時間：2023-02-22 05:00:36
序論：在您撰寫機械原理課程設計時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
傳統的機械原理課程設計教學中多以機構的分析為主，這并不利于學生設計能力和創新能力的訓練與提高。該課程設計一般使用兩種類型的題目：一類題目是選用對典型機構進行運動分析和動力分析；一類題目是根據某些功能，要求對確定的機械運動系統進行方案設計，并對機械中某一機構進行設計，兩類題目的側重點不同，前者偏于分析，后者注重設計。設計內容包括導桿機構的設計；兩個指定位置的圖解法機構運動分析；圖解法的讓刀凸輪機構設計。這類課程的設計一般集中安排在兩周內完成，時間比較短，設計過程中學生很難一次性圓滿完成，一般需進行修改，甚至修改多次，所以手工書寫、手工繪圖圖面質量都將難以保證。
二、課程設計內容的充實與合理編排
如何有機整合分析與設計內容是提高該實踐教學質量的關鍵所在。它應以培養學生的創新設計能力為主，機構分析為輔而開展的一次實踐性教學，如果以機構的分析為主，將會削弱學生在方案設計方面的訓練。機械系統的方案設計是整個機械設計的第一步，也是最具創新性的一個環節，方案設計的好壞將直接影響到機械設計產品的性能優劣及其在市場上的競爭力。機械系統方案設計主要包括執行系統和傳動系統的方案設計。其中執行系統的方案設計是機械系統方案設計的核心，其重點是執行系統的功能原理的設計，執行構件的運動規律設計以及執行系統的協調設計，根據設計結果可繪制出機械工作循環圖。，圖3a為某一金屬片沖制機的工藝動作分解（分別為送料、沖制、退回等），它以主軸為定標件，沖頭和送料以主軸的轉動角度為基準繪制而成。為提高生產率，各執行構件的工作行程允許局部重疊。在課程設計教學中，為了使所有的學生都能基本完成設計任務，題目難度應具有一定的開放性和伸縮性。在內容上可以擴展，進一步延伸至后續教學的機械設計課程設計，凸顯出教學的連續性，使學生得到更系統，更完整的實踐訓練。學生通過收集資料、方案設計和課堂討論等方法，能夠得到一次較為全面的創新設計的初步訓練。如設計題目可以只給出機器需實現的功能要求，老師可以提供一種實現該功能的典型機構，讓學生對此機構進行分析。在此基礎上，要求每個（組）學生再提供一種新的方案，可以是執行系統的方案，也可以是傳動系統的方案，以此激發學生，充分發揮其主觀能動性，使其認真查閱資料，獨立思考，積極創新。最后匯總方案，評選出幾種較好的方案，通過討論與比較方案的優與劣，達到提升學生分析與創新能力的目標。如在牛頭刨床中實現刨頭的慢進快退功能可采用連桿機構、凸輪機構。連桿機構中可采用各式各樣的滑塊機構，凸輪機構可以采用平面或空間凸輪機構，還可以采用組合機構。由此將衍生出很多傳動機構，再從實現功能的難易、傳動性能的好壞、結構的合理性以及經濟性等方面給予評價。
三、合理利用計算機技術
在當前的教學中，課程設計環節一般要求手工書寫計算說明書和手工繪圖。但是，現代機械設計根本離不開計算機技術的應用，所以在課程設計中，應用計算機輔助分析與設計技術也是將計算機理論知識得以實際應用的一次實踐活動。因此，要積極鼓勵學生努力將計算機技術應用到課程學習當中，提高其學習興趣，同時避免手工書寫、繪圖慢且不容易保證質量的弊端。在上述方案確定之后，機構的尺寸參數、機構的運動分析、工作循環圖繪制、飛輪設計及繪圖等應用計算機技術之后，可以得到精確的計算結果，分析或設計修改較為方便，可以較快地得到修改后的結果。如改變某一機構尺寸參數，此改變參數對機構運動性能和動力性能的影響可以通過計算機技術分析快速獲得。同時，還可以進一步利用計算機仿真對整個機械系統的運動規律進行演示和研究。當然，做到這一步是需要較為扎實的計算機功底，所以應用計算機完成工作量的比例應給予認真考慮，因材施教，避免造成以計算機應用為主的實踐性教學。
四、考核方法
一般理論考試每題每個步驟都有得分計算，但是課程設計沒有，最終成績也幾乎都是五分制計，即優秀、良好、中等、及格和不及格等五個檔。這就使成績的評定容易帶有一定的主觀性和隨意性，從而失去可信度，這將在學生中產生很不好的影響，一定程度上打擊了認真學生的積極性，又助長了不主動學習學生的惰性。所以考核要有其合理性、科學性。考核分教學過程和課程設計成果兩部分進行。教學過程是指從學生拿到設計題目開始，到整個設計過程結束，指導教師應掌握每個學生的具體進行情況，并作簡略的記錄，做到評定有據可查。課程設計成果是指學生最后上交的材料，可組織2～3名教師組成的答辯小組進行答辯，這樣可以檢驗學生學習的扎實度，也可一定程度上檢查出學生是否有抄襲行為，同時還可以作為學生畢業設計答辯的一次簡單訓練。
五、結束語
針對當前《機械原理》課程設計的教學現狀，分析其不足，并基于OBE工程教育理念，對《機械原理》課程設計的教學模式改革進行了探討并付諸實踐?！稒C械原理》課程設計是機械類各專業學生在學習《機械原理》課程后進行的一個重要的實踐性教學環節，其模式的改革為適應新形勢下對機械類學生機構選型、機械系統運動方案設計和創新設計能力的培養提供了良好的平臺和借鑒，具有重要意義。
關鍵詞：
OBE；工程教育；《機械原理》課程設計
為了推進工程教育改革，促進中國工程教育的國際互認，培養與國際接軌的中國工程師，由專門的職業或行業協會（聯合會）、專業學會針對高等教育機構開設了工程類專業實施專門性認證，工程教育認證強調工科專業人才培養質量達到行業提出的基本質量標準要求，是一種合格性評價[1，2]。工程教育專業認證強調的三個核心理念：產出導向（Outcomebasededu-cation，簡稱OBE）、學生為中心、持續改進，這些理念代表了工程教育改革的方向，是一種先進的教育理念[3]。我國若要成為《華盛頓協議》正式簽約組織，就必須基于OBE理念，深化我國的工程教育改革和工程教育認證體制。《機械原理》是機械類專業必修的一門重要的技術基礎課，它是研究機械的工作原理、構成原理、設計原理與方法的一門學科，而《機械原理》課程設計是緊隨《機械原理》課程之后的實踐性教學環節，是《機械原理》課程的延伸[4]?；贠BE工程教育認證的12條畢業能力要求及課程規劃，《機械原理》課程設計需培養的主要能力包括：1）掌握工程基礎理論知識并能將其應用于工程問題（畢業要求1）；2）具有分析和解釋數據，得到合理、有效結論的能力（畢業要求2）；3）具有綜合運用機械設計理論和技術手段設計復雜機械系統、部件和過程的能力（畢業要求3）。本文基于OBE工程教育理念對《機械原理》課程設計課程能力的上述四條要求，結合近年實踐經驗，闡述我?！稒C械原理》課程設計改革模式，并為其《機械原理》課程設計改革提供參考。
一、機械傳動系統設計能力
《機械原理》內容包括兩部分，其一是對現有機構的學習，包括構型分析、運動學和動力學的學習；其二是針對具體任務，利用所學機構學知識，設計傳動方案。前者稱為分析，后者稱為型綜合，《機械原理》學習的最終目的，就是要達到型綜合的高度，《機械原理》課程設計正是鍛煉綜合能力的實踐教學。遺憾的是，傳統的《機械原理》課程設計，體現不出OBE所要求的設計系統的能力，復雜機械系統更無從談起，因此，改革勢在必行?；贠BE教學理念的課程設計改革使設計題目多樣化，調動學生設計的積極性而不限制其思維，并且課程設計只提出最終要求而不限制方法，為了讓學生在規定的時間內獨立完成設計任務，題目不宜太深太復雜，其原則為：題目具有綜合性，以運動方案設計為主；題目要覆蓋《機械原理》課程的主要內容；題目應結合生產實際，是學生在日常生活、生產實踐中所熟悉的；題目的設計結果應包括兩到三種基本機構，也允許選用其他常用機構或組合機構；題目要有一定的靈活性和創新性，有利于發揮學生的創造力。在設計題目確定后，需對已選題目提出三種運動方案，并經反復論證，確定一種最佳運動方案進行設計和分析。這種自由選題的模式可大大提高同學的興趣。設計方案由學生獨立提出，經獨立地分析、比較后確定最佳方案，以發揮其主觀性、創造力，使學生受到一次真實的設計訓練，進而提升其機械傳動系統設計能力。此外，改革后的課程設計，學生們可以自由組合，每個小組自由選擇設計題目，小組成員分工協作，共同完成設計任務。從選題、論證、設計到最后提交設計成果，共同討論、研究，各自發揮自己的長處，不僅培養了創新意識和創新能力，也使他們體會到團隊合作的作用。這也符合OBE培養大綱中工程畢業生個人能力和人際團隊能力培養的要求。
二、工程基礎理論知識應用能力
傳統的《機械原理》課程設計中，方案確定之后，其相關運動參數也隨之給定，每個學生需要做的就是繪制機構運動簡圖，利用圖解法和解析法對所選機構的位移、速度、加速度及力進行分析，并繪制機構運動線圖和作誤差分析，最后編寫課程設計說明書。從本質上來說，這樣的設計僅能算一次作業，效果并不理想。盡管學生都能按部就班地完成設計任務，但卻調動不了學生的設計興趣，對工程基礎理論知識的應用缺乏深刻理解，談不上對學生的畢業能力的培養?；贠BE教學理念的課程設計改革使設計題目多樣化，只提出最終要求而不限制方法，學生可以充分地利用所學的理論知識去解決實際的問題。考慮到《機械原理》課程設計時間較短，教師在《機械原理》課程教學中，需提前做出安排，如現代工具的使用、軟件的學習、各種方法的比較、綜合性作業安排等。任務的不確定性導致解決方法的多樣性。學生需要根據所選擇任務，基于所學的機構學知識，甚至查閱相關文獻去設計解決方案，當多個設計方案確定后，需要比較各方案的優缺點，必然會深入了解每個所設計的傳動方案，最終方案確定后，需對其進行結構、運動學和動力學分析，因有了方案設計的深刻理解，設計的目的已非常清楚，在相應分析時，對方法的選擇和掌握自然水到渠成，加深了對所學理論知識的認識，明確了理論知識的實際應用，從而不至感覺學無所用。
三、分析和解釋數據能力
在我國的工程教育認證中，第二條畢業要求學生能夠應用數學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達并通過文獻研究分析復雜工程問題，以獲得有效結論[5]。傳統課程設計整個傳動方案為教師所指定，分析方法固定，無需學生深入了解，只需按部就班完成畫圖和分析即可，可見，傳統課程設計在第二條畢業能力要求上基本沒起到培養作用。改革后的課程設計，從設計任務到設計方案的確定，均需要學生根據具體情況進行分析，然后根據所學知識，自己設計傳動方案，并需要通過多方案的比較而得出可行方案。在方案確定后，詳細設計傳動系統時，需要根據實際任務確定各參數，最后對機構進行分析，并對數據進行誤差分析。為了更真實地讓學生理解數據的意義和正確性，要求學生對所設計的傳動方案進行全部或者部分的搭接實驗，通過搭接實物并測量參數，再與理論分析數據進行對比，找出誤差存在原因，從而得出相應結論。
四、考核方式的改進
評估學習產出是OBE教育模式中十分重要的環節，如何合理地對各項能力進行客觀評價，對課程的改革及持續改進有非常重要的作用，與課程設計所培養能力相對應，《機械原理》課程設計成績分為四部分：選題成績、平時成績、設計成績及答辯成績。各部分成績分值及考核依據如下。選題成績占總成績的30%。主要考查設計機械傳動系統方案能力。每個團隊均需通過PPT形式，結合參考文獻查閱或調研情況，對自己團隊的設計任務進行說明，根據所定任務設計兩到三種機械傳動方案，每個方案中必須包含兩至三種典型傳動機構，并且必須包含四桿以上連桿機構。根據傳動方案是否合理、考慮是否周全、有無創新點、是否實用進行綜合考核。平時成績占總成績的10%，主要依據設計階段的出勤情況和態度評定，這是設計正常進行的基本保證，也是初步對畢業要求9中個人與團隊能力的培養。設計成績占總成績的40%，主要評估工程基礎理論知識應用能力與分析和解釋數據能力，根據所選擇分析方法、數據分析的正確性、模型建立、運動仿真、簡圖繪制等進行評價。答辯成績占總成績的20%，各組將集中設計階段的工作及成果以PPT形式作匯報，主要介紹組員分工及完成情況，組員自評分，搭接視頻等，并回答提問，據此評判答辯成績。通過此類考核方式，對畢業生的能力9（個人與團隊）和10（溝通，包括撰寫報告和陳述發言、清晰表達或回應指令）也起到初步培養的效果。此外，上述基于OBE工程教育理念的考核方式對教師的教學投入提出很高要求。例如：教師需要投入較多的精力和心血研究繁瑣的教學目標分解和教學方法選擇，要求其自身具有扎實的專業理論知識、較廣博的基礎知識面、較強的動手能力及計算機應用能力。對設計中可能出現的各種方案及其特點要有充分認識，能夠正確引導學生，使他們經過認真思考和分析比較后，可以選擇一個適當的方案。這樣才能適應當前實踐教學改革和發展的需要，從而有效引導學生積極思考，培養他們的創新能力。
五、結束語
經過近兩年的實踐，發現根據OBE教學理念改革后的《機械原理》課程設計，為學生機械傳動系統設計能力、工程基礎理論知識應用能力、分析問題和解決問題的能力以及團隊合作和工程實踐能力的鍛煉和提高提供了很好的平臺，并確實取得了較好的效果。然而，OBE工程教學模式是一個系統的工程，無論是在設計內容，還是在設計方法和評估方式上，還有很多需要完善之處，需要進一步的改革和探索，持續改進，以更好地培養學生相應的畢業能力，實現培養與國際接軌的中國工程師的目標。
作者：曾達幸 李飛 侯雨雷 宜亞麗 鄭立娟 張芳芳 單位：燕山大學機械工程學院
參考文獻：
[1]中國工程教育專業認證委員會.工程教育認證一點通[M].北京：教育科學出版社，2015.
[2]余天佐，劉少雪.從外部評估轉向自我改進—美國工程教育專業認證標準EC2000的變革及啟示[J].高等工程教育研究，2014，（6）：28-34.
[3]顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學習產出”（OBE）的工程教育模式———汕頭大學的實踐與探索[J].高等工程教育研究，2014，（1）：27-37.
關鍵詞：機械原理課程設計；機械系統運動方案設計；機構尺度綜合；機構仿真
《機械原理》是高等工科院校機械專業必修的一門重要的專業技術基礎課[1，2]，《機械原理課程設計》則是使學生較全面系統地掌握及深化機械原理課程的基本原理和方法，培養學生綜合運用所學知識，提高分析和解決工程實際問題的能力的重要實踐環節。
一、問題的提出
我?！稒C械原理課程設計》所選用的設計題目以往多為針對不同類型的連桿機構進行運動分析及動態靜力分析。機構的類型機構及尺寸由教師指定，一般為平面六桿機構。班級各學生所需分析的機構類型或機構的尺寸不同。
隨著科技的進步與發展，對高等教育的要求也在不斷提高。培養具有創新精神和實踐能力的人才，提高工科學生的綜合能力已成為機械工程教育工作者的共識。在此大環境下，對《機械原理課程設計》進行改革，將以分析為主的《機械原理課程設計》改變為“機械系統運動方案設計[3，4]——型綜合——尺度綜合——運動動力分析”的設計型《機械原理課程設計》，勢在必行。
二、設計型《機械原理課程設計》
課題組首次在大三詹天佑班及車輛專業部分學生中試點，進行了設計型《機械原理課程設計》的探索與實踐。
課題組在充分調研查閱的基礎上，選用文獻[5]作為主要參考教材，并自編了與之配套的任務書等教學資料。
1.設計的目的及任務。設計型《機械原理課程設計》的目的在于：使學生鞏固理論知識，并使其對于機械的組成結構、運動學以及動力學的分析與設計建立較完整的概念；掌握機械運動方案設計的內容、方法和步驟，培養機構選型與組合和確定運動方案的能力；培養學生表達、歸納、總結和獨立思考與分析的能力。其任務為：針對某種簡單機器（它的工藝動作過程比較簡單）進行機械運動簡圖設計，包括機械系統運動方案的設計與評定，機構尺度綜合等。
2.設計題目。本次《機械原理課程設計》選擇了“圓盤型自動包本機進本系統”、“水稻插秧機”等六種機械系統作為設計與分析的對象。各個機械系統由多個能夠完成具體工作的機構組成，其各組成機構必須動作協調，方能實現預期要求的功能。教師根據各機械系統所包含的具體工作機構的數目，將學生分為2～4人一組，每位學生在完成所要求的整體機械系統運動方案設計的前提下，還須獨立完成該機械系統中的指定工作機構的型綜合、尺度綜合及其運動分析（動力分析部分為選作）。因此，任意一名學生的工作均需各自完成，不可能“拷貝”他人成果。
3.設計內容及要求。設計型《機械原理課程設計》要求學生根據教師下達的任務書完成：①全組討論及提出兩個以上系統設計方案；②經比較、選優，確定系統最終方案；③每個學生設計分析總體系統中的一個機構；④每個學生對自己設計的機構運用解析法完成機構運動分析；運用解析法選作機構受力分析；⑤每個學生運用軟件選作機構的仿真與驗證；⑥完成設計說明書。
三、《機械原理課程設計》指導方法的改革
1.《機械原理課程設計》前期工作?！稒C械原理課程設計》為期兩周，為使學生能夠有充分的時間消化理解《機械原理課程設計》的內容，做好先期準備工作，我們提前一周半進行《機械原理課程設計》授課。許多學生聽課后即開始查閱資料，重溫課程設計中所用到的相關先修課程的知識，討論方案，主動找老師答疑等，教師也插空到班級輔導，收到良好的效果。
2.集思廣益，確定機械系統運動方案。各組學生擬定出兩個以上機械系統運動設計方案。所有參加設計型《機械原理課程設計》的六十多名學生一起進行討論，集思廣益，優選機械系統運動方案。具體做法為：每組選派一名學生主講，其他學生補充，借助PPT介紹本組初定的幾種設計方案，指出各方案的優缺點及篩選原因，其他學生提出問題及建議。通過討論，學生對許多概念、基本理論有了新的認識和理解，鞏固了課堂教學中學到的知識，并且各組學生取長補短，相互學習，開闊了思路，對本組原有的設計方案又有了許多新的設想。
3.理論聯系實際，完成機構設計。由于所承擔的任務不同，每個學生必須獨立完成總體系統中一個機構的設計，難度較大。指導教師與實驗室老師一道，帶領學生參觀各類機構模型，演示各類機構動畫，講解各類機構的優缺點及適用場合，一一解答學生的各種問題。指導學生運用solidworks軟件對自己設計的機構進行仿真與驗證。
4.綜合運用知識，對機構進行運動分析和力分析。教師對運用解析法對機構進行運動分析和動態靜力分析進行了較為詳細的講解，對運用solidworks軟件和ADAMS軟件進行機構的運動分析和力分析的方法及常見問題的解決進行了輔導，使得學生在求解機構的運動過程中即“知其然”又“知其所以然”。
5.在課程設計的各環節中強化學生綜合素質的培養。教師在課程設計整個過程中注重對學生查閱文獻、基礎理論知識的掌握、各科知識的融會貫通、理論聯系實際、獨立思考、綜合運用所學知識解決實際問題、動手能力、克服困難、創新意識、團隊協作精神等多方面的能力進行培養，并在對每位學生單獨進行答辯的過程中加以考核。強化了對學生綜合素質的培養，效果較為理想。許多學生感慨，這次課設雖經歷了許多困難，但收獲了知識，獲得了成功的喜悅。
四、結束語
開展“設計型《機械原理課程設計》”，收效明顯：
1.使學生進一步鞏固和加深了對理論知識的理解，并逐步掌握了工科學生應具備的理論聯系實際的學習方法。
2.調動了學生學習的主動性和積極性，使學生動手實踐能力、創新設計能力、團結協作精神和綜合素質得到了提高。
3.促進了師資的培養，教師自身的業務水平得到提高，隊伍得到了鍛煉。
參考文獻：
[1]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].第七版.北京：高等教育出版社，2006.
[2]謝進，萬朝燕，杜立杰.機械原理[M].第二版.北京：高等教育出版社，2010.
[3]孟憲源，姜琪.機構構型與應用[M].北京：機械工業出版社，2004.
[4]鄒慧君.機械原理課程設計手冊[M].北京：高等教育出版社，1998.
關鍵詞:機械原理;課程設計;教學模式;創新
機械原理是機械類課程中的專業基礎課程，是培養學生運用所學理論知識、綜合分析能力、解決工程實際問題能力的重要課程，是學生獲取工程技術訓練的實踐教學環節。機械原理課程設計通過實踐訓練使學生更好的掌握理論知道，進一步提高收集技術資料和繪圖、設計的能力，特別是對提高學生的創新意識和解決工程實際問題具有非常重要的作用。
一、課程設計教學現狀和存在的問題
傳統的《機械原理課程設計》在設計過程中，設計的題目各類過于單一，而且實踐過程較為死板枯燥，缺少對學生創新性、綜合能力進行培養的問題。比如題目往局限于機床刀架傳動系統、牛頭刨床等幾個題目，訓練內容大體上都是圍繞系統方案的設計、繪制機構運動簡圖、設計運動循環圖、對凸輪或連桿機構進行設計等。方案設計完成后，缺少驗證環節，學生無論方案正確與否，只要完成任務就可以了，學生的積極性不僅沒有得到調動。由于課程設計題目種類單一，往往出現全班或者半個班級的學生同時做同一個課程設計，這樣導致部分同學自己并沒有擬定機構或系統的運動方案，甚至有部分學生自己根本沒有動腦而是直接抄襲，缺少主動參與的熱情，更不用說通過機械原理的課程設計能培養學生創新能力。
二、課程設計教學的改革思路
針對傳統教學的優點和不足，擬從機械原理課程設計的選題、設計過程以及鼓勵學生大膽創新等方面探討教學改革，引導創新設計，應用現代設計方法及設計手段去解決實際問題，逐漸形成以創新意識和實踐能力培養為目標的開放式機械原理課程設計模式及方法。
(一)選題的多樣化與生活化
選題是課程設計教學環節的核心部分，不僅需要滿足教學的基本要求，而且要在有限的時間內使設計得以順利完成。在《機械原理課程設計》的教學改革中，我們需要改變以往學生的設計題目均由教師給定的方式，采取教師引導部分能力較強的學生自主選題，培養學生獨立思考和積極創新的能力。另外，教師可以根據指導書上的一般方法，規定幾個大的方向，引導學生如何來進行選題。學生最熟悉的就是日常生活中的一些機械裝置，可以適當的舉些例子如來源于生活又能使生活更便捷的一些小的機械裝置。比如為了解決城市或小區中家用車停車難的問題，設計一套節約場地、低投入、免維護等小型停車機械裝置，達到空間利用率高、安全、便捷的目的?？紤]農產品或水果采摘過程中存在勞動工作量大、作業范圍廣、觸碰的力度控制要求高等一系列問題，可以展開輔助人工采摘草莓、菠蘿、桔子等水果的小型機械裝置的創新設計。這樣不僅能提高水果的采摘效率而且可以降低作業人員的勞動強度與采摘的投入成本。教師拋磚引玉，提高學生的想象力與創造力。當然教師需要規定機構選型需要涉及幾類機構。限制一定的時間，如一天內需要選好題目并制定初級運動方案，經過學生分組討論后交由老師修改確認。對于沒有選好題的學生不能打消學生的積極性，而且由指導老師為其給定一個題目，確保每位學生都可以積極參與到課程設計，課程教學中的基本技能能得到一定的訓練與進一步鞏固一些基本專業知識。
(二)以小組或團隊形式共同完成課題
要完成《機械原理課程設計》的全部目標與要求，總的工作量是非常大的，如果規定某位學生在一周內獨立完成，這挑戰無疑是非常嚴峻的。此外，現代制造企業對員工的團隊協作能力日益看重，一個項目的完成住往是一個大團隊全體員工的共同努力，所以鍛煉學生的團隊協作能力也迎合了現在制造企業的需求。因此，在課程設計的過程管理中，不再強調獨立完成任務。我們的設計方式為:根據自愿原則將學生分為4-5人一組的設計團隊，每組確定一個設計題目。選題結束后，每一個組員都必須獨立完成幾項任務，各自完成的任務最終作為學生成績考核的主要依據。指導老師對其題目、方案以及任務分配的合理性進行審核。從資料收集、選題、運用創新方法設計以及報告提交和電子版設計、計算機繪制圖紙、PPT答辯每位學生需要各自發揮自己的長處。
(三)鼓勵學生積極創新
為了更好的的發揚學生的創新積極性，肯定其創新成果，對創新較好的課程設計進一步進行跟蹤指導與完善，逐步引導學生形成作品并可以參加比賽。對創新較好的方案可以申報實用或發明專利，學?；驅W院可以進行適當的獎勵，如果經費充足可以將實物制作出來參賽或展覽等。學生的創新性想法或思維老師要大力支持，引導學生注意平時積累，學以致用，如此將理論與實踐相結合，學生的收獲更大。此外，通過課程設計的訓練也將為我院參加一年一度的“機械創新設計大賽”、“無碳小車比賽”或其它類型的比賽奠定一定的基礎。
三、總結
《機械原理課程設計》一改以往設計統一題目的模式，鼓勵學生從日常生活中廣泛搜集合適的課程設計題目，將實際生活中的問題引入到課程設計中，既迎合學生的好奇心理又有利于引導學生結合創新設計思維解決實際問題。倡導學生自主選題，通過發現問題、分析問題、解決問題全面培養學生的主動實踐能力。以小組為單位的分工合作、共同完成方式培養了學生的“團隊合作”精神，滿足現在企業需求。對創新好的方案鼓勵學生動手加工出實物，使學生對機械制圖、機械加工、互換性公差與配合有更深入的認識，書本上的知識得以鞏固，學生收獲巨大。
參考文獻:
［1］孫桓，陳作模，葛文杰．機械原理［M］．第八版．北京:高等教育出版社，2013．
［2］鄒慧君．機械原理課程設計手冊［M］．北京:高等教育出版社，1998．
關鍵詞：機械原理課程設計；改革；設計題目
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）08-0133-02
《機械原理課程設計》是培養學生綜合運用機械原理課程所學理論知識，系統地完成一個大型機構設計課題，使學生獲得工程技術訓練的必不可少的實踐性教學環節[1-8]。本課程的時間一般安排在大二，它是機械類學生首次接觸的專業基礎知識，其重要性不言而喻?！稒C械原理課程設計》的教學改革，作為教學的重點和熱點，一直在各高校中進行，研究課程設計的目的、內容、方法、題目、組織形式，探索如何培養學生的機械運動方案設計、創新設計和解決工程實際問題能力，但是，迄今未有廣泛認同的一體模式，基本上是各高校根據自身的特點，各自拿出一套解決方案。鑒于以前課程設計方法已經沿用多年，這與時代的發展和要求有了不小的距離，迫切需要進行適當的改革，使得結合本校實際情況，任課老師群策群力、多次討論和反復修改，得出了系統的改革方案，并在近三年里加以實施，獲得了良好的效果。
一、改革主要任務與方法
改革主要涉及課程設計題目和時間安排。以前，本?！稒C械原理課程設計》源于傳統的幾個題目，如牛頭刨床機構設計，凸輪、齒輪機構設計，主要以基礎訓練為住，是對理論課內容的加深鞏固，基本等同于一個大作業，雖然能起到理論教學內容的目的，畢竟與時代的要求有一定的距離，因此必須做出改進。
機械原理課程改革主要體現在課程設計題目的改變。本課程設計提供了A、B、C三類題目。A為指定性設計題目，B為創新性題目，C為機構仿真類題目，要求每個學生選擇其中的一個題目。下面是部分題目名稱：A.指定性設計題目，題目1：洗瓶機設計；題目2：醫用棉簽卷棉機設計；題目3：步進輸送機設計。B.創新性設計題目，題目1：設計適合老、中、青不同年齡段使用并針對不同職業活動性質（如坐辦公室人員運動少的特點）的健身機械；題目2：汽車夏天露天停車，設計一傘狀機械裝置，為汽車遮擋陽光；題目3：多功能擔架。設計一種可用于崎嶇路上手抬、平路上手推、靜止時可作休息的小床或座椅的多功能擔架。C.機構仿真題目，題目1：鉸鏈式顎式破碎機方案分析；題目2：一種夾緊機構模擬與分析；題目3：汽車轉向機構模擬。每年給出的題目可以有所變化。例如，對于B類創新性題目，可以結合每兩年一次的全國機械創新大賽給出的題目，給出類似的題目，可以從中篩選出具有潛力的學生，參加大賽。改革的另一項體現在課程設計時間的安排上。由于新設計題目難度較大，一周的課程設計時間，很難完成，因此做了如下安排：①第18周一課程考試完后，老師就可提前布置設計任務。學生即日起可根據本任務選擇自己的題目，查閱資料，構思設計。②課程設計周第1天～第3天，老師到新校區授課教室答疑式輔導，有問題的學生可以來問。③課程設計周第4～5天，小答辯方式，老師在教室檢查設計。每個學生展示自己的設計結果，并做說明。④課程設計周第5天，學生上交課程設計結果。
二、實施效果
此次課程設計，學生總體經歷和感受可以概括為“困惑—討論—實做—成就感”。從選擇三類題目的數量來看，指定性設計題目和創新性題目選擇的人較多，且數量相當，自己選定題目后，馬上發現題目很難；對創新性題目，一時想不起具有創新點的設計，對指定性設計題目，發現自己理論基礎欠缺的有很多；對機構仿真類題目，發現自己軟件應用能力很差?？傊?，學生的自信受到嚴峻的考驗。課程設計周的前幾天，也是最艱難的幾天，同學們在受到暫短的挫折之后，會積極地查閱資料，與同類型題目同學相互探討，相互學習，遇到不能解決的問題，輔導教師給出詳細的解釋，大多數同學能在規定的時間內獨立完成主體設計。從完成的情況來看，對指定性設計題目，學生能給出完整的設計方案，基礎知識應用較全面；對創新性題目，不少同學提出了很好的選題，在與老師和同學討論后，圖文并茂地描述出自己的設想；對機構仿真類題目，這些同學一般是對軟件有較大愛好，有一定基礎，也有的是在短短幾天內突擊學習，也有不俗的表現，對設計、分析軟件的應用有了良好的開端。絕大多數學生獨立地完成了設計，其中不乏具有創意的高水平作品，有的已經上報申請專利，總體成績和往屆相比較好。不少同學用“非常好的訓練”、“艱難的過程”、“成就感”等來總結自己的課程設計。
三、存在的問題
此次課程設計的改革嘗試，也暴露出不少問題：課程設計時間緊迫，不足以最好地供學生完成任務。目前課程設計時間為一周，但是，在前面的1～2天常被拖延到后面的考試科目占據，后面又面臨回家，如果沒有充分的時間保證，任何完美的改革嘗試均不能收到實效。學生機械相關基礎知識有缺陷，不足以完整表達自己的設計思想。《機械原理課程設計》的主要重點在方案設計，這是目前的共識，但是，即使僅僅表達設計方案，學生表現也力有不逮。反映在制圖能力、計算能力，甚至文字表達能力，均很欠缺。這點有待整個機械類課程體系的全面改革，才能從根本上解決。設計題目有待進一步完善。此次改革，設計題目是在短期內集思廣益收集得到的，難度參差不齊，總體來說較有新意，但是結合以后的專業發展，應該多納入一些實際類型的題目。
四、進一步設想
目前，機械類學生的實踐性教學環節大致有《機械原理課程設計》、《機械設計課程設計》、《金工實習》、《專業課程設計》和《畢業設計》等，這是數十年來一直沿用的模式，隨著現代制造加工的更深、更廣的要求，這種各種為戰的教學模式，已經暴露出很多問題，難以分別解決，這里設想對這些課程加以整合，在不增加總體課時的基礎上，用一門大的課程，姑且稱為創新設計課程，來取而代之，時間安排在大三以后。這門課程的特點在于：教師給出一個大的題目范圍，學生自己用三維設計軟件進行產品設計，在計算機上制造出虛擬機械，并對此進行運動和動力學分析、有限元分析和優化等，最大限度地減少設計失誤。學生自己動手，加工出自己設計的產品，進行產品答辯、。如此，學生對整個產品的開發有一個全面的認識，由于加工產品需要原料成本，學生將更具有對自己產品的責任意識，一個大的題目，是以小組的形式完成，在設計、制作過程中，可以培養學生的團隊精神，對優秀的設計作品，完成后組織上報專利申請，并推薦參加各種大學生競賽，如挑戰杯、機械創新大賽等，激勵學生創新。這也是對學生將來在企業工作的一次逼真的預演。
參考文獻：
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首先，設計時間一般為集中1-2周，對于一些基礎較差，平時又未受過相關訓練的學生而言，就不一定能收到預想的效果。其次，設計題目一般由老師給定，學生只要按要求完成設計圖紙和設計說明書即可，基本上沒有自由發揮的余地，因此制約了學生創造力的發揮，不利于學生個性的發展。第三，受設計題目模式以及教師所掌握資料的限制，設計過程經常是簡單的模仿和重復，扼殺了學生強烈的興趣和積極的投入，不利于激發學生興趣。第四，對設計結果考核形式有固定模式，使得學生只能按固定的思維模式去機械的完成設計要求，不敢也不能大膽創新，因而限制了學生創新思維，不利于日新月的當今社會對多層次，創造性人才的需求。因此，在應用型人才培養的大前提下，機械原理課程設計從形式到內容以及設計結果等全過程的改進和更新勢在必行。
2.教學改革措施
2.1設計時間及設計過程的開放
課堂設計時間不應拘泥于預先設定的固定不變的程式。預設的設計時間不應該成為課堂設計的“緊箍咒”。在機械原理課程開始課程設計即宣布開始，課堂設計貫穿于理論教學全過程。設計過程隨著教學過程由淺入深。先以單元小題目的形式給出設計題目，然后再綜合各部分小題目給出適合實際要求的綜合性題目，是設計過程貫穿始終。具體做法：首先，改變以往學習過程中，單純的掌握課程內容，并會做課上例題和課后習題的態度。而是要求對學過的知識會靈活運用，對課后習題的完成不拘泥于做出答案，而是能提出自己的見解或對某些題目提出應用價值和創新思路，進行大膽的修改和試驗，提出個人見解，為機構的設計與創新打下基礎。其次，學會觀察生活，在生活中尋找與機械和機構有關的實物，提出與所學內容之間的關聯，并在日常學習中有意識地培養學生的創新精神和創新能力。例如：機構的結構分析部分，要求學生對生活中常見的如折疊雨傘、健身器材等機構在穩定性、安全性，或趣味性、實用性等進行分析，發現其存在的問題，并提出改進意見，給出新機構運動簡圖，并要求對所設計機構作出簡單的模型。學生通過此次練習，找到了學習的樂趣，明確了學習本課程的方向，提高了創新意識，同時對本單元課程內容有了較深入的理解，可謂一舉多得。最后，根據各部分內容的大量積累，提出能體現本課程主要知識點，并綜合運用基本理論、基礎知識和基本技能的課程設計題目意向，并完成基本設計內容。理論課結束時課程設計的主要設計已完成，最后集中1周時間完成必要的圖紙和說明書，或取消集中設計時間，而是將設計時間分散于教學過程中。
2.2設計題目及設計結果的改革
設計題目不再由教師統一給定，要盡可能啟發學生自己選題，誘發更多的創新和創造靈感，發現更多更好的選題。首先，根據教學過程學生對各部分內容提出的問題、改進意見或創新思路，要求每人或分小組討論決定設計題目初稿。選題時，學生應量力而行，從小處做起，盡可能來自實際，貼近生活；然后，將設計題目初稿交課程設計指導老師，教師引導學生擴展思路，注意對選題的把關；另外，選題還應循序漸進，處理好繼承和創新的關系，由學生自己選擇，師生共同探討，最后確定。設計結果應打破固定模式，不再只是要求做出圖紙和說明書，而是可以以多種形式提交。如：設計論文，模型，分析報告等。對學生的創新設計結果，期望值不宜過高，要允許失敗和反復，不能求全責備。
2.3考核方式的改革
考核是指評價學習成就、學習效果的測驗，即對學生達到教育目標程度的測驗。因此對學生課程設計的考核方式只是通過圖紙和說明書以及答辯情況進行評價，則被動地跟隨教師、循規蹈矩的學生可望獲得優秀，而來自畢業生工作單位的信息表明，學校里的尖子生未必全是實際工作中的佼佼者。為給學生充足的自由和空間，成績不僅包括必要的設計結果，還要從以下幾個方面考慮：（1）設計題目選擇的實用性，綜合性；根據選題的難易程度，應用型指標，給出設計基本分，總分60分；（2）在設計過程中對不同問題的理解、綜合、應用能力；根據設計過程的各項能力綜合，給出相應的加分，總分20分；（3）能否有自己的見解或提出應用價值和創新思路。根據設計論點給出創新加分，總分10分；（4）根據完成結果給出綜合分，總分10分。最后綜合前邊各項分值，給出總評成績。例如：某學生設計題目選擇一般，給出基本分40分；設計過程理解、綜合能力較強，加18分；有創新點8分；完成設計內容結果但創新設計結果有不足，8分；則總分74分。若設計題目難度較高，給55分，其它相同，則總分89分。若難度較高而無創新點則創新項會扣掉8分，則總分81分。綜合考慮，在課程設計中評“優秀”者，有自己獨到的見解和創新點是必要條件，而創新過程允許出現不足。
3.結語
摘要：本文以六桿機構牛頭刨床為例，在運動學分析的基礎上，應用Matlab軟件編程實現了牛頭刨床的位移、速度和加速度的變化曲線，完成了對牛頭刨床的運動仿真，通過使用Matlab，為機械原理課程設計的改進提供了一個新的思路。
關鍵詞：Matlab；機械原理；課程設計；六桿機構；運動仿真
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）52-0077-02
機械原理課程設計是機械原理課程重要的實踐環節，培養學生機械系統運動方案設計的初步能力。目前機械原理課程設計的方法有圖解法和解析法兩種，圖解法需要學生列出矢量方程式，作圖求解，其優點是幾何概念清晰、形象，缺點是作圖比較煩瑣、精度不高[1]。解析法需要學生針對給定機構建立運動學模型，求解出位移方程、速度方程和加速度方程、編程求解，根據求解結果繪制相應曲線。解析法需要學生具有一定的編程能力，其優點是求解精度高，培養了學生運用現代化的手段解決設計問題的能力。
Matlab是美國Mathworks公司開發的大型科學計算軟件，本文以機械原理課程設計中常見的牛頭刨床為例，首先利用矩陣法對機構進行運動學分析，然后利用Matlab編程求解，繪制仿真曲線，直觀再現牛頭刨床從動件的運動規律。
一、牛頭刨床工作原理概述
牛^刨床是一種用于平面切削加工的機床，圖1所示為牛頭刨床主運動機構的運動簡圖，由導桿機構1-2-3-4-5帶動刨頭5及其上的刨刀作往復切削運動。刨頭右行時，刨刀速度較低，刨刀進行切削，為工作行程。刨頭左行時，刨刀快速退回，刨刀不切削，有急回特性，為空回行程。設計數據如表1所示。在工作行程中，牛頭刨床受到很大的切削阻力（在切削前后各有一段約0.05H的空刀距離，H為行程距離），而空回行程中則沒有切削阻力[2]。
二、Matlab仿真分析及參數測量
當牛頭刨床六桿機構中導桿CD處于左極限位置時，曲柄與x軸夾角為194.84度，刨頭上E點坐標為（796.52，-495.5），為便于分析，以此位置作為曲柄順時針旋轉和刨頭位移的起始位置，在Matlab中編寫程序，首先定義各桿長度及曲柄旋轉角速度，然后根據先前推導的運動學方程編程實現[3]，其源代碼如下：
n1=72；w1=2*pi*n1/60；Lac=430；
Lcg=796.52；Lab=110；Lcd=810；Lde=291.6；
dy1=[]；ddy1=[]；Pos=[]；
for theta1=（194.82/180*pi）：-pi/100：
（194.82/180*pi-2*pi）
S3=sqrt（（Lab*cos（theta1））^2+（Lac+Lab*sin（theta1））^2）；
theta3=acos（Lab*cos（theta1）/S3）；
theta4=pi-asin（（Lcg-Lcd*sin（theta3））/Lde）；
Se=Lcd*cos（theta3）+Lde*cos（theta4）；
SS=[theta1，theta3，theta4，S3，Se]'；
Pos=[Pos，SS]；
A=[cos（theta3），-S3*sin（theta3），0，0；
sin（theta3），S3*cos（theta3），0，0；
0，-Lcd*sin（theta3），-Lde*sin（theta4），-1；
0，Lcd*cos（theta3），Lde*cos（theta4），0]；
B=[-Lab*sin（theta1）*w1，Lab*cos（theta1）*w1，0，0]'；
dy=A＼B；
dy1=[dy1，dy]；
dA=[-dy（2）*sin（theta3），
-dy（1）*sin（theta3）-S3*dy（2）*cos（theta3），0，0；
dy（2）*cos（theta3），
dy（1）*cos（theta3）-S3*dy（2）*sin（theta3），0，0；
0，-Lcd*dy（2）*cos（theta3），-Lde*dy（3）*cos（theta4），0；
0，-Lcd*dy（2）*sin（theta3），-Lde*dy（3）*sin（theta4），0]；
dB=[-Lab*cos（theta1）*w1^2，-Lab*sin（theta1）*w1^2，0，0]'；
ddy=A＼（dB-dA*dy）；
ddy1=[ddy1，ddy]；
end
theta1=-1*（Pos（1，：）*180/pi-194.82）；
theta3=Pos（2，：）*180/pi；
theta4=Pos（3，：）*180/pi；
S3=Pos（4，：）；
Se=Pos（5，：）+495.5；
Ve=-1*dy1（4，：）；
Acc=ddy1（4，：）；
plot（theta1，Se），grid on
xlabel（'曲柄轉角（^o）'）；
ylabel（'刨刀位移（mm）'）；
axis（[0，360，0，450]）；
title（'位移曲線'）
plot（theta1，Ve（1，：）），grid on
xlabel（'曲柄轉角（^o）'）；
ylabel（'刨刀速度（mm/s）'）；
axis（[0，360，-2250，1500]）；
title（'速度曲線'）
plot（theta1，Acc（1，：）），grid on
xlabel（'曲柄轉角（^o）'）；
ylabel（'刨刀加速度（mm/s^2）'）；
axis（[0，360，-20000，20000]）；
title（'加速度曲線'）
編好程序后，可調用繪圖函數繪制相應的位移、速度和加速度曲線。
三、結束語
將Matlab引入機械原理課程設計的教學中，能夠使學生掌握利用解析法計算公式設計機構的實際技能，提高學生利用計算機進行機械設計的能力，激發學生的學習興趣，使其動手能力和創新能力均得到提高。
參考文獻：
[1]孫恒，作模.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2012.
