山東礦山機械廠技工學校機械設計教學措施

 

       山東礦山機械廠技工學校的學生經(jīng)過高級中學階段的語文、外語、數(shù)學、物理和化學等課程的學習，同學們已經(jīng)掌握了較好的讀書、寫作、計算、觀察和表達能力。山東礦山機械廠技工學校的學生經(jīng)過高等中學和大學前兩年的學習，同學們已經(jīng)掌握了學習的5種不同形式，即簡單聯(lián)想學習、工具性條件作用和嘗試錯誤的學習、模仿性學習、頓悟?qū)W習和數(shù)理推理的學習。經(jīng)過大學階段的高等數(shù)學、畫法幾何、機械制圖、工程力學等理論課程的學習，并且經(jīng)過實踐和生產(chǎn)實習等實踐環(huán)節(jié)有力地加深了同學們對機械工程、機械設備自動化的認識。機械設計課程的核心就是使得學生掌握通用機械零部件的設計原理、設計方法和設計準則，能夠詳細地分析機械的原理設計、參數(shù)設計和結(jié)構(gòu)設計。作為工程科學技術(shù)人員的培養(yǎng)目標，基本要求是閱讀能力、思考能力、表達能力、計算方法、原理解和結(jié)構(gòu)解的掌握和應用。

  
    閱讀能力。閱讀是學習的基礎，中文文獻和外文文獻的閱讀是掌握知識的基本途徑，因此對文獻的閱讀過程，應掌握文獻的主題思想、段落大意，這點同學們在小學階段就已經(jīng)有了長期的訓練。在大學階段，通過閱讀某個主題的科技進展報告，理清這個主題的層次關(guān)系，從而全面地把握這個科技研究方向的科技知識。通過對理論模型的閱讀，可以掌握理論數(shù)學物理建模的思路，以數(shù)學的語言來客觀地表述物理對象的客觀規(guī)律。通過對實驗文獻的閱讀，可以從實驗原理、實驗設計、實驗測試過程和實驗數(shù)據(jù)分析等方面，養(yǎng)成實踐是檢驗科學真理標準的習慣，在實驗設計方面鍛煉自己的原理創(chuàng)新能力。記憶能力是一個人智力發(fā)展的必要基礎，博聞強記對于知識和技能的學習是十分重要的，尤其對于增長經(jīng)驗知識是十分必要的。在閱讀前人知識的過程中，應該養(yǎng)成思考的習慣。

   

     思考能力。批評、反思和批判能力對于創(chuàng)新的智力培養(yǎng)是基本途徑之一。科學的基本態(tài)度之一就是疑問，科學的基本精神之一就是批判。高度的思考能力是人類優(yōu)于自然界其他物種的智慧體現(xiàn)，在閱讀資料的過程中，應培養(yǎng)同學的批判性思考習慣。前人說“有所發(fā)明的人，溝通自然和人類的人，好像鏡子前面的實物；一味背誦的人，則好像鏡子里面的物影。”對于前人提出的理論模型，要分析其前提假設條件和適用范圍；對于前人的實驗原理和實驗設計，應該思考其測試參數(shù)和測試范圍的局限性。對于一個新的科技方向，應思考其各個研究問題，全面的分析問題和解決問題。對于成熟的工程技術(shù)，探索新的工程原理，以簡化機械系統(tǒng)的復雜程度、降低成本或使得其操作和維護更加安全和方便。同時，作為機械設計的學習和思考結(jié)果，要用技術(shù)語言表達出來，以達到信息交流的目的。

   

    表達能力。對于技術(shù)思想和技術(shù)流程的系統(tǒng)表達，不僅體現(xiàn)在讀書報告中，也是畢業(yè)設計和學位論文撰寫的要求。對于機械設計課程的設計結(jié)果，能夠用文字、圖表和公式，按照計機器的程序完整的表達給他人。表達能力的強弱與語言能力密切相關(guān)。大學生已經(jīng)學習了多年的中文和外語，但是要做到準確地表達自己并不是一蹴而就的，對技術(shù)內(nèi)容的表達要求是正確、明了和簡潔的。

技術(shù)語言的表達首先要求是正確的，錯誤的表達會引起讀者的誤解和茫然，別人不能理解作者要表達什么，并且損害別人對設計者的信任和評價，因此提交給別人的技術(shù)資料自己必須修改三遍以上，盡可能的消除表達的誤漏之處。在此基礎上，技術(shù)資料的撰寫應有邏輯性和層次性，便于讀者的閱讀和理解。技術(shù)資料的寫作還應簡明扼要，不要拖泥帶水，不要為了篇幅而堆砌圖表，而應以典型的理論公式和實驗結(jié)果來說明關(guān)鍵問題。

  

      計算方法的知識。山東礦山機械廠技工學校的學生通過數(shù)學的學習，同學們已經(jīng)掌握了必要的計算能力，結(jié)合計算方法的學習，同學們具備了運用計算機解決問題的能力。機械設計的物理對象，依據(jù)工程力學的原理建立數(shù)學模型，然后求解，也可以進一步討論參數(shù)優(yōu)化設計和可靠性設計。在技術(shù)因素和成本因素的基礎上，探尋機械產(chǎn)品的價值設計和成本優(yōu)化設計。對于機械系統(tǒng)，用系統(tǒng)優(yōu)化的思想進行功能分解和優(yōu)化設計。近來，分形幾何、神經(jīng)網(wǎng)絡和智能方法等在機械設計中得到越來越多的應用，例如零件表面質(zhì)量的分形分析、潤滑和磨損過程的神經(jīng)網(wǎng)絡模型、智能的機械結(jié)構(gòu)設計方法等。

   

     原理解的知識。山東礦山機械廠技工學校在機械設計教學中，學生除了中學階段學習的滑輪、杠桿和斜面等原理外，還學習凸輪傳動、連桿傳動、齒輪傳動、螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動和間歇傳動等。為了實現(xiàn)機械能的傳遞，設計人員可以采用不同的傳動原理方案，即原理解。軸的支承，可以用滑動軸承、滾動軸承、電磁軸承、靜電軸承等不同的原理解。原理解的知識及其靈活運用是設計人員必須掌握的技術(shù)能力。

在工程中的機械產(chǎn)品設計中，原理解的提出與創(chuàng)新是關(guān)鍵問題之一。例如，測量液體的粘度技術(shù)，有落重式、毛細管剪切式、機械沖壓式、超聲波式等等。原理解的創(chuàng)新會導致產(chǎn)品新的概念設計，例如電風扇的設計，可以是葉片式、噴管式或吸管式等，還可以是機械式或電磁式等。

   

     結(jié)構(gòu)解的知識。機械設計中介紹輪子的結(jié)構(gòu)、連接的結(jié)構(gòu)、軸承和軸的結(jié)構(gòu)等。每種結(jié)構(gòu)都有匹配性，例如內(nèi)螺紋與外螺紋、大齒輪和小齒輪、軸與孔等的匹配。結(jié)構(gòu)設計的結(jié)果是以機械圖紙的形式予以表達，因此機械制圖對正確地表達機械結(jié)構(gòu)具有基礎性地作用。另一方面，機械零件的設計過程中，必須考慮零件的材料和熱處理、機械零件的加工工藝性等。機械結(jié)構(gòu)設計的越簡單，其制造加工成本越低，機械結(jié)構(gòu)設計是機械工程的特色之一。

   

     山東礦山機械廠技工學校在機械設計的教學中，不僅要注重以上機械設計的基礎能力培養(yǎng)，而且要提升設計者的分析問題和解決問題的能力，具體的表現(xiàn)為觀察、拓展、想象和創(chuàng)造心理學等能力訓練。