計算機輔助技術在高職院校機械設計教學中的應用實踐

張 濤

（武漢城市職業學院，湖北 武漢 430064）

機械設計課程在高職機械類專業中占有重要地位，目前機械設計課程教學大多仍采用傳統機械設計方法，以理論設計計算和經驗類比設計為主。隨著計算機輔助設計的廣泛應用，高職院校機械設計課程有必要引入計算機輔助技術，讓學生更好地掌握現代設計方法。在傳統機械設計過程中，由于設備條件及技術發展水平等限制，相關工作人員只能將靜止或靜止化假設的形體通過粗略的計算進而實現機械設計，在這樣的設計模式之下，設計效果將會直接受到設計人員自身經驗及主觀意識等影響，極易出現不合理部分，且整體工作效率較低、精度較差。目前，以計算機應用為核心的機械設計模式在實際工業生產過程中得到廣泛的應用。在計算機輔助技術的支持之下，原有的粗放式、精簡化設計模式轉變為動態化、精確化設計模式。同時，在電子技術、數學模型、數學計算等的輔助之下，機械設計的最終效果也得到一定提升。因此，將計算機輔助技術應用于機械設計教學中是非常有必要的。

1 計算機輔助技術在機械設計中的應用

（1）有利于產品的多樣化、個性化。在計算機輔助技術的支持之下，針對用戶所提出的各種各樣的要求，設計人員只需要通過對計算機及相關軟件的應用就能完成對產品的個性化和多樣化設計，進而為產品后續的銷售和推廣奠定基礎。相反的，若仍使用傳統的設計辦法，個性化定制則需要耗費大量的時間和人力物力。

（2）實現對零部件的在線維護和更改。在機械運轉過程中，各個零部件不可避免的會出現損耗，對于傳統的設計辦法來說，工作人員無法對這種損耗進行有效預估和預防，只能在具體故障出現之后進行處理，而對于計算機輔助技術的應用來說，在這一技術的輔助之下，系統內各個零部件的運轉和應用都能得到有效的模擬，其應用狀況也能在這一過程中很好的被展現出來，在這樣的背景之下，設計人員只需要結合模擬結果對設計方案進行優化即可，很大程度降低了機械實際應用過程中出現故障的可能性。

2 機械設計課程應用實踐策略

高職機械設計課程的主要內容包括機械設計總論（機械設計基本原則、機械零件的強度、磨損、潤滑等基本知識）、平面機構及其運動分析與靜力學分析、常用機械零部件設計、常用機械傳動及其設計以及其他通用零部件的設計等。課程中涉及較多的概念、公式、機械傳動過程、機器工作原理、零部件的機構分析等，目前以PPT演示，理論教學為主的方法，很難將這些復雜、枯燥的分析過程生動、形象地闡述清楚。若讓學生繪制相關三維模型，借助分析軟件進行簡單的靜動態分析，讓學生參與到教學環節中來，對于學生的學習興趣和教學效果會有明顯改善，因此，建議機械設計課程安排在學生有了一定計算機輔助設計軟件應用基礎之后。下面主要闡述在機械設計課程中以剪切機的計算機輔助設計為例進行教學：

具體教學步驟：首先，教師輔助學生了解剪切機的主要結構以及各部件之間的連接關系。其次，教師引導學生通過三維CAD軟件來對構成剪切機的各零部件進行建模，進而在此基礎上完成虛擬裝配。最后，將裝配完成的剪切機進行運動仿真，并進行可行性分析，完成設計定稿輸出結果。

在這一教學過程中，教師應注意以下幾點問題：首先，由于高職學生大部分存在基礎比較薄弱的問題，在設計過程中，教師可借助實物模型來幫助學生完成整個設計過程。在這樣的教學模式之下，學生的畏難心理才能得到更好的克服，培養學生對于計算機輔助設計的興趣。其次，在學生熟練掌握連桿結構的虛擬仿真設計辦法之后，教師應進一步在此基礎上完成工程分析部分的內容。由于連桿結構屬于基礎結構，通過工程分析，學生將能有效掌握連桿各部位的應力變化情況，進而輔助學生更好地了解和掌握各個設計參數變化時連桿裝置結構的變化情況。

3 結語

實踐表明，在高職機械設計課程教學中，通過典型機械結構實例引導學生掌握計算機輔助設計過程，可以有效提升機械設計課程教學的效率和效果。