工程机械概论范文

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一教学体系有序系统，优化教学结构

面对以具有机械制图、机械原理、机械零件、电工与电子技术、微机控制原理、测试与传感技术、液压传动等机械专业基础知识的学生，作为工程机械专业的导论课，“工程机械概论”课程试图综合并引领工程机械底盘设计、工程机械底盘原理与性能、工程机械传动与控制、工程机械发动机与底盘构造、工程机械运用与管理等后续专业课程的内容，专门阐述工程机械领域内各类专业知识的总体结构框架和它们之间相互关系，使学生明确各专业课程的作用和地位，为他们深入学习专业课起到提纲挈领和抛砖引玉的作用。

二教学内容合理整合，突出教学重点

工程机械种类繁多，用途各异，不可能在授课过程中逐一介绍，在本课程的教学过程中，为了使学生对于工程机械有一整体性的了解，授课过程中不是直接进入具体工程机械的学习介绍，而是专门安排一次综述性质的知识讲解，在这一讲中首先从工程机械的服务领域、历史的发展、从不同角度对工程机械的分类以及现代化工程接卸的发展趋势进行阐述，在基本概念上让学生对工程机械有一整体性的认识。随着现代工程机械向自动化、智能化方向发展，及时收录最新的工程机械产品，以主流设备为主，淘汰老旧的设备以及装置。在后续课程中选取若干的工程施工中常用和典型的通用和专用工程机械，系统讲授各类工程机械的各种装置和总成的作业原理，包括动力、传动、行走、作业（工作原理、构造性能、操纵控制方法和作业特点）等，以反映工程机械的整体知识。这样的课程设计可以使学生对各种工程机械结构组成有一提高挈领的了解，使他们领会今后不论在设计或使用任何一种工程机械时，机器的各个总成和装置都与此种机械的作用功能有着密切的连接，也有助于他们更好的理解各门专业课程的作用与地位。

三教学方式新颖多样，强化实践创新

鉴于目前较少的课时数和较大课程容量的现实状况，只有通过网络线上线下的混合式教学才能在有限的教学时间内不断充实拓展学生的学习空间。对于本门课程，在教学过程中积极开展线上线下混合式教学，线上是指学生利用在线课程讲解视频、在线PPT、远程虚拟仿真实验等互联网手段对基础知识进行课前学习；线下则为在课堂上，教师不再讲解基础的或者简单的理论知识，而将时间用于重点和难点问题的讲解和答疑学生的问题，促使学生更好地掌握知识。例如在挖掘机械这一章节中，相关基础知识学生可以通过班级群中的微课视频和在线PPT进行学习，相关案例操作可以访问我校反铲式液压挖掘机工作性能虚拟仿真实验进行仿真操作，通过在线学习和仿真实验操作，学生可以发现本节课程的重难点为工作装置的工作原理和运动特点、挖掘包络图的线段组成和整机作业稳定性及相关概念；同时掌握整机作业挖掘力及其分布规律。教师在实际的课程教学中只针对重难点进行讲解即可，同时在课后学生线上学习复习时进行线上辅导，学生主动学习和思考的能力得以培养，学习效果明显提高。我校工程机械专业已通过工程教育专业认证，为培养学生工程实践能力，在授课过程中注重工程实例讲解，从小项目开始，以学生为主体，教师引导的教学方式，将学生分成若干个小组进行合作学习，以实际工作需求为导向分析学生需要掌握的基本技能，并将教学内容与教学目标进行细化，编制一个个的教学项目，并根据教学项目之间存在的逻辑关系来确定教学形式以及教学进度。通过提出问题、分析问题的方法来驱动学生自主查阅资料、提出问题，进而培养学生解决问题和主动实践的能力，在分析过程中教师可以通过播放视频、图片以及一些真实的数据，模拟现场方式清晰地将工程实例呈现在课堂上，系统地扩展关联性课程的学习，使学生在解决实际问题过程中建立一种“一点多面”的思维，有效地提高了解决工程实际问题的能力。这种任务驱动式或项目化的教学模式，可以大大激发学生的学习热情，提高教学效果。

四教学评价客观科学注重过程管理

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根据课程特点，采用理实一体化的教学模式，在项目教学的过程中灵活运用行动导向教学法、头脑风暴法、师徒教学法、引导文法、角色扮演法等。不同教学方法的组合运用，取得了较好的教学效果。对于项目的总体实施，笔者借鉴基于工作过程的“资讯、决策、计划、实施、检查、评价”六阶段法，根据课程内容特点，按照“资讯、计划、实施、检查与评价”四个阶段来组织教学，以学生为主体，集教、学、做于一体。学生通过本课程的学习与工作，能掌握工作过程中解决问题的思路，从而提高专业能力。［4］对于具体某项技能的训练，则采用来源于企业的技能训练方法，该方法可以概括为16个字:“我说我做、你说我做、我说你做、你说你做”。具体分为4个阶段(环节)实施:(1)教师边传授操作流程边动手操作，演示给学生看;(2)由学生说出操作流程，教师重复操作，帮学生巩固熟悉;(3)教师说操作流程，学生在教师的指导下操作;(4)学生边说边做，教师验收掌握情况。四步教学法实质上体现了对学生能力的培养，通过循序渐进地调动手、口、脑并用，并通过循环训练不断刺激大脑加强印象及动作技能的重复训练，最终达到掌握技能的目标。［5］该训练方法运用于指导学生掌握外径千分尺测量轴直径、内径百分表测量轴套内径等项目任务中，有效地提高了教学效率，达到了很好的教学效果。本文来自于《职教通讯》杂志。职教通讯杂志简介详见

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《机械设计基础》是机械类、近机械类如轮机工程专业的一门必修主干课程，而课程设计则是继《机械设计基础》课程后的一个重要实践教学环节。通过课程设计，使学生获得一次完整、系统、全面的机械设计的训练，培养学生综合运用已学过的有关知识和理论，具备机械设计的基本能力、掌握基本设计方法和技能，并为学生今后的专业课学习、专业课设计、毕业设计以及毕业论文等奠定基础，同时能够对今后从事技术工作产生重要的意义和深远的影响。

近几年来随着教学改革的深入，学科建设的进行和课程体系的调整，课堂教学时数不断被压缩，而随着科学技术的进步，要求机械设计基础课程适应时展的需要，这样在教学过程中既要介绍传统的基础理论知识，同时还要不失时机地向学生介绍本课程与轮机专业的联系，介绍新的理论和技术在工业发展中的应用，因而课程的面广、内容多现象与课时短的矛盾愈发突出，课程设计的教学质量难以保证。

此外，在理论过程中许多学生反映，现在许多课程学得枯燥无味，不知道自己所学的课程将来到底有什么作用，这些情况反映了目前我们教学中存在的问题。笔者经过多年教学实践，对机械设计课程设计教学进行了一些改革的探索和思考。

1 课程设计的题目多样化

课程设计选题，通常大部分工科院校机械类、近机械类等专业课程设计都是带式运输机的传动装置设计，内容陈旧，且题目多年不变。不同专业的定位与培养目标各不相同，如果都是进行减速器装置设计，就不能很好地反映专业特点。轮机工程专业的毕业生一般从事现代船机修造、监造、检验、修造经营及机务管理等工作，而带式运输机的传动装置的设计不能很全面地反映轮机工程的专业特点。另外，由于是几个班多人同时进行课程设计，这样有可能出现一些学生的题目相同或非常相近，客观上会造成抄袭现象。

为此我们做了以下尝试：一方面继续保留原有的设计题目，同时，另开设一些与轮机专业有关的设计题目，如零部件或系统测绘与分析，研究对象为船舶柴油机的活塞、汽缸、曲轴等要零部件；海水、淡水、燃油、滑油等管路系统的测绘与分析，主要从运动、结构强度、工作能力、精度、材料、工艺等方面进行综合分析，既丰富了课程设计的内容，也增加了对专业知识的了解与认识，达到了课程设计的目的。

2 鼓励学生创新

改革原来在机械设计基础课程设计中教师抱着学生走的被动局面，鼓励同学主动观察日常生活中常见的机械装置，要求学生结合轮机专业，加强方案设计，提高学生学习兴趣，调动学习主动性，破除学生对创新设计的神秘感。为鼓励学生创新，我们向学生提供多个设计方案参考，学生也可提出自己更合理的设计方案。对于结构设计，不给学生过多的限制，而是充分发挥学生的想象力和创造性。为了解决学生对机械结构知识普遍缺乏的问题，让学生在设计前参观机械传动陈列室，使学生对结构设计有所启发。对于学生中普遍存在的工艺知识和公差知识的缺乏，结合课程设计实际进行必要的讲解和补充，使学生通过设计全面掌握和巩固机械设计的相关知识。另外，我们还积极鼓励学生在图版绘图完成之后，再利用CAD软件在计算机上进行设计，使学生通过课程设计来掌握现代化的设计手段和方法，但是不主张学生完全甩掉图版，否则在时间紧、任务重的情况下，会有部分同学拷贝偷袭现象存在。

3 培养学生的团队精神和协作能力

由于学生多，题目少，可对学生进行题目分组，几个人一个小组，一套题目。这样大家可分组坐在一起共同研究一个问题，该怎么设计这个，怎么设计那个，集思广义，博采众长，既优化了设计，又加深了理解，然后具体分工，确定每个人的具体零件。在制图过程中，不是各人干各人的，而是保持联系，保持一致。这样做既快又准确，效率高。不但锻炼了大家的机械设计技能，也培养了同学们的团队精神和协作能力，多届实践后，同学对这种团队协作具有较高的认可。

4 优化设计时间

按照教学计划课程设计安排在第四学期的期末考试阶段。完成课程设计的时间一般为1至2周，在这么短的时间内，学生要完成20页左右的计算说明书、减速器装配图1张；轴、及齿轮工作图2张，难度是不言而喻的。在期末考试阶段学生还要应付很多课程考试，轮机工程专业还有轮机考证的理论和实操训练课程，多方面原因造成相当一部分同学疲于应付课程设计，再加上学生对于一些先修课程的掌握程度不是很好，最终导致课程设计质量不高。

在这种课时较少的情况下，为提高课程设计质量，需采用“先分散后集中”的模式。即先把设计计算说明书的撰写分散安排到机械设计基础课程教学中，然后再把装配图及零件工作图的绘制集中安排在最后1、2周内。同时课程设计是一项重要的理论联系实践的教学环节，时间安排应该固定成为一种制度，尤其不能与其他重要课程的学习相冲突。

5 课程设计与课堂教学紧密结合

在机械设计教学过程中，应把课程设计中涉及到有关问题贯穿于整个教学过程中，把有关内容灵活的穿插到相关章节，比如齿轮、轴、带传动、滚动轴承、联轴器等，既是理论教学的重要内容，也是课程设计的重点，在授课过程中应讲清在课程设计的应用并强化。在习题练习中除完成普通习题外，还要强化与课程设计有关的题型，使学生感到学有所用，始终对课程设计抱有一定的参与欲望，既增加了学生的学习兴趣，又调动了学习主动性，加深巩固了相关知识。

6 应将先修课程内容适时适度的穿插到机械设计基础教学中

机械设计基础是一门综合性课程，必须先修了机械制图、轮机工程材料、、金属工艺学、工程力学、之后才能开设本课程，在课程设计的过程中，需要综合运用前面学到的相关知识。比如选则材料的时候，需要用到轮机工程材料里的材料选型、热处理等内容；在零件尺寸设计及强度计算中，需要运用到理论工程力学的知识进行受力分析，进行弯矩、扭矩的计算；在减速器装配图、零件工作图绘制过程中，需要运用机械制图的视图、剖视图、尺寸标注、技术要求等。从课程设计完成效果来看，学生对于这些先修课程遗忘的较多，灵活掌握程度不是很好，综合运用知识能力不强，结果造成课程设计质量不高。因此指导老师应把先修课程的内容适时适度的有机穿插到机械设计基础课程的相关部分讲解，使学生在学习新知识的同时，复习、巩固、运用已有知识，提高课程设计质量。

7 结语

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1 轮胎钢丝圈生产工艺原理

轮胎钢丝圈的生产工艺原理为钢丝通过牵引力的作用和储绕部分缠绕在一起，在继电器的控制下，缠绕部分以相应的缠绕速度进行缠绕，缠绕完成后由继电器控制进行切丝，完成钢丝圈的生产过程。图1即为轮胎钢丝圈的生产工艺原理。

钢丝圈生产过程中采用继电器控制方式以及可控制硅直流调速的方法，这种控制方法容易造成生产线运行时间较长时出现故障，维护周期短且维护工作量较大，电机使用寿命短，缠绕电机转速与牵引电机转速不一致而导致轮胎钢丝圈成品质量差，达不到质量标准等。

2 钢丝圈生产线的组成与生产缺陷

轮胎钢丝圈生产线配置主要包括钢丝导开架、洗酸加温槽、浸酸槽、挂胶挤出机、牵引机、擦干装置、吹干装置、冷却水槽、缓冲架、卷成机。

2.1 导开架

导开架一般为立式结构，其主要作用是用于钢丝卷的导开。使用导开架导开钢丝卷的过程中，上钢丝卷时，操作人员使用吊车将钢丝卷吊起一定高度，随后将钢丝卷平放在导开架托盘上，操作人员将钢丝卷进行固定后进行再进行钢丝卷的导开。传统的导开方式使钢丝的导开过程中钢丝受到的拉力不均匀，无法保证钢丝圈的质量，并容易在导开过程中出现乱丝和断丝的现象，并给钢丝头的查找和乱丝卷的拆卸工作造成极大的难度，甚至导致整卷钢丝的报废。此外，使用导开架导开钢丝卷操作不便且导开架维修量大，不利于轮胎钢丝卷生产工作的正常展开。

2.2 浸酸槽

钢丝导开后，进入浸酸槽中进行浸酸处理，目的在于将钢丝上的铁锈、油污等杂质除去，提高钢丝在后期加工中与胶的粘合能力。使用浸酸槽对钢丝进行浸酸处理时，浸酸槽中的酸性物质如硫酸危险系数较大，对周围环境有严重的腐蚀作用，不利于生产操作顺利进行。

2.3 洗酸加温槽

钢丝进行浸酸处理后应在洗酸加温槽进行除酸以及加热处理，这个过程中使用的热水应为一次性热水，由热水与高温蒸汽混合而成，温度一般在60至70℃。对钢丝进行除酸与加热的过程中，一次性热水的使用造成资源严重浪费，现场温度较高，生产环境差且容易发生生产事故。

2.4 擦干装置

擦干装置是对除酸、加热后的钢丝进行干燥处理。擦干装置中的毡垫必须经常更换以保证擦干装置的顺利运行，否则钢丝未完全干燥容易出现挂胶不均匀及掉胶等问题。

2.5 挂胶挤出机

挂胶挤出机是通过机头对干燥后的钢丝进行排列及挂胶处理，从而形成钢丝带。挂胶挤出机装置中机头的拆卸清胶工作不方便进行且胶料易焦烧；进行挂胶及排列操作的口型板和排丝板容易损坏，从而导致钢丝带挂胶量过多，厚度及宽度都过大等问题。

2.6 牵引机

牵引机主要通过其牵引作用将完成挂胶及排列的钢丝带从挂胶挤出机机头内拉出。

2.7 冷却水槽

牵引机将钢丝带引入冷却水槽，在装满水的水槽内冷却已挂胶排列的钢丝带。用冷却水槽进行钢丝带的冷却容易使钢丝带上挂有水珠，未能及时干燥的钢丝带在后续工序中容易使钢丝圈层与层之间不能顺利粘合，影响轮胎成品质量。

2.8 吹干装置

为确保冷却后的钢丝圈能顺利粘合，需要吹干装置对钢丝圈进行吹干，吹干装置对压缩风质量有很高的要求，因为实际操作过程中，容易出现水珠不能完全吹干并且吹干装置内油污容易粘附在钢丝带上。此外，吹干装置进行吹干时压缩风利用率低且噪音较大。

2.9 缓冲架

缓冲架也称为钢丝储绕部分，是用来储存并供给钢丝带，保证卷成机能连续进行工作。如图2为钢丝储绕部分结构装置示意图。

2.10 卷成机

卷成机也成为钢丝缠绕部分，是按照不同工艺要求，将钢丝带缠绕成不同规格的钢丝圈。但进行钢丝带缠绕时，需要进行手动夹合操作和卸圈操作，这就造成操作不方便以及生产能力较低。另外，手动卷成盘长时间使用后容易出现偏歪及磨损现象，造成钢丝圈成品层与层之间错位或层与层呈阶梯状的现象，降低钢丝圈成品质量。

3 对钢丝圈生产线的改进措施

3.1 对导开架的改进

对导开架的改进是将导开架立式结构改装为卧式结构。改装后的卧式导开架分为夹盘和底座两部分，并增加了抱闸装置和液压减震装置，其功能是调节钢丝拉力，使钢丝受力均匀，保证钢丝圈质量。卧式导开架便于进行生产操作，降低了导开工作中劳动强度并减少了钢丝浪费，提高钢丝圈成品质量及经济性能。

3.2 对浸酸槽、洗酸加温槽、擦干装置的改进

对钢丝圈生产线的改进中取消浸酸槽、洗酸加温槽和擦干装置，并增加电热除锈装置。电热除锈装置的构成包括变压器、测温装置、三组槽轮和除锈装置。电热除锈装置中钢丝预热温度随着钢丝拉伸速度的变化而自动调整，保证温度符合加工工艺要求。与传统的浸酸槽等装置相比，电热除锈装置操作方便简单，能准确控制并对温度进行调整，同时，电热除锈剂机的使用也改变了传统装置恶劣的生产环境，不仅节约了各种资源，也增加了生产时的安全指数。

3.3 对挂胶挤出机的改进

对挂胶挤出机的改进主要是对挤出机机头结构进行改进。挤出机机头改进后主要由机头、安全螺母、连接压盘构成，改进后的机头结构中，安全螺母的作用在于当挂胶机机身温度过低或挂胶机机腔内由于胶料焦烧而引起机头内压力急剧增大时，安全螺母会自动断裂以保护挤出机不受损坏，安全螺母加工难度低且易于更换，可以大幅度提高挤出机安全性能及生产能力。

3.4 对冷却槽、牵引机、吹干装置的改进

对冷却槽、牵引机装置和吹干装置的改进是将两者合并为牵引冷却机，同时取消吹干装置。牵引冷却机配置结构包括底座、上冷却辊、下冷却辊、链轮和旋转接头等。对该部分设备进行改造后，钢丝带不再直接进行浸水冷却，而是冷却水经过旋转接头对上冷却辊和下冷却辊进行冷却，再由上、下冷却辊对钢丝带进行冷却，一般情况下，钢丝带在上、下冷却辊上进行缠绕三圈左右，钢丝带就能达到冷却要求。牵引冷却机的上、下冷却辊间的平行交叉角度可以依据实际情况进行调节，保证钢丝带冷却过程中在冷却辊上进行缠绕时不会发生摩擦或压合现象。采用牵引冷却机对钢丝带进行冷却处理不仅可以避免钢丝带上黏附水珠或者机械油污，还可以减少压缩空气使用量，节约成本，同时也降低了工作噪声。

3.5 对缓冲架以及卷成机进行改进

缓冲架要及时进行检修并更换已损坏零件，保证钢丝带的储存以及供应工作顺利进行。对卷成机的改进主要集中在对卷成机机头结构的改进，传统的卷成机配套设备中卷成盘直径可以按照具体的实际情况在一定范围内进行调整，但长时间的使用中调节次数过多容易使卷成盘出现一定程度的变形和歪曲现象。改进后的卷成机机头在原有的结构基础上增加了风动系统，风动系统主要包括电磁阀、旋转套、双键套以及带单向复位风缸的卷成盘。改进后的单规格卷成盘不能进行调节，具有尺寸固定不变化、不易变形，不偏歪等优点，提高了卷成机工作效率及钢丝圈成品的质量。

4 总结

对轮胎钢丝圈生产线进行改造，可以有效提高轮胎钢丝圈生产过程中的安全性能、轮胎钢丝圈质量及使用性能、生产经济性等，能进一步推动我国的轮胎钢丝圈生产行业发展及进步。

参考文献：