构建_工程机械设计_课程虚拟样机技术的动态教学方法研究.pptxVIP

Equipment Manufactring Technology No.9，2010 构建 “工程机械设计” 课程虚拟样机 技术的动态教学方法研究 耿素花，郑建校，原思聪，罗 丹 （西安建筑科技大学机电工程学院，陕西 西安 ７１００５５）摘 要： 针对 《工程机械设计》 课程的特点以及教学过程中存在的问题，提出虚拟样机技术的动态教学方法，有利于加深学生对该课程授课内容的理解，并且提高学生对三维软件学习的兴趣。实践证明，这种方法可以起到营造良好的教学环境、 激发学生学习兴趣的作用，从而顺利地实现了教学目标。关键词： 工程机械设计；教学方法；教学改革；虚拟样机技术中图分类号：Ｇ６４２．０文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１０）０９－０１９８－０３ 《工程机械设计》 是高等学校机械设计专业的重要专业技 术必修课，是学生必备的工程机械设计的专业技术知识。 其理 论性和实践性都很强，学习难度较大。虚拟样机技术，是随着 计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程（ＣＡＥ）技术，是机械领域近年来兴起的先进技术，将其应用于 工程机械的研究与设计，来取代传统的机械设计、 试验和研究 方法，必将成为一种发展趋势。因此，为了便于学生的学习和 教师的教学，结合作者多年来在具体的教学实践中的经验及 做法，从工程应用角度改进理论教学，将虚拟样机技术应用到《工程机械设计》 课程教学中，更新了教学手段，提高了课程教 学水平，保证了教学效果，培养了学生的创新和思维能力。技术必修课，主要学习工程机械设计的基本步骤、 方法和原理，以常用工程机械轮式装载机或液压挖掘机为例，介绍工程机械设计的过程，对典型液压系统、 故障诊断等进行分析。 涉及到的先修课有：机械设计基础、 机械原理、 材料力学、 理论力学、 机械系统动力学和液压原理等多门功课，不同课程内容之间相互联系，其理论性和实践性都很强，学习难度较大。 因而，工程机械设计》 是一门理论与实践应用结合紧密的专业基础课，而且在培养学生的实践能力和综合素质方面，占有独特地位。 《工程机械设计》 是一门实践性很强的课程，而且其内容繁多，机械类型多，整机空间结构复杂，运动机构和不同工况的动态，难以通过画图、 挂图等方式表达出来。工作装置部分的液压传动与液压控制技术，一直是教学中的重点和难点。因《１虚拟样机技术其原理的抽象性和技术的隐蔽性，学生对此常常感到困惑难解。长期以来盛行的 “灌输式”、填鸭式” 的教学方法，传统的“授课方式也往往是一本教案和几支粉笔，教师在黑板上写字、画图就占去了近一半的课堂时间。这种方式的教学，不能唤起学生的学习兴趣。 随着现代科技加速发展，不断有新的产品和技术出现，知识量急增，传统的教学方式已经不能适应课程的教学，同时也不能满足当代学生对新事物的接收欲望，因而要采用现代教育技术的手段，给教学提供了强有力的支持。将虚拟样机技术引入课程教学，可以通过软件将不同工程机械类型建立样机，完成不同工况下的运动仿真，能够让学生真实的感受到运动的空间结构，有利于理解设计过程，培养了学生的创新思维能力。使学生了解工程机械的基本参数确定和整机的设计方法及步骤，进一步掌握和应用先修课的知识，使学生具有工程机械设计的能力。 虚拟样机技术（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），是指在产品设计开发过程中，将分散的零部件设计和分析技术结合在一起，可以在计算机上建立机械系统样机模型，对模型进行各种动态仿真和性能分析，也可以根据更改的设计方案，进行参数化建模，形成系列产品样机模型。 在三维设计环境中进行产品的模拟装配，以获得机器或零部件的三维实体，在一个可视化的环境中，对该产品在投入使用后的各种工况进行仿真分析，实现工程机械机构运动仿真、 产品有限元分析、 计算机辅助制造与动画生成。 虚拟样机技术，融合了许多相关技术，集成了计算机图形学、 多媒体、 人工智能、 多传感器、 网络并行处理，利用计算机生成的三维空间形象实现目标合成技术，通过视、 听、 触觉，以图表及动画方式呈现。 因而虚拟样机技术具有立体、 直观的优点，从视觉、 听觉和行为感觉上，都会产生身临其境的状态，这３虚拟样机技术在 《工程机械设计》 课程中的应用虚拟样机技术在实际工程中的应用，是通过界面友好、 功对于 《工程机械设计》 课程的课堂教学非常有帮助。２ 《工程机械设计》 课程的特点能强大、 性能稳定的商业化软件实现的。包括几何形体的计算机辅助设计（ＣＡＤ）软件和技术、 有限元分析（ＦＥＡ）软件和技《工程机械设计》 是高等院校工程机械类专业的重要专业收稿日期： ２０１０－０６－１９作者简介： 耿素花（１９８２— ），女，河北人，本科，研究方向为机械设计制造及其自动化专业；郑建校（１９７５－），男，陕西岐山人，讲师，硕士