设计能力的培养是《机械设计基础》课的重任

摘 要：在实施《机械设计基础》课程的教学过程中，要始终围绕培养学生设计能力这一中心。

关键词：《机械设计基础》； 培养设计能力

中图分类号： G712 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2010）11-147-001

《机械设计基础》不仅是一门重要的技术基础课，而且也是一门能直接用于生产实践的设计性课程。本课程的目的就是向学生讲授如何进行机械设计，为今后的专业课（如机械制造工艺、车钳工等）课程的学习奠定良好基础。

一、培养学生设计能力的主要内容

在讲授该课程时，要紧紧围绕培养学生设计能力这条主线，帮学生总结出机械设计中各类设计的一般原则、步骤等的共性问题，在繁多的理论中理出一条鲜明的脉络，循序渐进地培养学生的设计能力。

1．培养学生设计计算能力与结构设计的能力——基础能力

设计计算与结构设计的《机械设计基础》课程有两大基础，必须夯实。设计计算的知识，其核心是针对设计对象的主要设计形式，确定设计准则，再通过相关的理论，或对未知的设计对象进行设计性计算，或对已知的设计对象进行校核性计算。无论是设计性计算还是校核性计算，都是围绕着设计对象的关键尺寸展开的。比如轴的危险剖面直径、带传动中带的根数、链传动传递的功率、齿轮齿面接触疲劳强度计算中的主动轮分度圆直径、齿轮齿根弯曲疲劳强度计算中的模数等。

结构设计的知识，其核心是针对设计对象的定位、装拆、加工、改善工作条件等大量的工艺以及其他诸方面的知识。在学习时，学生往往只注意（或过分注意）机械零件的设计计算，忽略（或轻视）机械零件结构方面的设计，造成的结果是零件的关键尺寸或参数计算能力强，而零件结构设计能力弱，错误频出。比如普通螺栓联接的过孔问题，轴上零件与轴的定位问题，轴承和轴系的定位问题，主从动带（链）轮的相互位置问题，轴上的卸荷槽以及减少零件的应力集中的工艺结构等问题，在学生的设计中全暴露了出来。

2．培养学生课程设计的能力——提高能力

《机械设计基础》课程是由基础课向专业课过渡的桥梁课，多门课均交汇于该课程上。故讲完本课程后，应对学生进行一次综合性训练，这个环节就是课程设计。通过课程设计，可以使学生将机械设计基础和相关课程的知识融会在一起，利用手册、查阅资料，使用标准、规范自行设计简单机械。教师通过讲解，将设计任务下达给学生，指导学生按机械设计步骤进行计算，画草图、装配图、零件图，编制说明书最后完成答辩。这个过程还是围绕培养学生设计能力这个中心开展的，也是为将来学生的毕业设计以及参加工作后的实际设计进行的首次演练。通过编写说明书锻炼学生的设计计算能力，通过绘制装配图和零件图锻炼学生的结构设计能力，并且要把对学生这两种能力的锻炼有机地结合，用以提高学生的综合设计能力。所以课程设计是继《机械设计基础》课程之后对学生设计能力的再提高。我们在指导学生课程设计中做到单题单做，培养学生结构设计能力，手绘和机绘结合培养学生绘图表达能力、教师指导与学生自行设计结合，培养学生的设计构思能力、参考资料与创新设计结合，培养学生使用各种标准、规范和图表的能力，这些做法在教学中取得了较好的效果。

3．培养学生多学科应用能力——综合能力

教学中重点通过以下几个方面的技能训练，达到综合能力提高的目的。

（1）综合运用所学学科的知识，联系生产实际和机器的具体工作条件，解决机械设计问题；教学中应用实习环节，进行现场教学，使学生将所学知识应用于生产实践中；

（2）根据实际工作条件进行工作原理分析、设计，抽象和构建力学模型，进行载荷的性质及大小分析计算，进行应力状态和性质分析、失效形式分析、计算准则分析、工作能力计算公式分析、材料及热处理选择分析；

（3）正确理解公式、系数的使用条件和应用范围，运用各种经验数据、经验公式、半经验公式和理论计算公式进行设计计算；

（4）在教学过程中，除了必要的例题和习题练习外，教师要注意结合实际，注意对设计方法的归纳、总结和对比，启发学生的联想，调动学生的积极性，以达到举一反三、触类旁通的效果。教学中要把主要精力集中在实际技能的培养和如何运用方面。

二、培养学生的设计能力的方法

1．将工作情景引入课程设计，强调工学结合

《机械设计基础》本身就是一门实践性很强的课程。教学中一定不要仅局限于课堂教学，还应该重视课堂外的实践教学环节。除前面已陈述的现场教学外，实验教学亦是一种重要的实践教学方式。通过设计能力的培养，一方面使学生印证课堂上所讲的理论知识，比如减速器装拆及性能实验、弹簧的示性线测试实验等。另一方面也是更重要的是教会学生掌握一套完整的机械设计的实验方法，即掌握一套机械设计领域的基本的科学研究的手段，比如通过摩擦、磨损性能实验，由学生自行设计实验程序，制作试件，调整实验设备，采集相关参数的数据。像这种综合性、设计性实验将为学生的今后提供可持续发展的动力。提高其设计能力，使他们既能动脑又能动手，而不是纸上谈兵，我们把课上的教学和课外的制作结合起来，充分利用学生的课余时间，由教师指导，让学生自行设计简单机械并且制作。

2．充分利用计算机虚拟设计技术，进行机械设计

随着计算机技术的发展，3D设计软件如CATIA、ProE 、UG、SolidWorks等正在广泛应用于设计中，使设计越来越便捷高效，教学中本人应用ProE的强大功能虚拟设计出多种机构用于上课时分析，使学生能动态地观察到机构的运动及受力分析结果，更利于学生对不同设计方案优劣的理解。

经过多年的教学实践，我校培养的学生受到用人单位的普遍欢迎，已毕业分布在全省各地，且大部分已成为业务技术骨干。

参考文献:

［1］王健民，陈慰萍．试论《机械设计基础》课程的学科指导思想

［2］刘志勇．重能力，求创新，推进机械设计基础课堂教学改革，桂林航天工业高等专科学校学报，2004年04期