的力學課程中已經做了重點的講授[2]。然后，還要做到緊跟機械發展的腳步，盡力讓學生能即時了解機械原理機構設計的新理論、新方法以及學科發展的前沿的內容，使學生的視野和知識面得到最大的擴展，從而達到樹立學生的創新意識和培養不斷學習新方法來解決問題的能力。
2、教學方法的改革
過去我們學生的機械原理課程設計一直是由教師指定的一個特定的題目，沒有做到多樣化，整個設計內容綜合了機械原理的所有主要原理和知識。學生處于被動接受的狀態，能進行自主設計和內容的部分非常少，無法提高學生自覺創新能力，不利于學生工程實踐能力的培養。因此我們將機械原理的課程設計的重點放在自主設計和內容的創新上后，要求著重培養學生發現問題和解決問題的能力，培養學生機構方案構思的創新能力，培養學生知識應用和實際動手的能力，力爭通過這樣的課程設計初步培養使學生具有一定的工程素質和實踐能力。為此，我們從課程設計選題、方案內容構思等方面都做了許多方面的改變。要達到體現自主設計和創新的目的，選題非常重要，它直接關系到設計和創新性，同時如何選題本身也是一個發現問題和解決的過程，學生自主選題本身就是學生創新的體現。如果按照過去的模式，則無疑浪費了對一次學生創造性獨立選題能力的訓練，也使學生失去了發揮主觀能動性的機會[3]。大多數學生受應試教育的影響，普遍存在一些問題，如具有依賴性，缺少自主發現問題和分析問題的能力，因此對自主選題往往不知從何處入手。根據這一實際情況，鼓勵學生多出去觀察實物和分析周圍事物和通過自身去獲取信息。例如查閱資料、觀看機械模型、到學校工廠實地考察、或到附近機械廠實習等等。又如有的學生決定設計“機械手”機構，在查閱大量資料的基礎上，又到一些具有高自動化的工廠去實地參觀，去直觀的感受和測量第一手數據，由此作出了非常不錯的課程設計。通過對自主選題和內容的新要求。學生完成課程設計后會發現自身各方面的能里都有了不同程度的提高。如創新能力、實際動手能力、獲取數據的能力、計算分析能力、獨立解決問題的能力，還完成了機械專業知識的綜合和整合，讓學生初步建立起工程意識，極大的滿足學生的求知欲望和體現自身創新性的要求。
3、教學手段的改革
采用現代化教學手段，提高課堂教學的質量和效率，采用多媒體教學儀可以提高學生的學習興趣和理解程度，而且也省去了教師許多板書時問，增加課堂教學的信息量，提高了課堂教學的質量。[3]基于此筆者學校著手建立了多媒體的專用教室，并且配備了多媒體投影系統和相關的電教設備，編制和購買了相應的一系列教學軟件。因此在“機械原理”的課堂教學中，老師們可以采用直觀教學、電化教學和計算機輔助教學等現代化教學手段，比如利用機構運動的動態模擬和三維動畫演示，直觀形象地展示課常教學的內容。極大提高學生的感性認識，使學生易于且樂于接受課堂的教學內容。從而達到提高課堂教學的質量和效率的目的。
4、結語
機械原理課程改革對學生創新能力的培養和工程素質的提高具有重要的意義。本次課程改革，不僅對課堂的教學內容進行改革、教學方法和教學手段進行改革。通過課程改革對學生的機械專業素養及創新能力有了大幅提高。再輔以課堂教學內容與實踐相結合，又加強了實踐性教學環節的改革。改變過去高等教育中重知識輕能力、重專業輕素質、重科學輕工程的思想具有非常重要的意義。對于學生成為高綜合素質的機械專業人才有重要的意義。
參考文獻
[1]蔣天弟， 張廬陵， 吳瑞梅. 《機械原理》課程現狀與出路[J]. 農機化研究， 2004， （1）：248-249. DOI：10.3969/j.issn.1003-188X.2004.01.091.
[2]房海蓉， 方躍法. 談機械原理課程教學改革[J]. 高教發展與評估， 2001， （4）：46-47. DOI：10.3963/j.issn.1672-8742.2001.04.016.
機械原理范文2
關鍵詞：垃圾壓實機 原理 設備
1 垃圾壓實機機械設計思路
由于垃圾壓實機一般采用靜碾壓實原理，基本外形如圖1所示，因此垃圾壓實機的自身重要對壓實的效果是有一定的影響的。目前，國際上的垃圾壓實機主要是分為26t、28t、30t、32t等幾個型號的垃圾壓實機，在這幾種型號的垃圾壓實機中，26t這個型號的垃圾壓實機是最為常見的，因此，在很多地方進行垃圾壓實機的使用的時候，都會優先考慮26t的垃圾壓實機。
2 軟動系統
目前，在國際社會上，最常見的垃圾壓實機驅動方式是機械驅動和液壓驅動這兩種，垃圾壓實機由于其自身的工作環境的要求，對于設備的機動性有著比較高的要求，因此，無論是使用哪一種驅動方式，都是采用的前后輪同時驅動，保證整個機器的機動性能。機械驅動方式的動力輸出主要是依靠的柴油機，經過變速器，以及通過彈性傳動軸、驅動橋來帶動整個機器的前后碾壓輪的運動，并實現整個垃圾壓實機的活動。采用了帶液力變矩器的動力換檔變速器，這種動力換檔變速器的變速非常方便，傳動裝置可靠性高，造價低，但是也具有明顯的缺點，就是容易產生大量的噪音，整個操縱系統比較復雜，缺乏舒適性。液壓驅動方式的動力也是依靠柴油機，通過液壓泵，液壓馬達以及液壓橋來實現的整個垃圾壓實機的運作。這種液壓驅動方式的前后液壓馬達是采用的電控雙排量的設置，能夠選擇多種速度范圍內活動。這種液壓驅動方式的特點是整個驅動結構緊湊，具有平穩的傳動性，還能夠實現無級變速，這種液壓驅動方式的缺點是造價高，在使用的時候維護成本高以及對維護的水平都有較高的要求。因此，驅動方式的選擇在垃圾壓實機中非常重要，驅動方式的選擇主要應當按照工作的實際需求和成本。圖2所示為機械式驅動垃圾壓實機傳動結構簡圖。
3 傳動軸支撐設計
動力換檔變速器通過花鍵軸和傳力盤直接與柴油機連接，在動力換檔變速器前、后各有一動力輸出軸，通過彈性傳動軸實現與前、后橋連接。由于變速器動力輸出軸距離前橋較遠，必須使用兩根彈性傳動軸，這就需要在兩根傳動軸之間增加輔助支撐，以提高傳動軸傳送動力時的剛性和傳力效果。
4 碾壓輪設計
前后碾壓輪結構如圖3所示，主要由凸塊1、輪圈2、錐形護板3（左右）和輻板4組成。由于在垃圾的壓實過程中需要較高的線壓力，因此，凸塊的結構比較特殊，有別于常見的凸塊式振動壓路機上的結構，采用錐形護板結構的主要目的是可以避免垃圾污水存留于輪內，有利于提高設備的清潔度和使用壽命。
5 推鏟機構
垃圾壓實機推鏟結構：推鏟通常都是采用的耐磨、耐沖擊的高強度的合金鋼板焊接成的。鏟刀使用螺栓固定在推鏟前部，鏟刀采用65Mn等這種耐磨的材料，并經過表面淬火處理。
6 制動方式
機械式驅動垃圾壓實機有兩種制動方式：一種是在前后橋兩側均設有的濕式多盤制動器，這種制動器使用的氣推液的方式來進行制動；另一種是運用的變速器上的制動器來實現的制動。
7 駕駛室翻起
垃圾壓實機在使用的過程中，由于自身工作環境的特殊性，必然會經常性地出現一些問題，因此，在設計結構的時候要考慮到便于維修。垃圾壓實機的駕駛室應該設計成能夠翻起的，并在駕駛室的下面放置兩個對稱的液壓油缸。需要維修的時候，需要搖動手搖泵，輸出動力的同時液壓油缸會伸出來，并使駕駛室翻起。
8 灑藥系統設計
因為垃圾場的工作環境比較惡劣，垃圾中的雜物也滋生著大量的細菌，污染非常大，因此，必須在垃圾壓實機上設計有消毒的功能。
常見的垃圾壓實機的灑藥系統類似于輪胎式的壓路機的灑水系統或者是雙鋼槍式的。灑藥系統由噴頭，灑水管、灑藥箱以及電動泵構成，也可以采用雙電動泵的結構，這種結構對系統運行的可靠性有明顯的提升。
9 集中系統
為降低設備保養強度提高整機效果，可以采用遞進式集中系統對設備關鍵部位進行自動，部位主要包括鉸接轉向系統、推鏟提升系統等部位。
10 結束語
作為一種新型的工程機械，垃圾壓實機被列入了我國環保機械的領域，但是，我國的垃圾壓實機生產企業還非常少，但是在市場的前景上看，垃圾壓實機的生產是有著廣闊的市場的。同時由于垃圾壓實機的使用成倍地延長了垃圾填埋場的使用壽命，大大提高了土地利用率，有效地降低了蚊蟲滋生環境，防止了二次污染，社會效益顯著。
參考文獻：
[1]聶福全.垃圾壓實機的主要結構設計[J].建設機械技術與管理，2005（12）.
機械原理范文3
一、機械密封的構成原理及主要結構
機械密封是一種旋轉機械的軸封裝置，指由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在液體壓力和補償機構彈力（或磁力）的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置，又叫端面密封。機械密封廣泛應用于泵、釜、壓縮機及其他類似設備的旋轉軸的密封，其主要作用是將易泄漏的軸向密封改變為較難泄漏的端面密封。
機械密封通常組成部分包括動環、靜環、壓緊元件和密封元件。其中動環隨泵軸同步旋轉，動環和靜環緊密貼合組成密封面，以防止介質泄漏。動環靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環端面上，并在兩環端面上產生適當的比壓和保持一層極薄的液體膜而達到密封的目的。壓緊元件產生壓力，可使泵在不運轉狀態下，也保持端面貼合，保證密封介質不外漏，并防止雜質進入密封端面。密封元件起密封動環與軸的間隙、靜環與壓蓋的間隙的作用，同時彈性元件對泵的振動、沖擊起緩沖作用。機械密封在實際運行中是與泵的其它零部件一起組合起來運行的，機械密封的正常運行與它的自身性能、外部條件都有很大的關系，但零件自身性能、輔助密封裝置和安裝的技術要求必須保證，這是使機械密封發揮它應有作用的基礎。
二、機械密封常見故障現象及產生原因分析
機械密封由于其結構特殊性及運轉環境的特殊性，其故障率相對較高。主要表現形式是密封端面會出現磨損、熱裂、變形、破損等情況，而彈簧由于長期使用，也會發生松弛、斷裂和腐蝕。輔助密封圈常現的現象是裂口、扭曲和變形、破裂。
機械密封在運行中故障主要表現是振動和發熱，其主要成因是動靜環貼合端面粗糙，動靜環與密封腔的間隙太小，因振擺引起碰撞而振動。此外，由于密封端面耐腐蝕和耐溫性能不良，或是冷卻不足或端面在安裝時夾有顆粒雜質，也會引起機械密封的振動和發熱。
三、機械密封介質泄漏的故障原因
（1）靜壓試驗時泄漏。機械密封在安裝時由于不細心，往往會使密封端面被碰傷、變形、損壞，清理不凈、夾有顆粒狀雜質，或是由于定位螺釘松動、壓蓋沒有壓緊，機器、設備精度不夠，使密封面沒有完全貼合，都會造成介質泄漏。如果是軸套漏，則是軸套密封圈裝配時未被壓緊或壓縮量不夠或損壞。
（2）周期性或陣發性泄漏。機械密封的轉子組件周期性振動、軸向竄動量太大，都會造成泄漏。機械密封的密封面要有一定的比壓，這樣才能起到密封作用，這就要求機械密封的彈簧要有一定的壓縮量，給密封端面一個推力，旋轉起來使密封面產生密封所要求的比壓。為了保證這一個比壓，機械密封要求泵軸不能有太大的竄量，一般要保證在0.25mm以內。但在實際設計當中，由于設計的不合理，往往泵軸產生很大的竄量，對機械密封的使用是非常不利的。（3）機械密封的經常性泄漏。機械密封經常性泄漏的原因有很多方面。第一方面，由于密封端面缺陷引起的經常性泄漏。第二方面，是輔助密封圈引起的經常性泄漏。第三方面，是彈簧缺陷引起的泄漏。其他方面，還包括轉子振動引起的泄漏，傳動、緊定和止推零件質量不好或松動引起泄漏，機械密封輔助機構引起的泄漏，由于介質的問題引起的經常性泄漏等。（4）機械密封振動偏大。機械密封振動偏大，最終導致失去密封效果。但機械密封振動偏大的原因往往不僅僅是機械密封本身的原因，泵的其它零部件也是產生振動的根源，如泵軸設計不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯軸器的平行度差、徑向力大等原因。轉
四、處理機構密封常見故障的有效措施
如果機械密封的零件出現故障，就需要更換零件或是提高零件的機械加工精度，提高機械密封本身的加工精度和泵體其他部件的加工精度對機械密封的效果非常有利。為了提高密封效果，對動靜環的摩擦面的光潔度和不平度要求較高。動靜環的摩擦面的寬度不大，一般在2～7毫米之間。
機械密封振動、發熱的處理。如果是動靜環與密封腔的間隙太小，就要增大密封腔內徑或減小轉動外徑，至少保證0.75mm的間隙。如果是摩擦副配對不當，就要更改動靜環材料，使其耐溫，耐腐蝕。這樣就會減少機械密封的振動和發熱。
機械密封泄漏的處理 。機械密封的泄漏是由于多種原因引起，我們要具體問題具體處理。為了最大限度的減少泄漏量，安裝機械密封時一定要嚴格按照技術要求進行裝配，同時還要注意以下事項。
（1）裝配要干凈光潔。機械密封的零部件、工器具、油、揩拭材料要十分干凈。動靜環的密封端面要用柔軟的紗布揩拭。
（2）修整倒角倒圓。軸、密封端蓋等倒角要修整光滑，軸和端蓋的有關圓角要砂光擦亮。
（3）裝配輔助密封圈時，橡膠輔助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗滌，以免脹大變形，過早老化。動靜環組裝完后，用手按動補償環，檢查是否到位，是否靈活；彈性開口環是否定位可靠。動環安裝后，必須保證它在軸上軸向移動靈活。
泵軸竄量大的處理
合理地設計軸向力的平衡裝置，消除軸向竄量。為了滿足這一要求，對于多級離心泵，設計方案是：平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對泵軸進行軸向限位。
增加輔助沖洗系統 。密封腔中密封介質含有顆粒、雜質，必須進行沖洗，否則會因結晶的析出，顆粒、雜質的沉積，使機械密封的彈簧失靈，如果顆粒進入摩擦副，會導致機械密封的迅速破壞。因此機械密封的輔助沖洗系統是非常重要的，它可以有效地保護密封面，起到冷卻、、沖走雜物等作用。
機械原理范文4
關鍵詞:機械原理;課程設計;教學模式;創新
機械原理是機械類課程中的專業基礎課程，是培養學生運用所學理論知識、綜合分析能力、解決工程實際問題能力的重要課程，是學生獲取工程技術訓練的實踐教學環節。機械原理課程設計通過實踐訓練使學生更好的掌握理論知道，進一步提高收集技術資料和繪圖、設計的能力，特別是對提高學生的創新意識和解決工程實際問題具有非常重要的作用。
一、課程設計教學現狀和存在的問題
傳統的《機械原理課程設計》在設計過程中，設計的題目各類過于單一，而且實踐過程較為死板枯燥，缺少對學生創新性、綜合能力進行培養的問題。比如題目往局限于機床刀架傳動系統、牛頭刨床等幾個題目，訓練內容大體上都是圍繞系統方案的設計、繪制機構運動簡圖、設計運動循環圖、對凸輪或連桿機構進行設計等。方案設計完成后，缺少驗證環節，學生無論方案正確與否，只要完成任務就可以了，學生的積極性不僅沒有得到調動。由于課程設計題目種類單一，往往出現全班或者半個班級的學生同時做同一個課程設計，這樣導致部分同學自己并沒有擬定機構或系統的運動方案，甚至有部分學生自己根本沒有動腦而是直接抄襲，缺少主動參與的熱情，更不用說通過機械原理的課程設計能培養學生創新能力。
二、課程設計教學的改革思路
針對傳統教學的優點和不足，擬從機械原理課程設計的選題、設計過程以及鼓勵學生大膽創新等方面探討教學改革，引導創新設計，應用現代設計方法及設計手段去解決實際問題，逐漸形成以創新意識和實踐能力培養為目標的開放式機械原理課程設計模式及方法。
(一)選題的多樣化與生活化
選題是課程設計教學環節的核心部分，不僅需要滿足教學的基本要求，而且要在有限的時間內使設計得以順利完成。在《機械原理課程設計》的教學改革中，我們需要改變以往學生的設計題目均由教師給定的方式，采取教師引導部分能力較強的學生自主選題，培養學生獨立思考和積極創新的能力。另外，教師可以根據指導書上的一般方法，規定幾個大的方向，引導學生如何來進行選題。學生最熟悉的就是日常生活中的一些機械裝置，可以適當的舉些例子如來源于生活又能使生活更便捷的一些小的機械裝置。比如為了解決城市或小區中家用車停車難的問題，設計一套節約場地、低投入、免維護等小型停車機械裝置，達到空間利用率高、安全、便捷的目的?？紤]農產品或水果采摘過程中存在勞動工作量大、作業范圍廣、觸碰的力度控制要求高等一系列問題，可以展開輔助人工采摘草莓、菠蘿、桔子等水果的小型機械裝置的創新設計。這樣不僅能提高水果的采摘效率而且可以降低作業人員的勞動強度與采摘的投入成本。教師拋磚引玉，提高學生的想象力與創造力。當然教師需要規定機構選型需要涉及幾類機構。限制一定的時間，如一天內需要選好題目并制定初級運動方案，經過學生分組討論后交由老師修改確認。對于沒有選好題的學生不能打消學生的積極性，而且由指導老師為其給定一個題目，確保每位學生都可以積極參與到課程設計，課程教學中的基本技能能得到一定的訓練與進一步鞏固一些基本專業知識。
(二)以小組或團隊形式共同完成課題
要完成《機械原理課程設計》的全部目標與要求，總的工作量是非常大的，如果規定某位學生在一周內獨立完成，這挑戰無疑是非常嚴峻的。此外，現代制造企業對員工的團隊協作能力日益看重，一個項目的完成住往是一個大團隊全體員工的共同努力，所以鍛煉學生的團隊協作能力也迎合了現在制造企業的需求。因此，在課程設計的過程管理中，不再強調獨立完成任務。我們的設計方式為:根據自愿原則將學生分為4-5人一組的設計團隊，每組確定一個設計題目。選題結束后，每一個組員都必須獨立完成幾項任務，各自完成的任務最終作為學生成績考核的主要依據。指導老師對其題目、方案以及任務分配的合理性進行審核。從資料收集、選題、運用創新方法設計以及報告提交和電子版設計、計算機繪制圖紙、PPT答辯每位學生需要各自發揮自己的長處。
(三)鼓勵學生積極創新
為了更好的的發揚學生的創新積極性，肯定其創新成果，對創新較好的課程設計進一步進行跟蹤指導與完善，逐步引導學生形成作品并可以參加比賽。對創新較好的方案可以申報實用或發明專利，學?；驅W院可以進行適當的獎勵，如果經費充足可以將實物制作出來參賽或展覽等。學生的創新性想法或思維老師要大力支持，引導學生注意平時積累，學以致用，如此將理論與實踐相結合，學生的收獲更大。此外，通過課程設計的訓練也將為我院參加一年一度的“機械創新設計大賽”、“無碳小車比賽”或其它類型的比賽奠定一定的基礎。
三、總結
《機械原理課程設計》一改以往設計統一題目的模式，鼓勵學生從日常生活中廣泛搜集合適的課程設計題目，將實際生活中的問題引入到課程設計中，既迎合學生的好奇心理又有利于引導學生結合創新設計思維解決實際問題。倡導學生自主選題，通過發現問題、分析問題、解決問題全面培養學生的主動實踐能力。以小組為單位的分工合作、共同完成方式培養了學生的“團隊合作”精神，滿足現在企業需求。對創新好的方案鼓勵學生動手加工出實物，使學生對機械制圖、機械加工、互換性公差與配合有更深入的認識，書本上的知識得以鞏固，學生收獲巨大。
參考文獻:
［1］孫桓，陳作模，葛文杰．機械原理［M］．第八版．北京:高等教育出版社，2013．
［2］鄒慧君．機械原理課程設計手冊［M］．北京:高等教育出版社，1998．
機械原理范文5
近年來,隨著課程體系的改革和深化,該課程的內容在不斷更新和增加,課時卻在不斷減少,學時與內容之間產生了比較突出的矛盾。因此,圍繞機械原理的課程體系、教學內容、教學方法、教學手段以及實踐教學等方面的改革勢在必行。
一、合理安排教學內容
針對機械原理課程在人才培養中的地位,機械原理課程教學改革緊緊圍繞“以設計為主線的”的宗旨,課程組全體老師認真研究教學大綱,進行了激烈的討論。針對教學的具體情況,學時在減少,而機械原理課程教學的基本要求沒有變。教研室在還沒有開學前,就召集課程組全體教師討論了關于本課程教學內容的一些問題,基本要求沒有變,學時減少的情況下,怎么去保證本課程的教學質量。大家經過激烈的討論,一致認為在有限的學時內,機械原理應該主要講授最基本的知識、理論和方法;對機構設計的新理論、新方法及學科發展的前沿的內容要及時介紹給學生,開闊學生的視野和增加學生的知識面。
二、改革教學方法
隨著教學內容的改革,教學方法必須與之配套。一方面將會由于學時壓縮而無法完成規定的教學內容,另一方面,也不利于學生創新能力的培養及綜合素質的提高。在課程教學中,采取課堂講授、課堂討論、學生自學相結合的方法。對于重點章節的內容,利用課堂進行深入的講解,使學生掌握必須掌握的知識。對于課堂討論,老師提前準備討論題目或內容,讓學生分組去討論,最后要提交討論報告。對于非重點章節或內容比較簡單的章節,讓學生課后去自學,學完后根據老師的要求完成自學報告。這種方法的關鍵是要正確的劃分這三部分的內容,老師要制定好學生應該完成的題目。通過這樣的方法,可以提高學生在學習中的主動性、積極性。教師在教授基本知識、基本理論、基本方法的同時,更應注意培養學生獲取新知識的能力,引導學生個性思考、自主學習,充分調動學生的主觀能動性和創造性的思維。例如在講平面機構的自由度計算應該注意的事項時,先給學生舉一個帶有局部自由度的盤形凸輪機構,用前面學過的自由度計算公式來計算,結果與實際不一致,先提出問題,引起學生對這個問題的思考,然后再講解為什么。通過這樣的過程,可以培養學生克服惰性、勤于思考的好習慣。
三、傳統教學手段和現代化教學手段相結合
機械原理的教學內容與工程實際結合緊密,具有廣泛的工程背景。為培養學生的觀察能力,增強理論聯系實際的觀念,教學中需要經常引用一些工程實例,結構復雜且具有動態性是課程的主要特征。在課堂教學中一方面盡可能、有意識地結合多種教學手段,充分利用實物、模型、多媒體動畫等進行教學內容講授,如在講授機構運動分析時,采用傳統的教學手段,在黑板上詳細講解速度多邊形和加速度多邊形的繪制方法。在研究常用機構中各個構件的運動關系,在黑板上用靜止的線條講述它們之間的關系及其變化,學生理解起來也較抽象。利用多媒體教學就可以很好地解決教與學中的“靜”與“動”的矛盾。通過逼真的動畫、照片、錄像介紹機構的組成、類型及運動特點,展示不易理解的機構運動關系,有助于學生吸收并消化所學的知識,培養了學生的形象思維能力。另一方面,引導學生養成善于觀察的習慣,從日常生活中彌補實踐經驗的匱乏。如要求學生仔細去觀察公交車門的啟閉機構,縫紉機上的腳踏機構等,通過分析,繪制它們的機構運動簡圖,以加深對課堂理論知識的理解。
四、加強實踐教學環節
為了提高學生的動手能力和培養學生的創新精神,使學生相關的基本知識、基本理論、基本方法的學習和訓練,把有關機械基礎課程(材料力學、機械原理、機械設計、互換性與測量技術)的實驗整合成機械工程基礎實驗課。通過實驗使學生掌握工程材料力學性能的測試方法、機構工作原理與表達、機構的綜合設計及運動性能測試、機械零部件特性的基本試驗方法、軸系結構綜合設計、機械零部件精度檢測、常用測試儀器的使用方法及數據處理方法等。在這些實驗項目中包含的有驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗。通過這些實驗,初步培養學生運用實驗方法研究和設計機械的基本能力、發現問題和綜合分析問題的能力、自主創新的能力。
五、結語
綜上所述,機械原理課程的改革,不但要對課堂的教學內容進行改革,還要對教學方法和教學手段進行改革;同時一定要注重課堂教學內容與實踐相結合,注重培養學生的理論聯系實際能力,分析、解決實際問題能力和創新設計的能力。
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.
機械原理范文6
［關鍵詞］機械原理教學改革探究式教學
［中圖分類號］G642［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）09-0141-03機械原理課是機械工程專業的主干課，是學習機械工程專業所必須要掌握的重要課程，國內外高校的機械工程專業對這門課也相當重視。[1]針對機械原理的教學現狀，基于探究式教學原理對本課程實施探究式教學[2][3][4]，探究本課程學習的內容、學習側重點、學習方法、知識點之間的內在機理、聯系與應用以及機構學的學術前沿，將有助于激發學生的學習興趣，讓學生更好地理解、掌握與應用本課程知識，實現教與學的目標，也有助于實現教學相長。
一、機械原理探究式教學的設計思路
在課程教學過程中，由于時間、教師自身對知識的把握能力、學生學習負擔、學習素材等條件的限制，不可能對所有的內容進行探究式教學與學習。因此，我們采用有所選擇的原則，實行部分教學內容探究，主要圍繞知識點探究、知識的內在機理探究、分析設計方法，基于問題或者基于項目探究進行教學。
（一）機械原理教學中探究的內容
1.知識點的探究。主要探究機械結構自由度分析及應用、自鎖的利用、齒輪傳動特點、桿傳動特點、機構死點的應用。
2.知識點內在機理的探究。主要探究常見移動運動與轉動運動的實現形式以及優缺點、常見的輸入為移動輸出為轉動、輸入為轉動輸出為移動、輸入為移動輸出為移動以及輸入為轉動輸出為轉動的機構實現形式、不平衡產生的原因及后果。
3.分析設計方法的探究。連桿機構分析與設計的圖解法與解析法各自的優缺點，以連桿機構優化設計為例探究數值優化法的優勢。
（二）機械原理探究式教學的一般步驟
1.提出問題。借鑒項目陳述式思路介紹問題的背景，目的是提高學生的興趣與積極性。
2.相關資料查詢與分析。查詢相關的資料，了解所探尋問題的外在表象與內在機理。（1）推測與假設。對所探究問題進行推測假設，尋找可能的原因以及解決問題的辦法。（2）設計實驗。對所研究的問題進行實驗方案的設計，進行探索分析。（3）尋求證實。通過分析或者實驗探索，驗證推測與假設的合理性。（4）信息和數據處理。處理探究過程中產生的信息與數據。（5）結論與表達。形成研究問題的結論。
二、機械原理探究式教學實施過程與教學目標檢驗
本課程的學習目標之一是掌握平面機構結構分析能力。因此，在探究式教學中以機械結構自由度計算公式為切入點，探究機械結構構成、機構自由度計算及現狀。針對課堂教學中講述知識點時學生不感興趣、講述知識點的用途及現狀時學生往往很感興趣的現象，我們把機械原理探究式教學講述思路調整如下：1.提出問題。機構自由度分析是機械結構分析與設計的基本工具，完成機械裝備的開發首先要根據功能的需求完成機械結構的分析與設計。2.知識點的講述與推導。以書本上的內容為基礎介紹平面機構與空間機構自由度的計算公式，解釋公式的各個要素的組成。3.知識點的應用及現狀。通過對平面機構與空間機構自由度計算公式的學習，分析普通平面機構與簡單空間機構的自由度，實現本課程中有關機械結構分析與設計內容的教學目標。4.教學目標檢驗。布置開放性作業題目，檢驗對知識點的掌握程度。具體的探究過程如下。
（一）提出問題
什么條件下機構具有確定的運動？機械裝置需要驅動器的數目是多少？機械系統自由度分析在這一問題中所起到的作用是什么？機構自由度分析是機械結構分析與設計的基本工具，完成機械裝備的開發首先要根據功能的需求完成機械結構的分析與設計。
1.分析現有的機構的自由度數目與驅動器數目的關系，分析其中的原因。（1） 四連桿機構需要安裝一個電機。（2）五連桿機構需要兩個電機。
2.說明機構具有確定運動的條件。
（二）相關資料查詢與分析
布置任務查閱資料，經過查閱資料分析，所探究的問題屬于機械系統構型設計問題，解決這一問題的途徑為機械自由度分析與設計。
1.機構自由度計算公式。
平面機構自由度計算公式：F＝3n-（2p1+pn）
空間機構自由度計算公式：F＝6n-（5p5+4p4+3p3+2p2+p1）。解釋：n活動構件數，p運動副數，下標表示運動副級數即約束數。
探究自由度公式推導。（1） 平面機構自由度公式構成要素。① 自由不受約束的構件在平面上具有3個自由度，2移動+1轉動。② 運動副的作用是將機械系統引入約束，約束構件只能完成特定的運動，轉動副限制機構只能沿某一轉軸轉動，移動副限制機構只能沿導軌方向移動。③ 平面機構自由度數目=活動構件自由度數目-運動副提供的約束數目。
（2） 空間機構自由度公式構成要素。① 自由不受約束的構件具有6個自由度，3移動+3轉動。② 運動副的作用是將機械系統引入約束，約束構件只能完成特定的運動，轉動副限制機構只能沿某一轉軸轉動，移動副限制機構只能沿導軌方向移動。③ 空間機構自由度數目=活動構件自由度數目-運動副提供的約束數目。
機構自由度分析與知識點的應用，目標是加深對機構自由度計算公式的理解，掌握其應用。（1） 內燃機機構自由度計算。利用平面機構自由度計算公式，計算內燃機機構的自由度等于1。（2） 空間四桿機構自由度計算。利用機構自由度計算公式，計算空間四連桿機構的自由度等于1。
2. 知識點的應用及現狀。通過對平面機構與空間機構自由度計算公式的學習，分析普通平面機構與簡單空間機構的自由度，實現本課程中有關機械結構分析與設計內容的教學目標。
機構自由度計算。（1） 計算一般機構自由度數目，主要包括平面四連桿、五連桿、三角形機構、空間四連桿等，目標是掌握一般機構自由度計算公式的應用。（2） 計算工業機器人、機床自由度數目，目的是提高學生的學習興趣。（3） 比較特殊機構自由度計算：平行四邊形機構、Gough平臺等。
自由度公式的現狀。（1） 可計算數目，不能確定自由度的性質。（2） 容易被工程師掌握，可以用來發明創造新機構。（3） 適用于剛體機構、柔順機構、繩索機構等，需要具體問題具體分析。（4） 驅動器的位置發生變化時機構的運動將發生變化，自由度公式對此類問題無能為力。（5） 機構學上存在欠秩機構與冗余驅動機構，自由度數目不等于驅動器數目。（6） 一些特殊機構不適用自由度的計算公式。
設計創造新機構。根據操作任務對機構運動要求，依據自由度公式進行機構結構創新設計。（1）四連桿機構不能實現精確的口型折線運動。（2）五連桿機構可以實現精確的口型折線運動。（3）機構的運動特征取決于機械結構，通過機構自由度計算分析機構的運動特征。
（三）推測與假設
機構具有確定運動的條件是：1.機構的原動件數目應等于機構的自由度數目。2.如果驅動器數目小于機構自由度數目,則機構的運動將不完全確定。3.如果原動件數大于機構自由度數目,則會導致機構最薄弱環節的損壞。
（四）設計實驗
以平面四連桿機構與平面五連桿為研究對象，分析其自由度數目，分析驅動器數目與機構自由度數目不相同時可能發生的情形，課堂中可以紙板為例進行實驗。1.通過計算機動畫演示，四連桿機構給定一個獨立運動，即安裝一個電機，機構運動完全確定，給定兩個獨立運動，機構最薄弱的地方損壞。2.通過計算機動畫演示，五連桿機構給定一個獨立運動，機構運動不確定，給定兩個獨立運動，機構運動完全確定。3.推斷機構設計的要求應該滿足，機構自由度數目等于驅動器的數目。
（五）尋求證實
根據機構自由度計算公式，平面四連桿機構的自由度等于1。平面四連桿機構的驅動器數目應該為1個時，機構具有確定的運動。平面五連桿機構的自由度為2，平面五連桿機構的驅動器數目為2個時，機構才具有確切的運動。調查研究證實：結構為平面四連桿的機械裝備需要一個電機驅動，結構為平面五連桿的機械裝備需要兩個電機驅動，常見機構的驅動器數目應該等于機構自由度數目。
（六）信息和數據處理
所探索問題的核心知識為：
1.平面機構自由度計算公式：F＝3n-（2p1+pn）
2.空間機構自由度計算公式：F＝6n-（5p5+4p4+3p3+2p2+p1）
3.機構具有確定運動的條件是機構的驅動器的數目等于機構自由度的數目。
（七）結論與表達
為使機械裝備具有確定的運動，應該使得機構的驅動器的數目等于機構自由度的數目。
（八）教學目標檢驗
為檢驗學習效果，設計課外習題：1.分析10種自由度等于1的常見機構。2.設計兩種自由度等于2的機構。3.分析3種輸入為轉動輸出為轉動的機構。4.分析3種輸入為轉動輸出為移動的機構。5.分析3種輸入為移動輸出為移動的機構。6.分析3種輸入為移動輸出為轉動的機構。
探究式教學結果：作業顯示，只要認真對待作業①,③,④,⑤,⑥都能做出答案，②的內容屬于超越教學大綱的內容，部分同學也能做出正確答案。
三、學生學習效果的評估
機械原理課程的期末考試為閉卷考試，在期末考試中設置含虛約束的較復雜平面機構自由度計算的題目。期末考試總共有48人參加，其中45人能夠完全正確求解本題目，3人不能得滿分。這3人能解釋平面機構自由度計算公式的構成要素，但對圖示機構自由度的計算結果錯誤?？荚嚱Y果顯示：通過探究式教學可以使學生較好的掌握機構自由度計算，其中93.75%（45/48）的學生能夠應用機構自由度計算公式分析比較復雜機構的自由度。
四、機械原理探究式教學中的注意事項與教學反思
1.探究式教學對教師的要求：知道知識的來龍去脈。為上好探究式教學，教師要主動學習，用專業知識與學術前沿知識武裝自己。2.探究式教學對教材的要求：教材內容的編排格式需要修改，可按照提出問題，講述知識點，解決問題，分析問題的思路進行編寫教材或進行教學。3.課堂教學中探究的深度與范圍：盡可能在教學大綱內探究，且探究的廣度、深度要跟教學目標相結合，注意跟學生的學習興趣相結合。4.仔細選擇素材，防止學生產生疲倦。
本文針對機械工程專業的主干課程機械原理進行探究式教學改革與探索，提出了機械原理課程教學中探究的內容與探究式教學的一般步驟，并以機構自由度分析與設計為例介紹探究式教學的實施過程，指出機械原理探究式教學中需要注意的事項。教學目標檢驗與學生學習效果評估證實，通過探究式教學可以取得滿意的學習效果。
［參考文獻］
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［2］溫?哈倫，韋鈺.科學教育的原則和大概念［M］.科學普及出版社，2011.
