论文部分内容阅读
摘要:本文分析了传统机械专业毕业设计的现状和应用ADAMS软件进行机械专业毕业设计的优势。结合应用ADAMS软件进行毕业设计的具体案例,总结了应用ADAMS软件进行毕业设计的教学方法和技巧。
关键词:ADAMS软件应用;机械专业;毕业设计;教学方法
作者简介:李俊良(1978-),女,山西闻喜人,石家庄铁道学院教务处主任科员,讲师,工学硕士,主要研究方向:机械设计及其自动化;李韶华(1973-),女,河北邢台人,石家庄铁道学院机械工程分院,副教授,工学博士,主要研究方向:机械工程和虚拟工程。(河北 石家庄 050043)
毕业设计是高等学校机械类专业学生在校学习的最后一个教学环节,其目的是培养学生综合运用所学的专业和基础理论知识,独立解决本专业一般技术问题的能力,树立正确的设计思想、严谨的工作作风和严肃认真的科学态度。因此,毕业设计是学生完成工程师基本训练的重要环节。
传统的机械类专业毕业设计以专业知识综合运用为主,而计算机的应用仅是图表文档处理和图纸绘制等。这种毕业设计虽然使学生在专业知识综合运用方面得到了较好的锻炼,但由于计算机应用与专业实践的结合程度低,学生的设计过程抽象,费时费力。学生必须在头脑中构思总体设计方案和建立机械三维实体,设计过程易出错。传统的机械专业毕业设计中,学生的工作效率较低。学生整日埋头于图纸的绘制和结果的计算,一步出错,就要返回前面的过程,纠正后重新设计。即使某些尺寸或结构的微小变动,也要进行这种繁琐的重复性工作。这就导致学生将大量的时间和精力投在了二维图纸的绘制和修改上,没有更多的时间进行创新性思维和设计,不利于学生创新能力的培养。另外,传统的毕业设计只是提交设计图纸,短时间内不能制作样机,也不能对设计效果进行验证。因此在进行毕业答辩时,难以对设计的优劣进行直观明确的评定。
ADAMS软件是集建模、求解、可视化技术于一体的虚拟样机软件,目前在汽车、航天、机械制造、铁路车辆、工程机械等行业得到了广泛的应用。通过ADAMS软件可建立接近真实系统的虚拟样机模型,进行动态仿真和虚拟实验,从而大大减少了昂贵的物理样机制造及实验费用,大幅度缩短产品研制周期,并且提高了产品设计质量。
在机械类学生毕业设计中应用ADAMS软件进行分析和设计,既可以巩固学生的专业基础知识,又可以使学生掌握虚拟样机技术这种先进的现代设计方法,培养学生的计算机应用能力和创新能力。
一、应用ADAMS软件进行毕业设计的优势
1.设计过程方便直观
ADAMS软件直观易学,操作方便,实现了设计方法的变革。它直接从三维模型入手,省去三维与二维之间的转化。设计者可以方便地通过实体建模、运动副设置、添加驱动和载荷等操作完成全部零部件的设计及各零部件的连接和安装。ADAMS软件还可实现参数化设计功能,并可自行创建参数修改界面,设计者可方便地进行机构参数的设置,并进行不同参数下实体模型的动态仿真。
2.设计结果易于验证
应用ADAMS软件进行机械设计,可对建好的机构按规范要求设置实验条件和测量函数,进行虚拟实验。实验过程中可直接观察机构运行的效果,绘出机构运动的轨迹和各种动态参数曲线,从而科学客观地评价机构设计的优劣性。
3.有利于培养学生的创新能力
ADAMS软件可进行参数化建模,支持设计方案的动态修改。软件包含丰富的标准实体和运动副库,并可方便直观地实现机构的动态仿真。因而减少了不必要的重复性设计工作,使学生从抽象枯燥的设计中解脱出来,将有限的时间和精力投入到不同方案的设计和创新上。应用ADAMS软件进行毕业设计既有效地提高了设计效率,又培养了学生运用现代设计方法解决工程实际问题的创新能力。
4.有利于培养学生的计算机应用能力
学生在用ADAMS软件进行毕业设计的过程中,可以学习掌握这种先进的机械类应用软件,同时在软件安装和学习过程中,使学生的计算机应用能力得到了显著的提高。
5.有利于激发学生的学习兴趣
应用ADAMS软件进行动态设计,给学生带来了一种全新的设计方法和设计理念。在设计过程中,学生既能体会到学习新知识、新方法的快乐,又能不断地发现动态设计的简便、直观、高效等性能,从而极大地激发了学生的学习兴趣,学生的积极性、主动性显著提高。
二、应用ADAMS软件的优秀毕业设计案例
为了培养学生运用现代设计方法进行机械设计的能力和计算机应用能力,我们在近两年的机械类专业本科生毕业设计教学中进行了ADAMS软件应用的探索和实践。学生先后进行了基于ADAMS软件的汽车整车动态仿真、汽车前悬架半主动控制、汽车前悬架优化设计和夹紧机构优化设计等毕业设计题目的研究。ADAMS软件的应用使学生开阔了视野,了解并初步掌握了现代设计的方法和手段,极大地提高了学生的学习兴趣和设计的积极性、主动性。他们的毕业设计成绩优秀率为30%,其余均为良好或中等的成绩。很多学生在毕业设计中表现出的创造性设计和创新思维,超乎我们的预料。
其中,“基于ADAMS软件的夹紧机构优化设计”被评为院优秀毕业设计。夹紧机构是机械、车辆和航空航天行业的一种重要机构,其设计与机械专业基础知识密切相关。此课题是基于ADAMS软件对一种夹紧机构进行优化设计。此夹紧机构可以实现对一个大的密闭容器的两个部分安全可靠的夹紧。其设计要求是:至少产生800N的夹紧力;施加在手柄上的力应不大于80N;释放手柄的力应最小;在振动环境中,夹紧机构应安全可靠。此课题作为毕业设计可以锻炼学生综合运用机械设计、机械原理、公差与配合等专业基础知识的能力,并熟练掌握机械系统动态仿真软件ADAMS,从而提高学生独立分析问题解决问题的能力和计算机应用能力,为其日后深造和参加工作打下良好的基础。
该学生高质量完成了本次设计,其说明书内容详实,文字通顺,条理清楚,论述正确,符号统一,编号齐全,绘图整洁、正确,符合规范要求。对夹紧机构的优化设计达到了预期的效果,对优化前后夹紧机构质量的比较具有一定的创新性,并进一步验证了优化结果的合理性。本次毕业设计的成果对于夹紧机构的推广应用具有一定的理论指导意义。通过本次毕业设计,学生独立分析问题和解决问题的能力得到了很大提高,巩固了机械专业基础知识,并掌握了先进的机械系统动态仿真软件ADAMS,计算机应用能力有了很大提高。学生自己认为,本次毕业设计将会使其以后的学习和工作受益匪浅。
三、应用ADAMS软件进行毕业设计的教学方法探索
应用ADAMS软件进行毕业设计,学生既要学习掌握ADAMS软件,又要了解相关的设计对象和机构的运动原理,设计难度和工作量较大。为使学生在毕业设计中取得好成绩,我们在毕业设计中主要做到以下六个方面。
1.加强思想教育,调动学生毕业设计的主动性
从毕业设计开始,就通过言传身教,让学生了解毕业设计的重要性及ADAMS软件的应用优势和就业前景。使学生认识到毕业设计不仅能巩固专业知识,锻炼独立解决问题的能力,培养团队合作精神,还能学习先进的ADAMS软件,掌握一门技能,对今后的工作和学习产生深远的影响。
2.提交详细的设计任务书
我们在任务书中为每一名学生制定了详细的设计计划,合理安排设计进度,并指定了ADAMS软件学习的参考书目。使学生从设计开始就清楚自己的设计任务及要准备的专业基础知识和计算机知识。
3.鼓励学生多查文献,高质量完成开题报告
通过文献的查阅既可以为毕业设计做准备,激发学生对于毕业设计的兴趣,又可以学习科技论文写作的基本方法。另外,我们还向学生讲授开题报告的写作方法和技巧,帮助学生高质量完成开题报告。
4.加强日常监督和指导
每周至少三次到设计教室检查指导毕业设计。对于学生的问题并不直接回答,而是反问他们一些相关的问题,启发学生通过ADAMS软件的帮助文件、参考书和上网查阅等手段自己找出问题的原因,从而培养了学生独立解决问题的能力。
5.以人为本,对不同学生采取不同措施
对进展顺利的学生合理制定新的设计任务,做到与时俱进,使他们有发挥才能的空间,并注重培养学生的创新意识;对进展不顺利的学生耐心教育,查明原因,采取相应的措施;对于工作不积极的学生,严加管理,要求定期汇报工作进展,端正学习态度;对于学习基础差的学生,热心帮助,鼓励他们努力学习,不要灰心。
6.毕业论文和答辩严格把关
在学生完成毕业设计后,对学生的论文进行至少三次检查修改,尤其注意学生的中英文摘要和章节的安排,并对学生的论文进行格式检查。要求学生做好答辩的PowerPoint幻灯片文件和讲稿,并进行预演。毕业答辩时,学生通过PowerPoint幻灯片汇报设计成果,并且基于ADAMS软件现场演示所设计机构的动态仿真过程和优化设计结果,生动形象,效果好。这样既锻炼了学生的语言表达能力,又使他们以最佳的状态展现自己的工作成果,从而取得好的成绩。
四、结论
在全面推进创新教育和素质教育的今天,在机械类毕业设计中运用ADAMS软件进行分析和设计,可以有效地调动学生设计的积极性和创造性,更好地培养学生运用现代设计方法进行机械设计的能力、计算机应用能力和创新能力,提高毕业设计的效率和质量。在指导毕业设计的过程中,指导教师必须严格把关、言传身教,用自己的言行给学生树立好的榜样。通过思想教育调动学生的积极性,通过启发教育培养学生的创新意识和独立解决问题的能力。
参考文献:
[1]郑凯,胡仁喜,陈鹿民.ADAMS2005机械设计高级应用实例[M].北京:机械工业出版社,2006.
[2]陈芳,郑玉才,邓春岩,等.SolidWorks软件在机械类毕业设计中的应用[J].河北科技师范学院学报,20(4):47-50.
[3]洪月华.毕业设计中计算机应用能力培养的研究[J].计算机教育,2007,(2):24-26.
[4]郝继升.毕业设计的特点及提高毕业设计质量的途径[J].教育与职业,2007,(5):178-179.
[5]徐晋勇,王斌,高清.机械类专业毕业设计中的继承与创新[J].机械,2007,(1):27-29.
[6]李伟.提高机械类本科应用型人才创新能力的思考与分析[J].中国冶金教育,2004,(2):26-2.
(责任编辑:麻剑飞)
关键词:ADAMS软件应用;机械专业;毕业设计;教学方法
作者简介:李俊良(1978-),女,山西闻喜人,石家庄铁道学院教务处主任科员,讲师,工学硕士,主要研究方向:机械设计及其自动化;李韶华(1973-),女,河北邢台人,石家庄铁道学院机械工程分院,副教授,工学博士,主要研究方向:机械工程和虚拟工程。(河北 石家庄 050043)
毕业设计是高等学校机械类专业学生在校学习的最后一个教学环节,其目的是培养学生综合运用所学的专业和基础理论知识,独立解决本专业一般技术问题的能力,树立正确的设计思想、严谨的工作作风和严肃认真的科学态度。因此,毕业设计是学生完成工程师基本训练的重要环节。
传统的机械类专业毕业设计以专业知识综合运用为主,而计算机的应用仅是图表文档处理和图纸绘制等。这种毕业设计虽然使学生在专业知识综合运用方面得到了较好的锻炼,但由于计算机应用与专业实践的结合程度低,学生的设计过程抽象,费时费力。学生必须在头脑中构思总体设计方案和建立机械三维实体,设计过程易出错。传统的机械专业毕业设计中,学生的工作效率较低。学生整日埋头于图纸的绘制和结果的计算,一步出错,就要返回前面的过程,纠正后重新设计。即使某些尺寸或结构的微小变动,也要进行这种繁琐的重复性工作。这就导致学生将大量的时间和精力投在了二维图纸的绘制和修改上,没有更多的时间进行创新性思维和设计,不利于学生创新能力的培养。另外,传统的毕业设计只是提交设计图纸,短时间内不能制作样机,也不能对设计效果进行验证。因此在进行毕业答辩时,难以对设计的优劣进行直观明确的评定。
ADAMS软件是集建模、求解、可视化技术于一体的虚拟样机软件,目前在汽车、航天、机械制造、铁路车辆、工程机械等行业得到了广泛的应用。通过ADAMS软件可建立接近真实系统的虚拟样机模型,进行动态仿真和虚拟实验,从而大大减少了昂贵的物理样机制造及实验费用,大幅度缩短产品研制周期,并且提高了产品设计质量。
在机械类学生毕业设计中应用ADAMS软件进行分析和设计,既可以巩固学生的专业基础知识,又可以使学生掌握虚拟样机技术这种先进的现代设计方法,培养学生的计算机应用能力和创新能力。
一、应用ADAMS软件进行毕业设计的优势
1.设计过程方便直观
ADAMS软件直观易学,操作方便,实现了设计方法的变革。它直接从三维模型入手,省去三维与二维之间的转化。设计者可以方便地通过实体建模、运动副设置、添加驱动和载荷等操作完成全部零部件的设计及各零部件的连接和安装。ADAMS软件还可实现参数化设计功能,并可自行创建参数修改界面,设计者可方便地进行机构参数的设置,并进行不同参数下实体模型的动态仿真。
2.设计结果易于验证
应用ADAMS软件进行机械设计,可对建好的机构按规范要求设置实验条件和测量函数,进行虚拟实验。实验过程中可直接观察机构运行的效果,绘出机构运动的轨迹和各种动态参数曲线,从而科学客观地评价机构设计的优劣性。
3.有利于培养学生的创新能力
ADAMS软件可进行参数化建模,支持设计方案的动态修改。软件包含丰富的标准实体和运动副库,并可方便直观地实现机构的动态仿真。因而减少了不必要的重复性设计工作,使学生从抽象枯燥的设计中解脱出来,将有限的时间和精力投入到不同方案的设计和创新上。应用ADAMS软件进行毕业设计既有效地提高了设计效率,又培养了学生运用现代设计方法解决工程实际问题的创新能力。
4.有利于培养学生的计算机应用能力
学生在用ADAMS软件进行毕业设计的过程中,可以学习掌握这种先进的机械类应用软件,同时在软件安装和学习过程中,使学生的计算机应用能力得到了显著的提高。
5.有利于激发学生的学习兴趣
应用ADAMS软件进行动态设计,给学生带来了一种全新的设计方法和设计理念。在设计过程中,学生既能体会到学习新知识、新方法的快乐,又能不断地发现动态设计的简便、直观、高效等性能,从而极大地激发了学生的学习兴趣,学生的积极性、主动性显著提高。
二、应用ADAMS软件的优秀毕业设计案例
为了培养学生运用现代设计方法进行机械设计的能力和计算机应用能力,我们在近两年的机械类专业本科生毕业设计教学中进行了ADAMS软件应用的探索和实践。学生先后进行了基于ADAMS软件的汽车整车动态仿真、汽车前悬架半主动控制、汽车前悬架优化设计和夹紧机构优化设计等毕业设计题目的研究。ADAMS软件的应用使学生开阔了视野,了解并初步掌握了现代设计的方法和手段,极大地提高了学生的学习兴趣和设计的积极性、主动性。他们的毕业设计成绩优秀率为30%,其余均为良好或中等的成绩。很多学生在毕业设计中表现出的创造性设计和创新思维,超乎我们的预料。
其中,“基于ADAMS软件的夹紧机构优化设计”被评为院优秀毕业设计。夹紧机构是机械、车辆和航空航天行业的一种重要机构,其设计与机械专业基础知识密切相关。此课题是基于ADAMS软件对一种夹紧机构进行优化设计。此夹紧机构可以实现对一个大的密闭容器的两个部分安全可靠的夹紧。其设计要求是:至少产生800N的夹紧力;施加在手柄上的力应不大于80N;释放手柄的力应最小;在振动环境中,夹紧机构应安全可靠。此课题作为毕业设计可以锻炼学生综合运用机械设计、机械原理、公差与配合等专业基础知识的能力,并熟练掌握机械系统动态仿真软件ADAMS,从而提高学生独立分析问题解决问题的能力和计算机应用能力,为其日后深造和参加工作打下良好的基础。
该学生高质量完成了本次设计,其说明书内容详实,文字通顺,条理清楚,论述正确,符号统一,编号齐全,绘图整洁、正确,符合规范要求。对夹紧机构的优化设计达到了预期的效果,对优化前后夹紧机构质量的比较具有一定的创新性,并进一步验证了优化结果的合理性。本次毕业设计的成果对于夹紧机构的推广应用具有一定的理论指导意义。通过本次毕业设计,学生独立分析问题和解决问题的能力得到了很大提高,巩固了机械专业基础知识,并掌握了先进的机械系统动态仿真软件ADAMS,计算机应用能力有了很大提高。学生自己认为,本次毕业设计将会使其以后的学习和工作受益匪浅。
三、应用ADAMS软件进行毕业设计的教学方法探索
应用ADAMS软件进行毕业设计,学生既要学习掌握ADAMS软件,又要了解相关的设计对象和机构的运动原理,设计难度和工作量较大。为使学生在毕业设计中取得好成绩,我们在毕业设计中主要做到以下六个方面。
1.加强思想教育,调动学生毕业设计的主动性
从毕业设计开始,就通过言传身教,让学生了解毕业设计的重要性及ADAMS软件的应用优势和就业前景。使学生认识到毕业设计不仅能巩固专业知识,锻炼独立解决问题的能力,培养团队合作精神,还能学习先进的ADAMS软件,掌握一门技能,对今后的工作和学习产生深远的影响。
2.提交详细的设计任务书
我们在任务书中为每一名学生制定了详细的设计计划,合理安排设计进度,并指定了ADAMS软件学习的参考书目。使学生从设计开始就清楚自己的设计任务及要准备的专业基础知识和计算机知识。
3.鼓励学生多查文献,高质量完成开题报告
通过文献的查阅既可以为毕业设计做准备,激发学生对于毕业设计的兴趣,又可以学习科技论文写作的基本方法。另外,我们还向学生讲授开题报告的写作方法和技巧,帮助学生高质量完成开题报告。
4.加强日常监督和指导
每周至少三次到设计教室检查指导毕业设计。对于学生的问题并不直接回答,而是反问他们一些相关的问题,启发学生通过ADAMS软件的帮助文件、参考书和上网查阅等手段自己找出问题的原因,从而培养了学生独立解决问题的能力。
5.以人为本,对不同学生采取不同措施
对进展顺利的学生合理制定新的设计任务,做到与时俱进,使他们有发挥才能的空间,并注重培养学生的创新意识;对进展不顺利的学生耐心教育,查明原因,采取相应的措施;对于工作不积极的学生,严加管理,要求定期汇报工作进展,端正学习态度;对于学习基础差的学生,热心帮助,鼓励他们努力学习,不要灰心。
6.毕业论文和答辩严格把关
在学生完成毕业设计后,对学生的论文进行至少三次检查修改,尤其注意学生的中英文摘要和章节的安排,并对学生的论文进行格式检查。要求学生做好答辩的PowerPoint幻灯片文件和讲稿,并进行预演。毕业答辩时,学生通过PowerPoint幻灯片汇报设计成果,并且基于ADAMS软件现场演示所设计机构的动态仿真过程和优化设计结果,生动形象,效果好。这样既锻炼了学生的语言表达能力,又使他们以最佳的状态展现自己的工作成果,从而取得好的成绩。
四、结论
在全面推进创新教育和素质教育的今天,在机械类毕业设计中运用ADAMS软件进行分析和设计,可以有效地调动学生设计的积极性和创造性,更好地培养学生运用现代设计方法进行机械设计的能力、计算机应用能力和创新能力,提高毕业设计的效率和质量。在指导毕业设计的过程中,指导教师必须严格把关、言传身教,用自己的言行给学生树立好的榜样。通过思想教育调动学生的积极性,通过启发教育培养学生的创新意识和独立解决问题的能力。
参考文献:
[1]郑凯,胡仁喜,陈鹿民.ADAMS2005机械设计高级应用实例[M].北京:机械工业出版社,2006.
[2]陈芳,郑玉才,邓春岩,等.SolidWorks软件在机械类毕业设计中的应用[J].河北科技师范学院学报,20(4):47-50.
[3]洪月华.毕业设计中计算机应用能力培养的研究[J].计算机教育,2007,(2):24-26.
[4]郝继升.毕业设计的特点及提高毕业设计质量的途径[J].教育与职业,2007,(5):178-179.
[5]徐晋勇,王斌,高清.机械类专业毕业设计中的继承与创新[J].机械,2007,(1):27-29.
[6]李伟.提高机械类本科应用型人才创新能力的思考与分析[J].中国冶金教育,2004,(2):26-2.
(责任编辑:麻剑飞)