机械类实验室的革新建设

作者：王海生 闵洁 江洁     单位：云南蒙自红河学院工学院

实验室是学习与实践的阵地，众多的实验和研究都需要在实验室中进行。机械类实验室的创新不仅是硬件设备的创新，应该是包括科学实践理念在内的思维创新与建设。

一、机械类专业实验室的创新背景及现状

1、实验设备仍比较短缺，缺乏全面系统的实验训练就满足实验的教学需要来说，目前众多的实验室与国内一流水平高校的差距仍将长期存在。实验设备的局限性导致动手训练的机会不够充分。许多的实验都纯粹以教学教材涉及的理论和知识中的基本要求来配置，此类实验皆属于验证性的实验。对学习者的分析思考、发散思维没有直接性的启发。传统的实验室不利于学习者创造性思维的培养。

2、过分强调理论知识，实验效率低下许多时候过于强调课本上的理论知识，忽视了实验室的工作效率。例如，在温度传感器的实验中，用万用表测出的数据以手工做出记录，组织和效率明显不高，因此没有达到现代数字化处理模式的要求和水平。检测技术、单片机等的实验室应相应地进行创新探索。

3、实验种类单一，缺少综合型的知识实践目前中多的实验室中，虽然有一定数量的配套实验设备，但设备的配套上仍存在一定的局限性，导致实验的内容、种类单一，不利于灵活地应用机械设计的知识与要求，也不能有效率地综合运用知识。在冲击相关试验中，缺乏相应接口，不能与单片机实现相连。二、实验室创新的预期目标机械类专业之实验室创新应针对以上的背景现状，通过有针对性的创新建设，力求较大限度地克服机械类专业实验室中原有的缺点，使实验室的实验实践与课本上的理论知识实现真正的结合从而激发出对机械知识学习的热情，从被动的实验和学习模式转为积极主动善于创新的新型学习实践模式。从实验室的操作环节入手，在掌握经典理论基础上，促进实践性知识的应用，展示出最新的设计方法，实现分析、综合、转换的数学模型和程序。与此同时，使机械原理及机械设计上的实验进行大胆的改革创新，使实验室变成受学习者欢迎的实践型基地。以实验室的改革创新为桥梁和纽带，帮助学习者提高实践动手能力，助其分析和思考问题。

三、建设创新型的机械类专业实验室之重点实验项目

在合理利用实验室的硬件资源的基础上，充分地与机械设计基础相结合，完成学习者运用独立自主创新思维和设计的过程，从而构思机械设计的传动构思，到完成成套的设计图纸，最后实现简单机械模型的制造和加工。

1、实现运动方案的组合创新实验在此类实验中，采用获得国家的专利产品:创新机构组合试验台2套，其中含有机构形式的高副杆组和低副杆组，另外还包括组成以上杆组的各种构件和机架等组件。这些设置既能够灵活方便地使曲柄滑块机构与连杆机构、凸轮机构、齿轮机构以及间歇运动机构相拼接，还能使链传动、带传动和涡轮蜗杆等的传动形成平面与空间有机交叉组合的机械传动系统和组合机构，最后与出轮齿条传动相结合，并通过带传动和连接电机令拼接的机构有效地进行运动。通过以上的创新实验，能使学习者对机构组成这一部分知识内容在理解的基础上学习与识记，通过实验培养其工程实训的动手能力，对日后的实际生产和运作也有指导作用。机构运动实验的创新体现了设计思维和综合实践设计能力的提升，按以上的操作要求进行拼接实验，并观察其运动情况，能及时准确地检验出机构运动方案的科学性与可行性。

2、对平面机构的创意组合和可视化分析的实验在平面机构的创意组合与可视化分析实验中，配备电脑4台，实验台8套，机构模型8套。利用设计和并接能够使机构传感之系统实现种类不尽相同的运动要求。与此同时，实验台的创新之处在于，在主要的构件中设置出安装传感器的具体位置，并且添加了数据处理软件和检测系统之类的配置。通过数据处理软件与检测系统，能够看到运动参数变化的系列曲线，从而了解和探索不同类别的机构运动的特定条件下的运动规律。利用速度、位移和加速度等的要素进行分析，研究运动构件的特点。最后，实验室中的其他设备也应同时跟上更新的步伐，因此要求能进行机构模型拆装、机械原理的课程设计、计算机的辅助设计和机械设计课程的设计等，是实验室真正成为搞实验和研究的重要阵地。对于参数化设计、仿真设计、工程图生成、基于特征之实体造型、工程数据与文件管理、装配造型等也可在实验室中进行。这样的实验室创新设置能进一步提高对计算机的辅助设计能力和实际应用能力，对实际的工作生产具有很大的帮助。

3、机械设计创新陈列实验展示在这个实验当中，主要展示的是近几年公开展示过的机械原理和设计、机械设计和创新等方面知识的国家和区域地优秀例子。另外还有以国外先进企业和高校的优秀展示为主要设计依据的陈列专柜，其目的在于突出地展示出不同产品的创新创造工艺、原理方案、机构创新、组合结构方案创新与外观的设计创新，以上的创新展示均采集了各种各样思考独到和设计特别的机电类模型与产品，在对应的文字和图片示例资料的配套下，能对机械类板块创新设计的主要原理和基本方法进行形象生动的介绍。这样的示例实验能对创造思维有一定的启发意义，也对机械创新的能力和创造意识有提高作用［2］。

4、轴系结构的设计实验实验室配置了具有创意组合形式的轴系结构设计的试验箱，这样能比较完整系统地概括总结出轴系方面的知识结构，一套实验箱里一般含有8类40种168个零件。如果能达到以上标准，那么实验室就能在国内同类产品的配置中达到前列的地位，因为其产品的种类比较齐全，数量也非常丰富，覆盖的知识内容也十分广泛。这样能自由地组合出30种或以上的轴系结构参考。此实验能解决诸如，在轴上，回转零件中的轴向和轴向固定，受伤的零件装拆和轴承里轴向位置的固定等问题，是机械创新设计中的打基础环节。

5、常用构建制作的加工实验在设计好的创新方案中，需要利用设计图纸来加工对应的机械零件。关于加工机方面，选择一些知名的加工机品牌，能实现组合式、多功能的加工要求，同时具备耐用安全等特点，能组合为钻床、磨床、金属车床，特别是采用数控机床。可根据用户的具体要求来配合使用。

四、结语

机械类专业的实验室创新，首先应提供一系列先进优良的实验设施硬件，在实验项目的设置中也应相应地做出更新，同时必须强调综合创新的实验思维，提高创新与创造意识，使求学者通过创新实验开发创造性潜能，发挥主动获取知识资源的精神。基于机械设计、模具设计等知识，真正地融入到实验室的创新建设中，使机械设计领域的道路更宽广。