前言：教育教学质量是学校生存发展的生命线。近年来，学校围绕应用型人才培养目标定位，不断深化教育教学改革，人才培养质量得到了大幅提高。随着教研教改工作的深入推进，广大一线教师中涌现出一批敢于探索、勇于创新的改革者，他们结合自身教学实践，从教法、学法等方面进行了大胆尝试，取得的先进教改经验在促进教师教学能力提升、提高人才培养质量等方面发挥了重要作用。

为总结我校教师的成功教学经验，充分发挥优秀教学案例的引领示范作用，促进教师之间相互学习与提高，更好地推动课程教学改革，优化课堂教学效果，提高教育教学质量，学校在全校范围内组织开展了优秀教学案例评选活动。案例评选活动得到了广大教师的热情支持和积极参与，尤其是近年来获得各级教学成果奖、主持省市级及校级重点教改项目的教师对已有成果进行了精心总结并踊跃申报，二级院系对本单位申报案例进行初步审核后，择优推荐至学校，学校组织专家评审，评选结果经公示无异议，最终评选出优秀教学案例51篇。

为进一步促进教师之间的学习和交流，教务处组编了这套《郑州科技学院优秀教学案例集》，入选的优秀教学案例均来自教师真实的教学实践，是广大教师多年来扎根教学一线、辛勤工作的结晶，其中反映的教学过程和活动事件符合学校教学改革精神，符合应用型人才培养的特点，符合学生认知规律，案例展现的现代教育教学新理念、新模式、新方法、新策略以及现代教育技术的应用对教师实施教学具有正确的导向性，值得每位教师借鉴学习。

“他山之石，可以攻玉”，希望广大教师积极学习借鉴优秀教学案例，汲取先进的教育理念和教学方法，主动进行教学反思，不断提升业务水平。各部门要进一步做好优秀教学案例的学习推广工作，引导广大教师深入开展教学研究，充分发挥优秀教学案例的示范作用。俗话说“教无定法”，每位教师都应当继续加强教学研究，积极探索实现高效课堂的新方法、新途径，不断总结教学经验，探索教学改革，为提高自身教育教学能力、提高学校教学质量作出新的贡献。

《机械设计》——渐开线直齿圆锥齿轮传动的参数化设计

机械工程学院 李飞

机械设计是机械类专业的必修课程，是以设计为核心的专业基础课。机械设计的整个设计过程主要有产品规划、方案设计、技术和施工图设计和试制、调试、鉴定等阶段，而各个阶段的相互联系、相互融合且不断修改和完善才能保证设计过程的顺利完成。作为高校的一门重要课程，在理论知识的学习完成后都会有课程设计，这就需要学生进行大量的数学计算，但是最终设计结果的正确性和可行性却无法快速检验和保证。在本案例中，设计了一种可以实现机械设计参数的自动计算的软件，同时可以实现设计过程中的自动绘图功能。

《机械设计》课程设计中常见的传动形式有带传动、圆柱齿轮传动、锥齿轮轮传动、链传动和蜗轮蜗杆传动。在本案例中所设计的软件是针对渐开线直齿圆锥齿轮传动的参数化。现就本软件可以实现的设计过程做一下介绍：

渐开线直齿圆锥齿轮传动参数化设计系统需要用户提供（用户输入）的原始数据为：传递功率，主动轮转速，从动轮转速或传动比，工作机和原动机情况，使用环境情况，传动形式（开式或闭式，内齿或外齿），工作寿命等。

此外，还需要用户作一些补充性输入，一般包括：齿轮材料、硬度及热处理方法、齿轮毛坯类型（锻造或铸造）、齿数、螺旋角、安全系数、初估载荷系数、轴颈材料许用应力、齿轮传动精度等级及检验项目等。

用户需要的结果一般包括：齿轮法向模数，端面模数，齿轮宽度，中心距和其它几何尺寸，以及圆柱齿轮零件工作图等。另外，要求程序操作简单方便（比如少击键盘多点鼠标），数据输入不易出错，输入数据便于修改，齿轮零件图的后期修改工作量尽量小，设计结果能够浏览、打印、存储等。

1.点击渐开线直齿圆锥齿轮传动参数化设计系统的快捷方式图标，进入软件系统功能界面，如图1所示。

图1 软件系统功能界面

 

用户进入系统界面以后，可以按照自己的需要，在界面填入自己相应的设计原始数据。

图3.2 原始数据输入

 

一般在进行设计的时候，功率、主动轮转速、传动比都是已知的，可直接输入，系统可以自动计算（如图2所示）。用户还可以根据自己的需要进行主、从动轮材料和硬度选择（如图3所示），主、从动轮毛胚的选择（如图4所示），以及齿轮布置形式的选择（如图5所示）。

图 3 主、从动轮材料和硬度选择

图4 主、从动轮毛胚的选择

图5齿轮布置形式的选择

 

界面还可以进行齿数的选择和相关系数的选择。根据机械设计手册可知，齿轮齿数小于17的情况下，在制造齿轮的时候会发生根切现象，所以软件设置齿数不能小于17。如果齿轮传动为开式传动或者双向旋转，还可以根据用户需要自己选择，如图6所示。

图6齿数、系数的选择

 

选择工作时间是根据用户的实际需求进行自己输入，如图3.7所示。

图7工作时间的选择

 

用户还可以根据自己的需要选择工作机和原动机的工作特性，如图8所示。

图8原动机、工作机特性

2.在所有原始数据输入完成后，点击“确定”，系统进行下一步参数的选择，即齿宽系数的选择。如图9所示。

图9 齿轮齿宽系数的选择

 

3.在输入齿宽系数以后，点击“继续”，系统将自动进入齿轮精度等级和模数系列的选择，如图10所示。

图10 齿轮精度等级和模数系列的选择

 

4.齿轮精度等级和模数选择完成以后，点击“确认”按钮，系统将自动进入设计结果显示界面，如图11所示。检查设计结果界面里显示的数据，若有与设计预想不一致，用户还可以通过点击“上一步”按钮，返回上一界面的界面进行修改，最终得到预期的结果。

图11 设计结果显示界面

 

若设计结果确认合理，可点击“保存/打印结果”，将设计结果保存成文档，如图12所示。

图12 设计结果输出显示

 

设计结果保存以后，点击“继续”按钮，系统自动弹出如图12所示界面。

图12 绘图设计界面

 

点击“绘图”按钮，系统可以自动调用CAD软件，按照用户设计好的数据，自动画出用户需要的图形，如图13所示。

图13 软件系统自动生成的CAD齿轮图形

 

本软件基于VB语言、VF语言和VL语言程序，建立了一套渐开线直齿圆锥齿轮传动的参数化设计系统，可以使学生在传统的手工机械设计的基础上，进一步验证自己的计算结果，增强自己对机械设计课程设计的理解。本软件还可以作为企业机械设计人员的计算软件，可以大大减少机械设计人员的工作时间，提高机械设计工作人员的设计效率。

本次教学改革以郑州科技学院2015级交通运输班和车辆1班为实验对象，其中一个班采用本案例中介绍的软件，另一个班采用以往传统的方法。通过比较课程设计的成绩和学生的反应可以得出，采用本案例中介绍的方法可以大大提高学生的积极性，改善学生的学习效果，减轻教师工作的教学压力，有助于学校的应用型本科教学改革。