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機械設(shè)計教學(xué)中計算機輔助設(shè)計應(yīng)用
機械設(shè)計教學(xué)中計算機輔助設(shè)計應(yīng)用
摘 要：計算機輔助設(shè)計在機械設(shè)計中的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)機械設(shè)計的繪圖方式、出圖方式以及工作方式，并且極大地提高了機械設(shè)計的質(zhì)量和效率。
因此將其應(yīng)用于當(dāng)前的機械設(shè)計教學(xué)中已經(jīng)成為了一種必然趨勢。
本文結(jié)合筆者的教學(xué)實踐，對機械設(shè)計教學(xué)中計算機輔助設(shè)計的應(yīng)用進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：機械設(shè)計教學(xué);計算機輔助設(shè)計;應(yīng)用
當(dāng)前，隨著計算機輔助設(shè)計技術(shù)及其軟件的發(fā)展，已經(jīng)有很多機械設(shè)計師開始利用計算機輔助設(shè)計軟件從事機械設(shè)計活動，如AutoCAD、UG、CATIA、ProE等，其可以幫助設(shè)計人員對機械零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更精確的分析和處理，提高了機械零件產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。
只有將計算機輔助設(shè)計貫穿于機械設(shè)計的整個教學(xué)過程中，才能適應(yīng)當(dāng)前機械設(shè)計領(lǐng)域不斷發(fā)展的需要，其所培養(yǎng)出來的學(xué)生也才能更好地勝任未來的機械設(shè)計相關(guān)工作。
1.將計算機輔助設(shè)計應(yīng)用于機械設(shè)計教學(xué)中的意義
計算機輔助設(shè)計在機械設(shè)計教學(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)生對機械設(shè)計知識的掌握程度，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。
隨著計算機輔助設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，目前市面上已經(jīng)出現(xiàn)了多種三維CAD設(shè)計軟件，利用這些軟件對機械零件進(jìn)行建模并展示給學(xué)生，可以使學(xué)生在頭腦中形成對機械零件結(jié)構(gòu)的空間認(rèn)識，這是傳統(tǒng)二維工程圖所無法比擬的。
(2)加深學(xué)生對機械設(shè)計知識的掌握程度。
傳統(tǒng)的機械設(shè)計教學(xué)模式一般是老師在講臺上講，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，也沒有從根本上改變學(xué)生被動學(xué)習(xí)的模式。
利用計算機輔助設(shè)計技術(shù)，老師可以將典型零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟一步步地展示給學(xué)生，在這個過程中，還可以通過滲透，讓學(xué)生通過對老師步驟的模仿來提高他們的設(shè)計能力。
以筆者所在的高職院校為例，上課時老師將自己的電腦桌面投影到大屏幕上，然后通過實例操作對三維CAD設(shè)計軟件的功能應(yīng)用進(jìn)行了演示，例如，如何創(chuàng)建草圖、如何對草圖執(zhí)行拉伸和旋轉(zhuǎn)操作等，通過老師的實例演示，學(xué)生對三維設(shè)計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。
以往的機械設(shè)計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)用了計算機輔助設(shè)計后，學(xué)生可以對一些典型機械零件和結(jié)構(gòu)的設(shè)計資料、模型和數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，從而為學(xué)生后續(xù)的機械設(shè)計學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。
2.計算機輔助設(shè)計在機械設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用實踐
在當(dāng)前機械相關(guān)專業(yè)的教學(xué)過程中，通常都會涵蓋一些典型機械產(chǎn)品及零部件的設(shè)計過程教學(xué)，如齒輪變速箱、剪切機等，我們可以在結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)模式優(yōu)點的基礎(chǔ)上，通過對計算機輔助設(shè)計的應(yīng)用，切實提高教學(xué)質(zhì)量和效率。
下面以剪切機的設(shè)計過程教學(xué)為例進(jìn)行詳細(xì)說明。
第一，可以參考“工程力學(xué)”中剪切機的簡化模型進(jìn)行初步的計算機輔助設(shè)計訓(xùn)練，通過對簡化模型的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以初步掌握剪切機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簡化模型的基礎(chǔ)上，就可以通過應(yīng)用三維CAD設(shè)計軟件對各部件分別進(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，最后再根據(jù)剪切機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)用軟件對其運動進(jìn)行仿真和分析。
第五，還可以借助一些CAE軟件對所建模型進(jìn)行應(yīng)力和應(yīng)變的分析，學(xué)生通過本步驟的學(xué)習(xí)，能夠?qū)B桿各部位的應(yīng)力、應(yīng)變情況有一個清晰的理解，這比傳統(tǒng)設(shè)計教學(xué)中的受力分析更直觀易懂，同時也可通過對分析結(jié)果的解析，讓學(xué)生直觀地認(rèn)識到各個設(shè)計參數(shù)變化對剪切機受力變化情況的影響，從而為后續(xù)進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。
因為剪切機模型可以簡化為一個典型的連桿傳動機械裝置，其傳動關(guān)系也比較簡單，再加上實物模型的輔助，學(xué)生易于接受和學(xué)習(xí)，從而可以使學(xué)生由易到難、由簡到繁，實現(xiàn)計算機輔助設(shè)計技能的逐步提高。
3.結(jié)束語
對于當(dāng)前的機械設(shè)計教學(xué)來說，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，還要注重將計算機輔助設(shè)計引入到教學(xué)過程中來，在機械設(shè)計教學(xué)中融入現(xiàn)代計算機的設(shè)計思想，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，為今后進(jìn)行相關(guān)機械設(shè)計工作打下良好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
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