基于AutoCAD三維建模的機械設計基礎教學方法研究

張坤

摘要：近些年隨著教育部門對職業教育改革的不斷推進，教學目標力求提高學生的實踐應用能力，因此在教學中教師需改變傳統的教學方法、教學目標和教學模式，大膽嘗試新的教學方法。機械類專業基礎課程一《機械設計基礎》的教學方法也隨之發展和創新。本文以AutoCAD三維建模為載體，在教學上采用邊設計零件邊做零件三維模型的方法激發學生的學習興趣，以提升學生的設計能力及實踐應用能力，從而提高機械設計的專業教學效果。

關鍵詞：AutoCAD；三維建模；機械設計；教學方法

中圖分類號：TH12 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）004-000438-01

一、前言

由于教育部門對職業教育的不斷改革，對教學方法、教學目標和教學模式提出了新的目標和要求。這對原來機械設計基礎課程內容固定、計算復雜的教學模式提出了新方法、新思路，所以我們教育工作者應該大膽嘗試新的教學方法。本文以提高學生的知識水平、實踐能力和興趣愛好為目的，根據多次從事機械設計基礎教學的感受，在教學方法上做一些初步研究。

二、提高學生學習機械設計基礎興趣的教學方法

機械設計基礎課程具有內容繁雜、理論復雜、設計公式多、應用性強等特點。如今的高職學生學習基礎參差不齊，采用原來傳統的教學方法極易使學生產生厭學甚至棄學的情緒。如以學生的為主體，采用“項目教學法加邊設計零件邊對零件進行AutoCAD三維建模”的教學方法，讓每一位學生參與到教學中去。這樣不僅不會影響教學進度，還能激發學生的學習熱情和動手欲望，而且可以擴大學生的知識面，提高其學習能力，更重要是可以使學生的學習帶有探索性。

三、機械設計基礎項目教學法的應用

如在機械設計基礎課程中把“斜齒輪的設計”作為該課程的項目課題，采用任務驅動的方式讓學生為了完成該任務去學習本課程。在采用項目教學法的同時，把傳統的教學法也緊密結合、靈活運用起來，使整個課程的教學活動和諧統一、結構合理。

教師講授部分采用：提出斜齒輪的設計實例、對斜齒輪的設計進行任務分析、教師提出本設計涉及到的相關知識點、對相關知識點進行導入、有針對性地講解知識點等環節進行。

教師指導部分采用：小組討論交流的方式，將學生分成幾個小組，讓學生圍繞“斜齒輪的設計”問題進行討論，研究確定本項目設計方法，這樣既有利于學生團隊意識和人際交往能力的培養，也能充分調動大多數學生，尤其是學習成績較差的學生的積極性。學生分組進行“斜齒輪的設計”討論、計算，教師進行巡回指導，指出其中的不足。設計計算完成后每一組選派一名學生匯報設計計算數據，最后教師對設計計算數據進行評議。

四、根據設計計算的數據進行AutoCAD三維建模

以教師和學生平時熟悉的AutoCAD軟件為載體，教師在計算機房教學生一步步根據“斜齒輪的設計”計算的尺寸數據，采用AutoCAD對斜齒輪進行三維建模，做出三維模型，如圖1。通此方法，可把“斜齒輪”的各種具體尺寸含義等參數真實的展現出來，使教學內容和知識點形象，加深學生的印象，提高學生對該門課程的學習興趣。同時還可讓學習充分發揮學習的自主性，提高學生的創造思維能力。

五、對AutoCAD三維建模與機械設計課程設計教學聯系的思考

在機械設計課程設計中如把“減速器的設計”作為該課程的設計課題，先按設計步驟對減速器的主要零部件進行設計計算，然后根據設計計算的數據畫出零件圖等二維工程圖。這樣做即使設計計算的數據正確，但通常學生不理解設計數據是零部件圖的那個部分的參數，不能形象思維。如設計減速器箱體時，對設計的箱體各部分尺寸，很多學生不完全知道每一個設計尺寸表示箱體那個部分的尺寸。我們在教學中如能引導學生根據設計的箱體各部分尺寸數據用AutoCAD對減速器箱體進行三維建模（如圖2），根據所建的三維模型再修改設計時選定的不合理參數，最后再根據三維模型用AutoCAD轉換或手工繪制形成二維工程圖。這樣做不僅可提高學生的形象思維能力，還可以使學生提高零部件設計能力，并養成科學、嚴謹的工作態度，也對學習其它專業繪圖軟件打下堅實基礎。

六、對AutoCAD三維建模與機械設計中零部件裝配關系的思考

在機械設計基礎課程中通常對裝配體的設計需考慮零部件間的裝配關系。如千斤頂設計時，學生根據所設計的裝配體零件參數來設計裝配體，并畫出相應的二維裝配圖。學生如能根據所設計的裝配體零件參數以AutoCAD為載體，對設計的零件進行三維建模，并對零件進行模擬裝配一遍，如圖3。這樣學生不但可以了解每個零件在裝配體重的關系與作用，還可使學生探索、研究并修改設計時選定的不合理參數。通過這一過程，學生的設計能力、探索能力、實踐能力都會有所提高，最終此能力將轉換成嚴謹的工作態度、終身學習的精神和可持續發展的能力。

但上述思考存在著設計時對學生要求高，設計耗費時間長等不足之處。

七、結束語

機械設計基礎課程在教學中，通過采用“項目教學法加邊設計零件邊對零件進行AutoCAD三維建模”法授課，對培養學生的知識水平、實踐能力和興趣愛好等都起到重要的作用。此方法將理論教學與實踐教學緊密地聯系起來，不僅有利于學生加深理解和掌握書本上的理論知識，而且使學生懂得怎樣靈活應用所學的知識去設計、制作實際零部件。