張超

【中圖分類(lèi)號(hào)】TP391.9 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）10-0034-01

一、虛擬樣機(jī)的概念

虛擬樣機(jī)技術(shù)是一門(mén)多學(xué)科的技術(shù)，它的核心部分是多體系運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)建模理論及其技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。CAD/FEA技術(shù)的發(fā)展為虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用提供了技術(shù)環(huán)境和技術(shù)支撐。虛擬樣機(jī)技術(shù)改變了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想，將分散的零部件設(shè)計(jì)與分析技術(shù)集成于一體，提供了一種全新的研發(fā)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法。

二、虛擬樣機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)

虛擬樣機(jī)技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)。包括以下幾個(gè)方面：

（1）通過(guò)計(jì)算機(jī)建立產(chǎn)品的數(shù)字化模型，可以減少物理樣機(jī)的數(shù)量，通過(guò)軟件的仿真分析功能，在虛擬的環(huán)境中模擬產(chǎn)品運(yùn)行的真實(shí)環(huán)境，為物理樣機(jī)的制造提供參數(shù)依據(jù)。

（2）縮短了新產(chǎn)品的研發(fā)周期，降低研發(fā)成本，促使新產(chǎn)品盡早上市。

（3）通過(guò)部分參數(shù)的修改，便能達(dá)到系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（4）樣機(jī)技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的重要手段，克服了單個(gè)企業(yè)資源局限而出現(xiàn)的一時(shí)內(nèi)無(wú)法通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的資源共享。為多個(gè)企業(yè)的設(shè)計(jì)交流而創(chuàng)造了快速反饋及時(shí)的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟。

三、傳統(tǒng)機(jī)械原理教學(xué)中面臨的問(wèn)題

《機(jī)械原理》是一門(mén)古老的學(xué)科，隨著時(shí)代的發(fā)展本課程的教學(xué)也出現(xiàn)一系列的問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

（1）傳統(tǒng)的課堂教學(xué)形式仍占主要地位課堂教學(xué)是傳授知識(shí)的主陣地和主渠道，《機(jī)械原理》課程內(nèi)容的廣泛性與授課方式及學(xué)時(shí)的有限性之間有矛盾，影響了學(xué)生掌握更多有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)，限制了學(xué)生分析、構(gòu)思和設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，阻礙了教學(xué)改革進(jìn)程。

（2）機(jī)械原理的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生完全處于一種被動(dòng)的學(xué)習(xí)模式中。學(xué)生往往都是通過(guò)掛圖，模型，多媒體了解到一些典型的機(jī)構(gòu)動(dòng)作原理和動(dòng)作方式，這種灌輸?shù)慕虒W(xué)模式妨礙了學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

（3）實(shí)踐知識(shí)的匱乏?，F(xiàn)在的大學(xué)生尤其是近機(jī)專(zhuān)業(yè)類(lèi)的，他們?cè)谄綍r(shí)的實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)課程中接觸機(jī)械方面的機(jī)會(huì)比較少，就是觀察到一些機(jī)械機(jī)構(gòu)與原理方面的現(xiàn)象，也不會(huì)刻意去留意。這樣的話，學(xué)習(xí)本課程，就更缺乏實(shí)踐方面的知識(shí)，甚至連感性認(rèn)識(shí)都沒(méi)有。

（4）現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論及方法的出現(xiàn)。近些年來(lái)，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法取得了飛速的發(fā)展，目前常用的有：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方法學(xué)設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)、相似系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、質(zhì)量驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、工程反求設(shè)計(jì)和分型設(shè)計(jì)等。一個(gè)新的機(jī)械設(shè)計(jì)體系正在發(fā)展和形成，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法將不斷得到推廣和應(yīng)用。這方面也是我們機(jī)械原理教學(xué)遇到的新的挑戰(zhàn)。

（5）缺乏實(shí)踐手段，教學(xué)目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，邊學(xué)習(xí)邊實(shí)踐才能實(shí)現(xiàn)提高設(shè)計(jì)能力、培養(yǎng)創(chuàng)造性素質(zhì)的要求。但實(shí)際上由于學(xué)時(shí)所限，加之一般院校缺乏相關(guān)實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)操作手段，很難達(dá)到上述要求。由于學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)的感性認(rèn)識(shí)，所以教學(xué)效果不太理想。

四、虛擬樣機(jī)融入機(jī)械原理教學(xué)模式中

（1）機(jī)械原理樣機(jī)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

高等學(xué)校的樣機(jī)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力最生動(dòng)、最重要的一環(huán)。它是銜接理論教育和工程實(shí)踐的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意思和創(chuàng)新能力的基本場(chǎng)所之一。與理論課堂教學(xué)相比，其優(yōu)勢(shì)在于使學(xué)生把所學(xué)的理論和實(shí)踐相結(jié)合，其著力點(diǎn)在于學(xué)生對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通、靈活運(yùn)用和創(chuàng)新等方面的培養(yǎng)。它既有知識(shí)傳承，又有動(dòng)手實(shí)踐，遵循了人的認(rèn)識(shí)規(guī)律；學(xué)生在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中去發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)科學(xué)理論，并在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中去檢驗(yàn)所獲得理論真?zhèn)?，?yīng)用已經(jīng)證實(shí)的理論去分析和解決具體的工程實(shí)踐問(wèn)題的一種實(shí)踐教學(xué)。它具有直觀性、實(shí)踐性、綜合性、創(chuàng)新型等教育特性?，F(xiàn)在絕大多數(shù)大學(xué)在講授《機(jī)械原理》這門(mén)課程的同時(shí)，由于課時(shí)的限制，給予學(xué)生的動(dòng)手鍛煉的課時(shí)相對(duì)減少，如果說(shuō)配有一些類(lèi)似于機(jī)構(gòu)創(chuàng)新，機(jī)構(gòu)組合等的實(shí)驗(yàn)，將會(huì)很大的拓展學(xué)生的視野，創(chuàng)新思想也會(huì)得到極大的發(fā)揮。

（2）樣機(jī)技術(shù)融入教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的分析能力

進(jìn)入21世紀(jì)后，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及管理技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)制造業(yè)和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)，也提供了新的機(jī)遇。經(jīng)不斷完善、長(zhǎng)期的工業(yè)驗(yàn)證并加以商品化.成為面向中國(guó)制造業(yè)的高性能繪圖設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng).用戶遍及汽車(chē)、摩托車(chē)、船舶、機(jī)械和模具等行業(yè)。在采用全新理念的智能關(guān)系幾何建模技術(shù)，融合了高端三維CAD一體化軟件的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想。徹底突破了傳統(tǒng)繪圖軟件的局限后，機(jī)械設(shè)計(jì)中所創(chuàng)建的對(duì)象，幾何圖形具備了表達(dá)和處理設(shè)計(jì)關(guān)系、約束與特征等非圖形信息的能力.用戶能方便地對(duì)圖形對(duì)象進(jìn)行全部編輯.為產(chǎn)品圖形的后期修改提供更大的靈活性。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是一個(gè)傳統(tǒng)而現(xiàn)代的問(wèn)題，一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族的興旺發(fā)達(dá)都得益于創(chuàng)新，沒(méi)有創(chuàng)新得民族是沒(méi)有希望得民族，創(chuàng)新能力不是與生俱來(lái)的，是靠教育和引導(dǎo)培養(yǎng)出來(lái)的。常言道：熟能生巧，巧能生妙，妙能創(chuàng)造。好奇、興趣、勤奮和動(dòng)手實(shí)踐是發(fā)明、創(chuàng)造的原動(dòng)力，機(jī)械創(chuàng)新能力的培養(yǎng)亦如此。不會(huì)從全局去思考設(shè)計(jì)問(wèn)題，就不會(huì)是一個(gè)合格的工程師，更談不上具有創(chuàng)新能力；不會(huì)處理設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)問(wèn)題，創(chuàng)新設(shè)計(jì)就成了空中樓閣。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。必須讓學(xué)生盡量多地接觸生產(chǎn)實(shí)踐，教學(xué)過(guò)程中應(yīng)理論聯(lián)系實(shí)際地分析一些具體機(jī)械中通用零部件的應(yīng)用，注意觀察具體機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的特點(diǎn)，一方面使學(xué)生熟悉機(jī)械的工作原理，一方面逐漸培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的興趣。通過(guò)設(shè)置問(wèn)題激發(fā)學(xué)生的好奇心和動(dòng)手改變現(xiàn)狀的欲望。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)利用各種機(jī)會(huì)通過(guò)事物的現(xiàn)象觀察其本質(zhì)，在熟悉、感興趣、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、試圖改變的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

五、總結(jié)

《機(jī)械原理》是一門(mén)非常重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，內(nèi)容多，課時(shí)少。研究如何解決當(dāng)前機(jī)械原理教學(xué)中面臨的問(wèn)題，我們一方面要從教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法不斷提高和改進(jìn)，另外還要培養(yǎng)在機(jī)械設(shè)計(jì)中融入樣機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性為今后進(jìn)行相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)工作打好良好的基礎(chǔ)。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)創(chuàng)新思維，從整體性、長(zhǎng)遠(yuǎn)性和綜合性的角度出發(fā)，鍛煉學(xué)生的思維模式和方式。

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