機(jī)械類實(shí)驗(yàn)室的革新建設(shè)

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作者：王海生 閔潔 江潔     單位：云南蒙自紅河學(xué)院工學(xué)院

實(shí)驗(yàn)室是學(xué)習(xí)與實(shí)踐的陣地，眾多的實(shí)驗(yàn)和研究都需要在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。機(jī)械類實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)新不僅是硬件設(shè)備的創(chuàng)新，應(yīng)該是包括科學(xué)實(shí)踐理念在內(nèi)的思維創(chuàng)新與建設(shè)。

一、機(jī)械類專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)新背景及現(xiàn)狀

1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備仍比較短缺，缺乏全面系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練就滿足實(shí)驗(yàn)的教學(xué)需要來說，目前眾多的實(shí)驗(yàn)室與國(guó)內(nèi)一流水平高校的差距仍將長(zhǎng)期存在。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的局限性導(dǎo)致動(dòng)手訓(xùn)練的機(jī)會(huì)不夠充分。許多的實(shí)驗(yàn)都純粹以教學(xué)教材涉及的理論和知識(shí)中的基本要求來配置，此類實(shí)驗(yàn)皆屬于驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)。對(duì)學(xué)習(xí)者的分析思考、發(fā)散思維沒有直接性的啟發(fā)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室不利于學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。

2、過分強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)，實(shí)驗(yàn)效率低下許多時(shí)候過于強(qiáng)調(diào)課本上的理論知識(shí)，忽視了實(shí)驗(yàn)室的工作效率。例如，在溫度傳感器的實(shí)驗(yàn)中，用萬用表測(cè)出的數(shù)據(jù)以手工做出記錄，組織和效率明顯不高，因此沒有達(dá)到現(xiàn)代數(shù)字化處理模式的要求和水平。檢測(cè)技術(shù)、單片機(jī)等的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)相應(yīng)地進(jìn)行創(chuàng)新探索。

3、實(shí)驗(yàn)種類單一，缺少綜合型的知識(shí)實(shí)踐目前中多的實(shí)驗(yàn)室中，雖然有一定數(shù)量的配套實(shí)驗(yàn)設(shè)備，但設(shè)備的配套上仍存在一定的局限性，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、種類單一，不利于靈活地應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)與要求，也不能有效率地綜合運(yùn)用知識(shí)。在沖擊相關(guān)試驗(yàn)中，缺乏相應(yīng)接口，不能與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)相連。二、實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新的預(yù)期目標(biāo)機(jī)械類專業(yè)之實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新應(yīng)針對(duì)以上的背景現(xiàn)狀，通過有針對(duì)性的創(chuàng)新建設(shè)，力求較大限度地克服機(jī)械類專業(yè)實(shí)驗(yàn)室中原有的缺點(diǎn)，使實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐與課本上的理論知識(shí)實(shí)現(xiàn)真正的結(jié)合從而激發(fā)出對(duì)機(jī)械知識(shí)學(xué)習(xí)的熱情，從被動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)為積極主動(dòng)善于創(chuàng)新的新型學(xué)習(xí)實(shí)踐模式。從實(shí)驗(yàn)室的操作環(huán)節(jié)入手，在掌握經(jīng)典理論基礎(chǔ)上，促進(jìn)實(shí)踐性知識(shí)的應(yīng)用，展示出最新的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)分析、綜合、轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型和程序。與此同時(shí)，使機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì)上的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行大膽的改革創(chuàng)新，使實(shí)驗(yàn)室變成受學(xué)習(xí)者歡迎的實(shí)踐型基地。以實(shí)驗(yàn)室的改革創(chuàng)新為橋梁和紐帶，幫助學(xué)習(xí)者提高實(shí)踐動(dòng)手能力，助其分析和思考問題。

三、建設(shè)創(chuàng)新型的機(jī)械類專業(yè)實(shí)驗(yàn)室之重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

在合理利用實(shí)驗(yàn)室的硬件資源的基礎(chǔ)上，充分地與機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)相結(jié)合，完成學(xué)習(xí)者運(yùn)用獨(dú)立自主創(chuàng)新思維和設(shè)計(jì)的過程，從而構(gòu)思機(jī)械設(shè)計(jì)的傳動(dòng)構(gòu)思，到完成成套的設(shè)計(jì)圖紙，最后實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單機(jī)械模型的制造和加工。

1、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)方案的組合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在此類實(shí)驗(yàn)中，采用獲得國(guó)家的專利產(chǎn)品:創(chuàng)新機(jī)構(gòu)組合試驗(yàn)臺(tái)2套，其中含有機(jī)構(gòu)形式的高副桿組和低副桿組，另外還包括組成以上桿組的各種構(gòu)件和機(jī)架等組件。這些設(shè)置既能夠靈活方便地使曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)以及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相拼接，還能使鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)和渦輪蝸桿等的傳動(dòng)形成平面與空間有機(jī)交叉組合的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和組合機(jī)構(gòu)，最后與出輪齒條傳動(dòng)相結(jié)合，并通過帶傳動(dòng)和連接電機(jī)令拼接的機(jī)構(gòu)有效地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。通過以上的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，能使學(xué)習(xí)者對(duì)機(jī)構(gòu)組成這一部分知識(shí)內(nèi)容在理解的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)與識(shí)記，通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)其工程實(shí)訓(xùn)的動(dòng)手能力，對(duì)日后的實(shí)際生產(chǎn)和運(yùn)作也有指導(dǎo)作用。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新體現(xiàn)了設(shè)計(jì)思維和綜合實(shí)踐設(shè)計(jì)能力的提升，按以上的操作要求進(jìn)行拼接實(shí)驗(yàn)，并觀察其運(yùn)動(dòng)情況，能及時(shí)準(zhǔn)確地檢驗(yàn)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的科學(xué)性與可行性。

2、對(duì)平面機(jī)構(gòu)的創(chuàng)意組合和可視化分析的實(shí)驗(yàn)在平面機(jī)構(gòu)的創(chuàng)意組合與可視化分析實(shí)驗(yàn)中，配備電腦4臺(tái)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)8套，機(jī)構(gòu)模型8套。利用設(shè)計(jì)和并接能夠使機(jī)構(gòu)傳感之系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)種類不盡相同的運(yùn)動(dòng)要求。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的創(chuàng)新之處在于，在主要的構(gòu)件中設(shè)置出安裝傳感器的具體位置，并且添加了數(shù)據(jù)處理軟件和檢測(cè)系統(tǒng)之類的配置。通過數(shù)據(jù)處理軟件與檢測(cè)系統(tǒng)，能夠看到運(yùn)動(dòng)參數(shù)變化的系列曲線，從而了解和探索不同類別的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的特定條件下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。利用速度、位移和加速度等的要素進(jìn)行分析，研究運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的特點(diǎn)。最后，實(shí)驗(yàn)室中的其他設(shè)備也應(yīng)同時(shí)跟上更新的步伐，因此要求能進(jìn)行機(jī)構(gòu)模型拆裝、機(jī)械原理的課程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)課程的設(shè)計(jì)等，是實(shí)驗(yàn)室真正成為搞實(shí)驗(yàn)和研究的重要陣地。對(duì)于參數(shù)化設(shè)計(jì)、仿真設(shè)計(jì)、工程圖生成、基于特征之實(shí)體造型、工程數(shù)據(jù)與文件管理、裝配造型等也可在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。這樣的實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新設(shè)置能進(jìn)一步提高對(duì)計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)能力和實(shí)際應(yīng)用能力，對(duì)實(shí)際的工作生產(chǎn)具有很大的幫助。

3、機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新陳列實(shí)驗(yàn)展示在這個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，主要展示的是近幾年公開展示過的機(jī)械原理和設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)和創(chuàng)新等方面知識(shí)的國(guó)家和區(qū)域地優(yōu)秀例子。另外還有以國(guó)外先進(jìn)企業(yè)和高校的優(yōu)秀展示為主要設(shè)計(jì)依據(jù)的陳列專柜，其目的在于突出地展示出不同產(chǎn)品的創(chuàng)新創(chuàng)造工藝、原理方案、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新、組合結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新與外觀的設(shè)計(jì)創(chuàng)新，以上的創(chuàng)新展示均采集了各種各樣思考獨(dú)到和設(shè)計(jì)特別的機(jī)電類模型與產(chǎn)品，在對(duì)應(yīng)的文字和圖片示例資料的配套下，能對(duì)機(jī)械類板塊創(chuàng)新設(shè)計(jì)的主要原理和基本方法進(jìn)行形象生動(dòng)的介紹。這樣的示例實(shí)驗(yàn)?zāi)軐?duì)創(chuàng)造思維有一定的啟發(fā)意義，也對(duì)機(jī)械創(chuàng)新的能力和創(chuàng)造意識(shí)有提高作用［2］。

4、軸系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室配置了具有創(chuàng)意組合形式的軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)箱，這樣能比較完整系統(tǒng)地概括總結(jié)出軸系方面的知識(shí)結(jié)構(gòu)，一套實(shí)驗(yàn)箱里一般含有8類40種168個(gè)零件。如果能達(dá)到以上標(biāo)準(zhǔn)，那么實(shí)驗(yàn)室就能在國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品的配置中達(dá)到前列的地位，因?yàn)槠洚a(chǎn)品的種類比較齊全，數(shù)量也非常豐富，覆蓋的知識(shí)內(nèi)容也十分廣泛。這樣能自由地組合出30種或以上的軸系結(jié)構(gòu)參考。此實(shí)驗(yàn)?zāi)芙鉀Q諸如，在軸上，回轉(zhuǎn)零件中的軸向和軸向固定，受傷的零件裝拆和軸承里軸向位置的固定等問題，是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的打基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

5、常用構(gòu)建制作的加工實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)好的創(chuàng)新方案中，需要利用設(shè)計(jì)圖紙來加工對(duì)應(yīng)的機(jī)械零件。關(guān)于加工機(jī)方面，選擇一些知名的加工機(jī)品牌，能實(shí)現(xiàn)組合式、多功能的加工要求，同時(shí)具備耐用安全等特點(diǎn)，能組合為鉆床、磨床、金屬車床，特別是采用數(shù)控機(jī)床?？筛鶕?jù)用戶的具體要求來配合使用。

四、結(jié)語

機(jī)械類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新，首先應(yīng)提供一系列先進(jìn)優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)設(shè)施硬件，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置中也應(yīng)相應(yīng)地做出更新，同時(shí)必須強(qiáng)調(diào)綜合創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)思維，提高創(chuàng)新與創(chuàng)造意識(shí)，使求學(xué)者通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)開發(fā)創(chuàng)造性潛能，發(fā)揮主動(dòng)獲取知識(shí)資源的精神?；跈C(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)等知識(shí)，真正地融入到實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)新建設(shè)中，使機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的道路更寬廣。