Структура и содержание учебно-методического комплекса

Использование трехмерного твердотельного моделирования позволяет создать визуальный образ объекта, использовать цвет, анимацию, но, тем не менее, не должно отвлекать внимание обучающихся от решения поставленных задач. Умение анализировать ортогональный чертеж геометрического объекта, расчленить его сложную форму на простые составляющие геометрические тела - позволит легко переходить от 3D моделей к плоским чертежам, при этом значительно упрощая процесс редактирования чертежей.

Полученные в процессе опытно-экспериментальной работы данные подтвердили причинно-следственную связь между внедрением новой технологии обучения графическим дисциплинам и формированием графической компетентности студентов технического вуза.

Сформированность графической компетентности выражается во владении современными средствами автоматизированного проектирования, наличием устойчивой мотивацией на использование средств современных компьютерных технологий, владением умениями, обеспечивающими эффективность профессиональной деятельности в условиях современной конкурентной среды, творческой направленности профессиональной деятельности.

Применение системы компас-3d в преподавании инженерных дисциплин.

КОМПАС-3D — это отечественный программный продукт, позволяющий не только автоматизировать создание конструкторских документов, но и выполнять их в строгом соответствии с ЕСКД , что отличает его от ведущих иностранных систем проектирования .По данной программе преподавателями ВПИ разработаны учебные пособия и лабораторные практикумы, рекомендованные Учебно-методическим объединением вузов по образованию в области автоматизированного машиностроения в качестве учебных пособий для студентов, обучающихся по направлению «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств». Как правило, современные студенты незнакомы с такими инструментами, как кульман, циркуль, рейсшина и.т.п. Теперь в конструкторской практике все чаще используются не циркуль и линейка, а компьютер, специализированные программы, графопостроители. Утратило актуальность и использование аксонометрии (наглядного проецирования на некоторую плоскость). Создание объемных моделей с помощью специальных программ — куда более легкий и удобный способ увидеть пространственную фигуру. Еще в начале XX века знаменитый голландский художник Мориц Корнилис Эшер пытался в своих гравюрах соединить плоские и пространственные изображения .Компьютер и систему КОМПАС-3D можно представить как некий электронный кульман, который позволяет получать более качественную и точную конструкторскую документацию за более короткий срок. Задача преподавателя — научить студентов не только использовать различные команды в построении чертежа, но и применять определенные методики, например построение графических образов с помощью слоев или вспомогательных линий. Трехмерное моделирование стало активно развиваться с начала 1990-х годов. К сожалению, еще многие конструкторы, инженеры и преподаватели, особенно старшего поколения, недооценивают возможности виртуальной модели в разработке нового изделия и воспринимают этот процесс как некую игру, детское развлечение. Однако плоское проектирование неестественно для человека и требует достаточно сложной подготовки. Мы живем в окружении трехмерных объектов и мыслим в трехмерном пространстве. Нам легче воспринимать виртуальную объемную модель, нежели при прочтении плоского чертежа воображать трехмерное тело. Новое направление компьютерной графики — 3D-моделирование, в основе которого лежит не чертеж, а трехмерная геометрическая модель, получило широкое распространение в самых разных областях человеческой деятельности. Поэтому в процессе обучения значительное внимание уделяется методикам построения трехмерных моделей деталей и моделей сборочных единиц. При этом особое место отводится использованию параметризации. Рассмотрим одну из лабораторных работ «Создание параметрических (гибких) моделей сложной формы и построение ассоциативных видов в КОМПАС-3D». Выполняя данную работу, студенты обучаются не просто использовать программный продукт, а использовать его максимально эффективно. Им предлагается по заданным вариантам построить модель детали, после чего преподаватель меняет определенные параметры. Если в результате внесенных изменений модель перестроилась, не потеряв своего гармоничного вида, и не распалась на отдельные элементы, то считается, что студент успешно справился с заданием .В процессе обучения инженерной графике преподаватели часто используют термин «чтение чертежей»: студенту выдается сборочный чертеж и предлагается выполнить по нему несколько чертежей отдельных деталей. Cтудент должен «прочитать» сборочный чертеж, то есть увидеть за плоскими линиями объемные тела, их конструкцию и форму.

Рис. 2. Конкурсная работа «Приспособление для проверки пружин»

Тема «чтения чертежей» уже на более высоком уровне продолжается в лабораторной работе «Моделирование сборок»: студенты не только учатся видеть отдельные формы и конструкции в сборочном чертеже, но и получают уникальную возможность создать виртуальные модели отдельных деталей и собрать их в тот или иной механизм ,тем самым постигая некоторые навыки слесаря-сборщика . Как уже говорилось, далеко не каждому дана способность видеть за изображением плоских линий объемные тела. При выполнении построений на доске студенты часто не понимают их смысла. И в данном случаеКОМПАС-3D становится для преподавателя настоящим помощником .В системе мы имеем возможность одновременно построить комплексный чертеж гиперболического параболоида на доске и увидеть его в объеме на плазменной панели или экране компьютера .При рассмотрении позиционных задач, которые считаются наиболее сложными в инженерной графике ,с помощью трехмерных моделей можно показать студентам сечение геометрических тел плоскостями и сферами, а также линии пересечения различных поверхностей.КОМПАС-3D используется преподавателями и в научных исследованиях. С помощью этой САПР разработана новая методика определения площади контакта вала с поверхностью подшипника скольжения и объем износа вала. Методика достаточно проста и не требует сложных расчетов, при этом позволяет получать необходимые величины с большей точностью .САПР КОМПАС-3D позволяет моделировать реальные вкладыши подшипников скольжения с учетом их разнотолщинности, полученной в процессе изготовления. При этом различную толщину могут иметь не только два вкладыша, но и один вкладыш по различным сечениям .

Рис. 3. Вариатор конусный

Рис. 4. Насос

Соединяя модели вкладышей в условную втулку и определяя положение центра масс, можно подобрать варианты, в которых центр масс будет иметь наименьшее отклонение от теоретической модели, и тем самым определить наиболее благоприятные сочетания вкладышей для оптимизации работы ДВС и других механизмов и машин, в которых применяются подшипники скольжения .Осуществляя процесс обучения ,необходимо помнить, что развитие науки и техники требует постоянной корректировки и совершенствования рабочих программ. Внедрение системы КОМПАС-3D в учебный процесс дает возможность вести обучение на качественно новом уровне. Студенты, изучающие данную программу в рамках дисциплин «Машинная графика» и «Компьютерная графика» (рис. 5), становятся специалистами высокого класса ,обладающими всеми необходимыми в современных условиях профессиональными навыками [8].

Рис. 2. Конкурсная работа «Приспособление для проверки пружин»

Рис. 3. Вариатор конусный Рис. 4. Насос Рис. 5. Учебный класс