1减速器拆装实验教学存在的问题
为了培养学生的工程实践能力和团队合作能力，我们将4-5个学生组成一组，让他们先观察减速器的内部结构，并且用机械简图表示减速器的内部结构（如图1），然后思考减速器的拆卸顺序和拆卸方法，将减速器内部的零件从箱体上拆下并观察每个零件在减速器的运动过程中起到的作用。在观察过后，让学生利用测量工具，对减速器的一些重要零件尺寸进行测量并记录。在测量过程当中会对一些标准件和常用件进行测量，例如：齿轮、螺栓和滚动轴承。我校实验室当中的减速器都是标准的减速器，其上的零件都是标准件，但是在学生测量的过程中，由于测量方法和测量误差的原因，同一个零件不同的学生测量的结果并不相同。例如：对一个同样的M10的螺栓进行测量，在实验报告上有的学生记录该螺栓的大径是9.7mm，有的学生记录该螺栓的直径是9.8mm等等。又例如，在齿轮参数的测量中，很多学生无法很精确的找到齿轮的分度圆，进而不知道该如何测量分度圆的直径，以及如何测量齿轮的模数等等一系列问题。
2减速器拆装实验教学中存在问题的解决
根据以上教学过程中发现的问题，我们在该实验的教学过程中引入较为先进的机械设计方法，即反求设计（也称逆向工程）。反求设计是指针对消化吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合。它主要根据先进产品设备的实物、软件、图纸、技术文件或者影像资料等作为研究对象，应用现代设计理论的方法进行系统的分析和研究，掌握其关键技术，进而开发出同类的先进产品。虽然对于《机械设计》这门课来说，主要是对于传统机械设计的方法进行讲解，但是无论在理论课的教学中还是在实验课程的教学环节中，我们都尽可能地将先进的设计理念引入到教学中来，让学生尽可能地了解最新的设计手段和设计方法，在日后的设计工作当中，能够把先进的设计手段、设计方法和传统的、经典的设计手段和方法想结合，更好地运用所学的知识解决实际问题。对于减速器拆装这个实验来说，在教学过程中充分将教师教的主体和学生的主观能动性结合起来，让学生了解反求设计的简单思路和过程，和学生一起探索解决减速器中零件测量存在的一些问题。
2.1齿轮参数的测量
在齿轮参数的测量中，学生无法很准确地找到齿轮的分度圆，更无法精确地测出齿轮分度圆的直径，以及齿轮的模数。为了高效、精确地测得齿轮的参数，我们可以引导学生利用反求设计的方法进行测量。学生可以很容易测得齿轮的齿顶圆直径da，通过计数可以数出齿轮的齿数z，如果该减速器是斜齿圆柱齿轮减速器，还可以测得斜齿轮的螺旋角β，另外，由于该齿轮是标准齿轮，还可以得知齿轮的压力角α=20°，齿顶高系数h*a=1，顶隙系数C*=0.25，根据齿顶圆直径的计算公式可以反求齿轮的模数m。但是，这样反求出来的齿轮模数大多都不是标准模数系列，这时，我们让学生思考，理论课中齿轮的模数是国家标准规定了的，不应该是一个任意的值，这时学生会对照标准模数系列表，将模数就近圆整成标准模数系列，从而可以确定齿轮的模数m。根据这个标准的模数m，以及齿轮的齿数z，和压力角，齿顶高系数和顶隙系数，就可以确定该齿轮的各几何尺寸参数，并再将这些几何参数填入实验报告的记录表格中。通过这样反求设计的方法，培养学生测定齿轮参数的能力，为日后的相关设计工作打下基础。
2.2螺栓参数的测量
在减速器中有多种多样的螺栓，为了能够确定其尺寸，在实验中，要求学生主要对螺栓的大径（即公称直径）进行测量。学生测得的大径由于误差原因不一定是标准值，在教学过程中，让学生让学生根据自己测得的大径，到国家标准中查找相接近的标准螺栓进行圆整。最终，将圆整后的螺栓公称直径记录在实验报告中。通过这样的简单的反求方法，能够培养学生在工程实践中以国家标准为依据的能力。
3总结
在减速器的实验教学中，我校教学团队已经全面推广将反求设计的思想引入到教学中，通过这样的方式，学生在后续课程的学习和实践当中，能够利用类似的设计手段进行设计，取得了良好的效果。我们在《机械设计》的理论课程教学中和课程实验的教学中，还在继续推广类似这样的教育教学方法和形式，更好地培养机械类学生的设计能力和工程素养。
作者：康博 梁永政 朱艳芳 单位：安阳工学院
