一種基于應(yīng)用型本科機(jī)械類畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)方法的研究與實(shí)踐

徐 莉，苗淑杰，劉喜平，劉春香，王 巍，付彥虹

（黑龍江工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，哈爾濱150010）

20世紀(jì)80年代以后，一股新的潮流在國際高教界逐漸形成，即對實(shí)踐教學(xué)普遍重視，對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)開始努力強(qiáng)化。以應(yīng)用型為辦學(xué)定位，從而形成了應(yīng)用型本科大學(xué)。應(yīng)用型本科大學(xué)對“應(yīng)用”二字可以從很多角度去實(shí)現(xiàn)，也可以有很多種實(shí)現(xiàn)方法。其中，若從教學(xué)體系建設(shè)體現(xiàn)“應(yīng)用”二字，其核心環(huán)節(jié)必然是實(shí)踐教學(xué)。高校的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通常包括實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計、專業(yè)實(shí)習(xí)、各類競賽以及畢業(yè)設(shè)計等。

其中的畢業(yè)設(shè)計是教學(xué)過程的最后階段采用的一種總結(jié)性的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。與其他的教學(xué)實(shí)踐手段相比，有其獨(dú)特的優(yōu)勢。畢業(yè)設(shè)計是對學(xué)生四年來所學(xué)知識的全面總結(jié)及綜合應(yīng)用，是理論與實(shí)踐的結(jié)合，是學(xué)生走向社會的過渡和良好開端?？梢耘囵B(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨(dú)立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識，可以培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想，設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法，可以培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，具備技術(shù)人員的基本工作態(tài)度、工作作風(fēng)和工作方法。畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的優(yōu)劣是學(xué)生動手能力高低、創(chuàng)新精神強(qiáng)弱的集中體現(xiàn)。它不僅可以對大學(xué)四年來所學(xué)知識進(jìn)行檢驗(yàn)和實(shí)踐，還可以幫助大學(xué)生適應(yīng)未來的職位，把大學(xué)所學(xué)的知識與未來工作接軌。因此，可以說畢業(yè)設(shè)計對于學(xué)生來講是意義非凡的。因此，有效地提高應(yīng)用型本科大學(xué)機(jī)械類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量是非常重要的，畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)形式的好壞直接影響著畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。

1 畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

畢業(yè)設(shè)計按流程可以分為選題、指導(dǎo)、考核答辯等幾個階段。單就指導(dǎo)階段而言，目前國內(nèi)大部分高校的指導(dǎo)方法為：指導(dǎo)教師布置完題目，要求學(xué)生查閱相關(guān)資料文獻(xiàn)，對所設(shè)計的題目進(jìn)行了解，明確概念；然后以所查閱的資料為基礎(chǔ)，指導(dǎo)學(xué)生確定總體方案，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)計算，定期和學(xué)生進(jìn)行研討，在宏觀上把握學(xué)生的題目，最后指導(dǎo)學(xué)生參加考核答辯。

國外（以某國為例）和部分國內(nèi)高校的指導(dǎo)方式為：學(xué)生拿到的選題是實(shí)驗(yàn)室正在進(jìn)行的大項(xiàng)目的一部分，指導(dǎo)教師親自帶著學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，定期與學(xué)生研討，對前一段工作進(jìn)行總結(jié)，對下一步工作方案進(jìn)行制訂。通過這樣一個循序漸進(jìn)的過程，完成畢業(yè)設(shè)計，并指導(dǎo)考核答辯。

1.2 現(xiàn)有畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)方法存在的問題

通過以上現(xiàn)狀進(jìn)行對比，可以看出，后者的優(yōu)點(diǎn)是課題是實(shí)際課題，教師對題目有著足夠的了解，并且有機(jī)會親自指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也可以在設(shè)計的過程中始終看到實(shí)物，對所設(shè)計的題目有全面生動的認(rèn)知，對畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量將有所保障。而前者雖然完成了畢業(yè)設(shè)計過程，卻很難保證質(zhì)量。因?yàn)樵诋厴I(yè)設(shè)計初期存在如下問題：第一，一個指導(dǎo)教師帶多個學(xué)生，按一生一題的要求，即一個指導(dǎo)教師有多個題目，很難做到每個題目都是實(shí)際課題，必然有一些題目是理論課題，無法提供實(shí)物給學(xué)生研究或所設(shè)計的機(jī)械不能實(shí)際生產(chǎn)，更談不上教師有機(jī)會在現(xiàn)場指導(dǎo)學(xué)生。第二，學(xué)生查閱資料能力較弱，即使能找到資料，也往往多為文字資料、外觀圖片、局部平面圖或類似題目的結(jié)構(gòu)圖?？梢酝瓿僧厴I(yè)設(shè)計的前提是必須對這些資料進(jìn)行閱讀、理解、掌握，這要求學(xué)生要有一定的識圖能力、理論與實(shí)踐結(jié)合的能力和一定的科研基礎(chǔ)。但這些是大四學(xué)生不具備或者很薄弱的。只有通過指導(dǎo)教師的反復(fù)講解，才可以幫助學(xué)生理解題目和資料。換言之，查閱資料階段會消耗指導(dǎo)教師和學(xué)生大量的時間，這將影響畢業(yè)設(shè)計的整體進(jìn)度。另外，目前畢業(yè)設(shè)計過程中也存在著學(xué)生對工程設(shè)計的一般程序規(guī)范不明確，需要教師逐個對學(xué)生進(jìn)行明確的講解，這也在一定程度上占用了教師的指導(dǎo)時間。以上種種都將影響畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。

綜上，尋找有效的提高應(yīng)用型本科大學(xué)機(jī)械類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的新方法勢在必行。

2 畢業(yè)設(shè)計三維范例庫文件對畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)的重要性及實(shí)際應(yīng)用效果

2.1 建立畢業(yè)設(shè)計三維范例庫文件對畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)的重要性

針對前面所論述的畢業(yè)設(shè)計存在的問題，利用三維軟件UG、Pro/E、3DSmax等，對現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)計進(jìn)行規(guī)范化建模仿真，并編制數(shù)據(jù)管理軟件類應(yīng)用程序，將之完善成畢業(yè)設(shè)計范例庫文件，以方便調(diào)用的方式，允許學(xué)生調(diào)用查閱。用生動形象的方式，模擬所設(shè)計機(jī)械實(shí)體結(jié)構(gòu)，使學(xué)生對畢業(yè)設(shè)計題目有更深刻的印象，以解決學(xué)生查閱資料難、指導(dǎo)難的問題，提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。同時，將建模過程分解，以動畫的形式將設(shè)計過程演示給學(xué)生，使學(xué)生更明確工程設(shè)計的一般程序和規(guī)范，提高設(shè)計能力，保證畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。另外，將以上機(jī)械中的通用部件提取形成基礎(chǔ)庫文件，該基礎(chǔ)庫不僅可以對除這四大類機(jī)械以外的其他設(shè)計有所幫助，而且可以為相關(guān)課程教師授課時的多媒體課件動畫演示制作提供素材，以提高教學(xué)質(zhì)量。

2.2 將畢業(yè)設(shè)計三維范例庫文件應(yīng)用于畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)的應(yīng)用效果

筆者曾在畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計Stewart平臺電液驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該平臺是六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)平臺，通過六個作動器的協(xié)調(diào)伸縮來實(shí)現(xiàn)平臺沿x、y、z向的平移和繞x、y、z軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動（共6個自由度），以及這些自由度的復(fù)合運(yùn)動?？捎糜趭蕵窐I(yè)的運(yùn)動模擬，機(jī)器人、飛行器空間交會對接，仿真器、艦船及汽車模擬器，新型加工機(jī)床，衛(wèi)星、導(dǎo)彈等飛行器的精確運(yùn)動仿真。平臺結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但其運(yùn)動及控制極其復(fù)雜，這給學(xué)生查閱資料階段增加不小的難題，并消耗大部分的時間進(jìn)行消化資料和理解平臺的運(yùn)動方式，影響后續(xù)的設(shè)計進(jìn)度和質(zhì)量。

其相關(guān)資料圖為平面圖（見圖1），結(jié)構(gòu)不容易理解。

圖1 Stewart平臺電液驅(qū)動機(jī)構(gòu)平面圖

經(jīng)調(diào)閱三維范例庫文件，找到了相關(guān)類似的畢業(yè)設(shè)計，使學(xué)生看到了三維軟件構(gòu)建的“實(shí)物”和動畫模擬的運(yùn)動（具體見圖2），幫助學(xué)生了解其運(yùn)動和設(shè)計搭建過程，為以后的設(shè)計打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，最后，學(xué)生以優(yōu)異的成績完成了畢業(yè)設(shè)計，自信滿滿地走向了工作崗位。

圖2 Stewart平臺電液驅(qū)動機(jī)構(gòu)三維立體圖

3 結(jié)語

綜上所述，尋找一種有效的適用于應(yīng)用型本科大學(xué)機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計的方法勢在必行，而將應(yīng)用型本科機(jī)械類畢業(yè)設(shè)計和三維軟件、數(shù)據(jù)管理軟件三者相結(jié)合，建立三維范例庫文件，突破傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)方法的局限，可以縮短畢業(yè)設(shè)計初期查閱理解文獻(xiàn)資料的時間，加快設(shè)計進(jìn)度，從而為保證畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］ 田維.本科畢業(yè)設(shè)計中存在的問題及建議［J］.中國電力教育，2012，（25）：54-55.

［2］ 尚萬峰，李曼.大學(xué)生科研素質(zhì)的培養(yǎng)——中日本科生畢業(yè)設(shè)計之思考［J］.黑龍江教育，2012，（05）：104，107.

［3］ 徐莉.三維軟件在應(yīng)用型本科機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計中的重要性探討［J］.黑龍江科學(xué)，2012，（12）：73-75.

［4］ 焦煜博.關(guān)注三維軟件應(yīng)用指導(dǎo)在校大學(xué)生［J］.硅谷，2008，（17）：151-164.