機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用探討

唐英

摘 要：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的繪圖方式、出圖方式以及工作方式，并且極大地提高了機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。因此將其應(yīng)用于當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中已經(jīng)成為了一種必然趨勢(shì)。本文結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；應(yīng)用

當(dāng)前，隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)及其軟件的發(fā)展，已經(jīng)有很多機(jī)械設(shè)計(jì)師開始利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件從事機(jī)械設(shè)計(jì)活動(dòng)，如AutoCAD、UG、CATIA、ProE等，其可以幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更精確的分析和處理，提高了機(jī)械零件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。只有將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)貫穿于機(jī)械設(shè)計(jì)的整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，才能適應(yīng)當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域不斷發(fā)展的需要，其所培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生也才能更好地勝任未來(lái)的機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)工作。

1.將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中的意義

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用，有利于提升學(xué)生的空間想象能力，加深學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)的掌握程度，并且還能豐富學(xué)生的資料收集內(nèi)容。

（1）提升學(xué)生的空間想象能力。隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，目前市面上已經(jīng)出現(xiàn)了多種三維CAD設(shè)計(jì)軟件，利用這些軟件對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行建模并展示給學(xué)生，可以使學(xué)生在頭腦中形成對(duì)機(jī)械零件結(jié)構(gòu)的空間認(rèn)識(shí)，這是傳統(tǒng)二維工程圖所無(wú)法比擬的。

（2）加深學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)的掌握程度。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)模式一般是老師在講臺(tái)上講，學(xué)生拿著課本坐在下面學(xué)，即使借助了一些多媒體教學(xué)課件，也沒(méi)有從根本上改變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的模式。利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，老師可以將典型零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟一步步地展示給學(xué)生，在這個(gè)過(guò)程中，還可以通過(guò)滲透，讓學(xué)生通過(guò)對(duì)老師步驟的模仿來(lái)提高他們的設(shè)計(jì)能力。以筆者所在的高職院校為例，上課時(shí)老師將自己的電腦桌面投影到大屏幕上，然后通過(guò)實(shí)例操作對(duì)三維CAD設(shè)計(jì)軟件的功能應(yīng)用進(jìn)行了演示，例如，如何創(chuàng)建草圖、如何對(duì)草圖執(zhí)行拉伸和旋轉(zhuǎn)操作等，通過(guò)老師的實(shí)例演示，學(xué)生對(duì)三維設(shè)計(jì)軟件的掌握水平明顯提高。

（3）豐富學(xué)生的資料收集內(nèi)容。以往的機(jī)械設(shè)計(jì)資料都是一些二維工程圖紙，不僅難以收集，而且不利于保存。在應(yīng)用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)后，學(xué)生可以對(duì)一些典型機(jī)械零件和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)資料、模型和數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，從而為學(xué)生后續(xù)的機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

2.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

在當(dāng)前機(jī)械相關(guān)專業(yè)的教學(xué)過(guò)程中，通常都會(huì)涵蓋一些典型機(jī)械產(chǎn)品及零部件的設(shè)計(jì)過(guò)程教學(xué)，如齒輪變速箱、剪切機(jī)等，我們可以在結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)模式優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用，切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量和效率。下面以剪切機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程教學(xué)為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。第一，可以參考“工程力學(xué)”中剪切機(jī)的簡(jiǎn)化模型進(jìn)行初步的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)訓(xùn)練，通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)化模型的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以初步掌握剪切機(jī)的工作原理及其中各部件的連接關(guān)系。第二，學(xué)生在充分掌握剪切機(jī)簡(jiǎn)化模型的基礎(chǔ)上，就可以通過(guò)應(yīng)用三維CAD設(shè)計(jì)軟件對(duì)各部件分別進(jìn)行建模。第三，學(xué)生可以進(jìn)一步在三維CAD軟件中建立一個(gè)裝配環(huán)境，然后將第二步所建立的各部件模型導(dǎo)入進(jìn)來(lái)，最后再根據(jù)剪切機(jī)模型中各部件間的連接關(guān)系進(jìn)行虛擬裝配，并定義好部件之間的連接傳動(dòng)副。第四，在裝配模型已建立好的基礎(chǔ)上，可以應(yīng)用軟件對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真和分析。第五，還可以借助一些CAE軟件對(duì)所建模型進(jìn)行應(yīng)力和應(yīng)變的分析，學(xué)生通過(guò)本步驟的學(xué)習(xí)，能夠?qū)B桿各部位的應(yīng)力、應(yīng)變情況有一個(gè)清晰的理解，這比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)中的受力分析更直觀易懂，同時(shí)也可通過(guò)對(duì)分析結(jié)果的解析，讓學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)到各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)變化對(duì)剪切機(jī)受力變化情況的影響，從而為后續(xù)進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

因?yàn)榧羟袡C(jī)模型可以簡(jiǎn)化為一個(gè)典型的連桿傳動(dòng)機(jī)械裝置，其傳動(dòng)關(guān)系也比較簡(jiǎn)單，再加上實(shí)物模型的輔助，學(xué)生易于接受和學(xué)習(xí)，從而可以使學(xué)生由易到難、由簡(jiǎn)到繁，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技能的逐步提高。

3.結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)來(lái)說(shuō)，除了需要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法上進(jìn)行不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新外，還要注重將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)引入到教學(xué)過(guò)程中來(lái)，在機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中融入現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，為今后進(jìn)行相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張 超.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中應(yīng)用的探究[J].課程教育研究，2013（14）.

[2]王江林.機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用[J].佳木斯職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（10）.

（作者單位：江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院無(wú)錫交通分院）