機械原理知識全文(5篇)

摘要：在教學領域，大多數學科偏向于對理論知識的研究，但對于機械類學科來說，實驗教學的價值遠遠大于理論知識的傳授。機械原理與機械設計是機械類學科的重要組成部分，與其他專業相比，機械類專業包含豐富的實驗內容，對學生的創新思維能力有一定的要求。本文在當前實驗教學形勢的基礎上，研究傳統機械類專業在實驗教學方面存在的問題，然后對機械原理與機械設計的實驗教學改革進行分析，希望能為學科的未來發展提供幫助。

關鍵詞：機械原理與機械設計；實驗教學；改革

0引言

從我國當前機械類專業的教學形勢來看，對實驗內容的重視程度不足，但是基于學科特點，學生對于實驗教學的需求日益強烈。機械類學科的理論知識非常復雜，學生對于理論知識的理解難度很大，在教學過程中往往需要結合實驗進行學習，這樣可以加深學生對于專業知識的理解和記憶，也可以幫助學生運用所學知識解決具體問題。實驗教學的改革不僅能夠提升機械類學科的整體教學水平，也對我國機械制造領域的進步和發展具有重要意義。

1機械原理與機械設計教學背景

各大院校中基本都設置有機械類專業，且機械類專業往往占據著很高的地位，這與市場需求有關。隨著社會的發展，社會生產對于機械類人才的需求量不斷增大，許多高校都側重于培養這方面的人才。在機械類專業中，機械原理與機械設計所涉及的理論知識體系比較復雜，專業性很強，學生在學習知識的同時，也能夠鍛煉動手能力，培養創造性思維。機械原理與機械設計在機械類專業中屬于基礎性學科，也就意味著它是機械類專業大多數學生都需要掌握的一門學科，對機械原理與機械設計知識的掌握程度，決定了學生日后在機械領域所能達到的高度。機械原理與機械設計在具體的教學過程中，對教學方法有一定的要求，教師不僅需要通過教學課程向學生們傳授必要的基礎知識，也需要安排足夠的實驗課程，讓學生們可以自己動手完成實驗，加深對于基礎理論的理解，也可以在鞏固所學知識的同時，鍛煉學生的實踐能力。但是，當前我國的機械類專業教學中，對于實驗教學的重視度遠遠不夠，學生對于專業知識的理解只是停留在紙面上，不能達到熟練運用的效果。只有依據學生實際的學習狀況，改革相應的教學方案，才能順應時代要求，實現機械類專業教學的長遠發展。

2傳統實驗教學中存在的問題

摘要：機械原理是一門研究機械共性問題的主干基礎課，為學習機械設計和從事機械制造工作提供了必不可少的基礎知識。為了提高教學質量，教學過程中應重視緒論課的作用，調動學生的學習興趣；通過完善實驗課程內容加深學生對理論知識的理解，提高其動手能力和設計創新能力；充分發揮教學團隊的作用，實現科研與教學的有機結合。

關鍵詞：機械原理；教學質量；創新能力；教學團隊

機械原理是機械類各專業必修的一門重要的技術基礎課程，不僅在本科整個教學計劃中起到承上啟下的作用，而且肩負著培養機械類人才的開發創新能力的重要任務。主要研究機械的一般共性問題，旨在使學生掌握各種常用機構的工作原理、機構運動學和機器動力學分析方法，初步具備進行機械傳動系統方案分析和設計的能力，從而為今后從事機械方面的設計、制造和研究奠定知識基礎和工程素質，在機械類專業的教學環節中具有非常重要的作用。機械原理課程以往的授課方式主要為課程面授的傳統教學方式，為了培養學生的機械創新思維，提高其實踐創新能力，機械原理課程的主要任務由原來的機構分析轉向機構設計，需要學生掌握的內容越來越多，而機械原理課程的教學學時卻進行了大幅度的縮減[1]。本校機械原理的理論授課課時由原來的56學時縮減到48學時，為了獲得良好的教學效果、提高教學質量，本文對機械原理課程的教學方式和方法進行了一定的改革和探索。

一、重視緒論課的教學設計

作為機械原理的第一堂課，緒論課在整個教學環節中具有舉足輕重的地位，是貫穿整個課程內容體系的一條主線。良好的緒論課教學不僅能夠使學生全面、深入地了解機械原理課程的重要性以及課程的研究內容，同時可以幫助學生掌握學習機械原理的科學方法。通過對緒論課的教學環節加以設計，使其形象生動并且富有感召力，從而調動學生的學習積極性，有助于培養學生的創新能力[2]。緒論課的教學方式上，借助多媒體教學手段，不僅活躍了課堂氣氛，還能夠開闊學生的眼界，使學生在較短時間內獲得較大信息量。機械類專業以男生居多，大多數男生對汽車非常感興趣，而且機械原理課程中對于機構的結構分析和運動分析又是以汽車發動機為研究對象，因此“投其所好”，采用3D動畫演示世界名車的發動機的工作過程，幫助學生直觀、生動地了解發動機的工作原理，由此激發出學生的學習興趣，學習效果事半功倍。緒論課的教學內容上，除了闡述清楚機械原理課程的研究對象、基本內容、課程性質，以及學習該課程的目的和方法外，對授課重點、難點以及課程各章節的課時規劃也進行了梳理，便于學生合理安排學習時間。在已有教學經驗的基礎上，對往屆學生在學習過程中遇到的困難和常見錯誤進行總結，從而幫助本屆學生避免出現類似錯誤，少走彎路。例如，在學習機械原理課程之前，學生已經有了理論力學方面的知識儲備，在對機構各點的位移、速度、加速度進行分析時，學生習慣用理論力學的思維模式來解決機械原理中的運動學問題。然而，機械原理與理論力學在運動學分析上的表達方式和求解方法存在差異，如果不能明確二者之間的區別和聯系，學生非但做不到舉一反三，還容易發生概念混淆，給學習帶來困難。在對移動副兩個構件重合點間的速度進行求解時，學生對于動點動系的選擇以及牽連角速度的求解存在疑問，機械原理與理論力學對相對運動原理的描述方法不同，因而所選擇的動點和動系不同，運動之間的關系不同，所列的矢量方程也不相同；在對加速度進行分析時，機械原理采用圖解法來求解矢量方程，通過選擇比例尺繪制矢量圖來確定未知參數，而理論力學利用投影法，將矢量等式轉化為標量等式來進行求解[3]。在緒論課教學中提前指出機械原理課程與先驅課程之間的聯系和區別，有助于學生提高學習效率。此外，緒論課中對貫穿整個課程的一些重要概念進行了重點講解，包括機械、機器、機構、零件、構件、運動鏈等概念。構件可以由一個零件組成，比如計算機上的一個鍵；也可以由若干個零件組裝而成，例如汽車發動機上的齒輪和軸通過鍵連接在一起作為一個整體轉動即為一個構件；兩個或者兩個以上的構件通過運動副連接而構成的可相對運動的系統即為運動鏈；將運動鏈中的某一構件加以固定使其成為機架，這種運動鏈便成為機構，凡是機構都具有確定的運動，連桿機構、齒輪機構、凸輪機構、棘輪機構等都是常用機構；機器是能夠實現預期運動并完成特定作業任務的機構系統，相對于機構而言，機器除具有傳遞運動和力的功能之外還可以傳遞能量、物料和信息；機械是機器和機構的總稱[4]。只有明確了這些基本概念之間的聯系和區別，才能更好地體會本課程的學習目的和任務，并且為后續機械系統方案的分析與設計奠定堅實的理論基礎。

二、完善實驗課程內容

機械原理實驗與理論教學有密切的聯系，是重要的實踐教學環節[5]。通過實驗課，加強學生的感性認識、鞏固基本概念、理解基本原理、掌握機構分析和綜合設計的基本方法。機械原理實驗注重培養學生的動手能力和獨立分析解決問題的能力，對培養其創新思維和綜合素質起著關鍵作用[6]。為此，本課程將實驗課由原來的8學時增至16學時，在已有的驗證性實驗的基礎上，增加了參觀實驗以及綜合性、設計性創新實驗。在教學過程中發現很多學生對于常用機構不熟悉，對機械還缺乏感性的認識，面對課本上的平面圖形，難以對各種機構的運動特性以及機械的組成形成形象、直觀的畫面。通過增設參觀實驗，帶領學生參觀機械原理陳列室，向其展示大量豐富的機構模型、真實機械以及機電一體化設備，幫助學生對抽象的運動、具體的機構獲得較全面、清晰的認識和理解。新增加的組合機構創新設計實驗通過對實際機構的應用設計和搭接加深對不同機構運動特性的理解。通過對實際機構的應用設計和搭接，加深對不同機構運動特性的理解；通過對典型機構的組裝，掌握活動連接、固定連接的結構和特點，培養實際動手能力和現場應變能力；通過實驗的多方案設計培養發散思維和創新設計能力[7]。此外，還增設了“機構仿真設計綜合實驗”，將ADAMS軟件引入實驗教學，學生采用軟件建立機構模型，通過預設邊界條件并加以仿真分析，得到機構特定點在運動過程中的位移、速度和加速度、作用力等的變化曲線，從而確定其運動特性。在此基礎上，根據仿真結果對機構運動設計方案進行優化，整合實驗室現有資源進行實物搭接和動畫演示，采用儀器對機構指定點的運動曲線進行測量，并將其與仿真結果進行比對。學生在仿真模擬與實驗驗證的過程中充分體會到自主探究學習的樂趣，獲得成就感，既培養了學生的創新設計意識和能力，又激發出學生的求知欲和探索欲。此外，采用ADAMS三維軟件設計、分析機構的運動規律，不僅求解迅速、避免了煩瑣的計算過程，而且補充了圖解法、解析法的不足，有效解決學生對機構運動特性不容易理解和掌握的問題，并且為后續的課程設計打下良好的基礎。

摘要：在素質教育中培養學生的創新精神是當前新課改的一個關鍵。文中以機械制造課程的創新教育應用為例進行了說明，現簡述如下。

關鍵詞：機械制造；創新教育；運用

創新教育是一種教育形式，這種教育形式具有實踐性與創造性相結合的特點，它符合新課程標準教育理念的要求，以發揮學生的主觀能動性為主，通過教師的引導使學生積極參與教學過程，主動思考、主動動手實踐，讓理論與實際的結合更為緊密自然。機械制造課程是一門體現以創新求變為主的科目，通過對這門課的學習使學生更加清晰機械裝置的內部構造、工作原理，了解這種機械設備的優缺點，對機械設備進行改進設計，進而能夠設計出更加符合要求的機械設備，為其畢業后走向工作崗位打下堅實基礎。

1創新教育教學

傳統的教學存在很多弊端，滿堂灌的教育方式、固定的教學內容、千篇一律的教法等都束縛了學生的思維，使學生在運用知識上存在很多的缺陷。而創新教育教學要求教師轉變教育觀念，充分發揮引導者作用，把課堂還給學生，讓學生積極參與教學，通過參與教學使學生感受知識的獲得和發現的過程，真正提升對機械制造的認識。

2優化教學內容

機械制造課程涵蓋的知識較為廣泛，包括工程力學、材料力學、機械制圖、公差配合與技術測量、金屬材料及熱處理等，各門課程之間具有一定的聯系，教師在授課過程中應將教學內容進行優化整合，以幫助學生接受和掌握。另外教師要及時了解機械制造行業的發展趨勢及新成果、新技術，以增加學生學習的興趣和積極性。機械制造課程的知識抽象難以理解，必要時教師要通過實物或模型來增強學生的感性認識。以齒輪傳動為例，在講解傳動比的概念時涉及到主、從動輪關系的問題，如果是一個主動輪、一個從動輪的構造就比較簡單了，但在實際的變速箱中齒輪比較多，學生必須要分清哪些是主動輪、哪些是從動輪，而且其中還有惰輪，分清各齒輪之間的嚙合關系才能計算正確，否則就會出現錯誤；這些教師可以通過直觀的模型演示或是實物觀察，讓學生去進一步的掌握理解。機械制造課程的理論知識雖然枯燥無味，不過，通過在教學過程中教師創新教育的方式方法，變枯燥抽象的知識為直觀形象，盡量運用豐富多彩的教學語言和貼近實際的教學內容，以提高學生的學習興趣。

一、引言

從18世紀以來，機器逐步代替人力勞動，用于做功或轉換能量。做功的機器不僅大大提高了勞動生產率，而且很好地保證和提高了產品的質量。由于機器實現的能量轉換，人們發明了多種多樣的工作機械，提高了人類的生產水平，改善了自己的生活條件。機器的設計是由具體的機構物化為實體的產品，以提供用戶所要求的使用功能。因此，機械的結構設計是產品設計的重要一環，在機械設計課程中，機械結構設計也是非常重要的教學內容。在機械結構的設計中，應“勤于學習、善于思考、勇于探索、敏于創新”，以偉大的接納之胸懷學習前人成果，并以開拓的精神實現偉大的創造。機械結構的設計不是具體案例的機械堆砌，而是有其內在的知識基礎、設計的方法和物理原理。本文擬從機械結構的設計方法和設計原理兩個方面，討論機械結構設計的內在知識和結構創新的基本途徑，但本文不討論機械制造工藝性對機械結構的要求。

二、機械結構設計的方法

1.經驗設計。從現代科學誕生以來，機械科學與技術已有300年的歷史。機械的連接結構、傳動結構和支撐結構等已經積淀有汗牛充棟的實踐案例，但如何掌握這些案例的基本原理和設計方法，而不是記憶這些案例的具體結構設計，這是經驗設計中的關鍵。具體的產品設計，例如車床，其結構設計可以參考前人的設計圖紙，這對于提高設計效率，汲取前人經驗、避免犯前人的錯誤具有實際意義。通過借鑒前人的經驗，可以吸收他人的結構創新方法，同時也拓寬了自己的設計思路。隨著機械結構數據庫的出現和搜索方式的更新，對他人的相關結構設計的學習將更加方便。經驗知識是結構設計的寶貴財富，也是公司的知識資產。通過對國內外同類型專利知識的學習，也是一條提升自己結構設計能力的途徑。另一方面，要注意避免侵犯他人的知識產權。“古人傳下來的學問，就是裝在船里的貨物。現在的新潮流、新趨勢，就是行船的風。”在學習他人的結構設計創新點的基礎上，設計者應有自己的革新與發明、自己的創造。

2.理論設計。機械結構設計的理論方法，討論的是機械結構設計的理性方法，具體的有：模塊化和組合化設計、復合化設計、分級結構設計、載荷均布性設計和變結構設計。隨著結構優化、結構可靠性和概率設計等方面的發展和具體應用，機械結構的理性設計方法也在不斷的推陳出新。模塊化和組合化設計。一臺機器總體是由提供不同功能的結構單元有機的組合而成，因此模塊化的以及模塊之間的組合化就是早期的方法之一。在復雜的機電系統和設備中，模塊化和組合化的設計理念是有效的結構設計方法，同時也是機械制造的方法之一。例如，組合航空母艦的設計概念；我國的組合化機床的設計在上世紀70年代就已經取得了很大的成功。模塊化和組合化，一般是按功能單元、結構單元來劃分模塊，然后組合起來成為一臺機器。復合化設計。復合化的基本特點就是將兩個或兩個以上的功能零件組合成一個部件或構件來設計，其功能可以是運動功能、承載功能等。例如，組合凸輪結構的設計就是將兩個凸輪設計成一個零件；一根連桿在組合結構中同時作為兩個或兩個以上機構的結構件。復合化方法可以降低機械的制造成本、減輕機器的重量、縮小機器的尺寸和降低產品的成本。分級結構設計（層次化設計）。復雜的制造設備是由分級的機械結構組成，大功能層次的結構是由若干個分功能結構組成。層次化不僅是功能樹結構的要求，而且也是制造工藝對結構設計的要求。例如，床頭箱由多個輪系組成，而每個輪系又由次一層次的系統組成。復雜機電產品的設計，例如組合挖掘機的設計，集推土機和挖掘機的功能在一起，而共用一個動力系統，在執行系統處分開。層次化結構設計方法在構想分級結構階段，能夠幫助設計者厘清思路，從而找出結構設計的關鍵點，集中解決結構設計中的難點問題。載荷均布性設計。由于機械結構設計的特點，希望載荷分布均勻，充分發揮材料的機械力學性能或者取得降低最大載荷的目的。例如，修形齒輪的設計、對數滾子的設計，為了取得接觸應力的均布，從而修形零件，實現結構的優化設計。行星齒輪減速器的設計也體現了載荷均布性的設計理念，從機構運動學來看只需一只行星齒輪；然而從受力平衡、承載能力和提高齒面的抗磨損來說，三只行星齒輪的結構設計更好。變結構設計。機械結構的創新常常采用變結構的方法，變結構可以改變機械結構的功能，例如，非圓連接形式的成形連接、曲柄滑塊結構設計變為轉動導桿結構設計。變結構可以改變實現功能的形式，例如徑向柱塞泵和軸向柱塞泵的設計。變結構也可以降低機器的設計成本，例如利用死點的桌面支承設計。

3.模型試驗設計。相似模型試驗設計。基于機器物理模型的相似，運用相似科學理論，對于大型的機器設備進行模型試驗設計。通過模型結構設計和試驗分析，獲取機械結構的可靠性、并預測機器的工作性能。模型相似的設計方法已在工程領域有廣泛的運用，例如大型水輪機組的結構設計。通過制造大型水輪機組的模型，測試試驗模型的工作性能以及其可靠性等指標，優化水輪機組的結構設計和工作能力。機械結構的設計方法不是一成不變的，而是隨著人們的發明和新的科學原理的發現，在日新月異地發展，不斷出現新的機械結構設計方法，同時對前人的機械結構設計進行革新。

三、機械結構設計的原理

[摘要]針對化工設備機械基礎課程知識點零散、工程概念多、實踐性強的特點，提出課程改革與創新，主要包括教學內容及時更新，教學方式的革新，感性認識的培養，實踐能力的強化等，以提高學生學習的積極性、創造性及實踐能力，為進一步提高課程教學質量奠定基礎。

[關鍵詞]化工設備機械基礎；課程改革；教學質量

《化工設備機械基礎》是我校化學工程與工藝專業一門綜合性的機械類基礎課，它涉及多個學科，主要側重化工機械設備的基本原理和實際工業應用[1-3]。通過學習該課程，可使學生了解和掌握中低壓容器的設計標準和規范，包括中低壓力容器的結構、材質以及應力分析，了解和熟悉管殼式換熱器、攪拌反應器、填料吸收塔、減壓精餾塔的結構設計和工作原理，在化工工藝課程的學習過程中認知這些化工機械設備的實際應用與操作方法；了解和掌握化工過程機械設備的基本原理，增加學生對化工機械設備工業應用的認知，培養學生在實際化工生產中善于分析和解決問題的能力，并能應用最新的化工設備設計規范和標準對化工工藝過程中的機械設備進行基本的選型，初步建立起完整的化工設備機械設計思想。本課程的知識點零散、工程概念多、實踐性強，要想突出教學重點、提高教學效果、保障教學質量、培養出拔尖的應用型人才，則須注重課程教學的改革與創新。

1課程教學中存在的問題

《化工設備機械基礎》課程內容涉及到化工、機械設計、材料力學等多個學科，傳統教學方式存在一定的不足，例如教學內容陳舊；教學方式單調，缺乏對學生的引導；理論教學與工程實踐聯系不緊密；學生工程倫理意識薄弱等問題。因此，為了提高學生分析能力、工程意識、解決工程設計及工程問題的能力，培養出新工科背景下拔尖的應用型人才，有必要進行《化工設備機械基礎》課程的改革與創新。

2課程改革探索

2.1教學內容及時更新。隨著化工過程工業的進步與發展，教師在授課過程中應該結合現在實際生產中應用的先進化工設備介紹課程中的知識點。例如，在機械傳動章節中可以引入新型齒輪傳動、主動磁軸承等原有課程內容缺乏的新知識[4-5]。通過調研最新的文獻資料，保證教材中知識點的及時更新，使課程內容跟上化工過程工業的快速發展，使學生們了解和熟悉化工機械裝備結構設計的更新換代過程。這樣既能夠打開學生們的視野，也能使學生們了解和熟悉化工過程工業中的新工藝、新技術以及新裝備。同時，能夠調動學生們學習的積極性，提高學生們的學習興趣和熱情。2.2教學方式的革新。教師在教學過程中需要結合現代教學手段，通過視頻動畫將復雜的機械設備構造分解，讓學生們能夠較好了解和掌握化工機械設備內部的構件，更好地理解化工機械設備的工作原理和操作方法。此外，除開課堂教學以外，可讓學生們通過在線課程或者微課對教學內容進行進一步的學習理解。同時，可采用對分課堂，將學生們分組，在讓每組學生提出組內同學沒弄明白的問題，讓其它組弄明白問題的同學進行解答，使學生們主動能夠參與課堂教學，誘導學生們進行思考，激發學生們的探索求知欲。2.3感性認識的培養。由于學生們缺乏化工生產的工程實踐，加之學生們對化工機械設備的感性認識比較薄弱，這無疑加大了教學的難度，降低了學生們對課程的學習興趣，教學質量也得不到保障。因此，在本課程教學過程中，教師需要注重學生們對化工機械設備感性認知的啟發和培養。同時，教師還需注意理論聯系實際，適當增加一些化工過程工業中的生產實例，這樣不僅能引發學生們的思考，還能調動學生們學習的主觀能動性。2.4實踐能力的強化。教師需注意增加實踐教學環節，讓學生們能夠有機會參加工程實踐，做到在“做”中“學”。教師需要充分利用我校化工原理實驗室中的化工機械設備，如化工原理實驗室的填料吸收塔、套管換熱器、減壓精餾塔、板框壓濾機以及干燥設備等，可以結合化工原理實驗教學進行講解。同時，可結合學生們的生產實習，對學生們講解化工實際生產過程中所遇到的化工機械設備，使學生們理論聯系實際，在感性認識的基礎上，對課程內容進行理解消化，掌握化工機械設備的操作原理及應用范圍。