職業(yè)教育論文-淺論ＵＧ軟件在《機械設計基礎》課程設計中的作用.doc

職業(yè)教育論文-淺論軟件在機械設計基礎課程設計中的作用論文關鍵詞：機械設計基礎；課程設計；UG軟件論文摘要：在機械設計基礎課程設計中采用UG（Unigraphics）軟件指導學生進行減速器的結(jié)構(gòu)設計，可以增加學生的學習興趣，提高學生的空間想象能力。機械設計基礎課程是機械類專業(yè)一門重要的技術(shù)基礎課程。課程設計是培養(yǎng)學生機械綜合設計能力、創(chuàng)新能力和工程意識的重要環(huán)節(jié)，是啟迪學生的創(chuàng)新思維、開拓學生創(chuàng)新潛能的重要手段，將為以后的專業(yè)課程設計和畢業(yè)設計奠定基礎，在教學計劃中具有承上啟下的重要作用。我院機械設計基礎課程設計選用的題目是傳動裝置中的減速器設計，在以前的課程設計中發(fā)現(xiàn)，由于學生空間想象能力不足，往往照葫蘆畫瓢，導致學生對自己設計的減速器結(jié)構(gòu)似懂非懂，影響了設計質(zhì)量。筆者結(jié)合自己對UG（Unigraphics）軟件技術(shù)的掌握，對教學中如何提高學生空間思維能力的問題進行了探索。人們的認識過程建立在實踐活動中，從具體到抽象，從感性認識上升到理性認識，在此過程中，如果缺乏與之有關的感性認識作為基礎，理解起來很難。機械設計基礎課程是理論性和實踐性都很強的課程，內(nèi)容比較抽象，減速器結(jié)構(gòu)設計離不開空間想象，離不開對空間形體的分析和表達。根據(jù)心理學的觀點，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識。課程設計能培養(yǎng)學生對空間形體的想象能力、分析能力和表達能力。這三種能力彼此關聯(lián)，相互促進。在教學中從學生的身心發(fā)展規(guī)律和學生實際出發(fā)培養(yǎng)學生空間想象能力的途徑有很多，利用UG軟件進行多媒體教學是非常有效的方法之一。UG系統(tǒng)起源于美國麥道飛機公司。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)品的概念設計、結(jié)構(gòu)設計、虛擬現(xiàn)實到靜力學及動力學強度分析，最后由CAM模塊實現(xiàn)計算機輔助加工制造，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、機構(gòu)運動仿真、分析等技術(shù)手段，給機構(gòu)設計提供了極大的方便。相關技術(shù)手段的結(jié)合應用不僅能快速構(gòu)建出相關的機構(gòu)的抽象模型，也能把這種模型快速地映射于機構(gòu)的裝配模型，還能對機構(gòu)進行快速的運動分析仿真、運動干涉檢查及動力學分析等。在課程設計之前，為了增強學生的感性認識，最好進行軸系結(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生進一步掌握機械結(jié)構(gòu)設計知識、了解結(jié)構(gòu)設計的原則，建立軸系組成的基本概念。在課程設計開始時，學生往往不知從何下手，教師首先應該介紹一下設計總體過程。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，教學內(nèi)容的個性與教學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)教師的設計思想、教學特色和個人風格。筆者采用UG軟件對零件直接進行三維建模和用UG建造好的虛擬模型進行教學，在課堂的動態(tài)教學中能夠隨機應變、按需造型以及修改模型，提高課堂教學質(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學生感性認識要好，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系，使教學中的知識難點更加清晰、生動、形象；也可以根據(jù)不斷變化的教學內(nèi)容和不同的教學對象的需求，利用UG軟件方便地進行教學模型的修改與新建，滿足教學中對模型種類及數(shù)量的需要，并能顯著降低教學成本。在介紹設計過程時，如果采用機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)設計，則學生理解這些傳統(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，不能解決教學中向?qū)W生講解清楚空間幾何體的形體問題。并且學生的認識始終停留在二維圖紙上，不能很好地了解結(jié)構(gòu)設計對整機性能的影響以及單個零件與整機之間的關聯(lián)關系，不清楚自己設計的結(jié)構(gòu)是否合理。筆者在教學中采用UG軟件教學，使學生看到零件的設計過程，讓學生看到教師在繪圖過程中的細節(jié)，并且使用UG對減速器各個零件進行裝配，使學生比較容易理解。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行裝配時，介紹裝配基準，演示如何進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系、零件的布置方案、裝拆順序；圖樣上的尺寸和公差標注及零件的結(jié)構(gòu)工藝性應注意的問題等等。這樣，不僅能在較短時間內(nèi)給學生提供正確的示范，培養(yǎng)學生的幾何構(gòu)思能力，同時介紹了有關結(jié)構(gòu)工藝知識，培養(yǎng)學生合理的設計思維，有利于學生理解減速器的工作原理、裝配關系、各零件的相對位置關系以及各零件的結(jié)構(gòu)特點。這種視覺效果的刺激能增強學生的分析、認識和記憶能力，開拓學生的知識面，活躍課堂氣氛，提高學生的學習興趣，也能充分發(fā)揮計算機與教師的雙重作用。軸上零件周向、徑向定位圖三維設計是工業(yè)發(fā)展的趨勢，我院機械類專業(yè)學生獲得UG或PRO/E三維設計技能證書是學生的畢業(yè)條件之一，這樣的要求有利于提高學生實際工程設計能力，創(chuàng)新意識和就業(yè)的競爭能力。因為在課程設計之前，一些學生已經(jīng)學習了UG或PRO/E軟件，在課程設計中應鼓勵學生采用三維設計。將三維設計融入課程設計，學生可以利用UG強大的參數(shù)化功能和裝配功能，完成各零件的設計和裝配。由于學生缺乏實際經(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。而采用二維設計，結(jié)構(gòu)變動較大時則不得不重新設計并花費很多時間進行繪圖。而采用三維設計，整個設計過程符合學生的認知規(guī)律，能使學生更加深入地理解設計的內(nèi)涵，增強學生的設計想象力，啟迪學生的思維，引導學生實現(xiàn)探究性學習。三維設計能夠使學生直觀地看到自己的設計成果，增強學生的成就感。而且學生在完成三維設計后，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，再進行尺寸標注、注釋等等，最終完成課程設計所要求的圖紙，從而提高學生的專業(yè)制圖識圖能力，加深學生對三維設計與二維工程圖之間關系的理解。實踐表明，用UG軟件講授減速器的結(jié)構(gòu)設計，可以激發(fā)學生的觀察力、想象力及邏輯聯(lián)想能力，能夠達到“教人以漁，則終身受用無窮”的效果。不過，雖然現(xiàn)代教學技術(shù)開闊了學生的視野，提高了學習的趣味性與教學效率，然而教學卻具有生成性，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，在教學實踐中應當將傳統(tǒng)教學和現(xiàn)代教學技術(shù)有機結(jié)合，不斷地研究新的教學方法，與時