Показана целесообразность использования в учебном процессе по геометро - графической подготовке одной из форм заданий (проектов) по конструированию. В условиях ряда неопределенностей формируется инициатива и техническая фантазия, умение пользоваться конструкторскими библиотеками с опорой на прототипы.
Ключевые слова: конструирование, принципиальная схема, библиотеки стандартных элементов, унифицированные элементы, прототипы.
В условиях современного образовательного процесса при подготовке специалистов необходимо ориентироваться, прежде всего, на ту часть обучаемых которые пришли в высшую школу за знаниями и навыками и видят себя в будущем в технической среде. Как правило, эта часть студенчества (по нашим оценкам 30 – 50%) заинтересована в выполнении заданий, приближенных к реальным конструкциям и разработкам. Из значительного количества возможных направлений конструирования [1] особое место занимают конструкторские разработки со значительным количеством начальных неопределённостей. Кстати сказать, это бывает в реальных условиях конструкторской практики и в промышленности.
Целевая функция таких работ заключается в развитии у студентов инициативы, технической фантазии, умения пользоваться конструкторскими библиотеками и ориентироваться в имеющихся прототипах.
Как уже отмечалось выше, такие задания целесообразно предлагать студентам, успевающим и проявляющим интерес к такой работе с соответствующим уменьшением объема по основному учебному плану.
Приступая к выполнению конструирования по техническому заданию, содержащему структурную схему и основные параметры будущего изделия, студент должен с помощью преподавателя (руководителя проекта) определить назначение и область применения проектируемого устройства и его предварительные габаритные размеры, т.е. проводится начальная разработка теоретического чертежа. Также определяются внешние связи (соединительные магистрали, места крепления и некоторые другие данные) разрабатываемого изделия.
На данном уровне конструирования не проводятся прочностные расчеты (по понятным причинам), а исходят из ранее выполненных разработок (прототипов), представленных в виде изготовленных образцов (рис.1), а также в специализированных альбомах (отраслевые альбомы) и библиотеках стандартных изделий (Рис 2). Значительное место занимает работа с руководящими материалами, например [5] и справочными пособиями [4,6]. Возможно использование обратного инжиниринга [3].
При этом приходиться решать широкий круг задач, а именно:
- какие составляющие части изделия (сборочной единицы) взаимодействуют между собой и какие геометрические особенности они имеют;
- какой характер взаимодействия имеют составляющие части изделия (подвижные, неподвижные, разборные, неразборные и т. п.);
- на какие качественные характеристики взаимодействия элементов конструкции необходимо обратить внимание (точность сопряжения, параметры шероховатости и т.п.);
- возможность использования унифицированных и стандартных элементов;
- решение комплекса вопросов по собираемости изделия;
- оценка возможности модернизации деталей и изделия в целом для увеличения срока работы, уменьшения массы, изменения марки материала и т.п.;
- проведение анализа по силовому взаимодействию контактных поверхностей;
- возможный учёт технологических особенностей изготовления деталей;
- оценка характера и условий износа, влияющего на работоспособность деталей и в целом сборочной единицы;
- анализ о целесообразности использования антифрикционных или антикоррозийных покрытий;
- необходимость смазки поверхностей, тип смазки и условия её подачи в зону трения;
Данный перечень вопросов, которые приходиться решать, (он в значительной степени связан с геометрией как отдельных деталей, так и всей конструкции) может быть расширен или уточнён и даже может оказаться за пределами области знаний конкретных обучаемых, но это не значит, что эти вопросы не следует ставить или их обговаривать.
В значительной степени решение широкого круга поставленных вопросов возможно с использованием базы знаний по конструкторским разработкам в данной области (рис.3).
Указанные работы, но в большем объёме, можно использовать и в рамках проектного обучения [2], а также в условиях коллективного труда.
На рис.4 приведена технологическая цепочка последовательности выполнения разработки для самого простого задания (обратный клапан).
При конструировании и решении значительной части указанных выше вопросов имеет смысл использовать CAD технологии.
В заключении следует сказать, что конструирование по схеме, в рамках учебного процесса, относится к категории «тяжёлых», однако, по мнению авторов, является полезным и вызывающим интерес к технике.
В условиях современного образовательного процесса при подготовке специалистов необходимо ориентироваться, прежде всего, на ту часть обучаемых которые пришли в высшую школу за знаниями и навыками и видят себя в будущем в технической среде. Как правило, эта часть студенчества (по нашим оценкам 30 – 50%) заинтересована в выполнении заданий, приближенных к реальным конструкциям и разработкам. Из значительного количества возможных направлений конструирования [1] особое место занимают конструкторские разработки со значительным количеством начальных неопределённостей. Кстати сказать, это бывает в реальных условиях конструкторской практики и в промышленности.
Целевая функция таких работ заключается в развитии у студентов инициативы, технической фантазии, умения пользоваться конструкторскими библиотеками и ориентироваться в имеющихся прототипах.
Как уже отмечалось выше, такие задания целесообразно предлагать студентам, успевающим и проявляющим интерес к такой работе с соответствующим уменьшением объема по основному учебному плану.
Приступая к выполнению конструирования по техническому заданию, содержащему структурную схему и основные параметры будущего изделия, студент должен с помощью преподавателя (руководителя проекта) определить назначение и область применения проектируемого устройства и его предварительные габаритные размеры, т.е. проводится начальная разработка теоретического чертежа. Также определяются внешние связи (соединительные магистрали, места крепления и некоторые другие данные) разрабатываемого изделия.
На данном уровне конструирования не проводятся прочностные расчеты (по понятным причинам), а исходят из ранее выполненных разработок (прототипов), представленных в виде изготовленных образцов (рис.1), а также в специализированных альбомах (отраслевые альбомы) и библиотеках стандартных изделий (Рис 2). Значительное место занимает работа с руководящими материалами, например [5] и справочными пособиями [4,6]. Возможно использование обратного инжиниринга [3].
При этом приходиться решать широкий круг задач, а именно:
- какие составляющие части изделия (сборочной единицы) взаимодействуют между собой и какие геометрические особенности они имеют;
- какой характер взаимодействия имеют составляющие части изделия (подвижные, неподвижные, разборные, неразборные и т. п.);
- на какие качественные характеристики взаимодействия элементов конструкции необходимо обратить внимание (точность сопряжения, параметры шероховатости и т.п.);
- возможность использования унифицированных и стандартных элементов;
- решение комплекса вопросов по собираемости изделия;
- оценка возможности модернизации деталей и изделия в целом для увеличения срока работы, уменьшения массы, изменения марки материала и т.п.;
- проведение анализа по силовому взаимодействию контактных поверхностей;
- возможный учёт технологических особенностей изготовления деталей;
- оценка характера и условий износа, влияющего на работоспособность деталей и в целом сборочной единицы;
- анализ о целесообразности использования антифрикционных или антикоррозийных покрытий;
- необходимость смазки поверхностей, тип смазки и условия её подачи в зону трения;
Данный перечень вопросов, которые приходиться решать, (он в значительной степени связан с геометрией как отдельных деталей, так и всей конструкции) может быть расширен или уточнён и даже может оказаться за пределами области знаний конкретных обучаемых, но это не значит, что эти вопросы не следует ставить или их обговаривать.
В значительной степени решение широкого круга поставленных вопросов возможно с использованием базы знаний по конструкторским разработкам в данной области (рис.3).
Указанные работы, но в большем объёме, можно использовать и в рамках проектного обучения [2], а также в условиях коллективного труда.
На рис.4 приведена технологическая цепочка последовательности выполнения разработки для самого простого задания (обратный клапан).
При конструировании и решении значительной части указанных выше вопросов имеет смысл использовать CAD технологии.
В заключении следует сказать, что конструирование по схеме, в рамках учебного процесса, относится к категории «тяжёлых», однако, по мнению авторов, является полезным и вызывающим интерес к технике.
Список литературы
- Абросимов С.Н., Рыбин Б.И. Конструирование как творческая составляющая учебного процесса // Сборник материалов 6-ой Международной научно-практической интернет - конференции «Проблемы качества графической подготовки студентов в техническом вузе: традиции и инновации ». Пермь-2016, С. 143-149.
- Абросимов С.Н. Проектное обучение в курсе «Основы автоматизированного проектирования» // Сборник материалов 5-ой Международной научно-практической интернет – конференции «Проблемы качества графической подготовки студентов в техническом вузе: традиции и инновации ». Пермь-2015, С. 469-475
- Абросимов С.Н. Скицирование и восстановление геометрической информации в образовательном процессе/ C.Н. Абросимов, Б.И.Рыбин // Сборник материалов 5-ой Международной научно-практической интернет – конференции «Проблемы качества графической подготовки студентов в техническом вузе: традиции и инновации». Пермь-2015, С. 522-529
- Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. / Под ред. И. Н. Жестковой.—8-е изд., перераб. И доп.- М.: Машиностроение, 2001. — ISBN 5-217-02962-5.
- Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно – методическое пособие. В 2-х Н. / Под ред. Н.П. Учаева – Изд. 3-е, испр. – М.: Машиностроение, 1988.
- Справочное руководство по черчению./В.Н. Богданов, И.Ф.Малежик, А.П. Верхола и др. – М.: Машиностроение, 1989.
Рисунки к докладу
Рис. 1
Изготовленные образцы изделий (прототипы).
Рис. 2
Стандартные изделия, используемые при конструировании.
Рис. 3
Примеры опорных конструкторских решений, используемых при разработках.
Рис. 4
Последовательность разработки элемента пневмогидроаппаратуры (обратного клапана).
Вопросы и комментарии к выступлению:
Горнов Александр Олегович (21 марта 2017 г. 13:20) |
Сергей Николаевич, Борис Иванович, здравствуйте ! То, что это великолепная работа и не нуждается в комметариях, обосновывать даже не надо . И так ясно ! Если бы мы с Михаилом Николаевичем увидели её пораньше, обязательно сослались бы на неё в соответствующем месте части 2 своей публикации. Всего один вопрос. При какой форме работы со студентами удается так ставить и решать учебную задачу : для групп отдельных спциальностей, отдельно организованных групп, в рамках каких либо допольнительных формах? А.О. |
Федоренко Владимир Игоревич (22 марта 2017 г. 1:03) |
Уважаемые Сергей Николаевич и Борис Иванович! На каком семестре Вы предлагаете студентам такие проекты? И какой уровень графической подготовки у студентов требуется? Хочется сравнить с курсом в Бауманке и немного от зависти...
|
|
Абросимов Сергей Николаевич (22 марта 2017 г. 1:18) |
Владимир Игоревич, добрый вечер. Как уже отмечалось в самой публикации, указанная работа относится к категории "тяжёлых" и может быть предложена только хорошо успевающим студентам и самое главное, заинтересованным в подобных работах (5-30%). Такие задания предлагаются в конце второго семестра в рамках дисциплины "Инженерная и компьютерная графика", а также в рамках дисциплины "Автоматизированное проектирование" (третий, пятый и даже десятый семестр). С уважением, авторы: Абросимов и Рыбин. |
Рукавишников Виктор Алексеевич (22 марта 2017 г. 1:38) |
Уважаемые Сергей Николаевич и Борис Иванович! Не могли бы Вы уточнить, что понимается под "циклом геометро-графической подготовки". Цель, структура и т.д. И второе, "целевая функция таких работ" чем отличается от просто "цели работы"? Спасибо, В.А. Рукавишников. |
|
Абросимов Сергей Николаевич (22 марта 2017 г. 1:39) |
Уважаемый Александр Олегович! Спасибо за проявленный интерес к работе и оценку. То, что касается места указанной работы то она предлагается хорошо успевающим студентам при их заинтересованности, в конце второго семестра в рамках дисциплины "Инженерная и компьютерная графика" (до 10%) и на третьем, пятом и даже десятом семестрах в рамках дисциплины "Автоматизированное проектирование" (до 30%). Работа имеет практический выход, даже с прототипированием. С.Н., Б.И.
|
|
Абросимов Сергей Николаевич (22 марта 2017 г. 2:02) |
Уважаемый Виктор Алексеевич!. Под циклом геометро-графической подготовки мы понимаем комплекс дисциплин по которым проводятся занятия на нашей кафедре "Инженерной и компьютерной геометрии и графики": "Начертательная геометрия", "Инженерная и компьютерная графика", "Автоматизированное проектирование" и "Машинная графика". Указанная в публикации работа относится к категории конструирования, имеет штучное использование и нацелена на развитие инженерной инициативы, инженерной фантазии и обращению к значительному количеству источников информации. С наилучшими пожеланиями, авторы: Абросимов, Рыбин. |
|
Рукавишников Виктор Алексеевич (22 марта 2017 г. 9:50) |
Уважаемые Сергей Николаевич и Борис Иванович! Вы говорите, что геометро-графическая подготовка - это комплекс дисциплин, а может система. Геометро-графическая подготовка имеет свою цель и предмет изучения? Могли бы Вы их назвать. Чем комплекс дисциплин отличается от системы в вашем случае? По каким законам и принципам формируется комплекс дисциплин? Спасибо. С уважением В.А. Рукавишников. |
|
Федоренко Владимир Игоревич (22 марта 2017 г. 14:48) |
Уважаемые Сергей Николаевич и Борис Иванович! Значит ли, что это "тяжелое" конструирование в Вашем вузе введено в официальную программу по дисциплине "Инженерная графика" на втором семестре? Или ... На старших курсах я сам вел подобные проекты, но на спец. кафедрах. |
Лепаров Михаил Николаевич (22 марта 2017 г. 15:49) |
Здравствуйте, Сергей Николаевич и Борис Иванович!Вы систематически в своих разработках занимаетесь с проблему проектирования, что заслуживает признание. Хорошая работа. У меня два вопроса:
Пожалуйста, извините мой русский.С уважением млепаров |
|
Абросимов Сергей Николаевич (22 марта 2017 г. 22:45) |
Здравствуйте, Виктор Алексеевич! Наше предложение относится к комплексу учебных дисциплин, предусмотренных учебным планом вуза. Не претендует на формирование новой системы образования. Целью является повышение качества подготовки технических специалистов. Предлагаемые задания направлены на развитие технической грамотности и фантазии, более обширному изучению технической литературы и имеющихся конструкторских прототипов. С уважением, Абросимов С.Н. и Рыбин Б.И. |
|
Абросимов Сергей Николаевич (22 марта 2017 г. 23:04) |
Владимир Игоревич, здравствуйте! Термин "тяжелое" конструирование является внутрикафедральным понятием, используемым преподавателями, занимающимися со студентами конструированием. Это понятие не является официальным термином программ "Инженерная и компьютерная графика", "Машинная графика" и "Автоматизированное проектрование". А на специальных кафедрах можно было бы что-нибудь и посерьёзнее. С уважением, Абросимов С,Н., Рыбин Б.И. |
|
Абросимов Сергей Николаевич (22 марта 2017 г. 23:41) |
Здравствуйте Михаил Николаевич! Спасибо за проявленный интерес к публикации и её оценку. 1. В качестве исходных данных для конструирования по схеме предлагаемого устройства мы используем пневмогидроарматуру и ряд механических устройств.Такая у нас специфика учебного заведения. Электрические и приборостроительные устройства (в чистом виде) у нас отсутствуют. Редко в схеме могут присутствовать катушки индуктивности, как втягивающие, так перекрывающие силовые устройства. 2. Как отмечалось в публикации, при формирования прообраза заданного устройства возможно использование изготовленных образцов изделий (прототипов), а это один из компонентов обратного инжиниринга (повторение формы, геометрических характеристик и пр.). С уважением, Абросимов С.Н., Рыбин Б.И. |
Шахова Алевтина Бруновна (25 марта 2017 г. 17:45) |
Здравствуйте Сергей Николаевич и Борис Иванович, с большим интересом ознакомилась с Вашим выступлением, почти все вопросы уже заданы коллегами и Вы дали на них ответы. Как я поняла, Вы дифференцировано подходите к процессу обучения и наиболее сильным студентам в качестве тем: "Сборочный чертеж и деталирование".. предлагаете проблемно ориентированную задачу с элементами конструирования, со спецификой будущей профессиональной деятельности. У меня вопрос: сколько времени и сил требуется преподавателям, сопровождающим данную разработку в рамках дисциплины НГ и ИГ во втором семестре? В семестрах пятом и последующих у студентов уже есть какой-то ресурс знаний для ее осуществления, а на первом курсе наверно еще трудно. Выделяются ли Вам для этого дополнительные часы, или это в рамках аудиторных часов и консультаций, входят ли у Вас часы консультаций в нагрузку и сколько их в семестре? С уважением инаилучшими пожеланиями Шахова А.Б. |
|
Абросимов Сергей Николаевич (25 марта 2017 г. 19:56) |
Здравствуйте Алевтина Бруновна! Спасибо за проявленный интерес. Вы совершенно правы, практически единицам студентов второго семестра обучения в рамках "Инженерной и компьютерной графики" предлагается указанная работа и то при их личной заинтересованности. Временные затраты: 2 часа в нед. - аудиторные занятия и 4 часа в нед. - консультации. Всё это в рамках расписания (это нагрузка). Дополнительных часов не выделяется. В инициативном порядке и без регистрации нагрузки возможны дополнительные консультации для этих студентов. Естественно, выполнение указанных работ старшекурсниками идёт намного легче, с большей инициативой и выходом. В целом, как нам представляется, всё современное образование должно быть резко дифференцированным, и как известно классный специалист (инженер) сегодня, это результат штучного производства. С уважением, Абросимов С.Н. и Рыбин Б.И. |
|
Шахова Алевтина Бруновна (26 марта 2017 г. 10:49) |
Здравствуйте Сергей Николаевич и Борис Иванович, спасибо за столь развернутый ответ, согласна со всем, все за счет инициативы и прфессиональности преподавателя, и образование действительно должно быть дифферинцированным. С уважением и наилучшими пожеланиями В Вашем и нашем нелегком труде. Шахова А.Б. |
Назад Go Back