ИННОВАЦИОННЫЙ ПОДХОД В ПРЕПОДАВАНИИ ОСНОВ МАШИНОСТРОЕНИЕ В ВУЗАХ

AN INNOVATIVE APPROACH IN TEACHING THE FUNDAMENTALS OF MECHANICAL ENGINEERING AT UNIVERSITIES

Vyacheslav Gorbatykh

master, Belgorod State Technological University

them, V.G. Shukhov,

Russia, Belgorod region, Ivnyansky district, Voznesenovka

Irina Gorbatykh

master, Belgorod State Technological University them. V.G. Shukhov,

Russia, Belgorod region, Ivnyansky district, Voznesenovka

Alexander Akimov

student, Belgorod State Technological University them. V.G. Shukhov,

Russia, Belgorod region Belgorod

Eugene Zhukov

ph.D., Associate Professor Belgorod State Technological University. V.G. Shukhov,

Russia, Belgorod region Belgorod

АННОТАЦИЯ

На сегодняшний день прогрессивные технологии повсеместно внедряются в самые различные отрасли деятельности человека. Одной из таких отраслей является и машиностроение. Эффективное преподавание основ машиностроения является важной составляющей в процессе подготовки современного специалиста.

ABSTRACT

Today, advanced technologies are introduced widely in a variety of sectors of human activity. One such industry is the machinery. Effective teaching the basics of mechanical engineering is an important component in the preparation of modern specialist.

Ключевые слова: IT технологии, симулятор машиностроения.

Keywords: IT technology, engineering simulator.

В данной статье будет расмотрен вопрос создания специально направленных приложений, связанных с изучением машиностроительных дисцеплин. Целью создания данных приложений была разработка специализированного програмного обеспечения, направленного на более углубленное изучение специальности студентами 2–4 курсов по направлению технология машиностроения, а так же упрощения изучения работы производств, внезависимости от их видов.

На данный момент одной из основных проблем машиностроительной отрасли является нехватка профессионально подготовленных кадров. Это связано с тем, что большинство студентов, обучающихся по данной специальности, теряют инстерес, и перестают учиться и повышать свои профессиональные качества.

На основании этой проблемы, нами предлагается следующее возможное решение:

1. Вовлечь обучающихся в практический процесс изучения дисциплины при помощи специализированных приложений.
2. Неявное изучение тем посредством практических повторений пройденного материала.
3. Использование технологий виртуальной реальности типа Oculus.

1. Вовлечение обучающихся в практический процесс изучения дисциплины при помощи специализированных приложений.

На данном этапе мы разрабатываем парк станков «ручной» механической системы. Это требуется для того, чтобы обучающиеся могли использовать режим единичного производства. Если по заданию переподавателя, студенту достаётся вариант единичного производства изделия, он может выбрать станки, подходищие именно к его варианту. Даннный этап направлен на изучение работы предприятия при различных типах и сутациях производства. На рисунке 1 представлена модель станка 2Н135 разработанная Акимовым А.В. в программе трёхмерного моделирования Blender. Данная модель станка будет являтся начальной, так как является наиболее простой в изучении. В дальнейшем будут разработаны другие виды станков, для создания целого парка [5].

Рисунок 1. Трёхмерная модель станка 2Н135

Так же будет полностью разработана внутренняя система станка (рис. 2), включаяя её кинематику. Это будет полезно для понимания кинематической структуры станков, принципа передачи основного и вспомогательного движений. Благодаря симулятору изучение машиностроительных дисциплин приобретёт более интересный и практический характер. Это позволит увеличить аудиторию, которая будет изучать машиностроение в целом. После того, как будет полностью проработан парк металлорежищих станков, ЧПУ станков, и т. д. начнётся проработка математических зависимосей работы этих станков на языке С++. Это требуется для оптимальной работы с графическим движком Unreal Engine 4 [1].

Рисунок 2. Элементы компоновки станка

2. Неявное изучение тем посредством практических повторений пройденного материала.

Этот пункт предполагается реализовать следующим образом: для того чтобы работать с данным приложением оптимально и эффективно, студенту потребуется знать определённые параметры, которые нужно будет задавать в приложение время от времени. Это не является обязательным условием, так как в помощь будет предоставлены оптимальные значения из матрицы одной из баз данных приложения, что в свою очередь позволит нам не принуждать студента к учёбе. Но используя на практике то или иное значение несколько раз, обучаемый запомнит его, тем самым усвоив часть материала по дисциплине. Так же в определённом виде будет представлена конструкторская часть приложения посредством проектировки и замены вышедших и строя элементов того или иного агрегата: Принцип построения будет реализован на основе работы в AutoCAD. Эти элементы так же будут способствовать усваиваемости материала студентами (рис. 3).

Рисунок 3. Упрощенное построение эвольвенты зуба в AutoCAD

3. Использование технологий виртуальной реальности типа Oculus.

Пользователи систем автоматизированного проектирования (computer-aided design, CAD) уже достаточно давно могут управлять и редактировать различные объекты в трех измерениях, но пока все это делается на плоских двухмерных дисплеях с помощью клавиатуры, традиционной мыши или, в лучшем случае, при помощи специальных манипуляторов. Все это приводит к некоторым ограничениям функциональности и связанным с ними неудобствами.

Но, в настоящее время появился достаточно широкий ряд трехмерных контроллеров, типа Microsoft Kinect или Oculus Rift, и других подобных устройств, которые с помощью камер и лучей инфракрасного света могут отслеживать движения и жесты рук человека в непосредственной близости от них. И Элон Маск наглядно демонстрирует, что именно такие устройства являются недостающим звеном в современных технологиях автоматизированного проектирования [3].

Благодаря данным технологиям вовлечение в процесс обучения будет иметь небывалый подъём (рис. 4). Соединив функции программного обеспечения трехмерного проектирования с возможностями устройства Leap Motion, которое не так давно появилось на рынке, можно с помощью интуитивно простых жестов управлять превращениями деталей в трехмерном пространстве.

Рисунок 4. Устройство Leap Motion

Выводы.

Используя современные технологии и вековой опыт, можно достичь небывалых высот в подготовке специализированных кадров для машиностроительной отрасли. Данный метод будет иметь под собой научно-практическое подтверждение, благодаря чему будет возможно увеличение знака качества выпускаемых специалистов.

Список литературы:
1.Жуков Е.М., Блудов А.Н. Автоматизированное определение величины припуска наплавленного железнодорожного колеса: Информационные системы и технологии. 2014. № 5 (85). С. 74–80.
2.Паспорт станка 2Н125, 2Н135, 2Н150 – красный пролетарий – М. 1976 г. – 72 с.
3.Санин С.Н., Карталов А.В., Жуков Е.М. Адаптивный суппорт: патент на полезную модель RUS 119274 06.02.2012.
4.Учебное пособие Сухарев Э.А. Методы моделирования и оптимизации механических систем машин и оборудования: Э.А. Сухарев. – Ровно: Изд-во НУВХП, 2008. – 194 с.
5.Шабров Н.Н., С.Г. Орлов, Н.Б. Мельникова Моделирование и параллельные вычисления в системе виртуальной реальности CAVE -Н.Н.: Международная научная конференция «Параллельные вычислительные технологии 2009». – 3 с.
6.Элон Маск демонстрирует будущее технологий трехмерного проектирования – [Электронный ресурс] – режим доступа: URL: http://www.dailytechinfo.org/infotech/5161-elon-mask-demonstriruet-buduschee-tehnologiy-trehmernogo-proektirovaniya.html (Дата обращения 21.11.2015).