高職計算機輔助設計在機械專業中的應用探索

劉婷婷

（江西旅游商貿職業學院 機電分院，江西 南昌 330100）

0 引言

近年來隨著IT技術的發展，做為IT技術中一個重要方面的計算機技術也不斷提高，一些新的技術產物應運而生，如：計算機虛擬技術、計算機并行技術、計算機多媒體技術、計算機網絡技術、計算機圖形學等。計算機輔助設計學科也是在這個大環境下產生的，它極大的滿足了機械設計專業對計算機輔助設計的需求，成為機械設計領域教學研究的熱點。計算機輔助設計即是指利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作，簡稱CAD(Computer-aided design)。

在機械工程的產品設計過程中，設計人員需要對不同的設計方案進行大量的計算、分析和比較，才能決定最好的方案；這些設計信息（包括圖形信息、文字信息、數字信息等）都要存放在計算機的存儲設備中，并且由計算機提供檢索功能；在決定了最優的設計方案后，設計人員就要開始設計草圖，但最終要由計算機將這些草圖轉化為工作圖。由此可見，計算機可以幫助設計人員擔負計算、信息存儲和制圖等工作。最后，形成的工作圖可以利用計算機可以進行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉等有關的圖形數據加工工作。

人是可持續發展的主體，社會的可持續發展在很大程度上取決于人的能力的可持續發展。“計算機輔助設計”是機械自動化專業重要的專業課程，它的前期課程包括：《機械與機器的組成原理》、《力學分析方法及電氣控制原理》、《制造技術與控制技術》；它的后續課程包括：《自動化制造系統》、《機器人技術》和《計算機集成制造技術》。在“計算機輔助設計”教學中最重要的是培養學生的可持續發展能力，所以如何在“計算機輔助設計”中培養學生可持續發展能力顯得尤為重要。

1 計算機輔助設計的內涵

1.1 計算機輔助設計與機械設計

機械設計的形成可以分為四個階段：第一階段主要在歐美各國開始發生，這個階段主要是在設計經典公式，為往后的機械制造、實驗和理論研究累計經驗和奠定理論基礎；第二階段發生在1940-1960的20年間，這一階段主要進行的是試驗設計，設計人員們從各個實驗中獲得基本數據，然后用這些數據支持自己的設計；第三階段發生在1960-1980的20年間，這一階段的設計又由實驗設計轉回了理論設計，但這個階段的理論設計是以靜態解析為主、最后一個階段發生在80年代以后，這個階段的理論設計逐漸轉為了動態解析為主。機械設計是機械工程的重要組成部分，特別是在第四階段后，機械設計轉為了動態解析為主的設計，成為對機械性能最主要的影響因素。所以，各大高職院校紛紛開設起了機械設計專業，而計算機輔助設計課程也就這樣應運而生了。

計算機輔助設計作為輔助機械設計的現代工具，在機械設計專業中擁有眾多強大的軟件系統。以機械設計制造及其自動化專業為例，學生在高職院校中要求掌握的主要軟件就包括Pro/Engineer、AutoCAD、Solid Works等。計算機輔助設計利用它強大的功能解決了以往在機械設計中遇到的問題，促成機械設計的發展。

1.2 計算機輔助設計與手繪

機械設計離不開手繪草圖，同樣也離不開計算機輔助設計。手繪的設計草圖是設計師們表達自己創作概念的重要手段，具有快速性，靈活性，突發性的特點，這就是為什么在科技高速發展的今天，各大高校仍然重視手繪課程的重要原因之一。雖然，我們不得不驚嘆科技的創新，但手繪獨特的線條、色彩、氣息、風韻仍然是計算機輔助設計所無法代替的。正如就算照相機可以將風景人物原封不動的還原，但是相片中仍然找不回中國山水畫美麗的畫魂。這些都是讓設計師們開始正視那些被遺忘的藝術的原因，在這個時候，手繪草圖和計算機輔助設計開始完美結合、互動合作，共同為機械設計服務。

2 計算機輔助設計的發展及重要性

機械設計是機械工程的重要組成部分，是機器生產的前提，同時也是決定機械性能的最主要因素，而在我們文章的開頭就向大家簡明的闡述了機械設計的整個過程，可以看出，機械設計的所有步驟幾乎都需要計算機的幫助。除了這些繁瑣的數據計算，存儲，分析、檢索工作可由計算機替代外，設計師們還可以利用計算機進行虛擬樣機的構建（即建模），用通俗易懂的話來解釋也就是根據圖紙，在計算機內部虛擬一個模擬樣機，并從外部輸入數據，由計算機對它的工作性能、受力情況、熱度等各方面進行驗證，最后，再將計算機中模擬樣機出現的狀況，反饋給原設計師，再由設計師對原設計進行修改，從而使設計變得更加完善。隨著計算機技術的發展，計算機正在越來越廣泛地應用于機械設計的各個方面，特別是在機械設計形成的第四階段，已經由靜態解析為主的設計慢慢轉向了動態解析為主的設計，它可以滿足機械設計低振動，低噪聲的要求，另外，它在提高機械設計的質量和轉化為實際制造的效率方面，發揮著重要作用。

20世紀60年代初，麻省理工學院的一名研究生發表了一篇論文，題為：《人機對話圖形通信系統》，在這篇論文中首次提出了交互技術及計算機和圖形符號的存儲采用分層的思想，這個思想是為CAD技術的理論支撐。隨著IT技術的的發展，計算機輔助設計技術（CAD技術）也慢慢的完善起來，并且在各個行業得到廣泛的應用，如交通業（汽車、飛機）、建筑業、（室內設計、樓房設計）、甚至出版業。但是它應用的最廣泛的仍然是機械制造業。雖然計算機輔助設計（CAD）的軟件很多，但美國參數技術公司（PTC公司）研發的Pro/Engineer軟件仍然占有最高的市場率，引領著科技的潮流。

3 結語

當代社會科學發展的要求是要加強學生綜合素質和可持續發展能力的培養。要徹底的實現這個發展要求，就要保障學生全面協調可持續發展能力的培養。各大高職院校在“計算機輔助設計”教學中培養學生的可持續發展能力是一個系統且長期的工程，是終生教育理念，需要以學生為本，為中心，從學生能力層次以及農業機械化及其自動化專業辦學理念、目標、人才培養模式等方面全方位考慮。這就要求各位在高職院校從事教育工作的教師們不斷提高自身素質，豐富教學內容，增加教學實例，累積教學經驗，只有這樣才能培養出符合社會發展的可持續發展的科技創新人才。

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