關于手工設計與計算機輔助設計

摘要：手工設計和計算機輔助設計是機電工程中常用的設計方法，在教學中應做到二者并重、相輔相成，達到方便快捷、差錯率低、設計質量高，最大限度發揮學生創新思維的目的。

關鍵詞：手工設計；輔助設計；教學

計算機輔助設計，是指利用計算機的計算功能和高效的圖形處理能力，對產品進行輔助設計分析、修改和優化。它綜合了計算機知識和工程設計知識的成果，并隨著計算機硬件性能和軟件功能的不斷提高而逐漸完善。在高職高專機電專業的教學過程中，計算機輔助設計課程深受教師的重視和學生的喜愛，其教學地位逐步提高，學時數明顯增加，學生興趣更加濃厚。究其原因，一方面是計算機輔助設計改善了師生們的設計工作方式和設計方法，縮短了設計周期，適應和滿足了現代經濟社會快節奏經濟發展的需要；另一方面是企事業單位在招聘人員時，把

計算機應用能力作為一個必備條件。

任何機電產品的設計，總是包括運動設計、結構設計、強度設計和精度設計。以往設計初始階段，繁瑣的受力分析計算和繪圖工作都是由人工完成的。計算機技術發展到今天，機電行業大量的技術工作都不同程度地用計算機來完成，它快捷方便，人們通過三維造型技術能夠欣賞到自己的作品并對不滿意的地方進行修改，直到滿意為止。人們從來沒有像現在這樣依賴于計算機，機械設計中絕大部分的設計計算和繪圖工作都是用計算機來完成的，軟件開發商根據社會的需要，針對不同的行業開發出了不同用途的計算機軟件，其中用于機電行業的工程計算和設計軟件就有多種，常用的有AutoCAD、Solid Works等，學習和應用這些軟件是機電專業大學生的必修課程之一。在教學實踐中發現，學生學會這些軟件后，在進行《機械制圖》測繪、《機械設計基礎》的課程設計（一般為減速器）和畢業設計時，過分相信和依賴計算機，將使用計算機作為設計的唯一手段，當計算機的計算結果和手工設計的結果不一致時，往往懷疑和否定手工設計結果的正確性，視計算機的結果為真理。這是片面的、甚至是錯誤的想法。具體原因分析如下：

第一，機電工程行業有一套符合本專業的規范，它包括設計規范、制造規范和安全規范等。這些規范是人們長期勞動實踐經驗的總結，是科學工作者在長期科學實驗中總結出的用于解決機電工程問題的科學的方法和手段。這些方法和手段具有多樣性的特點，應視機械設備的工作環境條件，承載能力的大小等具體情況進行選擇合適的專業規范。在計算機軟件很難融入現實中所有的方法和手段時，再好的軟件也難包羅你所需要的計算條件和計算方法。計算機軟件也不一定完全滿足人們的設計思想。另外，在技術上不斷有新的設計方法和理念出現時，這些新科學和技術不會立即在計算機系統里實現。

第二，習慣于使用計算機軟件后，學生只知道輸入原始數據，使用計算機的輸出計算結果，時間長了學生的運算能力明顯下降，對于學過的受力分析方法和運算公式、設計中所運用到的機械設計原理、機械零件課程中的強度校核等內容遺忘很快。長期使用計算機軟件設計的學生其惰性增加，思維僵化。設計中遇到困難不是用大腦思維來解決問題，而往往是求助于計算機，認為計算機能夠解決設計中遇到的一切問題。這對工程設計的創新和學生創新思維的培養是不利的。事實上，計算機操作系統和應用軟件都是人類智慧的結晶，機械產品人性化的設計理念可通過計算機來實現，計算機永遠代替不了人類的思維。

第三，機電工程所廣泛使用的繪圖軟件和工程力學分析軟件的設計，都是從工程模型到程序語言，其程序的設計上都有不盡如人如意的地方。因此，使用計算機軟件進行輔助設計時需特別慎重，校核工作最好和手工設計相結合，防止出現不當的計算結果，進而導致設計失敗。

第四，計算機輔助繪圖軟件（如AutoCAD）廣泛應用于機械、電子等領域，因它使工程圖的設計更加便捷而受到企事業單位的青睞，該項技術已成為大學生必備的技能之一。學生在掌握計算機輔助繪圖軟件后，就不再遵循手繪制草圖——校核——繪制正確的零件圖或裝配圖的步驟，而是直接在計算機上作圖，有的學生甚至懷疑訓練手工繪圖的必要性，認為計算機輔助繪圖可以代替手工設計。而事實上，使用計算機輔助繪圖軟件設計的工程圖的差錯率較高。這是因為使用計算機作圖時，由于顯示器尺寸的限制，對圖紙不可能做到整體的瀏覽，當瀏覽一個局部時，往往會忘記上一個局部的內容。學生在使用計算機設計時，由于對所設計的工程圖不能整體對應瀏覽，工程圖的差錯率更高。為提高設計質量，降低差錯率，必須要求學生先在圖紙上手工繪制零件和裝配草圖，仔細核對修改無誤后再使用CAD繪圖，讓學生消除沒有必要進行手工繪圖訓練的錯誤認識。手工繪圖的訓練是必不可少的，只能加強。

機械工程的設計計算和繪圖發展到今天，不應用計算機是不可能的，因為使用計算機在縮短工作時間的同時也降低了設計計算的成本和費用，適應了市場需要的工期。高職高專的學生掌握和使用先進的設計手段也無可厚非，但我們更應思考：使用先進手段后如何提高設計質量，減少差錯，使學生不過多的依賴計算機，做到手工設計和計算機輔助設計的有機結合，通過計算機讓學生的創新思維得到最大限度地發揮，實現自己的設計思想，設計出新穎美觀的產品。

作者簡介：

聶法憲，男，河南濮陽職業技術學院機電工程系高級講師。

（本欄責任編輯：周秀峰）