《机械设计课程设计》课程案例教学研究

贾华坡 付家林

摘 要 《机械设计课程设计》是机械类专业学生的实践课程，学生们在学习《机械设计》课程后需要进行的一项实践性环节。以往大部分学校的课程设计主要是老师给学生下发机械设计课程设计任务书和相关的设计资料，然后由学生自己完成任务书里要求的相关设计内容，再由老师进行修改，评分。但是，由于涉及到大量的计算，老师往往没有时间和精力去一一验证学生们计算和选取设计参数的正确性，而这也一直是困扰高校机械类教师的一个问题。在本案例中，设计了一种基于机械传动系统的软件，该软件可实现机械设计参数的自动计算，同时可以实现设计过程中部分零件的自动绘图功能。

关键词 机械设计 课程设计 案例

传统的机械设计课程设计任务主要是完成减速器的设计计算，常见的传动形式有带传动、圆柱齿轮传动、锥齿轮传动、链传动和蜗轮蜗杆传动。在本案例中软件可以选取五种传动中的任意一种或两种组合作为一个机械传动系统来进行设计。现就本软件可以实现的功能作简单的介绍。

机械设计课程设计传统的计算过程可以参考《机械设计》和《机械设计课程设计》课本，这里就不再做详细的介绍，主要介绍通过计算机软件进行课程设计的操作过程，具体操作步骤如下：

（1）打开软件，进入操作系统的主输入界面如图1所示。

（2）用户按照自己的设计要求将相关数据输入系统中，点击“继续”按钮，系统进入传动比分配界面，如图2所示。

（3）将计算数据输入系统界面对应项中，点击“设计开始”按钮，系统自动进入第一级减速传动的计算界面，如图3所示。

（4）选择载荷情况并点击“确认”按钮，系统自动进入选择带型、小带轮直径、中心距的界面，如图4所示。

图4：带型、小带轮直径和中心距设计界面

（5）选择好带型后，输入小带轮直径和中心距的值，点击“确认”，系统自动进入V带计算的结果显示界面，如图5所示。

（6）点击“保存/打印結果”按钮，系统可以自动保存计算的结果，点击“生成带轮工作图”按钮，系统可以自动调用autoCAD软件，生成带轮的二维图，生成的带轮工作图如下图6所示。

作图完成后，点击“结束”按钮，系统自动进入第二级减速传动的设计计算界面，按要求输入相应的参数系统就可以自动计算得到相应的设计结果数据和绘制齿轮零件图，这里不再赘述。

在本次的《机械设计课程设计》教学改革案例中，首次将计算机和传统的教学方法进行结合，实现了以下几个方面的突破：

（1）首次将计算机软件使用在机械设计课程设计的教学当中。为计算机软件使用在其他的课堂教学中起到了一个很好的示范作用。

（2）利用计算机软件，学生可以在自己设计完成后将参数输入计算机软件之中，验证自己的设计计算的正确性。由于大部分老师给学生课程设计的原始数据是不同的，学生在自己设计完成之后并不确定自己的设计是否一定正确，通过这一计算软件，学生可以验证自己的设计计算是否正确，有利于学生及时发现自己在设计中的错误。

（3）通过本案例可以大大减少教师的工作量，以往由于机械设计课程设计的计算量很大，而每个学生的原始数据又不相同，那么老师要想知道学生设计计算的正确性，就必须自己亲自进行计算。由于老师带学生多，老师要想自己完成这一工作几乎是不可能的，但是有了这一软件之后，学生在提交自己的课程设计资料时，老师只需要让学生自己也提交一下通过软件的验算结果，通过对比，老师可以很容易地发现那个学生的设计计算是错误的。

（4）可以指导学生进行绘图工作。大部分学生在进行机械设计的计算后需要进行绘制图纸，但在绘图的时候却无从下手，在本案例中就很好地解决了这一问题。由于软件可以实现机械设计的自动绘图功能，学生可以根据软件自动生成的图形作为参考进行绘图，同时这可以解决老师需要一一指导学生进行绘图的问题，这也大大地减少了老师指导机械设计课程设计的工作量。

本次教学改革以郑州科技学院2016级机械设计制造及其自动化中的两个班为实验对象，其中一个班采用本案例中介绍的方案，另一个班采用以往传统的方法进行教学。通过比较课程设计的成绩和学生的反应可以得出，采用本案例中介绍的方法可以大大提高学生的积极性，改善学生的学习效果，减轻教师工作的教学压力，为学校的应用型本科教学改革起到了很好的示范作用。