機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)課程教學(xué)探究論文
1功能原理設(shè)計(jì)之教學(xué)實(shí)踐
“功能”是機(jī)器的靈魂。功能原理設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于提出有創(chuàng)新的構(gòu)思，是對(duì)后續(xù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)起著決定性作用的工作，使機(jī)器的品質(zhì)發(fā)生根本性和革命性的變化。好的功能原理設(shè)計(jì)既應(yīng)該有創(chuàng)新構(gòu)思，同時(shí)，又應(yīng)周全考慮其市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)潛力，脫離國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的盲目創(chuàng)新是死路一條、沒(méi)有任何意義的。“綜合”是功能原理設(shè)計(jì)的良策。“綜合”是不可能有現(xiàn)存的、任何約定方法的；即：不可能只需按某種“方法”去做，就可以尋找到好的解法；功能原理設(shè)計(jì)的問(wèn)題往往是有多解的問(wèn)題，既不可能只有唯一解，也不可能絕對(duì)無(wú)解。這是如何教與如何學(xué)的難點(diǎn)所在。廣義功能原理設(shè)計(jì)的思想引入學(xué)習(xí)中。千百年來(lái)人們洗衣都是靠手工搓，擦板擦、刷子刷，更原始的方法是用棒打或腳踩。洗衣的目的是解決附著在衣物表面的污垢脫落問(wèn)題。為了分離污垢和衣物物料，可以設(shè)計(jì)多種功能原理來(lái)實(shí)現(xiàn)，攪拌式洗衣機(jī)就是常見(jiàn)的解決方案：即在洗衣筒中心裝上一豎直的'立軸，在其軸上部靠筒底處安置擺動(dòng)翼，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，使它周期地正反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使水流和皂液能與衣物不斷相互摩擦、碰撞沖擊、翻攪等，這樣就能達(dá)到洗滌的目的。人們總希望洗衣機(jī)的功能越全越好，后來(lái)又出現(xiàn)了集洗滌、漂洗和脫水功能于一身的全自動(dòng)洗衣機(jī)。近年來(lái)，洗衣機(jī)家族越來(lái)越龐大，種類(lèi)越來(lái)越多，新出現(xiàn)的洗衣機(jī)有：冷沸騰洗衣機(jī)（綠色環(huán)保，不需要洗滌劑）、烘干洗衣機(jī)、電磁洗衣機(jī)、氣流洗衣機(jī)、仿生搓板式洗衣機(jī)、模糊邏輯洗衣機(jī)等。這些都是廣義功能原理的設(shè)計(jì)成果。在打印機(jī)的打字功能發(fā)展的歷史上，原來(lái)的純機(jī)械式打字機(jī)由于受慣性作用的約束而難以提高打字速度，一開(kāi)始人們只從純機(jī)械的角度來(lái)解決問(wèn)題，于是出現(xiàn)了字球式打字功能原理和菊花瓣式字盤(pán)打字功能原理的打字機(jī)；這兩種純機(jī)械式的打字功能原理在提高打字速度方面的潛力是很有限的。其后出現(xiàn)了針式打印功能原理的打字機(jī)，這種針式打印功能原理引進(jìn)了電磁對(duì)針的控制，基本還是純機(jī)械的，但是它卻是作為一種純機(jī)械向廣義物理效應(yīng)過(guò)渡的類(lèi)型，因?yàn)樗蚱屏俗诸^打印方式的局限而采用了點(diǎn)陣方式，這就為隨后的噴墨打印和激光打印開(kāi)辟了成功的途徑。噴墨打印和激光打印則是典型的廣義物理效應(yīng)的應(yīng)用。打印機(jī)的發(fā)展歷史很好地證明了廣義功能原理以及廣義設(shè)計(jì)學(xué)思想的成功運(yùn)用。
2案例教學(xué)實(shí)踐
案例教學(xué)法起源于美國(guó)。案例教學(xué)有助于培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生主動(dòng)參與課堂討論，頗具績(jī)效。在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)用化設(shè)計(jì)是在功能原理的基礎(chǔ)上，將原理方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、轉(zhuǎn)化為實(shí)體，使原理構(gòu)思一步一步地轉(zhuǎn)化為有實(shí)用價(jià)值的實(shí)體機(jī)械產(chǎn)品，達(dá)到實(shí)用的目的要求。對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，工作原理確定后，首先要進(jìn)行工藝動(dòng)作構(gòu)思和分解，初步擬定各執(zhí)行構(gòu)件大動(dòng)作和各動(dòng)作的相互協(xié)調(diào)關(guān)系，即進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和機(jī)械簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)。總體布局的原則主要有：（1）有利于功能的實(shí)現(xiàn)；（2）結(jié)構(gòu)緊湊；（3）動(dòng)力傳遞路線力求簡(jiǎn)短、直接、提高傳動(dòng)效率；（4）各零、部件的位置安排布局應(yīng)該方便拆卸、裝配、調(diào)整、維修等，提供高度可靠的安全保護(hù)。總體布局此時(shí)引入案例教學(xué)恰到好處。如輪式裝載機(jī)、開(kāi)式壓力機(jī)的案例。輪式裝載機(jī)的總體布局為水平方向，工作頭在前部、發(fā)動(dòng)機(jī)在后部、中間是司機(jī)室，布局非常合理，有利于提高作業(yè)穩(wěn)定性、有利于作業(yè)準(zhǔn)確、有利于安全生產(chǎn)。而開(kāi)式壓力機(jī)則為垂直上下的總體布局形式，該機(jī)的動(dòng)力布置在上部，下部有機(jī)身和工作臺(tái)，便于操作，整機(jī)的穩(wěn)定性好，方便沖壓成型作業(yè)。在機(jī)械運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)方面，不同行業(yè)的作業(yè)機(jī)械大有不同。如起重機(jī)械廣泛應(yīng)用于企業(yè)、港口碼頭、建筑工地等；起重機(jī)械不僅可以作為典型的輔助生產(chǎn)設(shè)備，完成原料、半成品、制成品的裝卸搬運(yùn)作業(yè)，還可以完成機(jī)電設(shè)備的安裝、維修等，而且也是一些流程作業(yè)（如鋼鐵冶金生產(chǎn)）中的必需關(guān)鍵重點(diǎn)設(shè)備；而起重機(jī)械一般由四大機(jī)構(gòu)（起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)）、金屬結(jié)構(gòu)、動(dòng)力設(shè)備等組成；四個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)只能采用“集中控制、分散驅(qū)動(dòng)”的設(shè)計(jì)。而在比較小型的機(jī)器設(shè)備中，如點(diǎn)鈔機(jī)、家用縫紉機(jī)、蜂窩煤成型機(jī)等，一般均采用“集中驅(qū)動(dòng)、分散控制”的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)就是分配軸設(shè)計(jì)。
3商品化設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐
競(jìng)爭(zhēng)是商品經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的客觀規(guī)律，也是促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)力和源泉，機(jī)械設(shè)計(jì)要提出創(chuàng)新構(gòu)思并使之迅速轉(zhuǎn)變?yōu)橛懈?jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，要在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)能力和生命力。檢驗(yàn)設(shè)計(jì)成功的唯一標(biāo)準(zhǔn)是市場(chǎng)。設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)入商品市場(chǎng)：（1）首先給人以直覺(jué)印象的就是其外觀造型和色調(diào)。普遍心理選擇是先入為主。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)背景下，某商品的外觀一旦被看得“入眼”，極大可能地通過(guò)“預(yù)選”、獲得參加“決賽”的資格。如林林種種的各色轎車(chē)和城市SUV，均有各自的擁磅者和消費(fèi)群。（2）要使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品勝于其它，獲得較高的市場(chǎng)占有率，就要力求做到“價(jià)廉、物美”。價(jià)廉必須降低成本；物美必須保證質(zhì)量和優(yōu)越的性能，就要運(yùn)用“價(jià)值工程原理”進(jìn)行價(jià)值優(yōu)化設(shè)計(jì)。（3）產(chǎn)品的通用性是現(xiàn)代產(chǎn)品不可忽視的問(wèn)題。為縮短設(shè)計(jì)周期，使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品以高速度、高質(zhì)量、多品種去參與競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)件和組合件要實(shí)現(xiàn)三化：標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化。（4）適用性是爭(zhēng)取用戶(hù)的重要手段，可以拓寬面向，考慮一機(jī)多用和具備多功能，更新產(chǎn)品以滿足市場(chǎng)不同需求。（5）綠色環(huán)保的要求、可回收設(shè)計(jì)，資源利用率最高，能源消耗最低的機(jī)械產(chǎn)品。以前的機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)不太重視機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)用化、商品化，現(xiàn)在尤其應(yīng)該改變這種固有的觀念，要讓學(xué)生懂得功能原理設(shè)計(jì)、實(shí)用化設(shè)計(jì)、商品化設(shè)計(jì)都是同樣重要的。
4結(jié)束語(yǔ)
工程教育本質(zhì)上是一種創(chuàng)造性教育，設(shè)計(jì)和科學(xué)研究這兩者的基本區(qū)別在于設(shè)計(jì)是“創(chuàng)造（Innovation）”，而科學(xué)研究則是“發(fā)現(xiàn)（Discovery）”，設(shè)計(jì)教育是貫徹創(chuàng)造性教育的最理想的陣地，過(guò)去的設(shè)計(jì)教育在創(chuàng)造性培養(yǎng)方面幾乎沒(méi)有注意，以至使我國(guó)目前很多企業(yè)幾乎難以適應(yīng)當(dāng)前急需研發(fā)有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)品的任務(wù)。機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)結(jié)合案例教學(xué)，極大地調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性，從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，全局觀念逐漸得到鍛煉和升華，為未來(lái)的機(jī)械設(shè)計(jì)工程師打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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