提高机电专业课程设计质量的方法初探

祁文军　吴金强　方建疆

摘要 机电专业课程设计是一个重要的实践性教学环节。为了提高课程设计质量，本文从机电专业课程设计的选题、课程设计过程和成绩评定等三方面如何提高设计质量进行了初步探索。

关键词 课程设计 质量 机电专业

中图分类号：G642文献标识码：A

1 机电专业课程设计的重要性

机电一体化技术不是机械技术与电子技术的简单叠加，而是二者的有机结合。一直以来由于在基础课与专业课教学中缺乏机电知识综合运用能力的培养和训练，学生在学习了机械设计、机械制造和电子技术、微机原理与应用等基础课程以及数控技术、机电一体化技术等专业课之后，仍然不能很好地将机、电的知识融会贯通，不能很好地将所学知识运用于实际生活生产中的机电一体化系统的综合设计，遇到这类问题常常无从下手，存在不少困难。

机电专业课程设计是一个重要的实践性教学环节，一般安排在控制原理、数控技术、机电一体化技术等专业课学习之后。要求学生能够综合运用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行一次机电结合的设计训练，主要目的是：①②

（1） 承上启下。在学习完相关专业课和即将进行毕业设计之前，初步建立“系统设计”的思想，以及相关能力的培养，为毕业设计奠定基础。

（2） 结合生产生活中的机电产品，学习机电系统总体设计方案的拟定、分析与比较的方法，进一步提高学生对本专业重要性的认识。

（3） 通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动机构、导向机构及执行机构的工作原理、设计计算方法与选用原则。如齿轮/同步齿型带减速装置、蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等以及相应机构的消间隙方法及装置。

（4） 通过对进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、设计选择方法与控制驱动方式。如步进电机、交流伺服电机、直流伺服电机等。

（5） 通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路。如控制系统选用原则、CPU选择、存储器扩展、I/O接口扩展、A/D与D/A转换配置、键盘与显示电路设计等，以及控制系统的管理软件、伺服电动机的控制软件设计思路等。

（6） 通过对机床夹具的设计，充分了解夹具在保证加工精度和提高生产率方面的重要性，掌握典型夹具的工作原理、设计计算和定位分析与选用原则。如数控钻床工作台设计、数控铣床工作台设计、箱体端盖钻锪孔钻模设计及动态仿真、车床拨叉两个25孔钻模设计及动态仿真等。

（7） 通过对机电产品零件生产工艺设计，掌握一些典型零件的加工工艺规程设计的内容及步骤，工艺路线拟定的方法和步骤。如CA6140型车床主轴箱箱体工艺路线设计、轴类零件数控仿形加工、型腔零件数控仿形加工等。

（8） 培养学生独立分析问题和解决问题的能力。

（9） 锻炼提高学生阅读应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。

2 提高机电专业课程设计质量的方法

2.1 选题

选题是决定专业课程设计质量的关键。题目的内容应该围绕机电一体化技术，难度和工作量要适中，既不要太难太大，拿到题目后使学生无从下手；又不要太易，照葫芦画瓢即可以完成。而应该使同学们能够在3～4周的时间中综合应用所学过的课程知识，同时查阅相关工具书及文献资料，通过总体方案论证、设计计算、选型、三维绘图及装配，论文撰写，最终完成题目的内容。近几年我院对机电专业课程设计的题目逐步进行规范，机电专业课程设计的对象主要结合生产生活中的机电产品（系统），分为机电产品生产工艺设计、机电产品制造夹具设计、机电系统进给伺服系统设计等三个主要方向。通过课程设计完成可以使学生有一定的成就感，进一步提高对本专业的学习兴趣。设计的机电产品主要有（下转第190页）（上接第169页）CNC机床、工业机器人、三坐标测量机、自动雕刻机、全自动洗衣机、果蔬自动烘干机等。

2.2 质量控制

2.2.1 规范课程设计过程

整个课程设计包括：确定题目及任务书、学生选题及进行课程设计、成绩评价。其中任务书包括：题目，主要完成内容及具体工作量（说明书字数及设计图纸大小、数量）。课程设计的时间一般为3～4周，指导教师根据具体题目进一步安排学生详细的进度安排，并督促学生按期完成进度任务。具体执行时为保证质量主要采取以下措施：

* 一人一题；同一题目不同参数可以扩展至两题；

* 必须有设计图纸（装配图和（或）零件图，或工艺流程图、工序卡）；

* 提高、规范机械制图能力，图纸严格按机械制图标准、规范执行。其中，装配图要求：结构、投影关系、剖面、标题栏格式、配合、总尺寸、技术要求、线条、字体、字号、标准件标注及国标等；零件图要求：结构、投影关系、剖面、标题栏格式、尺寸、公差、粗糙度、材料、热处理等以及技术要求、线条、字体、字号等；

* 认真撰写设计说明书。设计说明书要求清楚地叙述整个设计过程和详细的设计内容。内容一般不少于10000字符，要求条理清晰、图文并茂、符合国标。

2.2.2 规范成绩评价赋分标准

成绩评价应能充分反映课程设计的全过程，目前我们制定的专业课程设计赋分标准如表1所示。

从表1可以看出，成绩评定既包括学生的主观态度，又包括其完成的具体内容情况。

课程设计结束后，教研室根据指导人数，每名教师抽取所指导学生的20%比例，由全体指导教师组成小组，对设计内容、结果、教师给分等进行集体评议，以使课程设计成绩评定更加合理。

通过规范课程设计选题、规范课程设计过程、规范课程设计成绩评定，使我院的专业课程设计质量明显提高，为同学们后续的毕业设计奠定了良好的基础。

注释

① 尹志强等.机电一体化系统设计课程设计指导书[M].北京：机械工业出版社，2010.

② 卢秉恒，洪军，赵万华.机械制造技术基础[M].北京：机械工业出版社，2005.