基于solidwork软件转向架仿真模型在教学中的应用

曹毅 周帆

[摘要]  转向架检修是铁道车辆检修的重要内容，转向架结构及检修教学是铁道车辆机械装置检修教学重点项目之一，现场教学、图片示例、企业参观等传统教学方法受到操作危险高、企业管理繁复等方面因素制约，尤其是线上线下混合式学习、泛在学习对教学实践提出了更高的考验。仿真模型能够为学生提供传统教学中无法进行的针对实训工位少、操作危险高等方面的教学实训条件，让学生实现学—做—学结合，有助于提升转向架检修职业技能。

[关键词]  转向架教学;仿真模型;教学实施

[中图分类号]  G712                   [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2021）30-0120-02

2020年9月，教育部等九部门印发《职业教育提质培优行动计划（2020—2023年）》，文件中明确提出推动信息技术与教育教学深度融合，“智能+”教育新形态，推动教育教学变革创新，服务课程开发、教学设计、教学实施、教学评价过程。

一、货车转向架教学现状

铁道货车车辆检修中转向架检修是其中重要的项目，转向架结构及检修的教学是铁道车辆机械装置检修课程教学中最复杂的教学项目之一，该教学项目对应货车检修工作中转向架分解检修、落成检查及货车单车检查中转向架检查部分。

依据铁道车辆机械装置检修课程教学大纲，在转向架教学中我们有以下几个学习任务：（1）转向架在车辆中的作用、结构名称认识。（2）转向架分解及组装。（3）转向架落成检查。（4）车辆运用维修中单车检查转向架的要求。在项目中，需要学生掌握转向架各部分名称、结构组成、功能及在转向架中与其他零部件之间的配合关系;转向架分解工艺及组装工艺，每个工序的注意事项;转向架落成检查标准;车辆运用维修中单车检查转向架的步骤和要求。

传统教学中教师选用理实结合的教学方式，理论教学中使用多媒体图片、视频等，实训教学在铁道车辆综合实训基地展开。但是从实际教学过程来看，受到诸多因素的影响和制约，使得学习知识不能通过练习及时巩固，学校虽然建有实训设备，但转向架价格昂贵，不能涵盖所有转向架型号，并且受场地、转向架检修地沟台位、检修工位等限制，学生实训条件缺乏。铁路车辆检修企业重视安全管理，使得参观学习受多种条件制约。

二、日常转向架教学中存在的困难

在教学过程中，我们发现学生存在以下困难：

1.认识转向架零件名称，但是不熟悉结构，在单车检查项目中，不能准确找到相应检查内容，不知道检查标准，容易出现漏检现象。

2.由于在车辆综合实训现场没有地沟，学生实训时无法观察部分转向架配件部位和组装结构。

3.转向架实训学习受到场地、台位制约，单次最多4位学生同时实训，课内时间利用率不高。

4.转向架拆、装实训需要天车辅助，安全隐患大，实训时以转向架外观检查为主，学生无法在我校综合实训现场完成转向架组装，不能直观感受转向架各部件之间的配合关系。

例如：货车单车检查中转向架侧架滑槽磨耗板检修。目视检查八位滑槽磨耗板安装正位、入槽，滑槽内不得涂抹油脂，滑块安装有磨耗套，无破损;该步检查需要掌握以下内容：（1）滑槽在那里有什么用？（2）滑槽磨耗板是什么？（3）滑槽磨耗板与滑槽怎么安装？

实践教学中转向架是一个整体，侧架不能单独拆开观察，只能通过图片示例学习，学生在学习侧架内容时，由于观察不仔细，容易一带而过，初级任务知道什么是侧架，侧架细节不能拆开观察，基础制动结构在侧架中如何定位、如何移动等机械部件知识学习不深入，导致在学习高阶任务转向架落成检查时找不到滑槽、不知道什么是磨耗板，更谈不了高阶要求转向架落成检查对应的检修技能要求了。转向架教学另一个难度在于转向架拆、装工艺操作难度高，侧架、摇枕、弹簧减震装置等结构在拆、装过程中需要天车及专用工具辅助，学生操作危险度高，在实践教学中几乎不会涉及。铁路车辆检修企业在青工培训中不会让青工独立完成。

三、解决转向架实践教学问题思路

本课题中所有内容通过solidwork软件建立三维模型。武汉铁路职业技术学院与合作铁路的企业共同研讨，确定对转K系列货车转向架进行建模合作，转K6型转向架[1]是目前铁路货运中应用最多的一款转向架，在继承传统三大件转向架优点的基础上做技术改进与提高，与我校现有的转向架实物之间关联度非常高。通过软件建立转K6模型的方法，可以帮助学生深入掌握转向架各部件的结构组成、检修部位及检修方法。仿真图形可以有效解决侧架不能单独拆开观察的问题[2]，通过solidwork软件制作了转向架三大件结构如侧架、摇枕，也制作了三小件如弹簧减震装置、斜楔、承载鞍等，还可以仿形轮对、侧架下交叉支撑装置、基础制动结构等[3]。并且仿真模型具有不受场地、工位限制的特点，学生可以随时、反复、多角度独立观察，同时也容易实现技术迭代[4][5]。

四、新形态虚拟仿真教学需要

新形态教学注重线上线下混合学习，针对实物操作安全性差、难实现、成本高昂、时空限制等因素，模拟仿真模型可以极大地填补这个空缺，并且实现线上教学，本项目学习目的以转向架仿真模型为主线，通过多角度观察学习转向架结构，提高学生信息化素养。

五、solidwork软件建立转向架模型在教学中的应用

soliwork建模在轉向架检修教学中的应用是基于实际转向架建立的仿真模型，学生通过实践操作掌握三大件式转向架的结构，主要零部件的形状、作用以及转向架组装工艺过程，辅助完成货车单车技术检查中转向架检查部分内容。