数字智能化机械设计课程设计实践教学方法探究
发布时间：2021-01-04 00:15
机械设计课程设计是培养学生分析和解决复杂工程问题能力的一项重要实践教学环节,在机械类专业的教学中起到承前启后的作用,为顺利过渡到专业实践奠定基础。基于新工科和工程教育认证理念,融合数字化与智能化设计技术,提出以面向数字化智能化设计为核心的课程设计实践教学新方法。将三维设计软件引入到课程设计中,建立完全集成设计标准和规范的课程设计所需机械零件的参数化三维模型,并按照课程设计流程开发交互式可视化的智能设计软件,为实践教学方法改革提供平台支撑,实现了设计方案快速模型化的设计效果。该平台可有效提高课程设计教学质量,提高学生的宏观思维和创新能力,以达到促进学生实践能力培养、提升人才培养质量的目的,进一步适应当前机械制造企业对数字化、智能化和信息化高端人才的需求。
【文章来源】：实验室研究与探索. 2020年06期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
以数字化设计为核心的课程设计实践教学方法
数字化设计是创新设计能力培养的重要内容，为了提高设计效率，将设计中常用的零件设计成参数化模型，建立零件三维模型库，如齿轮、阶梯轴、轴承、箱体、箱盖、螺钉、轴承端盖等等，如图2所示。通过建立参数化的零件家族，可将不同规格的同一种类型零件的参数完全集成于一个模型中，学生只需要输入零件的一些关键参数，程序就可以快速的实例化所设计零件的三维模型。因此，文章建立了课程设计所需的大部分零件的三维模型库，为数字化和智能化设计提供了模型支撑。2.2 数字化智能化课程设计软件平台
图3所示是以减速器为例说明机械设计课程设计的智能化设计流程。首先学生需要对减速器设计进行理论计算，然后按照装配流程依次将计算结果输入到NX软件平台的接口程序。如减速器需最先输入一对齿轮的参数，实例化齿轮的三维模型，根据模型的装配结果，程序会根据设计准则和规范智能评判设计计算的正确性，此处包括传动比和齿数比是否在误差范围内、中心距是否满足要求且正确啮合、两齿轮之间的宽度关系等。如果不满足要求，程序会给出错误提示，要求返回去修改计算，然后再输入正确参数，完成齿轮实例及装配后才能进入下一个设计环节，即轴的实例及装配。依次根据装配流程导向，在不同的交互、优化设计和智能评判过程中完成减速器的智能设计。通过该交互式可视化设计平台，可大大提高设计效率，提高学生的学习兴趣和设计能力，实现智能化课程设计。设计方案完成后，需要对设计方案进行运动仿真，检验动态设计方案的可行性和合理性。同时还需要输出所有设计方案的装配图，及非标零件的二维零件图。传统设计使用手工绘图或者CAD软件绘制二维模型，学生对于设计零件没有感性认识，基本都是对照参考图照葫芦画瓢，费时费力且效果不好。数字化智能化设计软件平台，基于全三维的可视化设计模型可以加深学生对设计方案的感性认识，再基于三维模型进行二维图纸的标准表达，可以缩短绘制二维图纸的时间，强化学生对图纸表达标准的认识，增强学生的机械图纸表达能力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]突出新工科特色的机械设计课程设计教学改革探索[J]. 薄瑞峰,梅瑛. 机械设计. 2018(S2)
[2]新工科理念下的《机械原理与机械设计》课程教学的思考与探索[J]. 王喆,孙涛,宋轶民,杨玉虎. 机械设计. 2018(S2)
[3]新工科背景下“机械设计课程设计”教学改革[J]. 李秀红,李文辉,任家骏,庞荫铭. 实验科学与技术. 2018(03)
[4]机械设计课程设计的教改探索[J]. 李志丞. 佳木斯职业学院学报. 2017(06)
[5]创新创业教育在机械设计课程设计环节中的探索实践[J]. 李天箭,丁晓红. 实验技术与管理. 2016(04)
[6]制造业信息化技术在机械设计课程设计中的应用[J]. 周海,徐晓明,邢莉,陈西府,黄传锦,王正刚,焦丽丽. 教育教学论坛. 2016(03)
[7]CAD/CAE在机械设计课程设计中的应用[J]. 张友湖,李芯. 机械工程师. 2014(06)
[8]《机械设计课程设计》教学改革探讨[J]. 梁永政,段非. 装备制造技术. 2012(10)
[9]CAD/CAE在机械设计课程设计教学改革中的应用[J]. 张中利,党玉功. 中国电力教育. 2012(04)
[10]机械设计课程设计教学改革初探[J]. 郝秀红,邱雪松,王琼,白文普. 教学研究. 2011(03)
本文编号：2955765
【文章来源】：实验室研究与探索. 2020年06期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
以数字化设计为核心的课程设计实践教学方法
数字化设计是创新设计能力培养的重要内容，为了提高设计效率，将设计中常用的零件设计成参数化模型，建立零件三维模型库，如齿轮、阶梯轴、轴承、箱体、箱盖、螺钉、轴承端盖等等，如图2所示。通过建立参数化的零件家族，可将不同规格的同一种类型零件的参数完全集成于一个模型中，学生只需要输入零件的一些关键参数，程序就可以快速的实例化所设计零件的三维模型。因此，文章建立了课程设计所需的大部分零件的三维模型库，为数字化和智能化设计提供了模型支撑。2.2 数字化智能化课程设计软件平台
图3所示是以减速器为例说明机械设计课程设计的智能化设计流程。首先学生需要对减速器设计进行理论计算，然后按照装配流程依次将计算结果输入到NX软件平台的接口程序。如减速器需最先输入一对齿轮的参数，实例化齿轮的三维模型，根据模型的装配结果，程序会根据设计准则和规范智能评判设计计算的正确性，此处包括传动比和齿数比是否在误差范围内、中心距是否满足要求且正确啮合、两齿轮之间的宽度关系等。如果不满足要求，程序会给出错误提示，要求返回去修改计算，然后再输入正确参数，完成齿轮实例及装配后才能进入下一个设计环节，即轴的实例及装配。依次根据装配流程导向，在不同的交互、优化设计和智能评判过程中完成减速器的智能设计。通过该交互式可视化设计平台，可大大提高设计效率，提高学生的学习兴趣和设计能力，实现智能化课程设计。设计方案完成后，需要对设计方案进行运动仿真，检验动态设计方案的可行性和合理性。同时还需要输出所有设计方案的装配图，及非标零件的二维零件图。传统设计使用手工绘图或者CAD软件绘制二维模型，学生对于设计零件没有感性认识，基本都是对照参考图照葫芦画瓢，费时费力且效果不好。数字化智能化设计软件平台，基于全三维的可视化设计模型可以加深学生对设计方案的感性认识，再基于三维模型进行二维图纸的标准表达，可以缩短绘制二维图纸的时间，强化学生对图纸表达标准的认识，增强学生的机械图纸表达能力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]突出新工科特色的机械设计课程设计教学改革探索[J]. 薄瑞峰,梅瑛. 机械设计. 2018(S2)
[2]新工科理念下的《机械原理与机械设计》课程教学的思考与探索[J]. 王喆,孙涛,宋轶民,杨玉虎. 机械设计. 2018(S2)
[3]新工科背景下“机械设计课程设计”教学改革[J]. 李秀红,李文辉,任家骏,庞荫铭. 实验科学与技术. 2018(03)
[4]机械设计课程设计的教改探索[J]. 李志丞. 佳木斯职业学院学报. 2017(06)
[5]创新创业教育在机械设计课程设计环节中的探索实践[J]. 李天箭,丁晓红. 实验技术与管理. 2016(04)
[6]制造业信息化技术在机械设计课程设计中的应用[J]. 周海,徐晓明,邢莉,陈西府,黄传锦,王正刚,焦丽丽. 教育教学论坛. 2016(03)
[7]CAD/CAE在机械设计课程设计中的应用[J]. 张友湖,李芯. 机械工程师. 2014(06)
[8]《机械设计课程设计》教学改革探讨[J]. 梁永政,段非. 装备制造技术. 2012(10)
[9]CAD/CAE在机械设计课程设计教学改革中的应用[J]. 张中利,党玉功. 中国电力教育. 2012(04)
[10]机械设计课程设计教学改革初探[J]. 郝秀红,邱雪松,王琼,白文普. 教学研究. 2011(03)
本文编号：2955765
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