机械设计类“专业综合课程实践”教学实践探究

摘 要 “專业综合课程实践”是机械设计类专业方向的一门重要的专业实践课程，对于激发学生的主观能动性、综合性、实践性的意义重大。精选典型案例组织专业综合课程实践，综合运用机构运动学、CAD、MATLAB等，提高了学生的综合素质。

关键词 专业综合课程实践 机械设计类专业 工程能力

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.02.055

专业综合课程实践是机械设计类（方向）的一个重要的实践教学环节，是学完技术基础课程及有关专业课以后的关于专业课程内容的综合实践。通过本实践，把有关课程（机械原理与机械设计，机构分析与综合，机械设计学，机械优化设计，MATLAB综合应用等）中所获得的理论知识在实际中综合地加以运用，提高学生的机械工程分析与综合能力，完成一个工程技术人员在机械设计方面所应该具备的基本技能训练。

1 为何要设置专业综合课程实践

专业综合课程实践是机械设计类（方向）的一门综合性实践课程，旨在训练学生的综合运用所学基础知识和专业知识的能力。

机械设计有众多类型，不同行业有不同的特点和专门要求。如钢铁冶金行业，因其要求连续作业和工作环境极其恶劣，对各种机械设备要求苛刻。又如港口的物流装卸操作作业，对机械设备的要求又完全不一样，作业效率是第一位的要求；例如一艘时速18海里的5万吨级的远洋货轮船，往返7000海里仅仅需要耗时16天，但在6个港口停靠进行物料装卸的作业却长达37天，费用大约占总运输费的40%～60%。

根据我校的实际情况，行业特色和背景皆不是很浓厚，加之实践的条件和场地受限制，所以选取起重机械中的变幅系统作为专业课程综合实践的重点内容，同时又可以在长江岸边的某实业公司重件码头进行实物的实习实践活动。

起重机械①②一般由四大系统（起升系统、变幅系统、运行系统、回转系统）、金属结构、动力设备等组成。四连杆组合臂架型式门座起重机是港口前端装卸作业的主要机型之一，也是我国港口使用最为广泛的设备。变幅系统是四大系统中最复杂和技术含量最高的系统，要求设计综合的知识量也是最高的。

2 专业综合课程实践的综合性

专业综合课程实践要体现出综合性。让学生综合运用多门课程的知识、多种工具解决复杂的机械工程问题，同时又具备可操作性，在规定的二周或三周内能够独立自主完成。

起重机械的变幅系统作为专业综合课程实践的内容正切合综合性的要求。要求学生运用解析法、封闭矢量方法等完成变幅系统的变幅轨迹分析、变幅水平分速度求解、传力特性和变幅力矩分析求解等；同时运用AutoCAD和MATLAB软件包来综合完成实践任务。

3 专业综合课程实践的实践性

起重机械的变幅系统种类繁多，有单臂架和四连杆臂架系统。四连杆臂架系统又分为常规四连杆臂架系统（头部始终向下见图1）和双纽线型臂架系统③④⑤⑥（头部始终向上，见图2和图3）；而双纽线型臂架系统又有后摇杆驱动型和臂架驱动型式之分。

在本课程实践的组织中，将课题分为三类：一类为常规四连杆臂架变幅系统，二类是后摇杆驱动双纽线型变幅系统，三类是臂架驱动双纽线型变幅系统。由于一类课题的数据资料相对要丰富些，分组要多一点，但是每组的数据参数是不一样的。具体分组见表1。每组确定一个小组长，这样操作执行要便利些。

学生成果的评定，依据学习态度、出勤率、设计说明书的质量、能否独立完成MATLAB编程与调试、答辩时的思路和回答问题等综合考虑；对于因考研而延迟完成本实践任务的同学，成果评定应该略微降低一些，体现教育的公平公正性。

4 结束语

工程教育需要大量的工程实践，学生的工程能力才能得到锻炼和提高。经过几年的专业综合课程实践的做法和积累，教学相长，不仅一届比一届完成的质量有提高，持续改进，同时教师辅导学生发现问题和解决问题，自己的科研能力也得到了提高，申请了多项软件著作权且均获得成功。

专业综合课程实践的综合性、实践性是必须坚持的总方向和原则。

注释

① 倪庆兴，王焕勇.起重机械[M].上海：上海交通大学出版社，1990.

② 李克勤，姜翠香.刚性四连杆变幅机构的反求设计[J].湖北工业大学学报，2009（2）：18-19，25.

③ 李克勤，姜翠香.新型后摇杆驱动四连杆变幅机构的受力分析与程序实现[J].科学技术与工程，2012（13）：3231-3234.

④ 李克勤，姜翠香.新型后摇杆驱动四连杆变幅机构的传力特性与变幅力矩分析[J].科学技术与工程，2011（35）：8723-8725，8730.

⑤ Nieuwenhuis Gijsbert，Dorresteijn Jacob Jan.Crane.EP1048606A1.European Patent [P].2000.

⑥ Li Keqin，Jiang Cuixiang.Comparison research on two luffing mechanisms of lemniscate type crane[J].Applied Mechanics and Materials，Vols. 215-216（2012）：146-149.