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机械原理课程设计教学的探讨与实践

机械原理在机械设计系列课程中占有非常重要的地位，其课程设

计是学生较全面地进行机械传动系统运动学、动力学分析的重要实践

教学环节。具体来说，它就是根据给定机械的工作要求，确定机械的

工作原理，拟定工艺动作和执行构件的运动形式，绘制工作循环图，

进行执行机构的选型与组合，对各种运动方案进行分析、比较和选择，

绘制机构运动简图，进行机械动力性能分析与综合。通过对该课程的

设计，学生具有了初步的设计机械运动方案的能力，增强了对机械设

计中有关运动学、动力学的分析与设计的完整概念的理解，提高了学

生综合运用知识的能力，使学生具备计算、制图和使用技术资料的能

力。

二、传统课程设计中存在的问题

传统的机械原理课程设计教学中多以机构的分析为主，这并不利

于学生设计能力和创新能力的训练与提高。该课程设计一般使用两种

类型的题目：一类题目是选用对典型机构进行运动分析和动力分析；

一类题目是根据某些功能，要求对确定的机械运动系统进行方案设计，

并对机械中某一机构进行设计，两类题目的侧重点不同，前者偏于分

析，后者注重设计。

如图1所示为一插齿机构，设计内容包括导杆机构的设计；两个

指定位置的图解法机构运动分析；图解法的让刀凸轮机构设计。

图2所示为颗粒糖果包装的三种形式，即扭结式包装（图2a）、

折叠式包装（图2b）和接缝式包装（图2c）。显然，实现各种包装型

式的工艺动作不同，因此机械运动的方案也有所不同。这类课程的設

计一般集中安排在两周内完成，时间比较短，设计过程中学生很难一

次性圆满完成，一般需进行修改，甚至修改多次，所以手工书写、手

工绘图图面质量都将难以保证。

三、课程设计内容的充实与合理编排

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如何有机整合分析与设计内容是提高该实践教学质量的关键所

在。它应以培养学生的创新设计能力为主，机构分析为辅而开展的一

次实践性教学，如果以机构的分析为主，将会削弱学生在方案设计方

面的训练。机械系统的方案设计是整个机械设计的第一步，也是最具

创新性的一个环节，方案设计的好坏将直接影响到机械设计产品的性

能优劣及其在市场上的竞争力。机械系统方案设计主要包括执行系统

和传动系统的方案设计。其中执行系统的方案设计是机械系统方案设

计的核心，其重点是执行系统的功能原理的设计，执行构件的运动规

律设计以及执行系统的协调设计，根据设计结果可绘制出机械工作循

环图。如图3所示，图3a为某一金属片冲制机的工艺动作分解（分

别为送料、冲制、退回等），可得出其工作循环图如图3b所示，它以

主轴为定标件，冲头和送料以主轴的转动角度为基准绘制而成。为提

高生产率，各执行构件的工作行程允许局部重叠。

在课程设计教学中，为了使所有的学生都能基本完成设计任务，

题目难度应具有一定的开放性和伸缩性。在内容上可以扩展，进一步

延伸至后续教学的机械设计课程设计，凸显出教学的连续性，使学生

得到更系统，更完整的实践训练。学生通过收集资料、方案设计和课

堂讨论等方法，能够得到一次较为全面的创新设计的初步训练。如设

计题目可以只给出机器需实现的功能要求，老师可以提供一种实现该

功能的典型机构，让学生对此机构进行分析。在此基础上，要求每个

（组）学生再提供一种新的方案，可以是执行系统的方案，也可以是

传动系统的方案，以此激发学生，充分发挥其主观能动性，使其认真

查阅资料，独立思考，积极创新。最后汇总方