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職業(yè)教育論文-淺論軟件在機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計中的作用論文關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ);課程設(shè)計;UG軟件論文摘要:在機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計中采用UG(Unigraphics)軟件指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計,可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的空間想象能力。機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程是機(jī)械類專業(yè)一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新能力和工程意識的重要環(huán)節(jié),是啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維、開拓學(xué)生創(chuàng)新潛能的重要手段,將為以后的專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計奠定基礎(chǔ),在教學(xué)計劃中具有承上啟下的重要作用。我院機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計選用的題目是傳動裝置中的減速器設(shè)計,在以前的課程設(shè)計中發(fā)現(xiàn),由于學(xué)生空間想象能力不足,往往照葫蘆畫瓢,導(dǎo)致學(xué)生對自己設(shè)計的減速器結(jié)構(gòu)似懂非懂,影響了設(shè)計質(zhì)量。筆者結(jié)合自己對UG(Unigraphics)軟件技術(shù)的掌握,對教學(xué)中如何提高學(xué)生空間思維能力的問題進(jìn)行了探索。人們的認(rèn)識過程建立在實踐活動中,從具體到抽象,從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識,在此過程中,如果缺乏與之有關(guān)的感性認(rèn)識作為基礎(chǔ),理解起來很難。機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程是理論性和實踐性都很強(qiáng)的課程,內(nèi)容比較抽象,減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計離不開空間想象,離不開對空間形體的分析和表達(dá)。根據(jù)心理學(xué)的觀點,空間想象能力是形象思維與抽象思維兩種思維活動的分析、綜合、加工處理,從而產(chǎn)生新形象的一種綜合性能力,主要來源于對空間形體的感性認(rèn)識。課程設(shè)計能培養(yǎng)學(xué)生對空間形體的想象能力、分析能力和表達(dá)能力。這三種能力彼此關(guān)聯(lián),相互促進(jìn)。在教學(xué)中從學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律和學(xué)生實際出發(fā)培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力的途徑有很多,利用UG軟件進(jìn)行多媒體教學(xué)是非常有效的方法之一。UG系統(tǒng)起源于美國麥道飛機(jī)公司。多年來,UG系統(tǒng)匯集了美國航空航天與汽車工業(yè)的專業(yè)經(jīng)驗,發(fā)展成為世界一流的綜合性的設(shè)計、分析和制造一體化的集成系統(tǒng)??梢詫崿F(xiàn)從產(chǎn)品的概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、虛擬現(xiàn)實到靜力學(xué)及動力學(xué)強(qiáng)度分析,最后由CAM模塊實現(xiàn)計算機(jī)輔助加工制造,貫穿了產(chǎn)品的開發(fā)和制造全過程。UG技術(shù)提供的草圖功能、曲線曲面建模、基于特征的實體建模、虛擬裝配建模、機(jī)構(gòu)運動仿真、分析等技術(shù)手段,給機(jī)構(gòu)設(shè)計提供了極大的方便。相關(guān)技術(shù)手段的結(jié)合應(yīng)用不僅能快速構(gòu)建出相關(guān)的機(jī)構(gòu)的抽象模型,也能把這種模型快速地映射于機(jī)構(gòu)的裝配模型,還能對機(jī)構(gòu)進(jìn)行快速的運動分析仿真、運動干涉檢查及動力學(xué)分析等。在課程設(shè)計之前,為了增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識,最好進(jìn)行軸系結(jié)構(gòu)測繪和減速器結(jié)構(gòu)裝拆實驗,因為這兩個實驗有利于學(xué)生進(jìn)一步掌握機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計知識、了解結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則,建立軸系組成的基本概念。在課程設(shè)計開始時,學(xué)生往往不知從何下手,教師首先應(yīng)該介紹一下設(shè)計總體過程。采用課件比較方便,然而也有很大的局限性,因為制作好的軟件不宜改動,教學(xué)內(nèi)容的個性與教學(xué)過程的適宜性受到了限制,在課堂上不利于發(fā)揮教師的主觀能動性,不利于最大限度地融入和體現(xiàn)教師的設(shè)計思想、教學(xué)特色和個人風(fēng)格。筆者采用UG軟件對零件直接進(jìn)行三維建模和用UG建造好的虛擬模型進(jìn)行教學(xué),在課堂的動態(tài)教學(xué)中能夠隨機(jī)應(yīng)變、按需造型以及修改模型,提高課堂教學(xué)質(zhì)量。采用UG軟件建造的虛擬模型比以前采用實物模型來增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識要好,因為實物模型由于體積和重量原因會造成攜帶、拆卸和解剖不便,且操作較為費時。而UG軟件創(chuàng)建的三維模型精度高、質(zhì)感好、形象逼真、色彩豐富,利用UG的局部放大、平移和翻轉(zhuǎn)等工具,能夠在屏幕上觀察零件復(fù)雜形體的外形與內(nèi)腔、相貫體中相貫線的變化等各個側(cè)面和局部細(xì)節(jié)特征;可以直觀地顯現(xiàn)整個零件的結(jié)構(gòu),裝配體中零件之間的連接關(guān)系,使教學(xué)中的知識難點更加清晰、生動、形象;也可以根據(jù)不斷變化的教學(xué)內(nèi)容和不同的教學(xué)對象的需求,利用UG軟件方便地進(jìn)行教學(xué)模型的修改與新建,滿足教學(xué)中對模型種類及數(shù)量的需要,并能顯著降低教學(xué)成本。在介紹設(shè)計過程時,如果采用機(jī)械制圖方法將零件的三維實體利用投影法原理將其轉(zhuǎn)化到二維平面圖上,再通過二維視圖想象出三維形狀講解減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計,則學(xué)生理解這些傳統(tǒng)的二維平面圖知識需要有豐富的空間想象力。即使用一些軸測圖,也只能看到實體的部分表面,不能解決教學(xué)中向?qū)W生講解清楚空間幾何體的形體問題。并且學(xué)生的認(rèn)識始終停留在二維圖紙上,不能很好地了解結(jié)構(gòu)設(shè)計對整機(jī)性能的影響以及單個零件與整機(jī)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,不清楚自己設(shè)計的結(jié)構(gòu)是否合理。筆者在教學(xué)中采用UG軟件教學(xué),使學(xué)生看到零件的設(shè)計過程,讓學(xué)生看到教師在繪圖過程中的細(xì)節(jié),并且使用UG對減速器各個零件進(jìn)行裝配,使學(xué)生比較容易理解。如圖(軸上零件周向、徑向定位)所示,在講解對減速器軸上各個零件進(jìn)行裝配時,介紹裝配基準(zhǔn),演示如何進(jìn)行傳動件的周向和軸向固定;軸的支承、固定;軸承類型如何選擇,應(yīng)考慮哪些因素,軸承如何裝配,間隙如何調(diào)整等問題;各零件之間的相互位置關(guān)系、零件的布置方案、裝拆順序;圖樣上的尺寸和公差標(biāo)注及零件的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)注意的問題等等。這樣,不僅能在較短時間內(nèi)給學(xué)生提供正確的示范,培養(yǎng)學(xué)生的幾何構(gòu)思能力,同時介紹了有關(guān)結(jié)構(gòu)工藝知識,培養(yǎng)學(xué)生合理的設(shè)計思維,有利于學(xué)生理解減速器的工作原理、裝配關(guān)系、各零件的相對位置關(guān)系以及各零件的結(jié)構(gòu)特點。這種視覺效果的刺激能增強(qiáng)學(xué)生的分析、認(rèn)識和記憶能力,開拓學(xué)生的知識面,活躍課堂氣氛,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也能充分發(fā)揮計算機(jī)與教師的雙重作用。軸上零件周向、徑向定位圖三維設(shè)計是工業(yè)發(fā)展的趨勢,我院機(jī)械類專業(yè)學(xué)生獲得UG或PRO/E三維設(shè)計技能證書是學(xué)生的畢業(yè)條件之一,這樣的要求有利于提高學(xué)生實際工程設(shè)計能力,創(chuàng)新意識和就業(yè)的競爭能力。因為在課程設(shè)計之前,一些學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了UG或PRO/E軟件,在課程設(shè)計中應(yīng)鼓勵學(xué)生采用三維設(shè)計。將三維設(shè)計融入課程設(shè)計,學(xué)生可以利用UG強(qiáng)大的參數(shù)化功能和裝配功能,完成各零件的設(shè)計和裝配。由于學(xué)生缺乏實際經(jīng)驗,往往要對某些結(jié)構(gòu)不夠合理的地方進(jìn)行多次修改,采用UG軟件只需修改零件的某個參數(shù)的數(shù)值即可完成整體修改。而采用二維設(shè)計,結(jié)構(gòu)變動較大時則不得不重新設(shè)計并花費很多時間進(jìn)行繪圖。而采用三維設(shè)計,整個設(shè)計過程符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,能使學(xué)生更加深入地理解設(shè)計的內(nèi)涵,增強(qiáng)學(xué)生的設(shè)計想象力,啟迪學(xué)生的思維,引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)探究性學(xué)習(xí)。三維設(shè)計能夠使學(xué)生直觀地看到自己的設(shè)計成果,增強(qiáng)學(xué)生的成就感。而且學(xué)生在完成三維設(shè)計后,利用UG的制圖轉(zhuǎn)換功能,可將使用實體建模功能創(chuàng)建的零件或裝配模型引用到工程圖模塊中,快速轉(zhuǎn)換為二維的工程圖,再進(jìn)行尺寸標(biāo)注、注釋等等,最終完成課程設(shè)計所要求的圖紙,從而提高學(xué)生的專業(yè)制圖識圖能力,加深學(xué)生對三維設(shè)計與二維工程圖之間關(guān)系的理解。實踐表明,用UG軟件講授減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計,可以激發(fā)學(xué)生的觀察力、想象力及邏輯聯(lián)想能力,能夠達(dá)到“教人以漁,則終身受用無窮”的效果。不過,雖然現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)開闊了學(xué)生的視野,提高了學(xué)習(xí)的趣味性與教學(xué)效率,然而教學(xué)卻具有生成性,對課堂上出現(xiàn)的新問題,教師的板書和分析必不可少。因此,在教學(xué)實踐中應(yīng)當(dāng)將傳統(tǒng)教學(xué)和現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)有機(jī)結(jié)合,不斷地研究新的教學(xué)方法,與時
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