機械設計教學中計算機輔助設計應用探討

唐英

摘 要：計算機輔助設計在機械設計中的應用，改變了傳統機械設計的繪圖方式、出圖方式以及工作方式，并且極大地提高了機械設計的質量和效率。因此將其應用于當前的機械設計教學中已經成為了一種必然趨勢。本文結合筆者的教學實踐，對機械設計教學中計算機輔助設計的應用進行了探討。

關鍵詞：機械設計教學；計算機輔助設計；應用

當前，隨著計算機輔助設計技術及其軟件的發展，已經有很多機械設計師開始利用計算機輔助設計軟件從事機械設計活動，如AutoCAD、UG、CATIA、ProE等，其可以幫助設計人員對機械零件的結構進行更精確的分析和處理，提高了機械零件產品的設計質量。只有將計算機輔助設計貫穿于機械設計的整個教學過程中，才能適應當前機械設計領域不斷發展的需要，其所培養出來的學生也才能更好地勝任未來的機械設計相關工作。

1.將計算機輔助設計應用于機械設計教學中的意義

計算機輔助設計在機械設計教學中的應用，有利于提升學生的空間想象能力，加深學生對機械設計知識的掌握程度，并且還能豐富學生的資料收集內容。

（1）提升學生的空間想象能力。隨著計算機輔助設計技術的發展，目前市面上已經出現了多種三維CAD設計軟件，利用這些軟件對機械零件進行建模并展示給學生，可以使學生在頭腦中形成對機械零件結構的空間認識，這是傳統二維工程圖所無法比擬的。

（2）加深學生對機械設計知識的掌握程度。傳統的機械設計教學模式一般是老師在講臺上講，學生拿著課本坐在下面學，即使借助了一些多媒體教學課件，也沒有從根本上改變學生被動學習的模式。利用計算機輔助設計技術，老師可以將典型零件結構的設計步驟一步步地展示給學生，在這個過程中，還可以通過滲透，讓學生通過對老師步驟的模仿來提高他們的設計能力。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設計軟件的功能應用進行了演示，例如，如何創建草圖、如何對草圖執行拉伸和旋轉操作等，通過老師的實例演示，學生對三維設計軟件的掌握水平明顯提高。

（3）豐富學生的資料收集內容。以往的機械設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。在應用了計算機輔助設計后，學生可以對一些典型機械零件和結構的設計資料、模型和數據進行保存，從而為學生后續的機械設計學習奠定良好的基礎。

2.計算機輔助設計在機械設計教學中的應用實踐

在當前機械相關專業的教學過程中，通常都會涵蓋一些典型機械產品及零部件的設計過程教學，如齒輪變速箱、剪切機等，我們可以在結合傳統教學模式優點的基礎上，通過對計算機輔助設計的應用，切實提高教學質量和效率。下面以剪切機的設計過程教學為例進行詳細說明。第一，可以參考“工程力學”中剪切機的簡化模型進行初步的計算機輔助設計訓練，通過對簡化模型的學習，學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系。第二，學生在充分掌握剪切機簡化模型的基礎上，就可以通過應用三維CAD設計軟件對各部件分別進行建模。第三，學生可以進一步在三維CAD軟件中建立一個裝配環境，然后將第二步所建立的各部件模型導入進來，最后再根據剪切機模型中各部件間的連接關系進行虛擬裝配，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上，可以應用軟件對其運動進行仿真和分析。第五，還可以借助一些CAE軟件對所建模型進行應力和應變的分析，學生通過本步驟的學習，能夠對連桿各部位的應力、應變情況有一個清晰的理解，這比傳統設計教學中的受力分析更直觀易懂，同時也可通過對分析結果的解析，讓學生直觀地認識到各個設計參數變化對剪切機受力變化情況的影響，從而為后續進行的優化設計打下堅實的基礎。

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，其傳動關系也比較簡單，再加上實物模型的輔助，學生易于接受和學習，從而可以使學生由易到難、由簡到繁，實現計算機輔助設計技能的逐步提高。

3.結束語

對于當前的機械設計教學來說，除了需要從教學內容、教學方法上進行不斷的改進和創新外，還要注重將計算機輔助設計引入到教學過程中來，在機械設計教學中融入現代計算機的設計思想，增強學生學習的主動性，為今后進行相關機械設計工作打下良好的基礎。

參考文獻：

[1]張 超.計算機輔助設計在機械設計教學中應用的探究[J].課程教育研究，2013（14）.

[2]王江林.機械設計教學中對計算機輔助設計的應用[J].佳木斯職業學院學報，2014（10）.

（作者單位：江蘇聯合職業技術學院無錫交通分院）