谈辩证思维在《机械基础》教学中的应用

摘要:机械事物也存在着矛盾,正确认识和利用矛盾,能够扬其利而避其弊,解决生产实际问题。本文论述了在《机械基础》教育教学过程中培养学生运用唯物辩证的观点和思维去分析问题和解决问题,以提高其认识事物能力和技术创新能力。

关键词:机械基础;辩证思维;创新能力;培养

中图分类号:G717文献标识码:A文章编号:1672-5727(2010)04-0146-02

唯物辩证法是建立在唯物主义基础上的理论。它是“关于自然、人类社会和思维的运动和发展的普遍规律的科学”,是马克思主义哲学的重要组成部分,是马克思主义的灵魂。唯物辩证法既是科学的世界观,又是科学的方法论,是科学的认识工具和认识方法。它既不同于唯心辩证法,又不同于形而上学片面的、孤立的、静止的思维方式。唯物辩证法的三大基本规律,即对立统一规律、质量互变规律和否定之否定规律,由浅入深地揭示着自然、社会和思维的普遍联系和全面发展。

唯物辩证法认为,世界万物充满着矛盾,矛盾无时不在,无处不有,矛盾着的两个对立方面既对立又统一,由此推动事物的不断发展。对立统一规律是唯物辩证法的实质和核心。机械事物也存在着矛盾,正确认识和利用矛盾,能够扬其利而避其弊,解决生产实际问题。在《机械基础》教育教学过程中运用辩证思维,培养学生分析问题和解决问题的能力,提高其认识事物和技术创新能力,是教好《机械基础》课程的关键。

机械事物存在的矛盾

摩擦摩擦是机械运动中普遍存在的一种自然现象。因为摩擦的存在,运动副会磨损、消耗动力、影响机械效率等。但是在生产实际中,摩擦有时却起着至关重要的作用。例如,摩擦轮传动和带传动都是利用摩擦力实现运动和动力传递的机械传动装置;摩擦式离合器利用主、从动部件的接合或分离来实现运转中机器动力的传递或中断。各种机械设备、机床包括汽车普遍设置的制动器也多采用摩擦制动原理,即利用摩擦元件(制动带、闸瓦、制动块和制动轮等)之间产生摩擦阻力来消耗机械运动部件的动能,以期达到降低机器的运行速度或迫使其停止运动之目的。除此,摩擦压力机、摩擦式无级变速机构等等,都是应用摩擦传动原理的。

自锁工程上有些靠摩擦维持平衡的机构,当满足一定的几何条件时,不论主动力的大小如何,总能保持平衡而不滑动,这种现象称为自锁。有一些机械在设计时需要保证其具有自锁特性,例如,连接螺纹、蜗杆传动、压榨机都是很好的应用实例。而另一些机械在设计时却必须避免机械在所需的运动方向发生自锁。在设计和选用凸轮机构时,不但要保证机构实现给定的运动,还要使机构具有较好的传力性能,以使机构运转灵活、轻便、效率较高。通过力学分析可知,当压力角增大到一定程度时,凸轮机构就会产生自锁现象,即凸轮施加给从动件的推力无论有多大,从动件都不能运动,机构因此就不能正常工作,必须对压力角加以限制,以降低有害分力。值得注意的是,所谓机械具有自锁性,只是说当所受的驱动力作用于其某处或按某方向作用时是自锁的,而在另外的情况下却是能够运动的。判定机构是否会自锁和在什么条件下发生自锁,应根据具体情况分析驱动力是否作用于摩擦角之内。

运动副根据组成运动副的两构件的接触形式不同,平面运动副可分为低副和高副。低副的接触表面是平面或圆柱面,承受载荷时单位面积压力较小,故承载能力大,但效率低且摩擦损失大;高副是点或线接触,能传递较为复杂的运动且动作灵敏、准确可靠,可以高速启动,但接触处的单位压力较高,易磨损,制造维修较困难,一般仅用于传递功率不大的场合,例如凸轮机构。

过载保护摩擦轮传动和摩擦型带传动有一个共同特点:过载时,两摩擦轮接触处可产生打滑或传动带会在轮面上打滑,从而可以防止薄弱零件的损坏和事故发生,起到安全保护的作用。但因为过载,也使得这类传动不能保证准确的传动比,传动精度较低,另外,由于摩擦,能量损失较多,所以传动效率低。

死点位置死点位置存在于多种机构当中,如曲柄摇杆机构(曲柄从动、摇杆主动时)、双摇杆机构、平行双曲柄机构、曲柄滑块机构、摆动导杆机构等。判断机构是否有死点位置,是看从动件是否与连杆共线。在机构中,死点位置将使机构的从动件出现卡死或运动不确定现象。其原因是:当机构处于死点位置时,原动件(主动件)经连杆作用于从动件上的力通过从动件与机架的铰链中心,该力对此中心不产生力矩或者说产生的力矩为零。因此,死点位置对机构的传动是有害的,应当设法避免。通常采用的方法有:(1)对从动件施加外力;(2)采用错列机构装置;(3)在从动曲柄上安装飞轮。但是,在工程上有时却利用机构的死点位置来实现一些特殊的工作要求,例如钻床的夹紧机构、飞机起落架机构等。

辩证思维的教学应用

从以上实例可以看出,机械事物也存在着矛盾,正确认识和利用矛盾,扬其利而避其弊,可以解决生产实际问题。在教育教学过程中,培养学生善于运用唯物辩证的观点和思维去分析问题和解决问题,对于提高其认识事物和技术创新能力具有十分重要的现实意义。基于此,在教育教学过程中应努力做到:

讲清道理,事实说话《机械基础》是汽车运用技术、汽车检测与维修等专业的技术基础课程之一,主要介绍机械传动的基本原理,常用机构和轴系零件的类型、传动特点及应用、液压和气压传动原理及其基本知识。所谓原理是指自然科学和社会科学中具有普遍意义,在大量观察、实践的基础上,经过归纳、概括而得出,既能指导实践,又必须经受实践检验的基本规律。因此,在讲述机械事物的规律时,一定要结合生产、生活实际进行阐述。

由浅入深,循序渐进课程内容本身的安排也要符合认知规律。仅就机械传动单元来说,首先从最基本的摩擦轮传动和带传动讲起,然后到链传动和齿轮传动,最后是轮系传动。机械事物的矛盾,也是从摩擦轮传动的打滑现象开始讨论的。由于摩擦轮传动是利用摩擦力来实现的,因此,要使传动正常进行,两轮接触处就必须具有足够大的摩擦力,使摩擦力矩大于阻力矩。根据摩擦定律,欲增大摩擦力可通过增大接触表面的摩擦因数或接触处的正压力来实现。然而,正压力的增加却是受到传动尺寸及结构限制的。

精心设计,贯穿始终在两摩擦轮间的正压力受限制的利弊讨论后,分析过载的利弊,进而到带传动的过载利弊分析,再到自锁、死点位置问题的利弊讨论等等。教学内容是按编者的意图及单元而编制且分散的,教师的精心谋划与提纲挈领显得尤为重要,亦非一日之功。

触类旁通,辩证思维笔者每次在与学生分析讨论机械事物这些规律时,针对部分学生因基础较差,总认为是自己笨的原因,所以整天沉迷于网络游戏等而荒废学业,时常提醒他们,如果真正是“笨”怎么游戏玩得那么好?说静不下来看书怎么一上网就可以那么长时间甚至通宵?道理都很简单,答案也是否定的。每次学生都觉得是一次激励。我想激励不一定非是豪言壮语,简单明了的事理不断地重复不失为一种好的方法;工学结合的底蕴是扎实的理论基础;唯物辩证的思维也并非全然高深莫测,有时它就隐含在浅显易懂的事理当中。善于归纳和利用这些规律指导教育教学活动,对于提高学生的职业综合素质具有重要意义。

参考文献:

[1]李秀林,王于,李淮春.辩证唯物主义和历史唯物主义原理[M].北京:中国人民大学出版社,1984.

[2]凤勇.汽车机械基础[M].北京:人民交通出版社,2005.

[3]蔡广新.汽车机械基础[M].北京:高等教育出版社,2005.

[4]简玉麟.机械基础[M].北京:中国劳动出版社,1999.

[5]万军海.机械基础[M].北京:人民交通出版社,2005.

作者简介:

卢剑青(1965—),男,安徽黟县人,巢湖职业技术学院汽车应用技术系讲师,研究方向为汽车运用技术教育。

(本文责任编辑:尚传梅)

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