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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑机械结构设计工程师 培养具有创新精神和创造力的高素质人才是21世纪中国高等教导的神圣使命。如何从应试教导转化到素质教导，优化布局，提高教学质量，已成为今后的进展重点。对于机械专业本科生，理应提防技术应用才能与综合素质培养13。上海理工大学的机械专业历史悠久，根基雄厚，2022年机械设计制造及其自动化本科专业被评为国家教导部特色专业。为了培养学生的机械设计综合才能，学院开设“机械布局设计”这门课，教材采用自编书目。“机械布局设计”是根据设计要求，确定设计原理后形成工程技术图样的过程，是与产品设计和方案设计同等重要的机械设计的一个方面。布局设计内容包括功能设计、
2、质量设计、优化设计和创新设计，涉及机械制图、力学、材料、机械原理、机械零件、公差与合作、机械制造工艺、数控技术等多门课程学识，是大量专业学识的综合运用。学生修完这门课程，要求掌管布局设计的原那么和步骤，能够独立举行机械布局设计，在达成功能要求和质量要求的根基上，尽可能理解优化和创新设计的原理和方法4。 一、教学过程中学生存在的问题 (一)设计根基薄弱 在“机械布局设计”课程讲授之前，学生仅做过“机械设计”课程设计，设计内容是减速箱。该课程设计时间短，大多数学生根本是按循例图举行提升，所以学生只是达成了“知其然，不知其所以然”的程度，没有真正的有“设计者”角色的体会。因此，对机械布局设计的过程、
3、步骤和原那么还没有明显的熟悉。 (二)根基技能欠扎实 尽管学生已经学过需要预修的课程，但好多学生是为了应付考试，在学习“机械布局设计”这门课程时，以前所学的专业学识已经忘却大片面。另外，学过的学识在学生的脑海里是零碎的学识点，当时还仅仅停留在理解的阶段，离纯熟应用还有不小的差距。主要表现在：看图才能不够强、空间想象才能弱、工程制图表达不明显、对常用机构和标准件不熟谙、加工和装配工艺不了解等。 二、采取的措施 针对以上存在的问题，在介绍机械布局设计的内涵、原那么、步骤和要求之后，为了使学生对机械布局设计有一个全面的、直观的熟悉，先以CA6140车床作为实例讲解，让学生由浅入深，培养兴趣，比较分析
4、，启发思维。从深入了解车床运动和布局到完成课程设计，磨练其所学学识应用才能，提高机械设计的综合素质5。 (一)案例教学 1.从运动分析到运动设计 在教学过程中，首先和学生一起分析CA6140车床的传动系统，包括主传动和进给传动。主运动见图1。图1(a)是传动系统简图，(b)为正转传动布局网。主运动理论有30级正转和15级反转，而实际只有24级正转和12级反转。分析了转速的特点，CA6140输出的转速是以1.26为公比等比数列(见图1(b)转速列)。其次引入标准公比、布局式、布局网和转速图的概念，重点讲解级比规律，以及设计出转速既没有重复又没有遗漏的等比多级变速系统的方法，并通过实例和作业使学生
5、掌管此片面内容。由CA6140车床的主运动写出布局式，画出布局网，可以看出是由于第三扩大组不符合级比规律才展现了重复转速，由理论的30级变为实际24级。结果分析了CA6140的进给传动系统，介绍了内联系传动链的概念和各种螺纹以及机动进给的传动路线。在传动分析过程中，还结合CA6140车床，介绍了一些机电产品设计中常用的机械通用部件：离合器、根本变速组、换向装置、制动装置、保险装置和操纵装置等。这些通用装置就好比是机械设计中的积木，在设计过程中可以借鉴和选用。 2.从布局分析到布局设计 CA6140车床的布局分析，主要集中在传动箱和进给箱上。在主轴箱布局分析过程中，首先了解各个轴的空间布局，除了
6、传动轴支承和定位外，重点讲解了输入轴和车床主轴的布局。输入轴上分析了卸荷装置、双向摩擦离合器操纵装置、制动装置。在主轴布局上，按照主轴要求传动方式支承方式轴承选择与配置主轴的材料和设计这一主线，使学生对细致旋转部件布局有了更深入的了解。在授课过程中，对每个布局都举行细致讲解，收集了大量同类型的布局举行比较分析，并以往届学生的错误布局为例举行分析并改正。在普遍机床主轴常用到的圆锥孔双列向心短圆柱滚子轴承作为径向支承，图2是常用的此轴承的间隙调整布局。图2中所示的4种布局，各有优缺点。(a)布局简朴，但调整量难操纵；(b)调整便当，但工艺性差；(c)调整便当，但易压偏；(d)调整量能精确操纵。对4
7、种布局举行比较分析后，使学生深刻体会到布局和功能紧密相关，在以后的设计中，根据使用要求举行布局设计。在进给箱中，重点介绍了互锁装置和导向装置，有多种运动可以带动刀具进给。为制止机床损坏，所以不仅要实现车螺纹和机动进给运动的互锁，而且要实现纵向进给和横向进给运动的互锁。在CA6140中，实现车螺纹和机动进给互锁是通过开合螺母布局。开合螺母能够闭合的前提是任何一种机动进给运动都未接通，假设接通一种机动进给，那么开合螺母机构无法操纵闭合。纵横向进给那么通过限制操纵杆在十字槽中移动来实现互锁。通过分析CA6140的互锁布局，引入了平行轴和交错轴，两种直线运动、两种旋转运动、旋转运动和直线运动之间常用的
8、机械互锁布局。另外，进给箱在进给运动的驱动下刀架沿导轨实现进给；开合螺母的上下螺母在导轨的导向下实现开闭，由此引入导向装置，也就是常用的导轨。接着进一步介绍其分类、特点和数控机床导轨。结果，介绍了支承件的设计原那么，在受力分析和静刚度概念的根基上，采用实例讲解各类支承件的布局设计。 (二)测验环节 这门课还安置了8个学时的测验，主要是增加对CA6140主轴箱、主轴、进给箱等布局的直观熟悉，合作理论教学。查看实物CA6140型车床形状布局，通过测验达成以下目的：了解主运动传动链的传动路线，查看各轴的空间位置；查看双向多片式摩擦离合器和闸带式制动器的布局，了解它们的调整方法及操纵机构的作用原理；查
9、看六速单手柄操纵机构是怎样用一个手柄同时操纵两个滑移齿轮块，以获得6种不同的传动比；了解主轴前、后轴承间隙调整方法；了解车螺纹用换向机构的布局形式。 (三)课程设计 1.设计任务 设计一台车床的主运动系统和其中一个操纵装置，转速范围确定，转速级数确定，最大加工直径和电动机功率给定。在同一个班上，每个学生的题目都不一致，使学生能够独立斟酌完成。 2.设计计算 在讲授运动设计之后，课程设计的题目就发到每个学生的手上，这样在课余时间，就将计算片面完成，同时也稳定所学的内容。 3.工程图绘制 在课程终止后，开头两周时间的课程设计，学生根本都可以举行到画开展图草图程度。草图画完后，按照草图尺寸举行操纵机
10、构的计算和主轴的校核。接着完善开展图，要求明显表达转动路线和各个转动轴、主轴的细致布局。另外还要画一张剖视图，要求表达各轴的空间位置，以及某个滑移变速齿轮的操纵机构。结果一个环节是辩论，在学生陈述后，老师指出图纸上错误的地方，让学生斟酌并订正。 三、教学成效 从以上论述可以看出，这门课程整体的教学线路为：介绍实例引出问题比较分析通用的布局和原那么设计实践。通过这门课程的学习，学生们在以下方面才能有所提高。(1)空间图形思维方面。在课堂上学习CA6140的布局，都是通过工程图，而在测验过程中，可以把工程图和实物对照起来。通过屡屡磨练，提高了空间图形的思维才能。(2)布局和功能的结合。机械设计中，
11、不同的设计者对机械系统的功能要求、使用条件以及工艺条件的理解上的差异造就了各自设计结果的多样性。通过多种类似布局的比较分析，熟悉到每种多样性的设计都会和特定的功能相对应。(3)标准件。标准件是机械设计的根基，用好标准件，可以提高机械设计的效率。通过课程设计，学生们对标准件进一步熟谙。(4)实践才能和综合素质。通过测验授课课程设计，体验了从实践熟悉再实践的过程。 因此，学生对布局的熟悉进一步深入，在熟悉的指导下，实践才能也得到了提高；另一方面，在这个过程中，学生把所学过的制图、力学、材料、机械原理、机械零件、工艺等方面的学识加以运用，因此在机械方面的综合素质也得到了提高。以上可以看出，经过这门课程的学习，学生初步形成了机械布局设计的思维，具有确定的独立设计的才能，为下一个夹具课程设计打下确定的根基。 7
