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1.1增强产品的美观性能
随着我国经济的发展与人们生活水平的日益提高。人们对产品的要求已经不单单停留在使用性能这一方面了。在满足商品本身的使用性能的同时,人们更加注重某一商品是否美观。因此,对冶金机械制造设计进行研究,可以加大产品的美观性能。从而增加客流量以增加商品的收益。这对消费者和研究商都有一定的好处。
1.2减少噪音污染
噪声一直是困扰人们生活的因素之一,它能打扰人们的休息,严重时还会引发疾病。近些年来随着科技的发展,人们也一直在研究减少噪音的方法。冶金制造业是大型的生产企业,产生的噪声是普通企业的好几倍。因此对冶金机械制造设计的研究势在必行。它可以大大减少冶金制造业在生产过程中产生的噪音。
1.3保护环境
随着科技的发展,越来越多的问题得以解决。同样也越来越多的问题逐渐被发现。环境问题便是其中之一。近些年来环保一直是世界的主题。每个国家、城市、企业和家庭都有义务做到保护环境。随着科学的研究发现环境污染不只只是大气污染、水污染等这些污染,还包括噪声污染等。冶金制造业在生产过程中如果控制不得当会产生大量的污染源。因此对冶金机械制造设计的研究可以大大减少在生产过程中的污染,从而保护环境。
2冶金机械制造设计中存在的问题
上面已经让大家了解到了对冶金机械制造设计的研究具有很重要的意义,既然这样,那么相关人士应该义不容辞的开展这项活动。话容易说,但是事情却不容易做。对冶金机械制造设计的研究这项活动是存在许多问题的,下面让我们具体的来了解一下。
2.1造型的均衡感和稳定感存在瑕疵
大家都应该知道,芭蕾舞演员需要很匀称的身材比例,俗称黄金比例。比例的协调性对于一个芭蕾舞的展现具有很重要的作用。同理,均衡感和稳定感的存在如同芭蕾舞演员的黄金比例身材一般。它们的存在可以是原本有一些瑕疵的产品看起来同样高档。但是,现如今的冶金机械制造业所设计出来的产品却缺乏造型的均衡感和稳定感。这使得原本建材高档的产品却体现不出高贵来。
2.2色彩所表达的机械语言不符
人们都知道色彩对于一个产品来说是非常重要的。在这里,本文想举几个例子来说明一下色彩的重要性:首先一件长裙,如果裙子是纯白色的则会给人一种仙女的气质;相反,如果裙子是黑色的则会给人高贵、冷艳的感觉;其次,大家都知道钢琴的琴键是黑白色的,大家可以试想一下如果把钢琴的琴键换成五颜六色的那将是什么后果。举这个两个例子的是想说明色彩选择与应用的重要性。可是,先如今冶金制造业所设计出来的产品色彩所表达的含义与机械语言并不相符合。
2.3设计美感与加工制造经济性的协调
其实,任何行业都是以盈利性为目的的。都是为了挣钱。每个投资商都希望用最少的投资来换取最大的利益。所以在投资、设计与生产的过程中投资商有时候是很吝啬的。先如今的技术指导下,冶金制造业所设计出来的产品如果追求美感则耗资比较大;如果想减少投资而美感又上不去。造成了设计美感与加工制造经济性不相协调的现状。
3解决冶金机械制造设计中存在问题的办法
既然冶金制造业设计存在着这么多的问题,如果冶金制造业想要发展、想要获取更多的利益、想要更好的服务于人们,那么相关人士就要想办法解决出现的困难。那么该如何解决上述困难呢?本文给出了以下方法。
3.1设计高均衡感和稳定感的造型
既然均衡感和稳定感对于冶金制造业的设计如此重要,那么毫无疑问的想要解决这个困难,就要设计高均衡感和稳定感的造型。话容易说,但是事情却不是那么容易做的,该如何设计出高均衡感和稳定感的造型呢?本文觉得一下几点会对设计有所帮助:首先,确定产品的尺寸。大小不同的产品它们所需要的比例肯定是不同的,因此首要任务就是要先确定一下想要把商品做多大。其次,根据产品的尺寸设计产品的比例。比例对于均衡感和稳定感是有很大作用的,如果比例不协调那么更无从可谈均衡感和稳定感的问题了。最后,也是最重要的就是加工打造出高度均衡感和稳定感的产品。许多人对于这一点很不理解,其实大家可以试想一下,再好的设计如果加工工程不过关,那么产品也不会好到哪去。
3.2设计吸引人眼光的色彩
上面已经探讨过了色彩对于一个产品的重要性。也同样指出了在冶金制造业的设计中存在着色彩所表达的含义与机械语言不相符的问题。既然这样,那么我们就要想办法解决这个问题。可是解决问题的办法到底是什么呢?首先,我们要确定所设计的产品想要表达什么的含义。不同的意义所需要的色彩是不同的,例如白色代表纯洁;黄色代表温馨;蓝色代表大海等等。所以只有首先确定产品想要表达什么含义才能确定所需要的色彩。然后,就像上面说的,根据所要表达的含义设定产品所需要的色彩。有的产品需要色彩艳丽;有的需要纯色,一切根据实际情况而定。这样根据需求所设计的色彩就不会产生上面所叙述的问题了。
3.3设计完美比例让美感与经济性同在
既然人们想要美感十足的产品,而商家又不想投资太多。那么我们就要想办法在降低成本的前提下设计出具有美感的产品。其实这个问题不难解决。解决的办法也因人而异。本文给出了一点建议希望对相关人士有帮助。首先,商家可以采用先进的技术来设计出美感十足的产品,然后提高产品的价格,以此来获得更高的利益。许多人对这个方案很不理解,觉得这不是要加大投资吗?商家会同意吗?大家忽略了提高产品价格的问题。成本是提高了,但是商品的价格也大大提高了,这样设计出来的产品不仅可以打造品牌,还能获取更高的利益;此外,商家也可以设计出美感稍微欠缺的产品,这样可以减少投资,也同样可以获取很高的利益。其实这个办法是与上述办法相反的解决方案。因此在这里本文就不多做论述了。想必大家已经了解。
4冶金机械制造设计发展前景
虽然冶金制造业存在着许多问题,发展比较缓慢。但是如果相关人士能够积极解决问题,那么冶金制造业的发展将会是一片大好的前景。本文也相信,通过冶金制造业相关人士的努力,冶金制造业将会发展成我国的经济龙头行业,为我国经济的发展和国际地位的提高起到不可忽视的作用。
5结语
机械设计具有自身的程序,图1为设计的基本程序。图1机械设计的基本程序目前,机械设计教学中主要存在以下问题。
1.1教学内容过于防范
目前,机械设计这门课程包含的内容较多,有机械原理和机械设计。机械设计包括材料、力学、热处理、机械原理、公差与配合、机械零件、机械CAD等内容,所涉及的知识层面较广,教学内容较散,且与其他课程有着很多重复,如机械设计学科中有一项螺纹连接的相关教学内容。可见,教学范围与机械设计这门学科的学习原则不相符合。又如,减速器的类型、样式和设计参数要求,和机械制图中的减速器设计相关知识存在较高重复率,不仅在学科的学习层次上造成混乱,还浪费了学生的学习精力。
1.2与时俱进能力不强
机械设计这门学科的实用性较强,同时其教学内容随着科技的不断发展而不断变化。所以,传统的教学内容如果不进行更新,很难满足现代社会的需求。现代机械设计教学应当满足工程性和技术性需求,同时也应当具备系统性。因此,现代机械设计学科紧随时代的变化而改变,将传统的设计技术进行时代元素的融入。如今,很多相关院校对机械设计教学中的设备结构、设备强度和运动学等技术的教学比较注重,教学力度也较大,使能源问题、环境问题的教学很少涉及。尤其是安全、人机关系、美学等社会因素和价值工程、周期费用分析等经济因素,导致机械设计教学无法满足现代人们的生产需求。
1.3教学方式落后
很多相关院校对机械设计的教学仍然采用讲学通用的原则,对于教学中的重点知识,让学生采取理论知识记忆的灌输性传统学习方法,而对这门学科的实际应用教学涉及较少,仅仅加深了学生的相关知识或原理的理解。同时,缺乏案例式教学、现场教学以及讨论启发式教学,在学生的学习过程中没有充足的时间进行自主探索,严重阻碍学生对知识的理解与掌握,同时一定程度上阻碍了学生运用所学知识解决实际工程问题能力的发展。因此,应当对机械设计教学体系进行创新。
2创新机械设计教学体系措施
2.1调整教学内容
机械设计的学科教学内容应从实际出发,注重教学的整体性、实践性以及创新性。如今,很多学生对于机械设计的基础知识掌握不明确。所以,机械设计教学中应当遵循适度够用的理论知识学习原则,可采取重点学习、部分理解等方式。首先,教学内容要清晰精简,要精简机械设计这门课程的教学内容,避免学生在相关知识的学习中产生知识重复。同时,在学生的实际应用教学中,如实验、实习、课程设计、社会调查、毕业论文以及课外科技活动等注重实践运用的教学环节,不但要适度融入相关基础知识,还要增加其课程。其次,要注重知识的整合。在机械设计的实际教学中,将其中关联性与联系性较大的知识急性整合学习。最后,在机械设计的教学过程中应当注重知识点的增设。不仅要注重知识的重点性,还要考虑知识的完整性,可以增设以电、液为动力的机构组合,结合实际的典型机械等新内容,使学生全面认识现代机械,以适当前生产实际需要,方便计算机辅助设计的应用和推广。
2.2加强学生能力培养
机械设计是一门极具实践性的课程,过程中应当注重学生设计技能和创新能力的培养,以培养学生技术应用能力为主要教学目的,同时注重学生工程意识、工程实践能力、创新意识以及社会实践能力的培养。实际教学过程中,教师应当彻底摒弃传统的灌输式教学模式,在讲解相关理论知识或原理时,注重培养学生总结结论的能力。同时,在相关知识或原理的讲解时,融入其在实践中的应用,坚持产、学、研相结合,体现机械设计教学的基础性、系统性、实践性以及现代性。
2.3创新教学方法
目前,相关院校的招生多是面向全国,导致各种学生的机械设计学习基础不一。因此,要不断创新如今的机械设计教学。教学过程中,应当加强直观教学,在学生学习相关理论知识或原理的同时,让学生接触各类种机械、机构、零件、部件、图纸,提高学生相关知识或原理的实践性。同时,教师也可以利用多媒体、电子教案、CAI课件以及录像等现代教学技术,借助计算机和互联网,利用虚拟现实技术和仿真软件系统,开展机械设计的现代化、立体式教学。此外,教师在机械设计的实际教学中,应当尽量减少相关知识或原理的理论推导,运用例证讲清思路,加深学生对相关理论知识或原理理解,提高课堂教学效率。
2.4增加教学实践
机械设计是一门较注重实践运用的学科,教学时教师不能仅仅注重学生的知识学习,要更加重视学生的知识运用,如绘制机构运动简图。图2为机构简图的绘制步骤。以四杆机构为例,结合日常见到的筛东西、磨豆腐等,布置设计任务。在四杆机构的讲解过程中,不断提醒双曲柄机构、曲柄摇杆、双摇杆机构分别有什么运动特性,能转化为什么样的运动形式,现实生活中有哪些物品用到了这些机构,不断启发引导学生思考设计任务。一个机器少不了动力,因此课程中增加电动机的选用环节。学生设定自己运动机构的各种参数后,按部就班选用电动机,由此掌握效率等概念,并对整体的机器建立一个大概的认识。电动机选好后,考虑减速的问题。这时,可以引进齿轮机构(包括蜗轮蜗杆)、带传动、链传动。齿轮机构重点讲传动比的分配、计算及选用,对于渐开线的形成等和现场应用联系不密切的内容可忽略不讲。带传动、链传动重点讲传动特点和应用。此外,学习过程中要加入查手册选材料环节,把时间用到应用实践上。
3结语
目前,我国机械设计教学体系仍然存在教学内容过于庞杂、无法适应时代的快速发展以及教学方式过于陈旧和落后等问题。因此,在机械设计实际教学过程中,应当调整教学内容,加强学生能力培养,同时不断创新教学方法,以期为国家培养更多机械设计创新性人才。
作者:李爱军 徐红芹 王红梅 单位:山东理工大学机械学院
参考文献
[1]金京,罗声.基于创新能力培养的机械设计类课程教学改革与实践[J].纺织服装教育,2012,27(6):534-536,539.
[2]钱抗抗.创新教育模式的理论研究与改革实践——浅谈机械设计基础的微课开发与实践应用[J].职业,2016,(11):45.
1.1课程教学体系现状
《机械设计基础》课程开设在大学农牧学院的能源与动力工程专业,共有三个模块,分别为理论教学模块60学时、实验教学模块4学时以及课程设计1周。
1.2教学体系中存在的问题
课堂教学模式陈旧,重讲轻练。课堂教学中,教师常过分强调知识的全面性,造成课堂教授内容过多,与学生互动较少,同时没有给学生留下足够“学”的时间。例如在讲平面四杆机构设计时,课堂时间大部分在讲授其设计基本思路与方法,很少讲习题,更没有时间让学生练习,严重阻碍知识体系的掌握。实验教学条件和内容不完善,学生缺乏参与感。受实验教学条件的限制,现有实验教学内容仅包括机械原理认识实验与机械零件认识实验,均为参观性实验。学生在实验过程中只能对常用机械零件产生感性认识,而没有实际动手操作,致使参与感严重缺失。课程设计时间短,题目单一,且与实际脱节。课程设计的时间为一周,只能做一个题目,即二级变速器的设计。在这一周的时间内,需对设计的各环节进行分析、计算、选型和作图等,时间非常仓促,学生非常吃力。加之设计题目与实际脱节,学生对设计内容不感兴趣,阻碍了学生设计能力的提高。课程考核方式单一,偏重于理论知识的考核,实验等实践内容几乎不在考核之列,造成学生对实验课程和课程设计不重视,专心于理论知识的学习,不利于学生机械设计综合设计能力的提高。
2教学体系改革措施
课堂教学、课程设计、实验教学是机械设计课程整个教学体系中不可忽略的三个重要环节,本课程的教学改革也应从这三个环节入手。课堂教学应提高教学效率,课程设计应提高学生的工程设计能力,实验教学应以培养学生的动手能力和创新能力为目的。同时理顺课堂教学、课程设计与实验教学之间的关系,建立多元化的教学体系。
2.1改革课堂教学方法,整合教学内容,提高教学效率
针对教学模式陈旧、重讲轻练的现状,课堂教学应遵循精讲多练的原则。在理论授课时精讲基本概念、基本理论和基本方法,使知识易于理解、掌握和记忆。同时给学生留出一定的思维空间,避免满堂灌和填压式的教学方法。同时课堂教学应多采用现代教学手段,例如对于一些较为复杂的空间模型和机械运动规律的讲授,应采用幻灯片、动画或录像等方式,更有利于对常用机械零件的结构和特点的认识和掌握。在课程教学体系改革的大背景下,课程教学内容需要整合,应以机械零件设计为主线,以基础理论侧重实用为原则。机械原理和机械零件设计都是以机构运动简图为研究模型建立机械运动简图,因此应把结构分析,机构运动简图的定义、性质和常用运动副的代号,机构运动简图的建立作为重点讲授内容。对于机构原理部分的内容,过去主要是采用讲授图解法。随着计算机辅助机械设计的应用与推广,其教学内容应该以讲授解析法为主,并增加计算机辅助机械设计的内容,向学生简单介绍AutoCAD的操作知识以进行机械设计,课后要求学生利用计算机完成简单机构的设计任务。对于机械传动和零件设计,应尽量减少理论计算公式的推导,增加零件细部结构的设计介绍和常用设计参数的选取原则的介绍,并加强对机械组合的介绍,比如多种传动方式的组合、原理、特点以及工程实际中的应用、维护等。多向学生介绍机械方面的新发展、新思路,以开阔学生的眼界。此外,参考教材的选用应着眼应用性和先进性。将版本较老、内容较难的教材改为内容较为简单、学生感兴趣、应用型强的教材。
2.2完善实验条件,注重实验教学,重点培养学生的动手和创新能力
针对学生对本课程的学习积极性很高,但学习很吃力的现状,分析其原因,主要是因为学生对理论推导的课程内容有所排斥。但学生对事物的感性认识能力较强,且比较爱动手操作。应对实验条件和实验教学内容做出调整。例如建设机械设计综合实验室,购买机械设计课程相关教学仪器设备,用于满足教学实验条件,并在维持总学时(64学时)不变的情况下,大幅加大实验学时所占的比例。其中,理论学时由60学时压缩至36学时,实验学时由4学时增加至28学时。为增加学生对机械机构的操作能力和创新能力,实验教学在课程教学中所占的比例大幅增加,实验教学内容也有了相应的调整,包括认识实验、操作实验和创新实验。其中,认识实验主要是参观机构工作原理,4个实验共8学时;操作实验主要是常用机械模型的制作,3个实验共14学时;创新实验主要是根据学生的兴趣进行机械模型创新设计,1个实验共6学时。
2.3健全课程设计内容,全面提高学生机械设计能力
机械设计课程设计是提高学生机械零件设计能力的一个重要环节。课程设计给定的时间短,涉及知识面广,完成的内容多,计算量大,绘图工作繁重,有时一个普通的传动方案就需要几个小时甚至几天的时间。鉴于该现状,应使课程设计的题目多样化,并给出设计功能要求,让学生根据自己的兴趣选题并拟定结构方案,指导教师给出合理建议,并尽量借助于现代设计手段、设计方法指导学生完成课程设计任务。在课程设计过程中,要求学生在手工计算的基础上,完成装配草图设计,并运用CAD软件完成装配工作图和零件工作图的绘制。这样不仅能使学生在学习期间接触和掌握计算机辅助绘图技巧,又可以加深学生对行业标准和设计规范的理解掌握,全面提高学生的机械设计能力,为其今后从事设计工作打下良好基础。
2.4考核形式多样化,全面考察学生的学习成果
传统的机械设计课程的课堂教学多,考核多以闭卷考试为主,因而导致学生对实验、设计不感兴趣,偏重于书本知识的掌握,形成了“高分低能”的不良现象。而社会的发展要求学生具有理论联系实际、分析问题和解决问题的能力,因此,课程的考核形式应多样化,以全面考察学生的学习成果为目的,不能单纯以书面考试为主。按照这一思路,课程的考核形式也应作出相应的调整。例如新制定的考试方案中,闭卷(或开卷)考试占30%,实验完成情况占30%,课程小论文占20%,平时表现占20%。其中,闭卷(或开卷)考试内容为课堂教学的重点及难点;实验成绩包括实验模型制作水平、实验积极性及实验团队合作情况;学生可自行拟定课程小论文题目及内容,但论文中必须能反应学生对本课程结构体系的认识及学习感受(需对课程教学提出合理建议或意见)或对课程某一典型章节(典型机械结构)的深入理解;平时表现包括课堂教学及实验教学出勤率、学习积极性及作业完成情况。
3结论
3.1《机械设计基础》课程教学体系的改革应从课堂教学、课程设计和实验教学三个环节着手,应理顺课堂教学、课程设计和实验教学之间的关系,建立多元化且结构合理的教学体系。