高職計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械專(zhuān)業(yè)中的應(yīng)用探索

劉婷婷

（江西旅游商貿(mào)職業(yè)學(xué)院 機(jī)電分院，江西 南昌 330100）

0 引言

近年來(lái)隨著IT技術(shù)的發(fā)展，做為IT技術(shù)中一個(gè)重要方面的計(jì)算機(jī)技術(shù)也不斷提高，一些新的技術(shù)產(chǎn)物應(yīng)運(yùn)而生，如：計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)、計(jì)算機(jī)并行技術(shù)、計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)學(xué)科也是在這個(gè)大環(huán)境下產(chǎn)生的，它極大的滿足了機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的需求，成為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域教學(xué)研究的熱點(diǎn)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)即是指利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，簡(jiǎn)稱(chēng)CAD(Computer-aided design)。

在機(jī)械工程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行大量的計(jì)算、分析和比較，才能決定最好的方案；這些設(shè)計(jì)信息（包括圖形信息、文字信息、數(shù)字信息等）都要存放在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備中，并且由計(jì)算機(jī)提供檢索功能；在決定了最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案后，設(shè)計(jì)人員就要開(kāi)始設(shè)計(jì)草圖，但最終要由計(jì)算機(jī)將這些草圖轉(zhuǎn)化為工作圖。由此可見(jiàn)，計(jì)算機(jī)可以幫助設(shè)計(jì)人員擔(dān)負(fù)計(jì)算、信息存儲(chǔ)和制圖等工作。最后，形成的工作圖可以利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。

人是可持續(xù)發(fā)展的主體，社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展在很大程度上取決于人的能力的可持續(xù)發(fā)展?！坝?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”是機(jī)械自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)課程，它的前期課程包括：《機(jī)械與機(jī)器的組成原理》、《力學(xué)分析方法及電氣控制原理》、《制造技術(shù)與控制技術(shù)》；它的后續(xù)課程包括：《自動(dòng)化制造系統(tǒng)》、《機(jī)器人技術(shù)》和《計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)》。在“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”教學(xué)中最重要的是培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展能力，所以如何在“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”中培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展能力顯得尤為重要。

1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的內(nèi)涵

1.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)的形成可以分為四個(gè)階段：第一階段主要在歐美各國(guó)開(kāi)始發(fā)生，這個(gè)階段主要是在設(shè)計(jì)經(jīng)典公式，為往后的機(jī)械制造、實(shí)驗(yàn)和理論研究累計(jì)經(jīng)驗(yàn)和奠定理論基礎(chǔ)；第二階段發(fā)生在1940-1960的20年間，這一階段主要進(jìn)行的是試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員們從各個(gè)實(shí)驗(yàn)中獲得基本數(shù)據(jù)，然后用這些數(shù)據(jù)支持自己的設(shè)計(jì)；第三階段發(fā)生在1960-1980的20年間，這一階段的設(shè)計(jì)又由實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)回了理論設(shè)計(jì)，但這個(gè)階段的理論設(shè)計(jì)是以靜態(tài)解析為主、最后一個(gè)階段發(fā)生在80年代以后，這個(gè)階段的理論設(shè)計(jì)逐漸轉(zhuǎn)為了動(dòng)態(tài)解析為主。機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的重要組成部分，特別是在第四階段后，機(jī)械設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)為了動(dòng)態(tài)解析為主的設(shè)計(jì)，成為對(duì)機(jī)械性能最主要的影響因素。所以，各大高職院校紛紛開(kāi)設(shè)起了機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)，而計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程也就這樣應(yīng)運(yùn)而生了。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)作為輔助機(jī)械設(shè)計(jì)的現(xiàn)代工具，在機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)中擁有眾多強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)。以機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)為例，學(xué)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)利用它強(qiáng)大的功能解決了以往在機(jī)械設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，促成機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展。

1.2 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與手繪

機(jī)械設(shè)計(jì)離不開(kāi)手繪草圖，同樣也離不開(kāi)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。手繪的設(shè)計(jì)草圖是設(shè)計(jì)師們表達(dá)自己創(chuàng)作概念的重要手段，具有快速性，靈活性，突發(fā)性的特點(diǎn)，這就是為什么在科技高速發(fā)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(chuàng)新，但手繪獨(dú)特的線條、色彩、氣息、風(fēng)韻仍然是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)所無(wú)法代替的。正如就算照相機(jī)可以將風(fēng)景人物原封不動(dòng)的還原，但是相片中仍然找不回中國(guó)山水畫(huà)美麗的畫(huà)魂。這些都是讓設(shè)計(jì)師們開(kāi)始正視那些被遺忘的藝術(shù)的原因，在這個(gè)時(shí)候，手繪草圖和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)開(kāi)始完美結(jié)合、互動(dòng)合作，共同為機(jī)械設(shè)計(jì)服務(wù)。

2 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展及重要性

機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的重要組成部分，是機(jī)器生產(chǎn)的前提，同時(shí)也是決定機(jī)械性能的最主要因素，而在我們文章的開(kāi)頭就向大家簡(jiǎn)明的闡述了機(jī)械設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，可以看出，機(jī)械設(shè)計(jì)的所有步驟幾乎都需要計(jì)算機(jī)的幫助。除了這些繁瑣的數(shù)據(jù)計(jì)算，存儲(chǔ)，分析、檢索工作可由計(jì)算機(jī)替代外，設(shè)計(jì)師們還可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬樣機(jī)的構(gòu)建（即建模），用通俗易懂的話來(lái)解釋也就是根據(jù)圖紙，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部虛擬一個(gè)模擬樣機(jī)，并從外部輸入數(shù)據(jù)，由計(jì)算機(jī)對(duì)它的工作性能、受力情況、熱度等各方面進(jìn)行驗(yàn)證，最后，再將計(jì)算機(jī)中模擬樣機(jī)出現(xiàn)的狀況，反饋給原設(shè)計(jì)師，再由設(shè)計(jì)師對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，從而使設(shè)計(jì)變得更加完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)正在越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，特別是在機(jī)械設(shè)計(jì)形成的第四階段，已經(jīng)由靜態(tài)解析為主的設(shè)計(jì)慢慢轉(zhuǎn)向了動(dòng)態(tài)解析為主的設(shè)計(jì)，它可以滿足機(jī)械設(shè)計(jì)低振動(dòng)，低噪聲的要求，另外，它在提高機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)化為實(shí)際制造的效率方面，發(fā)揮著重要作用。

20世紀(jì)60年代初，麻省理工學(xué)院的一名研究生發(fā)表了一篇論文，題為：《人機(jī)對(duì)話圖形通信系統(tǒng)》，在這篇論文中首次提出了交互技術(shù)及計(jì)算機(jī)和圖形符號(hào)的存儲(chǔ)采用分層的思想，這個(gè)思想是為CAD技術(shù)的理論支撐。隨著IT技術(shù)的的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD技術(shù)）也慢慢的完善起來(lái)，并且在各個(gè)行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，如交通業(yè)（汽車(chē)、飛機(jī)）、建筑業(yè)、（室內(nèi)設(shè)計(jì)、樓房設(shè)計(jì)）、甚至出版業(yè)。但是它應(yīng)用的最廣泛的仍然是機(jī)械制造業(yè)。雖然計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的軟件很多，但美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC公司）研發(fā)的Pro/Engineer軟件仍然占有最高的市場(chǎng)率，引領(lǐng)著科技的潮流。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)代社會(huì)科學(xué)發(fā)展的要求是要加強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)和可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)。要徹底的實(shí)現(xiàn)這個(gè)發(fā)展要求，就要保障學(xué)生全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)。各大高職院校在“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展能力是一個(gè)系統(tǒng)且長(zhǎng)期的工程，是終生教育理念，需要以學(xué)生為本，為中心，從學(xué)生能力層次以及農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)辦學(xué)理念、目標(biāo)、人才培養(yǎng)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(zhì)，豐富教學(xué)內(nèi)容，增加教學(xué)實(shí)例，累積教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，只有這樣才能培養(yǎng)出符合社會(huì)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展的科技創(chuàng)新人才。

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