作者：袁愛霞 高中庸 李寶靈
;& < {ey 2D75:@JL}| 一、引言
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s>T;| "創(chuàng)新是一個民族進(jìn)步的靈魂，是國家興旺發(fā)達(dá)的不場動力"。當(dāng)今知識經(jīng)濟(jì)時代，各行各業(yè)為了適應(yīng)激烈的競爭，對創(chuàng)造型人才的渴求與日俱增。作為堵養(yǎng)人才的教育領(lǐng)城，對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)已得到前所未有的高度重視，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力已成為高校一項重要的教改內(nèi)容，努力培養(yǎng)出創(chuàng)造型的人才是我們每一位教師貴無旁貸的資任。
機(jī)械原理課程是一門實踐性和創(chuàng)新性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課程，機(jī)械原理方面的知識，在新機(jī)械的創(chuàng)造中起到不可或缺的基礎(chǔ)作用。因此，我們在教學(xué)中，不僅要使學(xué)生具備堅實的機(jī)械原理知識，還要重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。
e@Fo^#ImDx w~(1%p/ 二、機(jī)械原理知識在機(jī)構(gòu)創(chuàng)斷設(shè)計中的指導(dǎo)作用
!\zWF z.7cy@N6 機(jī)械原理課程研究的內(nèi)容主要包括幾個方面:（1）機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的基本知識。研究機(jī)構(gòu)的組成及機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的畫法，機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件以及機(jī)構(gòu)的組成原理及結(jié)構(gòu)分類。（2）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析。無論分析現(xiàn)有機(jī)械還是創(chuàng)新新的機(jī)械，分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動都是必不可少的。（3）機(jī)器動力學(xué)。（4）常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計。（5）機(jī)械傳動系統(tǒng)運(yùn)動方案的設(shè)計。由機(jī)械原理課程研究的內(nèi)容不難看出，機(jī)械原理的知識在機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計中具有重要的指導(dǎo)作用。同時，這門課程也為學(xué)生提供了極為廣闊的創(chuàng)新天地。
QS%%^+E2 :[wsKFaV+ 1.常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計-機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的基礎(chǔ)
?I6fye 7 CJ1 7 n 常用機(jī)構(gòu)是指機(jī)器中普通使用的機(jī)構(gòu)，如連桿機(jī)構(gòu)、
凸輪機(jī)構(gòu)、
齒輪機(jī)構(gòu)等。各種機(jī)器，即便是非常復(fù)雜的機(jī)器，其機(jī)械部分也無非是由常用機(jī)構(gòu)組合而成。所以，機(jī)械原理中關(guān)于常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動及工作特性的分析及其設(shè)計方法，這些知識對于進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計來說都是必須具備的基礎(chǔ)知識。如要求設(shè)計一具有曲柄和急回運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，在進(jìn)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計的過程中，必須應(yīng)用到機(jī)械原理中機(jī)構(gòu)具有曲柄的條件和急回運(yùn)動的條件以及機(jī)構(gòu)設(shè)計的知識，才能使所創(chuàng)愈的機(jī)構(gòu)達(dá)到設(shè)計要求。
JJP08 oP K{&mI/ ; 2.機(jī)構(gòu)的組成原理-機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的基本原理
10)jsA o< |c A5f\ 任何平面機(jī)構(gòu)都可以看作是由若干個基本桿組依次聯(lián)接于原動件和機(jī)架上而成的，這就是機(jī)構(gòu)的組成原理。顯然，機(jī)構(gòu)的組成原理對于我們進(jìn)行機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計具有十分重要的指導(dǎo)意義。當(dāng)我們設(shè)計新機(jī)構(gòu)時，根據(jù)機(jī)構(gòu)的組成原理，可先選定機(jī)架，所取原動件的數(shù)目等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)，并將原動件用運(yùn)動副與機(jī)架相聯(lián)，然后，再將若干個基本桿組依次聯(lián)接與原動件和機(jī)架上即可。如圖1所示，我們將二個II級桿組構(gòu)件2與3和構(gòu)件4與5依次聯(lián)接于原動件1和機(jī)架6上，便得到一個六桿機(jī)構(gòu)。
qaY1xPWz" oe%} ?u 依次類推，可創(chuàng)愈出各種各樣型式新穎、用途各異的機(jī)構(gòu)�？梢�，這樣的練習(xí)，可提高學(xué)生學(xué)習(xí)課程的興趣，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和能動性。
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$G8E 3|k `z{%(_+[ 3.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動條件-檢驗、修改設(shè)計方案
AJh w ock Te 5U 我們所創(chuàng)憊出來的機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)能夠按工作要求進(jìn)行運(yùn)動和動力的傳遞與變換，因此，當(dāng)原動件按給定的運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動時，其余構(gòu)件的運(yùn)動應(yīng)當(dāng)完全確定。能否滿足這一要求呢?應(yīng)用機(jī)械原理中機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件，便可方便地得出結(jié)論。機(jī)構(gòu)的原動件的數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目。這就是機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件。據(jù)此我們可檢驗所創(chuàng)愈出的機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動并進(jìn)行修改。例如圖2。為某一創(chuàng)意的機(jī)構(gòu)設(shè)計方案，根據(jù)文件[1].[2]，我們計算其自由度F.F=3n-(2P1+Ph)=3*4-(2*6)=0，表明不能動。為使之能運(yùn)動，應(yīng)增加自由度，如果只有一個原動件，根據(jù)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件，增加一個活動構(gòu)件和一個低副，便可達(dá)到目的，修改后方案如圖2b所示，當(dāng)然還有其他的修改方案。
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&M46&^Jho 圖2 機(jī)構(gòu)設(shè)計方案的修改
M9!HQ C<N LE- 4.機(jī)構(gòu)的變異-創(chuàng)造新型機(jī)構(gòu)
6g|*`x{ )Q1"\\2j0 當(dāng)所選機(jī)構(gòu)不能全面滿足要求時，我們可以通過改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀、運(yùn)動尺寸、更換機(jī)架或原動件、增加輔助構(gòu)件等方法獲得新的機(jī)構(gòu)或特性。如在棺輪機(jī)構(gòu)中，如果將棺輪的直徑增大為無窮大，核數(shù)為無窮多，那么柑輪機(jī)構(gòu)就變異為圖3所示的間歇直動的相條機(jī)構(gòu)。不難粉出，學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)變異方法，可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，設(shè)計出畜有創(chuàng)意的機(jī)構(gòu)方案。
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7op`s5i 圖3 槽條機(jī)構(gòu)
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mKEYX 三、機(jī)構(gòu)創(chuàng)斷設(shè)計實踐
k3u "A_"c [<2<Y 機(jī)械原理是機(jī)械類各專業(yè)必修的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，它在專業(yè)教學(xué)中占有十分突出的地位，在機(jī)械原理教學(xué)中加強(qiáng)創(chuàng)新能力培養(yǎng)對學(xué)生今后的成長具有舉足輕重的作用。為此，各校都表現(xiàn)出前所并有的重視，紛紛加大經(jīng)費投人，改普教學(xué)條件。機(jī)構(gòu)創(chuàng)意組合或機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新實驗臺，便是寓機(jī)械原涯知識于其中，用于加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新型全學(xué)設(shè)備。學(xué)生做實驗時，應(yīng)用所學(xué)的機(jī)械原理知識進(jìn)行創(chuàng)意構(gòu)思，根據(jù)自己的創(chuàng)意構(gòu)思，拼裝出各種掃構(gòu)模型，然后進(jìn)行模擬演示，據(jù)此修正自己的設(shè)計使之完菩.更為先進(jìn)的機(jī)構(gòu)創(chuàng)意實驗臺，還具有參數(shù)可視化分析功能，可檢測構(gòu)件的運(yùn)動參數(shù)，并通處計算機(jī)顯示運(yùn)動曲線，從而了解機(jī)構(gòu)運(yùn)動規(guī)律及返動狀況，便于修改設(shè)計方案。通過機(jī)構(gòu)創(chuàng)新拼裝多驗，可以大大提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐動手能力機(jī)械原理知識與計算機(jī)的結(jié)合，更是使得機(jī)構(gòu)創(chuàng)親設(shè)計的手段得以迅速發(fā)展。只要擁有機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析的軟件，便可以在計算機(jī)上方便、快捷地進(jìn)行各乖機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計并進(jìn)行運(yùn)動仿真。我校歷來重視在掃械原理教學(xué)中加強(qiáng)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。我們在現(xiàn)有合機(jī)械原理實驗室的基礎(chǔ)上，建成了一個開放的機(jī)和創(chuàng)新設(shè)計實驗室。組建學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計興趣小組，勞分發(fā)揮團(tuán)隊作用進(jìn)行創(chuàng)新實踐。課堂上，教師進(jìn)行創(chuàng)新示范啟發(fā)，課后師生互動，通過應(yīng)用有關(guān)設(shè)計車件在計算機(jī)上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，利用機(jī)構(gòu)創(chuàng)意組合掃裝實驗臺，拼裝各種創(chuàng)意抓構(gòu)等各種途徑，實現(xiàn)自我的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新構(gòu)思。有的創(chuàng)新小組，在老師的指導(dǎo)下長期堅持進(jìn)行創(chuàng)新實踐活動，制作出了不少機(jī)構(gòu)倉新實物作品，并取得了較好的效果。我校學(xué)生所衫計的作品"可伸縮折登帳篷"和"數(shù)顯增力扳手"分另獲第一屆中南地區(qū)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽二等歲和三等獎。2006年我校選送了五件作品參加第二屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽廣西賽區(qū)比賽，連部作品均獲獎，其中圖4所示的"三位一體健身器和多功能手持健身器"分別獲一等獎的第1名和男4名。"三位一體健身器"還被自治區(qū)推薦參加第二屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽，并獲得三等獎我校機(jī)械原理課程也被評為自抬區(qū)級精品課程。
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fmQ_P.c 圖4 健身器
q1z"-~i )E k jg~n9#T 四、結(jié)束語
OBMTgZHxv &,}j #3< 機(jī)械原理是一門理論與實踐緊密結(jié)合的技術(shù)基礎(chǔ)課程，有著極為廣泛的工程應(yīng)用背景，是進(jìn)行創(chuàng)新能力培養(yǎng)的很好陣地。青年學(xué)生思想活躍，身上蘊(yùn)藏著巨大的創(chuàng)新潛能，如果教師重視對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新啟發(fā)和指導(dǎo)，多與學(xué)生互動，學(xué)生的創(chuàng)新才華一定會得到充分的施展。這對于提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展需要的人才將具有非常積極的作用。
