軟件在機械工程專業實踐教學中的應用
機械類專業畢業生作為我國機械類企業人才的重要組成部分,其不僅要具有較高的專業知識,還要具有較高的動手能力,以適應當今企業對人才的需求。隨著社會的不斷進步和科學技術的迅猛發展,中國國際化步伐的進一步加快,各大企業面臨的競爭環境日趨激烈,其產品面對的不僅是國內產品的競爭,并且還受到國外產品的沖擊。企業要在其市場上占有一席之地,必須依靠優秀的設計團隊開發出具有競爭力的產品,人才資源重要性變得越來越重要。機械類專業學生畢業的主要就業方向為機械設計、工藝設計、機械設備的維護、采購等。無論從事哪方面的工作,較強的動手能力是完成工作的重要基礎,而創新能力則是工作水平進一步提升的重要保障。因此,為適應企業對機械類專業畢業生綜合素質和創新能力的需求,使機械專業畢業學生在未來的工作中能夠設計出性能優良、在市場上具有競爭力的產品,一方面要求高等學校在人才培養的過程中讓學生學好基礎課程,能系統地掌握專業知識;另一方面培養學生的動手能力和創新能力,以提高其綜合素質,以適應日益激烈的競爭環境[1]。實踐教學在培養學生的動手能力和創新能力方面有著十分重要的作用,是培養現代應用型、創新型人才素質的重要途徑,國內外各知名院校對教學實踐環節都非常重視[2]。國內各高校也都對現有的培養方案和教學大綱進行了重大的修改,新的培養方案增強了實踐能力的培養,注重了學生動手能力和創本文由論文聯盟收集整理新能力等綜合素質的發展。隨著計算機技術的飛速發展,其硬件的運算處理能力提高很快,目前一些典型的機械類軟件如:AutoCAD、PR/E、UG、CATIA、ADAMS、SimulationX、MSC、ANSYS、Hyperworks、MasterCAM、Modelflow等在微機上都能運行起來。在實踐教學環節中讓學生合理運用各種仿真分析軟件,其通過建立模型進行分析,在計算機上就可以虛擬完成在實驗室里才可以開設的實驗,并且時間不受限制,可重復性高。有效的緩解實驗室的壓力,甚至能完成現有實驗室條件所不能開設的實驗,能作為各門課程教學實驗環節的一種有效補充手段。機械類專業實踐教學環節主要由參觀實習、各課程講授期間相應的實驗和課程設計、SRT等環節構成[3]。學生創新能力的培養首先要對所學理論知識有一個較深刻的理解,并且使學生能理論聯系實際,解決一些實際工程問題。但是實際工程問題往往具有一定的復雜性,理論上建立其數學模型需要作很多簡化,并且許多數學模型都是非線性的,求解比較困難。而在計算機上運用軟件建立模型之后,讓計算機進行求解,并運用所學的知識對分析結果進行評判,從而得到較為可靠的分析結果,不僅能使學生較圓滿地完成教學實踐的任務,同時對提高學生解決實際問題的積極性也起到促進作用。因此,在教學實踐環節中,要鼓勵學生對較復雜的機械設計問題進行建模分析,把仿真結果運用到產品設計中。實踐證明學生在實踐教學環節中運用仿真分析方法后,其課程設計水平和質量都有不同程度的提高,同時其動手能力和創新能力也得到了很大程度的鍛煉和提升[4]。
1 制圖軟件的應用
目前機械專業常用的制圖軟件包括二維制圖軟件和三維制圖軟件兩大類。最常用的二維制圖軟件有AutoCAD、CAXA等。由于傳統的機械設計方法是用二維視圖來表達三維結構,此方法是基于畫法幾何中的投影規律,理論體系很成熟,一直被稱為“工程的語言”。二維制圖軟件在精確性和制圖效率上的優勢較為明顯,在二維零件圖的表達上應用十分廣泛。目前實際生產用的圖紙基本仍然都是二維的平面圖形。雖然從二維圖紙到實際零件加工需要中間的轉換,直觀性遠不及三維圖紙,三維圖紙是未來的發展方向,但是短時間內三維圖紙標準不會馬上出臺,二維圖紙在未來幾年內仍然是主要的零件表達方式。許多教學實踐環節如“機械設計課程設計、機械制造工藝課程設計”等需要繪制零件圖的環節都可以應用到二維設計軟件來出圖。除此之外,在“機械創新設計”的課程設計中也可以運用到它,如根據輸出構件的運動規律圖,采用“反轉作圖法”來設計凸輪輪廓曲線的時,可以應用二維制圖軟件的精確劃分角度和截取位移尺寸的方法來設計凸輪輪廓曲線。隨著計算機硬件技術的發展,特別是三維CAD設計軟件應用的普及,機械設計方法已經實現了直接三維零件的結構設計,這種設計方法具有形象、直觀、快速的特點[5~6]。國外一些企業甚至實現了無圖紙加工,即從設計到加工,全部由三維圖形來實現,中間不需要再轉換成二維圖紙了。目前三維設計軟件的種類很多,如普遍使用的有UGⅡ、Pro/E、CATIA、Ideas、SolidEdge等,功能也不斷增強,而其中從三維到二維的投影又可以完全自動實現,并且可實現任意視圖的表達,包括局部視圖,放大視圖等。我國不少大中企業目前都已投入應用,盡管沒有全部普及,但未來的發展必將全部實現直接的三維零件設計和制造。并且三維建模是進行裝配分析、外觀設計、靜力學、動力學、數控加工仿真等分析的基礎。一旦設計出產品的三維模型,能快捷地生成二維圖紙,并且修改三維模型后,二維圖紙也隨之改變,能保證圖紙的一致性。在實踐教學環節中運用三維設計軟件進行設計是對學生最基本能力的訓練,必須加以重視。實踐也證明了按這樣的知識結構所培養出來的人才更能勝任當今企業機械設計的任務。因此,三維制圖軟件在實踐教學環節中應用也越來越多,如在“機械設計課程設計”中已經有部分學生嘗試運用三維建模方法首先建立減速器的三維模型,然后再生成二維圖紙。雖然在首次運用三維軟件進行設計過程中遇到了不少困難,所花的時間也比手工繪圖的同學耗費的時間要多,但是學生的訓練項目包括了二維和三維圖形的建模,雖然工作量大了,但是后期的修改十分便捷,出圖的質量和規范程度上要比手工繪圖的要高;其三維建模能力也得到了很大的鍛煉與提高。,商標注冊
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