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關(guān)鍵詞機(jī)械設(shè)計(jì) 制造 自動化 產(chǎn)品 發(fā)展方向
中圖分類號:TD404 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
前言
早在1971 年日本的《機(jī)械設(shè)計(jì)》雜志副刊上就刊登了機(jī)電一體化這一名詞。之后, 機(jī)電一體化得到了不斷發(fā)展。美國機(jī)械工程師協(xié)會于1984 年為現(xiàn)代機(jī)械下了如下定義: 現(xiàn)代機(jī)械是“由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的, 用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動和能量流等動力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和(或) 機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)”。它與前面提及的機(jī)電一體化是一致的, 因此可以說現(xiàn)代機(jī)械就是指機(jī)電一體化系統(tǒng)。20 世紀(jì)90 年代國際機(jī)器與機(jī)構(gòu)理論聯(lián)合會給出了這樣的定義, 機(jī)電一體化是精密機(jī)械工程、電子控制和系統(tǒng)思想在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程中的協(xié)同結(jié)合。因此又可以說機(jī)電一體化就是在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化基礎(chǔ)上的發(fā)展。
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)為主體, 多門技術(shù)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合的產(chǎn)物, 是正在發(fā)展和逐漸完善的一門新興的邊緣學(xué)科。機(jī)械自動化使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化, 使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電器化” 邁入了以“機(jī)械自動化” 為特征的發(fā)展階段。
機(jī)械自動化的發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科, 隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 它還將不斷被賦予新的內(nèi)容。但其最基本的特征可概括為: 機(jī)械自動化的設(shè)計(jì)制造是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā), 綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù), 根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo), 在多功能、高質(zhì)量、高可靠性和低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。
需要強(qiáng)調(diào)的是, 機(jī)械自動化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合性技術(shù), 而不是機(jī)械技術(shù)以及其他新技術(shù)的簡單組合、拼湊, 這就是現(xiàn)代機(jī)械與機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造出的產(chǎn)品, 不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的延伸, 智能化的特征是現(xiàn)代機(jī)械自動化和傳統(tǒng)機(jī)械在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化的符合設(shè)計(jì)原則
1.1 滿足對機(jī)器的功能要求
任何一種產(chǎn)品都是為滿足人們的某種需要而開發(fā)的, 都必須具有某種主要功能, 不同的產(chǎn)品具有不同的主要功能。概而言之, 都能對輸入的物質(zhì)、能量和信息(即所謂工業(yè)三大要素) 進(jìn)行某種處理, 輸出具有所需特性的物質(zhì)、能量與信息。因此, 機(jī)械自動化系統(tǒng)也必須具有這樣的主功能, 即對輸入的物質(zhì)、能量和信息進(jìn)行某種處理, 從而輸出具有所需特性的物質(zhì)、能量與信息。機(jī)械自動化系統(tǒng)功能如圖1 所示。
機(jī)械自動化系統(tǒng)是一個綜合的概念, 包含了機(jī)電一體化技術(shù)和機(jī)電一體化產(chǎn)品兩個方面的內(nèi)容。
作為產(chǎn)品, 又包含著設(shè)計(jì)、制造和特定的功能以滿足使用要求, 而功能是由其內(nèi)部有機(jī)聯(lián)系的結(jié)構(gòu)所決定的。
1.2 利用先進(jìn)技術(shù)不斷創(chuàng)新
根據(jù)產(chǎn)品或系統(tǒng)的主功能不同, 可對產(chǎn)品或系統(tǒng)進(jìn)行分類。
以物料搬運(yùn)、加工為主, 輸入物質(zhì)、能量和信息, 經(jīng)過加工處理, 主要輸出改變了位置和形態(tài)的物質(zhì)系統(tǒng)(或產(chǎn)品) 稱為加工機(jī)。如各種機(jī)床、交通運(yùn)輸機(jī)械、食品加工機(jī)械、起重機(jī)械、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、輕工機(jī)械等。
以能量轉(zhuǎn)換為主, 輸入能量和信息, 輸出不同能量的系統(tǒng)(或產(chǎn)品) 稱為動力機(jī), 其中輸出機(jī)械能的為原動機(jī)。如電動機(jī)、水輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。
以信息處理為主, 輸入信息和能量, 主要輸出某種信息。如數(shù)據(jù)、圖像、文字、聲音等的產(chǎn)品稱為信息機(jī)。如各種儀器、儀表、計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)以及各種辦公機(jī)械等。
機(jī)械自動化系統(tǒng)除了具備上述必須的主功能外, 還應(yīng)具備其它內(nèi)部功能, 即動力功能、檢測功能、控制功能、構(gòu)造功能。
基于上述的功能構(gòu)成原理, 既有利于設(shè)計(jì)或分析各種機(jī)械自動化的產(chǎn)品, 又有利于開拓思路, 便于創(chuàng)造發(fā)明和創(chuàng)新。例如, 根據(jù)3 種不同的主功能及其不同的輸入, 組合起來可形成9 大類型的系統(tǒng)產(chǎn)品, 如表1 所示。
此外, 對于不同主功能的加工機(jī)構(gòu), 其運(yùn)動方式不同, 也構(gòu)成不同用途的機(jī)械。例如, 金屬切削機(jī)床是根據(jù)工件與刀具相對運(yùn)動產(chǎn)生切削作用的原理進(jìn)行工作的。因此, 工件與刀具的運(yùn)動方式不同, 便產(chǎn)生不同用途的機(jī)床。所以說機(jī)械自動化的發(fā)展空間非常廣闊, 具有極大的想向空間, 需要我們利用先進(jìn)技術(shù)符合科學(xué)原理來不斷創(chuàng)新, 設(shè)計(jì)制造出一流的自動化產(chǎn)品。
2 機(jī)械自動化系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用
生產(chǎn)過程中, 對各個工藝過程的物理量(或工藝變量) 有著一定的控制要求。有些工藝變量直接表現(xiàn)生產(chǎn)過程, 對產(chǎn)品的數(shù)量與質(zhì)量起著決定性的作用。例如, 精餾塔的塔頂或塔釜溫度, 一般在操作壓力不變的情況下必須保持一定, 才能得到合格的產(chǎn)品; 加熱爐出口溫度的波動不能超過允許范圍, 否則將影響后一工段的效果; 化學(xué)反應(yīng)器的反應(yīng)溫度必須保持平穩(wěn), 才能使效率達(dá)到指標(biāo)。有些工藝變量雖不直接地影響產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量, 然而保持其平穩(wěn)卻是使生產(chǎn)獲得良好控制的前提。
2.1 鍋爐汽包水位控制方面的研究
鍋爐汽包是生產(chǎn)蒸汽的設(shè)備, 幾乎是工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設(shè)備。保持鍋爐汽包的液位高度在規(guī)定范圍內(nèi)是非常重要的, 若水位過低, 則會影響產(chǎn)氣量, 且鍋爐易燒干而發(fā)生事故; 若水位過高, 生產(chǎn)蒸汽含水量高, 會影響蒸汽質(zhì)量。這些都是危險(xiǎn)的, 因此對汽包的液位嚴(yán)加控制是保證鍋爐正常生產(chǎn)必不可少的措施。
2.1.1 單沖量控制系統(tǒng)
汽包水位控制手段是控制給水, 基于這一原理, 可構(gòu)成如圖2 所示的單沖量控制系統(tǒng)。
這里的“沖量” 一詞是指變量, 單沖量即汽包水位。這種控制系統(tǒng)是一種典型的簡單控制系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然大幅度增加時, 由于假水位現(xiàn)象,控制器不但不能開大給水閥來增加給水量, 以維持鍋爐的物料平衡, 而是關(guān)小控制閥的開度, 減小給水量。等到假水位消失后, 由于蒸汽量增加, 送水量反而減小, 將使水位嚴(yán)重下降, 波動很歷害, 嚴(yán)重時汽包水位降到危險(xiǎn)程度以至發(fā)生事故。
因此對于停留時間短、負(fù)荷變動較大的情況, 這樣的系統(tǒng)不能適應(yīng), 水位不能保證。然而對于小型鍋爐, 由于水在汽包中的停留時間較長, 在蒸汽負(fù)荷變化時, 假水位的現(xiàn)象并不顯著, 配上一些聯(lián)鎖報(bào)警裝置, 也可以保證安全操作, 故采用這種單沖量控制系統(tǒng)尚能滿足生產(chǎn)要求。
2.1.2 雙沖量控制系統(tǒng)
在汽包水位的控制中, 最主要的擾動是蒸汽負(fù)荷的變化。如果根據(jù)蒸汽流量來進(jìn)行校正, 不僅可以補(bǔ)償“虛假水位” 所引起的誤動作, 而且使給水位控制閥的動作十分及時, 從而減少水位波動, 改善控制品質(zhì)。將蒸汽流量信號引入, 就構(gòu)成了雙沖量控制系統(tǒng), 如圖3 所示。從本質(zhì)上看, 雙沖量控制系統(tǒng)是一個前饋(蒸汽流量) 控制加單回路反饋控制的復(fù)合控制系統(tǒng)。這里的前饋僅為靜態(tài)前饋,若需要考慮兩條通道在動態(tài)上的差異, 需引入動態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)。
圖3 所示的連接方式中, 加法器的輸出I 是:
式中 ———液位控制器的輸出;
———蒸汽流量變送器 (一般經(jīng)開方器)的輸出;
———初始偏置值;
———加法器系數(shù), 的設(shè)置一般取1;
———加法器系數(shù), 的值應(yīng)考慮到靜態(tài)前饋補(bǔ)償, 可現(xiàn)場湊試, 也可經(jīng)理論推導(dǎo)得出。
設(shè)置的目的是使其在正常負(fù)荷下, 控制器和加法器的輸出都有一個比較適中的數(shù)值。最好在正常負(fù)荷下,和項(xiàng)接近而相互抵消。
根據(jù)以上分析可知: 自動控制裝置和被控的工藝設(shè)備組成了一個沒有人直接參與的自動化控制系統(tǒng), 操作工坐在操作室里就能觀察到整個裝置的變化。這樣, 既能保證生產(chǎn)過程的安全, 又降低了勞動強(qiáng)度。
近二十年來, 工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的迅速發(fā)展, 加劇了對人類生存環(huán)境的污染, 因此減小工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染也納入了過程控制的目標(biāo)范圍。綜上所述, 過程自動化控制的主要目標(biāo)包括以
下幾個方面:
(1) 保證生產(chǎn)過程的安全和平穩(wěn);
(2) 達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)量和質(zhì)量;
(3) 盡可能地減少原材料和能源消耗;
(4) 把生產(chǎn)對環(huán)境的危害降到最小限度。
3 結(jié)論
因?yàn)楝F(xiàn)代機(jī)械自動化在設(shè)計(jì)和制造上具有多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義, 所以機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造都是圍繞著機(jī)械自動化來進(jìn)行的。機(jī)械自動化技術(shù)所面臨的共性關(guān)鍵技術(shù)是傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、自動化控制技術(shù)、接口技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等。所以說, 機(jī)械自動化系統(tǒng)就是機(jī)電一體化系統(tǒng)。機(jī)電一體化的發(fā)展就是機(jī)械自動化的發(fā)展。廣大設(shè)計(jì)人員應(yīng)清醒地認(rèn)識到機(jī)械設(shè)計(jì)制造只有向機(jī)械自動化設(shè)計(jì)制造方向發(fā)展, 才是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的唯一出路。設(shè)計(jì)人員不能只熱衷于技術(shù)引進(jìn), 不能僅僅安心于作為新技術(shù)的傳播者, 而應(yīng)該作為新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的創(chuàng)造者, 為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟廣闊的天地。
參考文獻(xiàn)
[1]劉武發(fā),劉德平. 機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.
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【關(guān)鍵詞】機(jī)械原理 自動化 機(jī)械產(chǎn)品
一、機(jī)械原理與自動化直接關(guān)系
(一)機(jī)械自動化的定義
機(jī)械自動化是指機(jī)器或者裝置通過機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)自動化的控制,是在一種無人為干預(yù)的前提下,機(jī)械或設(shè)置本身自我完成預(yù)期的、指定的操作和控制的一個過程。機(jī)械自動化也可以稱之為機(jī)電一體化,在20世紀(jì)90年代國際機(jī)器與機(jī)構(gòu)理論聯(lián)合會具體把機(jī)電一體化定義為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化基礎(chǔ)上的發(fā)展。
(二)機(jī)械自動化的科學(xué)技術(shù)
機(jī)械自動化所運(yùn)用的科學(xué)技術(shù)主要是以機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)為主,多門學(xué)科輔助,是一門新生的,復(fù)雜的新型學(xué)科。機(jī)械自動化改變了傳統(tǒng)機(jī)械的發(fā)展,使機(jī)械業(yè)逐步的由機(jī)械電器化向自動化轉(zhuǎn)變。機(jī)械自動化的設(shè)計(jì)制造是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),把各個學(xué)科,各種技術(shù)相結(jié)合,如:機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、接口技術(shù)等,有機(jī)融合的綜合性技術(shù),不在是單一的機(jī)械技術(shù)。機(jī)械自動化具有了智能化,區(qū)別于機(jī)械在功能選擇上的要求,更具人性化,是人的感官和頭腦的延伸,整個系統(tǒng)更加的優(yōu)化、可靠。
二、機(jī)械自動化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和效益
機(jī)械自動化技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)械自動化產(chǎn)品逐步的取代了傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn),它符合了社會發(fā)展的需求,能夠更大程度上為市場和用戶帶來更多的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
(一)生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量的提高
機(jī)械自動化是在傳統(tǒng)的機(jī)械原理上,實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動處理和自動控制。它取代了人為的操作,在一定的范圍內(nèi)能夠更為靈敏、精確的的控制和檢測問題,完成系統(tǒng)指定的要求。同時機(jī)械自動化取代了人為的操作,在一定程度上節(jié)約了人為操作時間,減少了操作者的自我主管意識,而是機(jī)械自身有序的自我工作。保證了最佳的工作質(zhì)量和較高的產(chǎn)品合格率,在生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量上都有顯著的提高。
(二)更具有安全性和可靠性
機(jī)械自動化是由機(jī)械自動的操作,一般具有自我監(jiān)控和自我防范功能,能夠及時的發(fā)現(xiàn)問題和自我修復(fù)問題,采取有效的自我保護(hù)措施。減少人為操作帶來的事故,提高了機(jī)械的使用率。
(三)方便操作,改善性能
機(jī)械自動化產(chǎn)品采用的是程序控制和數(shù)字顯示,在整體操作上簡單、易懂,能夠滿足不同用戶的需求,用戶在選擇產(chǎn)品特點(diǎn)的時候,只需要改變系統(tǒng)中參數(shù)的變化,保障產(chǎn)品的完整度和協(xié)調(diào)度。
(四)功能多、適用范圍大
機(jī)械自動化改變以往的單一的技術(shù)和功能模式,具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能,能夠適應(yīng)不同的場合和領(lǐng)域,更具有操作性和應(yīng)用性。
(五)改善勞動條件,適應(yīng)現(xiàn)代化的發(fā)展
機(jī)械自動化以機(jī)械自動操作取代人為操作,減輕了勞動負(fù)擔(dān),提高了我國自動化經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
(六)節(jié)約能源,減少耗材
機(jī)械自動化是高科技的產(chǎn)物,在一定程度上符合了我國的成產(chǎn)和發(fā)展的要求,實(shí)現(xiàn)資源的合理的優(yōu)化配置,建立節(jié)約型社會。機(jī)械自動化產(chǎn)品逐步的向輕小型發(fā)展,減少了材料的損耗。
三、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化的發(fā)展方向
我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化的發(fā)展雖然隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步都有著顯著的提高,但是與發(fā)達(dá)國家相比,仍然存在著一定的差距。在一些基礎(chǔ)理論方面的發(fā)展還不完善,我國實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化的發(fā)展方向主要表現(xiàn)在以下的幾個方面:
(一)實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化
機(jī)械自動化的發(fā)展和延伸就是向機(jī)電一體化轉(zhuǎn)變,改變傳統(tǒng)的單一模式,實(shí)現(xiàn)自動化、復(fù)合型的發(fā)展。
(二)實(shí)現(xiàn)機(jī)械智能化
機(jī)械自動化同時需要機(jī)械的智能化,它不僅僅代表著人的體力同時也要代表著人的腦力,加強(qiáng)機(jī)械的自我決策和自我行動能力的提高,使它自動化過程中能夠更好的調(diào)節(jié)問題和完成指定操作。
(三)模塊化和網(wǎng)絡(luò)化
機(jī)械模塊化能夠方便產(chǎn)品各個單元的操作,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化,便于企業(yè)能夠更好的找準(zhǔn)自己的生產(chǎn)定位,提高專業(yè)化的機(jī)械自動化單位。同時提高機(jī)械的網(wǎng)絡(luò)化,方便用戶使用和操作,適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展,滿足市場的需求。
(四)微型化和綠色化
微型化是機(jī)械自動化向微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢,提高產(chǎn)品的靈活性,減少了材料的損耗,提高了它的利用率。加強(qiáng)機(jī)械自動化的綠色化,符合社會的發(fā)展觀,保護(hù)自然環(huán)境,對于建設(shè)社會主義新型社會具有重要的意義。
四、結(jié)論
機(jī)械自動化在設(shè)計(jì)和制造上具有多功能、高質(zhì)量、高可靠性和低能耗等優(yōu)點(diǎn),符合國家的發(fā)展需求。機(jī)械自動化技術(shù)是多個學(xué)科技術(shù)的綜合,從本質(zhì)上而言機(jī)械自動化就是機(jī)電一體化系統(tǒng),是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的方向。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì);機(jī)械制造;技術(shù)探討
中圖分類號:TD402文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
前言:在機(jī)械工程當(dāng)中,機(jī)械設(shè)計(jì)是指機(jī)械設(shè)計(jì)人員按照機(jī)械原理對機(jī)器的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動方式、能力以及力的傳遞方式進(jìn)行設(shè)計(jì),對不同的零部件進(jìn)行組織構(gòu)思。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時,可以對制造的需要進(jìn)行滿足,以此為依據(jù)來設(shè)計(jì)方案。
1、 機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造的背景
就在1969年美國的《機(jī)械設(shè)計(jì)概論》雜志主刊上已登載了機(jī)電一體化這一概念。隨后,機(jī)電一體化進(jìn)行了持續(xù)的拓展。英國機(jī)械制造工程師會所在1986年為現(xiàn)代化機(jī)械論述了這樣的定義:現(xiàn)代化機(jī)械是“根據(jù)計(jì)算機(jī)訊息網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的,用以實(shí)現(xiàn)包含機(jī)械動力、運(yùn)轉(zhuǎn)和能量流動等動力學(xué)任務(wù)的機(jī)械或機(jī)電零部件互相聯(lián)系的體系”。它和前面所提到的機(jī)電一體化是相同的,所以能說現(xiàn)代化機(jī)械自然是指機(jī)電一體化體系。20世紀(jì)80年代國際機(jī)械和單位理念聯(lián)合協(xié)會進(jìn)行了如下的定義:機(jī)電一體化是精密機(jī)械系統(tǒng)、電子調(diào)控和體系思想在機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造流程中的協(xié)作融合。所以又能說機(jī)電一體化根本上是在機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造與其自動化基礎(chǔ)上的拓展。把以往的機(jī)械設(shè)計(jì)制造與現(xiàn)代的機(jī)械自動化實(shí)施了對比,顯示出具有自動化的特性是現(xiàn)代化機(jī)械和以往的機(jī)械在性能上的根本區(qū)別。機(jī)械自動化在所有行業(yè)的運(yùn)用和拓展,表現(xiàn)出機(jī)械自動化的優(yōu)勢和功效。就是功能多樣化、高效率節(jié)奏、高度可信率、節(jié)約材料、節(jié)約資源,持續(xù)完善人們生產(chǎn)生活的多元化需要。
2、 機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)分析
2.1 機(jī)械設(shè)計(jì)的初期計(jì)劃設(shè)計(jì)分析
機(jī)械設(shè)計(jì)要進(jìn)行初期的計(jì)劃設(shè)計(jì),其在工作方面和計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)需求析比較類似,在設(shè)計(jì)之前要對機(jī)器設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行調(diào)查和分析,在分析要求的過程中,對機(jī)器應(yīng)該具備的功能也要進(jìn)行掌握。以此作為機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),然后在設(shè)計(jì)以及制造過程中要對相應(yīng)的約束條件進(jìn)行規(guī)定。
2.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案分析
在機(jī)械設(shè)計(jì)中,方案設(shè)計(jì)是關(guān)鍵的部分,方案也是設(shè)計(jì)的靈魂,其決定著設(shè)計(jì)的成敗。在設(shè)計(jì)階段,會遇到很多的問題,主要要面對的問題就是實(shí)際和理論之間的矛盾。方案設(shè)計(jì)不僅僅要符合機(jī)器本身的性能,同時,在功能方面也要進(jìn)
行滿足。在方案設(shè)計(jì)方面,對檢驗(yàn)人員對機(jī)器開發(fā)、認(rèn)識以及創(chuàng)新方面都要進(jìn)行重視。在設(shè)計(jì)階段,主要的步驟可以簡單概括為對工作原理進(jìn)行定義、對機(jī)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定、對機(jī)器運(yùn)動方式進(jìn)行設(shè)計(jì)、對零部件的選取與設(shè)計(jì)進(jìn)行判斷、對制圖進(jìn)行設(shè)計(jì)以及對初步設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)查。
2.3 機(jī)械設(shè)計(jì)的主要技術(shù)設(shè)計(jì)分析
機(jī)械設(shè)計(jì)中,對技術(shù)層面的要求最為嚴(yán)格,在這個階段要對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行校對,同時,要對圖紙進(jìn)行計(jì)算,對設(shè)計(jì)總圖和部分草圖要進(jìn)行對比和核對分析。在機(jī)械設(shè)計(jì)方面對每個部分都要進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)時要進(jìn)行非常嚴(yán)格的核對,不能出現(xiàn)疏漏的情況,同時,在校對方面也要保證質(zhì)量。對要進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的機(jī)械,在設(shè)計(jì)時,要根據(jù)產(chǎn)品進(jìn)行定型設(shè)計(jì)。
2.4 機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)發(fā)展趨勢分析
2.4.1 針對現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)械設(shè)計(jì)
現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品對機(jī)械設(shè)計(jì)提出了更高的要求,因此,在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時,在技術(shù)層面一定要不斷的進(jìn)行改善。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)要更加具有智能化特點(diǎn),主要的方式就是利用現(xiàn)代化設(shè)計(jì)手段,在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件和虛擬的設(shè)計(jì)技術(shù),對產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行虛擬化,同時,利用多媒體技術(shù)對產(chǎn)品的性能、結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬演示,以達(dá)到更好的設(shè)計(jì)效果。在機(jī)械設(shè)計(jì)方面要更加的系統(tǒng)化,機(jī)械設(shè)計(jì)
中包含著很多的部件,這些部件要有機(jī)的結(jié)合在一起才能形成整體的設(shè)計(jì),同時,要具有一定的層次性,在經(jīng)過系統(tǒng)設(shè)計(jì)以后才能實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)。最后是要具有模塊化特點(diǎn),這種理念在設(shè)計(jì)方面比較簡單,但是,要保證機(jī)械設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)模塊組合,在產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)要具有特性,要根據(jù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品特性來進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì),在這個過程中要利用計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品進(jìn)
行構(gòu)建,同時,進(jìn)行必要的推理,最終形成方案設(shè)計(jì)。
2.4.2 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的未來發(fā)展與前景分析
機(jī)械產(chǎn)品在性能方面要更加的優(yōu)良,因此,在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)過程中要以提高產(chǎn)品的性能為目標(biāo),其中機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)良性主要體現(xiàn)在可靠性技術(shù)以及控制技術(shù)方面。機(jī)械設(shè)計(jì)要更加適合市場發(fā)展,在激烈的市場競爭中能夠獲得發(fā)展空間,產(chǎn)品在形成以后要能夠在市場中進(jìn)行拓展。同時,在經(jīng)濟(jì)環(huán)境不斷變化的情況下,要不斷開發(fā)新技術(shù),這樣能夠在機(jī)械設(shè)計(jì)方面應(yīng)用新技術(shù)。新技術(shù)要具備一定的競爭優(yōu)勢,主要體現(xiàn)在技術(shù)方面的創(chuàng)新,成本方面的降低,智能化設(shè)計(jì)等。應(yīng)用新技術(shù)來提高機(jī)械設(shè)計(jì)的市場競爭能力,對企業(yè)未來在機(jī)械設(shè)計(jì)方面,節(jié)能環(huán)保理念也要進(jìn)行體現(xiàn),近年來,人們對環(huán)境保護(hù)越來越重視,在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中,綠色設(shè)計(jì)成為了主要發(fā)展方向。機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品以智能化和綠色化為基礎(chǔ),在對能源進(jìn)行利用時,能夠利用機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源的利用最大化,對實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用更加有幫助。
3、機(jī)械制造的技術(shù)分析
3.1 機(jī)械制造技術(shù)的特點(diǎn)分析
機(jī)械制造技術(shù)要符合當(dāng)代技術(shù)發(fā)展要求,在機(jī)械設(shè)計(jì)方面要更加具備當(dāng)代的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)在應(yīng)用過程中出現(xiàn)了越來越不能滿足現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品需求的情況,雖然其在制造技術(shù)方面在不斷的更新,同時,使用的設(shè)備也在不斷的更換,但是,在原有基礎(chǔ)上要不斷的更新技術(shù),對技術(shù)進(jìn)行利用,作為其發(fā)展的基礎(chǔ)。
市場經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展過程中,機(jī)械制造技術(shù)要做到能夠適應(yīng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。工業(yè)發(fā)展過程中對各方面都提出了新的要求,近年來,工業(yè)發(fā)展速度非常快,而且在不斷的融入新的技術(shù)體系。工業(yè)生產(chǎn)過程中對計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息技術(shù)進(jìn)行了很好的融合,為了更好的提高生產(chǎn)效率,應(yīng)該對機(jī)械制造技術(shù)進(jìn)行革新。提高生產(chǎn)效率滿足客戶的需要,能夠提高市場占有率。機(jī)械制造技術(shù)在技術(shù)范圍上要進(jìn)行擴(kuò)大,同時,在生產(chǎn)加工方面要不斷的發(fā)展。
3.2我國機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀以及發(fā)展方向分析
機(jī)械制造的管理。計(jì)算機(jī)管理制度對于機(jī)械制造業(yè)而言,是一種未來發(fā)展的方向。組織體制與生產(chǎn)模式的更新發(fā)展,營造出最新的 JIT、AM、LP 以及 CE 等管理理念。在我國,這種管理機(jī)制還是比較匱乏的,只有很少的機(jī)械制造企業(yè)進(jìn)行這樣的管理。因此,我國應(yīng)該加強(qiáng)機(jī)械制造的管理機(jī)制。機(jī)械制造的設(shè)計(jì)。工業(yè)發(fā)達(dá)國家都會采用設(shè)計(jì)方法,并且不斷更新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。尤其是計(jì)算機(jī)輔助軟件的應(yīng)用-CAD 技術(shù)的應(yīng)用,讓更多企業(yè)開始了無圖紙的機(jī)械制造。然而,在我國,則缺乏這種計(jì)算機(jī)軟件技術(shù),或者是這樣的技術(shù)應(yīng)用并不廣泛。因此,在這一技術(shù)層面上,我國需要努力與發(fā)展。機(jī)械制造的工藝分析。機(jī)械制造以高精度、高精細(xì)加工作為其發(fā)展的趨勢。最新的技術(shù),如微型加工、納米加工技術(shù)、激光加工技術(shù)、電磁加工技術(shù)等等。這些技術(shù)都屬于高端的加工技術(shù),在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家,這些技術(shù)應(yīng)用較為廣泛。
4、結(jié)束語
綜上所述,由于現(xiàn)代化機(jī)械自動化在設(shè)計(jì)和制造上具備多功能性、高品質(zhì)、高可信率、低能源消耗的優(yōu)勢,因此機(jī)械設(shè)計(jì)與制造都是環(huán)繞機(jī)械自動化來施行的。機(jī)電一體化的拓展就是機(jī)械自動化的拓展。所有設(shè)計(jì)師必需清楚地意識到機(jī)械設(shè)計(jì)制造唯有朝機(jī)械自動化設(shè)計(jì)制造的前景拓展,才可能是機(jī)械工業(yè)拓展中獨(dú)辟蹊徑的出路。
參考文獻(xiàn):
[1]張義臣. 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造的相關(guān)技術(shù)分析[J]. 科技創(chuàng)業(yè)家,2014,08.
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關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì);課程設(shè)計(jì);教學(xué);措施
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)41-0178-03
一、引言
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個十分重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)及其他先修課程的相關(guān)知識解決工程實(shí)際問題的能力。通過課程設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練,強(qiáng)化學(xué)生對機(jī)械設(shè)計(jì)課程的相關(guān)知識的理解,對一般機(jī)械零件設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則、方法和步驟有一個系統(tǒng)全面的掌握,充分培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械綜合設(shè)計(jì)能力、工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力,為后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ)。隨著我國高校教育教學(xué)體系改革的不斷發(fā)展與深入,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)這一實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)也越來越受到重視[1]。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革已成為高校機(jī)械類專業(yè)教學(xué)改革的一項(xiàng)重要內(nèi)容。
二、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀分析
隨著我國高校教育教學(xué)改革的不斷深入,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革也受到了越來越多的關(guān)注。由于機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的改革成效不僅取決于其自身的改革,還受到機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革的制約,雖然近年來不少專家學(xué)者進(jìn)行了大量針對性的研究,但目前仍未能有效解決在設(shè)計(jì)內(nèi)容、教學(xué)模式、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面的問題,難以充分發(fā)揮其在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力方面應(yīng)有的功能,與當(dāng)前應(yīng)用創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的總體要求還有較大的差距。具體而言,目前的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)還存在以下幾個方面的問題。
1.設(shè)計(jì)題目單一,設(shè)計(jì)內(nèi)容雷同。目前的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)絕大多數(shù)為二級減速器的設(shè)計(jì),原因在于減速器為典型的通用設(shè)備,包含了機(jī)械設(shè)計(jì)課程中介紹的幾何所有零件類型,對于學(xué)生掌握常用零件的設(shè)計(jì)方法有重要意義,但是,這種沿用了幾十年的單一設(shè)計(jì)主題模式,已難以適應(yīng)現(xiàn)代人才培養(yǎng)模式的要求[2]。由于設(shè)計(jì)題目單一,導(dǎo)致學(xué)生的興趣大打折扣,難以調(diào)動其積極性。雖然是一人一題,但都只是在具體的設(shè)計(jì)參數(shù)上有所差別,在設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)步驟方面無任何區(qū)別,因此,仍難以從根本上杜絕抄襲現(xiàn)象。同時由于設(shè)計(jì)過程過于程序化,相關(guān)教材與資料上都有詳細(xì)介紹,容易使學(xué)生感覺枯燥、乏味,不能充分發(fā)揮其創(chuàng)造性思維。
2.教學(xué)方法僵化,教學(xué)手段守舊。目前機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)基本上是沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方法,即在任課教師擬定設(shè)計(jì)題目后,學(xué)生按照課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書介紹的方法和步驟依次完成方案設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)計(jì)算、裝配圖設(shè)計(jì)、零件圖繪制、設(shè)計(jì)說明書撰寫和答辯。由于這一套流程多年來已基本程序化,學(xué)生只需機(jī)械地照搬,依葫蘆畫瓢即可,難以展開創(chuàng)新性思維,而任課教師的指導(dǎo)工作主要是督促學(xué)生按照設(shè)計(jì)流程完成各項(xiàng)具體任務(wù)和解答學(xué)生設(shè)計(jì)過程中的細(xì)節(jié)問題,較少注重學(xué)生的獨(dú)立思考與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。雖然CAD技術(shù)等先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用,但目前的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)大多仍采用圖板繪圖,雖然這樣做不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的手工繪圖能力,還能減少學(xué)生相互投機(jī)抄襲的機(jī)率,但并不能因噎廢食,畢竟計(jì)算機(jī)繪圖已是目前機(jī)械設(shè)計(jì)的主流。
3.計(jì)劃安排不周全,評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不科學(xué)。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一般與機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)安排在同一學(xué)期,在授課結(jié)束后的學(xué)期末進(jìn)行。由于考試科目較多,許多學(xué)生忙于應(yīng)付考試,難以集中精力進(jìn)行課程設(shè)計(jì),因而課程設(shè)計(jì)質(zhì)量難以保證。部分高校為了便于管理,將學(xué)期的最后一周設(shè)為考試周,致使整個課程設(shè)計(jì)階段,學(xué)生的主要精力都用于準(zhǔn)備考試,對課程設(shè)計(jì)不重視,甚至是敷衍應(yīng)付,致使課程設(shè)計(jì)流于形式。此外,課程設(shè)計(jì)成績的評定也缺乏科學(xué)、規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn),基本上由任課教師自行確定。目前的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)考核主要從四個方面進(jìn)行考核:平時考核,包括考勤、進(jìn)度、態(tài)度和獨(dú)立完成能力等;圖紙考核,包括結(jié)構(gòu)正確性、整潔性和規(guī)范性;設(shè)計(jì)說明書考核,包括內(nèi)容完整性、正確性和規(guī)范性;答辯考核,包括回答問題的正確性和使用手冊的熟練性。雖然這種評價(jià)方式相對比較全面,但只是一種事后評價(jià)機(jī)制,缺失了對學(xué)生進(jìn)行正確引導(dǎo)的功能,而且在實(shí)際執(zhí)行時缺乏量化指標(biāo),主觀性較強(qiáng),受學(xué)生擴(kuò)招的影響,一名教師往往指導(dǎo)多個班級的課程設(shè)計(jì),每個班級學(xué)生多達(dá)40多人,教師很難把握每名學(xué)生的具體情況。此外,現(xiàn)有評價(jià)體系中對學(xué)生創(chuàng)新能力的評價(jià)尚未引起足夠重視,難以激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
三、改革的具體措施
為了有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量,強(qiáng)化學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),解決目前存在的上述問題,必須從設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)模式、教學(xué)方法和考核評價(jià)等各個方面進(jìn)行全面改革,建立一套系統(tǒng)高效的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)體系。總體而言,改革應(yīng)從以下幾個方面進(jìn)行。
1.優(yōu)選設(shè)計(jì)課題,強(qiáng)調(diào)應(yīng)用與創(chuàng)新能力的結(jié)合。針對目前設(shè)計(jì)內(nèi)容單一、設(shè)計(jì)流程固化的問題,應(yīng)結(jié)合課程教學(xué)要求與專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃精心選擇設(shè)計(jì)題目,優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容,不僅要深化學(xué)生對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解與消化,強(qiáng)化其工程應(yīng)用能力的培養(yǎng),還要兼顧學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的減速器設(shè)計(jì)題目雖然單一,但其涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中涉及的幾乎全部零件,有助于學(xué)生掌握通用機(jī)械的設(shè)計(jì)方法,是其他任何類型的機(jī)械結(jié)構(gòu)都不可替代的。因此,應(yīng)在保留減速器設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,選擇更加靈活、更富有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)題目,如搬運(yùn)機(jī)器人、牛頭創(chuàng)床、糖果包裝機(jī)等。這些題目既涉及到機(jī)構(gòu)方案選擇與運(yùn)動原理分析,又涉及到減速器等具體零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算,在方案設(shè)計(jì)時可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新意識,在詳細(xì)設(shè)計(jì)時則強(qiáng)化了學(xué)生對一般零部件設(shè)計(jì)的具體方法,有效實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的結(jié)合。同時,也深化了機(jī)械原理相關(guān)知識的掌握與應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)課程的有效結(jié)合。考慮到課程設(shè)計(jì)周期較短,上述課題難以單獨(dú)完成,應(yīng)采用課題組形式,每個課題組2~3人,承擔(dān)一個設(shè)計(jì)課題。總體方案由小組全體成員共同完成,每個成員獨(dú)立完成一部分零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)。采用這種模式既可培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識和協(xié)作意識,也能培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力。
2.改進(jìn)設(shè)計(jì)模式,由簡單模仿向深度思考轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)雖然在形式上是一人一題,但除了具體參數(shù)有所差別以外,設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)步驟及方法都是一模一樣的,且相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書中均給出了相應(yīng)的案例,學(xué)生只需簡單地模仿即可完成全部設(shè)計(jì)任務(wù)。許多學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中依葫蘆畫瓢,生搬硬套,甚至在別人的設(shè)計(jì)結(jié)果基礎(chǔ)上修改參數(shù)變成自己的設(shè)計(jì),導(dǎo)致課程設(shè)計(jì)的基本教學(xué)要求都難以保證。通過改進(jìn)設(shè)計(jì)模式,采用分組設(shè)計(jì)模式,使設(shè)計(jì)題目真正做到差異化,總體方案與設(shè)計(jì)步驟必須通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作和個人深度思考完成,杜絕簡單模仿甚至抄襲的可能性,有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新意識。其次,為了防止課程設(shè)計(jì)與期末考試沖突,對有課程設(shè)計(jì)任務(wù)的學(xué)生,應(yīng)在課程設(shè)計(jì)之前進(jìn)行課程考試。對于目前實(shí)行小學(xué)期制的高校,將課程設(shè)計(jì)安排在小學(xué)期更為合理。此外,為了更好地促進(jìn)課程設(shè)計(jì)效果,改變目前課堂教學(xué)與課程設(shè)計(jì)完全分離的模式,將兩者融為一體,即在課程開始時將課程設(shè)計(jì)的任務(wù)下達(dá)到每個學(xué)生,學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中便開始構(gòu)思并不斷完善設(shè)計(jì)方案,熟悉設(shè)計(jì)方案中涉及的相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)方法,不僅為后期的正式設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ),也可激發(fā)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)興趣,真正做到有的放矢、學(xué)以致用。
3.豐富設(shè)計(jì)手段,熟練掌握多種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。裝配圖與零件圖的繪制是機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容,目前絕大多數(shù)高校仍要求學(xué)生采用手工繪圖,有多方面的原因:一是沒有足夠的機(jī)房和電腦供學(xué)生使用;二是為了鍛煉學(xué)生的手工繪圖能力;三是防止學(xué)生抄襲,因?yàn)椴煌瑢W(xué)生圖紙內(nèi)容基本相同,僅參數(shù)不同,采用電子圖紙更易于修改抄襲。然而,CAD繪圖已成為目前制造領(lǐng)域的主流,計(jì)算機(jī)繪圖已成為大學(xué)生必須掌握的基本技能,因此高校教務(wù)部門和任課教師應(yīng)積極創(chuàng)造條件,盡可能讓學(xué)生采用CAD繪圖,至少要做到部分圖紙采用計(jì)算機(jī)繪制。此外,虛擬仿真、有限元分析等現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用,為了使學(xué)生更好地適應(yīng)社會需求,課程設(shè)計(jì)中應(yīng)增加相應(yīng)的訓(xùn)練內(nèi)容,讓學(xué)生熟練掌握多種常用的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù),為后續(xù)的學(xué)習(xí)及就業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)。
4.規(guī)范考核評價(jià)體系,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與潛能。考核評價(jià)體系是課程設(shè)計(jì)教學(xué)體系的一項(xiàng)重要內(nèi)容,既是檢驗(yàn)學(xué)生課程設(shè)計(jì)完成質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn),也是教師總結(jié)改進(jìn)教學(xué)方法的依據(jù)。建立規(guī)范科學(xué)的考核機(jī)制不僅可以有效引導(dǎo)學(xué)生按照教學(xué)要求高質(zhì)量、高效率地完成課程設(shè)計(jì),也可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與自主思考的潛能。針對目前機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)考核模式存在的弊端,將考核評價(jià)納入課程設(shè)計(jì)的全過程,實(shí)行分階段考核模式,依次進(jìn)行設(shè)計(jì)方案考核、設(shè)計(jì)過程考核和設(shè)計(jì)結(jié)果考核。設(shè)計(jì)方案考核重點(diǎn)考核設(shè)計(jì)方案的創(chuàng)新性、合理性、實(shí)用性,激勵學(xué)生在實(shí)用背景下進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)過程考核側(cè)重考核學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、設(shè)計(jì)手冊與設(shè)計(jì)軟件使用的熟練程度、完成設(shè)計(jì)任務(wù)的獨(dú)立性與積極性等;設(shè)計(jì)結(jié)果考核則是對設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)說明書進(jìn)行考核,重點(diǎn)檢查設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)確性、完整性和設(shè)計(jì)圖紙的正確性、規(guī)范性,對于手繪圖紙還應(yīng)兼顧整潔性。為了檢驗(yàn)學(xué)生對設(shè)計(jì)中相關(guān)知識的理解與應(yīng)用,并及時解決出現(xiàn)的問題,將答辯考核分散到設(shè)計(jì)過程中,重點(diǎn)針對學(xué)生設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行質(zhì)詢,使答辯不僅只是一種考核形式,更可作為解決學(xué)生設(shè)計(jì)中出現(xiàn)問題的一種手段,強(qiáng)化學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的理解與掌握。采取分段式考核方式,可將學(xué)生對設(shè)計(jì)結(jié)果的關(guān)注轉(zhuǎn)為對設(shè)計(jì)過程的重視,防止投機(jī)取巧和模仿抄襲等現(xiàn)象的發(fā)生,有效保證和提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量。
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類大學(xué)生重要的實(shí)踐環(huán)節(jié),也是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,不僅涉及設(shè)計(jì)選題、設(shè)計(jì)指導(dǎo)和考核評價(jià)等多個方面的內(nèi)容,還與教學(xué)計(jì)劃、軟硬件條件等因素有關(guān)。為了有效提高這一實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量,必須不斷深化教學(xué)改革,改革課程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式,克服現(xiàn)有機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)體系中存在的各種弊端,建立一套規(guī)范合理、行之有效的新的教學(xué)體系,并在不斷的教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行改進(jìn)與完善。
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[關(guān)鍵詞]培養(yǎng)目標(biāo);課程設(shè)計(jì);能力培養(yǎng);實(shí)踐
[DOI]10. 13939/j. cnki. zgsc. 2016. 06. 152
作為一所中職院校,一直以來青海省工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)校的培養(yǎng)目標(biāo)都是為企業(yè)培養(yǎng)技術(shù)型的人才。近幾年來,我們也確實(shí)為企業(yè)輸送了大量的畢業(yè)生。可是,從隨后企業(yè)反饋的信息來看,我們培養(yǎng)的學(xué)生擁有一定的理論知識,但是實(shí)際動手能力很差,面對生產(chǎn)實(shí)際中的眾多機(jī)械時表現(xiàn)得無從下手,無所適從。經(jīng)過分析我們發(fā)現(xiàn),出現(xiàn)這種問題的原因是,我們一直固守著數(shù)千年來的“傳道、授業(yè)、解惑”的信條,忽視了對學(xué)生創(chuàng)造能力的開發(fā)和培養(yǎng),致使我們培養(yǎng)出來的人才特點(diǎn)是“墨守成規(guī)、死記硬背、唯書至上、高分低能”。一方面企業(yè)要發(fā)展,需要學(xué)校為其輸送合格的技能人才,另一方面學(xué)校在對人才培養(yǎng)的基本要求中,沒有把能力培養(yǎng)作為一項(xiàng)基本技能來要求。目前,隨著對素質(zhì)概念的深入理解和素質(zhì)教育的實(shí)施,在教學(xué)中如何注重能力培養(yǎng)是整個教學(xué)思想中應(yīng)該著重考慮的問題。把培養(yǎng)能力放在教學(xué)目標(biāo)的首位,已經(jīng)成為多數(shù)專業(yè)課教師的自覺認(rèn)識,但在教學(xué)過程中如何培養(yǎng)能力呢?文章試以機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)這門課程中知識向能力的轉(zhuǎn)化過程來探求培養(yǎng)能力的基本途徑。
1 明確機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程在工程教育中的作用和地位,確立教學(xué)改革的指導(dǎo)思想
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是機(jī)械類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課,其主要任務(wù)是學(xué)生學(xué)習(xí)本學(xué)科(包括鄰近學(xué)科)的科學(xué)技術(shù)理論,掌握處理有關(guān)工程實(shí)際問題的基本概念、基本方法和基本技能,它同各類基礎(chǔ)課和其他技術(shù)基礎(chǔ)課一起,構(gòu)成了學(xué)生能力發(fā)展的基礎(chǔ),因此在工程教育中占有重要地位。
近年來,隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展,新的機(jī)器不斷出現(xiàn),機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作為機(jī)械類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,與工業(yè)發(fā)展水平密切相關(guān),在機(jī)械工業(yè)發(fā)展中的作用是不可忽視的。而對于機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的教學(xué),我們一直采用加以分析,也就是認(rèn)識機(jī)械為主的教學(xué)體系,偏重培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力,忽視了對學(xué)生能力的培養(yǎng)。本來可在實(shí)踐中學(xué)習(xí)的知識,卻要大量占用理論學(xué)時來講述;舊的知識舍不得丟掉,新知識又要增加,理論學(xué)時壓縮不下來,實(shí)踐環(huán)節(jié)自然無法增加。尤其是“傳道、授業(yè)、解惑”的信條根深蒂固,沒有把傳授知識和培養(yǎng)能力有機(jī)地結(jié)合起來,沒有將能力的培養(yǎng)貫穿在整個教學(xué)過程的始終,考試考的是學(xué)生的記憶力和理解推理能力,而不是學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)造能力。因此,無法建立起合理的知識能力結(jié)構(gòu),很難做到整體優(yōu)化,很難在規(guī)定的學(xué)習(xí)年限內(nèi)取得人才培養(yǎng)的最佳效果。
根據(jù)以上認(rèn)識及對人才市場的分析,筆者認(rèn)為我們應(yīng)根據(jù)企業(yè)對應(yīng)用型人才的需求和培養(yǎng)應(yīng)用型人才的特點(diǎn),修訂機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的基本要求,對課程體系和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。以設(shè)計(jì)為中心,以培養(yǎng)能力為目的,安排教學(xué)內(nèi)容,按設(shè)計(jì)的順序安排教學(xué)順序。目的是使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí),能滿足工廠產(chǎn)品更新?lián)Q代和技術(shù)革新對人才的需求,增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。
2 以培養(yǎng)能力為目的,開展課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革
能力是人順利完成某種活動的比較穩(wěn)定的心理特征。“知識是能力的基礎(chǔ),能力只有在掌握知識與運(yùn)用知識的過程中才得以發(fā)展……能力的高低又反過來制約著知識掌握過程的速度、深淺和成效……必須寓能力培養(yǎng)于知識傳授之中,而知識的傳授又必須著眼于培養(yǎng)能力”。對于機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)這門課來說課程設(shè)計(jì)是學(xué)生將所學(xué)知識轉(zhuǎn)化為能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié),因此,我們對課程設(shè)計(jì)的改革傾注了較大的精力。比如,為了使學(xué)生能受到比較全面的鍛煉,我們圍繞“增強(qiáng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)能力”這個中心選擇題目的標(biāo)準(zhǔn)是:要求執(zhí)行構(gòu)件有兩種或兩種以上運(yùn)動的協(xié)調(diào)配合,其中必須有一種運(yùn)動要經(jīng)過運(yùn)動形式的變換,而且主體機(jī)構(gòu)必須能夠承受較大外載荷。經(jīng)過幾輪的設(shè)計(jì)和實(shí)踐,我們現(xiàn)在的題目有牛頭刨、插床、型煤成型、步進(jìn)輸送機(jī)四種類型10個規(guī)格。這些題目包含有連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等基本機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和組合,以及定軸輪系、行星輪系、有級變速傳動等傳動設(shè)計(jì)。在輔導(dǎo)設(shè)計(jì)時,主要引導(dǎo)學(xué)生能根據(jù)運(yùn)動協(xié)調(diào)關(guān)系、構(gòu)件條件或參考現(xiàn)有機(jī)器來分析確定各基本機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的原始參數(shù)。這樣,學(xué)生基本上學(xué)會了簡單機(jī)器的運(yùn)動原理設(shè)計(jì),鞏固了課堂所學(xué)知識。
為了使機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)和機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)結(jié)合起來,對傳統(tǒng)的機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)進(jìn)行改革,我們選擇了機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中所設(shè)計(jì)的機(jī)器運(yùn)動簡圖一部分,作為機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)的題目,進(jìn)行了圓柱齒輪減速機(jī)和機(jī)床主傳動裝置的設(shè)計(jì)。這樣兩個課程設(shè)計(jì)首次有機(jī)地結(jié)合起來,共同使學(xué)生經(jīng)歷了機(jī)器設(shè)計(jì)全過程的鍛煉。由于和機(jī)器運(yùn)動設(shè)計(jì)結(jié)合起來,從而使機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)變得形式多樣,豐富多彩,學(xué)生設(shè)計(jì)水平明顯提高,構(gòu)思活躍,思路清晰。
通過這樣兩個情同骨肉的課程設(shè)計(jì),學(xué)生的設(shè)計(jì)水平將提高一個檔次,為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)能適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展,綜合應(yīng)用機(jī)、液、電、光等先進(jìn)技術(shù)打下基礎(chǔ)。再加上計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的推廣與應(yīng)用,使學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力得到充分的發(fā)揮,加快實(shí)現(xiàn)從學(xué)生到勞動者的角色轉(zhuǎn)換。
3 通過實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革和建設(shè)培養(yǎng)能力
關(guān)鍵詞:工程力學(xué) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 單缸內(nèi)燃機(jī) 課程改革
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1673-291X(2011)30-0332-02
一、機(jī)械工程基礎(chǔ)課程的現(xiàn)狀及問題
“機(jī)械工程基礎(chǔ)”課程是我院針對一年級學(xué)生設(shè)置的專業(yè)核心課程,包括工程力學(xué)與機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)兩部分,教學(xué)總數(shù)78學(xué)時。
該課程的總體目標(biāo)是使學(xué)生獲得常用機(jī)械的工作原理、使用手冊和有關(guān)規(guī)范、設(shè)計(jì)機(jī)械傳動裝置和簡單機(jī)械等等方面的能力。為今后在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品加工、檢驗(yàn)和設(shè)備維護(hù)等崗位群所需要的職業(yè)資格打下良好的基礎(chǔ)。同時也需要通過本課程的學(xué)習(xí)獲得必要的方法能力及社會能力,使學(xué)生具有職業(yè)發(fā)展和遷移的能力,即具有持續(xù)發(fā)展和終身學(xué)習(xí)的能力。
機(jī)械工程基礎(chǔ)是根據(jù)高技能人才培養(yǎng)發(fā)展的需要和課程改革的要求應(yīng)運(yùn)而生,它在教學(xué)計(jì)劃中起著承先啟后的作用,是學(xué)生由偏重理論學(xué)習(xí)向結(jié)合工程實(shí)踐學(xué)習(xí)的過渡和轉(zhuǎn)折點(diǎn);對建立學(xué)生工程意識、培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力、養(yǎng)成學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)起到了潛移默化的作用。應(yīng)該說它不僅具有較強(qiáng)的理論性,同時具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性。
然而現(xiàn)在的機(jī)械工程基礎(chǔ)課程還是以理論為主,理論與實(shí)踐沒有緊密聯(lián)系,甚至有些脫節(jié);而且在課時大幅減少的情況下,機(jī)械工程基礎(chǔ)又分割成了工程力學(xué)與機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)兩部分,這兩部分也沒有緊密關(guān)聯(lián)。作為教學(xué)效果,學(xué)生總是反應(yīng)沒有學(xué)會,如果嚴(yán)格要求,一般的班級不及格率要超過40%。這樣的效果是很成問題的。
二、模塊化的項(xiàng)目作為解決方案
其實(shí),工程力學(xué)與機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)兩部分之間有一個人所共知的聯(lián)系,那就是工程力學(xué)可以為具體零件的設(shè)計(jì)服務(wù),機(jī)構(gòu)傳動也為力學(xué)提供了最鮮活的例證。但是目前的課程中也沒有太多體現(xiàn)。一直采用的是以課堂理論教學(xué)為主的教學(xué)模式,實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的薄弱導(dǎo)致了學(xué)生在實(shí)際操作中存在許多不足之處。究其原因,主要是由于傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在著先天不足。單調(diào)的教學(xué)手段降低了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣,統(tǒng)一的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求忽視了學(xué)生個體之間的差異。在以往教學(xué)改革實(shí)踐中,強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際,但只是在開始時將課程內(nèi)容刻意地分為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個部分,或者只是通過減少理論教學(xué)時間和增加實(shí)踐教學(xué)時間,然后在實(shí)施過程中又機(jī)械地加以疊加。因此,這種改革只是一種形式上的改革,只有從突破傳統(tǒng)模式上著手,才能從根本上改變這種狀況。
首先,在課程的總體順序上進(jìn)行調(diào)整,傳統(tǒng)的機(jī)械工程基礎(chǔ)是先講工程力學(xué)(又包括靜力學(xué)和材料力學(xué)),后講機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。其實(shí)材料力學(xué)在本課程中主要是為機(jī)械零件的設(shè)計(jì)來服務(wù)。現(xiàn)在可將兩部分融合起來學(xué)習(xí)。具體的做法是機(jī)械設(shè)計(jì)分成單元模塊與工程力學(xué)交替學(xué)習(xí),而且是將機(jī)械設(shè)計(jì)部分放在前,工程力學(xué)在后的順序進(jìn)行。
其次,在課程的內(nèi)容上突出對學(xué)生職業(yè)能力的訓(xùn)練,理論知識的選取緊緊圍繞工作任務(wù)完成的需要來進(jìn)行,同時又充分考慮了高等職業(yè)教育對理論知識學(xué)習(xí)的需要,并融合了相關(guān)職業(yè)資格證書對知識、技能和態(tài)度的要求。項(xiàng)目設(shè)計(jì)以單缸內(nèi)燃機(jī)的拆裝和性能分析、車床主軸箱的拆裝和性能分析、齒輪減速器的拆裝和設(shè)計(jì)為線索來進(jìn)行。教學(xué)過程中,要通過校企合作,校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)等多種途徑,采取工學(xué)結(jié)合的形式,充分開發(fā)學(xué)習(xí)資源,給學(xué)生提供豐富的實(shí)踐機(jī)會。教學(xué)效果評價(jià)采取過程評價(jià)與結(jié)果評價(jià)相結(jié)合的方式,通過理論與實(shí)踐相結(jié)合,重點(diǎn)評價(jià)學(xué)生的職業(yè)能力 。
學(xué)習(xí)性工作載體以減速器、單缸內(nèi)燃機(jī)、車床主軸箱(自行車、電動車、小型縫紉機(jī)、修鞋機(jī)、牛頭刨可作為替代項(xiàng)目)等典型機(jī)械來完成。比如單缸內(nèi)燃機(jī)項(xiàng)目涵蓋了多種機(jī)構(gòu),是培養(yǎng)學(xué)生知識、技能、職業(yè)態(tài)度較好的工作平臺,有助于開闊學(xué)生的視野、開發(fā)思維、運(yùn)用相關(guān)的專業(yè)知識解決問題。再比如一個車床主軸箱就涵蓋了以上幾門學(xué)科的內(nèi)容:從輪系――主軸,這中間涉及齒輪、軸等零件的尺寸確定,涉及齒輪、軸等零件的材料和熱處理方式的選擇,涉及齒輪、軸等零件的結(jié)構(gòu)圖,涉及齒輪、軸等零件的加工工藝,涉及軸上零件裝拆、軸承選擇,涉及輪系傳動比、末輪轉(zhuǎn)速計(jì)算等。通過對各學(xué)科知識間的綜合,將原本孤立的知識重新整合起來,形成系統(tǒng),有利于進(jìn)一步提高學(xué)生分析問題和解決實(shí)際問題的能力。
這些項(xiàng)目能覆蓋課程大部分學(xué)習(xí)內(nèi)容,通過工作任務(wù)的實(shí)施,引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程,設(shè)置典型工作任務(wù)的學(xué)習(xí)情境,學(xué)生在實(shí)施學(xué)習(xí)情境的過程中,能結(jié)合課程教授的知識,形成和加強(qiáng)運(yùn)用力學(xué)知識及簡單機(jī)械設(shè)計(jì)的能力。我們又提供了一些具有一定趣味性和實(shí)用性的機(jī)器(如踏板車和切割機(jī)等),作為興趣小組在課余或假期時間完成的工作任務(wù)載體。
綜上所述,可以形成如下的學(xué)習(xí)安排:
這樣安排的好處是學(xué)生學(xué)到任何一部分,都有相應(yīng)的伸手可及的實(shí)例。
課堂的組織與實(shí)施作為力學(xué)與機(jī)械設(shè)計(jì)部分可以區(qū)別進(jìn)行。作為機(jī)械設(shè)計(jì)部分,以內(nèi)燃機(jī)為例,首先分析內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)及組成,拆裝舊機(jī),了解更多的機(jī)構(gòu)及零件,內(nèi)燃機(jī)中連桿機(jī)構(gòu)的簡圖繪制及自由度分析,觀察其運(yùn)動特點(diǎn)、分析連桿機(jī)構(gòu)的動力特性。
新的教學(xué)模式實(shí)行后,“教室”的概念必將淡化,也將沒有理論課和實(shí)訓(xùn)周的區(qū)別。新的教學(xué)模式中,項(xiàng)目課程是以將來工作任務(wù)和內(nèi)容為參照點(diǎn)設(shè)置課程名稱,根據(jù)專業(yè)課程目標(biāo)和涵蓋的工作任務(wù)要求,確定課程內(nèi)容和要求,訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)獲得的知識、技能與態(tài)度。這樣無論從課程名稱還是教學(xué)內(nèi)容都將與市場聯(lián)系得更加密切。
三、教學(xué)組織與實(shí)施
我們建立了“多樣式課堂”,學(xué)習(xí)過程緊貼操作員和管理員的職業(yè)崗位培養(yǎng)目標(biāo);“多樣式課堂”,包括多媒體教室,力學(xué)實(shí)驗(yàn)室、多功能機(jī)械拆裝實(shí)訓(xùn)室,一體化教室、企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場、校內(nèi)各個實(shí)訓(xùn)基地,按照不同的教學(xué)內(nèi)容,設(shè)計(jì)以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的引導(dǎo)式、參與式、互動式、開放式、自學(xué)式等多樣化的教學(xué)過程;采用案例教學(xué)、直觀教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)等多種教學(xué)方法;采用板書、實(shí)物模型、示教板、投影儀、電子教案、電教片、多媒體課件等靈活多樣的教學(xué)手段,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的教學(xué)手段與現(xiàn)代教育技術(shù)手段的并用,使教學(xué)內(nèi)容不再抽象難懂,在教學(xué)中要積極改進(jìn)教學(xué)方法,按照學(xué)生學(xué)習(xí)的規(guī)律和特點(diǎn),從學(xué)生實(shí)際出發(fā),以學(xué)生為主體,充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性。
注重各種軟件的開發(fā)和利用,如“教學(xué)視頻”、“在線答疑”、班級 QQ群等,讓學(xué)生置身于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺中,積極自主地完成該課程的學(xué)習(xí),為提高學(xué)生知識和技能提供了有效途徑。置身實(shí)踐性教學(xué)環(huán)境,在實(shí)地感悟―實(shí)踐―掌握所學(xué)知識,課程計(jì)劃逐步按照實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、做結(jié)合,理論與實(shí)踐一體化,實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié)的合理設(shè)計(jì)。
總而言之,新的課程教學(xué)體系以機(jī)械認(rèn)識―機(jī)械設(shè)計(jì)―機(jī)械研究―機(jī)械創(chuàng)新為主線,把創(chuàng)新大賽中反映出的創(chuàng)新能力所需的理論知識、專業(yè)技能反饋到教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐等各個環(huán)節(jié)中,從源頭挖掘大學(xué)生創(chuàng)新的潛能,著重培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和綜合創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn):
[1]張水香.基于創(chuàng)新教育的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程改革初探[J].中小企業(yè)管理與科技,2009,(1):157.
[關(guān)鍵詞]專業(yè)認(rèn)證;教學(xué)改革;能力導(dǎo)向
一、引言
專業(yè)認(rèn)證是國家提高工程教育質(zhì)量的一項(xiàng)重點(diǎn)工程,認(rèn)證目標(biāo)主要有體現(xiàn)在下述幾點(diǎn):第一,促進(jìn)我國工程教育的改革,提高工程教育的質(zhì)量;第二,建立工程教育專業(yè)認(rèn)證體系,構(gòu)建工程教育與企業(yè)界的密切聯(lián)系機(jī)制,提高工程教育培養(yǎng)的人才對工業(yè)產(chǎn)出及社會的適應(yīng)性;第三,促進(jìn)工程教育參與國際交流,實(shí)現(xiàn)國際互認(rèn),提升國際競爭力[1,2]。
專業(yè)認(rèn)證對于保障和促進(jìn)高等工程教育質(zhì)量意義非凡。通過專業(yè)認(rèn)證,可以優(yōu)化與完善人才培養(yǎng)體系,可以促進(jìn)學(xué)科建設(shè)和發(fā)展,可以更新教育觀念,重新審視辦學(xué)理念,從而促進(jìn)高等工程教育的發(fā)展,提高教育質(zhì)量。
為了提高我校專業(yè)建設(shè)的辦學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量,我校也在積極進(jìn)行認(rèn)證前的準(zhǔn)備工作,為以后參加國家工程教育專業(yè)認(rèn)證做準(zhǔn)備。為此,學(xué)校在去年也專門組織了幾場關(guān)于專業(yè)認(rèn)證的報(bào)告會。
我校機(jī)制專業(yè)是我校辦學(xué)最早和最強(qiáng)的專業(yè)之一,也是國家特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)及安徽省重點(diǎn)學(xué)科,擁有安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地“先進(jìn)數(shù)控和伺服驅(qū)動技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”,還擁有《數(shù)控技術(shù)》、《液壓氣壓傳動與控制》、《機(jī)械制造學(xué)》等安徽省精品課程。如果本專業(yè)以后能夠順利通過高等工程教育專業(yè)認(rèn)證的話,對我校影響力的提升無疑是巨大的。
二、工程教育專業(yè)認(rèn)證
(一)工程教育專業(yè)認(rèn)證的特點(diǎn)
要正確認(rèn)識工程教育專業(yè)認(rèn)證與本科教學(xué)工作水平評估的區(qū)別主要表現(xiàn)體現(xiàn)在主體不同、深度不同、對象不同、目標(biāo)不同等4個方面,具體區(qū)別詳見文獻(xiàn)[3]。工程教育專業(yè)認(rèn)證的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為:教育界和企業(yè)界專家共同參與;注重目標(biāo)設(shè)定及人才培養(yǎng)完整體系;關(guān)注人才培養(yǎng)整體出口質(zhì)量;以提高學(xué)生實(shí)踐能力為導(dǎo)向;重視持續(xù)改進(jìn)機(jī)制。
(二)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)
認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)分為通用標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)兩部分。通用標(biāo)準(zhǔn)是各工程教育專業(yè)應(yīng)該達(dá)到的基本要求;專業(yè)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)是在通用標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上根據(jù)本專業(yè)特點(diǎn)提出的特有的具體要求。最新的認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)共包含7大項(xiàng)(35個小項(xiàng)),它們分別是:1)學(xué)生,包括4個小項(xiàng)。2)培養(yǎng)目標(biāo),包括3個小項(xiàng);3)畢業(yè)要求,包括10個小項(xiàng);4)持續(xù)改進(jìn),包括3個小項(xiàng);5)課程體系,包括4個小項(xiàng);6)師資隊(duì)伍,包括5個小項(xiàng);7)支持條件,包括6個小項(xiàng)。
機(jī)制專業(yè)的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)包括以下內(nèi)容:1)課程體系,包括數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程、工程基礎(chǔ)類課程、專業(yè)基礎(chǔ)類課程、專業(yè)類課程(至少占總學(xué)分10%)、實(shí)踐環(huán)節(jié)(包括工程訓(xùn)練、實(shí)驗(yàn)課程、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、科技創(chuàng)新活動)、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文);2)師資隊(duì)伍,包括專業(yè)背景、工程背景;3)支持條件,包括專業(yè)資料、實(shí)踐基地。
從認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容不難看出,除了對重要課程設(shè)置進(jìn)行規(guī)定外,專業(yè)認(rèn)證還非常重視實(shí)踐環(huán)節(jié),強(qiáng)調(diào)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的突出作用,對產(chǎn)學(xué)研結(jié)合也放在非常重要的地位。
三、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)認(rèn)證環(huán)境下的教學(xué)改革
(一)明確定位培養(yǎng)目標(biāo)
在制定具體人才培養(yǎng)方案時,必須根據(jù)工程教育機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)實(shí)際情況明確專業(yè)定位,確定人才培養(yǎng)的類型。必須讓用人單位充分參與到人才培養(yǎng)方案的制定全過程,使校企合作在人才培養(yǎng)中真正發(fā)揮起重要的作用。
(二)以學(xué)生為中心,轉(zhuǎn)變教學(xué)理念
傳統(tǒng)教學(xué)中以教師為中心的灌輸式的教學(xué)方式注重的是知識的傳授,專業(yè)認(rèn)證體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”,體現(xiàn)教育以培養(yǎng)學(xué)生為本的理念。因此,應(yīng)變傳統(tǒng)單一的灌輸式教學(xué)方式為啟發(fā)式教學(xué)方式。同時開展討論式教學(xué)、案例教學(xué)等教學(xué)改革。積極開展第二課堂,盡可能多地為學(xué)生服務(wù),讓學(xué)生真正參與教學(xué),發(fā)揮主觀能動性,主動學(xué)習(xí),讓學(xué)生把學(xué)習(xí)當(dāng)作一種興趣去做,真正成為學(xué)習(xí)的主人。
(三)課程體系設(shè)置
首先,在滿足通用標(biāo)準(zhǔn)和補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)的前提下,以社會和產(chǎn)業(yè)界的需求為導(dǎo)向,以專業(yè)認(rèn)證的培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向,培養(yǎng)方案應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生能力為導(dǎo)向[4-7]。只有貫徹執(zhí)行需求導(dǎo)向、目標(biāo)導(dǎo)向和能力導(dǎo)向,以學(xué)生為中心,才能真正培養(yǎng)適應(yīng)社會需求、實(shí)踐能力強(qiáng)的合格畢業(yè)生。為此,機(jī)制專業(yè)2014級培養(yǎng)方案做了一定的改進(jìn),如增加《工程化學(xué)基礎(chǔ)》、《復(fù)變函數(shù)與積分變換》等數(shù)學(xué)、物理及自然科學(xué)等方面的課程;增加了《工程流體力學(xué)》、《工程熱力學(xué)》、《企業(yè)管理概論》等專業(yè)基礎(chǔ)課程;設(shè)置了《機(jī)制專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》、《學(xué)科競賽》、《科研項(xiàng)目訓(xùn)練》等實(shí)踐性的環(huán)節(jié),使各部分都達(dá)到認(rèn)證的指標(biāo)要求。將原有《機(jī)械原理》與《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程中的實(shí)驗(yàn)單獨(dú)分離出來,開設(shè)“機(jī)械原理/機(jī)械設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)”,讓學(xué)生真正把學(xué)習(xí)的知識較全面的整合在一起,更能鍛煉和提高學(xué)生的獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。另外,今年的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題更加結(jié)合本專業(yè)的工程實(shí)際問題,以培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、協(xié)作精神以及綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。
關(guān)鍵詞:機(jī)械自動化;節(jié)能節(jié)電;發(fā)展趨勢;技術(shù)差異;設(shè)計(jì)原則
工業(yè)化帶來物質(zhì)高度文明化,為人類生活帶來翻天覆地的變化,一方面,人類享受著高度發(fā)達(dá)的物質(zhì)文明,另一方面,人類通過自己的聰明才智創(chuàng)造、發(fā)明眾多技術(shù)發(fā)明,進(jìn)一步推動物質(zhì)文明的發(fā)展。機(jī)械自動化是物質(zhì)文明的一大工具,先前的制造業(yè)對生態(tài)環(huán)境造成較大的危害,而機(jī)械自動化的發(fā)展推動綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,對此,設(shè)計(jì)綠色的機(jī)械自動化產(chǎn)品,將會具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)械自動化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用,減少資源浪費(fèi)。
1.機(jī)械自動化的概述
早在1971年日本的《機(jī)械設(shè)計(jì)》雜志副刊上刊登了機(jī)電一體化這一名詞,后來隨著機(jī)電一體化的發(fā)展而被廣泛的應(yīng)用。美國機(jī)械工程師協(xié)會于1984年為現(xiàn)代機(jī)械下了如下定義:“由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的,用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動和能量流等動力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和(或)機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)”。它與前面提及的機(jī)電一體化是一致的,因此可以說現(xiàn)代機(jī)械就是指機(jī)電一體化系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代國際機(jī)器與機(jī)構(gòu)理論聯(lián)合會,給出了這樣的定義,機(jī)電一體化是精密機(jī)械工程、電子控制和系統(tǒng)思想在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程中的協(xié)同結(jié)合,因此又可以說機(jī)電一體化就是在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化基礎(chǔ)上的發(fā)展。
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)為主體,多門技術(shù)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合的產(chǎn)物,是正在發(fā)展和逐漸完善的一門新興的邊緣學(xué)科,機(jī)械自動化使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電器化”邁入了以“機(jī)械自動化”為特征的發(fā)展階段。
它的發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,還將不斷被賦予新的內(nèi)容。但其最基本的特征可概括為:機(jī)械自動化的設(shè)計(jì)制造是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo),在多功能、高質(zhì)量、高可靠性,低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。
需要強(qiáng)調(diào)的是,機(jī)械自動化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合性技術(shù),而不是機(jī)械技術(shù),以及其他新技術(shù)的簡單組合、拼湊,這就是現(xiàn)代機(jī)械與機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造出的產(chǎn)品,不僅是人和手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的延伸,具有智能化的特征是現(xiàn)代機(jī)械自動化和傳統(tǒng)的機(jī)械在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
2.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化設(shè)計(jì)原則
2.1 滿足對機(jī)器的功能要求
任何一種產(chǎn)品都是為滿足人們的某種需要而開發(fā)的,都必須具有某種主要功能,不同的產(chǎn)品具有不同的主要功能。概而言之,都能對輸入的物質(zhì)、能量和信息(即所謂工業(yè)三大要素)進(jìn)行某種處理,輸出具有所需特性的物質(zhì)、能量與信息,因此,機(jī)械自動化系統(tǒng)也必須具有對輸入的物質(zhì)、能量和信息進(jìn)行某種處理,從而輸出具有所需特性的物質(zhì)、能量與信息的主功能。
2.2利用先進(jìn)技術(shù)不斷創(chuàng)新
根據(jù)產(chǎn)品或系統(tǒng)的主功能不同,可對產(chǎn)品或系統(tǒng)進(jìn)行分類。以物料搬運(yùn)、加工為主。輸入物質(zhì)、能量和信息,經(jīng)過加工處理,主要輸出改變了位置和形態(tài)的物質(zhì)系統(tǒng)(或產(chǎn)品)稱為加工機(jī),如各種機(jī)床、交通運(yùn)輸機(jī)械、食品加工機(jī)械、起重機(jī)械、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、輕工機(jī)械等。以能量轉(zhuǎn)換為主,輸入能量和信息,輸出不同能量的系統(tǒng)(或產(chǎn)品)稱為動力機(jī),其中輸出機(jī)械能的為原動機(jī),如電動機(jī)、水輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。以信息處理為主,輸入信息和能量,主要輸出某種信息,如數(shù)據(jù)、圖像、文字、聲音等的產(chǎn)品稱為信息機(jī),如各種儀器、儀表、計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)以及各種辦公機(jī)械等。
機(jī)械自動化系統(tǒng)除了具備上述必須的主功能外,還應(yīng)具備其它內(nèi)部功能、即動力功能、檢測功能、控制功能、構(gòu)造功能。基于上述的功能構(gòu)成原理,既有利于設(shè)計(jì)或分析各種機(jī)械自動化的產(chǎn)品,又有利于開拓思路,便于創(chuàng)造發(fā)明和創(chuàng)新。
3.機(jī)械自動化系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用
生產(chǎn)過程中,對各個工藝過程的物理量(或工藝變量)有著一定的控制要求。有些工藝變量直接表現(xiàn)生產(chǎn)過程,對產(chǎn)品的數(shù)量與質(zhì)量起著決定性的作用,例如,精餾塔的塔頂或塔釜溫度,一般在操作壓力不變的情況下必須保持一定,才能得到合格的產(chǎn)品;加熱爐出口溫度的波動不能超過允許范圍,否則將影響后一工段的效果;化學(xué)反應(yīng)器的反應(yīng)溫度必須保持平穩(wěn),才能使效率達(dá)到指標(biāo)。有些工藝變量雖不直接地影響產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量,然而保持其平穩(wěn)卻是使生產(chǎn)獲得良好控制的前提。
鍋爐汽包是生產(chǎn)蒸汽的設(shè)備,幾乎是工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設(shè)備,保持鍋爐汽包的液位高度在規(guī)定范圍內(nèi)是非常重要的,若水位過低,則會影響產(chǎn)氣量,且鍋爐易燒干而發(fā)生事故;若水位過高,生產(chǎn)蒸汽含水量高,會影響蒸汽質(zhì)量,這些都是危險(xiǎn)的,因此對汽包的液位嚴(yán)加控制是保證鍋爐正常生產(chǎn)必不可少的措施。冷卻器的熱載體是冷卻劑,常采用液態(tài)氨等介質(zhì)作為冷卻劑,利用它們在冷卻器內(nèi)蒸發(fā)進(jìn)吸收工藝物料的大量熱量,使用工藝物料的出口溫度下降來達(dá)到生產(chǎn)工藝要求。
近二十年來,工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的迅速發(fā)展,加劇了對人類生存環(huán)境的污染,因此減小工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染的影響也納入了過程控制的目標(biāo)范圍。過程自動化控制的主要目標(biāo)包括以下幾個方面:保證生產(chǎn)過程的安全和平穩(wěn);達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)量和質(zhì)量;盡可能地減少原材料和能源損耗;把生產(chǎn)對環(huán)境的危害降到最小限度。
節(jié)約一次和二次能源是國家的戰(zhàn)略目標(biāo),也是用戶十分關(guān)心的問題,機(jī)械自動化產(chǎn)品通過采用低能耗驅(qū)動機(jī)構(gòu),最佳的調(diào)節(jié)控制,以提高設(shè)備的能源利用率,可達(dá)到明顯的節(jié)能效果。同時,由于多種學(xué)科的交叉融合,機(jī)械自動化系統(tǒng)的許多功能一方面從機(jī)械系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到微電子、計(jì)算機(jī)系統(tǒng),另一方面從硬件系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到軟件系統(tǒng),從而使得機(jī)械自動化產(chǎn)品系統(tǒng)朝著輕小型方向發(fā)展,減少了材料消耗。
所以,無論是生產(chǎn)部門還是使用單位,機(jī)械自動化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用,都會帶來顯著的社會和經(jīng)濟(jì)效益。正因?yàn)槿绱耍澜绺鲊紫仁侨毡尽⒚绹W洲各國都在大力發(fā)展和推動機(jī)械自動化技術(shù),這也是社會現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢。
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隨著我國的數(shù)字電子技術(shù)的深入發(fā)展,為了適應(yīng)動畫市場的需求,在數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)上加強(qiáng)了三維動畫技術(shù)的運(yùn)用。在三維動畫設(shè)計(jì)中,主要是靜與動的結(jié)合,將動畫生動形象化,運(yùn)動賦予動畫更多的藝術(shù)感染力是動畫設(shè)計(jì)的本質(zhì),而動畫是運(yùn)動的一個基礎(chǔ),是運(yùn)動藝術(shù)表現(xiàn)的一種形式。動畫設(shè)計(jì)的本質(zhì)就是將畫面以動態(tài)的形式表現(xiàn)出來。簡而言之,動畫設(shè)計(jì)包括兩個方面,動態(tài)的畫面以及動與靜相結(jié)合的畫面。隨著動畫設(shè)計(jì)技術(shù)的提高,改變了傳統(tǒng)的動畫設(shè)計(jì)形式,將每一副畫面以動態(tài)的形式表現(xiàn)出來,真正意義上賦予畫面動態(tài)感和形象感,提高動畫的藝術(shù)表現(xiàn)力。隨著三維動畫設(shè)計(jì)技術(shù)的逐漸成熟,數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中的動畫設(shè)計(jì)采用和傳統(tǒng)的動畫設(shè)計(jì)相同的原理,運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和相關(guān)的設(shè)計(jì)技術(shù),實(shí)現(xiàn)動畫的設(shè)計(jì)與制作,在基本原理相同的情況下,加強(qiáng)技術(shù)的改革與完善,從本質(zhì)上提高了動畫設(shè)計(jì)的表現(xiàn)效果。數(shù)字藝術(shù)電子技術(shù)的利用為動畫設(shè)計(jì)提供了一個新的發(fā)展方向和表現(xiàn)形式,滿足了設(shè)計(jì)者對動畫的更多的主觀思想的表達(dá),提高了動畫設(shè)計(jì)的光影、畫面、紋理、運(yùn)動等各個方面的表達(dá)效果,實(shí)現(xiàn)動畫設(shè)計(jì)一個新的飛躍。在三維動畫設(shè)計(jì)的過程中,運(yùn)用數(shù)字電子技術(shù)建立一個真實(shí)的三維空間場景,使動畫設(shè)計(jì)更加的形象化和生動化。在數(shù)字電子技術(shù)日趨成熟的今天,很多先進(jìn)的運(yùn)動原理被引入了三維動畫設(shè)計(jì)軟件,這些設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)三維動畫時,根本不需要設(shè)計(jì)每一幀畫面。只需要設(shè)計(jì)好動畫之間的連接點(diǎn),滿足動畫的自動轉(zhuǎn)化,從而形成動態(tài)的畫面。這種技術(shù)方法有效的提高了設(shè)計(jì)效率,并且使畫面之間的銜接自然、流暢,形成一個整體動態(tài)畫面的感覺。通過三維動畫設(shè)計(jì)軟件,將靜態(tài)的畫面先設(shè)計(jì)出來,然后運(yùn)用運(yùn)動學(xué)的理論,設(shè)計(jì)出關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)的畫面,最后從整體的畫面表達(dá)出發(fā),達(dá)到三維動畫效果。
二、數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中三維動畫設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析
1.廣告三維動畫設(shè)計(jì)三維動畫設(shè)計(jì)最主要的一種類型就是廣告三維動畫設(shè)計(jì),以商業(yè)化廣告為目的,利用多媒體技術(shù),豐富廣告內(nèi)涵,提高廣告的表現(xiàn)力,從而吸引消費(fèi)者,引導(dǎo)購物。廣告三維動畫設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的目的性,時間短,但是所要展示的內(nèi)容卻要有針對性,能夠吸引人、感染人,實(shí)現(xiàn)商業(yè)化廣告效果。所以在廣告三維動畫設(shè)計(jì)中一般為了將廣告內(nèi)容更加的形象化、生動化、具體化,往往采用多種特效技術(shù),如:粒子效果、濾鏡效果等,將廣告動畫美化,提高廣告動畫的表現(xiàn)力和吸引力,達(dá)到引導(dǎo)消費(fèi)者消費(fèi)的目的。
2.影視三維動畫設(shè)計(jì)影視三維動畫設(shè)計(jì)主要是與影視相結(jié)合,將影視作品殊的鏡頭和畫面通過三維動畫設(shè)計(jì)合并成影片需要的特效。隨著影視制作技術(shù)和設(shè)備不斷提高和完善,人們對影視動畫的要求也越來越高。在影視作品中為了能夠有效的提高特殊鏡頭的感染力,給人以更大的視覺沖擊和巨大的視覺震撼,提高影視作品的藝術(shù)性。在影視作品制作中采用三維動畫設(shè)計(jì),結(jié)合多種多媒體軟件,使影片發(fā)揮最大的表現(xiàn)力,以達(dá)到特殊的影視效果。利用三維動畫設(shè)計(jì),影視動畫的展現(xiàn)將更加的真實(shí),更能夠促動觀眾的情感,為影視作品提供更多的展示平臺,實(shí)現(xiàn)影視作品的真實(shí)化,給人以更廣闊的視覺享受空間。
3.游戲三維動畫設(shè)計(jì)游戲本身就是一個絢爛的,跳躍的,豐富的場景和畫面,游戲不同于一般的影視作品,具有真實(shí)存在的人,而是一個完全虛擬的平臺。三維動畫設(shè)計(jì)在游戲的開發(fā)設(shè)計(jì)中起著關(guān)鍵性的作用。游戲中的場景、人物、活動等都是通過三維設(shè)計(jì)制作的。利用三維技術(shù),將游戲中的人物、場景生動形象化,利用環(huán)境效果,運(yùn)動效果等特效,構(gòu)成一個虛擬卻真實(shí)的世界,從而使游戲更加的吸引人,使游戲者在游戲中感受到樂趣。
4.工業(yè)三維動畫設(shè)計(jì)三維設(shè)計(jì)運(yùn)用在每一個所需要的行業(yè)中都發(fā)揮著巨大的作用,在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域,三維動畫仍然起著十分重要的作用。利用三維動畫技術(shù)將工業(yè)的設(shè)計(jì)以立體的、空間的形式表現(xiàn)出來,能夠完整的、真實(shí)的模擬工業(yè)設(shè)計(jì)的流程和布局,這樣就能更加簡單的觀察設(shè)計(jì)中存在的不合理的地方,能夠有效的調(diào)整方案規(guī)劃設(shè)計(jì),使工業(yè)設(shè)計(jì)流程布局更加的合理化和科學(xué)化,這樣就有效的減少了工業(yè)施工過程中存在的問題,提高了工業(yè)的成功率,有效的節(jié)約了時間。
5.建筑三維動畫設(shè)計(jì)建筑三維動畫設(shè)計(jì)與上述工業(yè)三維動畫設(shè)計(jì)類似,都是利用三維動畫技術(shù),將建筑進(jìn)行全方位的展示,提高建筑設(shè)計(jì)的效果。三維動畫設(shè)計(jì)技術(shù)將想象變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),以有限的視覺設(shè)計(jì)效果展示無限的設(shè)計(jì)空間。在未來建筑設(shè)計(jì)要求不斷增加的前提下,為了節(jié)約建筑成本,減少建筑施工過程中存在的問題,就必須將三維動畫設(shè)計(jì)具體的應(yīng)用在建筑設(shè)計(jì)中,以三維動畫技術(shù)展示建筑設(shè)計(jì)的空間效果圖,使人們能夠更加全面的、立體的感受整個建筑的整體效果,提高建筑價(jià)值。
6.機(jī)械設(shè)計(jì)中的三維動畫機(jī)械設(shè)計(jì)中的三維動畫能夠有效的將機(jī)械的各個部分以及各個零件的運(yùn)動關(guān)系,通過電腦真實(shí)的、客觀的表現(xiàn)出來,使其能夠從整體上把握機(jī)械設(shè)計(jì),還能較快發(fā)現(xiàn)機(jī)械在細(xì)微之處存在的不足,并加以更正,避免了生產(chǎn)出產(chǎn)品后再進(jìn)行更正,節(jié)省了大量的原料和時間,提高了生產(chǎn)效率。在機(jī)械設(shè)計(jì)中運(yùn)用的三維動畫,要掌握相關(guān)的軟件,電腦系統(tǒng)配置要高,要滿足軟件的運(yùn)行。在機(jī)械設(shè)計(jì)中的三維動畫的創(chuàng)造是有步驟,分過程進(jìn)行的,一般而言主要分為三個部分:第一,動畫編導(dǎo)。它是機(jī)械設(shè)計(jì)的一個前期的準(zhǔn)備工作。首先,設(shè)計(jì)人員對產(chǎn)品進(jìn)行大致的一個三維模擬,將回路中的線路設(shè)計(jì)成場景,展示產(chǎn)品流程原理。其次,最重要的,單個的裝置可以按照準(zhǔn)備好的路徑運(yùn)行,在電腦上面放大檢測,觀察其運(yùn)行情況。最后,合理的配置相關(guān)的配件,掌握好它們之間的工作原理,使整個流程更加的快速、順暢。動畫編導(dǎo)需要掌握相應(yīng)的知識和技術(shù),能夠靈活的運(yùn)用軟件設(shè)備,有效的減少機(jī)械設(shè)計(jì)中的錯誤和偏差,提高機(jī)械設(shè)計(jì)的合理性。第二,資料收集。資料收集的途徑有很多種,如:網(wǎng)上查閱、圖書館等。主要收集的都是機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容和設(shè)備,如:收集路徑、機(jī)械設(shè)備,基本流程、三維幾何尺寸等。提高機(jī)械設(shè)計(jì)的效率。第三,建立模型。一般而言建立模型也分為設(shè)計(jì)水平不高的產(chǎn)品和設(shè)計(jì)難度系數(shù)大的產(chǎn)品。前者建立模型的方法有很多種,并且都簡單易操作。但是對于后者模型的建立就必須貼近原產(chǎn)品,模型建立難度大、時間長。下面主要就設(shè)計(jì)難度大的產(chǎn)品模型建立提出集中方法:第一種方法:創(chuàng)建實(shí)體模型,通過微調(diào)相關(guān)的比例修改產(chǎn)品尺寸,準(zhǔn)確的把握好尺寸大小,抓住關(guān)鍵點(diǎn)建立基礎(chǔ)模型。第二種方法:通過函數(shù)程序在客戶端應(yīng)用程序中創(chuàng)建對象,然后再分別創(chuàng)建一些子對象,最后通過這些子對象來完成實(shí)體的構(gòu)建和編輯。編輯完成后再保存結(jié)果與原模型進(jìn)行對比。在創(chuàng)建子對象以及對于實(shí)體的構(gòu)建和編輯都可以通過軟件內(nèi)部的宏功能輕松的實(shí)現(xiàn)。這種方法相對比較省時省力,適合創(chuàng)建一些結(jié)構(gòu)單一、建模步驟較多的零部件。但是如果所需要創(chuàng)建的模型需要很多宏的時候,就比較容易出現(xiàn)差錯。
三、數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中三維動畫設(shè)計(jì)過程
在數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)三維動畫,第一步要先確定動畫腳本,建立模型;第二步要制定出三維動畫的材質(zhì)貼圖,設(shè)定好光源和攝像機(jī)后,加入一些三維動畫的特用效果,進(jìn)行調(diào)試;第三步是輸出三維動畫設(shè)計(jì),進(jìn)行后期合成。數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中的三維動畫設(shè)計(jì)過程和傳統(tǒng)的動畫設(shè)計(jì)方法有著很大的區(qū)別,數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中的三維動畫設(shè)計(jì)主要以數(shù)字電子技術(shù)為基礎(chǔ),利用多種設(shè)計(jì)軟件,實(shí)現(xiàn)三維動畫設(shè)計(jì)的快捷化、科技化發(fā)展,極大地改變了我們的工作方式。隨著數(shù)字電子技術(shù)的快速發(fā)展,三維動畫設(shè)計(jì)在各個領(lǐng)域的作用顯得越來越重要。三維動畫設(shè)計(jì)主要利用數(shù)字電子技術(shù),以多種設(shè)計(jì)軟件為平臺,讓文字、圖像、音頻等藝術(shù)元素進(jìn)行完美結(jié)合,為不同的行業(yè)提供或虛擬或真實(shí)的三維動畫場景,衍生了數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)。