“机械设计课程设计”实践教学普遍性问题研究

任晓莉，韩海燕，曹　凡

（西安交通大学城市学院，陕西西安710018）

“机械设计课程设计”实践教学普遍性问题研究

任晓莉，韩海燕，曹凡

（西安交通大学城市学院，陕西西安710018）

在国家关于培养创新型专业人才的背景下，结合“机械设计课程设计”实践教学培养目标，对该实践教学中出现的普遍性问题，分别从课程设计的方式方法及重点难点进行了分析，给出了相应的建议和解决方案。

应用型本科；机械设计；课程设计；实践教学

机械设计课程设计是机械类及近机类专业学生学习中非常重要的实践教学环节。在此过程中学生需将所学的“机械设计”、“材料力学”、“理论力学”、“机械制图”、“公差配合”、“机械制造工艺学”及“金属工艺学”等诸多课程专业知识能够综合应用和融会贯通；同时引导学生以资料文献为依据，培养其初步解决工程实际问题的能力和严谨的工作态度，增强创新意识。因此，如何促使学生结合自身专业知识，优质高效地完成课程设计是本文所讨论的重点。

1　“机械设计课程设计”方式方法改革

1.1设计题目的确定

目前，一般院校仍以传统题目“减速器设计”为主，统一安排。因为此题目涵盖了机械设计课程中典型零部件，如传动带、齿轮、轴、键、轴承、联轴器及箱体等的设计，使学生对所学知识的应用能力有一定的锻炼。但该题目单一，设计参数较为接近。为使课程设计题目多样性，在布置课程设计任务之前，指导老师可提议学生根据个人兴趣自拟题目。针对所提交的自拟题目，指导老师应与其讨论设计的可行性，对可行性较强的题目，进一步完善并形成课程设计题目；或者提供一定数量的不同类型的贴近工程实践的设计题目，供其参考选择，或者指导老师可以国家或省市的机械设计大赛题目作为课程设计内容。这样使学生的能力得到充分发挥，激发同学们的创新意识，同时避免了题目单一引发的抄袭现象。

1.2设计时间的安排

一般本科院校将课程设计时间安排在“机械设计”课程之后完成。要保证设计题目的多样性，使部分同学根据个人兴趣有充分准备题目的时间，讲授“机械设计”的老师应在课程开设初期或中期征集题目。由于目前大多数高校的学时压缩，为了使学生在较短时间内完成设计任务，可让学生对设计中涉及到的相关零件如皮带、轴、轴承等，在“机械设计”课程学习的过程中完成。这样可以使学生在学习“机械设计”课程内容时，更有兴趣和针对性；并且最大程度地避免学生在学期末规定的时段内完成课程设计时，因时间，教室、图板或计算机等资源冲突，影响设计进度及质量；

1.3完成方式

机械设计课程设计很大一部分工作在于绘图。随着计算机的普及，以及二维、三维绘图软件在企业中推广应用，就要求学生在毕业求职前应具备计算机绘图能力，但是如果在课程设计中要求学生都使用计算机绘图软件完成全部设计，难免造成学生之间复制的情况发生。

针对以上情况，可采取如下方法。安排部分计算机绘图能力强的学生全部图纸采用计算机绘制，但要求必须先手工完成装配草图绘制，待指导老师检查后再在计算机上完成所有图纸的绘制工作；另一部分计算机绘图能力不强的同学，装配图要求手工绘制，零件图必须计算机完成。这样可以使计算机绘图能力强的同学在提升的同时促使能力不强的学生学会应用计算机绘图软件进行绘图。计算机绘图和手工绘图均有自身独特的优点，对学生都是一种锻炼。手工绘图可保持学生思维的连续性和完整性，图纸一目了然，能很快发现问题和错误；计算机绘图快速，易修改，但视野受局限，不能全局性的检阅图纸，发现问题。指导老师可根据本校学生实际状况灵活采用不同的设计方式。

2　设计中重点难点问题的分析及解决

2.1减速器草图的绘制

减速器设计第二阶段，减速器装配草图绘制对学生来说较为困难，无从下手。下面以两级圆柱齿轮减速器为例，介绍装配草图的绘制步骤。

（1）绘制主视图、俯视图传动轴轴线：根据选定的图幅和绘图比例在图纸上恰当的位置按计算出的齿轮中心距a1、a2画出高速轴、中间轴与低速轴的轴线。

（2）绘制齿轮廓线、减速器轮廓

1）在主视图上先确定各齿轮分度圆圆心位置后，画出各齿轮的节圆和大齿轮的齿顶圆；大齿轮顶圆与箱体内壁距离取△1，在距离大齿轮顶圆△1处绘制出半径为R2的箱体内壁圆弧廓线，其中R2=R1+△1（R1为低速轴大齿轮齿顶圆半径，△1≥1.2δ，箱体壁厚δ≥8）。减速器箱体底部内壁的位置由大齿轮的浸油深度决定，一般大齿轮齿顶到油池底面的距离应大于30～50mm，同时取箱体底部内壁距箱体外部底面的距离为δ+（5～10）mm，这样就可以确定出剖分面至底面的高度H（圆整值），从而可确定箱体总高度。

2）在俯视图上画出对应的齿轮廓线和箱体内壁廓线。最好先从中间轴上开始画，中间轴上的两齿轮端面距离取8～15mm。取齿轮端面距箱体前后内壁廓线的距离为△2≥δ（或10～15mm），这样箱体内部宽度就可以确定下来；小齿轮顶圆一侧的内壁线暂时不能确定，等主视图高速轴轴承旁的联接螺栓位置确定后，再进行绘制。

（3）轴的结构设计

轴的结构设计是在箱体结构基本确定的基础上完成的。先确定各轴最小端直径尺寸，可按弯扭强度的计算公式估算，或按同类机械用类比的方法确定，或采用经验公式确定高速轴最小轴径。要注意的是，如果电动机直接驱动高速轴，则其输入端轴径尺寸可按以上方式初步估算；然后选择高速轴与电动机的联轴器，使选定的联轴器一端的孔径与电动机输出端轴径相匹配，高速轴的轴径尺寸除了必须大于等于估算的最小轴颈dmin外，还应与选定联轴器的标准孔径相匹配，按联轴器的标准孔径来确定。在此基础上初步选定轴承，确定轴承的定位、润滑及密封方式，以及传动件的定位安装方法。按等强度设计原则以及两头小中间大的工艺要求设计轴的结构尺寸，在箱体轮廓草图上逐步完成各轴径及轴段尺寸的确定。

在轴系结构设计过程中，对于油液润滑的轴承，需要考虑高速轴工作时小齿轮啮合处挤压出的油液大量地进入高速轴轴承，造成泄漏和搅油损失，故应在高速轴上靠近箱体内侧轴承端面处加挡油环。对于采用油脂润滑的轴承，需在轴承靠箱体内壁端面处设置封油环，以防止箱体内油液飞溅冲刷轴承内的润滑脂，导致润滑脂被稀释或带走。挡油环和封油环顶部距离轴承孔壁留有大约0.2 mm的间隙。

2.2箱体外部结构及其他类型减速器设计需注意的问题

第三阶段为箱体外部结构及若干附件的设计，该设计过程需注意的问题较多，设计指导书一般都有详细的介绍，这里不再一一赘述。需要强调的是，轴承孔座旁联接螺栓凸台高度的确定，轴承孔座旁联接螺栓中心线在左右方向的距离约等于轴承端盖的外径，尽量靠近轴承孔座。

对于单级齿轮减速器，在减速器装配草图的绘制阶段，以齿轮的宽度中心线作为箱体的对称线；圆锥圆柱齿轮减速器的箱体以小锥齿轮所在轴轴线为箱体对称线。其余与两级圆柱齿轮减速器设计基本相同。

3　结束语

针对本文所提出的“机械设计课程设计”，在实际教学中予以实践应用，取得了较好的教学效果，该教学思路及重点难点问题的提出与解决，在一定程度上弥补了现有实践教学的不足。该实践教学对学生的工作态度、工作能力以及创新性思维的培养方面有的积极作用，也为课程设计教学改革提供一些参考范例。

［1］濮良贵，纪名刚.机械设计［M］.北京:高等教育出版社，2005.

［2］任金泉.机械设计课程设计［M］.西安:西安交通大学出版社，2003.

［3］骆素君.机械设计课程设计实例与禁忌［M］.北京:化学工业出版社，2009.

［4］陈秀宁，施高义.机械设计课程设计［M］.浙江:浙江大学出版社，2009.

［5］陆玉.机械设计课程设计［M］.北京：机械工业出版社，2011.

［6］郝秀红，邱雪松，王琼，等.机械设计课程设计教学改革初探［J］.教学研究，2011，（3）:51-54.

Research on the UniversalProblem of the Practice Teaching of the Course Design ofMechanicalDesign

REN Xiao-li，HAN Hai-yan，CAO Fan
（City College，Xi'an Jiao Tong University，Xi'an Shaanxi 710018，China）

In the national context on cultivating innovative professionals，with"mechanical design course" Practical teaching training objectives，the universal problem of the practice of teaching，and ways and means of the key and difficult respectively，from course design were analyzed given the appropriate recommendations and solutions.

applied undergraduate；mechanical design；curriculum design；teaching practice

TP1

A

1672-545X（2016）05-0268-03

2016-02-26

任晓莉（1974-），女，陕西咸阳人，讲师，硕士，研究方向：机械设计制造及其液压技术。